水煤浆气化炉用高铬砖的损毁因素都有哪些

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气化炉内衬耐火材料是多层结构,从内部到外部可分为向火面耐火砖层、背撑层、隔热层和可压缩层。向火面作为直接和煤灰渣接触的部位,一直处于高温高压的工作环境下,受煤渣侵蚀和气流冲刷的时间最久,程度最严重,所以耐火砖需要具有耐高温、耐侵蚀、优良的抗蠕变强度、高热震稳定性、高温下良好的化学稳定性等特点,一般选择高纯氧化铬耐火材料,又称为铬铝锆砖或高铬砖。

高铬砖

高铬砖的损毁因素主要有化学侵蚀、机械磨损、操作条件等方面:

(1)化学侵蚀

高铬砖受到的化学侵蚀主要源于熔渣和炉内强还原性气氛影响。熔渣中SiO2、CaO成分可以渗透进入高铬砖,并与砖中的耐火材料成分发生反应生成一定厚度的变质层,高铬砖中的ZrO2、Al2O3成分会被溶解进入熔渣;炉内气体主要是CO和H2,这两种强还原性气体可以和高铬砖中的金属氧化物、SiO2等杂质发生氧化还原反应,比如CO可以和含铁氧化物作用生成固态C沉积在高铬砖中,生成气体从高铬砖中逸出,导致砖出现裂纹等损坏。

(2)机械磨损

在煤气化过程中高铬砖不断受到气流的高强度冲刷,加快还原性气体对高铬砖的化学侵蚀,致使砖体更快地出现开裂;煤渣也可以通过高速气流冲刷增加与高铬砖的接触面积和接触时间,从而加快对高铬砖的化学侵蚀,加快砖体变质层的生成,并通过气流带走砖表面的低熔点产物。

(3)操作条件

煤气化技术中最关键的是工艺流程,不正确的操作会对高铬砖造成很大的损害。

a)操作温度:实践表明,耐火砖受侵蚀速度和气化炉的使用温度有关,操作温度每升高℃,蚀损率可能增加约3-4倍。

b)煤种:不同种类的煤炭具有不一样的灰熔点,一般气化炉的操作温度会根据煤炭灰熔点的大小来设置。当煤灰熔点过低时,气化过程中煤灰黏度比较小,煤渣对高铬砖的渗透程度、侵蚀程度会更加严重;当煤灰熔点过高时,一般会在水煤浆制备过程中定量加入CaO、Fe2O3等添加剂,从而降低煤灰的熔融温度,使其在合适的操作温度下流动,但添加剂含量的增加,也会增加对高铬砖的侵蚀。

c)生产负荷和开停车次数:实际生产中发现,生产负荷每增加30%,热面砖的使用寿命约降低33%;每开停炉一次,热面砖蚀损5-20mm,当渣中CaO含量高时,此现象更加突出。

d)烧嘴:根据实验研究与工业生产观察烧嘴的安装位置、角度有一个区间范围,如果安装位置存在偏差,则会增加对炉内衬材料的侵蚀;烧嘴喷射角约为35°,若角度过大,则气流会过度冲刷炉体内衬,造成内衬材料严重剥落;若角度过小,则煤不能完全气化,致使整体气化率降低。




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