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气化炉耐火砖砌筑形式及寿命影响介绍

编辑:耐火砖厂家   分类:行业资讯  发布:2020-08-12   浏览:

 高铬砖.jpg

 

气化炉的耐火砖为何要采用多层砌砖形式?
这是由于气化炉工艺和结构两方面的要求所决定的。(1)气化炉的耐火砖必须具备保护壳体和在炉内形成高温空间减少热损失两种作用。因此采用预烧制的不同品种的耐火砖分层砌筑。里层砖要求耐高温、抗侵蚀,外层砖要求保温性能好并且质地疏松、多孔隙。为此,里层采用刚玉砖或一级高铝砖,外层采用硅藻土砖,在这两者之间,从里往外温度逐渐下降,耐火度要求逐步降低而保温性能要求逐步升高,故而依次砌筑普通高铝砖、粘土砖和轻质粘土砖。(2)中型氨厂的油气化均为加压操作。当压力波动时,多层砌砖的砖允许足够气体通过灰缝,使砖两侧的压力平衡。而单层浇铸的耐火砖是气密的,压力的平衡是靠炉子加热时砖中产生的收缩裂缝来实现的。由于气化炉内温度极高,这种单层砖发生裂缝危害是很大的。故浇铸砖只有在炉顶和炉底局部必要处才采用。通体浇铸的砖可用在常压气化炉。(3)外层耐火砖采取质地疏松、多孔隙的砖型,除了出于保温需要外,还由于在加压气化炉的操作中贴近外壳处有蒸汽冷凝问题。因外亮温度已低于煤气的露点,从里层砖串透过来的煤气中的水蒸汽在此冷凝。这种现象叫蒸汽的截留。当炉子迅速减压时,这部分截留而又冷凝的蒸汽,便会以该温度下的饱和蒸汽压力爆发出来,使保温层破坏。采用疏松多孔的保温层可以通过孔道容纳释放出来的蒸汽,再者,疏松材料的单位体积的热容量也较小,冷凝水得不到足够的蒸发热量,从而大大减轻了蒸汽截留现象的危害。
气化炉用耐火砖寿命影响因素
气化炉用耐火砖寿命影响因素主要由以下组成:
1、拱顶耐火砖结构
由于四喷嘴气化炉炉内撞击流股的冲刷作用,气化炉拱顶部分耐火砖在运行中损坏为严重,可将拱顶结构由原半球形改为椭圆,对炉内气流有更好的导流作用,避免其对拱顶耐火砖的直接冲刷,可延长拱顶砖的使用寿命。
2、耐火砖材质
向火面砖选用90铬铝锆砖或者95铬铝锆砖俗称高铭砖,铬铝锆砖具有很好的热态稳定性能及抗高温蠕变性能。背衬砖选用铬刚玉砖,位于向火面砖背后,对气化炉耐火材料整体起至关重要的支撑作用,铬刚玉砖具有强度大、化学稳定性好、优良的热振稳定性和高温蠕变的性能。隔热砖选择氧化铝空心球砖,氧化铝空心球砖具有很好的抗腐蚀性气体的侵蚀能力和缓冲热应力能力。
3、筑炉质量和日常维护
行业公认,气化炉筑炉质量对耐火砖的寿命影响尤为重要,引入的施工队应具有工业炉的砌筑资质;人员要进行安全培训,考试合格后方可允许进入现场施工,同时应认真熟悉衬里图纸及有关技术资料。在运输、保存过程中,应做好耐火砖的防雨、防潮和保护,防止其受潮、扭曲、裂纹、缺棱掉角。耐火材料的砌筑一般顺序为先砌筒体、再砌拱顶、后砌锥底和渣口部分,目的是为了防止在砌筑筒体或拱顶砖时发生掉落,从而砸坏锥底或渣口耐火砖。在砌筑耐火砖之前,还应对气化炉金属内壁进行清理打磨,确保炉壁光洁。砌筑时,要求拱顶砖层与层之间灰缝为1.5 
mm,环向砖之间灰缝为1.2 mm,其他灰缝均名2.0 mm, 灰缝必须饱满。壁而垂直偏差为±2mm/m,拱顶耐火砖内径偏差<4 ~6 
mm,要求拱顶同一截面内径偏差< ± 5 mm,筒体内径偏差< ± 6 mm,渣口内径偏差< ±2 
mm。烧嘴砖处于整台气化炉内衬砖中的重点部位,要求4只喷嘴的中心线偏差姿±2 mm且必须在炉体中心线处相交。炉衬的垂直度公差为±1 mm/m,总高度误差≤±6 
