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气化炉用高铬砖的损毁形式及产生机械损毁的原因

编辑:耐火浇注料   时间:2020-12-14    浏览:   
     气化炉需要在高温高压的环境下长时间工作,炉内充斥着强还原性气氛,且存在低粘度熔融态煤渣,易被高速气 流裹挟不断冲刷内衬材料,在开停车时,炉内温度和压力波动较大。这些存在的问题表明气化炉内反应较错综复杂, 内衬耐火材料被侵蚀和损坏的原因是多方面的,但可将气化炉耐火砖的损毁形式分为以下几类: 

     (1)块状剥落

     块状剥落是一种肉眼可见的气化炉高铬砖损毁形式,明显影响耐火砖的使用寿命。导致高铬砖剥落的原因主要是不均匀的应力作用,这种不均匀的应力有多种来源。熔融态煤渣渗透在高铝砖中诱发变质层从而产生结构应力;炉内温 度的不稳定会导致热应力产生:河南耐火砖长时间处于高温高压环境下会引起蠕变应力的产生;炉内发生的氧化还原反应使 得高铬砖部分成分发生变化,引发体积膨胀效应,从而产生机械应力;碳素沉积也会产生应力。这些应力都有可能导致 耐火砖的块状剥落。


     (2)烧蚀损坏

     气化炉工作时炉内情况错综复杂,内部温度场在多种因素作用下,往往是不稳定状态,各区域温度分布不均匀, 特别是在开停车时炉内温度有比较大的波动,可能会出现局部高温区,此时高温区域的耐火砖易被烧蚀损伤,甚至过 烧熔化。

     (3)冲蚀损毁

     高铬砖的冲蚀损毁主要来源于气流和炉渣两个方面,气化炉在工作时,炉内流动炉渣不断渗透、侵蚀砖表层,高 速气流不断冲刷内壁,并且气流会裹挟熔融煤渣加剧对高铬砖的冲蚀损毁。

     (4)机械损坏

     高铬砖产生机械损毁的原因主要为:

     a)气化炉快速泄压:一般Texaco气化炉的工作压力约为6.5MPa,炉内还原性气体组分中H2大约占比34%,长时 间的气化过程使得渗透性极强的H2大部分都溶解在高铬砖内部,当快速泄压时,来不及从高铬砖逸出的气体在砖内部 发生膨胀,很容易就会造成高铬砖内部开裂、疏松,进而损毁;

     b)热冲击:高铬砖产生热冲击的原因主要是炉内温度降低过快,比如非正常工作的激冷室液位、泄露的烧嘴冷却 水、不规范的停炉操作方式、投料不当等操作问题都会导致热冲击的产生;

     C)热膨胀不通畅:当气化炉存在结构设计、砌筑安装等问题时,内衬耐火砖在使用过程中容易产生热膨胀不畅的 问题,导致出现应力集中现象,过高的应力可导致耐火砖块状剥落、大面积损毁;

     d)气化炉内清理施工方法不当:停车后气化炉逐渐降温,在高温下渗透、侵蚀高铬砖表面的熔融煤渣,凝固后可 以牢牢地和耐火砖结合在一起,比较难去除,强行用机械手段易造成高铬砖的剥落和损毁。

     高铬砖的损毁机理:

     学术界中己有诸多学者研究煤渣侵蚀高铬砖的机制。主要是借助实验室各种测试手段对使用后的铬铝锆砖进行分析,研究表明在水煤浆气化工艺中,炉内内衬耐火材料主要受到化学侵蚀、材料剥落所带来的砖损坏,并且不同工艺 阶段的损毁程度存在差异性,如图1可以清楚表明炉体向火面内衬铬铝锆砖材料是如何逐步被侵蚀、剥落的。


图1 耐火材料损毁不同阶段的示意图

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