德士古氣化爐向火面磚使用情況探究

文章編號: 1007-046X (2015) 03-0031-03固廢利用德士古氣化爐向火面磚使用情況探究The Industrial Use of Texaco Gasifier in Refractory Brick Production肖光輝神華新疆煤化工分公司，新疆烏魯木齊830019摘要:德士古氣化爐向火面磚的使用情況和壽命對氣化裝置的穩定運行至關(guān)重要,通過(guò)工業(yè)上向火面磚的實(shí)際使用情況,分析向火面磚使用壽命縮短的原因,探索出達到或超過(guò)向火面磚設計使用壽命的方法。關(guān)鍵詞:德士古;氣化爐;向火面磚;壽命中圖分類(lèi)號: TU996.8文獻標志碼: A0前言頂14000h;筒體12000h;錐底4000- 6 000h;渣口3 500~-4 000 h。神華包頭煤制烯烴項目是以煤炭為原料生產(chǎn)聚烯烴產(chǎn)品”。氣化裝置采用GE水煤漿加壓氣化技術(shù),該項目2向火面磚 運行情況分析氣化爐設計7臺,5開(kāi)2備。氣化爐操作壓力6.5MPa,操作溫度約1 280°C ,單臺氣化爐耗水煤漿量85 m/h。從2.1向 火面磚實(shí)際運行情況2010年開(kāi)車(chē)以來(lái),氣化裝置-直保持著(zhù)滿(mǎn)負荷運行,運.氣化爐向火面磚各部位實(shí)際使用壽命見(jiàn)表2。行狀況平穩,但在氣化爐的運行中也暴露出-些問(wèn)題,表2向火面磚 實(shí)際使用壽命尤其向火面磚使用壽命未達到設計使用壽命,大大制約爐號拱頂簡(jiǎn)體錐部渣口著(zhù)氣化爐的穩定運行,縮短單臺氣化爐運行周期,增加第一次14 1443 828維修費用。下面討論向火面磚的相關(guān)問(wèn)題。號第二次10 57813 5783 3684668.第三次37551 3016 2616 203 5071向火面磚材質(zhì)2號第二次521510 28620385 215241882498 2494 139神華包頭煤制烯烴項目氣化爐向火面磚采用北京利11 50241104 1106 5224 92爾股份有限公司耐火材料,向火面磚材質(zhì)參數見(jiàn)表1。6 641; 6413 769表1.向火面磚材質(zhì)參數1號第二次6077287211 24514 3563 0483048.項目單位指12 3384 309Cr20.%≥86_3 387ZrO2%5-746423642.體積密度/gcm2≥4.29 2822823531顯氣孔率1%≤17118951 8955 7523 752常溫耐壓強度/MPa≥12056174 189蠕變( 0.2MPa, 1 500°C下24h)/%≤0.4中國煤化工3579熱震次數(1 100C ,水冷)1次≥6[YHCNMH G3 124向火面磚在氣化爐各個(gè)部位的設計使用壽命為:拱3 2183/2015粉煤灰312.2運行情況分析通過(guò)表3表4分析可知，煤的品質(zhì)相對較穩定,(1)2號和4號爐為原始開(kāi)車(chē)時(shí)最先開(kāi)車(chē)的氣化爐， 氣化爐操作溫度-般高于灰熔點(diǎn)50 ~ 100K ,維持在通過(guò)這兩個(gè)氣化爐的運行指導其他氣化爐的開(kāi)車(chē)。由于1210~1370°C。氣化裝置所使用的煤大部分都來(lái)自補剛開(kāi)車(chē)時(shí)很多條件都不穩定,氣化爐開(kāi)停車(chē)次數多,尤連塔,由于長(cháng)期維持較高的操作溫度使向火面磚的損其對簡(jiǎn)體磚的損傷很大，使得2號和4號爐向火面磚的壞加劇，并且補連塔煤質(zhì)相對不穩定，其灰分最大達使用壽命大大縮短。到20%,渣口易發(fā)生堵塞。為保證順利排渣大幅度提(2)1號爐渣口磚第三次磚使用壽命遠小于平均水平，高氣化爐操作溫度,以提高灰渣的流動(dòng)性,使得向火原因是該磚在砌筑時(shí)施工質(zhì)量不好,在更換工藝燒嘴時(shí)面磚燒蝕和磨損進(jìn)一步加劇，導致向火面磚使用壽命發(fā)現渣口磚部分脫落,重新砌磚使用?？s短。