李劍暉(神華包頭煤化工有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古包頭014010)

德士古氣化爐耐火磚損耗分析以及延長壽命的相應(yīng)對策

李劍暉
(神華包頭煤化工有限責(zé)任公司 內(nèi)蒙古包頭014010)

1 耐火磚的性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

耐火磚是耐火材料的一種，也可稱為定型耐火材料，其形狀有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，也可以根據(jù)需要在筑切時進(jìn)行加工處理，當(dāng)然還有一些不定型耐火材料(澆注料)，這些材料需要共同搭配使用才能保證其性能得到充分發(fā)揮。

①熱面磚：致密鉻鋁鋯異型磚，能夠很好地保護(hù)隔熱層，以防被熔渣熔蝕；②背襯磚：致密鉻剛玉磚，主要作用是支持拱頂；③隔熱磚：特種氧化鋁空心球磚，主要作用是降低金屬外殼的溫度；④可壓縮材料：耐火陶瓷纖維制品(纖維涂抹料)，在耐火磚受熱和膨脹時可以被壓縮，同時為爐外殼提供了隔熱作用；⑤其他輔料：拱頂和錐體背襯部位由鉻剛玉澆注料施工，鉻剛玉澆注料可以滿足整體性、氣密性、抗氣體侵蝕性。

2 耐火磚損耗原因分析2.1 煤種的變化

不同的煤種會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低熔點(diǎn)化合物，改變了磚的組成，低熔點(diǎn)化合物不斷地被沖刷，導(dǎo)致耐火磚不斷被熔解、滲透，從而被逐漸剝蝕，影響爐磚的使用壽命。

每次煤種的變化會迫使氣化爐不斷調(diào)整氧煤比、爐溫以及壓力，經(jīng)反復(fù)總結(jié)才能使工況達(dá)到最佳，使合成氣的有效成分達(dá)到要求指標(biāo)。在此反復(fù)操作調(diào)整的同時，無形中加劇了對爐磚的損耗。

2.2 耐火磚的質(zhì)量以及筑磚質(zhì)量

優(yōu)質(zhì)的耐火磚是延長其使用壽命的前提，因而在耐火磚本體質(zhì)量無差別的狀態(tài)下，砌筑質(zhì)量會直接影響其使用壽命。比如磚縫過大，為運(yùn)行狀態(tài)下的高溫熔融態(tài)爐渣滲入及侵蝕提供了通道，使?fàn)t渣與耐火磚側(cè)面接觸面積增大。爐渣與磚縫中的侵蝕不僅沿著徑向，還沿著耐火磚的圓周方向?qū)t磚產(chǎn)生侵蝕作用。在磚襯設(shè)計(jì)的技術(shù)要求中，對磚的橫縫、豎縫以及磚縫灰漿的調(diào)配與使用都作了嚴(yán)格要求，但施工中往往出現(xiàn)偏差。當(dāng)磚縫較寬時，由于灰漿抗渣性較差，所以磚縫蝕損較快，熔渣又通過磚縫加速對磚的侵蝕。同時，由于磚縫的收縮，使磚層變動，導(dǎo)致部分耐火磚局部應(yīng)力集中，加速了耐火磚的蝕損。另外，在拱頂背襯磚后與保溫澆注料間的預(yù)留膨脹縫也應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工，拱頂超溫往往是該處施工質(zhì)量因素所致。筑爐技術(shù)要求中，對磚的水平度、垂直度和橢圓度都作了嚴(yán)格規(guī)定，只有精心施工、確保筑爐質(zhì)量，才能保證耐火磚達(dá)到較長的使用壽命。

2.3 原始烘爐的控制

耐火磚砌筑的過程中需與火泥配合使用，肯定會含有水分。如果不進(jìn)行烘干處理，在點(diǎn)火受熱后，將出現(xiàn)因水分受高溫蒸發(fā)膨脹和砌體的熱應(yīng)力過大等因素而造成砌體裂縫剝落、灰漿龜裂、保溫結(jié)構(gòu)損壞，甚至爐墻倒塌。因此，烘爐是一項(xiàng)很重要的工作，若操作不當(dāng)也將導(dǎo)致砌體損壞、變形或縮短耐火磚使用壽命，以至于影響整個系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。同時，烘爐還可加速耐火材料砌體的物理、化學(xué)變化進(jìn)程，使其穩(wěn)定，以便在高溫下長期可靠地工作，延長使用壽命。原始烘爐需要按照耐火磚的特性，即烘爐曲線進(jìn)行烘爐。在第2次以及往后的烘爐中可以適當(dāng)?shù)奶岣呱郎厮俾?，但是同樣不能升速過快。

