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水煤浆气化炉用高铬砖的损毁机理

编辑:耐火浇注料   时间:2022-05-23    浏览:152   

   水煤浆气化炉操作条件十分复杂,引起内衬材料损毁的要素也很多,由于多要素的相互作用,减速了内衬材料的损毁。科研工作者经过对用后高铬砖的剖析,对其损毁进程已有明晰的看法。他们以为,运用进程中低温熔渣对高铬砖的浸透、腐蚀以及由此惹起的构造剥落是招致其损毁的次要缘由。 

  在水煤浆气化炉中,煤中夹杂的石英、黏土类杂质、碳酸盐和硫化物等随着水煤浆一同进入气化炉,在低温在发作转化,最终熔融构成一系列的氧化物,这些氧化物与煤中未氧化完全的碳一同构成煤渣,对内衬资料停止腐蚀。煤渣的次要成分包括SiO2、Al2O3、CaO、FeO、MgO、K2O、Na2O和C,其中SiO2和Al2O3之和普通超越60%,因而煤渣呈酸性。另外,在1300℃~1400℃时,煤渣的粘度较低,招致煤渣对内衬材料的浸透能力很强。 

  低温熔渣经过裂纹,气孔等通道渗入资料外部之后,开端与资料的基质局部发作反响。熔渣中的SiO2和CaO与资料基质中的Al2O3发作反响生成钙长石等硅酸盐低融相(反响1),此外,SiO2还会与基质中ZrO2发作反响构成锆英石,招致材料的热震稳定性降低(反响2)。FeO次要以液相的方式存在,但是局部会与MgO一同与砖体外表的Al2O3和Cr2O3反响构成复合尖晶石(反响3),这种致密复合尖晶石的构成会阻止熔渣向砖体外部的浸透,有利于进步高铬材料的使用寿命。另外,作为结合剂引入的磷酸盐也并不波动,它们会与渣中的CaO反响构成磷酸钙(反响4),惹起基质构造发作毁坏。碱金属氧化物的存在进一步降低了熔渣的粘度,减速熔渣向砖体外部浸透。砖体与气化炉渣发化学反应招致砖体基质局部逐步毁坏而发作蠕变,直至完全生效。 

2SiO2 CaO Al2O3=CaO·Al2O3·2SiO2(1) 

SiO2 ZrO2=ZrSiO4(2) 

FeO MgO Al2O3 Cr2O3=2(Mg,Fe)(Al,Cr)2O4(3) 

3CaO 2AlPO4=Ca3(PO4)2 Al2O3(4) 

  熔渣与砖体发作化学反应,必定会引起材料构造蜕变。这种化学腐蚀引起的蜕变与高铬内衬材料在烧结和运用进程中发生的热应力和机械应力相互作用,招致材料发作剥落,这会明显降低材料的寿命。水煤浆气化炉用高铬内衬资料的剥落进程如图1所示。一般而言,高铬资料普遍采用机压成型,成型进程中资料边缘和中心部位应力不均,因而在机压成型和低温烧结等消费进程中,高铬砖外部必定会发生裂纹。此外,运用前的砌筑进程中,砖体之间会发生互相挤压,构成环向应力。烘烤进程中砖体要接受温度动摇,加剧了砖体外部应力,裂纹扩展。运用进程中,熔渣经过裂纹和气孔浸透进入砖体热面,渣开端与砖体发作反响,砖体遭到化学腐蚀后基质构造遭到毁坏,砖体强度降低。同时,水煤浆气化炉任务进程中循环往复的热循环,在砖体外部构成温度梯度,加上由于应力集中发生的蠕变,招致砖体发生程度裂纹。砖体外部裂纹添加后聚集,招致砖体发生外部空泛,砖体开端剥落,同时渣浸透进入热面发作腐蚀而招致蠕变。另外,水煤浆气化炉内的熔渣和低温气流不时对工作面停止冲刷,加剧了高铬砖的剥落。砖体外层的剥落招致内层暴露出来,不时接受熔渣的腐蚀和磨损,最终剥落上去。如此循环往复,直至内衬材料生效。 

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图1高铬内衬资料剥落示意图 



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