德士古气化炉向火面砖使用情况探究

文章编号: 1007-046X (2015) 03-0031-03固废利用德士古气化炉向火面砖使用情况探究The Industrial Use of Texaco Gasifier in Refractory Brick Production肖光辉神华新疆煤化工分公司，新疆乌鲁木齐830019摘要:德士古气化炉向火面砖的使用情况和寿命对气化装置的稳定运行至关重要,通过工业上向火面砖的实际使用情况,分析向火面砖使用寿命缩短的原因,探索出达到或超过向火面砖设计使用寿命的方法。关键词:德士古;气化炉;向火面砖;寿命中图分类号: TU996.8文献标志码: A0前言顶14000h;筒体12000h;锥底4000- 6 000h;渣口3 500~-4 000 h。神华包头煤制烯烃项目是以煤炭为原料生产聚烯烃产品”。气化装置采用GE水煤浆加压气化技术,该项目2向火面砖 运行情况分析气化炉设计7台,5开2备。气化炉操作压力6.5MPa,操作温度约1 280°C ,单台气化炉耗水煤浆量85 m/h。从2.1向 火面砖实际运行情况2010年开车以来,气化装置-直保持着满负荷运行,运.气化炉向火面砖各部位实际使用寿命见表2。行状况平稳,但在气化炉的运行中也暴露出-些问题,表2向火面砖 实际使用寿命尤其向火面砖使用寿命未达到设计使用寿命,大大制约炉号拱顶简体锥部渣口着气化炉的稳定运行,缩短单台气化炉运行周期,增加第一次14 1443 828维修费用。下面讨论向火面砖的相关问题。号第二次10 57813 5783 3684668.第三次37551 3016 2616 203 5071向火面砖材质2号第二次521510 28620385 215241882498 2494 139神华包头煤制烯烃项目气化炉向火面砖采用北京利11 50241104 1106 5224 92尔股份有限公司耐火材料,向火面砖材质参数见表1。6 641; 6413 769表1.向火面砖材质参数1号第二次6077287211 24514 3563 0483048.项目单位指12 3384 309Cr20.%≥86_3 387ZrO2%5-746423642.体积密度/gcm2≥4.29 2822823531显气孔率1%≤17118951 8955 7523 752常温耐压强度/MPa≥12056174 189蠕变( 0.2MPa, 1 500°C下24h)/%≤0.4中国煤化工3579热震次数(1 100C ,水冷)1次≥6[YHCNMH G3 124向火面砖在气化炉各个部位的设计使用寿命为:拱3 2183/2015粉煤灰312.2运行情况分析通过表3表4分析可知，煤的品质相对较稳定,(1)2号和4号炉为原始开车时最先开车的气化炉， 气化炉操作温度-般高于灰熔点50 ~ 100K ,维持在通过这两个气化炉的运行指导其他气化炉的开车。由于1210~1370°C。气化装置所使用的煤大部分都来自补刚开车时很多条件都不稳定,气化炉开停车次数多,尤连塔,由于长期维持较高的操作温度使向火面砖的损其对简体砖的损伤很大，使得2号和4号炉向火面砖的坏加剧，并且补连塔煤质相对不稳定，其灰分最大达使用寿命大大缩短。到20%,渣口易发生堵塞。为保证顺利排渣大幅度提(2)1号炉渣口砖第三次砖使用寿命远小于平均水平，高气化炉操作温度,以提高灰渣的流动性,使得向火原因是该砖在砌筑时施工质量不好,在更换工艺烧嘴时面砖烧蚀和磨损进一步加剧，导致向火面砖使用寿命发现渣口砖部分脱落,重新砌砖使用。缩短。