水煤浆气化炉耐火面砖的选择

水煤浆气化炉耐火面砖的选择

气化炉的运行目前，中国在国际上大力发展了驱动煤浆加压技术。水泥砂浆加压气的关键设备是否可以稳定运行，长循环是否正常运行。主要问题是气化机所用部件的质量。耐火砖在生产成本中占较大比重,延长气化炉耐火砖的使用寿命,对企业的经济效益有重大的影响,一值是一个需要探讨的问题。1德施古水富化炉的材料配置1.1拱：拱顶材料分为三层，从上到外90%高铬砖、高铬刚玉、耐火性丝维剂1.2筒体：桶体材料分为四个层次。从上到外：90%高铬砖、12%刚玉砖、氧化锌空心柱、防水纤维袋1.3锥形：锥体材料分为四个层次：90%高铬砖、12%刚玉砖、12%重铬土、16%环氧化反应和耐火性2材料和监狱材料煤气化技术具备高反应温度、高气化压力、高碳转化率、高热能综合利用、低污染物排放等“四高一低”的特点。水煤浆加压气化炉具有结构简单、对原料适用性强、气化后有效组分高,单炉产气能力大等特征。水煤浆在加压气化过程中,使用温度从1250℃到1450℃,压力从1.9Mpa到8.9Mpa,水煤浆形成流动性很强的酸性熔渣,对汽化炉内衬耐火砖的侵蚀和冲刷极其严重。汽化炉用耐火材料的的使用条件极为苛刻,因此耐火材料的选择极为重要。汽化炉耐火材料主要包括向火面砖(铬铝锆砖);支撑砖(铬刚玉砖);保温砖(氧化铝空心球砖);硅酸铝纤维毡、陶瓷纤维可塑料;铬刚玉浇注料、氧化铝空心球浇注料。因向火面砖(铬铝锆砖)工作环境最差,性能要求最高,成本最贵,本章重点讨论向火面(铬铝锆砖)。汽化炉向火面内衬耐火砖,经历了从刚玉、尖晶石到60%、80%、90%、95%铬铝锆砖的发展历史。铬铝锆砖是目前耐火材料制品中体积密度最大的制品,体积密度可达4.25g/cm3以上,烧制后常温耐压最高可达180Mpa,具有很高的抗高速冲刷能力。铬铝锆砖的氧化铁、氧化硅等杂质含量极少,其高温性能好,抗高温蠕变性能强。由于铬铝锆砖中添加有超细粉,气孔率可小于16%,使其具有很好的抗炉渣侵蚀能力。所以铬铝锆砖是目前汽化炉向火面砖最佳的耐火材料。3耐火砖失效损伤的原因由于汽化炉向火面耐火砖长期与高温、高压、低粘度和具有一定还原性的工艺介质相接触,局部区域还直接承受火焰冲刷和舔烧,工艺调整时温度、压力变化急剧,工作条件苛刻,因此,耐火砖失效损伤形式多种多样,产生的原因也错综复杂。针对不同的外部条件和耐火砖损伤消耗的不同规律,我们把汽化炉耐火砖的失效方式分为:块状剥落、烧蚀损坏、冲刷损坏和化学侵蚀。3.1部分面积网状形态当耐火砖表面出现深度超过1.5mm,且具有一定面积的块状形态时,即认为耐火砖的损伤以块状剥落为主,是耐火砖损耗和对寿命影响最大的一种模式。引起块状剥落的原因有以下几个方面:3.1.1砖与砖之间的相对位移各层砖在升温、降温过程中,升、降温速率不同以及在发生位移时所受的约束和阻力不同,砖与砖之间发生相对位移。位移产生的摩擦剪切作用和局部撕开作用,导致耐火砖表面裂纹。3.1.2为砖缝和炉渣侵蚀炉砖与砖缝的侵蚀不仅沿着径向,而且还沿着耐火砖的圆周方向对炉砖产生侵蚀作用。