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气化炉用耐火材料的要求

时间:2018-08-27 19:58 作者:艾米点击:

  汽化炉用耐火材料包括耐火砖、耐火浇注料,以及耐火保温材料等,那么,气化炉用耐火材料有哪些要求呢,下面请看详细介绍。

  水煤浆气化焚烧室的反响温度在煤的灰熔点温度以上.约为1200~1500℃。煤灰构成的液态熔渣大部分沿炉膛内壁流下并从渣口排出,液态熔渣直接腐蚀冲刷炉砖,耐火材料功能怎么直接联系到炉砖的工作寿数及气化炉的工作安危问题。一旦气化炉内耐火砖厚度不足或因砌炉技能不过关构成窜气、掉砖使炉体钢壳部分超温构成热门,轻则需泊车查看处理,重则可能给设备带来较大的损伤。水煤浆加压气化炉向火面耐火砖的运用寿数视具体状况,短的仅达2400多小时绝大多数呈现在投产工作初期),长的用到了18000h左右,中心距离很大?杉,耐火材料的选用、筑砌、维护非常重要,怎么延长汽化炉的耐火材料运用寿数成为各家的一同研讨课题。

  一、气化炉用耐火材料的要求
  高压高温熔渣气化炉对耐火材料的要求比较严苛,除了要满足维护受压容器不受高温影响的强度要求,还要考虑炉内高压氧化气氛、复原气氛下熔渣对炉砖的腐蚀问题,这要求汽化炉耐火材料具有如下特色。
 、儆斜匾哂懈呶氯茸韫δ芤韵骷蹙断蛏⑷攘,这要求耐火材料内部40mm到200mm部位有可能要接受1000℃左右的温差。
 、谧罡呶露认碌那慷扔斜匾繁,以反抗气体和熔渣的冲刷和磨损,不至于因为高温功能不好使耐火材料部分损坏而导致压力容器呈现热门。
 、塾斜匾哂薪细叩娜日鹞榷ㄐ,以接受温度突变而发作的热应力,因为短时刻内温度改变有可能到达几百度。
 、苡斜匾哂械偷钠茁、高的单位体积质量和强的抗渣性,以反抗熔融灰渣的浸透和腐蚀。
 、萦斜匾哂懈呶禄榷ㄐ,与其他成分少发作或不发作化学反响。
  别的,耐火材料的应用功能与其升温维护的好坏有着极大联系,没有依照耐火材料的要求进行维护或升降温都将影响耐火材料的寿数。
  因为气化炉中的高温气体和熔渣一同与耐火材料触摸,气体和熔渣的成分也因煤种而异,在制造耐火材料时有必要考虑它们可能对构成耐火材料物质的相互影响性。
  高温下SiO2会溶人气体的水蒸气傍边(溶解量随蒸汽分压改变而改变)而被带走,因而含。的资料不适宜作耐火材料的质料。同理,含碳化硅(SiC)的质料及含其他硅化物的质料都不习惯,因为它们都会被氧化生成SiO2溶入气体中构成耐火材料的腐蚀。
  含高铁的耐火材料因为铁化合物对CO分解析炭有催化效果,即:
  2CO→C+CO2
  从而导致资猜中的晶格扩大,损坏机械强度,也不适用作耐火材料的质料。
  含Al2O3资料易被煤灰熔渣中的FeO或Fe2O3溶解,对耐火材料功能也晦气。
  经试验测定各种氧化物在1500~2000℃温度下煤渣中的最大溶解度巨细排序根本为:SiO2>CaO>Al2O3>MgO>Cr2O3,所以高Cr2O3含量是熔渣气化炉炉衬资料所必需的。
  碱性耐火物易被酸性灰渣所腐蚀,酸性耐火物易被碱性灰渣所腐蚀,特别是那些酸碱反响后发作与原物比容不同的物质更为风险,因为原物晶格将发作改变。会发作特别的机械应力;易于与煤灰成分生成低温共熔相的资料,也会导致特殊机械应力的发作。现在还没有发现可习惯不同煤种气化的耐火砖,所以挑选耐火砖时有必要考虑气化操作温度和所用煤的灰分组成,一般以为MgO—Cr2O3耐火砖习惯于碱性灰,Al2O3—Cr2O3习惯于酸性灰。
