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水煤气化炉内衬用耐火材料知识介绍

编辑:耐火砖   浏览:   时间:2021-07-17


 
气化炉用耐火材料易损坏的是里层向面的耐火材料,向面耐火材料的工作条件恶劣,高温1700℃,化学气体的侵蚀,炭黑的磨蚀,重油灰分的溶渣腐蚀,温度的剧烈变化等,应选用特种耐火材料。
 
气化炉对耐火材料的要求很高
据介绍,气化炉是化肥、石油化工等工业生产中的关键设备,其内衬耐火材料的质量直接影响着炉子的质量。
 
运行稳定,寿命长。TEXACO水煤浆加压气化技术是一种高效、低污染、易于自动控制的清洁煤气化技术,但其工作条件极其苛刻,要求高温(1250~1550℃)、高压(2~8.5MPa)、强还原气氛和酸液排渣,同时还要求固体、液体、气体的高速冲刷,开停时温度、压力波动较大等,所有这些都对气化炉用耐火材料提出了严格的要求:
具有高度抗熔渣腐蚀和渗透能力。结果表明,Cr203与煤渣无润湿作用,且有较大的二面角,可使熔渣的侵蚀和渗透性减小。
热状态强度高,可抗高温冲刷和磨蚀磨损;气化炉的操作温度一般高于炉渣、炉渣熔点。
渣型为液态溶渣,高速气流沿气化炉壁流动,部分沉积在炉壁上,部分从排渣口排出,除炉衬材料外,液态渣还与炉衬发生反应,腐蚀炉衬,因此要求炉衬耐火材料具有较高的抗熔渣侵蚀能力。
更好的高温体积稳定性能够抵抗温度和压力波动。要求有耐火材料,在高温高压下工作。
 
抗高温蠕变性能好,即蠕变变形力,能在热应力和机械应力作用下吸收由此产生的微裂纹,防止裂纹扩散,使炉衬用耐火材料在长期使用过程中不会因材料本身的塑性变形而破坏表面。
 
气化炉可分为锥形底部、筒体和拱形顶部三个耐火构件,在施工中拱顶与筒体之间应预留膨胀空间,以便气化炉运行时炉衬耐火砖整体向上膨胀。气化炉从内到外可分为若干层,以筒体耐火材料为例,可分为四层,即向火面耐火层、背衬层、隔热层和可压缩层(圆拱和圆锥底部与此基本相同),前三层之间预留3~5mm的膨胀空间,使其径向膨胀不受约束。
向火面耐火层:也叫热面砖,是一种耐高温耐腐蚀的消耗层,一般选用高铬材料,要求高温化学稳定性,抗蠕变强度和抗热震性高。水煤气化炉炉筒向火面砖厚度约230毫米。
背衬:主要作用是保温保温,但当火面砖消失时,可作安全衬里,短时间内运行,背衬砖多为刚玉砖。圆筒耐火砖大约有200毫米厚。
保温层:要求有良好的保温性能,使金属外壳始终保持在安全温度范围内,同时限度地减少热损失,一般选用氧化铝空心球砖。筒式耐火砖约110mm厚,
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可压层:在一定温度范围内,可压缩或恢复原样,可降低径向热膨胀应力对壳体的冲击。大约15~20毫米厚。
无论是向火面或背衬耐火砖,环向和纵向的砖都需要比较牢固的组合方式,以加强炉衬的整体效果.防止耐火砖间高温气体窜入,确保承压壳的安全。
向火面耐火砖的工作环境非常恶劣,设计单位和使用者都很小心地进行了结构设计和材料选择。
结构与材料炉膛向火面耐火层由独立的下锥体、直筒体、上部拱顶三部分内衬砖组成,在内衬砖之间设置15~25mm的纵向缝隙,有利于各部分的拆除和更换。此外,由于锥底和筒体向火面耐火砖上部不受承重,在热状态下可独立自由向上膨胀,降低了向火面耐火砖上的应力。
 
熔渣对耐火材料的侵蚀原因分析煤中含有石英和硅/铝粘土类矿物,以及少量碳酸盐、硫化物和硫酸盐,这些矿物作为煤中夹杂物随煤浆同煤浆一起进入德士古气化炉,经过加热、干燥、热解、燃烧和气化等反应,各夹杂矿物转变为其它物质,后熔融形成熔渣滴。部分渣滴通过气流直接排出气化炉,而大部分冲击在炉壁上形成均匀的渣液,渣液沿着炉壁流向气化炉底部的渣粒。因此,形成的煤灰熔渣具有极强的抗炉衬腐蚀和磨损性能,多年来,各科研单位和用户都在不断研究和改进,选择合适的耐火材料和炉衬结构。
 
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