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如何提高气化炉耐火砖的使用寿命

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摘要：目前国内水煤浆气化炉的发展较迅速，但影响气化炉长周期稳定运行的关键是气化炉的炉砖使用情况，本文章重点讨论了气化炉耐火砖使用寿命的影响因素及解决措施。

关键词：气化炉；耐火砖；使用寿命

目前我国在大力发展具有国际水平的水煤浆加压气化技术，国内有两百多台水煤浆气化炉在运行，水煤浆加压气化的关键设备是气化炉，气化炉运行时间的主要制约因素就是耐火砖和烧嘴的使用寿命。耐火砖相对于烧嘴其更换工艺复杂，周期更长，因此耐火砖使用寿命直接影响气化炉的正常运行和备用。

1、气化炉耐火砖组成和形式

我公司气化装置采用德士古水煤浆气化技术，三台气化炉两开一备，气化炉耐火砖按布置的位置分为拱顶砖、筒体砖和锥底砖，现就各部位耐火砖的组成和形式介绍如下：

1.1拱顶：拱顶耐火材料分三层，由里到外分别为86%高铬砖、铬刚玉浇注料、纤维可压缩材料。

1.2筒体：筒体耐火材料分四层，由里到外分别为：86%高铬砖、12%低铬砖、氧化铝空心球砖、耐火纤维毡。

1.3锥底：锥底耐火材料分四层，由里到外分别为：86%高铬砖、12%低铬砖、铬刚玉浇注料、耐火纤维毡。

由于气化炉磨损更换较频繁的砖为向火面高铬砖，故本文仅针对向火面耐火砖的使用寿命进行研究讨论。

2、气化炉耐火砖损坏原因分析

由于气化炉向火面耐火砖长期与高温、高压、低粘度和具有一定还原性的工艺介质相接触，局部区域还直接承受火焰冲刷和舔烧，工艺调整时温度、压力变化急剧，工作条件苛刻，因此耐火砖损伤形式多种多样，产生的原因也错综复杂，针对不同的损伤情况，一般概括为片状剥落、烧蚀损坏、化学侵蚀、冲蚀损坏等。

2.1、片状剥落：耐火砖相互之间的相对位移产生一定的剪切力，作用于耐火砖难免存在的细微缝隙和气泡的位置，就会产生有一定深度、面积较大的块状形态凹坑，经验上超过1.5mm深度就认为是片状剥落。另外砖缝、砖体细微缝隙和气泡存在时为高温熔融流动态炉渣的渗入及侵蚀提供了通道，而且这种炉渣进入砖缝的侵蚀本身也促使砖缝不断加大，从而增加片状剥落的发生。

2.2、烧蚀损坏：水煤浆气化炉的反应过程主要分为一次反应区、二次反应区和混合反应区。一次反应区主要反映为裂解反应和氧化反应。在一次反应区通常存在氧气未完全反应的过氧工况，产生局部高温的情况较多，因此很容易使耐火砖表面受高温作用而烧蚀损伤，甚至产生局部过烧熔化。在气化炉工况波动时，如氧煤比、烧嘴性能、渣口压差、原料煤的灰分含量、灰渣组成特性、拱顶砖的形状和气化炉的负荷等，更容易发生耐火砖的烧蚀。

2.3、化学侵蚀：任何耐火砖本体必定存在一些细小缝隙和气孔，在气化反应过程中，这将成为气化炉内气体进入炉砖的通道。气化炉产生的气体主要成分为H2和CO，整个耐火砖的向火面会被这两种强还原性气体侵蚀，气体通过炉砖本体的通道向内渗透，并与耐火砖中的SiO2、Fe2O3等氧化物进行反应，破坏了砖的结构和强度，影响其使用寿命。

2.4、冲蚀损伤：气化炉在正常工况下持续不断产生高温煤气和熔融态炉渣，这两种介质都对耐火砖壁面造成严重的冲刷和磨损，由此引起的耐火砖损坏就称冲蚀性损伤。

3、提高耐火砖使用寿命的措施

为了提高气化炉耐火砖的使用寿命，通过对工艺和设备原因分析，以及耐火砖侵蚀模式的探讨，可以通过以下措施来延长耐火砖的使用寿命。

3.1、严格按照烘炉曲线进行烘炉，防止由于炉温变化过快使耐火砖产生位移。

3.2、控制适当的氧煤比，选择雾化效果好的烧嘴，控制好炉温，防止渣口结渣，尽量选择灰分含量低的原料炉，气化炉负荷尽量不要太高。

3.3、在不影响正常运行的条件下，尽量降低操作温度，并减少开停车次数。

3.4、控制好炉温。合适的炉温对于气化炉来说相当关键，它能使耐火砖表面形成一层薄的熔渣，对耐火砖起保护作用。另外，控制恰当的氧煤比也有利于控制炉内的氧化还原性反应。经过一段时间摸索，我公司现在的炉温控制方式如下：目前经验是气化炉刚投料时在线分析未投用，氧煤比(氧气煤浆体积比)先控制在470左右，在线分析投用后根据渣样、甲烷含量、气体成分、渣口压差等再调整工况。注意原料煤灰熔点的状况，及时应对调节。

3.5、筑炉时耐火砖膨胀缝要均匀，耐火泥一定要饱满，使砖缝不再成为薄弱易侵蚀的地方。

3.6、增大耐火砖的体积密度，使气孔微细化，减少化学侵蚀的路径，从而提高抗炉渣侵蚀性能。

3.7、建立炉砖运行台账，每个检修周期及时测量内径，查看侵蚀情况，掌握侵蚀速率及其变化，以便及时调整操作工况，制定更加科学的生产和检修计划。

4、结束语

我公司气化装置经过三年的运行，通过一系列的改进措施，目前使用的炉砖为洛阳利尔提供，现在我公司气化炉炉砖使用时长能达到18000小时，在同行业中属于使用周期较长的企业，我们将继续努力，不断的改进和努力，争取将气化炉炉砖