3.1.3防水砖的应力集中炉砖凹凸槽的存在使单块砖的形状变的复杂,成型制造过程中易产生应力集中,严重时出现表面裂纹,加剧了耐火砖的块状剥落。3.1.4防水砖的径向高差耐火砖延圆周方向存在裂纹时,使径向温度变化得不到连续,产生应力集中,是裂纹扩展,导致耐火砖剥落。3.1.5不滑动的支付内衬砖在穹顶处容易因筑炉尺寸控制不当,变得不光滑。内衬砖受热向上膨胀过程中在此处产生应力集中,导致耐火砖在此处断裂,或受过度挤压而剥落。3.2燃烧损失模型在局部富氧区和高温气流直接舔烧区域,耐火砖表面组织软化和强度下降,部分结合面被直接烧损。3.3侵蚀损失模型高速气流和沿炉壁流动的炉渣冲刷和磨损。3.4化学侵蚀生成气中的H2和CO,与砖中的SiO、Fe203发生反应,导致气孔和裂纹的加大,破坏了砖的结构。4提高耐火砖的使用寿命措施4.1gr2o3抗侵蚀性能严格按制造标准生产、检验、检测。耐火砖中Gr2O3的含量越高,抗侵蚀性能就越强。所以提高耐火砖中Gr2O3的含量,可以提高铬铝锆砖抗侵蚀性。增大耐火砖的体积密度,使气孔微细化,减少化学侵蚀的途径,从而抗炉渣侵蚀性能。对所供货物采取防水、防潮、防震、防锈、防挤压和防野蛮装卸等保护措施,以保证货物安全运达目的地。耐火水泥所配套的添加剂应分袋包装在火泥中,不得掺混。4.2砖体的化学成分保证内表面光滑、筒壁的垂直度、圆度、整体中心度符合砌筑要求,做到随砌随检。砌筑向火面砖的泥浆采用与向火面砖的化学成分近似的泥浆,检查耐火泥、耐火浇注料是否过期好用,向火面砖与其它耐火砖之间留有一定的间隙,以便于在热膨胀的情况下能够相对自由错动。保证相邻耐火砖之间的各纵向灰缝不大于2mm,上下层,内外层之间灰缝相互错开,不允许出现从向火面至汽化炉炉壁相应贯通,横向连成直线的情况。严禁对砖的表面进行装饰性修补。4.3煤中cao含量炉渣中的CaO对耐火砖的侵蚀相对其它氧化物较为突出,选用CaO含量较低的优质煤,可以提高铬铝锆砖抗侵蚀性。但煤中CaO含量低又会导致煤的灰熔点偏高,堵塞渣口。所以CaO含量也不易过低。4.4熔渣的制备烘炉:严格按照烘炉曲线烘炉,防止由于炉温变化过快引起耐火砖产生位移。挂渣:炉砖中的Gr2O3与渣中的Fe2O3、AI2O3、FeO、MeO反应生成复合尖晶石(Mg、Fe)O(AI、Gr、Fe)2O3,在耐火材料表面形成一个致密层,融化的熔渣使炉内高温气流不会与耐火砖表面直接接触,可以防止炉渣的侵蚀。熔渣:熔渣不及时堵塞渣口,炉内超压,影响负荷。熔渣过度,损伤炉砖。熔渣过程中要及时分析炉渣中Gr2O3含量的变化情况,科学操作。日常操作:尽量避免温度、压力的急剧变化,避免超温、超压运行。5从经济效益看,“沉煤”保独型煤基层生产企业主要是利用优质煤种“挂渣”随着煤气化技术的快速发展,汽化炉耐火砖的生产技术日趋成熟,耐火材料的性能被充分认识,耐火砖的使用寿命越来越长。目前,水煤浆汽化炉耐火砖广泛应用在使用灰熔点较高的优质煤的生产企业,一些只有劣质煤的单位,因为低灰熔点,无法进行“挂渣”。有的企业从整体经济效益考量,提高了操作温度和压力,追求更大产气量,不对耐火砖炉壁进行“挂渣”处理,以牺牲炉砖为代价争取更大的综