水煤浆气化炉耐火材料的损毁原因及改进

分析了水煤浆气化炉用耐火材料的损毁原因,认为熔渣侵蚀、剥落和机械磨损是导致炉衬耐火材料损毁的主要因素,其中以剥落为主;引起剥落的原因是多方面的,包括熔渣渗透引起的结构应力、温度变化引起的热应力、体积膨胀引起的机械应力及组分价态变化引起的体积效应等。以减少熔渣渗透为目的,通过添加适合金属外加剂,研制的新产品具有更高的体积密度和更小的气孔直径,预计可提高炉衬使用寿命10%以上。     

熔渣气化炉用添加磷酸盐的高铬耐火材料损毁机理

气化炉是一个反应容器,将含碳原料(如煤和石油焦)在高温高压的还原气氛中(极低的氧分压)与氧气反应生成CO和H2的合成气。这种合成气被用作化学生产中的原料或者是用来发电。气化过程的副产品包括:1)未反应的碳;2)CO2和H2S等热气;3)含碳原料在气化炉液化过程中形成的矿物杂质或是有机金属复合物共同形成的熔渣。在气化炉中,熔渣与高铬耐火材料衬里之间发生反应会导致两种主要的剥落(结构剥落和化学剥落)和化学熔蚀。在高铬砖中添加磷酸盐相是最近研究出来的,能够起到减缓耐火衬里剥落和减轻熔渣对耐火材料衬里的化学熔蚀。本文讨论了磷酸盐相对砖的显微结构影响并降低由于熔渣侵蚀所造成的耐火材料损毁。     

使用条件对气化炉内衬材料寿命的影响

结合国内外水煤浆加压气化炉的研究和上海焦化有限公司多年的实践经验，介绍了煤渣成分、操作温度和其他一些使用条件对气化炉内衬耐火材料寿命的影响。煤渣中CaO加大了熔渣向砖内的渗透深度，Fe2O3加速了熔渣对耐火砖表面的冲刷损毁；超温操作或温度波动使耐火砖侵蚀速率加大并易造成结构剥落；生产负荷以及喷嘴雾化角大小都对耐火砖的寿命产生很大的影响。     

水煤浆气化炉内衬热面高铬材料的选择

简要介绍了水煤浆气化炉内衬热面耐火材料的使用条件,归纳了其主要损毁原因有化学侵蚀、热剥落和冲刷,针对损毁原因分析了使用内衬热面耐火材料必须重视的几方面性能,认为使用Cr2O3含量高、气孔孔径小、抗热震性能优良以及热态强度高的高铬砖和性能优良的氧化铬火泥可以提高内衬材料的使用寿命.     

水煤浆气化操作条件对高铬耐火材料的影响

水煤浆气化是在高温、高压、强还原气氛下操作的 ,其气体成分及煤熔渣成分对耐火材料产生严重的侵蚀和损毁。通过分析气氛、熔渣及操作条件对耐火材料的影响 ,将有助于延长气化炉用耐火材料的寿命     

煤气化炉耐火材料蚀损机理分析

根据气化炉耐火砖与水冷壁上使用耐火材料的成分的差别,结合灰渣化学成分以及水煤浆和干粉进料气化炉运行时炉壁的挂渣情况,从化学侵蚀、熔渣冲蚀、热应力变化等角度分析耐火材料在气化炉运行过程中的变化,探讨耐火材料在气化炉高温和熔渣情况下产生蚀损的机理,提出延长耐火材料使用寿命的建议以及气化操作注意事项。     

真实服役环境与实验室模拟条件下高铬砖损毁形式的对比

通过对工业气化炉用后砖、回转抗渣实验后试样以及静态坩埚抗渣实验后试样宏观结构、显微结构及能谱分析,对比高铬砖在水煤浆气化炉真实服役环境和实验室模拟抗渣条件下损毁形式的不同。结果表明,高铬砖在真实气化环境中的损毁主要受:化学侵蚀、熔渣渗透以及热剥落三方面共同作用。实验室模拟条件下的两种抗渣实验结果在化学侵蚀和熔渣渗透方面与真实环境下的损毁机理较为一致,在热剥落方面与真实环境下的结果差异大。实验室抗渣模拟试验对评价气化炉用材料的抗渣侵蚀和抗渣渗透具有可借鉴性。     