燒嘴磨損后,為提高燒嘴霧化效果,提高中心(3)為保證氣化爐能安全平穩運行,根據耐火磚的設氧比例，使得拱頂返混嚴重,拱頂向火面磚磨損加劇。計使用壽命和實(shí)際運行情況,更換筒體向火面磚時(shí),氣化爐內所有耐火磚全部更換,更換錐底向火面磚時(shí)一并.3.2 煤渣的機械磨損021 .將渣口磚更換。氣化爐運行過(guò)程-直處于高溫高壓狀態(tài),在此狀態(tài)(4)渣口、錐底、筒體向火面磚基本已達到或超過(guò)下,向火面磚自身會(huì )產(chǎn)生塑性變形而發(fā)生破壞。氣化爐設計使用壽命,拱頂向火面磚未達到設計使用壽命，原操作溫度-般維持在1300°C左右,在此溫度下抗沖刷磨因是為保證氣化爐穩定運行,在更換筒體磚時(shí)將還能繼損能力遠小于常溫情況下。高速氣流及其夾帶的固體顆續使用-段時(shí)間的拱頂磚更換,另外一個(gè)原因是由于燒粒直接沖刷向火面磚,使向火面磚磨損。熔渣沿向火面嘴和中心氧比例問(wèn)題,導致拱頂返混嚴重,磨損加劇。磚表面流下對向火面磚表面磨損嚴重。尤其操作不穩定，(5)向火面磚的使用壽命受煤質(zhì)和操作溫度的影響爐壁掛渣不好,以渣抗渣能力減弱時(shí)更為明顯。另外,很大。對于煤質(zhì)較差、灰熔點(diǎn)較高、運行溫度高的情況,工藝燒嘴偏噴時(shí)對向火面磚的局部沖刷、磨損嚴重,壽使用壽命縮短運行經(jīng)驗表明,當氣化爐的操作溫度以1命縮短。400°C為基點(diǎn)時(shí),每變化10 K則耐火磚的使用壽命變化10% ,運行溫度升高50K持續3~ 5d,拱頂爐磚壽命將3.3熔渣的侵蝕明顯減少甚至造成折斷、脫落、磚縫開(kāi)裂等情況。向火面磚鉻含量越高,抗渣性能越好。向火面磚選擇Cr203 為主材質(zhì),但純的Cr203 不易燒結致密(3),氣孔3向火面磚損壞原因分析率較高,渣易滲透。所以在向火面磚中引入Al203 材料,灰渣的主要成分為SiO、Ca0、 FeO、 Al,203 Mg0、 K20、3.1煤質(zhì)對 向火面磚的影響Na20等。熔渣中的FeO組分侵入向火面磚, Fe'2 取代了氣化裝置使用的煤來(lái)自上灣、補連塔、瓷窯灣,其向火面磚中的A1+3 ,這種置換作用導致磚體膨脹用,造成煤質(zhì)分析表見(jiàn)表3,灰熔點(diǎn)見(jiàn)表4,煤質(zhì)是影響向火面磚向火面磚脆裂。發(fā)生脆裂的向火面磚在爐內溫度變化較壽命的主要因素。大時(shí)會(huì )導致向火面磚脫落。煤灰渣易侵入向火面磚內部,表3上灣、 補連塔、瓷窯灣煤質(zhì)分析表使向火面磚結構和性質(zhì)發(fā)生改變,在實(shí)際的運行中拆下參數水分1%灰分1%揮發(fā)分9%固定碳%的向火面磚被灰渣滲透厚度高達50mm,最易滲透向火上灣4.5~5.67.2~ 12.326.7~ 29.157.8~ 60.8面磚中的是Si02和Ca0 ,其次是Fe0和Al203,因此渣中補連塔6.1~9.09.2 ~ 19.227.6~ 34.249.7~ 56.15含有較高含量SiO2 和CaO對向火面磚的腐蝕也就越大。瓷窯灣5.6~9.18.6~ 13.631.6~33149.8~ 52.9由于熔渣的滲透將導致磚的變質(zhì)帶與原磚帶間不同的熱表4上灣、補連塔、瓷窯灣煤灰熔點(diǎn)膨脹系數,當溫度與壓力急劇變化時(shí),如開(kāi)停車(chē)及發(fā)生變型溫度軟化溫度 半球溫 度流動(dòng)溫度操作故障時(shí),變質(zhì)帶與原磚帶間就將產(chǎn)生熱應力裂紋;1 10011501 1601220這種裂紋在多中國煤化工擴展加深直至.112012601270磚層剝落。因MHCNMHG下,開(kāi)停爐次.11201 130.1150(下轉第35頁(yè))32COAL ASH 3/2015次凍融循環(huán)均未發(fā)生破壞,不同含泥量混凝土抗凍性試3結論驗結果見(jiàn)表6。由表6可知，無(wú)論是C35混凝土還是C50混凝土,隨含泥量的增加,混凝土抗凍性能變差。C35混從上述試驗分析中可看出,砂子含泥量的大小對混凝土中砂子含泥量從1%增加到3%,彈性模量平均降低凝土工作性能、強度、收縮率和抗凍性能均有不同程度了3.54%;含泥量從3%增加到5%的情況下,彈性模量:影響。