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行業(yè)資訊

煤氣化爐會用到哪些耐火材料,內(nèi)襯如何砌筑?

編輯:耐火磚廠家   分類:行業(yè)資訊  發(fā)布:2021-11-25   瀏覽:
煤氣化爐會用到哪些耐火材料?對于耐火材料有哪些要求?內(nèi)襯損壞原因有哪些?內(nèi)襯耐火磚是如何砌筑的?讓我們一起帶著疑問在下文中找答案。
 
高鉻磚.jpg
 
氣化爐用耐火磚損壞原因分析
根據(jù)氣化爐耐火磚的使用環(huán)境和使用情況,對損壞原因進(jìn)行了分析:1)熔渣腐蝕中含Si.Al.Ca.Fe和其他微量金屬鹽類組成了腐蝕物質(zhì),由于煤種不同,可形成不同的爐渣,熔渣經(jīng)滲入磚中.熔融后,與耐火磚組分形成低熔點(diǎn)化合物,改變了磚體的組成,低熔點(diǎn)化合物的持續(xù)侵蝕,使耐火磚的連續(xù)熔解,滲透,使其逐漸剝蝕,并在激冷室中通過氣流夾帶而形成灰渣。2)熱應(yīng)力破壞因耐火磚規(guī)格和尺寸存在溫度梯度和爐殼的抑制作用而引起的環(huán)向應(yīng)力;此外,不同成分的耐火磚的膨脹系數(shù)也不相同,此外,磚塊內(nèi)部還會產(chǎn)生不同的熱應(yīng)力,頻繁停爐造成爐溫波動較大,也會使耐火磚的熱應(yīng)力發(fā)生劇烈變化,從而引起表面裂紋,造成耐火磚的持續(xù)損壞和腐蝕。3)工作條件對運(yùn)行條件的影響如經(jīng)常停車等。溫度壓力波動和某些操作失誤都會加劇耐火磚的損壞,而隨著工作溫度的升高,其損蝕率也會增加。4)其他因素的影響,因煤種的不穩(wěn)定性而引起爐渣組成的變化;燒嘴的裝配尺寸不合格,造成煤漿霧化效果不好;燒嘴使用后,盤管泄漏;爐磚砌筑質(zhì)量較差等因素也改變了耐火磚使用狀況。
 
煤氣化爐對耐火材料有什么要求?
高電壓高溫熔渣氣化爐對耐火材料的要求相當(dāng)高,除滿足耐高溫條件外,還應(yīng)考慮爐內(nèi)高壓氧化氣氛.還原氣氛下熔渣對爐磚的侵蝕問題,要求氣化爐耐火材料具有以下特點(diǎn)。
①應(yīng)具有高溫?zé)嶙栊阅?,以降低徑向散熱,這要求耐火材料內(nèi)部40毫米至200毫米之間的溫差可承受1000℃左右。
②在較高溫度下的強(qiáng)度須保證,能夠抵抗氣體和爐渣的沖刷和磨損,不會因高溫性能不佳造成耐火材料局部損壞而造成壓力容器出現(xiàn)熱點(diǎn)。
③由于溫度變化在短的時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到數(shù)百度,因此須具有很高的熱穩(wěn)定性來承受溫度突變引起的熱應(yīng)力。
④須有低的氣孔率.高單位體積質(zhì)量和良好的抗渣性,以防止熔渣的滲入和侵蝕。
③高溫化學(xué)穩(wěn)定性要求,與其它組分較少或沒有化學(xué)反應(yīng)。
此外,耐火材料的使用性能與其增溫養(yǎng)護(hù)的劣有很大關(guān)系,不按耐火材料的要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)或升降溫都會影響耐火材料的壽命。
 
