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    影響氣化爐耐火磚使用壽命的因素、機理分析以及解決措施

    2019-06-03 16:24:38 點擊:

      在實際的生產運行當中,影響氣化爐用耐火磚使用壽命的因素主要可分為三種,即熱應力剪切擠壓、熔融態灰渣沖刷、化學反應侵蝕。

      1、熱應力剪切擠壓

      在氣化爐開停車及烘爐過程中,由于各部位耐火磚在氣化爐升溫或降溫過程中,升降溫速率不同發生相對位移以及耐火磚受熱膨脹產生的耐火磚間的剪切和擠壓,導致耐火磚產生表面裂紋,甚至產生局部表面剝落,這些裂紋為熔融的灰渣滲透提供了通道。

      2、熔融態灰渣沖刷

      在氣化爐運行過程中,大量的高溫熔融態灰渣在高速流動的煤氣攜帶下,對耐火磚表面產生強烈的磨損沖刷,造成耐火磚表面逐漸磨損減薄。

      3、化學反應侵蝕

      在氣化爐運行過程中,高溫熔融態灰渣中的液態氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉀、氧化鈉等雜質經過耐火磚表面裂紋及磚縫進入耐火磚深處,并通過耐火磚氣孔滲透到耐火磚內部。逐漸與耐火磚本體發生化學反應,生成低熔點的物質,降低耐火磚的強度、硬度及耐高溫等性能。

      提高氣化爐拱頂用耐火材料使用壽命的措施:

      針對上述影響因素,公司通過對耐火磚的損毀機理及如何改善耐火磚的使用壽命進行探討:現以某公司拱頂耐火磚為例,采取以下保護措施.以延長拱頂磚的使用壽命。

      1、原料煤控制

      1.1灰熔點

      原料煤的灰熔點高低直接決定了氣化爐的操作溫度。原料煤的灰熔點低,則氣化爐操控溫度低.而過低的操控溫度.易造成灰渣流動不暢,導致氣化爐渣口堵塞。威脅著氣化爐的安全穩定運行;相反,采用高灰熔點煤易造成過高的氣化爐操作溫度,導致灰渣的流動性增強.耐火磚表面難以掛渣。加劇灰渣的沖刷磨損。為了確保氣化爐的正常液態排渣,一般氣化爐的操作溫度以高于灰熔點50~100℃為宜。另外,氣化爐操作溫度越高,造成生產能耗越大。同時會提高氣化爐內物質的理化活性。加速了耐火磚的侵蝕。綜上,結合生產的實際情況。一般要求灰熔點≤1250℃。

      1.2灰分

      原料煤中的灰分含量高低直接影響著耐火磚使用壽命的長短灰分越高,與耐火磚接觸的灰渣量越大。加劇了對耐火磚的沖刷磨損:灰分過低,則不利于灰渣在耐火磚表面形成灰渣層。難以實現“以渣抗渣”進而導致高溫熔融態的灰渣與耐火磚直接接觸,加劇了耐火磚的沖刷磨損。綜上,結合生產的實際情況,一般要求灰分含量為5%~8%。

      1.3灰渣黏溫特性

      灰渣的黏溫特性直接表現為灰渣黏度對溫度的敏感度。在氣化爐運行過程中。若灰渣黏度對溫度過于敏感.即溫度略有變化.即引起灰渣的黏度值發生較大變化.進而導致灰渣的流動性能發生大幅度的變化。氣化爐溫度略高于合適黏度對應的溫度值時,便會導致灰渣的流動性明顯增強?;以y以在耐火磚表面形成灰渣層:氣化爐溫度略低于合適黏度對應的溫度值時.便會導致灰渣的流動性明顯變差,引起氣化爐渣口堵塞。

      通過實踐驗證(見圖1)。一般灰渣的黏度控制在25~40Pa·s較為合適。為此,通過對不同原料煤摻燒的摸索總結,確定了較佳的混煤配比。

      圖1灰渣的黏度一溫度特性曲線圖

      2、中心氧流量占比

      就單噴嘴氣化爐而言,中心氰對煤漿的霧化、切占主導作用。煤漿在氧氣的作用下,經工藝燒嘴噴入氣化爐后,氣化爐內發生燃燒反應形成倒掛的郁金香狀火焰,并存氣化爐內形成射流、同流、管流個反應(見圖2)。若將中心氧流量由無到有、由小到大進行調整,首先火焰形狀橫向逐漸變寬、回流上移然后逐漸變窄、回流下移。當火焰外緣爐膛相接近或相切,認為氣化反應較為充分,中心氧流量占比最佳。通過實踐驗證,一般單爐中心氧流量占爐總氧氣流量的15%~25%較為合適。結合生產的實際情況,一般中心氧流鞋占比控制在15%~18%,既能確保煤漿、氧氣物料的充分混合,又可避免火焰與耐火磚的直接接觸,同時又可防止回流過分上移、拱頂超溫、拱頂耐火磚使用壽命縮短。

      圖2氣化爐膛內流場分區示意圖

      3、氣化爐運行周期

      氣化爐的"停車勢必導致氣化爐內溫度的大幅度變化,引起耐火磚的熱脹冷縮、產生相對位移。進而縮短耐火磚的使用壽命。故維持氣化爐長周期運行,降低停車次數,同樣可以延長耐火磚的使用壽命。通過不斷摸索、總結及技改優化,現該氣化爐運行周期基本達到65天以上。

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