气化炉用粘土耐火砖、高铬耐火材料介绍

 

粘土耐火砖在气化炉中的具体使用

粘土耐火砖在气化炉使用过程中，出现了哪些问题应加以避免？泥质耐火砖在气化炉运行过程中还曾出现过氧负荷波动，有时氧调节阀会引起氧负荷波动，有时大颗粒会突然卡死高压煤浆泵活门，煤浆流量突然下降导致相对过量氧流量。氧在变化后直接引起炉温的波动，有时变化范围在500m3~600m3之间，高可达1000m3左右。氧突然上升，造成炉温突然上升，会使高温热电偶突然烧坏，这种情况对粘土耐火砖有很大影响，应尽量避免。众所周知，炉温对于耐火材料耐火寿命至关重要，因此应严格控制炉温不能过高。粘土耐火砖在正常生产条件下，其表面有一层渣层，渣层是动态的，渣层温度低，渣层温度高，渣层厚度薄，渣层厚度适当，可减缓高温气体和熔渣的冲刷。

 

气化水煤浆耐火材料的基本要求

气化炉主要采用水煤浆进料和纯氧气化，具有碳转化率高，气质好，适于作化工合成原料气，三废处理方便，电脑远程控制等点。但是，水煤浆气化炉的工艺条件相当苛刻，操作温度高于煤灰温升，工作条件为：高温(1250~1550℃)，高压(2~8.5MPa)，强还原气体及液态酸性渣料，并伴随着固体、液体、气体的调节作用，开停时温度和压力波动较大。这对炉衬和耐火材料在火面上都有严格的要求。所以，对气化炉耐火材料的选择、砌筑和操作维护是每一个水煤浆气化单位都要研究的课题。

 

气化水煤浆耐火材料的基本要求

水煤浆气化炉对耐火材料的要求非常苛刻，除了需要满足气化炉壁上高温影响的强度要求外，还需要满足炉内高压氧化、还原、熔融渣酸碱等环境及介质对耐火材料的腐蚀冲刷，这就要求耐火材料具有以下性能：

②高温热阻降低了炉温向外的传热；

二是耐蚀性好，对液态熔渣有较高的耐蚀性。

③化学稳定性高，能有效应对气化炉内氧化、还原气氛，保证耐火材料成分不与熔融渣成分发生化学反应。

④热震性大，可承受炉温骤变时所产生的热应力。

②气孔率低，单位体积质量高，抗渣能力强。选择符合要求的耐火材料，是保证气化炉使用、延长耐火材料使用寿命、保证生产的前提。

 

气化炉采用高铬耐火材料

气化炉用高铬耐火材料主要有碳酸钙、单斜角氧化锆和氧化铝粉末。所以高铬耐火材料的性能与这几种材料有密切关系。从总体上看，高铬耐火材料的性能特点主要表现在以下几个方面：

一是具有异的抗渣蚀性。由于Cr2O3材料本身具有良好的抗渣侵蚀性能，这主要归结为：1)Cr2O3在煤渣中的溶解度很低，因而保证了材料的完整性；2)Cr2O3材料在大部分熔渣中的润湿性较差，因而延缓了Cr2O3在渣体中的溶解；3)Cr2O3材料在渣体中溶解后，熔渣的粘度增大，甚至可在材料表面形成均匀的保护层，使Cr2O3的渗透率降低。

二是具有异的高温性能。高铬耐火材料的主要成分Cr2O3、Al2O3、ZrO2分别约有2400、2050、2700度左右的熔点，经过1700度的高温处理，其中Cr2O3和Al2O3形成了结晶良好且连续的铝铬固溶体，因此高铬耐火材料具有高的高温强度。

三、具有良好的抗腐蚀性能。铝铬固溶体的形成，ZrO2的促进燃烧作用，使得高铬材料具有较低的显孔率和较高的抗压强度(大于150MPa或200MPa)，因此，高铬耐火材料具有良好的耐腐蚀性能。

(4)耐热震性和耐热剥离性。高铬耐火材料由于氧化铝的相变增韧作用，具有更好的抗热震性能和抗热剥落性能。

气化炉用耐火材料的种类

气化炉内衬耐火材料分为三个层次，由内向外依次是铬铅锆质、铬刚玉和氧化铝球形空心耐火材料(如图1所示)。而向火面铬锆铝锆质耐火砖是保证气化炉正常运行的重要环节。炉膛的耐火材料结构由上至下依次为拱形、筒形和锥形底部。为便于局部更换耐火砖，拱顶、筒体和锥底均设计为可独立更换。

 

朝火面耐火砖

因为向火直接与煤溶渣接触，是气化炉内耐火条件恶劣的部位，因此向火而砖选用90铬铝锆砖(高铬)。Cr203电熔法合成砖用料为Cr203含量大于99[wiki]%[/wiki](体积密度大于5.1g/cm3)的Cr203电熔合成料，加有超细粉末，混碾成型后在高温梭式窑内烧制。本品具有体积密度大(大于4.25g/cm3)，气孔率低(小于16%)，常温耐压大(大于120Mpa)，杂质少(含氧化铁和氧化硅)，热态稳定性好，抗高温蠕变等点。因此，90铬铝锆砖是目前气化炉表面用耐火材料好的选择，符合气化炉表面用耐火材料的要求。

 

双底衬砖

在气化炉耐火材料中，位于底衬砖后面的底衬砖对底衬砖起着整体力学支持作用，并能承受高温度下腐蚀气体的侵蚀。十二铬刚玉砖的常温强度非常高(大于120Mpa)，高纯刚玉中加入超过12%的氧化铬可以提高制品的耐腐蚀性能。

 

三保温砖

保温砖位于背衬砖后面，在气化炉内起到保温作用，减少热损失，并使外壁温度保持在设定值上，是一种非常好的节能材料；氧化铝空心球砖是轻质耐火材料中好的，除导热率低(0.8W/mk/1000°C)外，还具有很好的抗腐蚀能力，耐高温，是目前轻质保温耐火材料中好的材料。

 

其他辅助资料

可压性材料具有体积小，导热率低，绝热性能好，同时具有一定的强度，能有效缓冲低里层高耐火材料径向膨胀，且施工方便等点。

耐火浇注材料。

(铬刚玉浇注料，氧化铝球形浇注料)铬刚玉浇注料用于拱顶和锥底，与砖相比，浇注料有如下点：无灰缝，即整体性好；施工方便，尤其是复杂结构的施工，省时、省力、省力。由于浇注料的体积密度大于2.95Mg/cm3，因此抗气蚀性能强，气密性能好。氧化铝空心球形浇注料，保温节能，施工方便，适用于局部气化炉。

 

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