煤氣化爐將使用哪些耐火材料?
整個(gè)氣化爐耐火材料可以分為三大類:圓錐底、圓拱底、圓拱頂部及圓拱之間留出一定的膨脹空間,以便在氣化爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),爐襯內(nèi)向上膨脹。從內(nèi)到外又可分為幾個(gè)層次,以筒體耐火材料為例,可分為向火層耐火層.背襯層.隔熱層及壓縮層四層(其頂棚及錐底與其大致相同),前三層間留出3~5mm的膨脹間隙,使徑向膨脹不受限制。
1.燒制耐火磚。
爐膛耐火磚的使用環(huán)境非常惡劣,設(shè)計(jì)單位和用戶在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇上都非常慎重。對火表面耐火層:又稱熱面磚,是耐熱、耐腐蝕的消耗層,一般選用高鉻質(zhì)材料,要求有高溫化學(xué)穩(wěn)定性.抗蠕變強(qiáng)度、抗熱震性能。氣化爐身對火磚的厚度約為230mm。選擇90鉻鋁鋯磚(鈷鉻磚)。采用Cr203電熔合成料Cr203含量超過99%(體積密度大于5.1g/cm3),加入超細(xì)粉末進(jìn)行混合研磨,成型后在高溫梭式窯中燒成。本品具有大體積密度(大于4.25g/cm3).氣孔率低(小于16%).在常溫下耐壓高(超過120Mpa).含氧鐵氧硅和氧化硅等雜質(zhì)含量少,同時(shí)具有良好的熱態(tài)穩(wěn)定性能.抗低溫蠕變性能等。符合氣化爐用火用耐火材料的要求,因此目前氣化爐采用90鉻鋁鋯磚是一種較為理想的火型耐火材料。
2.底襯耐火磚。
其主要功能是隔熱和保溫,但在暫時(shí)操作的襯墊消失后,用來暫時(shí)用來代替剛玉磚。爐筒耐火磚厚度在200mm左右。鉻剛玉砂為骨料,將Cr2O3摻入少量的Cr2O3成型、高溫?zé)Y(jié)制成。主要用于渣油氣化爐的渣口、炭黑反應(yīng)爐、水煤漿氣化爐后襯磚用作水煤漿氣化爐。
3.隔熱層
隔離層要求有良好的保溫性能,使金屬外殼始終在的溫度范圍內(nèi),同時(shí)盡可能地降低熱損失,一般選用氧化鋁空心球體。筒內(nèi)耐火磚厚度約110mm。Al2O3中空球形隔熱耐火磚/澆鑄料主要應(yīng)用于渣油氣化爐的背襯層、炭黑反應(yīng)爐及水煤漿爐的隔熱層。
4.可壓縮層。
將其壓縮或還原到一定溫度范圍,可以有效地減小徑向膨脹應(yīng)力對殼體的沖擊。厚15~20mm左右。普通FBX1900水泥是一種礦質(zhì)纖維與非粘結(jié)劑的干燥劑混合物,含有防銹劑,但無腐蝕性??稍谑┕み^程中涂泥或噴槍。
無論是用火燒或背襯耐火磚,環(huán)向及縱向磚與磚需要更牢固的連接方式,以加強(qiáng)爐襯的完整性.防止高溫氣體在承壓殼中亂竄,確保承壓殼體。
 
氣化爐內(nèi)襯耐火磚\輕質(zhì)耐火磚砌筑法
為保護(hù)氣化爐殼體,并在爐內(nèi)形成高溫反應(yīng)空間,需在氣化爐殼內(nèi)對耐火磚和輕質(zhì)耐火磚進(jìn)行分層砌筑,以降低爐膛的熱量損失,提高熱效率。
氣化爐的使用壽命主要取決于耐火磚內(nèi)襯的使用壽命,而對于耐火磚襯里,除了要從模壓加工.化學(xué)成分、燒結(jié)方法、溫度等方面來保證外,河南耐火材料廠在操作中也要做到以下幾點(diǎn):
1.提升爐內(nèi)的溫度力求乎穩(wěn)定,切忌陡然下降。由于耐火磚在受熱和冷卻過程中,爐磚內(nèi)部的熱量傳遞和各部位溫度的平衡需要一定的過程和時(shí)間,如果這一過程過短,然會導(dǎo)致磚塊各部位溫差較大,收縮不均勻,甚至出現(xiàn)隱患。
2.爐頂壓力也力求平順,切忌陡然上升或下降。由于氣化爐內(nèi)的耐火磚襯里無法承受壓力,它只能由鋼爐殼承擔(dān)。升降壓過程中,由于反應(yīng)區(qū)內(nèi)氣體壓力從反應(yīng)空間傳到爐殼(升壓)和從爐殼到氣化反應(yīng)空間(降壓)也是一個(gè)過程。所以,要保證爐壓的穩(wěn)定,防止耐火磚在較大壓力下破裂。
水氣洗水有時(shí)會因操作不當(dāng)或儀表控制失靈而導(dǎo)致氣化爐內(nèi)倒流。這類事故將使耐火磚襯里破碎,被迫更換。
氣化爐膛火焰中心高溫度超過1700℃,因此,爐內(nèi)層內(nèi)爐襯的耐火性(襯里開始熔溫)不得低于1790℃。與此同時(shí),要求耐火磚的內(nèi)襯抗“急冷急熱”次數(shù)高,抗渣性強(qiáng)。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明,使用剛玉磚較為適宜。主要組分為Al2O3,含量在95%以上的剛玉磚,Al2O3含量達(dá)到99%以上,與純Al2O3相近。常用電熔法制備剛玉磚,其耐火度及軟化程度高于普通剛玉磚。
對砌筑耐火磚和保溫磚,總原則是在離爐膛中心近高溫火焰處砌筑耐火性較高的剛玉磚,逐步接近爐壁,逐漸接近爐壁,它的溫度逐漸降低,對耐火要求較低,而對保溫性能要求較高,因此各層各用高鋁磚.粘土磚.輕質(zhì)粘土磚.石棉板等。
氣化爐耐火磚(剛玉磚)的砌筑方式有兩種:一是豎砌(或稱立砌),一是橫砌(或稱平砌)。
采用豎式砌筑方法,可降低剛玉石初次用量;而且,磚層薄,溫差小,因而因應(yīng)力不均勻而造成碎裂現(xiàn)象較少。大修時(shí),只要更換里面的一層即可。然而,由于剛玉磚層厚、平均溫度高、長時(shí)間處于高溫下,重?zé)湛s程度大,離它較近的里層磚容易發(fā)生縱向位移,將熱電偶套管卡住,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致整個(gè)磚層熔塌。雖然次耐火磚使用量較少,但由于以上原因容易出現(xiàn)收縮、位移等情況,導(dǎo)致耐火磚的更換次數(shù)增加,總用量也未減少。
剛玉磚是早造爐用橫砌方法中的一種。然而,由于磚的厚度較大,磚的平均溫低重?zé)湛s較輕,對于每塊磚來說,其溫度分布在近火焰端較高,而在靠近爐壁的一端較低,耐壓性好,燒縮度小,沉降不明顯,從而使整個(gè)剛玉磚層具有良好的穩(wěn)定性,避免或弱化了磚層的縱向位移現(xiàn)象。雖然次用耐火磚的數(shù)量較大,但由于其使用壽命較長,累積消耗量并不然增加,建議采用橫砌。
因剛玉磚價(jià)格昂貴,為了節(jié)省剛玉磚的使用,根據(jù)氣化爐上.下三段溫度分布不同,可選用不同材質(zhì)的耐火磚內(nèi)襯。普通氣化爐.中間火焰溫度高,耐火磚襯里熔塌次數(shù)多,仍堅(jiān)持使用質(zhì)剛玉磚。在氣化爐下部,因煤氣溫度較低,可改為低耐火性的高鋁磚。確保氣化爐使用壽命。
煤矸石氣化爐外壁面溫度一般取80~150℃,但從降低熱耗出發(fā),應(yīng)取下限值較好,因此需要采用絕熱材料或適當(dāng)增加保溫層厚度。
 
