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(jiǎn)體、錐底和渣口4個(gè)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(yán)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(gè)整體的合力，確保了其穩(wěn)固。簡(jiǎn)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(shí)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(yùn)行中損壞最為嚴(yán)重，可將拱頂結(jié)構(gòu)由原半球形改為橢圓，對(duì)爐內(nèi)氣流有更好的導(dǎo)流作用，避免其對(duì)拱頂耐火磚的直接沖刷，可延長(zhǎng)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(duì)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(qiáng)度大、化學(xué)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(yīng)力能力。
2.3 筑爐質(zhì)量和日常維護(hù)
行業(yè)公認(rèn)，氣化爐筑爐質(zhì)量對(duì)耐火磚的壽命影響尤為重要，引入的施工隊(duì)?wèi)?yīng)具有工業(yè)爐的砌筑資質(zhì);人員要進(jìn)行安全培訓(xùn)，考試合格后方可允許進(jìn)人現(xiàn)場(chǎng)施工，同時(shí)應(yīng)認(rèn)真熟悉襯里圖紙及有關(guān)技術(shù)資料。在運(yùn)輸、保存過(guò)程中，應(yīng)做好耐火磚的防雨、防潮和保護(hù)，防止其受潮、扭曲、裂紋、缺棱掉角。耐火材料的砌筑一般順序?yàn)橄绕龊?jiǎn)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(jiǎn)體或拱頂磚時(shí)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(yīng)對(duì)氣化爐金屬內(nèi)壁進(jìn)行清理打磨，確保爐壁光潔。砌筑時(shí)，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(tái)氣化爐內(nèi)襯磚中的重點(diǎn)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(duì)耐火磚的使用壽命起著決定性的作用，必須嚴(yán)格按照耐火磚廠商提供的烘爐曲線進(jìn)行升溫和恒溫，恒溫時(shí)問(wèn)只能延長(zhǎng)不能縮短，上下爐膛的溫差應(yīng)控制<100℃;否則停止升溫，加大抽引蒸汽量，提高爐內(nèi)負(fù)壓，通過(guò)拉長(zhǎng)火焰來(lái)縮小上下爐膛的溫差。原始烘爐應(yīng)按照降溫曲線進(jìn)行降溫，檢查烘爐質(zhì)量。每次停車后應(yīng)檢查對(duì)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(yùn)行工況，并推算出其的使用周期，安排更換耐火磚的計(jì)劃。
2.5 煤質(zhì)
應(yīng)選擇灰分低(≤8%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))、內(nèi)水低≤7%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))、全水低(≤13%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))、灰熔點(diǎn)低(1100℃為宜，且灰渣黏溫特性較好)、可磨性好、活性好的煤種。灰分含量高(>8%，質(zhì)量分?jǐn)?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(diǎn)越高，控制的爐溫就會(huì)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(yùn)用，對(duì)擴(kuò)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(xì)的煤漿，增大了反應(yīng)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(chǔ)上選擇較低的操作溫度。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)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(dāng)灰渣黏度<25Pa·S時(shí)，爐壁掛渣開始減薄;當(dāng)灰渣黏度<3Pa·S時(shí)，爐內(nèi)壁很難形成掛渣層，不能形成以渣抗渣的機(jī)理保護(hù)耐火磚，此時(shí)耐火磚與強(qiáng)酸性的水煤氣直接接觸，侵蝕、剝落加劇;當(dāng)灰渣黏度>40Pa·時(shí)，灰渣流動(dòng)性減弱，在渣口積累造成渣口堵塞。
在實(shí)際操作中，可根據(jù)煤的灰熔點(diǎn)確定氣化爐操作溫度范圍。
2.7 霧化效果
當(dāng)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行磨損嚴(yán)重造成環(huán)隙變大或者偏噴時(shí)，霧化效果就會(huì)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(yīng)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(kuò)大，極易引發(fā)局部過(guò)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(zāi)難性后果。
2.8 開停車次數(shù)
投料時(shí)，煤漿先進(jìn)入氣化爐，爐溫劇降，隨后因氧氣進(jìn)入氣化爐與煤炭、可燃性氣體發(fā)生燃燒反應(yīng)，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(shí)，都會(huì)引起爐溫和系統(tǒng)壓力波動(dòng)，造成耐火磚受熱應(yīng)力不均勻而損壞。
2.9 氣化爐負(fù)荷
負(fù)荷越大，氣化爐內(nèi)空速越大，對(duì)耐火磚的沖刷亦越大，因此，在當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，也應(yīng)該根據(jù)“系統(tǒng)壓力負(fù)荷對(duì)照表”相應(yīng)提高系統(tǒng)壓力?；以吭龃螅瑫?huì)加劇對(duì)耐火磚的沖刷、侵蝕，必須嚴(yán)禁超負(fù)荷運(yùn)行。
2.10 系統(tǒng)工況
氣化爐內(nèi)由六大流場(chǎng)組成，任何能夠改變流股的因素均可能導(dǎo)致氣流對(duì)耐火磚的直接沖刷。
在運(yùn)行過(guò)程中，操作人員和技術(shù)人員都應(yīng)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(dòng)情況以及系統(tǒng)壓力的波動(dòng)情況，養(yǎng)成記錄工藝參數(shù)和對(duì)比參數(shù)趨勢(shì)變化的良好習(xí)慣。若發(fā)生變化，應(yīng)分析其原因，作出相應(yīng)的處理，將問(wèn)題消滅在萌芽狀態(tài)。在正常狀態(tài)下，氧氣流量自調(diào)時(shí)波動(dòng)<100m3/h(標(biāo)態(tài))，煤漿的壓力和流量波動(dòng)也應(yīng)盡可能小，系統(tǒng)前、后壓力應(yīng)盡量保持穩(wěn)定，最高允許氧氣壓力波動(dòng)幅度±0.03MPa、最高氣化爐壓力波動(dòng)幅度±0.02MPa。
多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟，通過(guò)改善耐火磚材質(zhì)、拱頂結(jié)構(gòu)，嚴(yán)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行磨損后及時(shí)更換，保持良好的運(yùn)行工況，嚴(yán)禁出現(xiàn)超溫、超壓、超負(fù)荷、渣口堵塞、系統(tǒng)壓力波動(dòng)等異常工況，養(yǎng)成記錄并對(duì)比前后運(yùn)行數(shù)據(jù)的習(xí)慣，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)處理，四噴嘴氣化爐拱頂磚壽命由原設(shè)計(jì)8000h延長(zhǎng)至以上，筒體磚運(yùn)行時(shí)間也已突破20000h。
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