氣化爐的耐火磚為何要采用多層砌磚形式?
這是由于氣化爐工藝和結(jié)構(gòu)兩方面的要求所決定的。(1)氣化爐的耐火磚須具備保護(hù)殼體和在爐內(nèi)形成高溫空間減少熱損失兩種作用。因此采用預(yù)燒制的不同品種的耐火磚分層砌筑。里層磚要求耐高溫、抗侵蝕,外層磚要求保溫性能好并且質(zhì)地疏松、多孔隙。為此,里層采用剛玉磚或一級高鋁磚,外層采用硅藻土磚,在這兩者之間,從里往外溫度逐漸下降,耐火度要求逐步降低而保溫性能要求逐步升高,故而依次砌筑普通高鋁磚、粘土磚和輕質(zhì)粘土磚。(2)中型氨廠的油氣化均為加壓操作。當(dāng)壓力波動(dòng)時(shí),多層砌磚的磚允許足夠氣體通過灰縫,使磚兩側(cè)的壓力平衡。而單層澆鑄的耐火磚是氣密的,壓力的平衡是靠爐子加熱時(shí)磚中產(chǎn)生的收縮裂縫來實(shí)現(xiàn)的。由于氣化爐內(nèi)溫度高,這種單層磚發(fā)生裂縫危害是很大的。故澆鑄磚只有在爐頂和爐底局部要處才采用。通體澆鑄的磚可用在常壓氣化爐。(3)外層耐火磚采取質(zhì)地疏松、多孔隙的磚型,除了出于保溫需要外,還由于在加壓氣化爐的操作中貼近外殼處有蒸汽冷凝問題。因外亮溫度已低于煤氣的露點(diǎn),從里層磚串透過來的煤氣中的水蒸汽在此冷凝。這種現(xiàn)象叫蒸汽的截留。當(dāng)爐子迅速減壓時(shí),這部分截留而又冷凝的蒸汽,便會以該溫度下的飽和蒸汽壓力爆發(fā)出來,使保溫層破壞。采用疏松多孔的保溫層可以通過孔道容納釋放出來的蒸汽,再者,疏松材料的單位體積的熱容量也較小,冷凝水得不到足夠的蒸發(fā)熱量,從而大大減輕了蒸汽截留現(xiàn)象的危害。
氣化爐用耐火磚壽命影響因素
氣化爐用耐火磚壽命影響因素主要由以下組成:
1、拱頂耐火磚結(jié)構(gòu)
由于四噴嘴氣化爐爐內(nèi)撞擊流股的沖刷作用,氣化爐拱頂部分耐火磚在運(yùn)行中損壞為嚴(yán)重,可將拱頂結(jié)構(gòu)由原半球形改為橢圓,對爐內(nèi)氣流有更好的導(dǎo)流作用,避免其對拱頂耐火磚的直接沖刷,可延長拱頂磚的使用壽命。
2、耐火磚材質(zhì)
向火面磚選用90鉻鋁鋯磚或者95鉻鋁鋯磚俗稱高銘磚,鉻鋁鋯磚具有很好的熱態(tài)穩(wěn)定性能及抗高溫蠕變性能。背襯磚選用鉻剛玉磚,位于向火面磚背后,對氣化爐耐火材料整體起至關(guān)重要的支撐作用,鉻剛玉磚具有強(qiáng)度大、化學(xué)穩(wěn)定性好、良的熱振穩(wěn)定性和高溫蠕變的性能。隔熱磚選擇氧化鋁空心球磚,氧化鋁空心球磚具有很好的抗腐蝕性氣體的侵蝕能力和緩沖熱應(yīng)力能力。
3、筑爐質(zhì)量和日常維護(hù)
行業(yè)公認(rèn),氣化爐筑爐質(zhì)量對耐火磚的壽命影響尤為重要,引入的施工隊(duì)?wèi)?yīng)具有工業(yè)爐的砌筑資質(zhì);人員要進(jìn)行培訓(xùn),考試合格后方可允許進(jìn)入現(xiàn)場施工,同時(shí)應(yīng)認(rèn)真熟悉襯里圖紙及有關(guān)技術(shù)資料。在運(yùn)輸、保存過程中,應(yīng)做好耐火磚的防雨、防潮和保護(hù),防止其受潮、扭曲、裂紋、缺棱掉角。耐火材料的砌筑一般順序?yàn)橄绕鐾搀w、再砌拱頂、后砌錐底和渣口部分,目的是為了防止在砌筑筒體或拱頂磚時(shí)發(fā)生掉落,從而砸壞錐底或渣口耐火磚。在砌筑耐火磚之前,還應(yīng)對氣化爐金屬內(nèi)壁進(jìn)行清理打磨,確保爐壁光潔。砌筑時(shí),要求拱頂磚層與層之間灰縫為1.5
mm,環(huán)向磚之間灰縫為1.2 mm,其他灰縫均名2.0 mm, 灰縫須飽滿。壁而垂直偏差為±2mm/m,拱頂耐火磚內(nèi)徑偏差<4 ~6
mm,要求拱頂同一截面內(nèi)徑偏差< ± 5 mm,筒體內(nèi)徑偏差< ± 6 mm,渣口內(nèi)徑偏差< ±2
mm。燒嘴磚處于整臺氣化爐內(nèi)襯磚中的重點(diǎn)部位,要求4只噴嘴的中心線偏差姿±2 mm且須在爐體中心線處相交。爐襯的垂直度公差為±1 mm/m,總高度誤差≤±6
mm。
4、烘爐
特別是原始烘爐對耐火磚的使用壽命起著決定性的作用,須嚴(yán)格按照耐火磚廠商提供的烘爐曲線進(jìn)行升溫和恒溫,恒溫時(shí)間只能延長不能縮短,上下爐膛的溫差應(yīng)控制<
100℃ ;
否則停止升溫,加大抽引蒸汽量,提高爐內(nèi)負(fù)壓,通過拉長火焰來縮小上下爐膛的溫差。原始烘爐應(yīng)按照降溫曲線進(jìn)行降溫,檢查烘爐質(zhì)量。毎次停車后應(yīng)檢查對耐火磚的使用情況,根據(jù)其損耗情況,總結(jié)出其損耗少的運(yùn)行工況,并推算出其的使用周期,安排更換耐火磚的計(jì)劃。
