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【实例分析】国内外焚烧炉用耐火砖的分析对比

编辑:耐火砖厂家   分类:行业资讯  发布:2018-06-12   浏览:

  中海油惠州炼化公司2012年7月份焚烧炉内使用的是日本进口耐火砖,在使用了4年左右时,对炉内体测厚后,发现炉内耐火砖腐蚀明显,最薄处已减少至原厚度的的1/10,为保证安全生产,进行检修更换炉内耐火砖,同时在保证炉砖质量的前提下,使用国内耐火砖以降低采购成本。炉砖质量、烘炉过程、废液酸碱性、炉温、开停工次数等均是炉砖寿命的影响因素。本文从炉砖质量、废液酸碱性、烘炉过程三方面着手,探讨延长耐火砖寿命的改良意见,以达到安全长周期,增效低成本的运行理念。

  1炉砖结构

  焚烧炉耐火砖结构大致分为隔热砖、普通耐火砖、高温耐火砖、灰泥、玻璃纤维、浇注料。隔热砖为轻质砖,紧贴焚烧炉壳体。普通耐火砖位于直筒段中下部,一部分与隔热砖配合使用,一部分紧贴焚烧炉急冷槽部位;高温耐火砖位于直筒段中上部,与隔热砖配合使用。灰泥一方面用作粘附隔热砖与耐火砖,一方面用作隔热砖(或耐火砖)与壳体粘附;纤维棉用作管口与耐火砖缝隙的填补,浇注料用于修复破损的耐火砖。

  2、炉砖尺寸

  测量后得知:H0和H6区段(焚烧炉顶部及底部)基本无腐蚀;H1、H2区段(直筒段下部)腐蚀较轻;H3和H4、H5(直筒段上部)有明显腐蚀发生。H5-H6区段(上椎体)腐蚀最大。根据生产经验,炉砖上附着的钠盐厚度约30mm,则上述7个测量点中,耐火砖最大腐蚀厚度=(3500-3300-2*30)/2=70mm,耐火砖的制造厚度为230mm,则耐火砖整体减薄厚度约在1/3以上。尤其是H5和H6之间安装废水喷嘴的位置处,耐火砖最薄处厚度仅为20cm.

  3、炉砖腐蚀情况

  3.1

  钠盐附着在炉体急冷梢四周,具有保护耐火砖的作用。但附着过多,会增加急冷槽的承载负荷,不利于设备本体。故检修期间,会适量淸除急冷槽上的钠盐,特别是导流孔上的钠盐。从上图可看出此部分耐火砖未有减薄迹象。

  3.2

  直筒段的耐火砖有明显裂缝,说明在相邻耐火砖之间的粘附物“灰泥”有脱落情况。灰泥脱落一方面会减弱耐火砖之间的附着力,一方面炉砖间隙过大会进一步加剧耐火砖腐蚀。鉴于此段耐火砖厚度有所减薄,故本次对此部分耐火砖进行了更换。

  3.3

  炉内上椎体区段耐火抟腐蚀最为明显。其中喷嘴处耐火砖经测量最薄处仅为20mm(原厚度230mm)。上椎体共计六处喷嘴,其四周均有明显的“喇叭口”痕迹。此为原炉砖厂家为防止影响喷嘴雾化效果,而特意采用的设计。但此设计将会减薄上椎体耐火砖厚度,并不利于炉砖寿命。故本次更换耐火砖时,将缩短炉体外部喷嘴管口长度并延伸炉内喷嘴长度约3〜5cm,解决废水雾化问题。

  3.4

  顶部耐火砖完好,未有腐蚀痕迹,不进行此区段炉砖更换。

  5、耐火砖主要理化成分说明

  (1)Al2O3

  耐火砖中A12O3为α-A12O3晶体结构,故又称刚玉结构。结构紧密,拥有耐化学腐蚀特性。属于惰性氧化物,几乎和酸碱不发生化学反应。然而,厂家在生产莫来石耐火砖时,由于煅烧工艺差异,可能会导致γ-A12O3无法全部转化为α-Al2O3,而γ-A12O3属立方紧密堆积晶体,不溶于水,但能溶于酸和碱,是典型的两性氧化物,故γ-A12O3的引入会导致炉砖腐蚀加剧。在选定炉砖厂家时,对于砖的烧结工艺应作为考量的重点工作。

