氣化室主要采用耐火磚結構和水冷壁結構兩種形式;與氣化室下部相連為激冷室或輻射段+激冷段結構。由于殼體和內部內件材料及結構的不同,所以在材料的選擇上、造成不同爐型投資成本存在著差異經過多年來的氣化爐運行分析,氣化爐耐火磚在更換時的實際檢查情況,影響耐火磚使用壽命的主要方面如下:
侵蝕性損害
在氣化爐中,耐火磚受到高速高溫氣流的沖刷以及沿爐壁流動的爐渣的磨損,從而導致了耐火磚的損壞。這種破壞被稱為腐蝕破壞。它的表現形式有如下特點:
1、爐渣的侵蝕。酸性渣還能對耐火磚造成腐蝕。無論是石灰渣或石灰渣,均可降低耐火磚組織的致密性和粘結度,降低耐磨性能。
2、高速氣流沖洗。在爐磚表面,高溫高速氣流具有明顯的沖刷作用。它的沖蝕部位和沖蝕程度,主要取決于噴嘴噴出的煤漿、氧混合氣形成的霧化角大小。噴嘴角度越大,對同比耐火磚的沖刷就越嚴重;噴嘴角度越小,氣流對錐底磚的損傷就越大。
3、氣化爐爐渣的磨耗。汽化爐燃燒室中的渣油氣流通過向渣中的動量傳遞而形成高速流動,引起錐底磚強烈的沖刷磨損。
腐蝕造成的損失
爐溫是一種不均勻、不穩定、甚至不連續的溫度場。也有許多原因導致局部溫度升高。一般情況下,這種燒蝕損傷過程是緩慢的,只有在異常極端的爐內高溫及反應條件下,這種燒蝕過程才會顯著加速。燒蝕耐火磚可分為高溫氧化還原燒蝕和高溫溶解燒蝕。
1、高溫氧化還原腐蝕。煤氣發生爐所產生的氣體主要成分是H2和CO,這兩種強還原性氣體將整個耐火磚的向火面覆蓋,在氣化爐氧含量低或消耗少的地區,或在爐內氧含量低于Cr2O3的穩定地區,使其具有更強的還原性。如果是這樣的話,它們會使耐火磚與氣體接觸的表面組織中的Cr2O3發生還原反應,熔點將大大降低,而且還可能在氣化爐內發生局部高溫,導致耐火磚被還原金屬軟化,直至熔化,加速磚的破壞。
2、高溫溶解性燒蝕一般爐溫條件下,耐火磚表面均包覆有熔化爐渣,因此,爐膛中的高溫氣流不會直接與耐火磚表面接觸。但是,直接對富氧區和高溫氣流舔燒耐火磚表面的耐火磚,其表面組織軟化,強度降低,耐磨性和組織性下降,直接燒損的程度也較輕。
物理損傷
熱脹冷縮、氣化爐快速泄壓、熱脹冷縮、氣化爐內檢修方法不當等是耐火磚機械物理損傷的主要原因。這種損傷與耐火磚本身的關系不大,其主要原因是使用維護不當。
1、熱震。抗火磚受到了熱震,主要來自不適當的操作,包括水的冷卻(水既可以來自失控的激冷室液位,也可以來自泄漏的燒嘴冷卻水),以及冷卻過快(停火后迅速冷卻并不適當的氣化爐料)。熱震作用引起耐火磚產生微裂紋,并使其擴展、擴散,改變了原來的微觀結構,強度減弱。
2、是熱膨脹現象。汽化爐爐底耐火磚在加熱溫度升高或停爐后溫度下降時,爐襯會因耐火磚膨脹或收縮而發生位移。當膨脹縫在砌筑過程中不能滿足要求時,熱脹冷縮會產生過多的應力集中,導致耐火磚整體或甚至整個圈斷裂。
3、汽化爐排料。一般情況下,由于泄壓速度慢,不會引起磚開裂和疏松。但是,如果氣化爐快速泄壓滲入磚中的氣體沒有及時排出,隨著爐內壓力的迅速降低,就會導致磚組織開裂和疏松,從而使爐磚的抗腐蝕能力下降。隨著氣化爐壓力釋放的加快,爐磚組織受到的損害也越來越大。
4、維修氣化爐。汽化爐維修是一種經常發生的工作。但是維護不當會導致耐火材料的損壞,降低磚的抗腐蝕能力。如渣口結渣時采用機械方式進行除渣,容易造成爐磚表面組織破壞并脫落。
延長耐火材料的使用壽命
1、嚴格按烘爐曲線進行烘爐,防止因溫度變化過快造成耐火材料位移。
2、在筑爐過程中,應嚴格按技術要求施工和驗收。它是延長耐火磚使用壽命的重要措施之一。
3、選擇灰分含量低、煤中CaO和FeO含量低的煤種,并進行防腐處理。
4、控制合適的煤氧比,選用霧化效果較好的燒嘴,控制好爐溫,防止渣口結渣。在燒嘴噴嘴設計時,應根據工藝要求的負載范圍設計合適的流速和張角,以確保耐火磚不會被物料直接沖蝕。此外,在噴嘴自身內構件裝配時,應充分保證設計要求值,防止材料偏噴引起耐火磚的直接沖刷和局部過氧超溫腐蝕。
5、控制爐內溫度,使耐火材料表面形成一層薄薄的熔渣,達到防渣效果。按照耐火磚的腐蝕機理,其腐蝕過程主要分為溶蝕、滲入、腐蝕磨損三個過程。在某些爐襯材料中,溶解過程受控于耐火材料上渣邊界層的擴散,其溶解速率取決于溫度。
6、改進耐火磚。增加Cr2O3含量,提高耐火磚的耐腐蝕性能。高濃度的Cr2O3可以增強土壤的抗侵蝕能力。
7、在不影響正常運轉的情況下,盡可能降低運轉溫度,減少停機次數。由于熱穩定性是耐火磚難估測和測定的能力,嚴重的機械應力會導致耐火材料發生災難性破壞。
8、氣化爐嚴格按照規定的工藝指標運行,嚴禁快速冷卻泄壓。本公司通過優化操作,有效延長耐火磚使用壽命,降低生產成本。