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气化炉在掺烧石油焦后对耐火砖的影响

编辑:耐火浇注料   时间:2021-11-06    浏览:   
气化炉燃烧室内衬向火面砖、背衬砖、隔热砖三层保温材料,可无效地隔绝低温气体对反应器壳体的要挟。气化炉燃烧室内反响剧
 
烈,耐火砖遭到低温气体的冲刷,不时磨损、减薄,正常运转时期腐蚀速率为0.02mm/d。但在煤种发作异常时,耐火砖的腐蚀速率
 
会大大加剧,特别是在掺烧石油焦后,气化炉耐火砖腐蚀加剧,严重制约了气化炉的平安、波动运转。
 
1、耐火砖挂渣减薄招致炉壁易超温
 
正常状况下,在耐火砖的外表上会构成一层固态的渣膜,用来隔绝熔融状的渣以及低温气体对耐火砖的腐蚀。首先,煤浆进入气化
 
炉后,和氧气停止熄灭以及气化反响,生成以CO和H2为次要组分的水煤气,经过反响后,剩余的大部分灰分以及很少一部分残碳碰
 
撞到耐火砖外表,并被耐火砖壁面所捕捉。煤灰中的MgO、Fe2O3、Al2O3会与Cr2O3相结合构成致密的尖晶石,这便是固态渣膜。
 
由于远离耐火砖灰渣的温度进一步降低,接近渣膜外层的灰渣逐步呈熔融状向下活动,最终排出气化炉燃烧室。由于渣膜的存在,
 
隔绝了低温煤气以及低温熔渣的浸透,加之背衬砖、隔热砖的作用,气化炉的炉壁温度维持在~230℃,前期随着耐火砖的减薄,
 
炉壁温度会逐步降低,普通炉壁温度<300℃即可维持运转。
 
在全煤工况运转时期,气化炉炉壁温度未发作异常,但在掺烧石油焦后,气化炉炉壁温度略有下跌。
 
当石油焦的掺烧比例>30%时,发作数次壁温超越300℃的景象。剖析以为,形成壁温升高的缘由在于以下几点:①石油焦的反响活
 
性较差,为了维持气化炉温度以及进步石油焦的反响活性,必需维持较高的氧煤比,以此来进步气化炉的操作温度,这是壁温升高
 
的客观条件;②由于石油焦的掺烧比例高,招致炉内灰分少,形成炉壁挂渣减薄。
 

 
 
经过反省气化炉内的耐火砖发现,在气化炉的耐火砖上有局部耐火砖完全没有挂渣,且有些挂渣的中央未构成渣膜,而有些耐火砖
 
上挂渣呈多孔状,并没有构成一定厚度的渣膜。其次要缘由在于石油焦的掺烧比例,当石油焦中的灰分绝对较低时,虽然可增加对
 
耐火砖的腐蚀,但是在实践运转进程中发现,掺烧石油焦后,在气化炉的耐火砖上不足以构成足够厚度的渣膜,有局部耐火砖暴露
 
在低温的气化炉反响体系中(见图2)。而耐火砖的灰缝是最单薄的环节,灰缝的耐火泥会在气流的卷吸进程中被冲刷洁净,砖缝最
 
先暴露在环境中,低温水煤气会沿耐火砖的砖缝窜入,招致炉壁超温。在处置炉壁超温时,屡次采用大幅降低气化炉反响温度的措
 
施,使灰渣重新挂渣,这也直接证明了招致炉壁超温的次要缘由就是石油焦的掺烧比例过高、砖缝暴露、气流反窜。
 

 
 
