一、概述

我国是以煤为主要能源的国家，为节约能源、加强环保，政府有关部门对循环流化床煤燃烧技术倍加重视，已被列入国家科技攻关计划。循环流化床煤燃烧技术是一种高效、节能、低污染的煤燃烧技术。在循环流化床中，煤不但NOx生成量低，而且煤粒子(10—0mm)在循环过程中燃尽后，渣中残碳量低。此外流化床还可使用多种固体燃料，采用炉内加入石灰石的方法除硫而减少环境污染。从循环流化床锅炉开发的全过程来看，无论是国内还是国外，在运行过程中炉衬材料易被磨坏，其使用寿命短的问题已成为该种锅炉发展中的一大难题。据报道，国外炉衬寿命可达一年以上，我国对循环流化床锅炉用耐火材料进行了大量研究、开发和试验工作，取得了不少的经验。我厂经过长期的试验、实践，发现高耐磨砖(HMS)是一种很好的炉衬材料，只要在使用过程中，能做到合理设计、精心施工、合理使用和正常维护的话，炉衬寿命达到二年以上的目标是可以实现的。

二、高耐磨砖的耐磨性能

煤在循环流化床中燃烧产生高温、高速和高浓度粒子流，对炉衬易造成磨蚀。因此炉材材料在耐磨性能上要求较高。磨蚀现象，特别是对耐火材料的磨蚀现象的认识还是相当有限的。由于影响因素很多(如粒子本身的情况及所处的状态等等)；现有的几种实验方法的实验结果尚不能普遍地解释磨蚀现象，有时会出现异常情况。一般地说来，实验结果在一定范围内有指导意义。B．CLAVAUD等曾做了400个样品的磨蚀试验，按ASTMC704法的磨蚀与冷态抗压强度之间关系绘于图1中。从图1可以看到，当冷态抗压强度高于80MPa时，磨损量较低；高于120MPa时，磨损量可确保低于12cm3；高140MPa时，磨损量可低于4cm3。图2为1000℃下热态磨损和1000℃烧后冷态磨损之间的关系，看来二者之间关系比较复杂，再次表明冷热态的磨损是不同的，不能简单地推断。但根据石化工业的经验与做法，图l仍有指导意义。在循环流化床锅炉炉衬的选择上，我们认为一般磨损部位，其材料的冷态抗压强度在80MPa就够了；对于磨损严重的部位(如旋风筒入口处)其抗压强度最好能达到140MPa左右，这时按ASTMC704法试验的磨损量低于4cm3。对于浇注料来说，强度要选高些为宜。

三、高耐磨砖的应用情况和使用要求

著名耐火材料公司DIDIER公司对循环流化床锅炉用耐火材料研究较多，其配套使用情况见图3，美国宾夕法尼亚州的一台55t/h循环流化床锅炉的炉村采用与RESISTALSK60C相同类型的砖，并在设计上又做了些改进之后，使用寿命已达到一年以上。我国有些耐火材料经过试验使用寿命已有延长，但与连续使用三年以上的要求相差较远，必须对耐火耐磨材料进行再次革新。现我们将一些自己研究、实验的高耐磨砖材料的性能汇于表1中，我们经过各种不同晶相的材料进行系统的对比实验，并对3种耐火材料原PA、高铝砖和高耐磨砖（HMS）进行统一规范的1100℃水冷20次试验后，发现HMS砖的热震稳定性优于其它类型的砖。我厂总工杨长珊(99年初已退休，退休前系中国建材研究院耐火材料研究所高级工程师)将此砖推荐给哈尔滨锅炉厂，哈尔滨锅炉厂于94年送样给美国的PPc公司检测，发现我厂耐磨砖的耐磨性能超过美国标准。

根据表1中的HME砖的理化实测数据，以及美国PPC公司检测的结果，我们认为高耐磨砖配套循环流化床锅炉是可行的。山东省都化集团的2台35t/h循环流化床锅炉上用高耐磨砖代替PA砖，并且在炉膛里同一部位用HMS和PA二种砖同时砌筑，经过连续运行一年后停炉检查，PA砖已严重磨损，而HMS砖表面尚很光滑，不需维修尚可继续运行2年以上。郯化集团电厂经3年多的运行后才维修HMS高耐磨砖。今年4月中旬该厂点火的75t/h循环流化床锅炉仍全部采用我厂的HMS高耐磨砖。98年我厂在承建福建浦城电厂2号锅炉(济锅产35t/h循环流化床锅炉)时，根据郯化电厂的经验，继续采用HMS高耐磨砖，经一年多的运行后，该砖表面光滑，磨损较小，仍可继续使用，根据使用情况估计可连续运行二年以上。

