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发电锅炉用耐火材料

作者:admin 发布日期: 2021-01-29 二维码分享

据统计,目前各国火力发电量一般占整个发电量的70%~80%,因此发电锅炉发展很快,也趋于大型化。同时,对炉体结构和炉衬材质的广泛研究,取得了较好的技术经济效果:国外的发电锅炉炉衬寿命已到达10~20年,而且每度电煤耗也在大幅度碱度。

发电锅炉也是采用煤、重油或天然气作燃料,使锅炉产生过热高压蒸气并驱动发电机进行发电,包括3个阶段:首先是在锅炉中将燃料的化学能转换为蒸气热能,第二阶段是在汽轮机中将蒸气热能转换成机械能,第三阶段是在发电机中将机械能转换为电能。这样的转换过程主要是由三大设备,即锅炉、汽轮机、发电机来完成的。耐火材料的应用主要是在发电锅炉。

发电锅炉和普通锅炉相同,一般也由燃烧室、水冷管壁、过热器、省煤器、预热器和汽鼓等部分组成。现代发电锅炉燃烧室的工作温度一般约为1550℃左右,由于紧靠炉墙密布着水冷管,高温烟道中也敷设了汽冷壁(如包覆过热器),因此炉墙内表面温度通常不超过900℃,对于膜式水冷壁构造的炉墙,工作面的温度一般只有500~600℃。或者更低一些。这就是说,发电锅炉炉衬的使用温度一般在1000℃以下,而且工作条件也比较好。但是,发电锅炉比较高大,又有许多管子穿过炉墙。因此其炉衬构造也要妥善处理,以延长使用寿命。

发电锅炉炉衬一般也要垂直墙、平炉顶或斜炉顶、悬挂拱和炉底等部分,其构造形式可分为重型炉衬、轻型炉衬和敷管式炉衬等3种。重型炉衬,一般用黏土砖砌筑,整个重量坐落在锅炉基础上,适用于小型锅炉;轻型炉衬又称为钢架托承式炉衬,即整个炉衬重量由水平托架分层传递到锅炉构架上,这种炉衬几乎全部用不定形耐火材料制作,养护到期后进行吊装;敷管式炉衬,必须采用小节距管或膜式水冷壁,不定形耐火材料敷设在水冷管壁上,其重量通过管子传递到锅炉构架上。在发电锅炉上,后两种炉衬应用十分广泛,并获得良好的使用效果。

轻型炉衬工作层一般用黏土质耐火浇注料或黏土质耐火可塑料制作,也可用高温轻质耐火浇注料直接浇灌。隔热层则用膨胀珍珠岩或蛭石配制的轻质浇注料浇灌,或用保温板铺砌;敷管式炉衬一般采用保温板、轻质耐火浇注料、耐火纤维或高温玻璃棉等材料建造,有时也用一层黏土质耐火浇注料作为工作衬。为了加强锅炉衬体的气密性,在炉皮外表面经常涂抹一层密封涂抹料。

粉煤喷燃器或烧嘴等部位的衬里,因使用温度较高,又有粉煤颗粒或气流的冲刷,所以经常采用高铝水泥黏土质耐火浇注料浇灌,或用高铝质耐火可塑料捣制;某些锅炉的水冷管壁或者旋风筒,因受煤的颗粒磨损会含尘气流的冲刷较严重,一般采用磷酸铝刚玉或碳化硅质耐火浇注料作涂层,可显著延长其使用寿命。

现代发电采用煤燃烧的动力锅炉的发展趋势之一是:减少使用炉排燃烧方式,广泛采用粒状除渣的粉煤燃烧方式。随着动力工程技术的发展,大型锅炉机组向液态排渣及旋风燃烧方式发展,因而对与之配套的耐火材料的要求也越来越严格。

高温液态排渣式锅炉,采用粉煤在高温气化室内转化可燃气提供给锅炉。气化室下面的锥形部位的温度可高达1700℃,上部约1200℃。气化室上部炉衬受到碱金属蒸气、氧化铁、SiO₂和飞溅灰渣的侵蚀作用。下部炉衬,特别是锥形部位的耐火材料的使用条件极为恶劣,受到高温熔融煤渣的侵蚀作用。因此,高温气化室内衬需要两类不同的

耐火材料:一是可在炉渣作用下长期使用的下部炉衬用耐火材料;二是抗碱金属蒸气和飞尘侵蚀的上部炉衬用耐火材料。显然,用于直接接触熔融煤渣的耐火材料应具备下列性能:由于使用温度可高达1700℃,耐火度必须高;热导率高,以便形成保护渣层;在熔融煤渣中的溶解度应尽可能小;不被熔渣润湿和热稳定性好。

不定形碳化硅耐火材料作为气化室下部内衬使用效果较好,主要是因为碳化硅耐火材料具有优良的导热性能。在采集水冷时,熔渣-耐火材料界面之间的温度可以容易地降低到形成凝固渣层的温度,保护耐火材料免遭破坏。在气化室上部,熔渣较少,但是气体中含有许多侵蚀性物质,一般的碳化硅耐火材料具有很好的抗侵蚀性能,可以满足该部位的使用要求。但为了减少热量损失,希望特制一种热导率较小的碳化硅耐火材料。

发电锅炉在用燃油作为燃料时,由于燃油燃烧时的火焰辐射能力高,在燃烧带从火焰辐射传给水冷管壁的热量过多,使烟气温度下降,从而影响到蒸气的过热程度。为减少水冷管壁吸收和带走过多的热量。在燃烧室四周的水冷管壁上也需设置燃烧带,同时它可防止水冷管壁收到燃油杂质的腐蚀。燃烧带通常在现场用高铝、莫来石、刚玉等材质的可塑料和耐火混凝土以喷射法和捣打法施工,用焊接在水冷管壁上的耐热钢螺栓锚固。

为了进一步减少燃烧带的热量损失,在距离底排烧嘴中心线以下约1.2m的地方可安装一个活动耐火材料护板,它由一层隔热砖和一层耐火粘土砖砌筑而成。活动耐火材料炉底板窑要受到燃油中的杂质的侵蚀作用。

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