煤氣化爐會(huì)用到哪些耐火材料，內(nèi)襯如何砌筑？

煤氣化爐會(huì)用到哪些耐火材料?對(duì)于耐火材料有哪些要求？?jī)?nèi)襯損壞原因有哪些？?jī)?nèi)襯耐火磚是如何砌筑的？讓我們一起帶著疑問在下文中找答案。

 

 

氣化爐用耐火磚損壞原因分析

根據(jù)氣化爐耐火磚的使用環(huán)境和使用情況，對(duì)損壞原因進(jìn)行了分析：1)熔渣腐蝕中含Si.Al.Ca.Fe和其他微量金屬鹽類組成了腐蝕物質(zhì)，由于煤種不同，可形成不同的爐渣，熔渣經(jīng)滲入磚中.熔融后，與耐火磚組分形成低熔點(diǎn)化合物，改變了磚體的組成，低熔點(diǎn)化合物的持續(xù)侵蝕，使耐火磚的連續(xù)熔解，滲透，使其逐漸剝蝕，并在激冷室中通過氣流夾帶而形成灰渣。2)熱應(yīng)力破壞因耐火磚規(guī)格和尺寸存在溫度梯度和爐殼的抑制作用而引起的環(huán)向應(yīng)力；此外，不同成分的耐火磚的膨脹系數(shù)也不相同，此外，磚塊內(nèi)部還會(huì)產(chǎn)生不同的熱應(yīng)力，頻繁停爐造成爐溫波動(dòng)較大，也會(huì)使耐火磚的熱應(yīng)力發(fā)生劇烈變化，從而引起表面裂紋，造成耐火磚的持續(xù)損壞和腐蝕。3)工作條件對(duì)運(yùn)行條件的影響如經(jīng)常停車等。溫度壓力波動(dòng)和某些操作失誤都會(huì)加劇耐火磚的損壞，而隨著工作溫度的升高，其損蝕率也會(huì)增加。4)其他因素的影響，因煤種的不穩(wěn)定性而引起爐渣組成的變化；燒嘴的裝配尺寸不合格，造成煤漿霧化效果不好；燒嘴使用后，盤管泄漏；爐磚砌筑質(zhì)量較差等因素也改變了耐火磚使用狀況。

 

煤氣化爐對(duì)耐火材料有什么要求？

高電壓高溫熔渣氣化爐對(duì)耐火材料的要求相當(dāng)高，除滿足耐高溫條件外，還應(yīng)考慮爐內(nèi)高壓氧化氣氛.還原氣氛下熔渣對(duì)爐磚的侵蝕問題，要求氣化爐耐火材料具有以下特點(diǎn)。

①應(yīng)具有高溫?zé)嶙栊阅埽越档蛷较蛏?，這要求耐火材料內(nèi)部40毫米至200毫米之間的溫差可承受1000℃左右。

②在較高溫度下的強(qiáng)度須保證，能夠抵抗氣體和爐渣的沖刷和磨損，不會(huì)因高溫性能不佳造成耐火材料局部損壞而造成壓力容器出現(xiàn)熱點(diǎn)。

③由于溫度變化在短的時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到數(shù)百度，因此須具有很高的熱穩(wěn)定性來承受溫度突變引起的熱應(yīng)力。

④須有低的氣孔率.高單位體積質(zhì)量和良好的抗渣性，以防止熔渣的滲入和侵蝕。

③高溫化學(xué)穩(wěn)定性要求，與其它組分較少或沒有化學(xué)反應(yīng)。

此外，耐火材料的使用性能與其增溫養(yǎng)護(hù)的劣有很大關(guān)系，不按耐火材料的要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)或升降溫都會(huì)影響耐火材料的壽命。

 

煤氣化爐將使用哪些耐火材料？

整個(gè)氣化爐耐火材料可以分為三大類：圓錐底、圓拱底、圓拱頂部及圓拱之間留出一定的膨脹空間，以便在氣化爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，爐襯內(nèi)向上膨脹。從內(nèi)到外又可分為幾個(gè)層次，以筒體耐火材料為例，可分為向火層耐火層.背襯層.隔熱層及壓縮層四層(其頂棚及錐底與其大致相同)，前三層間留出3~5mm的膨脹間隙，使徑向膨脹不受限制。

