循环硫化床锅炉炉膛浇筑料施工质量控制

摘要：循环硫化床锅炉作为一种发展迅速的高能效燃烧技术在电站锅炉设计、工业应用和废物处理上已经日益广泛，并且随着应用的普及其规模也逐步增大。文章论述了循环硫化床锅炉的运行机制及其相关理论，以此探讨了循环硫化床锅炉炉膛浇筑料施工的质量控制。

关键词：循环硫化床锅炉；炉膛浇筑；施工质量控制；高能效燃烧技术；电站锅炉设计 文献标识码：A

中图分类号：TK229 文章编号：1009-2374（2016）07-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.031

1 概述

循环硫化床锅炉作为一种发展迅速的高能效燃烧技术，在电站锅炉设计、工业和废物处理上的应用已经日益广泛，并且随着应用的普及其规模也逐步增大。我国在循环硫化床锅炉上的研究也逐步兴起，并且在当前的应用中已取得一定的成绩，有关研究甚至指出循环硫化锅炉在未来几年的发展将会更加迅速。另外，循环硫化床锅炉在发展的同时也带来了其炉膛浇筑料施工的质量安全问题，特别在施工控制上炉膛浇筑料的施工已经成为总体施工的关键之一。因此，研究循环硫化床锅炉炉膛浇筑料的施工质量控制不仅是循环硫化床锅炉应用的理论基础，更具有实施投产的实践意义。本文结合实际工作对循环硫化床锅炉炉膛浇注料施工质量控制进行了一些探讨。

2 循环硫化床锅炉的运行机制及其相关理论

2.1 循环硫化床锅炉的实际工作情况

针对循环硫化床锅炉炉膛的施工质量控制研究必须了解其运行的机理和相关理论，此处参考相关文献对其进行浅析。在循环硫化床锅炉中，锅炉内部的床料在烟气的上浮过程中随着沿着炉膛上升，并且经过水冷壁的出烟口进入两个旋风分离器，在此实现气体与固体的分离，并且将未能成功分离的固体通过分离器上部出口进行排出。另外，分离成功的固体通过料阀返回到炉膛的底部，燃料中的灰分以及其与石灰石反应的产物能随烟气排走的将直接进入出烟口，无法排出的则通过底部的残渣排放进到冷渣器中。最后，锅炉在工作中燃料无法燃尽的小颗粒、燃尽的小颗粒以及其他反应物留下的固体通过封闭的循环回路处于不断的高温循环中，并且实现了高效率的脱硫反应。这个过程，床料在重力作用下的不断膛内循环会对炉膛的内部相应部位产生较大的摩擦冲击，这也要求在循环硫化床锅炉的炉膛浇筑施工方面必须有较强的质量控制，否则后果不堪设想。

2.2 工作中的蚀损

循环硫化床锅炉工作中的蚀损主要包括三大因素：一是耐火材料的稳定性较差，此处所指的稳定性是指热振稳定性；二是耐火材料的不定形导致其温理化性能和有机结合的材料的温度强度较差；三是由于上述的物理冲刷和磨损，锅炉内的烟流量较大，固体的浓度也较高，在温度不高的情况下其携带了大量的固体粒子，对锅炉的耐磨材料衬里形成较大的摩擦导致蚀损。而在长期运行中，由于工作的需要在开启和关闭过程中导致这种蚀损效果更加突出，因此循环硫化床锅炉炉膛浇筑料的施工控制必须考虑的是设计耐磨衬里过程中对于耐磨耐火的中温强度和热振稳定性的选择。

3 循环硫化床锅炉炉膛浇筑料施工质量控制

如上所述，循环硫化床锅炉炉膛浇筑料施工的质量控制是一个系统工程必须考虑总体的施工效果和实施目标，此处参考相关文献理论研究以及结合实际工作经验对其施工质量控制进行进一步的探讨。

3.1 耐火耐磨浇筑材料的选择

浇筑材料的选择是循环硫化床锅炉炉膛施工的基础，也是决定其后期质量的关键之一。在实践中对于循环硫化床锅炉的不同工作区域，耐火耐磨材料的工作环境要求其质量标准也不一，既要考虑其质量安全和施工效果，也要考虑前期的设计投入和施工成本，是一个全局统筹的工作。主要影响其材料选择的有机械膨胀、烟流速度、颗粒的浓度、烟尘的温度等。当前主要的耐火耐磨材料技术有等离子喷涂和渗透法防护，其中水冷壁表面的防磨处理更是广泛应用了上述两种喷涂技术。在实际应用中，具体的施工方法和施工工艺也必须考虑相应的施工材料。

