作者/來源：宋丹丹，張本鳳，馬宏波，張建勝（清華大學(xué)熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ，北 京 100084） 日期： 2017-05-02 點(diǎn)擊率：1628
摘要：根據(jù)氣化爐耐火磚與水冷壁上使用耐火材料的成分的差別，結(jié)合灰渣化學(xué)成分以及水煤漿和干粉進(jìn)料氣化爐運(yùn)行時(shí)爐壁的掛渣情況，從化學(xué)侵蝕、熔渣沖蝕、熱應(yīng)力變化等角度分析耐火材料在氣化爐運(yùn)行過程中的變化，探討耐火材料在氣化爐高溫和熔渣情況下產(chǎn)生蝕損的機(jī)理，提出延長耐火材料使用壽命的建議以及氣化操作注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：氣化爐 耐火材料 蝕損
對(duì)于當(dāng)前運(yùn)行的氣流床煤氣化裝置， 無論是水煤漿進(jìn)料還是干粉進(jìn)料，氣化爐燃燒室的溫度都處于煤的灰熔點(diǎn)以上， 因此必須采取一定的隔熱措施以保護(hù)氣化爐承壓殼體。 按照采用的隔熱措施不同，可將這類氣流床氣化爐分為兩類，即耐火磚型與水冷壁型。 前者使用的隔熱材料為耐火磚，主要成分為 Cr2O3，其含量多在 80％～95％，其余成分為 Zr O2、Al2O3、Si O2、Fe2O3等，水煤漿進(jìn)料的氣化技術(shù)多為該型式氣化爐［1－4］。后者采用水冷壁隔熱，并在水冷壁上敷設(shè)耐火材料涂層，主要成分為Si C，含量一般在 75％以上，其余成分為 Al2O3、Si O2等，干粉進(jìn)料的氣化技術(shù)多為該型式氣化爐［5］。 清華大學(xué)開發(fā)的清華爐氣化技術(shù)是唯一將水煤漿進(jìn)料和水冷壁爐結(jié)合的氣化技術(shù)。
不論耐火磚型還是水冷壁型氣化爐，“以渣抗渣”均是其耐火材料自我保護(hù)的重要方式，爐壁掛渣情況好壞對(duì)耐火材料蝕損會(huì)產(chǎn)生明顯影響［6］。根據(jù)理論實(shí)驗(yàn)研究及運(yùn)行表明，氣化爐內(nèi)的渣層以固定渣層及流動(dòng)渣層 2 種形式存在。從目前實(shí)際運(yùn)行的氣化爐看，兩種不同類型的氣化爐保護(hù)形式，其耐火材料在氣化爐內(nèi)的高溫、高壓和熔渣存在的苛刻工況下發(fā)生蝕損和剝落的程度不同。對(duì)于耐火磚型氣化爐來說，由于耐火磚相比于水冷壁的熱阻大很多，運(yùn)行過程中積蓄熱量較多，因此，即使對(duì)于相同的操作溫度，耐火磚層內(nèi)表面的溫度也會(huì)高于水冷壁耐火涂層內(nèi)表面的溫度，而且可能高于灰渣熔融溫度，導(dǎo)致無法形成固態(tài)渣層，“以渣抗渣”的自我保護(hù)能力較差，耐火磚本體遭遇侵蝕的機(jī)會(huì)加大。
由于氣化爐內(nèi)工況復(fù)雜，爐溫波動(dòng)較難控制，使得化學(xué)侵蝕、氣流及熔渣侵蝕、熱應(yīng)力破壞成為氣化爐耐火材料蝕損的主要原因。 針對(duì)耐火材料在實(shí)際運(yùn)行中存在的蝕損問題進(jìn)行分析研究，對(duì)于氣化爐的實(shí)際操作運(yùn)行具有重要意義。
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