轉(zhuǎn)化爐用耐火材料及施工介紹

轉(zhuǎn)化爐是用蒸汽轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)合成氨原料氣和氫氣的重要設(shè)備，今天為大家介紹一下轉(zhuǎn)化爐內(nèi)襯用耐火材料及施工，請(qǐng)看詳細(xì)內(nèi)容。
 

轉(zhuǎn)化爐砌體結(jié)構(gòu)及常用耐火磚
（1）輻射室襯里結(jié)構(gòu)輻射室是一段爐的核心，爐壁結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)直接影響轉(zhuǎn)化過(guò)程的正常進(jìn)行。
（1）爐墻輻射段外壁溫度為121℃，爐內(nèi)溫度為1250℃。爐墻耐火襯里厚度為165mm，其中保溫層厚度為114mm，輕質(zhì)耐火磚厚度為114mm。其結(jié)構(gòu)應(yīng)采用拉磚形式。（2）爐頂采用懸掛結(jié)構(gòu)，厚度為114mm，上面有51mm厚的保溫層。懸掛結(jié)構(gòu)需要各種不同的磚，體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)，磚容易脫落。由于耐火纖維工業(yè)的發(fā)展，它們大多被耐火纖維襯里所取代。（3）爐底，爐底有10粘土耐火磚完全覆蓋的煙道。煙道寬度為610mm，高度為1440mm。煙道底部為51mm厚的保溫塊和144mm厚的輕質(zhì)耐火磚。在輔助燒嘴附近的一端3mm內(nèi)增加一層粘土磚。煙道頂部覆蓋著839mm*150mm*75mm的高鋁板。
（2）過(guò)渡段襯里結(jié)構(gòu)過(guò)渡段是輻射段與對(duì)流段之間的連接部分。爐墻工作面澆筑152mm厚的輕質(zhì)耐火混凝土，內(nèi)襯75mm厚的保溫塊。澆筑的爐墻用Y錨固釘固定。爐底1層75mm保溫塊，澆筑75mm厚的輕質(zhì)耐火混凝土。爐頂澆筑152mm厚的耐火混凝土頂板。
（3）所有爐墻、爐底、爐頂均采用輕質(zhì)耐火混凝土澆筑。
（4）輸氣總管襯里結(jié)構(gòu)輸氣總管位于一段爐頂。轉(zhuǎn)換管轉(zhuǎn)換后，工藝氣體通過(guò)上升管收集到輸氣總管，送至二段轉(zhuǎn)換管。工藝氣體溫度為870℃，工作壓力為3mpa（30.9kgf/cm2）。輸氣總管長(zhǎng)25.5m。該管為碳鋼壓縮外殼。外殼外設(shè)有水夾套冷卻，內(nèi)徑為726mm。管道內(nèi)為不銹鋼（Cr18ni8）襯套管。襯套管外徑與碳鋼外殼內(nèi)徑之間，澆筑純鋁酸鈣水泥空心球輕質(zhì)耐火混凝土。襯套管的合金鋼支撐環(huán)將管道的環(huán)形空間分為26節(jié)。每節(jié)為一個(gè)澆筑單元，逐節(jié)澆筑。為防止硅遷移，與高溫含氫氣流接觸的所有絕熱耐火材料確保二氧化硅含量不超過(guò)0.5%。當(dāng)溫度超過(guò)800℃的氫氣流中的氫氫還原為耐火材料中的二氧化硅。當(dāng)溫度低于700℃時(shí)，耐火材料中的二氧化硅被氫還原為一氧化硅這種硅遷移結(jié)果會(huì)堵塞輸氣總管后的設(shè)備。此外，由于大量的硅遷移，輸氣總管本身的絕熱耐火層失去了機(jī)械強(qiáng)度，導(dǎo)致松散和脫落，使受壓碳鋼外殼直接受到高溫氣流的影響而破裂。

