氣化爐爐渣主要含有CaO,SiO2,MgO,AL2O3 及Fe2O3等多種氧化物。氧化物與爐渣中的多種金屬氧化物相比,Cr2O3的溶解度最小,表明 Cr2O3具有一定的抗爐渣侵蝕能力。另一方面,Cr2O3可與爐渣中的AL2O3,Fe2O3及MgO反應(yīng)轉(zhuǎn)化為復(fù)合尖晶石(Me,Fe)O·(AL,Cr,Fe)2O3,形成一層致密的保護層,可以有效防止爐渣的進一步侵蝕。因此,通過增加Cr2O3比例可提高抗侵蝕性能。
1:水煤漿氣化爐耐火材料的選擇
水煤漿加壓氣化技術(shù)工況條件較為苛刻。首先,氣化爐內(nèi)燃燒室溫度最高超過1400℃,操作壓力最高可達8.7MPa;其次,氣化爐內(nèi)存在的強還原氣氛和高溫環(huán)境,對氣化爐內(nèi)襯耐火材料會造成侵蝕影響;最后,液態(tài)熔融態(tài)排渣時伴隨著固、液、氣三相高速沖刷,開停車過程中存在溫度和壓力的劇烈變化。滿足以上工況條件均需要高質(zhì)量的氣化爐耐火材料。氣化爐爐內(nèi)的溫度一般要高于爐渣的熔點,故爐內(nèi)爐渣以液態(tài)形式存在,隨著高速氣流沿爐內(nèi)壁下行,一部分液態(tài)熔渣沉積在爐壁上,另一部分從渣口排出。由于液態(tài)渣在沖刷爐襯耐火材料的同時,還與爐襯發(fā)生化學(xué)反應(yīng),進而侵蝕爐襯,因此要求爐襯耐火材料須具備較高的抗沖刷能力和抗侵蝕能力。
由于爐內(nèi)高溫高壓的工況環(huán)境,因此要求耐火材料須具備優(yōu)良的抗高溫蠕變性能?垢邷厝變性能是耐火材料的重要評價指標。優(yōu)良的抗高溫蠕變性能可保證爐襯用耐火材料在較長使用時限內(nèi)不發(fā)生表皮破壞現(xiàn)象。
綜上所述,爐內(nèi)耐火磚需滿足以下性能要求:優(yōu)良的抗熔渣侵蝕性能;高的熱態(tài)強度;優(yōu)異的高溫體積穩(wěn)定性。因此,根據(jù)氣化爐內(nèi)的工況特點,耐火磚的選擇包括向火面磚、背襯磚、隔熱磚、鉻鋼玉澆注料和可壓縮纖維層料等5種材料。
1.1耐火層侵蝕面磚
由于Cr2O3的二面角較大,與煤熔渣不發(fā)生潤濕作用,可最大程度降低熔渣的侵蝕和滲透;同時,由于煤熔渣可直接接觸向火面,對耐火材料性能要求最為苛刻,故水煤漿氣化爐向火面磚須選用高性能的90鉻鋁鋯磚(俗稱高鉻磚)。高鉻磚的制備過程:以純度不低于99%的電熔Cr2O3合成材料為主,再加入一定量的超細粉,通過混碾、成形及高溫梭式窯中燒制等工藝過程。高鉻磚物理化學(xué)性能特點為體積密度大、氣孔率低、常溫耐壓大、氧化鐵和氧化硅等雜質(zhì)含量低等,具備良好的熱穩(wěn)定性和抗高溫侵蝕性等優(yōu)點。
1.2中間永久層鉻剛玉磚
向火面磚背后即為背襯磚,12鉻剛玉磚常溫強度很高,抗腐蝕性氣體侵蝕性能優(yōu)良,主要起到支撐向火面耐火材料的作用,同時也能抵抗高溫條件下腐蝕性氣體的侵蝕。
1.3隔熱保溫層磚
背襯磚之后即為隔熱磚,一般選用氧化鋁空心球磚作為隔熱磚,其導(dǎo)熱率低,保溫隔熱效果好,可有效減少氣化爐的熱損失,降低能耗;同時,氧化鋁空心球磚在常溫、高溫條件下均具備較高的強度,材質(zhì)輕且雜質(zhì)含量極低,具備優(yōu)異的抗侵蝕及抗熱應(yīng)力性能。
1.4鉻剛玉澆注料
鉻剛玉澆注料主要用于氣化爐的球頂及錐底部分,具有良好的整體性及易施工等優(yōu)點,尤其當(dāng)遇到復(fù)雜結(jié)構(gòu)的施工時,使用鉻剛玉澆注料不僅方便快捷,而且節(jié)省工時。另外,鉻剛玉澆注料由于抗氣體侵蝕性強、體積密度大及氣密性好,因此能夠大大增加氣化爐的使用壽命。
1.5絕緣隔熱棉層
由于可壓縮纖維層料的容重小且熱導(dǎo)率低等優(yōu)點,故具備優(yōu)異的保溫絕熱性能,同時可有效降低里層耐火材料高溫條件下的徑向膨脹作用。另一方面,壓縮纖維層料施工非常便利,可節(jié)約制造成本