氣化爐子的耐火磚為什么要采用多層磚塊?
其原因主要有氣化爐的工藝和結(jié)構(gòu)要求。(1)氣化爐用耐火磚應(yīng)具有保護(hù)殼體和在爐內(nèi)形成高溫空間以降低熱損失兩大功能。所以,使用預(yù)燒過的各種耐火磚進(jìn)行分層砌筑。內(nèi)層磚要求耐高溫、耐腐蝕,外磚要求有良好的絕熱和疏松的質(zhì)地.有孔隙。因此,里層使用剛玉磚或一級高鋁磚,外層用硅藻土磚,兩者之間,從里到外的溫度逐漸下降,耐火要求逐步降低,而保溫性能則要求逐步提高,故而依次砌筑普通高鋁磚.粘土磚和輕質(zhì)粘土磚。(2)中氨廠油的氣化都是壓力運(yùn)行。在壓力變化的情況下,多層磚塊可以讓足夠的氣體通過灰縫,從而平衡磚兩邊的壓力。單層澆注的耐火磚是氣密性的,其壓力平衡是通過爐爐加熱磚內(nèi)產(chǎn)生的收縮裂縫來實(shí)現(xiàn)的。這種單層磚由于氣化爐內(nèi)溫度過高,產(chǎn)生裂縫危害十分嚴(yán)重。因此澆注磚只適用于爐頂及爐底有要的地方。常壓氣化爐可采用普通澆注磚。(3)外層耐火磚采用質(zhì)松散.有孔隙的磚型,除出于保溫需要外,還因在加壓氣化爐運(yùn)行時(shí)靠近殼體而產(chǎn)生蒸汽冷凝問題。由于外亮溫已低于燃?xì)獾穆饵c(diǎn),從內(nèi)磚透進(jìn)來的氣體中的水蒸氣在此凝結(jié)。這一現(xiàn)象稱為水蒸氣阻隔。在爐內(nèi)迅速減壓時(shí),這部分被截留并凝結(jié)的蒸汽,將在該溫度下的飽和蒸氣壓力爆發(fā),使保溫層破裂。由于松散多孔絕熱層可通過孔道容納釋放出的蒸汽,而且,疏松材料單位體積的熱容也較少,冷凝水無法獲得足夠的蒸發(fā)熱量,因而大大減輕了蒸汽截留現(xiàn)象的危害。

 

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