影響氣化爐耐火磚使用壽命的因素、機(jī)理分析以及解決措施
在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中，影響氣化爐用耐火磚使用壽命的因素主要可分為三種，即熱應(yīng)力剪切擠壓、熔融態(tài)灰渣沖刷、化學(xué)反應(yīng)侵蝕。
1、熱應(yīng)力剪切擠壓
在氣化爐開(kāi)停車(chē)及烘爐過(guò)程中，由于各部位耐火磚在氣化爐升溫或降溫過(guò)程中，升降溫速率不同發(fā)生相對(duì)位移以及耐火磚受熱膨脹產(chǎn)生的耐火磚間的剪切和擠壓，導(dǎo)致耐火磚產(chǎn)生表面裂紋，甚至產(chǎn)生局部表面剝落，這些裂紋為熔融的灰渣滲透提供了通道。
2、熔融態(tài)灰渣沖刷
在氣化爐運(yùn)行過(guò)程中，大量的高溫熔融態(tài)灰渣在高速流動(dòng)的煤氣攜帶下，對(duì)耐火磚表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損沖刷，造成耐火磚表面逐漸磨損減薄。
3、化學(xué)反應(yīng)侵蝕
在氣化爐運(yùn)行過(guò)程中，高溫熔融態(tài)灰渣中的液態(tài)氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鉀、氧化鈉等雜質(zhì)經(jīng)過(guò)耐火磚表面裂紋及磚縫進(jìn)入耐火磚深處，并通過(guò)耐火磚氣孔滲透到耐火磚內(nèi)部。逐漸與耐火磚本體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)的物質(zhì)，降低耐火磚的強(qiáng)度、硬度及耐高溫等性能。
提高氣化爐拱頂用耐火材料使用壽命的措施：
針對(duì)上述影響因素，公司通過(guò)對(duì)耐火磚的損毀機(jī)理及如何改善耐火磚的使用壽命進(jìn)行探討：現(xiàn)以某公司拱頂耐火磚為例，采取以下保護(hù)措施.以延長(zhǎng)拱頂磚的使用壽命。
1、原料煤控制
1.1灰熔點(diǎn)
原料煤的灰熔點(diǎn)高低直接決定了氣化爐的操作溫度。原料煤的灰熔點(diǎn)低，則氣化爐操控溫度低.而過(guò)低的操控溫度.易造成灰渣流動(dòng)不暢，導(dǎo)致氣化爐渣口堵塞。威脅著氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行;相反，采用高灰熔點(diǎn)煤易造成過(guò)高的氣化爐操作溫度，導(dǎo)致灰渣的流動(dòng)性增強(qiáng).耐火磚表面難以?huà)煸?。加劇灰渣的沖刷磨損。為了確保氣化爐的正常液態(tài)排渣，一般氣化爐的操作溫度以高于灰熔點(diǎn)50~100℃為宜。另外，氣化爐操作溫度越高，造成生產(chǎn)能耗越大。同時(shí)會(huì)提高氣化爐內(nèi)物質(zhì)的理化活性。加速了耐火磚的侵蝕。綜上，結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際情況。一般要求灰熔點(diǎn)≤1250℃。
1.2灰分
原料煤中的灰分含量高低直接影響著耐火磚使用壽命的長(zhǎng)短灰分越高，與耐火磚接觸的灰渣量越大。加劇了對(duì)耐火磚的沖刷磨損：灰分過(guò)低，則不利于灰渣在耐火磚表面形成灰渣層。難以實(shí)現(xiàn)“以渣抗渣”進(jìn)而導(dǎo)致高溫熔融態(tài)的灰渣與耐火磚直接接觸，加劇了耐火磚的沖刷磨損。綜上，結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際情況，一般要求灰分含量為5%～8%。
1.3灰渣黏溫特性
灰渣的黏溫特性直接表現(xiàn)為灰渣黏度對(duì)溫度的敏感度。在氣化爐運(yùn)行過(guò)程中。若灰渣黏度對(duì)溫度過(guò)于敏感.即溫度略有變化.即引起灰渣的黏度值發(fā)生較大變化.進(jìn)而導(dǎo)致灰渣的流動(dòng)性能發(fā)生大幅度的變化。氣化爐溫度略高于合適黏度對(duì)應(yīng)的溫度值時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致灰渣的流動(dòng)性明顯增強(qiáng)?；以y以在耐火磚表面形成灰渣層：氣化爐溫度略低于合適黏度對(duì)應(yīng)的溫度值時(shí).便會(huì)導(dǎo)致灰渣的流動(dòng)性明顯變差，引起氣化爐渣口堵塞。
通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證(見(jiàn)圖1)。一般灰渣的黏度控制在25～40Pa·s較為合適。為此，通過(guò)對(duì)不同原料煤摻燒的摸索總結(jié)，確定了較佳的混煤配比。
圖1灰渣的黏度一溫度特性曲線(xiàn)圖
2、中心氧流量占比
就單噴嘴氣化爐而言，中心氰對(duì)煤漿的霧化、切占主導(dǎo)作用。煤漿在氧氣的作用下，經(jīng)工藝燒嘴噴入氣化爐后，氣化爐內(nèi)發(fā)生燃燒反應(yīng)形成倒掛的郁金香狀火焰，并存氣化爐內(nèi)形成射流、同流、管流個(gè)反應(yīng)(見(jiàn)圖2)。若將中心氧流量由無(wú)到有、由小到大進(jìn)行調(diào)整，首先火焰形狀橫向逐漸變寬、回流上移然后逐漸變窄、回流下移。當(dāng)火焰外緣爐膛相接近或相切，認(rèn)為氣化反應(yīng)較為充分，中心氧流量占比。通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，一般單爐中心氧流量占爐總氧氣流量的15%～25%較為合適。結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際情況，一般中心氧流鞋占比控制在15%～18%，既能確保煤漿、氧氣物料的充分混合，又可避免火焰與耐火磚的直接接觸，同時(shí)又可防止回流過(guò)分上移、拱頂超溫、拱頂耐火磚使用壽命縮短。
圖2氣化爐膛內(nèi)流場(chǎng)分區(qū)示意圖
3、氣化爐運(yùn)行周期
氣化爐的"停車(chē)勢(shì)必導(dǎo)致氣化爐內(nèi)溫度的大幅度變化，引起耐火磚的熱脹冷縮、產(chǎn)生相對(duì)位移。進(jìn)而縮短耐火磚的使用壽命。故維持氣化爐長(zhǎng)周期運(yùn)行，降低停車(chē)次數(shù)，同樣可以延長(zhǎng)耐火磚的使用壽命。通過(guò)不斷摸索、總結(jié)及技改優(yōu)化，現(xiàn)該氣化爐運(yùn)行周期基本達(dá)到65天以上。
