多噴嘴水煤漿氣化爐耐火磚
1 耐火磚結(jié)構(gòu)
多噴嘴水煤漿氣化爐燃燒室內(nèi)襯耐火材料共分為拱頂、簡體、錐底和渣口4個部分。拱頂部分為3層，從里到外分別為向火面磚、鉻剛玉澆注料、可壓縮料，結(jié)構(gòu)為半球形，是受沖刷最為嚴重的部位，每塊磚各有縱橫2道嵌槽，砌筑成環(huán)狀后與上下左右各磚形成一個整體的合力，確保了其穩(wěn)固。簡體部分為3層，從里到外分別為向火面磚、背襯磚和隔熱耐火磚。錐底部分為2層，分別為向火面磚和鉻剛玉澆注料。渣口部分為3層，分別為向火面磚、背襯磚和鉻剛玉澆注料。隔熱磚與爐壁之間填充的巖棉起保溫隔熱作用，同時還給耐火磚徑向膨脹提供了空間。
2 耐火磚壽命影響因素
2.1 拱頂耐火磚結(jié)構(gòu)
由于四噴嘴氣化爐爐內(nèi)撞擊流股的沖刷作用，氣化爐拱頂部分耐火磚在運行中損壞最為嚴重，可將拱頂結(jié)構(gòu)由原半球形改為橢圓，對爐內(nèi)氣流有更好的導流作用，避免其對拱頂耐火磚的直接沖刷，可延長拱頂磚的使用壽命。
2.2 耐火磚材質(zhì)
向火面磚選用90鉻鋁鋯磚或者95鉻鋁鋯磚(俗稱高鉻磚)，鉻鋁鋯磚具有很好的熱態(tài)穩(wěn)定性能及抗高溫蠕變性能。背襯磚選用鉻剛玉磚，位于向火面磚背后，對氣化爐耐火材料整體起至關(guān)重要的支撐作用，鉻剛玉磚具有強度大、化學穩(wěn)定性好、優(yōu)良的熱振穩(wěn)定性和高溫蠕變的性能。隔熱磚選擇氧化鋁空心球磚，氧化鋁空心球磚具有很好的抗腐蝕性氣體的侵蝕能力和緩沖熱應力能力。
2.3 筑爐質(zhì)量和日常維護
行業(yè)公認，氣化爐筑爐質(zhì)量對耐火磚的壽命影響尤為重要，引入的施工隊應具有工業(yè)爐的砌筑資質(zhì);人員要進行安全培訓，考試合格后方可允許進人現(xiàn)場施工，同時應認真熟悉襯里圖紙及有關(guān)技術(shù)資料。在運輸、保存過程中，應做好耐火磚的防雨、防潮和保護，防止其受潮、扭曲、裂紋、缺棱掉角。耐火材料的砌筑一般順序為先砌簡體、再砌拱頂、最后砌錐底和渣口部分，目的是為了防止在砌筑簡體或拱頂磚時發(fā)生掉落，從而砸壞錐底或渣口耐火磚。在砌筑耐火磚之前，還應對氣化爐金屬內(nèi)壁進行清理打磨，確保爐壁光潔。砌筑時，要求拱頂磚層與層之間灰縫為1.5mm，環(huán)向磚之間灰縫為1.2mm，其他灰縫均≤2.0mm，灰縫必須飽滿。壁面垂直偏差為±2mm/m，拱頂耐火磚內(nèi)徑偏差<4～6mm，要求拱頂同一截面內(nèi)徑偏差<±5Inm，筒體內(nèi)徑偏差<±6mm，渣口內(nèi)徑偏差<±2mm。燒嘴磚處于整臺氣化爐內(nèi)襯磚中的重點部位，要求4只噴嘴的中心線偏差≤±2nUTI且必須在爐體中心線處相交。爐襯的垂直度公差為±1mm/m，總高度誤差≤±6mm。
2.4 烘爐質(zhì)量
烘爐(特別是原始烘爐)對耐火磚的使用壽命起著決定性的作用，必須嚴格按照耐火磚廠商提供的烘爐曲線進行升溫和恒溫，恒溫時問只能延長不能縮短，上下爐膛的溫差應控制<100℃;否則停止升溫，加大抽引蒸汽量，提高爐內(nèi)負壓，通過拉長火焰來縮小上下爐膛的溫差。原始烘爐應按照降溫曲線進行降溫，檢查烘爐質(zhì)量。每次停車后應檢查對耐火磚的使用情況，根據(jù)其損耗情況，總結(jié)出其損耗最少的運行工況，并推算出其的使用周期，安排更換耐火磚的計劃。
2.5 煤質(zhì)
