3种不定型耐火材料在W形火焰锅炉中的应用Application of Three Kinds of Uncertain Refractory Materialin W shape Flame Boilers黄季林(东方锅炉(集团)股份有限公司,四川省自贡市,643000)[摘 要] W形火焰锅炉中要求耐火材料的性能一是抗磨性好,高温下体积稳定性好;二是气体透过率低,化学惰性高,密封性好,并且对水冷壁卫燃带区域销钉的传热要好。
高铝可塑料、刚玉浇注料、粘土质超强浇注料经实际使用,均能满足W形火焰锅炉的设计要求。
[关键词] 高铝可塑料 刚玉浇注料 粘土质超强浇注料 应用1 锅炉概况东方锅炉(集团)股份有限公司生产的300M WW 形火焰锅炉是引进美国F W公司技术设计制造的。
该锅炉为亚临界压力、一次中间再热、自然循环、双拱形单炉膛、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架、全悬吊结构、尾部双烟道燃煤锅炉,燃用无烟煤。
无烟煤着火困难,燃尽时间长,针对这一特点,在炉膛结构上,前、后水冷壁在冷灰斗以上形成炉拱,燃烧器布置在拱上,向下喷燃形成W形火焰,使火焰加长,有利于煤粉燃尽,同时在炉拱区域敷设卫燃带,保证炉拱区有足够的温度,利于煤粉着火。
为防止尾部包墙集箱受高速灰粒的磨损,在集箱上敷设耐磨材料。
在W形火焰锅炉中要求耐火材料的性能一是抗磨性好,高温下体积稳定性好;二是气体透过率低,化学惰性高,密封性好,并且对水冷壁卫燃带区域销钉的传热要好。
为满足F W公司提出的材料性能要求,1993年我公司对国内一些重要耐火材料厂进行了调查了解,并决定了与洛阳耐火材料厂进行合作。
2 耐火材料的性能和使用部位2.1 锅炉炉膛卫燃带区域用高铝磷酸盐结合可塑料高铝可塑料由于具有整体性强、热稳定性高、高温力学性能好、耐磨性好等特点,被用于炉膛卫燃带,但施工比较困难。
高铝可塑料用磷酸或磷酸盐做结合剂,可使强度增加,当结合剂的量超过一定范围后,1500 烧后的强度较中温强度有所下降,但仍保持较高的强度,随着结合剂的增多,材料的气孔率减少,体积密度增加。
粘土的加入不但起着塑性剂的作用,同时也起着结合剂的作用,对所加入的粘土要求塑性大、收缩性小、耐火度高、烧结性好。
由于可塑料的烧后线变化率随着结合剂用量的增加而增大,为了减小其烧后的线变化率,在配料中加入适量的膨胀剂,使可塑料的线变化率减小,同时使材料的强度也得到提高。
该可塑料的理化指标见表1。
表1 高铝磷酸盐结合可塑料的理化指标美国F W公司 洛阳耐火材料厂最高使用温度/ 16501650密度(110 24h)/(g.c m-3)>2.70>2.70耐压强度(110 24h)/MPa20~27>25(815 3h)/MPa20~35>30抗折强度(110 24h)/MPa 6.3~7.7>6.3(815 3h)/MPa8.4~10.5>8.4烧后线变化率(110 24h)/%-0.3~-0.7<-0.5(815 3h)/%-0.5~-1.1<-0.6主要化学成分Al2O382~85>82Fe2O30.5~1.5<0.5P2O53~4.5<4.5收稿日期:1998 09 21下炉膛区域和前后墙炉拱区域,水冷壁上焊20mm 长的销钉,以固定耐火材料,耐火材料总厚度为25mm(管子外壁算起)。
在前后炉拱区,由于让管,所敷设耐火材料厚度不等,最小25mm,最大200mm,在耐火材料较厚的区域增加耐热钢筋,以防止耐火材料的脱落。
在水冷壁管背火面敷设了粘土质超强浇注料(见图1)图1 水冷壁管背火面处2.2 刚玉浇注料F W 公司选用的是板状氧化铝浇注料,由于国内尚未有理想的板状氧化铝原料且进口原料的价格昂贵,故决定采用刚玉浇注料替代。
由于∀W #锅炉所燃用的燃料一般是低挥发分、高灰分的低品位煤,含尘的烟气流对尾部集箱的冲击及磨损都比较严重,而刚玉为粒状,与板状氧化铝相比,成型后的致密性和韧性都差一些,中温强度也有所下降,抗侵蚀的能力也较弱,但是通过增加微粉(Al 2O 3)比例,可以提高致密度,有效地控制了中温强度的下降,增加了材料的耐磨性。
刚玉浇注料的理化指标见表2。
表2 刚玉浇注料的理化指标美国F W 公司洛阳耐火材料厂最高使用温度/18151815密度(110 24h)/(g.cm -3) 2.66~2.76>2.76耐压强度(110 24h)/MPa42~56>50(815 3h)/MPa38~54>40抗折强度(110 24h)/MPa7~8.4>8(815 3h)/MPa5.5~6.3>5.5烧后线变化率(110 24h)/%0~-0.2<-0.2(815 3h)/%-0.1~-0.3<-0.3主要化学成分Al 2O 393~97>92CaO3~5.5<4.5在尾部包墙集箱区域,煤粉粒子浓度大,烟气速度高,集箱易受磨损。
