水煤浆气化炉用高铬砖的损毁因素
气化炉内衬耐火材料为多层结构,从内到外可分为向火表面耐火砖层、背撑层、隔热层和可压缩层。作为与煤灰渣直接接触的部位,向火表面一直处于高温高压的工作环境中,被煤渣侵蚀和气流冲刷时间荣盛耐材长,程度荣盛耐材严重。因此,耐火砖需要具有耐高温、耐腐蚀、抗蠕变强度优异、高热震稳定性高、高温下化学稳定性好等特点。一般选用高纯氧化铬耐火材料,也称为铬铝锆砖或高铬砖。
化学侵蚀、机械磨损、操作条件等因素主要包括高铬砖的损坏:
(1)化学侵蚀
由于熔渣和炉内强还原气氛的影响,高铬砖的化学侵蚀主要是由于熔渣。SiO2、CaO成分能渗透到高铬砖中,并与砖中的耐火材料成分发生反应,产生一定厚度的变质层,ZrO2、Al2O3成分溶解进入熔渣;CO和H2是炉内的主要气体。这两种强还原气体可以与高铬砖中的金属氧化物、SiO2等杂质发生氧化还原反应。例如,CO可以与含铁氧化物产生固态C沉积在高铬砖中,产生的气体会从高铬砖中逸出,从而对砖造成裂纹和其他损坏。
机械磨损(2)
在气化过程中,高铬砖不断被气流高强度冲刷,加速了还原气体对高铬砖的化学侵蚀,导致砖体开裂更快;高速气流冲刷还可以增加煤渣与高铬砖的接触面积和接触时间,从而加速高铬砖的化学侵蚀,加速砖变质层的产生,通过气流带走砖表面的低熔点产物。
(3)操作条件
在煤气化技术中,荣盛耐材重要的是工艺流程,操作不当会对高铬砖造成很大的损害。
a)工作温度:实践表明,耐火砖的侵蚀速度与气化炉的使用温度有关,工作温度每升100℃,腐蚀率可提高约3-4倍。
b)煤种:不同种类的煤有不同的灰熔点。一般气化炉的操作温度会根据煤灰熔点的大小来设定。当煤灰熔点过低时,气化过程中煤灰粘度相对较小,煤渣对高铬砖的渗透性和侵蚀性会更加严重;当煤灰熔点过高时,CaO通常会在水煤浆制备过程中定量添加。、Fe2O3等添加剂可以降低煤灰的熔化温度,使其在适当的操作温度下流动,但是添加剂含量的增加也会增加对高铬砖的侵蚀。
c)生产负荷和停车次数:在实际生产中,发现每增加30%的生产负荷,热面砖的使用寿命大约降低33%;每次开炉一次,热面砖腐蚀5-20mm,当渣中CaO含量较高时,这一现象更为突出。
d)燃烧器:根据实验研究和工业生产观察,燃烧器的安装位置和角度有一定的范围。如果安装位置有偏差,会增加对炉内衬料的侵蚀;燃烧器喷射角约为35。°,如果角度过大,气流会过度冲刷炉体内衬,导致内衬材料严重剥落;如果角度过小,煤不能完全气化,导致整体气化率下降。
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