3.2 密封性设计

密封措施是循环硫化床锅炉炉膛浇筑的关键之一，在锅炉的冷却和热态运行中，必须通过正压或者负压的方法实现全面的检漏和防漏的试验，特别对于对接部位、孔门以及膨胀节等的可靠性和密封性的检测。高温工作以及膨胀变形等因素容易导致密封部位的故障，因此必须在设计和施工上保障炉膛内部燃烧的稳定性、循环返回料系统两侧的一致性、管系支吊的受力平衡以及温度升高的平稳性。密封结构在设计上必须考虑膨胀节的密封间隙和膨胀量、密封的冷却方式、密封的方式、密封填料的选择、转动摆角错位补偿、金属部套材料的具体形式；在填料的选择上，不同密封要求的填料在材质、形状、耐热上的需求不一，必须根据实际情况进行谨慎的选择和制作，保证良好的柔软度和相应的可恢复弹性，并且能够适应高强度的压迫以及高温的工作，常见的密封填料有阻燃性岩棉填料、多层硅酸铝等。而在具体的循环硫化床锅炉炉膛设计和施工中，锅炉的烟风道以及本体的炉门、防爆门、检查检修孔等的密封性也是密封施工设计的要求，其在实际工作中的作用影响非常广泛，例如烟侧密封影响受热面爆管以及锅炉的局部磨损、风侧密封关系风压条件、影响整体硫化效果等。另外，在密封性的施工和设计上必须考虑其后续的可维护性，特别是检修的便利性和可靠修复性。密封发生泄漏时必须要采取相应的措施进行补救，因此在前期的施工设计上必须使得密封结构可以随时恢复随时拆装。对于大型的密封结构必须设计有相应的平衡吊耳以及凭借对口的法兰和临时支吊等依托结构。

3.3 施工工艺控制

施工工艺控制是循环硫化床锅炉炉膛浇筑料施工控制的核心，其将直接影响循环硫化床锅炉的后续工作状态和质量，因此必须对其进行科学分析和相关的理论研究。结合实践，施工工艺的重点问题主要有以下六方面：

一是对于浇注料和可塑料的捣实程度必须有所控制。在浇筑料的施工中，由于浇筑料的固化时间有具体的要求，因此施工过程很多时候无法严格按照耐火基体材料强度要求进行有效的机械夯实，这导致浇筑料的整体及局部的空虚过高，使得锅炉的后续养护以及烘烤过程容易产生错位、剥落甚至坍塌，并且将直接影响材料的附着能力以及致密性，因此必须严格按照标准夯实浇注料。

二是浇筑的模板和模具必须进行表面的质量处理。在浇筑料的施工中，浇筑料的模板和模具若不够光滑和对接不到位，容易使得泥浆湿料的浇筑出现所谓的“咬边”等不良现象，特别在浇筑的边角不够圆滑的区域多数情况下会出现相应的局部应力和膨胀差，甚至可能出现相应的浇筑料脱落，这对于循环硫化床锅炉炉膛浇筑料的施工是致命的错误。因此，实践中必须对滑模块的区域边角进行过渡处理，并且设法在不破坏基材下采用机械局部处理消除不平整的棱角，使得冷热局部应力的集中性下降。

三是由于不同生厂商生存的浇筑料规格不一样，因此在浇筑搅拌过程中必须按照国家标准和行业规范进行均匀拌浆，控制好相应的黏稠度，实现高温运行状态下的耐火材料均匀硬化，减少浇注料在这个过程的脱落和体积变形。设计人员结合所选的耐火耐磨材料的基本化学物理特性，考虑相应的耐火浇筑料的厚度选择，减少施工过程中出现的膨胀偏差。与此同时必须确保同一型号的浇筑料在同一区域内的厚度均匀性，避免出现热膨胀偏差而导致的挤压和拉伸。

四是在分离器的椎体部分、烟道以及风室等部位开始享用的排湿孔，排湿孔在设计上要求量要适当、布局要合理。这样的设计和施工可以使得保温层部分的耐火浇筑料的水汽温度在到达一定的阈值后内部大气能够从较为酥松的保温层中排出。

五是在自然养护上，浇筑料施工完毕后养护的时间最好不要低于10天，并且在养护的前5天，人员撤出工地后应当立刻关闭炉门和相应的孔隙，让其内部在自然不通风的情况下阴干，消除炉体表面的多余水分。而在5天后可以打开炉门和各个孔口利用自然同分实现基体的通风干燥。相关文献指出在可行的情况下，可以在低温烘炉的阶段采用相应的加热工艺、邻炉蒸汽以及热水工艺进行施工养护。如若热风温度较高则可以适当采用冷风抽取的烟风温度不宜超过25℃。这样能够使得烘炉燃料的消耗大为降低并避免龟裂。在高温阶段建议采用无焰烟气的加热技术，通过小油枪加热和加碳块等工艺使得升温能够均匀进行，并且根据炉膛的工作特性对烘炉温度的趋向进行控制。在水分析出的阶段可以对其进行保温以避免出现内层崩塌的情况，并且在实际养护中使其逐渐形成表面的基本珐琅质实现耐磨性能的提高。

六是在锅炉耐火防磨的考虑上，浇筑料施工必须科学考虑抓钉的数量以确保浇筑料和钢性材质之间的依托关系稳定、整体基体材料在应力集中影响时能有较好的结构强度。而在其他的机械固定方式上主要考虑浇筑料区域间的钢制板条、支吊、限位块和拉金之间的支撑和固定方式，相关设计应当充分考虑材料的变形以及受温度影响的热胀冷缩。在局部应力疏导和强度的考虑上，局部过渡部分必须同时考虑膨胀补偿以及强度设计要求。

4 结语

循环硫化床锅炉炉膛浇筑料的施工质量控制既是循环硫化床锅炉工作的必要保证，也是浇筑施工的安全化生产要求，因此对于施工质量控制的研究和探讨不仅仅有理论意义，也有实践意义。

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作者简介：朱礼盛（1975-），男，山东临沂人，供职于山东电力建设第二工程公司工程管理部，高级职称，研究方向：项目管理。

（责任编辑：蒋建华）