  (2)Si02

  硅质耐火材料能抗酸性渣腐蚀。属于弱酸性耐火材料。高温时,炉内还原性气体渗透到耐火砖中会与SiO2发生反应。如SiO2+H2=H2O+SiO,而SiO具有高渗透性,会渗入耐火砖材料内部,腐蚀炉砖。故该指标宜控制低。

  (3)ZrO2

  氧化锆纤维是一种多晶质耐火纤维材料。化学稳定性及抗氧化性能好,热导率小,具有抗冲击性、可烧结性等。ZrO2的耐酸碱腐蚀能力大大强干Si02和A1203。不溶于水,溶于硫酸及氢氟酸;微溶于盐酸和硝酸。优质的耐火砖,将会利用CaO作为锆质耐火材料稳定剂,减少ZrO2晶体流失到炉渣中。

  (4)GrO2

  有毒,耐酸碱性极佳。不溶于水,难溶于酸。GrO2在1600℃煅烧后变为紫红色,可作为锆铬刚玉莫来石砖是否达到煅烧温度的判断依据。炉砖中铬含量越高,抗侵蚀能力越强,但铬含量越高,会使炉砖抗震性能下降,易致炉砖出现块状脱落。一般认为操作温度以上,每增加100℃,高铬砖的侵蚀速率会增加4倍。

  (未进窑烧之前的铬刚玉砖坯)

  (烧之后的铬刚玉砖颜色呈紫红色)

  (5)Fe2O3

  —般耐火材料中含有Fe203,在高温下将与炉内还原性气体CO、H2反应。如Fe203+3CO=2Fe+3CO2、Fe203+CO=2FeO+CO2、Fe2O3+H2=2FeO+H2O;而FeO会侵蚀A1203保护膜,在炉砖临界处生成Fe(Cr,Al)2O4尖晶石,减弱炉砖抗蚀性;故对Fe203的含暈必须严格控制。

  (6)TiO2

  TiO2作为变价氧化物,在髙温炉内环境中,可与A12O3形成固容体,促使刚玉晶体内部产生晶格缺陷,活化晶格,促进烧结。TiO2的固容量达到1%时,可使烧结温度降低150~200℃,而且对炉砖耐火性无明显影响。

  (7)CaO

  氧化钙在耐火砖和浇注料中,含量低,但起着重要作用,一方面可作为锆质耐火砖的稳定剂,一方面利用浇注料中高铝水泥的水硬性,将溶出的Ca2+作为粘土结合浇注料硬化的絮凝离子加以利用,提高耐火砖的抗热抗震性。

  6、结语

  ①国内耐火砖的空隙率稍大于国外耐火砖,孔隙率越大越易被酸碱性介质侵蚀;

  ②国内隔热砖的外观完整性及砖体硬度优于国外砖:体积密度略高于国外砖,在保证强度条件下,隔热砖的密度越小越好;

  ③国内耐火砖含有锆铬成分,国外砖无锆铬成分,但含有Ti02和CaO,有利于炉砖烧结;

  ④废液中碱金属盐类含量高低直接影响耐火砖的侵蚀程度和渗透性。在焚烧废液时,尽量保证碱性废液的PH<10;

  ⑤炉内温度控制越高,越会加快含铬砖的侵蚀速率,在炉温900℃时,每升髙100℃,砖的侵蚀速率会增加4倍。故在保证外排废气废水指标合格的前提下,焚烧炉最佳控制温度为900-910℃。

  如文章开头所述,炉砖质量、烘炉过程、废液酸碱性、炉温、开停工次数等均是炉砖寿命的影响因素,而炉砖材质以及质量则是最直接的影响因素。若您有关于铬刚玉耐火砖锆刚玉砖的采购,可直接联系荣盛耐材18625528666。

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