耐火材料的抗损毁性

耐火材料的抗损毁性是指耐火材料原料、产品及构件在使用过程中的可靠性和使用寿命 ,是耐火材料抵抗各种破坏因素的能力。俄罗斯研究者对耐火材料的损毁原因及改善途径进行了系统研究 ,并且举例说明了各种工业窑炉使用优化设计的耐火材料后所达到的最高使用寿命。耐火材料的损毁分为 8种基本类型 :(1)耐火材料与渣、熔融金属或其他熔融物、灰分、气体等进行的化学作用所引起的渣蚀 (大约占整个损毁量的 70 % ) ;(2 )温度波动导致的热剥落 (大约占整个损毁量的 2 0 % ) ;(3)多晶转化及热膨胀引起的结构松散 ;(4 )使用温度超过其软化点或耐火…     

水煤浆加压气化炉用Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的损毁模式

详细分析了陕西渭河煤化工集团有限责任公司的德士古(Texaco)水煤浆加压气化炉用Cr2O3-Al2O3-ZtO2砖的损毁模式及影响因素,并提出了降低耐火砖损毁的方法.认为块状剥落、烧蚀损伤、冲蚀损伤和机械损坏是造成耐火砖损毁的主要原因;提高耐火砖自身的抗侵蚀能力,改善炉衬砌筑结构和炉内工况气氛,控制适当的炉渣特性,以及采用正确的修理维护方法,是提高德士古水煤浆加压气化炉用Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖使用寿命的主要途径.经过几年的反复试验和技术改进,特别是采用中钢集团洛阳耐火材料研究院生产的Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖后,渭河煤化工集团有限责任公司的德士古水煤浆加压气化炉用Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的使用寿命已从原设计的8000 h提高到现在的23000 h.     

熔渣与耐火材料高温润湿研究进展

熔渣的侵蚀是导致耐火材料损毁的主要原因之一，主要表现形式是耐火材料在渣中的熔解及熔渣向耐火材料中的渗透，这2个方面都与熔渣在高温下与耐火材料的润湿性有关，耐火材料的高温润湿性能可以通过熔渣在其表面的张力、黏附功和铺展系数等参数加以表征。改变耐火材料的组成及粗糙度等可以降低熔渣在耐火材料表面的润湿，进而提高耐火材料的服役寿命。本文从熔渣组成、耐火材料组成及表面微观效应等方面综述了耐火材料表面熔渣高温润湿性的影响因素，同时也展望了该领域未来研究发展方向。     

水煤浆加压气化炉耐火衬里延长使用寿命探讨

水煤浆气化炉耐火衬里的使用寿命直接决定着气化炉的长周期高效运行,本文从水煤浆加压气化炉的工作环境及对耐火材料的要求、耐火砖损毁机理、耐火衬里结构等方面进行阐述,对提高气化炉向火面铬铝锆砖寿命的措施进行探讨,旨在提高水煤浆加压气化炉耐火砖的使用寿命.     

GSP气化炉水冷壁挂渣影响因素探究

水冷壁结构形式的GSP气化炉采用"以渣抗渣"的原理,在水冷壁内侧附着1层均匀分布的熔渣层,以抵御高温熔渣对水冷壁的腐蚀。气化炉内结渣是一个相当复杂的过程,不仅与煤种特性以及熔渣本身的沉积特性有关,还与炉内粉煤气化燃烧过程有着密切关系。GSP气化炉内的耐火材料很容易受到熔渣的侵蚀,极易损坏。主要讨论了煤质、气化炉操作温度、氧煤比的控制等对GSP气化炉内水冷壁挂渣的影响因素。     

熔渣气化炉用耐火材料的开发和使用现状

本文系统论述了熔渣气化炉的操作环境,炉衬热面耐火材料的发展现状和影响其寿命的因素,以及气化炉衬里存在的问题。在工业气化炉上取得使用经验的耐火材料中 Cr_2O_3含量均达60％～80％,它们分别为镁铬尖晶石质、铬铝锆质和铬铝质耐火材料。进一步提高气化炉衬使用寿命需要尽可能降低气化炉操作温度,稳定操作条件和不同部位进行综合砌衬。     

钢包渣向铝尖晶石质钢包衬的渗透

1.前言 钢包内衬用耐火材料由于采用浇注施工方法,可实现低成本化和大幅度省力化。当前浇注料是以铝尖晶石质材料为主体。该材质的损毁状况是以随着熔渣的渗透而产生的变质层的剥落为主。因此,为了抑制熔渣的渗透,进而提高其耐用性的改进正在各个公司进行。本文介绍了对实际使用的浇注料的溶渣渗透状况进行的调查和今后改进方向的研究情况。     