在利用HMS砖获得成功时，我厂还解决了上升管的难题，原来设计的上升管上焊满了销钉，用耐磨浇注料浇注。由于金属管吸热和耐火浇注料的吸热速度不同，热膨胀系数根据测试也完全不同。故该种施工方法和设计不能保证长寿命使用．在浦城热电厂有关工程技术人员的帮助下，我们决定在面向气流方面用HMS砖代替浇注料。砖的两头做成契形，并予留Ø68的孔2～4个，便于耐热不锈钢钩住，背面用耐热不锈钢拽成钢筋网，再用浇注料浇注。砖与管的中间留10～20的膨胀缝。膨胀缝内用耐温1200℃以上的保温材料或高温胶泥填充。经过一年多的运行，证明原来所存在的开裂、剥落、寿命短的问题全部解决。该技术先后在郯化集团、莱西电厂、浦城热电厂、淮北电厂等工程上推广，获得一致好评。根据以上用户的反映．该砖(HMS高耐磨砖)确实能适应各种不同型号的循环流化床锅炉的不同部位的耐磨要求，使用寿命也较理想。

根据山东省郯化集团电厂和福建省浦城电厂近三年来取得的经验。吸取淮北电厂锅炉车间沈主任改进意见，于99年2月在淮北电厂35t/h循环流化床锅炉上全面采用我厂生产的高耐磨砖(HMS)以及陶瓷耐磨砖进行维修。近一年多的连续运行，停炉后检查，证明我厂HMS砖和陶瓷耐磨砖在循环流化床锅炉上的使用是可行的，使用寿命是理想的。(附淮北电厂用户报告)

循环流化床锅炉设备庞大、复杂，砌筑工作繁杂，难度大，但是另一方面却力求砌筑工作高效、简化。所以，要尽量减少使用砖型的品种，力求达到砖的标准化，并力求组合搭配而减少砖型；现我厂的砖已缩编，并能组合成5个砖型，而且全部可在重型压力机上成型，从而保证了砖的质量。砌筑前，必须精心挑选砖的外形，确保向焰面的砖要完好。灰缝必须选用与HMS砖的性能较为接近的灰缝料粘砌，灰缝严格控制在2mm以内。据我厂施工队反映，HMS砖灰缝宜选用JN一90高强度胶泥为好，并备大型切砖机随时切制所需形状和规格，以确保使用寿命。

四、结论

我国目前应用于循环流化床锅炉的耐磨砖品种虽很多，但使用效果不一，价格差异很大。在长期的使用过程中，得到了很多用户支持，如山东郯化集团的宗华工程师和浦城电厂的方桂平工程师，他们给予了很多新的创意和技术革新建议，弥补了我们技术上的不足，为该产品提供了试用方面的便利。同时也得到了济南锅炉厂有关技术人员的大力支持，才取得预期效果。我们认为高耐磨砖(HMS)在循环流化床锅炉上的应用是成功的，特别是在根据使用厂家的反馈信息，井在技术人员的帮助下，该砖使用寿命已提高到二年以上。根据表2的分析和对比，

HMs砖的价格属于中等，广大用户是可以承受的，长期运行的成本费用是经济的。从使用寿命和价格方面对比分析，HMS砖应该推广，并值得推广。

表2：国内循环流化床锅炉上使用的部分耐磨砖

附注：

1、本文章部分章节摘自作者和杨长珊合并发表于1997年第3期(总第064期)《余热锅炉》杂志中第六篇《循环流化床锅炉用耐磨材料》中的内容．

2、表2中物理性能数据由我厂实验室检测仪器对单批产品的实测数据，可能有误差．

表1 材料性能

我厂订购济南锅炉厂YG35—3.82—M6循环床锅炉，于1996年12月施工结束投入使用。第一次材料全部采购浙江长兴厂家的耐火耐磨材料，实际使用不到一个月，查看即发现炉膛转弯烟道及旋风筒入口处严重磨损，不得已停炉大修．第二次采购山东淄博厂家的材料，也因为磨损严重而多次停产维修．这不仅影响了正常生产，还浪费了大量人力、物力、财力．

99年2月炉膛转弯烟道，旋风筒采用清华宜兴耐火材料实验厂的高耐磨碳高砖、陶瓷耐磨砖，现已使用8个多月，除转弯烟道有少量磨损外，旋风筒用的陶瓷耐磨砖现仍完好如初，至今仍在使用，清华宜兴耐火材料实验厂的高耐磨砖、陶瓷耐磨砖确实能耐冲刷、耐磨损，使用效果很好，是理想的耐火耐磨材料．并且利用高耐磨砖很好有解决了上升管无法解决的难题。望在今后的生产过程中，仍能选用优质材料，合理配方，严格工艺，保证质量．我厂将长期选用该耐磨材料，保持我们两厂之间长期协作．

 淮北市热电厂

2000年3月7日

文章作者：清华煤燃烧工程研究中心宜兴耐火材料实验厂- 史岳明 孔 群