5、煤質(zhì)
應(yīng)選擇灰分低(8%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))、內(nèi)水低(≤7%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))、全水低(≤3%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))、 灰熔點(diǎn)低(1100℃為宜,且灰渣黏溫特性較好)、
可磨性好、活性好的煤種。灰分含量高(>8%,質(zhì)量分?jǐn)?shù)),不僅煤耗、氧耗升高,而且灰渣量增大加劇了耐火磚的沖刷、侵蝕;內(nèi)水越低,越有利于制得高濃度的水煤漿;灰熔點(diǎn)越高,控制的爐溫就會越高,耐火磚的損耗也就越快。目前,配煤技術(shù)已經(jīng)被廣泛運(yùn)用,對擴(kuò)大煤種的選取范圍起到了積作用;可磨指數(shù)低,有利于磨制粒度更細(xì)的煤漿,增大了反應(yīng)表面積,提高了霧化效率。
6、氣化爐操作溫度的控制
原則是在保證液態(tài)排渣的基礎(chǔ)上選擇較低的操作溫度。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道:在氣流床氣化爐排渣順暢條件下,熔融灰渣黏度在25 ~40 Pa ?
S為宜;當(dāng)灰渣黏度<25 Pa ? S 時(shí),爐壁掛渣開始減薄;當(dāng)灰渣黏度<3 Pa ? S時(shí),
爐內(nèi)壁很難形成掛渣層,不能形成以渣抗渣的機(jī)理保護(hù)耐火磚,此時(shí)耐火磚與強(qiáng)酸性的水煤氣直接接觸,侵蝕、剝落加劇;當(dāng)灰渣黏度>40 Pa ? S
時(shí),灰渣流動(dòng)性減弱,在渣口積累造成渣口堵塞。 在實(shí)際操作中,可根據(jù)煤的灰熔點(diǎn)確定氣化爐操作溫度范圍。
7、霧化效果
當(dāng)煤漿粒度或黏度不合理、中心氧占總氧氣量比例不合適以及燒嘴長時(shí)間運(yùn)行磨損嚴(yán)重造成環(huán)隙變大或者偏噴時(shí),霧化效果就會迅速下降,造成碳轉(zhuǎn)化率降低、在燒嘴平而上碳原子和氧原子反應(yīng)加劇而生成較多二氧化碳,放出更多的熱量,爐膛上下溫差擴(kuò)大,易引發(fā)局部過氧、爐壁超溫、渣口堵塞甚至攛擊流股直接沖刷氣化爐內(nèi)壁,引發(fā)災(zāi)難性后果。
8、開停車次數(shù)
投料時(shí),煤漿入氣化爐,爐溫劇降,隨后因氧氣進(jìn)入氣化爐與煤炭、可燃性氣體發(fā)生燃燒反應(yīng),爐溫又驟然升高,很容易造成爐內(nèi)超溫、爐磚剝落,使耐火磚壽命大大縮短。此外,開停車、系統(tǒng)置換、合成氣并氣、切氣時(shí),都會引起爐溫和系統(tǒng)壓力波動(dòng),造成耐火磚受熱應(yīng)力不均勻而損壞。
9、氣化爐負(fù)荷
負(fù)荷越大,氣化爐內(nèi)空速越大,對耐火磚的沖刷亦越大,因此,在當(dāng)負(fù)荷增大時(shí),也應(yīng)該根據(jù)“系統(tǒng)壓力負(fù)荷對照表”相應(yīng)提高系統(tǒng)壓力?;以吭龃螅瑫觿δ突鸫u的沖刷、侵蝕,須嚴(yán)禁超負(fù)荷運(yùn)行。
10、系統(tǒng)工況
氣化爐內(nèi)由六大流場組成,任何能夠改變流股的因素均可能導(dǎo)致氣流對耐火磚的直接沖刷。
生運(yùn)行過程中,操作人員和技術(shù)人員都應(yīng)密切注意氣化爐的渣口壓差變化、煤漿流量、氧氣流量的波動(dòng)情況以及系統(tǒng)壓力的波動(dòng)情況,養(yǎng)成記錄工藝參數(shù)和對比參數(shù)趨勢變化的良好習(xí)慣。若發(fā)生變化,應(yīng)分析其原因,作出相應(yīng)的處理,將問題消滅在萌芽狀態(tài)。在正常狀態(tài)下,氧氣流量自調(diào)時(shí)波動(dòng)<
100m3/h(標(biāo)態(tài)),煤漿的壓力和流量波動(dòng)也應(yīng)盡可能小,系統(tǒng)前、后壓力應(yīng)盡量保持穩(wěn)定, 高允許氧氣壓力波動(dòng)幅度±0.03
MPa、高氣化爐壓力波動(dòng)幅度±0.02 MPa。
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