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气化炉用耐火材料及内衬轻质耐火砖砌筑介绍

发布时间:2020/10/21 14:11:49 点击率:


氧化铝空心球砖

气化炉用耐火材料
气化炉内衬耐火材料共分三层,从里到外依次为铬铅锆质耐火材料、铬刚玉质耐火材料、氧化铝空心球质耐火材料(图1所示)。其中向火面铬铝锆质耐火砖是保证气化炉正常运行的关键部分。炉内耐火材料结构从上到下依次为拱顶、筒体、锥底三部分。为了便于耐火砖的局部更换,拱顶、筒体、锥底都设计成可独立更换。

1 向火面耐火砖
由于向火而直接与煤溶渣接触,是气化炉中耐火材料使/I]条件苛刻的部位,所以向火而砖选用90铬铝锆砖(髙铬砖)。铬铝锆砖所用原料为Cr203含量大于99[wiki]%[/wiki]的Cr203电熔合成料(体积密度大于5.1g/cm3),同时添加有超细粉,经混碾、成型后在高温梭式窑中烧成。该产品具有体积密度大(大于4.25g/cm3)、气孔率低(小于16%)、常温耐压大(大于120Mpa)、氧化铁和氧化硅等杂质含量少的优点,同时具有很好的热态稳定性能、抗髙温蠕变性能等。这些满足了气化炉向火面用耐火材料的要求,所以90铬铝锆砖是目前气化炉向火面耐火材料的佳选择。

2 背衬砖
背衬砖位于向火面砖背后,对气化炉耐火材料整体起着重要的力学支撑作用,并且能够经受髙温下腐蚀性气体的侵蚀。12铬刚玉砖常温强度很高(大于120Mpa),并且高纯刚玉中添加12%以上的氧化铬更增加了该制品抗腐蚀性气体侵蚀的性能。

3 保温砖
保温隔热砖位于背衬砖之后,对气化炉起保温作用,使热损失降低,使外壁温度保持在设定值,是一种很好的节能材料;氧化铝空心球砖除了导热率低(0.8W/mk/1000°C)外,常温、高温强度是轻质耐火材料中好的,并且杂质含量极低,具有很好的抗腐蚀性气体的侵蚀能力和缓冲热应力能力,是目前轻质保温耐火材料中性能佳的材料。

4 其他辅助材料
A可压缩层
可压缩料具有容重小、导热率低的特点,具有很好的保温绝热性能,同时又具有一定的强度,能够有效缓冲髙温下里层耐火材料的径向膨胀,而且施工十分方便。

B耐火浇注料
(铬刚玉浇注料、氧化铝空心球浇注料)。铬刚玉浇注料用于拱顶及锥底,浇注料和砖相比具有以下优点:无灰缝,即整体性好;施工方便,特别是复杂结构的施工,方便快捷、省工、省时、省力。浇注料的抗气体侵蚀性强,同时由于体积密度大于2.95Mg/cm3,使浇注料具有很好的气密性。氧化铝空心球浇注料具有保温节能、施工方便等优点,适合气化炉局部使用。

气化炉耐火砖内衬、轻质耐火砖及砌筑方法
为了保护气化炉壳体以及在炉内形成高温反应空间,必须在气化炉壳体内分层砌筑耐火砖内衬及轻质耐火砖,以减少炉子散热损失,提高热效率。

气化炉的使用寿命,在很大程度上取决于耐火砖内衬的使用寿命,对耐火砖内衬,除了应从成型加工、化学组成,烧结方法及温度等方面加以保证外,在操作上河南耐火材料厂建议还必须做到以下几点:
1.升降炉温力求乎稳,切忌陡升陡降。因为耐火砖内衬在加热和冷却过程中,热量的传导和砖块各部分温度的均衡需要一定过程和时间,如果这个过程时间太短,必然造成砖块各部分温差较大,收缩不均匀,乃至出现安全隐患。
2.升降炉压亦力求平稳,切忌陡升陡降。因为耐火砖内衬不能承担气化炉内的压力,只能靠钢制炉壳承担。在升、降压过程中,由于气体压力由反应空间向炉壳的传递(升压)和由炉壳向气化反应空间的传递(降压)也要有一个过程。因此,要保证炉压的稳定,防止耐火砖内衬承受较大的压力而崩裂。  
  由于操作不当或仪表控制失灵,有时偶而发生将水煤气洗涤水倒流入气化炉内。这种事故会使耐火砖内衬粉碎,被迫更换。
气化炉火焰中心高温度可达1700℃以上,因此内层耐火砖内衬的耐火度(衬里开始熔化的温度)不应低于1790℃。同时要求耐火砖内衬耐“急冷急热”次数高和耐熔渣的侵蚀性强。生产实践表明,采用刚玉砖比较合适。刚玉砖的主要组分为Al2O3,其含量在95%以上,好的刚玉砖Al2O3含量达99%以上,接近纯Al2O3。这种刚玉砖通常是用电熔方法制得的,其耐火度和荷重软化点均较一般刚玉砖高。
关于耐火砖内衬和保温砖的砌筑,总的原则是在气化炉炉膛中心靠近高温火焰处砌筑耐火度高的刚玉砖,逐步与炉壁接近的各砖层,其温度逐步下降,对耐火度要求降低,而对保温性能的要求很高,因而逐层分别采用高铝砖、粘土砖、轻质粘土砖、轻质硅藻土砖、石棉板等。
气化炉耐火砖内衬(刚玉砖)有两种砌筑方法:一为竖砌(或称立砌),一为横砌(或称平砌)。
竖砌法可以减少首次筑炉刚玉砖用量;而且,砖层薄,温差小,因而由于应力不均引起碎裂的现象少。检修时,只需要换里面一层即可。但是,由于刚玉砖砖层薄,平均温度高,长期处在高温下,重烧收缩程度大,与靠近它的里层砖之间容易产生纵向位移,卡断热电偶套管,严重时造成整个砖层熔塌。这种方法虽首次用耐火砖量少,但容易产生上述收缩、位移情况,致使耐火砖的更换次数增加,总的用量不一定少。
横砌法首次筑炉用刚玉砖量较多。但是,由于砖层厚,砖平均温度低重烧收缩现象较轻,对每块耐火砖而言,它的温度分布在靠近火焰端较高,而靠近炉壁的一端则温度较低,耐压强度好,烧缩程度小,下沉不明显,因而整个刚玉砖层的稳定性好,避免或者减弱砖层纵向位移现象。这种砌筑方法尽管首次用耐火砖量较大,但由于使用寿命较长,按时间累计的消耗量不一定增加,建议采用横砌法。

由于刚玉砖价格昂贵,为节约刚玉砖的使用,根据气化炉上、中、下三段温度分布不同,可以采用不同材料的耐火砖内衬。一般气化炉上、中部火焰温度高,耐火砖内衬熔塌次数多,仍坚持用质量好的刚玉砖。气化炉下部,由于气体温度较低,可以改用耐火度较低高铝砖。保证气化炉的使用寿命。

气化炉外壁表面温度通常取为80—150℃,但从减少散热损失出发,应取下限值较好,因此要求使用保温性能较好的绝热材料或者适当地加大保温层的厚度。这样做,虽然材料耗用较多,一次投资费用高,但由于炉子散热损失减少,油耗和气耗均可降低,此外,因炉子本身热容量大(即热惰性大)散热少,可以避免炉温波动,相比之下,操作灵活方便,其运行技术经济指标比散热损失大的炉子好。计算表明,运行费用的节省超过了材料费用的增加。

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