在集箱上焊V 型销钉,以固定刚玉浇注料,其厚度为60m m(见图2)。
2.3 粘土质超强浇注料粘土质超强浇注料用于锅炉的炉顶部分,要求具有良好的密封性。
从F W 公司的性能表中看出,其浇注料中的Ca O 含量较高,但过高的CaO 加入,必然会降低浇注料的高温性能。
为此,采用了CaO 含量靠近F W 公司指标下限值的水泥加入量。
同时为了减少中温强度的下降,在浇注料中加入了中温烧结剂,并进行了临界粒度的配方试验,使研制的粘土质超强浇注料的理化指标达到并超过美国F W 公司的规定值(见表3)。
图2 尾部包墙集箱区域表3 粘土质超强浇注料的理化指标美国F W 公司洛阳耐火材料厂最高使用温度/13201320密度(110 24h)/(g.cm -3)>1.95>2.0耐压强度(110 24h)/MPa17.5~28>28(815 3h)/M Pa12.6~21>21抗折强度(110 24h)/MPa5.6~8.4>7.0(815 3h)/M Pa3.1~4.6>4.0烧后线变化率(110 24h)/%很少很少(815 3h)/%-0.1~-0.3<-0.3主要化学成分Al 2O 340~45>40Si O 240~45>40Fe 2O 32~5<5.0CaO5~10<10(下转第36页)f1∃∃∃圆弧的弓高,m;D1∃∃∃避雷针1和等效避雷针3间的距离,m。
两针间h x水平面上的保护范围的一侧最小宽度b x应按下式计算:b x=h0-h x(4)在图2中,由3条虚线组成的三角形,等效避雷针3与避雷针1的距离D1为26.5m,由(2)、(3)、(4)式,得f1=D1/7P=26.5m/7=3.79mh0=h1-f1=15.0m-3.79m=11.21mb x=h0-h x=11.21m-8.0m=3.21m此时,三相导线均己受到保护。
3.2.3 两避雷线间各横截面的保护范围其保护范围应由通过两避雷线及保护范围上部边缘最低点C的圆弧确定。
C点的高度应按下式计算:h c=h-f2(5)f2=D2/4P(6)式中 h c∃∃∃两避雷线间保护范围边缘最低点的 高度,m;h∃∃∃避雷线的高度,m;f2∃∃∃圆弧弓高,m;D2∃∃∃两避雷线间的距离,m。
己知D2=11.0m,h=20.0m,计算可得:h c=20m-11m/4=17.25mh c>h x,则满足保护要求。
3.3 计算结果当避雷针1顶点对地距离为15.0m时,己能满足110kV输电线路三相导线防直接雷击要求。
此时,需安装的避雷针长度L为:L=15.0m-8.0m-4.0m=3.0m(上接第31页)图3 顶棚过热器区域 粘土质超强浇注料,主要用于炉顶、墙箱等处。
顶棚过热器与常规四角煤粉炉不同,它不是膜式壁结构,而是散管,管子带鳍片并错列,这样浇注料就需要具有良好的密封性(见图3)3 应用情况高铝磷酸盐结合可塑料、刚玉浇注料和粘土质超强浇注料巳在山西省阳泉第二发电厂2300M W 和河北省上安电厂2300M W的W形火焰锅炉上使用。
现场施工反映良好,锅炉投运后使用效果较好,3种耐火材料均能满足设计要求。
(上接第33页)5.2.3 通风设备的选择(1)用于干式变压器的风道系统排风机风量L2=4190m3/h,选1台T35 11No4.5轴流风机, =25%,n=1450r/min,风量5581m3/h,风压115Pa;配电机YSF 7144,0.25k W。
(2)用于10次换气的排风机要求风量为8750-4190=4560m3/h,选轴流风机1台,型号和参数同上。
(3)进风百叶窗的计算假定百叶窗面积有效系数为0.6(即流量系数),进风速度3.0m/s,则百叶窗面积为:S=8750360030.6=1.35m2百叶窗截面取1.2m 1.2m。
由于从汽机房进风,可以认为空气较为洁净,不必加过滤装置,但应加钢纱网和平开窗(向室内开)。
6 应注意的问题本文所述带干式变压器的厂用配电装置室通风设计属现行设计,标准中没有明确规定的内容,涉及到标准问题。
因此本文内容具有探讨性质,极需各位同行对此充分发表意见。
特别是下述几点需认真讨论:(1)通风量的确定是否合理?(2)干式变压器采用风道送排风是否可行?(3)设计选择的自然进风、机械排风的限制条件是否合理?!36! 电 力 建 设 1999年第2期。