气化炉耐火材料频繁损坏的原因分析和对策

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1、气化炉耐火材料频繁损坏的原因分析和对策摘要：本文对我公司壳牌气化炉内侧耐火材料频繁损坏的原因进行分析利制定对策。对如何延怏气化炉耐火材料的使用寿命，保证气化炉长周期运行进行探讨和总结。希望对从事壳牌气化炉的生产维护管理的相关人员，了解气化炉内件耐火材料运行借况起到一定的帮助，以保证气化炉长周期运行。关键词：Shell粉煤气化；气化炉；耐火材料；损坏原因；对策1前言XX煤气化装置采用Shol1粉煤加压气化工艺技术，其加压气化炉炉膛釆用水冷壁结构和耐火材料。气化炉运行期间，液态的渣层挂在耐火材料上向下流动，从而对水冷壁起到保护作用，可

2、使气化反应在气化温度高达1500-1700C的较高温度下进行，因而碳转化率较高，有效气成分（C0+H2）和冷煤气效率也较高。由此可见，耐火材料的正常状态对气化炉的稳定运行至关重要。水富煤气化装置从2012年5月试开车至今，已反复开停午15次，每次停年对气化炉内部进行检查，发现内部耐火材料都存在不同程度的损坏，尤其是2012年11月和2013年5月损坏较严重，损坏面积达到4.5nf和2.8H12O在烧嘴罩上方部分区域和烧嘴罩正卞方区域耐火材料层较薄，露岀固定耐火材料所用的锚固钉，锚固钉头部熔化严重，导致局部水冷壁管己裸霜，时刻危机着

3、气化炉的w稳定运行。2Shell气化炉内部基本构造和耐火材料性能2.1Shell气化炉内部基本构造气化炉是我公司XX煤代气装置引进壳牌煤气化工艺技术的核心设备。该设备采用独特的内外双层结构，外壳为压力容器，内件为膜式水冷壁结构，内外之间有一较人的环形空间。在内件水冷壁表而内侧衬有一层碳化硅含量较高的、由水冷壁上密集锚固钉固定的陶瓷衬里保护系统，这就是耐火材料。其H的一是为了保护水冷壁免受幣损、腐蚀和热冲击，二是调节燃烧过程的热输出并形成一个熔渣流动的R好表面oI［罩〜0处92匚吶图1壳牌气化炉结构示意图Tgas图2内侧耐火材料结构

4、示意图2.2耐火材料的性能在气化炉内是一个环境非常复杂的反应区域，在该区域内固体、液休、气体的高速冲刷，强还原性气氛和液态熔渣的侵蚀及开停车时较大的温度和压力波动，都对气化炉耐火材料造成剧烈的冲击，严重影响具使川寿命。因此，这就要求耐火材料具有以下性能：（1）良好导热性；（2）较好的抗熔渣侵蚀性；（3）较高的热态强度，以提高耐冲刷磨损性；（4）较好的热震稳定性，以承受温度的波动，减少裂纹和材料剥落；（5）合适的体积稳定性，使气化炉在温度和压力波动过程屮有较好的整体性和密封性。3耐火材料运行过程中出现的问题3.1经过一个周期运行，局

5、部耐火材料存在细微的裂纹，出现窜气、局部磨损等现象。图3耐火材料产生裂纹图4火眼表面耐火材料裂纹3.2在四个烧嘴罩下部耐火材料过烧较严重，频率较高。每次运行，下部耐火材料都会被烧损一部分，局部锚固钉被融化，露出水冷壁管。图5烧嘴罩下部耐火材料烧损严重图6火眼设计示意图（耐火材料填充深度达213mm）3.3气化炉SUB、火眼冷箱内填充的耐火材料烧毁严重，烧毁深度最高达到150mm。导致环形空间温度急剧上升，严重影响装置的正常运行。另外冷箱内耐火材料烧损过深，对冷箱底部隔板和侧部水冷壁管将造成致命损坏。198213图7火眼烧损示意图（

6、耐火材料烧损深度达150mm）图8SUB/IB烧损示意图3.2.4耐火材料在施工成型后固化效果不理想,产牛:膨胀和流淌现象。图9耐火材料施工后不固化且膨胀4耐火材料损坏原因分析4.1频繁开停车装置在运行期间频繁开停车，导致气化炉内温差变化大，气化炉在升温或降温过程中，由于其升、降温速率不同以及在热传递过程小耐火材料膨胀或收缩系数不同，会使耐火材料ZI'可发牛相对位移。这种相对位移会在位移而上产仝磨擦剪切力并貝有局部撕开作用，导致耐火材料产牛表面裂纹。这些表面裂纹在以后反复开停车中逐步扩展，并由于熔融炉渣和还原性介质在裂纹中的侵蚀扩

7、散，导致耐火材料局部表面剥落。4.2炉温控制不当3.2.1炉温控制较低。炉温控制较低是耐火材料损坏的直接原因。在较低温度下渣的流动能力变差,渣层逐渐积累变厚，当渣层积累到一定的厚度后，在重力作用下大量的熔渣从炉膛内剥落,从而容易将固定渣层I耐火材料连带损坏。4.2.2炉温控制过高。温度过高最直接的表现是，气化侧蒸汽产量瞬间上升，如果激冷量不够,造成炉渣流动性变好，极端情况会冇耐火材料垮渣的风险。最直观的温度上升，对烧嘴、烧嘴眾会产生热应力，在烧嘴罩形成帘子渣流使煤烧嘴偏烧损坏烧嘴罩，烧嘴罩-口损坏泄漏，烧嘴罩下部耐火材料冲刷损坏就

8、会急剧加快。4.3配煤的影响配煤时多种煤的混介不均匀。由于煤混合得不均匀则有可能使灰含量较多的煤在某个局部或某一时段集中燃烧，此时，煤的灰熔点偏高。从国内其它煤气化装置的运行经验来看，煤种的灰分、灰熔点对渣的形成影响较大，一旦气化炉不能形成稳态的挂