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耐火砖厂家

时间:2017-10-22 来源:耐火砖厂家 浏览次数:


目前水煤浆气化装置运行负荷普遍在95%~110%,高负荷运行对系统产生了较大的影响。

我公司气化装置采用国内具有自主知识产权的华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、天辰设计院共同研发的多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺,当前负荷在107%。通过近几次运行发现:自从气化炉负荷提至105%以来,耐火砖的使用寿命明显缩短,A/B气化炉筒体砖(烧嘴室-K砖)寿命大概只有3700h,且在更换时,剩余耐火砖较少,远远小于整体的1/3(耐火砖厂家要求耐火砖剩余1/3时更换),耐火砖损坏严重。综合分析,为延长耐火砖的使用寿命,应从如下几个方面进行调整。

耐火砖厂家

1 流场结构

众所周知,雾化效果的好坏是由物料出烧嘴的速度和角度决定的,其中主氧起到了至关重要的作用,较高的主氧流速会使出烧嘴的物料动能过大,对耐火砖造成严重的冲刷。推荐出烧嘴的主氧流速范围在120~150m/s。专利商提供的数据为:氧气流量8949m3/h对应的气化炉压力6.3MPa,主氧流速130m/s,中心氧流速120m/s。随着煤浆浓度的提高,C炉氧气流量已经达到9600m3/h,为确保主氧流速在推荐范围内,对应的气化炉压力应该为6.8MPa,但压力容器不允许超压运行,因此目前无法实现(目前压力为6.5MPa)。根据现在的运行参数,通过计算得出主氧流速已经达到145m/s,中心氧流速为114m/s(计算条件:物料喷出角度50°,温度22℃,中心氧比例16.6%)。由于每只烧嘴存在差异,因此其流速存在一定的偏差,但偏差的范围<5m/s。某公司气化装置在运行的过程中,出现过主氧流速在95m/s和145m/s时耐火砖均发生了严重损坏。以现在的条件计算,系统达到110%负荷时,主氧流速将会达到,偏离工艺指标较大。在夏季气温较高时,主氧流速会发生更大的变化。根据2014年氧气管道温度计算(夏季温度为℃,冬季温度为17℃),在夏季时,主氧流速将会达到156m/s。2014年A炉运行时间为5—10月,基本上处于气温较高的季节;而炉运行时间为8—12月,运行期间气温较低。

炉在高温天气下运行达3716h,而B炉在高温天气下只运行了1960h。同样的工况下,A炉主氧流速比B炉快10m/s。更换耐火砖时发现炉剩余耐火砖厚度比A炉高3cm。

2012年9月气化炉100%负荷运行,氧气流量为8800m3/h,系统压力控制在,主氧流速控制在120~125m/s,耐火砖使用效果良好,由于系统前期负荷较低,耐火砖侵蚀量较少。C炉从开始运行至第1次更换耐火砖,负荷基本处于95%~105%,其筒体砖寿命达到了10000h。

从实际运行情况可看出,主氧流速高,耐火砖侵蚀严重,使用寿命缩短。通过分析,只有通过更改烧嘴的尺寸才能使氧气流速进一步降低。

2 操作温度

合适的操作温度有利于在气化炉内壁耐火砖上形成一定厚度的渣膜,用来保护耐火砖。一般认为,在合适的操作温度以上,每增加100℃,高铬砖的侵蚀速率就会增加4倍。煤的灰熔点升高,相应的气化炉的操作温度升高。煤的灰熔点的高低是由煤种酸碱物质的比例确定的,碱性氧化物具有降低煤灰熔点的作用,碱性氧化物越多,灰熔点就越低。不过,对耐火砖侵蚀速率快的也往往是碱性氧化物(氧化钙对耐火砖的侵蚀速率大于氧化铁),所以在气化生产中并不是灰熔点越低越好。某厂与我公司为同类型装置,负荷相差不大,氧气流量在10000m3/h左右,其使用原料煤的灰熔点在1180℃,操作温度在1250℃。目前我公司气化炉的操作温度在~1350℃。与其相比,我公司使用原料煤的灰熔点低很多,操作温度还有降低的空间,即使配煤后的操作温度也应≤1250℃。因此,我公司可将目前的炉温下降30~50℃,煤气中有效气含量可提高0.5%,CO2含量在16.5%,甲烷含量在900×10-。

