Texaco气化炉锥底砖使用寿命影响因素分析及对策

工业炉石油化工设备技术,2014.35(4)●27●Petro-Chemical Equipment TechnologyTexaco气化炉锥底砖使用寿命影响因素分析及对策李聿营(中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司第二化肥厂，山东淄博255400)摘要:简要介绍了 齐鲁分公司Texaco气化炉锥底砖的结构特点以及使用情况,结合对锥底砖蚀损的机理分析,找出了耐火砖的材料性能、原料煤的质量、气化炉的操作工况、锥底砖的砌筑质量以及工艺烧嘴、激冷环的运行状况等方面是影响Texaco气化炉锥底砖使用寿命的关键因素，并提出减少和控制锥底砖蚀损的对策措施。关键词:Texaco气化炉锥底砖 蚀损机理 使用寿命 影响因素对策Texaco水煤浆加压气化是洁净煤气化技术.之一,具有高效、低污染、易自动控制等优点,核心设备-气化炉是整个装置中关键设备,其内衬耐火材料的质量直接影响到气化炉的操作稳定性和使用寿命,尤其是锥底耐火砖运行工况极其恶劣,图1Texaco气化炉锥底砖结构示意高温(1 350 "C)、高压(6. 5 MPa) ,强还原气氛和表1锥底砖的成分及理化性能指标液态酸性排渣,伴随着固体、液体、气体的高速冲刷，且在开停车时有较大的温度和压力波动等,导成分质量组成理化性能指标致其使用寿命比较短,平均寿命在3 000~4 000Cr2O390. 280气孔率，%15.2SiO20.074体积密度/(g.cm-3) 4. 34h。因此,有必要对锥底砖使用寿命的影响因素ZrO2 + HFO24.220常温耐压强度/MPa进行深人的分析研究,找出减少和控制锥底砖蚀Fe2O30. 180耐火度/C≥1 800损的对策措施,延长其使用寿命,实现煤气化装置的长周期安全经济运行。1.2Texaco气化炉锥底砖的使用情况分析1Texaco气化炉锥底砖的结构特点及使用情况1.2.1运行工况分析1.1锥底砖的 结构特点Texaco气化炉内水煤浆和纯氧发生半氧化Texaco水煤浆气化炉向火面耐火衬里主要还原反应,以制取合成气;齐鲁分公司煤气化炉操有三部分组成:拱顶砖、筒体砖和锥底砖(如作压力为6.5 MPa,操作温度控制在1 350 C以图1)。其中锥底砖位于燃烧室底部,通过激冷环下,人炉煤量为42 t/h,排灰渣量为4.2 t/h。锥与激冷室相连接,是熔渣和粗煤气的排出通道;其底砖位于气化炉的底部，高温液态酸性熔渣伴随主要作用是收集熔渣,保护托砖板和激冷环免受高流速粗煤气体经锥底排渣口出气化炉燃烧室，熔渣的烧蚀磨损。由于锥底砖运行工况恶劣,更其使用条件最为苛刻，是蚀损最为严重的部位,且换频繁,在结构设计上相对独立,便于快速更换;在开停车时有较大的温度和压力波动。从与锥渣口采用三层“滴水檐”设计,对激冷环进行有效收稿日期:2014-01-21.地隐蔽技术保护。齐鲁分公司Texaco煤气化炉锥底砖使用洛作者简介:李建营,男，1994年毕业于大连理工大学化工机械专业.硕1中国煤化工工作,已发表论阳耐火研究院90高铬砖,其主要成分质量组成及文10余篇，:YHCNMHG工程师。理化性能指标如表1。Email: qlehjdb@ 163. com.第35卷第4期李律营.Texaco气化炉锥底砖使用寿命影响因素分析及对策●31.压,并利用固溶反应,实现基质与骨料的紧密结煤的灰熔点偏高,所以CaO含量也不宜过低。