CFB锅炉返料腿浇注料脱落原因分析及解决方案

 某电厂CFB锅炉为超高压再热、单汽包自然循环、岛式布置、全钢架悬吊式循环流化床锅炉，采用高温绝热旋风分离器进行气固分离，布置有3台蜗壳式绝热钢板旋风分离器，旋风分离器筒体采用10mm碳钢钢板制成，在烟气侧敷设了耐磨层，钢板和耐磨层中间敷设了保温材料，在旋风分离器的圆柱体和锥体结合处设置了环形支座，并搁置在钢架横梁上。旋风分离器下部各布置一台非机械的“U”型回料器，物料流化经返料腿返回炉膛。返料腿与返料器采用非金属膨胀节进行连接，锅炉返料腿对机组的稳定可靠运行起着至关重要的作用。如果锅炉返料腿烧红且耐火材料进入落渣管造成返料腿堵塞，轻则降低锅炉正常出力，影响机组负荷，重则导致锅炉机组非停。

一、锅炉返料腿存在的问题

锅炉返料腿膨胀节处的筒体材质选用不当、预留膨胀间隙不足、结构形式不合理、锚固件形式单一等，导致耐火材料的缺陷率较高，损坏频繁，甚至造成返料腿筒体烧红，材质碳化失效等现象，严重影响机组运行，降低机组的运行可靠性，直接影响锅炉的经济运行。

(1)原膨胀节内筒材质为16Mn钢，使用温度为-20～475℃，返料腿运行温度为800～900℃，高出16Mn钢使用温度，无法适应工况，长期超温运行材料会zui终碳化失效。

(2)内筒与外筒预留的膨胀间隙不足，膨胀受限使膨胀节产生局部变形，导致耐火材料脱落。

(3)原耐火材料由环形托架支撑，环形托架热膨胀时受内筒拘束向下变形，耐火材料得不到有效支撑，zui终脱落。

(4)原锚固件为Y销钉，每隔150mm交错布置，销钉端部没有钢筋网格，使耐火材料无法形成整体，个别销钉失效后会使局部耐火材料松动，相邻耐火材料之间没有可靠联系，zui终脱落。

二、锅炉返料腿膨胀节耐火耐磨材料脱落的解决方案

（一）方案设计及实施

锅炉返料腿运行温度为800～900℃，16Mn钢无法满足使用工况，是返料腿筒体损坏的主要原因；内外筒预留间隙不够，膨胀受限产生较大应力，使内筒壁局部变形，是耐火材料脱落的主要原因；耐火材料托架、锚固件设计不合理是耐火材料脱落的次要原因。

针对上述分析，本文制定的解决方案如下：

1、将膨胀节内筒材质更换为1Cr18Ni9Ti，预留50mm膨胀余量，焊接耐火材料托架。钢板对接焊缝开30°坡口，选用型号为A302、直径3.2mm的焊条，焊接电流为90～110A，保证材料厚度方向全部焊透。耐火材料托架由环形改为150mm×200mm×12mm的钢板分散支撑布置，钢板材质为1Cr18Ni9Ti，并用同材质三角板进行加固，既避免环形板热膨胀产生较大的应力变形，又可以有效支撑耐火材料；托架角焊缝全部满焊，焊脚高度10mm。焊接筒体及托架如图1所示。
 

图1 焊接筒体及托架

2、锚固件材质为310S，制作准10mm×300mm销钉，每隔100mm交错布置，根部满焊，端部焊接100mm×100mm的钢筋网格，每隔500mm预留3mm迷宫型膨胀缝，满足耐火材料膨胀需求。焊条选用A402型号，焊接电流为90～110A，焊缝方向焊满，锚固件焊接须牢固，应无裂纹和夹渣现象，且与护板垂直，表面涂刷1～2mm厚沥青漆，保温浇注料施工前，靠护板粘贴2层20mm硅酸铝纤维板，层与层之间错缝粘贴。绝热浇注料施工时，采用人工敷设方式，施工时须一次性达到148mm厚，不要分层施工，用专用工具拍打密实后压光(销钉周围严禁有空气流通现象)，周边施工缝拍打密实。焊接准6mm、310S材质的100mm×100mm钢筋网格，以增强对耐磨浇注料的固定度。所有抓钉均应在可塑料施工前涂刷沥青漆。

焊接销钉如图2所示，焊接钢筋网如图3所示。
 

图2 焊接销钉

图3 焊接钢筋网

3、耐磨可塑料施工。可塑料敷设在施工构件上后，用木锤或橡皮锤捣打密实。块与块之间的接缝也应捣打密实，使接缝严密，将表面压光、压平。所施工部位与原来墙体接缝处应确保平滑过渡，不得凹进或凸出。用磷酸铝溶液浸泡硅酸铝纤维板封堵膨胀缝，避免锅炉运行过程中出现窜风现象，导致非金属补偿器烧损。耐磨可塑料施工完毕后的膨胀缝封堵如图4所示。
 

图4 耐磨可塑料施工完毕后膨胀缝封堵

（二）方案特点

1、采用上述解决方案后，在锅炉机组启动后测量膨胀节处温度，没有超温现象，机组停机后检查无脱落迹象，达到预期目标。锅炉机组累计运行2年后，返料腿膨胀节耐火耐磨材料未见脱落、开裂、变形等缺陷，如图5所示。
 

图5 锅炉运行2年后的返料腿膨胀节状况

2、采用上述方案成功改造其中1台锅炉后，在其他3台锅炉进行了同样的改造，效果良好，至今返料腿膨胀节处耐火材料情况良好，未发生筒体超温、耐火材料脱落现象。

3、通过改造治理，有效提高了返料腿的可靠性，保证了机组的稳定运行；减少了炉膛检修交叉作业，降低了检修风险；减少了检修项目，降低了维护费用，缩短了检修工期。

三、结语

本文通过对CFB锅炉机组返料腿膨胀节的耐火材料部位进行相应的优化治理，避免了因材质等级低、膨胀间隙不足、锚固件强度低等引起的耐火材料脱落问题，提高了返料腿的可靠性，保证了机组的稳定运行，减少了炉膛检修交叉作业项目，同时降低了检修风险。

供稿 | 余朋辉

审核 | 杨建军 马姗姗