  剖析标明,进步耐火材料Cr2O3的含量可增强抗渣性,ZrO:的加入有助于资料的耐性添加,能够进步耐热冲击性。Al2O3粉的运用有助于资料的力学功能进步。归纳考虑Cr2O3—Al2O3类耐火材料,有必要依据实践状况分配组成、优化显微结构和相组成,以取得最佳功能。
  通过研讨和工业实践验证,较低的操作温度有利于炉衬蚀损率的降低,较低的炉衬蚀损率大都在1400℃以下的气化炉上取得。
  二、水煤浆气化炉耐火面料结构及资料
  气化炉耐火材料整体可分为三大块:锥底、筒体和拱顶,拱顶与壳体之间预留有必定的胀大空间,以备气化炉工作时炉内衬耐火砖整体向上胀大。由内向外又可分为若干层,以筒体耐火材料为例,可分为向火面耐火层、背衬层、隔热层和可紧缩层四层(拱顶和锥底与此大同小异),前三层之间预留有3~5mm的胀大空隙,以便径向胀大不受束缚。
  向火面耐火层:又称热面砖,是耐高温耐腐蚀的耗费层,一般选用高铬资料,要求具有高温化学稳定性、较高的抗蠕变强度和抗热震性。水煤浆气化炉筒体向火面砖厚约为230mm。
  背衬层:首要效果是隔热保温,但在向火面砖消失的状况下作为一个可短暂操作的安全面料运用,背衬砖大多选用刚玉砖。筒体耐火砖厚约为200mm。
  隔热层:要求隔热功能好,以使金属外壳一直处于安全温度界限之内,一同尽量削减热丢失,一般选用氧化铝空心球砖。筒体耐火砖厚约为110mm。
  可紧缩层:在必定温度范围内可被紧缩或恢复原状,能削减径向热胀大应力对壳体的冲击。厚度约15~20mm。
  不论是向火面耐火砖还是背衬耐火砖,环向和纵向砖与砖之间都要求具有较为可靠的结合方法,以增强炉衬的整体性.防止耐火砖间高温气体乱窜,确保承压壳体的安全。
  1.向火面耐火砖
  向火面耐火砖工作环境非常恶劣,规划单位和用户对其结构规划和资料选用非常慎重。
 。1)结构与资料 炉膛向火面耐火层由独立的下部锥体、竖直筒体、上部拱顶三部分衬砖组成,其间设有15~25mm的纵向缝隙,这种结构有利于各自部分的撤除和替换。别的,因为锥底和筒体向火面耐火砖上部没有承重,在热态状况下能够独立自由地向上胀大,削减了向火呵耐火材料的应力。
 。2)熔渣对耐火材料的腐蚀原因剖析 煤中首要搀杂有石英和硅/铝黏土类矿藏,还有少数碳酸盐、硫化物和硫酸盐,这些矿藏作为煤中搀杂物随水煤浆液滴一同进入德士古气化炉,煤浆液滴通过加热、枯燥、热解、焚烧和气化反响,各个搀杂矿藏转化成其他物质,终究熔融构成熔渣滴。有些熔渣滴会直接被气流带出气化炉,而大多数冲击在炉膛墙壁上构成均匀的渣液,沿壁流向气化炉底部的渣。这样构成的煤灰熔渣对耐火炉衬有极强的腐蚀性和磨损性,多年来各科研单位及用户一直在研讨改善以挑选适宜的耐火材料和炉衬结构。
  我国学者研讨以为,因为渣腐蚀引起的资料损毁和热应力引起的资料决裂、脱落及耐火砖砖缝开裂,是熔渣气化炉衬运用期间最为常见的问题。
  熔渣对耐火材料的腐蚀取决于渣和耐火材料的化学成分、渣黏度、操作温度和流态,腐蚀包含三个进程:溶解、浸透和冲刷磨损。挑选高铬耐火材料是因为其在煤渣中具有较低的溶解度,对必定的炉衬资料而言,溶解进程受耐火材料上的渣边界层分散进程所约束,溶解速率取决于温度的凹凸。渣浸透不直接引起耐火材料的损毁,但溶解了耐火材料晶问的直接结合体,从而降低了高温强度,使资料的高温耐性大大降低,不同的改变会引起部分决裂;冲蚀进程是残渣和气体运动对耐火材料的效果进程,促进了前两个进程。
