气化炉耐火砖使用寿命延长方法探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 气化炉耐火砖使用寿命延长方法探 讨 摘 要：多原料浆气化技术中， 气化炉是关键设备。气化炉钢制外壁依 靠耐火材料衬里进行隔热，本文所讨论 的耐火砖指的是炉衬最里侧的向火面砖， 它直接和高温熔渣接触，砖体受到直接 侵蚀。 中国论文网 /3/view-12972972.htm 关键词：多原料浆气化；耐火砖； 侵蚀；使用寿命 淮化集团合成氨厂气化工段采用 的是西北化工研究院开发设计的多原料 浆气化工艺。煤浆由高压煤浆泵输送至 气化炉与纯氧在压力 6.0MPa、温度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 1350的环境下进行部分氧化还原反应， 生成的粗合成气及熔融态灰渣进入气化 炉下部激冷室冷却。气化炉炉膛为竖向 直筒，上部为拱顶结构，下部为锥形渣 口结构。气化炉筒体砌砖后内径 1682mm，衬里分为向火面砖、支撑砖、 隔热砖三层。拱顶半径 1408mm，有向 火面砖和重质浇筑层两层衬里。底部为 锥形结构渣口，衬里形式与筒体相同。 支撑砖为高铝砖（含 Al2O387%、Cr2O312% ） ，隔热砖为轻 质铝砖，这两部分砖处在向火面砖下部， 一般不会受到侵蚀，我们不再讨论。向 火面砖是炉衬中最内层砖，在约 1350 的环境下直接与熔融态的灰渣接触，因 此它不但要耐高温，还要抵抗熔渣的侵 蚀。这部分砖采用高铬砖，Cr2O3 含量 86%以上。 Cr2O3 为结晶体极硬、极稳 定，熔点约为 2400，但炉内环境严苛， 耐火砖的侵蚀不可避免。砖体更换成本 高、时间长，耐火砖的使用寿命对气化 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 炉长周期运行的影响十分关键。 一、耐火砖侵蚀原因分析 结合耐火砖使用环境及使用情况， 对其受到侵蚀原因分析如下： （一）熔融态灰渣的侵蚀 气化炉内，煤浆燃烧产生的灰渣 会以熔融态顺着气化炉壁向下部流动， 主要成分有 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO 等 金属氧化物或盐类。熔渣与耐火砖接触 中会对其进行渗透、熔解并与耐火砖的 组分形成低熔点化合物，改变了砖的组 成，新形成的低熔点化合物不断地被冲 刷，导致耐火砖不断被熔解、渗透，从 而被逐渐剥蚀。这是耐火砖损耗的最主 要因素，一旦熔渣在耐火砖产生接触和 流动，损耗又是不可避免的。 （二）应力的破坏 正常生产时炉内温度达到 1300 以上，耐火砖本身作用就是隔热，一定 厚度砖本身的不同部位就会有温差，会 产生不同的膨胀体积，同时，气化炉外 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 壁又会阻碍这种膨胀。耐火砖由不同物 质组成，其膨胀系数不同，砖内部产生 不同的热应力。几种力的相互作用导致 耐火砖的损耗。 （三）工况变化的影响 熔渣会随着煤种的变化而改变， 对耐火砖的侵蚀状况也就会跟着改变， 这样的变化会加剧耐火砖的侵蚀情况。 不同工况下炉内温度会出现变化，温度 的化又会造成应力的变化，正常操作 时温度和压力的波动以及气化炉的开停 车会加剧耐火砖的损蚀。 （四）耐火砖筑砌和养护 筑炉质量与耐火砖的使用寿命关 系很大，砖面的垂直度和平整度都对熔 渣的侵蚀有直接的影响；灰缝中耐火泥 浆若不饱满，或含有孔隙，将会加剧砖 缝这一薄弱处的冲刷。新砖砌筑完成后 若养护时间不够，或不按新砖烘炉时间 曲线进行烘炉，都会对砖造成破坏。 （五）烧嘴对炉砖的影响 这主要是指烧嘴的雾化效果、烧 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 嘴的偏喷和烧嘴喷出的火焰形态对耐火 砖的影响。烧嘴在运行中若出现偏喷就 会使火焰偏向局部炉壁造成局部温度过 高，局部剧烈冲刷；烧嘴喷出的火焰过 长会增加对底部炉砖的冲蚀，火焰过短 会使拱顶砖加剧烧蚀。 二、延长耐火砖使用寿命的方法 （一）减少熔渣对砖体的侵蚀 减少熔渣侵蚀主要有两点：一是 减少渣量，降低操作温度；一是减少熔 渣和砖体的接触。渣量的多少是由煤种 的灰份决定的，选择灰份低的原料煤自 然就能降低炉内熔渣的量。炉内操作温 度参考的是灰熔点，灰份是以熔融态排 出，气化炉的操作温度就要高于灰熔点， 降低原料煤的灰熔点就可以直接降低操 作炉温。减少熔渣和砖体的接触，使炉 内耐火砖壁上始终保留一定量的固态渣， 新生成的熔渣就不会直接与耐火砖接触， 减少流动渣对耐火砖的冲刷。 （二）良好的操作 良好操作的基础就是稳定的操作 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 条件，尽量使用固定的煤种，对稳定操 作有极大的好处。再者是选择合适的炉 温，操作中温度、压力都要尽量稳定， 对延长耐火砖寿命十分重要。试验得知， 炉温每升高 100，耐火砖的损蚀率将 增大一倍以上，一般我们会选择高于煤 灰熔点 50作为操作温度，这时熔渣流 动黏度在 2535MPa s。停车泄压时， 不能过快，太快会导致气体流速过快， 可能会对耐火砖特别是渣口砖产生较大 的撕扯力，同时，压力和温度都会下降 较快，会使砖体应力出现较大变化，从 而对耐火砖造成损害。同理，烘炉时， 提温不宜太快，应尽量控制在 50/h 以 内。确保气化炉长周期、稳定运行、减 少开停车次数。 （三）耐火砖的砌筑和养护、烘 炉 筑炉质量的好坏与耐火砖的使用 寿命直接相关，控制横向灰缝1mm， 纵向灰缝1.8mm， ，垂直度偏差 5mm/m，水平度偏差为4mm/m，最大 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 同心度偏差为5mm，灰缝中耐火泥浆 要饱满，不得含有孔隙。养护时间一定 要足够，新砖有自己固定的烘炉曲线， 低温区升至高温区时，不可操之过急， 砖内、灰缝的水分不能再低温期得到缓 慢蒸发，直接在高温区气化，会对砖体、 砖缝造成损伤。 （四）提升烧嘴性能 烧嘴的性能好会使喷浆雾化更均 匀，减少炉砖的烧蚀。同时烧嘴的寿命 是制约气化炉一次性运行时间的主要决 定因素，烧嘴的使用寿命长就可以减少 开停车次数，烧嘴在使用后期，头部可 能会发生变形，造成烧嘴偏喷， 偏喷 指向部位温度过