循環流動層ボイラの各位置におけるキャスタブルの摩耗解析と耐火物選定

循環流動床 (CFB) ボイラー技術は、比較的成熟したクリーンな燃焼技術です。 CFB ボイラーは燃料適応性に優れ、ほぼすべての化石燃料を燃焼できます。 石灰石を炉内に直接投入することでSO2を90%除去でき、NOxの排出濃度は微粉炭炉の1/4と低く抑えられています。 ボイラー灰は活性が高く、建築用充填材として使用できます。 その中でも断熱耐火材は、耐火性、耐摩耗性、断熱性などの効果からボイラーの重要な一部となっています。 循環流動床ボイラーの各位置の機能が異なるため、ボイラーの各位置に必要な断熱材と耐火材も異なります。耐火キャスタブル。
ボイラー構造
設計燃料は瀝青炭で、一定割合のガスと混合することができます。 ボイラーに混合されるガス燃料の量は、全燃料量の 30% (熱で計算) です。 ボイラーは半屋外配置に適しています。 ボイラは前吊り・後支持の組合せを採用し、ボイラ操作床の高さは7m。 ボイラーは、単純な単一ボイラー、自然循環、分散下降管、平衡換気、断熱サイクロン気固分離器、循環流動層燃焼方式を採用し、対流シャフトの煙道に対流加熱面を配置します。
ボイラー耐火物の破壊理由
耐火材の損傷は、①耐火材の摩耗。 ②耐火物の破損。
2.1 耐火物の摩耗
着火物が摩耗する炉内作業条件は、 ① ボイラー炉内作業温度が 900～1050 度である。 ②炉内のレドックス雰囲気。 装置は20~30m/sです。
煙道ガスの浸食と衝撃は、流体または固体粒子が特定の速度と角度で材料表面に衝突することによって引き起こされる摩耗を指します。 浸食摩耗: 固体表面との粒子の衝突角度は小さく、平行に近いです。 垂直方向の速度と接線方向の速度が組み合わさった力の下で、粒子は固体表面に滑走効果を形成し、それによって耐火材料を徐々に破壊します。 衝撃摩耗：衝撃角度が大きく、垂直に近い。 粒子は一定の速度で固体表面に衝突し、亀裂や変形を引き起こします。 長期の衝撃により固体表面が損傷し、変質層が脱落します。
2.2 耐火物の破壊（剥離）
耐火材の損傷は次のとおりです。 ② 構造的剥離。 ③機械的応力剥離。 サーマルスポーリングとは、ボイラーの起動・停止時の急激な温度変化や加熱ムラにより、耐火物内部に温度差が生じ、応力が発生し、耐火物にひび割れや剥離が生じる現象です。 構造スポーリングとは、ボイラを長期間使用するうちに材料組成が変化（質的変化）し、表面の材料が剥がれることです。 機械的応力による耐火物の剥離の理由は、耐火物と、耐火物を通過する金属構造物（温度測定、荷重測定要素、耐火物グリップピンなど）の熱膨張係数の違いです。
ボイラーの各位置の使用条件
3.1 点火エアダクト
同社の 75t/h ボイラーはベッドの下で点火されます。 床下着火方式の場合、この部分が急速に加熱され、着火時の最高温度は1200～1400度に達することがあります。 温度変化が早く、耐熱衝撃性と安定性が高く、脱落しにくいです。 粒子数が少なく、耐摩耗性に対する要件が低いため、高温耐性キャスタブルを選択できます。
3.2 流動層表面
流動床の床表面の作業温度は 800 から 1100 度の間であり、流動床のエア キャップの間に耐摩耗性耐火材料が置かれます。
3.3 ボイラー炉
循環流動床ボイラー炉の作業温度は900度から1000度で、緻密層と半緻密層の材料と灰の濃度が非常に高いです。 化学ベッドの 4 つの壁の耐火材料に対する要件は非常に高く、高い耐火性と密着性、および高い耐摩耗性を備えている必要があります。 水冷壁管の溶接ピンに耐火プラスチックをコーティングする方式を採用した構造タイプです。
3.4 炉頂摩耗層
炉の上部の煙道ガスの転換点では、作業温度は 850 ～ 1100 度です。 炉頂部の耐火・耐摩耗層は、耐火キャスタブル流し込み、特殊形状レンガ敷設、耐火耐摩耗プラスチック（膜壁使用時はピン追加）のいずれかを採用しています。
3.5 サイクロンセパレータ
ストレートおよびコニカル循環流動床ボイラーのサイクロン分離器は、煙道ガス中の炭素粒子と灰粒子を分離するように設計されています。 二次燃焼の可能性があり、耐摩耗性の高いライニング材が必要です。 高アルミナまたはコランダムキャスタブルが主に使用されます。
3.6 ライザーとリターンフィーダー
使用温度は800-950度で、粒子濃度は高いが粒子サイズが細かく、灰の熱容量が大きく、ライニングへの熱衝撃が大きい。 作業条件は悪くなく、一般的に高アルミニウム材料が使用されています。 しかし、これらの部品の施工条件は悪く、施工品質を確保するために施工技術に特別な注意を払う必要があります。
3.7 テール煙道
尾煙道の温度が低く、ライニングの摩耗が少ないため、通常の耐火レンガで完全に構築できます。
パーツごとの素材選び
75t/h CFB ボイラーで使用される主な耐火材料は次のとおりです。等
その中で、炉の下部の耐摩耗層と炉の出口は、主にコランダム耐摩耗プラスチックでできています。 セパレーターの入口煙道とターゲット領域は、高強度の耐摩耗性キャスタブルでできています。 強度と耐摩耗性キャスタブル; リン酸耐火コンクリートは、空気分配装置、点火空気ダクト、炉のドアに使用されます。 尾部の各加熱面には主に珪藻土断熱レンガと耐火レンガが使用されています。
耐火材料を使用する場合は、次の問題に注意してください。
①きれいな水を使用する必要があり、追加される水の量は6％〜8％です。
②強制ミキサーを使用し、すべての混合ツールを洗浄する必要があります。 材料が均一になるまで混ぜます。
③ かき混ぜる時、加える材料の量は袋全体より少なくしてはならず、均一に混合する目的を達成するために水を加える前に 15 分間乾燥混合してください。
④キャスタブルは多数のピンとボイラーの金属面で補強されています。 ピンは金属材料であり、熱膨張係数は耐火材料の熱膨張係数よりもはるかに大きいため、取り付け前にピンを予熱する必要があります。
⑤ すべての型の流し込み面は、油の層でコーティングする必要があります。
⑥ 材料の各バッチは、攪拌後 10-30 分以内に注ぎ、指定された厚さまで一度に注ぎ、完全に密封されるまで振動させなければなりません。
⑦注型後24時間で型を離し、総硬化時間は3日。
結びの言葉
CFB ボイラーの問題の 50% 以上は、キャスタブルが原因です。 キャスタブルの選択と構造は、CFB ボイラーの耐用年数に決定的な影響を与えます。 CFB ボイラーのさまざまなキャスタブルの動作原理、摩耗特性、および特性を完全に理解することによってのみ、CFB ボイラーの建設品質を確保し、耐用年数を延ばすことができます。