而且,石油焦灰渣中除了含少量SiO2、CaO和Fe2O3外,还含有相当多的腐蚀介质,即钒的氧化物(次要V2O5),检测显示其含量达
 
到4.5%(w)。V2O5的熔点仅670℃,与Cr2O3共存时,共熔温度665℃。在气化工况下,得到渣膜维护,暴露在气化环境体系中
 
的耐火砖很容易被熔蚀。
 
结合实际状况发现,在石油焦的掺烧比例超越40%时,容易发作炉壁超温景象,运转不波动。掺烧比例为30%时,虽然炉壁温度较全
 
煤工况略有上升,但是经过初步计算可知,30%掺烧比例较全煤工况下产气量略多。综合思索,在掺烧石油焦时应严格控制掺烧比
 
例<30%,防止砖缝窜气景象的发作。
 
2、掺烧石油焦招致耐火砖腐蚀加剧
 
掺烧石油焦后,气化炉的碳转化率逐步下降,在全煤工况下气化炉的碳转化率仅有98%,在掺烧石油焦(细灰不回烧工况)后,气化
 
炉的碳转化率由全煤工况下的98%降至94%,且随着掺烧的比例>30%,碳转化率下降至90%以下。当碳转化率<88%,气化炉的壁面捕
 
捉效率分明下降。虽然炉壁的捕获效率下降,但是气化炉壁面捕获的残碳颗粒较正常工况下略有降低,被捕获的残碳颗粒便会耗费
 
氧气,降低耐火砖外表处的氧气分压。
 
经过进炉察看发现,此种腐蚀状况多发在一次反响区,即烧嘴室上部蔓延至拱顶处,此处位于气化反响的一次反响区。气化反响的
 
一次反响区属于熄灭反响区,该区域温度较高,火焰温度到达2200℃,灰渣在此流动性较好,且反响猛烈,熔渣不易构成波动渣膜
 
。同时还发现,气化炉A的状况较气化炉B的情况严重。
 
正常状况下,煤熔渣内的Fe2O3被残碳还原成FeO,与渣中的MgO、Al2O3一同渗入耐火砖中,耐火砖中的Cr2O3、Al2O3反响构成Mg
 
‐Al‐Cr‐Fe复合尖晶石致密层,从而完成“以渣抗渣”。但是在本安装上,由于石油焦掺烧比例过高,招致碳转化率低,使熔渣
 
中含有少量的未反响完全的碳元素。过量的碳元素招致了耐火砖孔洞性腐蚀景象的发作。依据所察看到的耐火砖腐蚀状况,结合装
 
置运转时期的工艺参数剖析可知,招致耐火砖孔洞性腐蚀的缘由次要有以下几方面:
 
①在本安装气化环境体系中,由于氧气分压极低,气化炉熔渣中的Fe2O3被还原成单质Fe,不能构成Mg‐Al‐Cr‐Fe复合尖晶石,
 
得到波动的渣膜,这就招致反响后的融渣直接对耐火砖的外表停止腐蚀;
 
②正常状况下,气化炉内氧气分压为10-8~10-10MPa,但是本安装存在少量未反响完全的残碳,会进一步降低气化炉体系环境中的
 
氧气分压,使得Cr2+的构成变为能够,熔渣中的Cr2O3被还原成单质Cr并从熔渣中析出,使高铬资料中的Cr2O3在渣中溶解‐复原‐
 
析出,循环不断停止,高铬资料被熔渣严重腐蚀;
 
③在此种氛围环境中,未反响的残碳与耐火砖接触后,易反响生成铬的碳化物,形成耐火砖外表鼓泡。剖析运转数据还发现,招致
 
气化炉A较气化炉B情况严重的次要缘由是气化炉A掺烧石油焦运转的工夫长达2个多月,而气化炉B掺烧石油焦运转的工夫缺乏1月。
 
本安装耐火砖孔洞性腐蚀的次要缘由是耐火砖上含有过量未反响的残碳,形成体系氧气分压极低,进而诱发耐火砖孔洞性腐蚀。要
 
从本源上处理耐火砖的孔洞性腐蚀,还应从进步碳转化率方面着手,进步气化炉反响温度,保证碳转化率>95%,同时适当进步气化
 
炉的操作压力,延伸物料的停留时间,尽可能进步碳转化率。
 
3、结语
 
经过对数次超温时期的运转数据以及耐火砖腐蚀状况停止剖析,可知要保证耐火砖使用寿命的措施包括以下几点:
 
①在气化炉低负荷运转时,尽可能减少石油焦的掺烧比例,条件允许的状况下尽可能坚持全煤工况运转,以此保证在气化炉低负荷
 
运转时,耐火砖外表可以构成足够厚度、平均的渣膜;
 
②在气化安装高负荷运转时,控制石油焦的掺烧比例不大于30%,同时还应保证气化炉操作温度大于煤灰熔点温度50~100℃,使其
 
碳转化率>95%,防止发生极低氧分压条件下耐火砖的腐蚀;
 
③在保证安装平安运转的前提下,尽可能进步气化炉的运转压力,延伸物料停留时间,进步气化炉的碳转化率。

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