轉(zhuǎn)化爐耐火材料爐襯施工應(yīng)具備以下六個(gè)要點(diǎn)：
（1）轉(zhuǎn)換管、爐頂鋼結(jié)構(gòu)安裝工程及爐殼鋼板安裝、焊接調(diào)整、驗(yàn)收合格。
(2)落實(shí)屋面防水措施。
(3)錨釘、錨座、磚板尺寸、位置、材料及焊接質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)收合格。
(4)拉磚鉤尺寸，材質(zhì)合格。
（5）與耐火澆筑材料、耐火纖維接觸的爐壁應(yīng)進(jìn)行除銹。除銹方法可采用人工、動(dòng)力、噴砂。除銹質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為爐壁金屬內(nèi)表面無(wú)可見(jiàn)油污、松散氧化皮等附件，并按設(shè)計(jì)要求涂防腐涂料。
(6)為防止?fàn)t襯施丁時(shí)轉(zhuǎn)換管，上升管等爐內(nèi)管道受到污染，應(yīng)在包內(nèi)進(jìn)行保護(hù)。

轉(zhuǎn)換爐的工藝性能如下:
（1）操作溫度要求降低出口氣中的二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。因此，進(jìn)口溫度為510℃，出口溫度約823℃，管壁高溫度為899℃。
(2)操作壓力，反應(yīng)后體積增大，低壓有利于反應(yīng)，操作壓力保持在2.94-3.43mpa(30-35kgf/cm2)
(3)水碳比保持在3.5:1左右。
(4)空速主要受觸媒活性和轉(zhuǎn)化管平均傳熱強(qiáng)度的限制，空速為1800nm3原料氣/(m3觸媒·h)。
(5)轉(zhuǎn)換爐的平均傳熱強(qiáng)度和轉(zhuǎn)換管的平均傳熱強(qiáng)度是加強(qiáng)一段爐的主要手段。但受轉(zhuǎn)換管材料、爐型結(jié)構(gòu)和觸媒性能的限制，本爐的平均熱強(qiáng)度為55731kW/m247920kcai/（m2h）。

轉(zhuǎn)化爐其在生產(chǎn)過(guò)程中的主要作用是將原料氣（天然氣或油田氣和輕油）中的主要成分CH4和其他飽和烴在高溫和高壓下與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為H2和CO2。目前，我國(guó)年產(chǎn)30萬(wàn)噸大型合成氨生產(chǎn)裝置的轉(zhuǎn)化爐有兩種：頂部燒嘴箱爐和側(cè)壁燒嘴雙室爐。雖然這兩種爐在工藝上不同，但原料氣的制備方法基本相同。轉(zhuǎn)化爐主要由輻射段、過(guò)渡段、對(duì)流段和輔助鍋爐組成。輻射段與對(duì)流段之間有煙道連接，爐體全部由鋼結(jié)構(gòu)承重。根據(jù)爐的工作條件，粘土磚和輕質(zhì)耐火澆注料一般用作爐墻襯里。
轉(zhuǎn)換爐。
二段轉(zhuǎn)化爐二段轉(zhuǎn)化爐是大型合成氨生產(chǎn)裝置中的重要設(shè)備。其生產(chǎn)工藝是將原料氣轉(zhuǎn)化爐后的殘余轉(zhuǎn)化氣(CH4含量約10%)從輸氣總管沿切線方向進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐上筒，同時(shí)加入一定量的空氣，使轉(zhuǎn)化反應(yīng)在較高溫度(1238℃)下進(jìn)行，然后通過(guò)鎳鉻觸煤層通過(guò)球拱頂從下出口管進(jìn)入余熱鍋爐，制成符合成氨要求的氧氣和氮?dú)?。筒體內(nèi)襯為純鋁酸鈣水泥重型耐火澆注料，厚度267-305mm；頸部及連接管內(nèi)襯為氧化鋁空心球輕質(zhì)耐火澆注料；底球拱頂由異型低硅剛玉耐火磚砌成，用于支撐觸煤。觸煤層上部有一層低硅剛玉六角磚，作為觸煤保護(hù)層。