2.4 操作工況的影響

操作工況不穩(wěn)定，如頻繁開停車、溫度壓力波動及一些操作失誤，也會加劇耐火磚的損蝕，隨著操作溫度的升高，耐火磚的損蝕率將會增大。

2.5 燒嘴的問題

德士古氣化爐的燒嘴采用三流道形式，燒嘴內(nèi)部的間隙會直接影響煤漿霧化效果。燒嘴安裝不當(dāng)會導(dǎo)致燒嘴偏噴，氣化爐爐膛一側(cè)的耐火磚長期高負(fù)荷運(yùn)行。燒嘴一旦出現(xiàn)問題，需要停車更換燒嘴，頻繁開停車會使耐火磚運(yùn)行工況不斷變化，影響其使用壽命。

2.6 其他影響

在運(yùn)輸以及日常儲存過程中，耐火磚沒有注意防水，將直接影響其使用壽命；對爐磚的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，也會導(dǎo)致其使用壽命縮短。

3 延長耐火磚的使用壽命

3.1 嚴(yán)格把控耐火磚的質(zhì)量以及筑磚質(zhì)量

首先，保證使用優(yōu)質(zhì)的耐火磚以及其他筑磚材料，在使用時，需要查看其質(zhì)量證明以及外表是否有磕碰缺陷或被水浸過的痕跡。

其次，在筑磚過程中，應(yīng)嚴(yán)格把控筑磚質(zhì)量。

(1)先進(jìn)行氣化爐筒身的砌筑。在砌筑之前，應(yīng)根據(jù)氣化爐的實(shí)際尺寸與圖紙作對比，進(jìn)行磚的預(yù)排；預(yù)排時，可以檢查磚縫之間的縫隙是否均勻一致，在實(shí)際砌筑時也應(yīng)檢查，而且所有的立磚必須采用交錯砌筑。另外，需要保證每層磚的平面水平，且與中心線相垂直，發(fā)現(xiàn)有誤差必須及時糾正。每砌筑15層磚就需要用水準(zhǔn)儀測量整個爐環(huán)的水平度。同時，必須嚴(yán)格安照砌筑的要求，從氣化爐的外壁開始砌筑，即先砌隔熱磚、再砌背襯等依次進(jìn)行，每種磚每次砌筑的高度不得高于1.5 m，按階梯形次序進(jìn)行砌筑。

(2)筒身砌筑完成后，隨后進(jìn)行拱頂砌筑。首先，將木模在爐外組裝好，檢查各部位尺寸與爐內(nèi)尺寸是否一致，如果有不合適的地方應(yīng)適當(dāng)調(diào)整；然后把每塊模具按序編號，在爐內(nèi)拱模安裝平臺上進(jìn)行逐層拼裝；筑磚過程中，切忌操作過快，否則容易變形，導(dǎo)致筑磚失??；通常情況下，拱頂磚的砌筑要分3～4次進(jìn)行，從下向上依次砌筑；筑磚完成后，須養(yǎng)護(hù)16 h方可拆除拱模、腳手架，進(jìn)行下一步的砌筑。

(3)待拱頂磚砌筑完成后，再進(jìn)行錐底磚的砌筑。首先，也需要進(jìn)行磚的預(yù)排，然后進(jìn)爐子對最后一場磚進(jìn)行砌筑；隨后進(jìn)行第1次澆注料施工，澆注料的施工必須保證密實(shí)無空洞，然后繼續(xù)磚的砌筑，反復(fù)進(jìn)行，直至最后砌筑結(jié)束。

3.2 嚴(yán)格按照烘爐曲線進(jìn)行烘爐

砌爐完成后，應(yīng)自然干燥4～7 d，使部分水分揮發(fā)。自然干燥時間不宜過長，并防止氣化爐受凍和部分材料水化。自然通風(fēng)干燥后，按烘爐曲線進(jìn)行烘爐。烘爐曲線見表1。

表1 烘爐曲線

3.3 加強(qiáng)生產(chǎn)操作管理

選擇合適的爐溫、穩(wěn)定操作壓力和泄壓速率都對延長耐火磚使用壽命至關(guān)重要。據(jù)實(shí)際情況制定氣化爐運(yùn)行管理卡片，嚴(yán)格控制高壓煤漿泵流量和壓力，保證氧壓不出現(xiàn)太大波動，氣化爐爐膛溫度和壓力應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。停車時，不能快速泄壓。氣化爐快速泄壓時，滲入磚內(nèi)的氣體來不及隨著爐內(nèi)壓力快速下降而滲出，造成爐磚組織開裂和疏松，從而影響耐火磚的使用壽命。

3.4 嚴(yán)格把控?zé)鞕z修質(zhì)量

燒嘴的每次檢維修都必須嚴(yán)格按照技術(shù)協(xié)議執(zhí)行，燒嘴流道的間隙不能改變；同時，對燒嘴的盤管質(zhì)量也應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，避免在日常生產(chǎn)運(yùn)行中因燒嘴問題導(dǎo)致氣化爐頻繁開停。

4 結(jié)語

影響耐火磚使用壽命的原因有很多，每臺爐子的工作條件也不盡相同，綜合各種操作工況以及爐磚的檢修情況，筑磚質(zhì)量必須合格，同時加強(qiáng)對生產(chǎn)操作的管理，耐火磚使用壽命也會隨之延長。

2014- 05- 20)