相同情況下,砂中含泥量超過(guò)3%對低標號的混凝平均升高5.2%。 C50 混凝土中砂子含泥量從1%增加到土影響更顯著(zhù),而對高標號影響相對較小，主要原因是3%和5% ,混凝土彈性模量增加了1.3%和3.8%。C35高標號混凝土水泥用量大,含泥量適當超過(guò)標準,對混混凝土抗凍性能變化率要比C50混凝土抗凍性能變化率凝土影響不是很大。因此,砂中含泥的具體限值的確定大，砂中泥含量的增加對低標號混凝土抗凍性的影響要應當根據混凝土的工作性能要求、工程環(huán)境、設計強度大于高標號混凝土。要求等綜合考慮,以確定一個(gè)合理的范圍。收稿日期:2015年1月29日(上接第32頁(yè))數的增加將會(huì )加劇耐火磚的蝕損。另外,磚之間存在磚4結論縫,不但為高溫熔渣提供了通道,而且這種爐渣侵蝕本身也在使磚縫不斷加大,都使爐渣與耐火磚側面接觸的通過(guò)包頭公司氣化裝置向火面磚的實(shí)際使用情況和表面增大,并使耐火磚在每-次由于熱引起的收縮膨脹向火面磚損壞原因的分析,要提高向火面磚使用壽命應循環(huán)過(guò)程中,使向火面磚側面遭受過(guò)度應力。爐渣與磚采取如下措施。.縫中的侵蝕不僅沿著(zhù)徑向,而且還沿著(zhù)向火面磚的圓周(1)由于開(kāi)停車(chē)時(shí)對向火面磚的損傷嚴重,要控制方向對爐磚產(chǎn)生侵蝕作用。特別是在向火面磚側面存在氣化爐開(kāi)停車(chē)次數。周向裂紋時(shí),就會(huì )更快地發(fā)生周向侵蝕,使向火面磚表(2)嚴格控制氧煤比、控制氣化爐操作溫度、控制面發(fā)生塊狀剝落。好中心氧比例,避免氣化爐超溫、超負荷運行。(3)控制氣化爐升溫和泄壓速率,以減小對向火面3.4 氣化爐泄壓[5]磚的熱震和壓力沖擊。氣化爐的正常操作壓力為6.5 MPa,操作溫度在1(4)采用灰熔點(diǎn)低、灰分含量低、SiO2 和Ca0含量300°C左右,爐內合成氣在高溫高壓下極易滲入耐火磚組相對較低的煤作為氣化用煤?？椫?。在正常的泄壓情況下,由于泄壓速度慢,不會(huì )(5)嚴格把握氣化爐爐磚的砌筑質(zhì)量,嚴格按照爐造成磚的開(kāi)裂和疏松;但當氣化爐快速泄壓時(shí),滲入磚內磚砌筑要求進(jìn)行爐磚的砌筑。的氣體來(lái)不及隨著(zhù)爐內壓力快速下降而滲出時(shí),就會(huì )造參考文獻成爐磚組織的開(kāi)裂和疏松,使爐磚的抗蝕損能力降低,[1]馮長(cháng)志唐煜等神華包頭煤制烯烴項目GE水煤漿氣化裝置試車(chē)總耐火磚內部組織越疏松情況下,在工作時(shí)滲入的氣體就結[J].遼寧化工,2011,40(4): 49-51.會(huì )越多;氣化爐快速泄壓時(shí),對爐磚組織的損傷就越大。[2]李正強德士古水煤漿氣化爐耐火磚的蝕損[J].靜止設備與防腐蝕,20034)11-12.因此,嚴格控制氣化爐泄壓速度非常重要。[3] 王旭賓. 德士古煤氣化爐耐火磚問(wèn)題探討[J].煤氣與熱力,1998,18(6):9-12.[4] 劉懷祥. 德士古煤氣化技術(shù)改造的思路及存在的問(wèn)題探討[].內蒙古3.5 向火面磚的砌筑質(zhì)量石油化工12118111-11向火面磚的砌筑質(zhì)量直接關(guān)系到向火面磚的運行情[S] 羅慶洪.德士古氣化爐耐火磚壽命損耗模式分析[J].西部煤化工,2004(1):19-21.況。砌筑時(shí)灰縫應s1.2mm,磚縫大會(huì )加速向火面磚的作者簡(jiǎn)介:肖光輝,(1988- ),男,2012年畢業(yè)于石河子大學(xué)化學(xué) 工程與工藝損壞,另外若向火面磚預留的膨脹空間不足時(shí),爐內升專(zhuān)業(yè),大學(xué)本科畢業(yè)后工作于神華包頭煤化工有限公司,現工作于神華新溫時(shí)磚之間由于阻力不同而發(fā)生相對位移,并可能導致疆煤化工分公司,助中國煤化I工東區神華新疆煤脫落。1號爐渣口磚由于砌筑質(zhì)量不合格在運行1301h化工分公司。MHCNMH G后發(fā)生脫落現象。收稿日期:2015年1月29 日3/2015粉煤灰3