德士古氣化爐耐火磚損耗分析以及延長壽命的相應對策

李劍暉(神華包頭煤化工有限責任公司 內蒙古包頭014010)

德士古氣化爐耐火磚損耗分析以及延長壽命的相應對策

李劍暉
(神華包頭煤化工有限責任公司 內蒙古包頭014010)

1 耐火磚的性質以及結構特點

耐火磚是耐火材料的一種，也可稱為定型耐火材料，其形狀有標準規格，也可以根據需要在筑切時進行加工處理，當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揮。

①熱面磚：致密鉻鋁鋯異型磚，能夠很好地保護隔熱層，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化合物，改變了磚的組成，低熔點化合物不斷地被沖刷，導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整氧煤比、爐溫以及壓力，經反復總結才能使工況達到最佳，使合成氣的有效成分達到要求指標。在此反復操作調整的同時，無形中加劇了對爐磚的損耗。

2.2 耐火磚的質量以及筑磚質量

優質的耐火磚是延長其使用壽命的前提，因而在耐火磚本體質量無差別的狀態下，砌筑質量會直接影響其使用壽命。比如磚縫過大，為運行狀態下的高溫熔融態爐渣滲入及侵蝕提供了通道，使爐渣與耐火磚側面接觸面積增大。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對爐磚產生侵蝕作用。在磚襯設計的技術要求中，對磚的橫縫、豎縫以及磚縫灰漿的調配與使用都作了嚴格要求，但施工中往往出現偏差。當磚縫較寬時，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，導致部分耐火磚局部應力集中，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留膨脹縫也應嚴格按設計要求施工，拱頂超溫往往是該處施工質量因素所致。筑爐技術要求中，對磚的水平度、垂直度和橢圓度都作了嚴格規定，只有精心施工、確保筑爐質量，才能保證耐火磚達到較長的使用壽命。

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。如果不進行烘干處理，在點火受熱后，將出現因水分受高溫蒸發膨脹和砌體的熱應力過大等因素而造成砌體裂縫剝落、灰漿龜裂、保溫結構損壞，甚至爐墻倒塌。因此，烘爐是一項很重要的工作，若操作不當也將導致砌體損壞、變形或縮短耐火磚使用壽命，以至于影響整個系統的平穩運行。同時，烘爐還可加速耐火材料砌體的物理、化學變化進程，使其穩定，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，即烘爐曲線進行烘爐。在第2次以及往后的烘爐中可以適當的提高升溫速率，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，燒嘴內部的間隙會直接影響煤漿霧化效果。燒嘴安裝不當會導致燒嘴偏噴，氣化爐爐膛一側的耐火磚長期高負荷運行。燒嘴一旦出現問題，需要停車更換燒嘴，頻繁開停車會使耐火磚運行工況不斷變化，影響其使用壽命。

2.6 其他影響

在運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；對爐磚的整體結構設計不合理，也會導致其使用壽命縮短。

3 延長耐火磚的使用壽命

3.1 嚴格把控耐火磚的質量以及筑磚質量

首先，保證使用優質的耐火磚以及其他筑磚材料，在使用時，需要查看其質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，應嚴格把控筑磚質量。

(1)先進行氣化爐筒身的砌筑。在砌筑之前，應根據氣化爐的實際尺寸與圖紙作對比，進行磚的預排；預排時，可以檢查磚縫之間的縫隙是否均勻一致，在實際砌筑時也應檢查，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，發現有誤差必須及時糾正。每砌筑15層磚就需要用水準儀測量整個爐環的水平度。同時，必須嚴格安照砌筑的要求，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，按階梯形次序進行砌筑。

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

(3)待拱頂磚砌筑完成后，再進行錐底磚的砌筑。首先，也需要進行磚的預排，然后進爐子對最后一場磚進行砌筑；隨后進行第1次澆注料施工，澆注料的施工必須保證密實無空洞，然后繼續磚的砌筑，反復進行，直至最后砌筑結束。

3.2 嚴格按照烘爐曲線進行烘爐

砌爐完成后，應自然干燥4～7 d，使部分水分揮發。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。自然通風干燥后，按烘爐曲線進行烘爐。烘爐曲線見表1。

表1 烘爐曲線

3.3 加強生產操作管理

選擇合適的爐溫、穩定操作壓力和泄壓速率都對延長耐火磚使用壽命至關重要。據實際情況制定氣化爐運行管理卡片，嚴格控制高壓煤漿泵流量和壓力，保證氧壓不出現太大波動，氣化爐爐膛溫度和壓力應控制在一定范圍內。停車時，不能快速泄壓。氣化爐快速泄壓時，滲入磚內的氣體來不及隨著爐內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 嚴格把控燒嘴檢修質量

燒嘴的每次檢維修都必須嚴格按照技術協議執行，燒嘴流道的間隙不能改變；同時，對燒嘴的盤管質量也應嚴格把關，避免在日常生產運行中因燒嘴問題導致氣化爐頻繁開停。

4 結語

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，筑磚質量必須合格，同時加強對生產操作的管理，耐火磚使用壽命也會隨之延長。

2014- 05- 20)