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    行業新聞

    高鉻耐火材料在氣化爐的應用

    作者:河南耐火材料廠日期:2019-02-27閱讀

      氣化爐用耐火材料有哪些?

      一、氣化爐襯里用耐火材料

      氣化爐在1300~1400℃的高溫下操作,外加開、停車較多,因而要求襯里有足夠高的耐火度和良好的熱穩性能?,F今國內常壓和微壓的氣化爐常用高鋁磚(一級或二級),操作壓力較高的(0. 8—lMPa以上)多用剛玉磚、高鉻耐火材料。耐火襯里結構,一般有橫砌和豎砌兩種形式,實際采用哪種砌法,根據耐火磚質量而定,現今多用橫砌結構。
     

      
     

      影響氣化爐襯里壽命的因素

      氣化爐內里層(即工作面層)與火焰直接接觸的耐火磚的壽命大致1~2年。除爐壓、操作溫度、工藝氣體的變化影響耐火磚壽命外,原料油中微量金屬如釩、鎳等的影響也很大,尤其是金屬釩易滲透到耐火磚中去。釩(V)和三氧化二鋁(AL203)反應,在高溫下生成Al2O3·V和MgO·Fe2O3·CaO互相固溶的低熔點礦物質。這種低熔點礦物質聚集在基體上,因與氧化鋁晶粒的熱膨脹率不同,而產生剝離,造成耐火磚表面掉片。

      

      氣化過程中如產生的炭黑較多時,會沉積在耐火磚熱表面上,使磚的互相結合性變壞,磚強度消失而掉塊。實踐證明:原油氣化比重油氣化對磚的損傷輕。油中微金屬含量低的比含量高的對磚損傷輕。另外,用真空殘渣油(含2.2%~2. 6%炭黑)返爐氣化的情況更為嚴重。因此,磚的質量對爐襯壽命影響很大,若用含量98% Al203以上的高密度剛玉磚,可用兩年以上。

      

      高鉻耐火材料在氣化爐的應用

      氣化爐用高鉻耐火材料主要由Cr2O3、單斜氧化鋯以及氧化鋁微粉組成。因此,高鉻耐火材料的性能跟這幾種物質的性能緊密相關。綜合而言,高鉻耐火材料的性能特點主要表現在以下幾個方面:

      

      (1)優良的抗渣侵蝕性能。Cr2O3材料自身具有優良的抗渣侵蝕性能,這主要是歸結于以下幾點:1)Cr2O3在煤熔渣中的溶解度很低,從而保證了材料的整體性;2)多數熔渣對Cr2O3材料的潤濕性較差,從而延緩了Cr2O3在熔渣中的溶解;3)Cr2O3材料溶解到渣中之后會增加熔渣的黏度,甚至可以在材料表面形成均勻的保護層,堵塞材料的氣孔,抑制熔渣滲透。

      

      (2)優良的高溫性能。高鉻耐火材料的主要組分Cr2O3、Al2O3、ZrO2的熔點分別約為2400、2050、2700&deg;C,經1700&deg;C高溫處理后,其中的Cr2O3和Al2O3形成了結晶良好且連續的鋁鉻固溶體,因而高鉻耐火材料具有很高的高溫強度。

      

      (3)抗沖刷性能優異。鋁鉻固溶體的形成,以及ZrO2的促燒作用,使高鉻材料具有較低的顯氣孔率和較高的耐壓強度(達150MPa甚至200MPa以上),因此高鉻耐火材料具有良好的抗沖刷性能。

      

      (4)抗熱震性和抗熱剝落性。由于ZrO2的相變增韌作用[16],高鉻耐火材料的抗熱震性和抗熱剝落性得到改善。

      

      氣化爐用耐火材料必須有嚴格的要求

      氣化爐是化肥、石化行業等生產用的關鍵設備其內襯耐火材料的質量直接影響到爐子的操作穩定性和使用壽命。TEXACO水煤漿加壓氣化是潔凈煤氣化技術之一,具有高效、低污染、易自動控制等優點,但是其工況條件極為苛刻,要求高溫(1250~1550℃),高壓(2~8.5MPa),強還原氣氛和液態酸性排渣,伴隨著固體、液體、氣體的高速沖刷,且在開停車時有較大的溫度和壓力波動等,所有這些都對氣化爐用耐火材料提出了嚴格的要求:

      

      (1)必須有高的抗熔渣侵蝕性和滲透性。研究表明Cr203與煤熔渣不潤濕,具有較大的二面角,可以使熔渣的侵蝕和滲透降至小。

      

      (2)較高的熱態強度以抵抗高溫下的沖刷磨損。氣化爐的操作溫度一般比爐渣的熔點高,爐渣為液態溶渣,伴隨高速氣流沿氣化爐壁流下,部分沉積在爐壁上,部分從排渣口排出,液態渣除沖刷爐襯材料外還與爐襯進行反應,侵蝕爐襯,因此,要求爐襯耐火材料必須具有高的抗熔渣沖刷和侵蝕能力。

      

      (3)較好的高溫體積穩定性能以抵抗溫度和壓力的波動。高溫高壓條件下,要求耐火材料具有良好的抗高溫蠕變性能,即蠕變變形力,在熱應力和機械應力作用下能吸收由此而引起的微裂紋,阻止裂紋的蔓延,使爐襯用耐火材料在長時間使用時不會因為材料本身產生塑性變形而破壞表皮。

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