應選擇灰分低(≤8%，質(zhì)量分數(shù))、內(nèi)水低≤7%，質(zhì)量分數(shù))、全水低(≤13%，質(zhì)量分數(shù))、灰熔點低(1100℃為宜，且灰渣黏溫特性較好)、可磨性好、活性好的煤種?；曳趾扛?>8%，質(zhì)量分數(shù))，不僅煤耗、氧耗升高，而且灰渣量增大加劇了耐火磚的沖刷、侵蝕;內(nèi)水越低，越有利于制得高濃度的水煤漿;灰熔點越高，控制的爐溫就會越高，耐火磚的損耗也就越快。目前，配煤技術(shù)已經(jīng)被廣泛運用，對擴大煤種的選取范圍起到了積極作用;可磨指數(shù)低，有利于磨制粒度更細的煤漿，增大了反應表面積，提高了霧化效率。
2.6 氣化爐操作溫度
氣化爐操作溫度的控制原則是在保證液態(tài)排渣的基礎上選擇較低的操作溫度。根據(jù)相關(guān)文獻報道：在氣流床氣化爐排渣順暢條件下，熔融灰渣黏度在25～40Pa·S為宜;當灰渣黏度<25Pa·S時，爐壁掛渣開始減薄;當灰渣黏度<3Pa·S時，爐內(nèi)壁很難形成掛渣層，不能形成以渣抗渣的機理保護耐火磚，此時耐火磚與強酸性的水煤氣直接接觸，侵蝕、剝落加劇;當灰渣黏度>40Pa·時，灰渣流動性減弱，在渣口積累造成渣口堵塞。
在實際操作中，可根據(jù)煤的灰熔點確定氣化爐操作溫度范圍。
2.7 霧化效果
當煤漿粒度或黏度不合理、中心氧占總氧氣量比例不合適以及燒嘴長時間運行磨損嚴重造成環(huán)隙變大或者偏噴時，霧化效果就會迅速下降，造成碳轉(zhuǎn)化率降低、在燒嘴平面上碳原子和氧原子反應加劇而生成較多二氧化碳，放出更多的熱量，爐膛上下溫差擴大，極易引發(fā)局部過氧、爐壁超溫、渣口堵塞甚至撞擊流股直接沖刷氣化爐內(nèi)壁，引發(fā)災難性后果。
2.8 開停車次數(shù)
投料時，煤漿先進入氣化爐，爐溫劇降，隨后因氧氣進入氣化爐與煤炭、可燃性氣體發(fā)生燃燒反應，爐溫又驟然升高，很容易造成爐內(nèi)超溫、爐磚剝落，使耐火磚壽命大大縮短。此外，開停車、系統(tǒng)置換、合成氣并氣、切氣時，都會引起爐溫和系統(tǒng)壓力波動，造成耐火磚受熱應力不均勻而損壞。
2.9 氣化爐負荷
負荷越大，氣化爐內(nèi)空速越大，對耐火磚的沖刷亦越大，因此，在當負荷增大時，也應該根據(jù)“系統(tǒng)壓力負荷對照表”相應提高系統(tǒng)壓力?；以吭龃?，會加劇對耐火磚的沖刷、侵蝕，必須嚴禁超負荷運行。
2.10 系統(tǒng)工況
氣化爐內(nèi)由六大流場組成，任何能夠改變流股的因素均可能導致氣流對耐火磚的直接沖刷。
在運行過程中，操作人員和技術(shù)人員都應密切注意氣化爐的渣口壓差變化、煤漿流量、氧氣流量的波動情況以及系統(tǒng)壓力的波動情況，養(yǎng)成記錄工藝參數(shù)和對比參數(shù)趨勢變化的良好習慣。若發(fā)生變化，應分析其原因，作出相應的處理，將問題消滅在萌芽狀態(tài)。在正常狀態(tài)下，氧氣流量自調(diào)時波動<100m3/h(標態(tài))，煤漿的壓力和流量波動也應盡可能小，系統(tǒng)前、后壓力應盡量保持穩(wěn)定，最高允許氧氣壓力波動幅度±0.03MPa、最高氣化爐壓力波動幅度±0.02MPa。
多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)的應用日趨成熟，通過改善耐火磚材質(zhì)、拱頂結(jié)構(gòu)，嚴抓筑爐、烘爐的質(zhì)量，控制良好穩(wěn)定的煤質(zhì);減少開停車次數(shù)，燒嘴長時間運行磨損后及時更換，保持良好的運行工況，嚴禁出現(xiàn)超溫、超壓、超負荷、渣口堵塞、系統(tǒng)壓力波動等異常工況，養(yǎng)成記錄并對比前后運行數(shù)據(jù)的習慣，發(fā)現(xiàn)問題并及時處理，四噴嘴氣化爐拱頂磚壽命由原設計8000h延長至以上，筒體磚運行時間也已突破20000h。
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