循环流化床锅炉为什么要用耐磨耐火浇注料

循环流化床锅炉以其燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放低等优势，在电力、供热、化工等领域得到广泛应用。然而，其独特的高温、高压、高速固体颗粒循环的工作方式，对炉内关键部位的材料提出了极为苛刻的要求。在众多内衬防护方案中，耐磨耐火浇注料因其优异的综合性能和施工适应性，成为保障循环流化床锅炉长期安全、稳定、经济运行不可或缺的材料。

一、 循环流化床锅炉的严苛运行环境

循环流化床锅炉炉内物料处于剧烈的流态化状态，其运行环境对炉衬材料的挑战主要体现在以下几个方面：

高速冲刷与强烈磨损：炉膛内大量高温床料（灰渣、燃料颗粒、脱硫剂等）在高速气流作用下剧烈翻滚、循环流动。特别是密相区、炉膛出口、旋风分离器入口烟道、靶区、中心筒、锥体、返料器（立管、回料阀）等关键部位，承受着高浓度、高速度固体颗粒持续不断的直接冲刷和撞击，磨损极其严重。

高温热负荷：炉膛燃烧温度通常在850-950℃左右，部分区域温度可能更高。材料需长期承受高温作用，保持结构稳定性和强度。

频繁的温度波动与热冲击：锅炉的启停、负荷调整以及局部燃烧工况变化，都会导致炉内温度发生快速升降。剧烈的热胀冷缩会在材料内部产生巨大热应力，容易引发开裂和剥落。

化学侵蚀风险：燃烧过程中产生的气体（如SO₂, SO₃, CO, CO₂, 水蒸气）以及燃料灰分中的碱金属、氯、硫等元素，在高温下可能对耐火材料产生化学侵蚀和渗透，导致材料变质、疏松、强度下降。

机械应力与冲击：大颗粒物料的撞击、物料流的压力以及设备自身的振动等，都对炉衬结构产生机械应力。

二、 耐磨耐火浇注料的性能

面对上述极端复杂的工况，普通耐火材料或金属材料难以满足要求。耐磨耐火浇注料凭借其独特的性能组合，成为应对这些环境的重要选择：

优异的耐磨性能：这是应用于循环流化床锅炉的首要要求。耐磨耐火浇注料通常采用高硬度原料（如刚玉、碳化硅）作为骨料和粉料，并通过优化颗粒级配、引入增韧组分（如钢纤维、合适的增韧相）和采用高性能结合系统，显著提升其抵抗固体颗粒高速冲刷和撞击的能力，有效延长部件使用寿命。

良好的耐高温性能：选用的主原料（如高铝矾土熟料、电熔刚玉、莫来石、碳化硅）具有良好的耐火度和荷重软化温度，能够在锅炉运行的高温环境下保持足够的强度和体积稳定性。

良好的抗热震稳定性：通过优化基质组成、引入微裂纹增韧机制、使用低膨胀原料或添加特殊添加剂等方式，提高浇注料承受温度急剧变化而不开裂、不剥落的能力，适应锅炉启停和变负荷运行。

适度的抗化学侵蚀性：致密的结构和化学稳定性较好的原料（如刚玉、碳化硅），有助于抵抗烟气中酸性气体和碱性物质的侵蚀渗透。针对特定燃料的侵蚀性，可选用具有相应抗性的浇注料类型（如抗碱侵蚀、抗硫侵蚀）。

较高的整体性与结构强度：浇注料可现场施工成型，能塑造复杂的几何形状，实现整体无缝内衬，减少薄弱环节。其常温固化强度和高温强度均较高，能有效抵抗物料的冲击和机械应力。

良好的施工适应性：可根据结构形状灵活浇注施工，易于修补和维护。通过调整配方，可满足不同部位对流动性、凝结时间、早期强度等施工性能的要求。

三、 关键应用部位与选材考量

耐磨耐火浇注料广泛应用于循环流化床锅炉的以下关键区域：

炉膛下部密相区及风口区域：承受强烈的物料冲刷、磨损和高温。常选用刚玉质、刚玉-碳化硅质或高强耐磨高铝质浇注料，有时加入钢纤维增强抗冲击性。

炉膛出口、分离器入口烟道及靶区： 气流转向处，磨损剧烈。对耐磨性和抗热震性要求高，刚玉-碳化硅质浇注料应用较多。

旋风分离器（筒体、锥体、中心筒）：核心气固分离部件，承受高浓度高速含尘气流的强烈冲刷，特别是锥体和中心筒。高耐磨性、高强度和良好抗热震性的刚玉质、铬刚玉质或碳化硅增强型浇注料是常见选择。

返料系统（立管、回料阀、回料腿）：高温循环物料必经通道，磨损严重，且需承受物料压力。要求材料耐磨、耐高温、强度高。耐磨高铝质、刚玉质浇注料较为常用。

布风板及风帽周围：受风室冷风影响，热冲击大，同时承受物料磨损。需兼顾耐磨性和优异的抗热震性。

选材时需综合考虑具体部位的磨损强度、工作温度、温度变化频率、潜在化学侵蚀类型、结构复杂程度以及经济性等因素。

四、 施工与维护是性能保障的关键

耐磨耐火浇注料性能的充分发挥，离不开规范严谨的施工和科学的烘烤养护：

精准施工：模板制作精确牢固，搅拌严格控制加水量和时间，浇注分层均匀并充分振捣密实，确保无空洞、无分层。

充分养护：在适宜环境（温度、湿度）下进行足够的带模自然养护，保证水化反应充分进行，获得必要的早期强度。

严格烘烤：制定并执行合理的烘炉曲线至关重要。必须缓慢、均匀地升温，彻底排除浇注料中的物理水和结晶水，防止升温过快导致爆裂剥落。烘炉质量直接影响内衬的使用寿命。

循环流化床锅炉高效、环保的运行特性与其内部恶劣的服役环境并存。高速循环的固体物料带来的强烈磨损，叠加高温、热震及潜在的化学侵蚀，对炉内衬里构成了严峻考验。耐磨耐火浇注料凭借其优异的耐磨性、耐高温性、抗热震性以及良好的整体性和施工适应性，成为保护锅炉关键部位、延长设备寿命、保障安全稳定运行的有效解决方案。科学合理地选择与工况相匹配的耐磨耐火浇注料类型，并辅以规范的施工工艺和精心的烘烤维护，是发挥材料性能、实现循环流化床锅炉长周期经济运行的坚实基础。