德士古气化炉耐火砖损耗分析以及延长寿命的相应对策

2014-07-10李剑晖神华包头煤化工有限责任公司内蒙古包头014010

氮肥与合成气 2014年7期

关键词：耐火砖熔渣气化炉

李剑晖(神华包头煤化工有限责任公司内蒙古包头014010)

李剑晖
(神华包头煤化工有限责任公司内蒙古包头014010)

1 耐火砖的性质以及结构特点

耐火砖是耐火材料的一种，也可称为定型耐火材料，其形状有标准规格，也可以根据需要在筑切时进行加工处理，当然还有一些不定型耐火材料(浇注料)，这些材料需要共同搭配使用才能保证其性能得到充分发挥。

①热面砖：致密铬铝锆异型砖，能够很好地保护隔热层，以防被熔渣熔蚀；②背衬砖：致密铬刚玉砖，主要作用是支持拱顶；③隔热砖：特种氧化铝空心球砖，主要作用是降低金属外壳的温度；④可压缩材料：耐火陶瓷纤维制品(纤维涂抹料)，在耐火砖受热和膨胀时可以被压缩，同时为炉外壳提供了隔热作用；⑤其他辅料：拱顶和锥体背衬部位由铬刚玉浇注料施工，铬刚玉浇注料可以满足整体性、气密性、抗气体侵蚀性。

2 耐火砖损耗原因分析2.1 煤种的变化

不同的煤种会形成不同种类的熔渣，熔渣通过对砖的渗透、熔解并与耐火砖的组分形成低熔点化合物，改变了砖的组成，低熔点化合物不断地被冲刷，导致耐火砖不断被熔解、渗透，从而被逐渐剥蚀，影响炉砖的使用寿命。

每次煤种的变化会迫使气化炉不断调整氧煤比、炉温以及压力，经反复总结才能使工况达到最佳，使合成气的有效成分达到要求指标。在此反复操作调整的同时，无形中加剧了对炉砖的损耗。

2.2 耐火砖的质量以及筑砖质量

优质的耐火砖是延长其使用寿命的前提，因而在耐火砖本体质量无差别的状态下，砌筑质量会直接影响其使用寿命。比如砖缝过大，为运行状态下的高温熔融态炉渣渗入及侵蚀提供了通道，使炉渣与耐火砖侧面接触面积增大。炉渣与砖缝中的侵蚀不仅沿着径向，还沿着耐火砖的圆周方向对炉砖产生侵蚀作用。在砖衬设计的技术要求中，对砖的横缝、竖缝以及砖缝灰浆的调配与使用都作了严格要求，但施工中往往出现偏差。当砖缝较宽时，由于灰浆抗渣性较差，所以砖缝蚀损较快，熔渣又通过砖缝加速对砖的侵蚀。同时，由于砖缝的收缩，使砖层变动，导致部分耐火砖局部应力集中，加速了耐火砖的蚀损。另外，在拱顶背衬砖后与保温浇注料间的预留膨胀缝也应严格按设计要求施工，拱顶超温往往是该处施工质量因素所致。筑炉技术要求中，对砖的水平度、垂直度和椭圆度都作了严格规定，只有精心施工、确保筑炉质量，才能保证耐火砖达到较长的使用寿命。

2.3 原始烘炉的控制

耐火砖砌筑的过程中需与火泥配合使用，肯定会含有水分。如果不进行烘干处理，在点火受热后，将出现因水分受高温蒸发膨胀和砌体的热应力过大等因素而造成砌体裂缝剥落、灰浆龟裂、保温结构损坏，甚至炉墙倒塌。因此，烘炉是一项很重要的工作，若操作不当也将导致砌体损坏、变形或缩短耐火砖使用寿命，以至于影响整个系统的平稳运行。同时，烘炉还可加速耐火材料砌体的物理、化学变化进程，使其稳定，以便在高温下长期可靠地工作，延长使用寿命。原始烘炉需要按照耐火砖的特性，即烘炉曲线进行烘炉。在第2次以及往后的烘炉中可以适当的提高升温速率，但是同样不能升速过快。

2.4 操作工况的影响

操作工况不稳定，如频繁开停车、温度压力波动及一些操作失误，也会加剧耐火砖的损蚀，随着操作温度的升高，耐火砖的损蚀率将会增大。

2.5 烧嘴的问题

德士古气化炉的烧嘴采用三流道形式，烧嘴内部的间隙会直接影响煤浆雾化效果。烧嘴安装不当会导致烧嘴偏喷，气化炉炉膛一侧的耐火砖长期高负荷运行。烧嘴一旦出现问题，需要停车更换烧嘴，频繁开停车会使耐火砖运行工况不断变化，影响其使用寿命。

2.6 其他影响

在运输以及日常储存过程中，耐火砖没有注意防水，将直接影响其使用寿命；对炉砖的整体结构设计不合理，也会导致其使用寿命缩短。

3 延长耐火砖的使用寿命

3.1 严格把控耐火砖的质量以及筑砖质量

首先，保证使用优质的耐火砖以及其他筑砖材料，在使用时，需要查看其质量证明以及外表是否有磕碰缺陷或被水浸过的痕迹。

其次，在筑砖过程中，应严格把控筑砖质量。

(1)先进行气化炉筒身的砌筑。在砌筑之前，应根据气化炉的实际尺寸与图纸作对比，进行砖的预排；预排时，可以检查砖缝之间的缝隙是否均匀一致，在实际砌筑时也应检查，而且所有的立砖必须采用交错砌筑。另外，需要保证每层砖的平面水平，且与中心线相垂直，发现有误差必须及时纠正。每砌筑15层砖就需要用水准仪测量整个炉环的水平度。同时，必须严格安照砌筑的要求，从气化炉的外壁开始砌筑，即先砌隔热砖、再砌背衬等依次进行，每种砖每次砌筑的高度不得高于1.5 m，按阶梯形次序进行砌筑。

(2)筒身砌筑完成后，随后进行拱顶砌筑。首先，将木模在炉外组装好，检查各部位尺寸与炉内尺寸是否一致，如果有不合适的地方应适当调整；然后把每块模具按序编号，在炉内拱模安装平台上进行逐层拼装；筑砖过程中，切忌操作过快，否则容易变形，导致筑砖失败；通常情况下，拱顶砖的砌筑要分3～4次进行，从下向上依次砌筑；筑砖完成后，须养护16 h方可拆除拱模、脚手架，进行下一步的砌筑。

(3)待拱顶砖砌筑完成后，再进行锥底砖的砌筑。首先，也需要进行砖的预排，然后进炉子对最后一场砖进行砌筑；随后进行第1次浇注料施工，浇注料的施工必须保证密实无空洞，然后继续砖的砌筑，反复进行，直至最后砌筑结束。

3.2 严格按照烘炉曲线进行烘炉

砌炉完成后，应自然干燥4～7 d，使部分水分挥发。自然干燥时间不宜过长，并防止气化炉受冻和部分材料水化。自然通风干燥后，按烘炉曲线进行烘炉。烘炉曲线见表1。

表1 烘炉曲线

3.3 加强生产操作管理

选择合适的炉温、稳定操作压力和泄压速率都对延长耐火砖使用寿命至关重要。据实际情况制定气化炉运行管理卡片，严格控制高压煤浆泵流量和压力，保证氧压不出现太大波动，气化炉炉膛温度和压力应控制在一定范围内。停车时，不能快速泄压。气化炉快速泄压时，渗入砖内的气体来不及随着炉内压力快速下降而渗出，造成炉砖组织开裂和疏松，从而影响耐火砖的使用寿命。