烧嘴磨损后,为提高烧嘴雾化效果,提高中心(3)为保证气化炉能安全平稳运行,根据耐火砖的设氧比例，使得拱顶返混严重,拱顶向火面砖磨损加剧。计使用寿命和实际运行情况,更换筒体向火面砖时,气化炉内所有耐火砖全部更换,更换锥底向火面砖时一并.3.2 煤渣的机械磨损021 .将渣口砖更换。气化炉运行过程-直处于高温高压状态,在此状态(4)渣口、锥底、筒体向火面砖基本已达到或超过下,向火面砖自身会产生塑性变形而发生破坏。气化炉设计使用寿命,拱顶向火面砖未达到设计使用寿命，原操作温度-般维持在1300°C左右,在此温度下抗冲刷磨因是为保证气化炉稳定运行,在更换筒体砖时将还能继损能力远小于常温情况下。高速气流及其夹带的固体颗续使用-段时间的拱顶砖更换,另外一个原因是由于烧粒直接冲刷向火面砖,使向火面砖磨损。熔渣沿向火面嘴和中心氧比例问题,导致拱顶返混严重,磨损加剧。砖表面流下对向火面砖表面磨损严重。尤其操作不稳定，(5)向火面砖的使用寿命受煤质和操作温度的影响炉壁挂渣不好,以渣抗渣能力减弱时更为明显。另外,很大。对于煤质较差、灰熔点较高、运行温度高的情况,工艺烧嘴偏喷时对向火面砖的局部冲刷、磨损严重,寿使用寿命缩短运行经验表明,当气化炉的操作温度以1命缩短。400°C为基点时,每变化10 K则耐火砖的使用寿命变化10% ,运行温度升高50K持续3~ 5d,拱顶炉砖寿命将3.3熔渣的侵蚀明显减少甚至造成折断、脱落、砖缝开裂等情况。向火面砖铬含量越高,抗渣性能越好。向火面砖选择Cr203 为主材质,但纯的Cr203 不易烧结致密(3),气孔3向火面砖损坏原因分析率较高,渣易渗透。所以在向火面砖中引入Al203 材料,灰渣的主要成分为SiO、Ca0、 FeO、 Al,203 Mg0、 K20、3.1煤质对 向火面砖的影响Na20等。熔渣中的FeO组分侵入向火面砖, Fe'2 取代了气化装置使用的煤来自上湾、补连塔、瓷窑湾,其向火面砖中的A1+3 ,这种置换作用导致砖体膨胀用,造成煤质分析表见表3,灰熔点见表4,煤质是影响向火面砖向火面砖脆裂。发生脆裂的向火面砖在炉内温度变化较寿命的主要因素。大时会导致向火面砖脱落。煤灰渣易侵入向火面砖内部,表3上湾、 补连塔、瓷窑湾煤质分析表使向火面砖结构和性质发生改变,在实际的运行中拆下参数水分1%灰分1%挥发分9%固定碳%的向火面砖被灰渣渗透厚度高达50mm,最易渗透向火上湾4.5~5.67.2~ 12.326.7~ 29.157.8~ 60.8面砖中的是Si02和Ca0 ,其次是Fe0和Al203,因此渣中补连塔6.1~9.09.2 ~ 19.227.6~ 34.249.7~ 56.15含有较高含量SiO2 和CaO对向火面砖的腐蚀也就越大。瓷窑湾5.6~9.18.6~ 13.631.6~33149.8~ 52.9由于熔渣的渗透将导致砖的变质带与原砖带间不同的热表4上湾、补连塔、瓷窑湾煤灰熔点膨胀系数,当温度与压力急剧变化时,如开停车及发生变型温度软化温度 半球温 度流动温度操作故障时,变质带与原砖带间就将产生热应力裂纹;1 10011501 1601220这种裂纹在多中国煤化工扩展加深直至.112012601270砖层剥落。因MHCNMHG下,开停炉次.11201 130.1150(下转第35页)32COAL ASH 3/2015次冻融循环均未发生破坏,不同含泥量混凝土抗冻性试3结论验结果见表6。由表6可知，无论是C35混凝土还是C50混凝土,随含泥量的增加,混凝土抗冻性能变差。C35混从上述试验分析中可看出,砂子含泥量的大小对混凝土中砂子含泥量从1%增加到3%,弹性模量平均降低凝土工作性能、强度、收缩率和抗冻性能均有不同程度了3.54%;含泥量从3%增加到5%的情况下,弹性模量:影响。