一、概述

我國是以煤為主要能源的國家，為節約能源、加強環保，政府有關部門對循環流化床煤燃燒技術倍加重視，已被列入國家科技攻關計劃。循環流化床煤燃燒技術是一種高效、節能、低污染的煤燃燒技術。在循環流化床中，煤不但NOx生成量低，而且煤粒子(10—0mm)在循環過程中燃盡后，渣中殘碳量低。此外流化床還可使用多種固體燃料，采用爐內加入石灰石的方法除硫而減少環境污染。從循環流化床鍋爐開發的全過程來看，無論是國內還是國外，在運行過程中爐襯材料易被磨壞，其使用壽命短的問題已成為該種鍋爐發展中的一大難題。據報道，國外爐襯壽命可達一年以上，我國對循環流化床鍋爐用耐火材料進行了大量研究、開發和試驗工作，取得了不少的經驗。我廠經過長期的試驗、實踐，發現高耐磨磚(HMS)是一種很好的爐襯材料，只要在使用過程中，能做到合理設計、精心施工、合理使用和正常維護的話，爐襯壽命達到二年以上的目標是可以實現的。

二、高耐磨磚的耐磨性能

煤在循環流化床中燃燒產生高溫、高速和高濃度粒子流，對爐襯易造成磨蝕。因此爐材材料在耐磨性能上要求較高。磨蝕現象，特別是對耐火材料的磨蝕現象的認識還是相當有限的。由于影響因素很多(如粒子本身的情況及所處的狀態等等)；現有的幾種實驗方法的實驗結果尚不能普遍地解釋磨蝕現象，有時會出現異常情況。一般地說來，實驗結果在一定范圍內有指導意義。B．CLAVAUD等曾做了400個樣品的磨蝕試驗，按ASTMC704法的磨蝕與冷態抗壓強度之間關系繪于圖1中。從圖1可以看到，當冷態抗壓強度高于80MPa時，磨損量較低；高于120MPa時，磨損量可確保低于12cm3；高140MPa時，磨損量可低于4cm3。圖2為1000℃下熱態磨損和1000℃燒后冷態磨損之間的關系，看來二者之間關系比較復雜，再次表明冷熱態的磨損是不同的，不能簡單地推斷。但根據石化工業的經驗與做法，圖l仍有指導意義。在循環流化床鍋爐爐襯的選擇上，我們認為一般磨損部位，其材料的冷態抗壓強度在80MPa就夠了；對于磨損嚴重的部位(如旋風筒入口處)其抗壓強度最好能達到140MPa左右，這時按ASTMC704法試驗的磨損量低于4cm3。對于澆注料來說，強度要選高些為宜。

三、高耐磨磚的應用情況和使用要求

著名耐火材料公司DIDIER公司對循環流化床鍋爐用耐火材料研究較多，其配套使用情況見圖3，美國賓夕法尼亞州的一臺55t/h循環流化床鍋爐的爐村采用與RESISTALSK60C相同類型的磚，并在設計上又做了些改進之后，使用壽命已達到一年以上。我國有些耐火材料經過試驗使用壽命已有延長，但與連續使用三年以上的要求相差較遠，必須對耐火耐磨材料進行再次革新。現我們將一些自己研究、實驗的高耐磨磚材料的性能匯于表1中，我們經過各種不同晶相的材料進行系統的對比實驗，并對3種耐火材料原PA、高鋁磚和高耐磨磚（HMS）進行統一規范的1100℃水冷20次試驗后，發現HMS磚的熱震穩定性優于其它類型的磚。我廠總工楊長珊(99年初已退休，退休前系中國建材研究院耐火材料研究所高級工程師)將此磚推薦給哈爾濱鍋爐廠，哈爾濱鍋爐廠于94年送樣給美國的PPc公司檢測，發現我廠耐磨磚的耐磨性能超過美國標準。

根據表1中的HME磚的理化實測數據，以及美國PPC公司檢測的結果，我們認為高耐磨磚配套循環流化床鍋爐是可行的。山東省都化集團的2臺35t/h循環流化床鍋爐上用高耐磨磚代替PA磚，并且在爐膛里同一部位用HMS和PA二種磚同時砌筑，經過連續運行一年后停爐檢查，PA磚已嚴重磨損，而HMS磚表面尚很光滑，不需維修尚可繼續運行2年以上。郯化集團電廠經3年多的運行后才維修HMS高耐磨磚。今年4月中旬該廠點火的75t/h循環流化床鍋爐仍全部采用我廠的HMS高耐磨磚。98年我廠在承建福建浦城電廠2號鍋爐(濟鍋產35t/h循環流化床鍋爐)時，根據郯化電廠的經驗，繼續采用HMS高耐磨磚，經一年多的運行后，該磚表面光滑，磨損較小，仍可繼續使用，根據使用情況估計可連續運行二年以上。

