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氣化爐內(nèi)高鉻磚腐蝕和磨損的原因分析

高溫燒蝕

水煤漿氣化爐的操作溫度由煤的灰熔點和煤灰粘溫特性決定，水煤漿在氣化爐內(nèi)的主要反應(yīng)為裂解反應(yīng)和氧化反應(yīng)，正常工況下操作溫度控制在約1350℃。操作溫度對高鉻磚的使用壽命影響很大，氣化爐操作溫度越高，灰渣的粘度越低，流動性越好，其對高鉻磚的燒蝕和滲透就越嚴重，侵蝕速率就越大，高鉻磚的使用壽命就越短。例如，某煤化工企業(yè)水煤漿氣化裝置，正常工況下氣化爐氧煤比控制在480-500m3/m3，氣化爐出口粗合成氣中的含量為(1500-1800)×10-6，2016年10月份時，由于原料煤煤質(zhì)不穩(wěn)定，煤灰分高達16.6%、煤灰熔點達1480℃。

5臺在運氣化爐同時出現(xiàn)堵渣現(xiàn)象，當時為了維持正常排渣，氣化爐操作溫度控制較高，氧煤比控制在520-540m3/m3，氣化爐出口粗合成氣中的含量為(100-200)×10-6，異常工況持續(xù)了35d，由于渣口堵塞嚴重，終導致2#爐、3#爐、4#爐停車；檢修氣化爐時發(fā)現(xiàn)，氣化爐高鉻磚燒蝕和滲透非常嚴重，渣口高鉻磚使用不到2000h就更換，而由于高鉻磚更換難度大，無法實現(xiàn)5臺氣化爐運行，在長達15d的時間內(nèi)，只能4臺氣化爐運行且沒有備爐。

高鉻磚是以工業(yè)級三氧化二鉻和氧化鋁為主要原料，或引入少量氧化鋯等，經(jīng)高溫燒成而制得三氧化二鉻含量不小于75%,三氧化二鉻、氧化鋁和氧化鋯合量不小于98%的定形耐火制品。耐火材料在窯爐內(nèi)燒制的時分要確保窯爐的熱風器以及風管與罩門都能正常運轉(zhuǎn)，否則就會形成出產(chǎn)出來的耐火材料不符合規(guī)范，強度會有所降低。

對鉻磚顯微結(jié)構(gòu)的影響

燒結(jié)主要通過固體擴散傳質(zhì)進行，從而有利于排除氣孔，氣孔終圓化并聚集在晶粒周圍，氣孔貫通性差；而在空氣中燒成，氧分壓較高，三價鉻離子容易被氧化為四價和六價鉻離子，同時氧化鉻易揮發(fā)，形成以蒸發(fā)一凝聚為主的傳質(zhì)方式，易造成晶間斷 裂，晶粒間連續(xù)性差，氣孔無法排除。

對鉻磚抗?jié)B透性能的影響

隨著溫度升高，高鉻磚的顯氣孔率下降，體積密度增加，埋炭能顯著降低高鉻磚的燒成溫度和改善高鉻磚的顯微結(jié)構(gòu)。氣孔微細化可能是提高高鉻磚抗?jié)B透能力的一個重要途徑，能很大程度地阻止或降低熔渣的滲透，從而使高鉻磚的結(jié)構(gòu)剝落降至小，達到有效延長其使用壽命的作用。