mm。
4、烘炉
特别是原始烘炉对耐火砖的使用寿命起着决定性的作用,必须严格按照耐火砖厂商提供的烘炉曲线进行升温和恒温,恒温时间只能延长不能缩短,上下炉膛的温差应控制< 
100℃ ; 
否则停止升温,加大抽引蒸汽量,提高炉内负压,通过拉长火焰来缩小上下炉膛的温差。原始烘炉应按照降温曲线进行降温,检查烘炉质量。毎次停车后应检查对耐火砖的使用情况,根据其损耗情况,总结出其损耗少的运行工况,并推算出其的使用周期,安排更换耐火砖的计划。
5、煤质
应选择灰分低(8%,质量分数)、内水低(≤7%,质量分数)、全水低(≤3%,质量分数)、 灰熔点低(1100℃为宜,且灰渣黏温特性较好)、 
可磨性好、活性好的煤种。灰分含量高(>8%,质量分数),不仅煤耗、氧耗升高,而且灰渣量增大加剧了耐火砖的冲刷、侵蚀;内水越低,越有利于制得高浓度的水煤浆;灰熔点越高,控制的炉温就会越高,耐火砖的损耗也就越快。目前,配煤技术已经被广泛运用,对扩大煤种的选取范围起到了积极作用;可磨指数低,有利于磨制粒度更细的煤浆,增大了反应表面积,提高了雾化效率。
6、气化炉操作温度的控制
原则是在保证液态排渣的基础上选择较低的操作温度。根据相关文献报道:在气流床气化炉排渣顺畅条件下,熔融灰渣黏度在25 ~40 Pa ? 
S为宜;当灰渣黏度<25 Pa ? S 时,炉壁挂渣开始减薄;当灰渣黏度<3 Pa ? S时, 
炉内壁很难形成挂渣层,不能形成以渣抗渣的机理保护耐火砖,此时耐火砖与强酸性的水煤气直接接触,侵蚀、剥落加剧;当灰渣黏度>40 Pa ? S 
时,灰渣流动性减弱,在渣口积累造成渣口堵塞。 在实际操作中,可根据煤的灰熔点确定气化炉操作温度范围。
7、雾化效果
当煤浆粒度或黏度不合理、中心氧占总氧气量比例不合适以及烧嘴长时间运行磨损严重造成环隙变大或者偏喷时,雾化效果就会迅速下降,造成碳转化率降低、在烧嘴平而上碳原子和氧原子反应加剧而生成较多二氧化碳,放出更多的热量,炉膛上下温差扩大,极易引发局部过氧、炉壁超温、渣口堵塞甚至撺击流股直接冲刷气化炉内壁,引发灾难性后果。
8、开停车次数
投料时,煤浆先进入气化炉,炉温剧降,随后因氧气进入气化炉与煤炭、可燃性气体发生燃烧反应,炉温又骤然升高,很容易造成炉内超温、炉砖剥落,使耐火砖寿命大大缩短。此外,开停车、系统置换、合成气并气、切气时,都会引起炉温和系统压力波动,造成耐火砖受热应力不均匀而损坏。
9、气化炉负荷
负荷越大,气化炉内空速越大,对耐火砖的冲刷亦越大,因此,在当负荷增大时,也应该根据“系统压力负荷对照表”相应提高系统压力。灰渣量增大,会加剧对耐火砖的冲刷、侵蚀,必须严禁超负荷运行。
10、系统工况
气化炉内由六大流场组成,任何能够改变流股的因素均可能导致气流对耐火砖的直接冲刷。 
生运行过程中,操作人员和技术人员都应密切注意气化炉的渣口压差变化、煤浆流量、氧气流量的波动情况以及系统压力的波动情况,养成记录工艺参数和对比参数趋势变化的良好习惯。若发生变化,应分析其原因,作出相应的处理,将问题消灭在萌芽状态。在正常状态下,氧气流量自调时波动< 
100m3/h(标态),煤浆的压力和流量波动也应尽可能小,系统前、后压力应尽量保持稳定, 高允许氧气压力波动幅度±0.03 
MPa、高气化炉压力波动幅度±0.02 MPa。
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