流化床鍋爐旋風分離器澆注料脫落原因與處理措施

華電淄博熱電有限公司#3、4 爐由哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制造，型號 HG-465/13.7-L.PM7，為自然循環，單汽包、一次中間再熱、平衡通風、露天布置，鋼架為雙排柱懸吊結構、燃煤、固態排渣、超高壓循環流化床鍋爐。循環物料的分離采用高溫絕熱旋風分離器，鍋爐采用支吊結合的固定方式。鍋爐啟動采用床下床上聯合啟動方式。

鍋爐本體采用 2 個內徑為 8.08 米的高溫絕熱分離器，布置在燃燒室與尾部對流煙道之間，外殼由鋼板制造，內襯絕熱材料及耐磨耐火材料，分離器上部為圓筒形，下部為錐形。防磨絕熱材料采用拉鉤、抓釘、支架固定。高溫絕熱分離器回料腿下布置一個非機械型回料閥，回料為自平衡式，流化密封風用高壓風機單獨供給。回料閥外殼由鋼板制成，內襯絕熱材料和耐磨耐火材料。耐磨材料和保溫材料采用拉鉤、抓釘和支架固定。以上三部分構成了循環流化床鍋爐的核心部分—物料熱循環回路。

旋風分離器除中心筒外，所有組件均由δ=12mm 碳鋼鋼板卷制而成，內敷保溫、耐火防磨材料，鋼板外表面設計溫度為 450C。旋風分離器煙氣進口處凈截面為 3060×5700mm，鍋爐 MCR 工況時，旋風分離器的入口煙速為 16m/s。

設備運行情況

參數：在正常運行過程中，分離器溫度：800℃至 900℃;入口煙氣流速：16m/s;分離器煙道阻力 49Pa;轉向室煙風阻力 31.85Pa;分離器煙風阻力 1666Pa;分離器外殼表面溫度：70℃至 80℃局部甚至更高。

#3、4 機組于 2002 年 8 月、12 月先后投產，運行到目前兩臺機組均已運行 14 年。近年來在大、小修檢查中，旋風分離器入口澆注料頻繁脫落、裂紋，甚至大范圍坍塌，造成回料閥堵塞，使得循環物料返回受阻，外循環破壞;另外由于澆注料的脫落、裂紋，保溫磚直接受到物料沖擊，造成局部澆注料脫落部位外殼燒紅，甚至碳化。

澆注料在高溫使用過程中承受各種物理、化學作用的影響，發生熔蝕、磨損或崩裂而導致損毀。一般耐磨耐火澆注料掉落可以分為三種：(1)熱掉落;熱掉落是啟停爐或負荷劇烈波動時由于溫度循環波動和熱沖擊使耐火層內部和表面產生大的溫度梯度，從而產生較大的應力，應力的變化導致耐火材料表面開裂引起掉落。(2)結構掉落;結構掉落是由于材料在長期使用過程中，材料組成和晶相結構發生改變，在小的溫度應力下使其表面發生變質、開裂。(3)機械應力掉落：機械掉落是耐火材料與穿透耐火材料內襯處的金屬熱膨脹系數不同導致。

我公司鍋爐在啟停過程中，嚴格按照規程要求，控制升降溫速度，可以排除熱掉落的可能性。如冷態啟動要求：床溫溫升率不超過 2℃/min;點火升溫過程中，控制所有煙氣溫度測點的溫度變化率均小于超過 100℃/h;床溫>520℃向爐膛以 10%的給煤量脈動給煤，使床溫保持 4℃～6℃/min 增加。綜合分析，我公司#3、4 鍋爐分離器澆注料掉落的原因主要為結構掉落和機械應力掉落。

#3、4 機組運行長達 14 年之久，分離器澆注料從未進行全面更換，檢修標準項目只是對掉落部位進行修補和加固。長時間運行，已使得澆注料的材料組成和晶相發生改變，澆注料表面已經凹凸不平，密布許多小裂紋。在運行過程中，分離器處澆注料由于長期受到高溫和高速煙氣沖刷震蕩，澆注料上的微小裂紋不斷擴大、延伸，高溫高速煙氣在裂紋處形成渦流，逐漸將內部保溫掏空，穿透澆注料的固定銷釘直接受到煙氣的沖刷，材質碳化，導致固定作用失效。

分離器使用的固定澆注料銷釘與澆注料之間的膨脹系數存在較大差異，溫度變化過程中，銷釘與周圍澆注料存在較大應力，在銷釘周邊容易產生裂紋。后來澆注料的修復時，直接將澆注料重新敷設到裸露的銷釘上，或在裸露的斷裂銷釘上重新焊補新銷釘，再敷設澆注料。裸露的銷釘早已在高溫煙氣下碳化，強度大幅度降低，當鍋爐升溫時，原來的銷釘不足以提供相應的拉力，造成銷釘斷裂，使得澆注料再次掉落甚至大范圍坍塌。

1、設計階段

要合理設計、選擇銷釘材質、形式及抓釘密度。滿足工況的澆注料選材，澆注料存在多種類別和型號，分離器入口煙道和筒體部位要承受 900℃左右的高溫，煙氣流速 16m/s 左右，磨損嚴重，側墻和頂部容易坍塌。選材上要求澆注料滿足質量輕，致密，氣孔率、線膨脹系數、熱導率、熱容及溫度傳導性、抗磨性、抗熱爆裂性、耐熱抗震性能好。選材應選用優質材料，不定期抽樣化驗、分析。

2、施工階段

澆注料攪拌要均勻，合理配比，嚴格控制摻水量，防止澆注料強度過低，抹料時要根據設計圖紙預留膨脹縫和排氣孔。澆注料掉落處敷設前，需將原有銷釘鑿除，重新焊接銷釘，或者在相鄰部位重新開孔焊接新銷釘，將開孔處用保溫封堵后再敷設澆注料。澆注料大面積坍塌處，新銷釘焊接完畢后，可在其上面用鋼筋編網，增加韌性。對裂紋較深的澆注料，需將裂紋處鑿出 V 字型溝槽，溝槽表面避免形成光滑面。