合,锁住骨料颗粒,防止被冲刷流失,提高高铬砖另外,稳定的煤质可以避免气化炉操作参数的热态强度,抵抗高速熔渣和气流冲刷磨损，减轻的频繁调整,减少炉温的大幅波动，保证Texaco因外应力冲击而导致的破坏;煤气化炉的平稳运行,降低锥底砖承受的交变热4)减少低温相和玻璃相含量,提高晶粒间的应力引起的损伤,有效地延长耐火材料的使用直接结合程度;合适的氧化锆加人粒度和加入量，寿命。避免结构疏松,改善热震的稳定性,减少由于热应4.4 控制锥底砖的砌筑质量力的作用而引起的剥落损伤;严格执行筑炉技术标准，重点关注砌筑过程5)选用施工性能好,粘结强度高和抗侵蚀性中的质量控制要点:能优良的氧化铬火泥,以减少灰缝处的冲蚀损伤。1)保证筑炉环境温度不低于一5 C;4.2优化工艺操作参数2)浇注料施工及耐火泥浆调制用水为饮用1)通过调整氧煤比,控制好气化炉操作温度水,水温在10~25 C为宜;其pH值在7.0~7.5，在1300~1 350 C,比煤灰熔点高50 C,使耐火氯离子浓度不大于2.5 mg/L;砖表面能形成--层薄的熔渣,“以渣抗渣”增强锥3)耐火砖砌筑采用人工抹灰挤压法,保证灰底砖抗冲蚀作用;同时要保持气化炉内的氧化还缝均匀饱满;上下、内外层之间灰缝必须相互错原性气氛,避免过氧操作,降低熔渣对耐火砖的开,不允许出现内外贯通横向连成直线的情况,上.侵蚀。下两层砖不应有重缝;2)在保证工艺烧嘴结构尺寸符合设计要求4)严格控制以下参数:耐火砖横向灰缝≤的前提下,控制工艺烧嘴中心氧的比例在17. 5%1.0 mm,竖向灰缝≤1.8 mm,同心度土5 mm。.左右,在保证烧嘴的压差和雾化效果的同时,随烧5结误嘴运行时间逐步降低中心氧比例,可以避免火焰通过对锥底砖的蚀损机理的研究,找到了影过长引起的锥底温度升高,减轻对锥底砖的烧蚀。响其使用寿命的关键因素,从提高锥底耐火砖的3)改善激冷水质,降低激冷水中灰渣固体颗使用性能、选择合适的煤种、优化工艺操作参数以.粒含量,减少对激冷环的冲刷磨损,确保激冷环长及控制砌筑施工质量等几个方面加以改进,使锥周期运行;控制好激冷水系统的pH值,降低系统底砖的使用寿命超过4 500 h,不断提高Texaco总碱度,减少Ca2+、Mg2+生成CaCO3、MgCO3，煤气化装置长周期稳定经济运行的水平。减缓激冷水系统的结垢,确保激冷水量稳定。4)严格控制气化炉的生产负荷,在不影响正参考文献:常运行的条件下,尽量降低操作温度;通过延长工[1] 王刚，方旭,孙红刚，等.改善水煤浆气化炉内衬耐艺烧嘴、激冷环的使用寿命,以及控制激冷水系统火材料抗侵蚀性能的探讨[J].煤化L,2009,(4):的结垢堵塞,减少气化炉开、停车次数,减轻锥底45-47砖在使用过程中受到的热冲击而造成热震损坏。[2] 尹润生,朱德先,耿可明,等，水煤浆气化炉内衬热面高铬材料的选择[J].耐火材料,2009,43(1):73-4.3选择合适的煤种灰分含量、灰熔点及粘温特性是Texaco煤[3]' 罗庆洪.德士古气化炉耐火砖寿命损耗模式分析气化工艺原料煤最关键的控制因素,决定了气化[J].西部煤化工,2004.(1):19-21炉的温度控制、排渣性及耐火砖的长周期使用等。4] 宋林喜.水煤浆气化操作条件对高铬耐火材料的影灰分含量低、灰熔点低、粘温性好的煤比较适合响[J].耐火材料,2001 ,35(3):155-157Texaco水煤浆气化工艺。另外，炉渣中的CaO[5] 王文西,耿可明,潘俊,等.使用条件对气化炉内衬对耐火砖的侵蚀相对其他氧化物较为突出,考虑材料寿命的影响[J].大氮肥,2008,31(6) :367-370选择煤中CaO含量低的煤种,尤其选择CaO含[6] 邵明才水煤浆加压气化炉耐火砖的探讨CJ].煤量比较低的优质煤,但煤中CaO含量低又会导致.矿现代化中国煤化工TYHCNMH G.