一般規(guī)定了轉(zhuǎn)爐耐火材料施工的一般規(guī)定。
與爐襯接觸的鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備的金屬表面應(yīng)清除浮銹和油污。除銹質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí)，應(yīng)符合GB/T8923中Sa2或ST2級(jí)的規(guī)定。
爐壁保溫板應(yīng)在爐內(nèi)試鋪，并應(yīng)根據(jù)試鋪時(shí)間印在保溫板上的錨固件位置，用電鉆鉆出錨固件的安裝孔。當(dāng)保溫板的形狀需要加工時(shí)，應(yīng)在板上放置樣品線，并使用專用工具進(jìn)行切割。厚度方向的大切割厚度不得超過(guò)5mm。

爐墻保溫耐火磚應(yīng)濕砌。磚與保溫板應(yīng)靠近，不得填充耐火泥漿。
燃燒器耐火磚砌體的中心線應(yīng)與金屬燃燒器的中心線重合，允許偏差為0?3mm。砌體前應(yīng)預(yù)砌體和編號(hào)耐火磚。耐火磚應(yīng)填充耐火陶瓷纖維毯。
隔熱板、隔熱磚、耐火陶瓷纖維制品表面應(yīng)刷一層瀝青或采取其他防水措施。

隔熱、耐火澆注材料拆除后，應(yīng)進(jìn)行外觀檢查。裂縫寬度小于3mm時(shí)，不得修復(fù)；3mm以上裂縫，但不脫落或剝離時(shí)，可填充耐火陶瓷纖維毯；當(dāng)隔熱、耐火澆注材料脫落或裂縫超過(guò)10mm時(shí)，應(yīng)用相應(yīng)材料的不定形耐火材料進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)時(shí)，應(yīng)將裂縫處的隔熱、耐火澆注材料鑿至爐墻結(jié)合面或隔熱層，形成倒梯形，露出的錨固件數(shù)量不少于2個(gè)。
安裝好的爐管應(yīng)采取保護(hù)措施，不得損壞或污染。爐襯施工應(yīng)在符合條件后進(jìn)行，確認(rèn)合格，并辦理工藝交接證。
利用氣體轉(zhuǎn)化爐耐火球，轉(zhuǎn)化爐是甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)的設(shè)備。

轉(zhuǎn)換爐的結(jié)構(gòu)和個(gè)蓄熱爐的基礎(chǔ)不同，但爐拱填充了鎳催化劑。拱與催化劑之間有耐火混凝土預(yù)制爐排板和200mm高傘60mm耐火球。爐拱、爐排板和耐火球是為了支撐催化劑，使氣體在催化劑層中平均擴(kuò)散。催化劑層填充高度為1100mm，催化劑量為1m。
為防止氣體直接沖刷催化劑，使氣體平均進(jìn)入催化劑層，在催化劑層上游鋪設(shè)150mm高的耐火球。催化劑層有三個(gè)熱電偶溫度測(cè)量點(diǎn)（上流兩個(gè)，下列每個(gè)），轉(zhuǎn)換爐上下分離設(shè)有溫度測(cè)量點(diǎn)和分析取樣點(diǎn)，下部設(shè)有壓力表管。轉(zhuǎn)換爐系統(tǒng)的耐火材料襯里施工是非直接影響生產(chǎn)，應(yīng)充分重視。明礬土水泥和燒結(jié)明礬土（骨料）混凝土制成的爐拱和耐火材料襯里，只嚴(yán)格按照施工前提和嚴(yán)格操作工藝前提。

施工終止后，應(yīng)實(shí)施一次烘爐。烘爐、加熱和停車檢查的冷卻應(yīng)嚴(yán)格控制冷卻速率，不得急劇上升和下降，以免導(dǎo)致襯里裂縫和氣體。如果在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生襯里氣體，左邊的情況可以減少空氣負(fù)荷和噴水的外部，等待有機(jī)檢查，灌漿爐。