水煤浆加压气化炉用高铬耐火材料的显微结构及损毁机理

采用扫描电镜和能谱分析方法 ,分析了水煤浆加压气化炉用高铬砖渣蚀前后的显微结构和相组成 ,探讨了主要损毁机理。结果表明 :煤熔渣与砖反应和渗透引起砖组成的改变 ,从而导致砖的结构剥落和强度弱化是砖损毁的主要原因 ;LIRR -HK90砖的显微结构呈网络状镶嵌结构 ,直接结合程度高 ,与渣反应可生成 (Mg ,Fe) (Al,Cr,Fe) 2 O4 复合尖晶石致密带 ,阻止了渣的进一步渗透 ,减缓渣蚀速度和结构剥落 ,其使用效果优于进口的同类产品     

改善水煤浆气化炉内衬耐火材料抗侵蚀性能的探讨

分析了水煤浆加压气化炉用高铬耐火材料被侵蚀破坏机理,高铬砖破损的主要原因是煤渣的渗透使高铬砖大块剥落。在此基础上,在保持较好的抗热震性前提下,提出了用浸渍处理的方法来提高高铬耐火材料抗煤熔渣侵蚀性的设想,并进行了初步试验,初步研究结果表明,该方法合理、有效。     

气化炉用高氧化铬耐火材料的损毁机理

气化是一个高温、高压的化学过程,可将含碳原料转化成CO和H2（合成气）用于发电和化学制品行业。在氢经济中它是以氢为源头的首要候选者,也是在未来先进的矿物燃料电力系统中期望看到增加其应用的少数技术之一。气化由于其较高的效率、隔离捕获CO2的能力或在其它行业的应用及其含碳原料燃料灵活性的潜力,故对其进行评估。气化过程的核心是气化炉——一个高压下的化学反应容器,在氧气不足的情况下用来在碳和水之间发生反应以生成合成气。气化炉砌有高Cr2O3材料以保护容器外壳。气化炉是一个复杂的系统,工业界认为用作气化炉炉衬的耐火材料的损毁限制了其可靠性、可用性以及更多的应用。NETL研究者对从多个气化炉上拆下的使用过的高Cr2O3耐火材料进行研究以确定其炉役期间的损毁机理。这些分析说明了高氧化铬耐火材料的永久损毁与含碳原料中的灰渣有关,在气化过程中它呈液态且与耐火材料发生反应,导致了由化学溶解和剥落（结构的和化学的）所引起的侵蚀。本文阐述了对使用过的耐火材料的侵蚀剖析及应用热动力学模型以解释由微观结构变化引起的侵蚀。这些信息是改善耐火材料应用的基础。     

四喷嘴气化炉耐火砖蚀损原因分析及操作优化

在实际操作中,导致四喷嘴气化炉耐火砖损毁的主要原因为熔渣的侵蚀渗透、热应力引起的破坏、熔渣和高速气流的冲蚀损坏等,而气化炉操作工况的控制、耐火砖的砌筑质量等是影响耐火砖蚀损的重要因素。针对四喷嘴气化炉耐火砖损毁的机理,提出了减轻耐火砖蚀损的对策及优化措施。     

水冷壁式粉煤气化炉炉衬应力场数值模拟研究

针对水冷壁式粉煤气化炉在使用过程中由热应力引起的耐火材料和渣层损毁现象,建立了水冷壁的局部热应力模型,运用ANSYS有限元分析软件对水冷壁式粉煤气化炉使用过程的应力场进行了数值模拟研究。结果表明:1)水冷壁式气化炉的最大应力出现在锚固钉与耐火材料的界面以及耐火材料与渣层的界面,渣层最大应力的位置在渣层表面。2)渣层厚度的增加可显著降低锚固钉与耐火材料界面处的热应力,但是会导致渣层与耐火材料层间的热应力增大。3)当热导率为2～6 W·m~(-1)·K~(-1)时,随着热导率增加,会导致热应力迅速升高;而当热导率为6～10 W·m~(-1)·K~(-1)时,热应力基本稳定。4)降温速率越快,炉衬各点的温度和热应力下降得越快。     

不定型耐火材料衬里在灰融聚粉煤气化炉的应用

不定型耐火材料是一种新型筑炉材料。介绍了灰融聚粉煤气化炉的衬里结构;提出了不定型耐火材料用于灰融聚粉煤气化炉衬里的注意事项。通过与传统耐火材料衬里的对比,表明不定型耐火材料衬里具有降低气化炉成本、减少气化炉过热点、施工方便以及使用寿命长等特点。