相同情况下,砂中含泥量超过3%对低标号的混凝平均升高5.2%。 C50 混凝土中砂子含泥量从1%增加到土影响更显著,而对高标号影响相对较小，主要原因是3%和5% ,混凝土弹性模量增加了1.3%和3.8%。C35高标号混凝土水泥用量大,含泥量适当超过标准,对混混凝土抗冻性能变化率要比C50混凝土抗冻性能变化率凝土影响不是很大。因此,砂中含泥的具体限值的确定大，砂中泥含量的增加对低标号混凝土抗冻性的影响要应当根据混凝土的工作性能要求、工程环境、设计强度大于高标号混凝土。要求等综合考虑,以确定一个合理的范围。收稿日期:2015年1月29日(上接第32页)数的增加将会加剧耐火砖的蚀损。另外,砖之间存在砖4结论缝,不但为高温熔渣提供了通道,而且这种炉渣侵蚀本身也在使砖缝不断加大,都使炉渣与耐火砖侧面接触的通过包头公司气化装置向火面砖的实际使用情况和表面增大,并使耐火砖在每-次由于热引起的收缩膨胀向火面砖损坏原因的分析,要提高向火面砖使用寿命应循环过程中,使向火面砖侧面遭受过度应力。炉渣与砖采取如下措施。.缝中的侵蚀不仅沿着径向,而且还沿着向火面砖的圆周(1)由于开停车时对向火面砖的损伤严重,要控制方向对炉砖产生侵蚀作用。特别是在向火面砖侧面存在气化炉开停车次数。周向裂纹时,就会更快地发生周向侵蚀,使向火面砖表(2)严格控制氧煤比、控制气化炉操作温度、控制面发生块状剥落。好中心氧比例,避免气化炉超温、超负荷运行。(3)控制气化炉升温和泄压速率,以减小对向火面3.4 气化炉泄压[5]砖的热震和压力冲击。气化炉的正常操作压力为6.5 MPa,操作温度在1(4)采用灰熔点低、灰分含量低、SiO2 和Ca0含量300°C左右,炉内合成气在高温高压下极易渗入耐火砖组相对较低的煤作为气化用煤。织之中。在正常的泄压情况下,由于泄压速度慢,不会(5)严格把握气化炉炉砖的砌筑质量,严格按照炉造成砖的开裂和疏松;但当气化炉快速泄压时,渗入砖内砖砌筑要求进行炉砖的砌筑。的气体来不及随着炉内压力快速下降而渗出时,就会造参考文献成炉砖组织的开裂和疏松,使炉砖的抗蚀损能力降低,[1]冯长志唐煜等神华包头煤制烯烃项目GE水煤浆气化装置试车总耐火砖内部组织越疏松情况下,在工作时渗入的气体就结[J].辽宁化工,2011,40(4): 49-51.会越多;气化炉快速泄压时,对炉砖组织的损伤就越大。[2]李正强德士古水煤浆气化炉耐火砖的蚀损[J].静止设备与防腐蚀,20034)11-12.因此,严格控制气化炉泄压速度非常重要。[3] 王旭宾. 德士古煤气化炉耐火砖问题探讨[J].煤气与热力,1998,18(6):9-12.[4] 刘怀祥. 德士古煤气化技术改造的思路及存在的问题探讨[].内蒙古3.5 向火面砖的砌筑质量石油化工12118111-11向火面砖的砌筑质量直接关系到向火面砖的运行情[S] 罗庆洪.德士古气化炉耐火砖寿命损耗模式分析[J].西部煤化工,2004(1):19-21.况。砌筑时灰缝应s1.2mm,砖缝大会加速向火面砖的作者简介:肖光辉,(1988- ),男,2012年毕业于石河子大学化学 工程与工艺损坏,另外若向火面砖预留的膨胀空间不足时,炉内升专业,大学本科毕业后工作于神华包头煤化工有限公司,现工作于神华新温时砖之间由于阻力不同而发生相对位移,并可能导致疆煤化工分公司,助中国煤化I工东区神华新疆煤脱落。1号炉渣口砖由于砌筑质量不合格在运行1301h化工分公司。MHCNMH G后发生脱落现象。收稿日期:2015年1月29 日3/2015粉煤灰3