在利用HMS磚獲得成功時，我廠還解決了上升管的難題，原來設計的上升管上焊滿了銷釘，用耐磨澆注料澆注。由于金屬管吸熱和耐火澆注料的吸熱速度不同，熱膨脹系數根據測試也完全不同。故該種施工方法和設計不能保證長壽命使用．在浦城熱電廠有關工程技術人員的幫助下，我們決定在面向氣流方面用HMS磚代替澆注料。磚的兩頭做成契形，并予留?68的孔2～4個，便于耐熱不銹鋼鉤住，背面用耐熱不銹鋼拽成鋼筋網，再用澆注料澆注。磚與管的中間留10～20的膨脹縫。膨脹縫內用耐溫1200℃以上的保溫材料或高溫膠泥填充。經過一年多的運行，證明原來所存在的開裂、剝落、壽命短的問題全部解決。該技術先后在郯化集團、萊西電廠、浦城熱電廠、淮北電廠等工程上推廣，獲得一致好評。根據以上用戶的反映．該磚(HMS高耐磨磚)確實能適應各種不同型號的循環流化床鍋爐的不同部位的耐磨要求，使用壽命也較理想。

根據山東省郯化集團電廠和福建省浦城電廠近三年來取得的經驗。吸取淮北電廠鍋爐車間沈主任改進意見，于99年2月在淮北電廠35t/h循環流化床鍋爐上全面采用我廠生產的高耐磨磚(HMS)以及陶瓷耐磨磚進行維修。近一年多的連續運行，停爐后檢查，證明我廠HMS磚和陶瓷耐磨磚在循環流化床鍋爐上的使用是可行的，使用壽命是理想的。(附淮北電廠用戶報告)

循環流化床鍋爐設備龐大、復雜，砌筑工作繁雜，難度大，但是另一方面卻力求砌筑工作高效、簡化。所以，要盡量減少使用磚型的品種，力求達到磚的標準化，并力求組合搭配而減少磚型；現我廠的磚已縮編，并能組合成5個磚型，而且全部可在重型壓力機上成型，從而保證了磚的質量。砌筑前，必須精心挑選磚的外形，確保向焰面的磚要完好。灰縫必須選用與HMS磚的性能較為接近的灰縫料粘砌，灰縫嚴格控制在2mm以內。據我廠施工隊反映，HMS磚灰縫宜選用JN一90高強度膠泥為好，并備大型切磚機隨時切制所需形狀和規格，以確保使用壽命。

四、結論

我國目前應用于循環流化床鍋爐的耐磨磚品種雖很多，但使用效果不一，價格差異很大。在長期的使用過程中，得到了很多用戶支持，如山東郯化集團的宗華工程師和浦城電廠的方桂平工程師，他們給予了很多新的創意和技術革新建議，彌補了我們技術上的不足，為該產品提供了試用方面的便利。同時也得到了濟南鍋爐廠有關技術人員的大力支持，才取得預期效果。我們認為高耐磨磚(HMS)在循環流化床鍋爐上的應用是成功的，特別是在根據使用廠家的反饋信息，井在技術人員的幫助下，該磚使用壽命已提高到二年以上。根據表2的分析和對比，

HMs磚的價格屬于中等，廣大用戶是可以承受的，長期運行的成本費用是經濟的。從使用壽命和價格方面對比分析，HMS磚應該推廣，并值得推廣。

表2：國內循環流化床鍋爐上使用的部分耐磨磚

附注：

1、本文章部分章節摘自作者和楊長珊合并發表于1997年第3期(總第064期)《余熱鍋爐》雜志中第六篇《循環流化床鍋爐用耐磨材料》中的內容．

2、表2中物理性能數據由我廠實驗室檢測儀器對單批產品的實測數據，可能有誤差．

表1 材料性能

我廠訂購濟南鍋爐廠YG35—3.82—M6循環床鍋爐，于1996年12月施工結束投入使用。第一次材料全部采購浙江長興廠家的耐火耐磨材料，實際使用不到一個月，查看即發現爐膛轉彎煙道及旋風筒入口處嚴重磨損，不得已停爐大修．第二次采購山東淄博廠家的材料，也因為磨損嚴重而多次停產維修．這不僅影響了正常生產，還浪費了大量人力、物力、財力．

99年2月爐膛轉彎煙道，旋風筒采用清華宜興耐火材料實驗廠的高耐磨碳高磚、陶瓷耐磨磚，現已使用8個多月，除轉彎煙道有少量磨損外，旋風筒用的陶瓷耐磨磚現仍完好如初，至今仍在使用，清華宜興耐火材料實驗廠的高耐磨磚、陶瓷耐磨磚確實能耐沖刷、耐磨損，使用效果很好，是理想的耐火耐磨材料．并且利用高耐磨磚很好有解決了上升管無法解決的難題。望在今后的生產過程中，仍能選用優質材料，合理配方，嚴格工藝，保證質量．我廠將長期選用該耐磨材料，保持我們兩廠之間長期協作．

 淮北市熱電廠

2000年3月7日

文章作者：清華煤燃燒工程研究中心宜興耐火材料實驗廠- 史岳明 孔 群