氣化爐用粘土耐火磚、高鉻耐火材料介紹

 

粘土耐火磚在氣化爐中的具體使用

粘土耐火磚在氣化爐使用過程中，出現(xiàn)了哪些問題應(yīng)加以避免？泥質(zhì)耐火磚在氣化爐運行過程中還曾出現(xiàn)過氧負(fù)荷波動，有時氧調(diào)節(jié)閥會引起氧負(fù)荷波動，有時大顆粒會突然卡死高壓煤漿泵活門，煤漿流量突然下降導(dǎo)致相對過量氧流量。氧在變化后直接引起爐溫的波動，有時變化范圍在500m3~600m3之間，高可達(dá)1000m3左右。氧突然上升，造成爐溫突然上升，會使高溫?zé)犭娕纪蝗粺龎?，這種情況對粘土耐火磚有很大影響，應(yīng)盡量避免。眾所周知，爐溫對于耐火材料耐火壽命至關(guān)重要，因此應(yīng)嚴(yán)格控制爐溫不能過高。粘土耐火磚在正常生產(chǎn)條件下，其表面有一層渣層，渣層是動態(tài)的，渣層溫度低，渣層溫度高，渣層厚度薄，渣層厚度適當(dāng)，可減緩高溫氣體和熔渣的沖刷。

 

氣化水煤漿耐火材料的基本要求

氣化爐主要采用水煤漿進(jìn)料和純氧氣化，具有碳轉(zhuǎn)化率高，氣質(zhì)好，適于作化工合成原料氣，三廢處理方便，電腦遠(yuǎn)程控制等點。但是，水煤漿氣化爐的工藝條件相當(dāng)苛刻，操作溫度高于煤灰溫升，工作條件為：高溫(1250~1550℃)，高壓(2~8.5MPa)，強(qiáng)還原氣體及液態(tài)酸性渣料，并伴隨著固體、液體、氣體的調(diào)節(jié)作用，開停時溫度和壓力波動較大。這對爐襯和耐火材料在火面上都有嚴(yán)格的要求。所以，對氣化爐耐火材料的選擇、砌筑和操作維護(hù)是每一個水煤漿氣化單位都要研究的課題。

 

氣化水煤漿耐火材料的基本要求

水煤漿氣化爐對耐火材料的要求非常苛刻，除了需要滿足氣化爐壁上高溫影響的強(qiáng)度要求外，還需要滿足爐內(nèi)高壓氧化、還原、熔融渣酸堿等環(huán)境及介質(zhì)對耐火材料的腐蝕沖刷，這就要求耐火材料具有以下性能：

②高溫?zé)嶙杞档土藸t溫向外的傳熱；

二是耐蝕性好，對液態(tài)熔渣有較高的耐蝕性。

③化學(xué)穩(wěn)定性高，能有效應(yīng)對氣化爐內(nèi)氧化、還原氣氛，保證耐火材料成分不與熔融渣成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

④熱震性大，可承受爐溫驟變時所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

②氣孔率低，單位體積質(zhì)量高，抗渣能力強(qiáng)。選擇符合要求的耐火材料，是保證氣化爐使用、延長耐火材料使用壽命、保證生產(chǎn)的前提。

 

氣化爐采用高鉻耐火材料

氣化爐用高鉻耐火材料主要有碳酸鈣、單斜角氧化鋯和氧化鋁粉末。所以高鉻耐火材料的性能與這幾種材料有密切關(guān)系。從總體上看，高鉻耐火材料的性能特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

一是具有異的抗渣蝕性。由于Cr2O3材料本身具有良好的抗渣侵蝕性能，這主要歸結(jié)為：1)Cr2O3在煤渣中的溶解度很低，因而保證了材料的完整性；2)Cr2O3材料在大部分熔渣中的潤濕性較差，因而延緩了Cr2O3在渣體中的溶解；3)Cr2O3材料在渣體中溶解后，熔渣的粘度增大，甚至可在材料表面形成均勻的保護(hù)層，使Cr2O3的滲透率降低。

