國產(chǎn)耐火磚在德士古水煤漿氣化爐的使用

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1、國產(chǎn)耐火磚在德士古水煤漿氣化爐的使用作者/來源：朱冬梅聶成元(山東兗礦魯南化肥廠，山東滕州，277527)日期：2002-4-16??山東兗礦魯南化肥廠(簡稱魯南廠)德士古氣化裝置1993年4月8日投料成功，1994年1月達到設計能力。魯南廠這套氣化裝置國產(chǎn)化率雖已達到80％以上，但引進設備費用占總費用的18.07％，其中氣化爐的耐火材料費用就占引進設備費用的40％。因而開發(fā)使用國產(chǎn)耐火磚來替代價格昂貴的進口耐火磚，勢在必行。1?氣化爐耐火磚的結構與組成????1)耐火材料的結構???氣化爐內(nèi)耐火磚共分為3層，由里到外分別為：保溫層、隔熱支撐

2、層與向火熱面層，本文所討論的耐火材料指的是里層的向火熱面磚。爐膛的容積為12.7m3，熱面層共分三部分，上部為拱頂部分，中間為直簡體部分，下部為錐底部分。三部分之間相互獨立，有利于各部分的拆除或更換。另外，為保持爐襯的整體性，磚與磚、層與層之間均設有溝槽結構，可以在砌筑后嚴密結合，并可以防止串氣的發(fā)生。??????2)耐火磚的組成???由于磚的Cr2O3含量對耐火磚抗熔渣的損蝕性非常關鍵，因而一般耐火磚型號均以Cr2O3的含量多少命名，魯南廠使用的國產(chǎn)新鄉(xiāng)80磚(型號XKZ-80)及洛陽90磚的理化性能指標見表1。2?熱面耐火磚的使用環(huán)境及要

3、求???煤漿和純氧通過工藝燒嘴噴入氣化爐內(nèi)，發(fā)生半氧化還原反應，制取合成氣。氣化爐操作條件為爐膛溫度≤1350℃，操作壓力2.80MPa，煤漿質(zhì)量含量66％±1％，煤漿灰熔點(T3)1230℃，入爐煤量18t／h，排灰渣量3～5t／h。???操作溫度控制在煤灰的灰熔點之上，產(chǎn)生的渣呈液態(tài)沿耐火磚向火面流下，因而與耐火磚接觸的介質(zhì)為高溫煤氣和熔渣(組分見表2)。由于粗煤氣對耐火磚的損蝕性極其微弱，基本可以不考慮，因此主要考察熔渣對耐火磚的侵蝕及氣化爐操作工況對耐火磚運行壽命的影響。???耐火磚時刻處于高溫復雜狀態(tài)下的氣液固三相介質(zhì)的高速沖刷狀況

4、，及受其它因素的影響，對耐火磚性能要求極為苛刻：①應具有較高的熱態(tài)強度，使耐火磚具有較好的耐沖刷性；②對酸性熔渣應有較好抗?jié)B透性和抗侵蝕性；③較好的體積穩(wěn)定性，即較小的熱膨脹系數(shù)，以減少熱應力的破壞；④較好的熱震穩(wěn)定性，減少爐溫劇變對耐火磚的侵蝕、剝落；⑤較小的氣孔率及較高的密度。3?耐火磚使用情況??????1)使用進口耐火磚情況????德士古氣化爐投料時所用耐火磚為法國沙瓦公司提供的ZIRCHROM80型耐火磚，其中筒體磚設計壽命為8000h。據(jù)投料后的檢查情況來看，使用效果并不理想。A爐在運行807h后，熱面磚已經(jīng)產(chǎn)生大塊剝落，拱頂和直

5、筒體局部已見背襯磚，采用含鉻澆筑料修補后，僅可維持短期運行。B爐在投料運行4140h后檢查，筒體磚已經(jīng)大面積損蝕，殘磚表面凹凸不平，剝落嚴重，說明進口耐火磚難以適應國內(nèi)氣化爐對耐火材料的要求。???2)試驗國產(chǎn)耐火磚情況????河南新鄉(xiāng)生產(chǎn)的XKZ-80磚1994年11月砌筑于A氣化爐上，按規(guī)范砌筑、烘爐后，12月12日投料，?1996年3月14日結束，累計運行6002.9h。其間5次利用停車機會入爐檢查(檢查結果見表3)，發(fā)現(xiàn)XKZ-80磚表面基本平整，向火磚面無裂紋，磚縫的沖刷基本上和耐火磚的損蝕同步。最后一次，由于燒嘴在使用后期偏噴導致

6、耐火磚局部損蝕特別嚴重，被迫停車檢修。其間開停車次數(shù)累計達到37次，平均損蝕率僅為0.0269mm／h，而法國進口磚的損蝕率達到0.045mm／h。國內(nèi)外耐火磚使用對比見表4。??????由表4可看出，國產(chǎn)耐火材料已經(jīng)達到或超過法國進口磚的使用水平，而價格僅為進口磚價格的一半，可見國產(chǎn)的耐火磚完全符合氣化爐的要求，可以替代進口耐火磚。???3)國產(chǎn)耐火磚使用成熟階段?????隨著對德士古氣化技術的領悟和創(chuàng)新，以及對耐火磚的使用技術不斷摸索與積累，現(xiàn)在國產(chǎn)耐火磚的使用技術已經(jīng)相當成熟，單爐磚的使用壽命大大延長，筒體磚使用壽命由1995年的300

7、0～5000h，延長到現(xiàn)在的11000～13000h，拱頂磚的使用壽命由1995年的1018～3200h，延長至現(xiàn)在的11000～13300h，錐底磚由于長時間受熔渣沖刷，使用壽命相對拱頂磚、筒體磚較短，不過其壽命也由1995年的1018～3730h，提高到現(xiàn)在的5070～11800h。其中B爐中的錐底磚在1999年9月27日至2001年11月15日使用期間，壽命達到了14397h。耐火磚壽命的提高，帶來了氣化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，同時也創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。4?耐火磚的損蝕原因??????針對耐火磚的使用環(huán)境及使用情況，對其損蝕原因分析如下：??

8、?1)熔渣的侵蝕???煤中含有的Si、Al、Ca、Fe及其它微量金屬鹽類構成了煤的灰分，不同的煤種可形成不同種類的熔渣，熔渣通過對磚的滲透、熔解并與耐火磚的組分形成