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耐火磚:氣化爐內襯為什么采用多層?以下5點需要了解!

2022-09-15 18:00:57 點擊:
TOP耐火材料窯爐應用技術頻道開講啦,今天給大家分享的是關于氣化爐耐火磚內襯為什么采用多層,請看詳細內容。

氣化爐施工砌筑現場
 
1、氣化爐的耐火磚為何要采用多層砌磚形式?
這是由于氣化爐工藝和結構兩方面的要求所決定的。(1)氣化爐的耐火磚具備保護殼體和在爐內形成高溫空間減少熱損失兩種作用。因此采用預燒制的不同品種的耐火磚分層砌筑。里層磚要求耐高溫、抗侵蝕,外層磚要求保溫性能好并且質地疏松、多孔隙。為此,里層采用剛玉磚或一級高鋁磚,外層采用硅藻土磚,在這兩者之間,從里往外溫度逐漸下降,耐火度要求逐步降低而保溫性能要求逐步升高,故而依次砌筑普通高鋁磚、粘土磚和輕質粘土磚。(2)中型氨廠的油氣化均為加壓操作。當壓力波動時,多層砌磚的磚允許足夠氣體通過灰縫,使磚兩側的壓力平衡。而單層澆鑄的耐火磚是氣密的,壓力的平衡是靠爐子加熱時磚中產生的收縮裂縫來實現的。由于氣化爐內溫度極高,這種單層磚發生裂縫危害是很大的。故澆鑄磚只有在爐頂和爐底局部必要處才采用。通體澆鑄的磚可用在常壓氣化爐。(3)外層耐火磚采取質地疏松、多孔隙的磚型,除了出于保溫需要外,還由于在加壓氣化爐的操作中貼近外殼處有蒸汽冷凝問題。因外亮溫度已低于煤氣的露點,從里層磚串透過來的煤氣中的水蒸汽在此冷凝。這種現象叫蒸汽的截留。當爐子迅速減壓時,這部分截留而又冷凝的蒸汽,便會以該溫度下的飽和蒸汽壓力爆發出來,使保溫層破壞。采用疏松多孔的保溫層可以通過孔道容納釋放出來的蒸汽,再者,疏松材料的單位體積的熱容量也較小,冷凝水得不到足夠的蒸發熱量,從而大大減輕了蒸汽截留現象的危害。
 
2、水煤漿氣化爐耐火材料的基本要求
氣化爐主要采用水煤漿進料和純氧氣化工藝,具有碳轉化率高、氣體質量、適合作化工合成原料氣、三廢處理方便、可實現計算機遠程控制等優點。但水煤漿氣化爐的工藝條件要求相當嚴格,操作溫度在煤灰培融點以上,其工況條件為:高溫(1250~1550℃),高壓(2~8.5MPa),強還原氣體和液態酸性熔渣,伴隨著固體、液體、氣體的調整沖刷,且在開停車時有較大的溫度和壓力波動。這些對爐襯向火面耐火材料提出了嚴格的要求。'因此,氣化爐耐火材料的選用、砌筑、運行維護是每個水煤漿氣化單位研究的課題之一。
 
3、水煤漿氣化爐耐火材料的基本要求
水煤漿氣化爐對耐火材料的要求十分苛刻,耐火材料除了要滿足氣化爐爐壁受高溫影響的強度要求外,還要滿足爐內高壓氧化、還原、融渣酸堿性等氛圍及介質對它的侵蝕和沖刷,這就要求耐火材料具有如下性能:
①高溫熱阻性,以減少爐內熱量向外傳遞。
②沖刷性能,對液態融渣的沖刷有較高的抵御性。
③高溫下的化學穩定性,能有效的應對氣化爐內的氧化、還原氣氛,保證耐火材料的成份不與液態融渣的成份發生化學反應。
④較高的熱震性,以承受爐內溫度驟變而產生的熱應力。
⑤低氣孔率、高的單位體積質量和強的抗渣性。因此,選用符合要求的耐火材料,是獲得較長的耐火材料使用壽命和確保氣化爐運行安危的前提。
 
4、氣化爐用高鉻耐火材料的特性
氣化爐用高鉻耐火材料主要由Cr2O3、單斜氧化鋯以及氧化鋁微粉組成。因此,高鉻耐火材料的性能跟這幾種物質的性能緊密相關。綜合而言,高鉻耐火材料的性能特點主要表現在以下幾個方面:
(1) 優良的抗渣侵蝕性能。
Cr2O3材料自身具有優良的抗渣侵蝕性能,這主要是歸結于以下幾點:1)Cr2O3在煤熔渣中的溶解度很低,從而保證了材料的整體性;2)多數熔渣對Cr2O3材料的潤濕性較差,從而延緩了Cr2O3在熔渣中的溶;3)Cr2O3  材料溶解到渣中之后會增加熔渣的黏度,甚至可以在材料表面形成均勻的保護層,堵塞材料的氣孔,抑制熔渣滲透。
(2) 優良的高溫性能。
高鉻耐火材料的主要組分Cr2O3、Al2O3、ZrO2的熔點分別約為2400、2050、2700℃ ,經1700t高溫處理后,其中的Cr2O3和Al2O3形成了結晶良好且連續的鋁鉻固溶體,因而高鉻耐火材料具有很高的高溫強度。
(3) 抗沖刷性能優異。
鋁鉻固溶體的形成,以及ZiO2的促燒作用,使高鉻材料具有較低的顯氣孔率和較高的耐壓強度(達150 MPa甚至200  MPa以上),因此高鉻耐火材料具有良好的抗沖刷性能。
(4) 抗熱震性和抗熱剝落性。
由于ZrO2的相變增韌作用,高鉻耐火材料的抗熱震性和抗熱剝落性得到改善。
 
5、氣化爐用耐火材料有嚴格的要求
據悉,氣化爐是化肥、石化行業等生產用的關鍵設備其內襯耐火材料的質量直接影響到爐子的
操作穩定性和使用壽命。TEXACO水煤漿加壓氣化是潔凈煤氣化技術之一,具有高效、低污染、易自動控制等優點,但是其工況條件極為苛刻,要求高溫(1250~1550℃),高壓(2~8.5MPa),強還原氣氛和液態酸性排渣,伴隨著固體、液體、氣體的高速沖刷,且在開停車時有較大的溫度和壓力波動等,所有這些都對氣化爐用耐火材料提出了嚴格的要求:
(1)有高的抗熔渣侵蝕性和滲透性。研究表明Cr203與煤熔渣不潤濕,具有較大的二面角,可以使熔渣的侵蝕和滲透降至小。
(2)較高的熱態強度以抵抗高溫下的沖刷磨損。氣化爐的操作溫度一般比爐渣的熔點高,爐
渣為液態溶渣,伴隨高速氣流沿氣化爐壁流下,部分沉積在爐壁上,部分從排渣口排出,液態渣除沖刷爐襯材料外還與爐襯進行反應,侵蝕爐襯,因此,要求爐襯耐火材料具有高的抗熔渣沖刷和侵蝕能力。
(3)較好的高溫體積穩定性能以抵抗溫度和壓力的波動。高溫高壓條件下,要求耐火材料具有
良好的抗高溫蠕變性能,即蠕變變形力,在熱應力和機械應力作用下能吸收由此而引起的微裂紋,阻止裂紋的蔓延,使爐襯用耐火材料在長時間使用時不會因為材料本身產生塑性變形而破壞表皮。
 
綜上所訴,上面就是TOP耐火材料窯爐應用技術小編整理的氣化爐內襯的相關內容。歡迎關注耐火材料廠家技術頻道。
 
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