1.燒制耐火磚。

爐膛耐火磚的使用環(huán)境非常惡劣，設(shè)計(jì)單位和用戶在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇上都非常慎重。對(duì)火表面耐火層：又稱熱面磚，是耐熱、耐腐蝕的消耗層，一般選用高鉻質(zhì)材料，要求有高溫化學(xué)穩(wěn)定性.抗蠕變強(qiáng)度、抗熱震性能。氣化爐身對(duì)火磚的厚度約為230mm。選擇90鉻鋁鋯磚(鈷鉻磚)。采用Cr203電熔合成料Cr203含量超過99%(體積密度大于5.1g/cm3)，加入超細(xì)粉末進(jìn)行混合研磨，成型后在高溫梭式窯中燒成。本品具有大體積密度(大于4.25g/cm3).氣孔率低(小于16%).在常溫下耐壓高(超過120Mpa).含氧鐵氧硅和氧化硅等雜質(zhì)含量少，同時(shí)具有良好的熱態(tài)穩(wěn)定性能.抗低溫蠕變性能等。符合氣化爐用火用耐火材料的要求，因此目前氣化爐采用90鉻鋁鋯磚是一種較為理想的火型耐火材料。

2.底襯耐火磚。

其主要功能是隔熱和保溫，但在暫時(shí)操作的襯墊消失后，用來暫時(shí)用來代替剛玉磚。爐筒耐火磚厚度在200mm左右。鉻剛玉砂為骨料，將Cr2O3摻入少量的Cr2O3成型、高溫?zé)Y(jié)制成。主要用于渣油氣化爐的渣口、炭黑反應(yīng)爐、水煤漿氣化爐后襯磚用作水煤漿氣化爐。

3.隔熱層

隔離層要求有良好的保溫性能，使金屬外殼始終在的溫度范圍內(nèi)，同時(shí)盡可能地降低熱損失，一般選用氧化鋁空心球體。筒內(nèi)耐火磚厚度約110mm。Al2O3中空球形隔熱耐火磚/澆鑄料主要應(yīng)用于渣油氣化爐的背襯層、炭黑反應(yīng)爐及水煤漿爐的隔熱層。

4.可壓縮層。

將其壓縮或還原到一定溫度范圍，可以有效地減小徑向膨脹應(yīng)力對(duì)殼體的沖擊。厚15~20mm左右。普通FBX1900水泥是一種礦質(zhì)纖維與非粘結(jié)劑的干燥劑混合物，含有防銹劑，但無腐蝕性?？稍谑┕み^程中涂泥或噴槍。

無論是用火燒或背襯耐火磚，環(huán)向及縱向磚與磚需要更牢固的連接方式，以加強(qiáng)爐襯的完整性.防止高溫氣體在承壓殼中亂竄，確保承壓殼體。

 

氣化爐內(nèi)襯耐火磚\輕質(zhì)耐火磚砌筑法

為保護(hù)氣化爐殼體，并在爐內(nèi)形成高溫反應(yīng)空間，需在氣化爐殼內(nèi)對(duì)耐火磚和輕質(zhì)耐火磚進(jìn)行分層砌筑，以降低爐膛的熱量損失，提高熱效率。

氣化爐的使用壽命主要取決于耐火磚內(nèi)襯的使用壽命，而對(duì)于耐火磚襯里，除了要從模壓加工.化學(xué)成分、燒結(jié)方法、溫度等方面來保證外，河南耐火材料廠在操作中也要做到以下幾點(diǎn)：

1.提升爐內(nèi)的溫度力求乎穩(wěn)定，切忌陡然下降。由于耐火磚在受熱和冷卻過程中，爐磚內(nèi)部的熱量傳遞和各部位溫度的平衡需要一定的過程和時(shí)間，如果這一過程過短，然會(huì)導(dǎo)致磚塊各部位溫差較大，收縮不均勻，甚至出現(xiàn)隱患。

2.爐頂壓力也力求平順，切忌陡然上升或下降。由于氣化爐內(nèi)的耐火磚襯里無法承受壓力，它只能由鋼爐殼承擔(dān)。升降壓過程中，由于反應(yīng)區(qū)內(nèi)氣體壓力從反應(yīng)空間傳到爐殼(升壓)和從爐殼到氣化反應(yīng)空間(降壓)也是一個(gè)過程。所以，要保證爐壓的穩(wěn)定，防止耐火磚在較大壓力下破裂。

水氣洗水有時(shí)會(huì)因操作不當(dāng)或儀表控制失靈而導(dǎo)致氣化爐內(nèi)倒流。這類事故將使耐火磚襯里破碎，被迫更換。

氣化爐膛火焰中心高溫度超過1700℃，因此，爐內(nèi)層內(nèi)爐襯的耐火性(襯里開始熔溫)不得低于1790℃。與此同時(shí)，要求耐火磚的內(nèi)襯抗“急冷急熱”次數(shù)高，抗渣性強(qiáng)。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，使用剛玉磚較為適宜。主要組分為Al2O3，含量在95%以上的剛玉磚，Al2O3含量達(dá)到99%以上，與純Al2O3相近。常用電熔法制備剛玉磚，其耐火度及軟化程度高于普通剛玉磚。