  热应力损毁来自于:①向火面砖的热胀大发作的环向应力;②因为在其他方面上遭到按捺,耐火材料在热面方向上发作蠕变变形,使得炉衬发作径向拉伸应力,进而发作平行于向火面的显微裂纹;显微裂纹又会结合起来构成很大的裂纹,最终耐火砖的热面脱落下来。
  气化炉频频开泊车会引起炉膛温度急剧改变,煤浆或氧气短时故障也会引起炉膛温度大幅动摇,这种温度的大起大落是耐火材料发作裂纹的首要原因,严峻时可因瞬时热应力过大导致耐火砖爆裂掉片。跟着裂纹的构成和熔渣的浸透,还会发作热化学脱落。因为熔渣和耐火材料之问的化学及矿藏学反响而导致热胀大系数不同,在熔渣浸透带和未变带之间构成应力,导致耐火砖层脱落(通常5~30mm)。这种化学脱落定时重复呈现,最严峻的时分每隔几十到几百个小时就重复一次。
  依据气化炉泊车进炉调查状况,炉衬外表润滑平坦,蚀损率在0.02~0.03mm/h以下的炉衬,煤熔渣的腐蚀冲刷是首要的损毁原因,而炉衬运用后凹凸不平,有砖体开裂,热应力的效果为首要损毁原因。
 。3)向火面砖的寿数 影响耐火砖寿数的要素许多.如耐火材料挑选不妥、筑炉质量不高、煤质不稳定、开泊车太频频、负荷改变、工作经历不足等等。依据多年的工作经历,拱顶砖的蚀损率远小于筒体部位,但拱顶经常呈现砖开裂或掉砖现象,导致外壳上部呈现热门;而锥底在操作不正常状况下无法维护激冷环,常使激冷环烧坏。气化炉低负荷长期工作时,筒体上部砖蚀损常常偏大,而当高负荷工作时,筒体下部耐火砖和渣口砖寿数较短。
  工作计算显现,操作温度太高和频频开泊车对气化炉耐火材料寿数影响最大。质料煤质是决定气化炉操作温度凹凸的一个关键要素,从理论上讲,德士占气化炉能够气化任何煤种,但运用高灰熔点煤时炉衬蚀损率反常高,常常呈现阻塞渣口的现象,工况较难操控。渭河煤化工集团有限公司、鲁南化肥厂均因而替换过煤种。频频开泊车会导致耐火材料经受较大的温度动摇及压力动摇的影响,容易引起耐火砖呈现裂纹或脱落。
  为了进步向火面耐火砖的整体寿数,有些用户依据实践运用状况现已选用了在不同的部佗砌筑抗蚀有所差异的耐火材料的做法,并且也对测压孔的方位、炉衬结构作了部分调整。这种挑选需归纳考虑喷嘴类型、操作压力、经济负荷等要素,以求最佳效果。据介绍,日本宇部氨厂筒体向火面耐火砖运用寿数一般可达18000h左右,锥体砖运用寿数可达9000h,陕西渭河煤化工集团有限公司筒体向火面耐火砖运用寿数最长到达了20000h。
  2.背衬砖
  铬刚玉砖是以白刚玉砂为骨料加入适量Cr2O3,经混料、成型及高温烧结而成。该耐火砖首要用于渣油气化炉的渣口、炭黑反响炉以及作为水煤浆气化炉向火面层的背衬砖。
  3.隔热层
  Al2O3空心球隔热耐火砖、浇铸料首要用于渣油气化炉的背衬层,炭黑反响炉以及水煤浆化炉的隔热层。如果作为浇铸料,寄存时刻不能太长,不然功能会降低。
  4.可紧缩层
  常用的FBX1900水泥是一种矿藏纤维和无黏结剂的枯燥混合物,含有有用的防锈剂但没有腐蚀效果。施工时可用泥刀涂改或用喷枪喷涂。
  关于气化炉用耐火材料就介绍到这里,希望对大家有所帮助。郑州荣盛耐材作为专业的耐火材料生产厂家,我们拥有丰富的窑炉建设和改造经验,如果您有相关的疑问和需求都可来电进行咨询,我们会本着最诚挚的服务态度向您提供最专业的解决方案。

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