另外,在操作中对渣口压差过于敏感,发现渣口压差上涨,就盲目增加氧气流量,氧气流量增加,导致炉温升高。现在每只烧嘴加1个氧,气化炉操作温度会升高5℃,加5个氧意味着炉温升高20~30℃,操作8h耐火砖的磨损速率是未加氧2d的磨损量。如何判断渣口压差的指示是否真实,可以参考其他工艺参数的变化,综合分析,从而正确判断出渣口实际压差。渣口堵塞,渣口压差升高,二次反应时间变长,会导致CO含量升高。在几次渣口压差升高加氧的过程中发现,虽然渣口压差升高,但是含量并没有升高,反倒是CO2含量接近,据气体成分情况可以判断出渣口压差并没有升高。另外,渣口压差是否升高还可以根据锁斗压差、锁斗与气化炉压差、气化炉液位等来判断,甚至不看气体成分就可以正确判断出渣口堵塞与否。当渣口真正堵塞,处理正常后要及时降温操作。一般来说,在渣口压差恢复正常后,就可以执行降温操作了。注意降温不能过慢,因为降温过程持续时间过长会导致耐火砖磨损加剧。如果后系统在控制系统压力上波动过大,这种情况下会导致耐火砖呈块状脱落。

3 煤质

对于气化炉来说,并不是所有的煤种都适合。总结多年的实践经验得出,在配煤的过程中,两种煤的灰熔点相差应小于100℃,因为两种煤的灰熔点相差越大,对气化炉的影响也越大。当两种煤的灰熔点相差过大,由于煤中的碳元素含量不一致,会导致气化炉内的温度大幅度的波动,气体成分也大幅波动。当煤质发生变化时,煤中的碳元素含量发生变化,碳元素含量降低时,在保持原有氧气流量不变的情况下,气化炉的实际氧煤比是升高的,此时形成的渣膜比较薄,不能对耐火砖起到相应的保护作用,会加剧耐火砖的剥蚀。当煤质发生变化时,煤浆浓度会优先于气化炉工况8h出现变化,当煤浆的黏度和浓度均有较大变化(煤浆的流动性出现变化时,操作人员要注意渣口压差和渣样的变化。

4 生产负荷

生产负荷变化会对耐火砖的寿命产生影响,特别是开停车时,气化炉内温度的变化,环境气氛的变化,会对耐火砖的寿命产生严重的影响,控制不好时炉膛温度骤变,气化炉内热震剧烈,耐火砖会呈块状脱落。频繁地开停车,气化炉投料瞬间热震剧烈,耐火砖的表面瞬间温度变化过大,会导致耐火砖的脱落,开停车次数越多,耐火砖脱落就越严重。生产负荷由90%增加至,向火面耐火砖寿命缩短18%。

5 耐火砖的质量及砌筑质量

耐火砖本身的质量会对其寿命产生影响。通过对比90砖和95砖的运行情况,不难发现,耐火砖中铬的含量越高,抗侵蚀能力越强,但是铬含量过高,会使耐火砖的抗热震性能下降,容易使耐火砖出现块状脱落。目前90砖使用效果相对好些,95砖的使用效果并不是很理想。

耐火砖的砌筑质量若有问题,耐火砖的使用寿命会明显缩短,有可能只有1周时间耐火砖就会脱落。不过,由于水煤浆气化技术逐渐成熟,很少出现因砌筑质量有问题而造成耐火砖侵蚀严重的现象。

6 烧嘴的尺寸

对于炉内耐火砖来说,局部的耐火砖损坏严重,而不是均匀地烧蚀,则表明烧嘴的结构不合理,应对烧嘴的尺寸进行改进。

通过进炉对耐火砖检查发现:耐火砖的损坏形式为馒头状,即中间大,边缘陷下去。针对我公司当前耐火砖的损伤形式分析,烧嘴间隙尺寸存在严重的不合理,为防止耐火砖出现馒头状的侵蚀,应对烧嘴的环氧通道进行改造。2014年月对烧嘴进行改造,将喷嘴外侧通道外端直径由之前的41mm扩大至42mm。改造后烧嘴主氧流速可降低至130m/s,耐火砖的使用寿命大幅度延长。

7 结语

通过对烧嘴尺寸的更改,耐火砖的使用寿命明显提高。要进一步提高耐火砖的使用寿命,还应在控制温度方面下功夫,控制开停车次数,严格控制气化炉操作温度<1250℃,并防止出现人为判断失误导致的炉温升高;同时还应继续更改烧嘴的尺寸,通过理论计算,烧嘴主氧通道扩大至43mm,主氧流速有望降低至125m/s,由此可对延长耐火砖的使用寿命起到决定性的作用。

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