對(duì)砌筑耐火磚和保溫磚，總原則是在離爐膛中心近高溫火焰處砌筑耐火性較高的剛玉磚，逐步接近爐壁，逐漸接近爐壁，它的溫度逐漸降低，對(duì)耐火要求較低，而對(duì)保溫性能要求較高，因此各層各用高鋁磚.粘土磚.輕質(zhì)粘土磚.石棉板等。

氣化爐耐火磚(剛玉磚)的砌筑方式有兩種：一是豎砌(或稱立砌)，一是橫砌(或稱平砌)。

采用豎式砌筑方法，可降低剛玉石初次用量；而且，磚層薄，溫差小，因而因應(yīng)力不均勻而造成碎裂現(xiàn)象較少。大修時(shí)，只要更換里面的一層即可。然而，由于剛玉磚層厚、平均溫度高、長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下，重?zé)湛s程度大，離它較近的里層磚容易發(fā)生縱向位移，將熱電偶套管卡住，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致整個(gè)磚層熔塌。雖然次耐火磚使用量較少，但由于以上原因容易出現(xiàn)收縮、位移等情況，導(dǎo)致耐火磚的更換次數(shù)增加，總用量也未減少。

剛玉磚是早造爐用橫砌方法中的一種。然而，由于磚的厚度較大，磚的平均溫低重?zé)湛s較輕，對(duì)于每塊磚來說，其溫度分布在近火焰端較高，而在靠近爐壁的一端較低，耐壓性好，燒縮度小，沉降不明顯，從而使整個(gè)剛玉磚層具有良好的穩(wěn)定性，避免或弱化了磚層的縱向位移現(xiàn)象。雖然次用耐火磚的數(shù)量較大，但由于其使用壽命較長(zhǎng)，累積消耗量并不然增加，建議采用橫砌。

因剛玉磚價(jià)格昂貴，為了節(jié)省剛玉磚的使用，根據(jù)氣化爐上.下三段溫度分布不同，可選用不同材質(zhì)的耐火磚內(nèi)襯。普通氣化爐.中間火焰溫度高，耐火磚襯里熔塌次數(shù)多，仍堅(jiān)持使用質(zhì)剛玉磚。在氣化爐下部，因煤氣溫度較低，可改為低耐火性的高鋁磚。確保氣化爐使用壽命。

煤矸石氣化爐外壁面溫度一般取80~150℃，但從降低熱耗出發(fā)，應(yīng)取下限值較好，因此需要采用絕熱材料或適當(dāng)增加保溫層厚度。

 

氣化爐子的耐火磚為什么要采用多層磚塊？

其原因主要有氣化爐的工藝和結(jié)構(gòu)要求。(1)氣化爐用耐火磚應(yīng)具有保護(hù)殼體和在爐內(nèi)形成高溫空間以降低熱損失兩大功能。所以，使用預(yù)燒過的各種耐火磚進(jìn)行分層砌筑。內(nèi)層磚要求耐高溫、耐腐蝕，外磚要求有良好的絕熱和疏松的質(zhì)地.有孔隙。因此，里層使用剛玉磚或一級(jí)高鋁磚，外層用硅藻土磚，兩者之間，從里到外的溫度逐漸下降，耐火要求逐步降低，而保溫性能則要求逐步提高，故而依次砌筑普通高鋁磚.粘土磚和輕質(zhì)粘土磚。(2)中氨廠油的氣化都是壓力運(yùn)行。在壓力變化的情況下，多層磚塊可以讓足夠的氣體通過灰縫，從而平衡磚兩邊的壓力。單層澆注的耐火磚是氣密性的，其壓力平衡是通過爐爐加熱磚內(nèi)產(chǎn)生的收縮裂縫來實(shí)現(xiàn)的。這種單層磚由于氣化爐內(nèi)溫度過高，產(chǎn)生裂縫危害十分嚴(yán)重。因此澆注磚只適用于爐頂及爐底有要的地方。常壓氣化爐可采用普通澆注磚。(3)外層耐火磚采用質(zhì)松散.有孔隙的磚型，除出于保溫需要外，還因在加壓氣化爐運(yùn)行時(shí)靠近殼體而產(chǎn)生蒸汽冷凝問題。由于外亮溫已低于燃?xì)獾穆饵c(diǎn)，從內(nèi)磚透進(jìn)來的氣體中的水蒸氣在此凝結(jié)。這一現(xiàn)象稱為水蒸氣阻隔。在爐內(nèi)迅速減壓時(shí)，這部分被截留并凝結(jié)的蒸汽，將在該溫度下的飽和蒸氣壓力爆發(fā)，使保溫層破裂。由于松散多孔絕熱層可通過孔道容納釋放出的蒸汽，而且，疏松材料單位體積的熱容也較少，冷凝水無法獲得足夠的蒸發(fā)熱量，因而大大減輕了蒸汽截留現(xiàn)象的危害。