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气化炉用刚玉砖的烧蚀反应及提高气寿命的研究

编辑:耐火砖厂家   分类:行业资讯  发布:2020-07-10   浏览:

 

 

刚玉砖是将高纯工业氧化铝经过煅烧后细磨(有时也加入少量MgO添加剂,以改善其晶体结构),压制成坯体,在1850℃以上煅烧。具有很强的抗渣性。对高炉炼铁熔渣,燃料渣、以及钢和铁的熔体很稳定。
还原反应对气化炉用刚玉砖的烧蚀反应
炉膛内是强还原性气体H2、CO、C比等,高温1350℃,高压8.53MPa。
刚玉砖中SiO2含量0.2%,Fe3O4含量0.15%,在高温、高压下炉内气体与砖中氧化硅、氧化铁发生如下反应:
停炉降温时氧化硅与氧化铁的还原,氧化反应同时伴有很大的体积膨胀效应,从而引起刚玉砖内部应力不断变化,破坏刚玉砖的原始檐沟,使刚玉砖气孔率增大,强度降低,产生破坏和剥落。
提高气化炉用铬刚玉砖使用寿命的研究
影响铬刚玉砖使用寿命的主要因素有气化炉的负荷、操作温度、煤灰熔点、灰渣成分以及气化炉炉型等。
气化炉筒身及拱顶部位铬刚玉砖(又称高铬砖)的使用寿命一般为8000~20000 h,渣口和锥底高铬砖的使用寿命一般为3000 ~6000h,各部位使用寿命的不匹配,极大地影响了气化炉的整体使用寿命及整个生产的节奏,并提高运行成本。因此,开展相关研究,进一步提高高铬砖的使用寿命,意义重大。为此,国内外主要进行了以下研究:
(1)提高材料中的Cr2O3含量,优化其抗渣侵蚀性能。由于Cr2O3材料优良的抗渣侵蚀性与抗渣渗透性,提高铬刚玉砖中Cr2O3含量可以有效提高铬刚玉砖的使用寿命;但是,Cr2O3含量过大则会影响产品的烧结,降低高铬砖的强度和抗热震性。因此,在提高高铬砖中Cr2O3含量的同时,须注意强度和抗热震性降低的问题。
(2)提高高铬砖的致密度,减少砖表面的显气孔率。提高高铬砖的致密度,或者采用浸盐、表面涂覆等措施来填充高铬砖表面的显气孔,可以有效阻止熔渣的渗入,提高高铬砖的使用寿命。
(3)提高高铬砖的强度,增加其抗冲刷能力。高铬砖在使用过程中经受高速气流及其夹带熔渣的强烈冲刷,而砖的抗冲刷性和耐磨性与其强度直接相关。通过优化产品的颗粒级配,提高产品的烧成温度,添加新型结合剂和促烧剂等手段,都可以达到提高高铬砖强度的目的。
(4)利用相变增韧改善高铬砖的抗热震性。高铬砖抗热震性较差,在气化炉烘炉、投料及实际运行过程中容易产生热震裂纹,进而加速煤熔渣的渗透侵蚀。利用四方ZrO2到单斜ZrO2的相变产生的3%~ 5%的体积效应,在ZrO2颗粒周围产生适量微裂纹,可以缓冲由于温度变化在制品内部产生的热应力,提高制品的抗热震性。
(5)根据气化炉不同部位耐火砖侵蚀速率及主导损毁机制的差异,可以有针对性地提高某些部位耐火砖的某些性能,并采用综合砌炉技术,以延长气化炉耐火材料的整体使用寿命。
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