二是具有異的高溫性能。高鉻耐火材料的主要成分Cr2O3、Al2O3、ZrO2分別約有2400、2050、2700度左右的熔點，經(jīng)過1700度的高溫處理，其中Cr2O3和Al2O3形成了結(jié)晶良好且連續(xù)的鋁鉻固溶體，因此高鉻耐火材料具有高的高溫強(qiáng)度。

三、具有良好的抗腐蝕性能。鋁鉻固溶體的形成，ZrO2的促進(jìn)燃燒作用，使得高鉻材料具有較低的顯孔率和較高的抗壓強(qiáng)度(大于150MPa或200MPa)，因此，高鉻耐火材料具有良好的耐腐蝕性能。

(4)耐熱震性和耐熱剝離性。高鉻耐火材料由于氧化鋁的相變增韌作用，具有更好的抗熱震性能和抗熱剝落性能。

氣化爐用耐火材料的種類

氣化爐內(nèi)襯耐火材料分為三個層次，由內(nèi)向外依次是鉻鉛鋯質(zhì)、鉻剛玉和氧化鋁球形空心耐火材料(如圖1所示)。而向火面鉻鋯鋁鋯質(zhì)耐火磚是保證氣化爐正常運行的重要環(huán)節(jié)。爐膛的耐火材料結(jié)構(gòu)由上至下依次為拱形、筒形和錐形底部。為便于局部更換耐火磚，拱頂、筒體和錐底均設(shè)計為可獨立更換。

 

朝火面耐火磚

因為向火直接與煤溶渣接觸，是氣化爐內(nèi)耐火條件惡劣的部位，因此向火而磚選用90鉻鋁鋯磚(高鉻)。Cr203電熔法合成磚用料為Cr203含量大于99[wiki]%[/wiki](體積密度大于5.1g/cm3)的Cr203電熔合成料，加有超細(xì)粉末，混碾成型后在高溫梭式窯內(nèi)燒制。本品具有體積密度大(大于4.25g/cm3)，氣孔率低(小于16%)，常溫耐壓大(大于120Mpa)，雜質(zhì)少(含氧化鐵和氧化硅)，熱態(tài)穩(wěn)定性好，抗高溫蠕變等點。因此，90鉻鋁鋯磚是目前氣化爐表面用耐火材料好的選擇，符合氣化爐表面用耐火材料的要求。

 

雙底襯磚

在氣化爐耐火材料中，位于底襯磚后面的底襯磚對底襯磚起著整體力學(xué)支持作用，并能承受高溫度下腐蝕氣體的侵蝕。十二鉻剛玉磚的常溫強(qiáng)度非常高(大于120Mpa)，高純剛玉中加入超過12%的氧化鉻可以提高制品的耐腐蝕性能。

 

三保溫磚

保溫磚位于背襯磚后面，在氣化爐內(nèi)起到保溫作用，減少熱損失，并使外壁溫度保持在設(shè)定值上，是一種非常好的節(jié)能材料；氧化鋁空心球磚是輕質(zhì)耐火材料中好的，除導(dǎo)熱率低(0.8W/mk/1000°C)外，還具有很好的抗腐蝕能力，耐高溫，是目前輕質(zhì)保溫耐火材料中好的材料。

 

其他輔助資料

可壓性材料具有體積小，導(dǎo)熱率低，絕熱性能好，同時具有一定的強(qiáng)度，能有效緩沖低里層高耐火材料徑向膨脹，且施工方便等點。

耐火澆注材料。

(鉻剛玉澆注料，氧化鋁球形澆注料)鉻剛玉澆注料用于拱頂和錐底，與磚相比，澆注料有如下點：無灰縫，即整體性好；施工方便，尤其是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的施工，省時、省力、省力。由于澆注料的體積密度大于2.95Mg/cm3，因此抗氣蝕性能強(qiáng)，氣密性能好。氧化鋁空心球形澆注料，保溫節(jié)能，施工方便，適用于局部氣化爐。

 

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