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耐火磚的損毀機(jī)理
(1)熔渣對(duì)磚體的侵蝕滲透
熔渣對(duì)耐火磚的侵蝕主要包括滲透、溶解和沖刷磨損3個(gè)過(guò)程。氣化爐采用高溫液態(tài)排渣，渣蝕是爐磚遇到的主要問(wèn)題之一。熔渣對(duì)耐火磚的侵蝕取決于渣和耐火材料的化學(xué)組成、操作溫度以及渣的熔點(diǎn)和流態(tài)，包括爐磚在渣中的溶解和渣在耐火材料中的滲透以及由此引起的結(jié)構(gòu)性剝落。
(2)熱應(yīng)力引起的破壞
剝落是爐磚受到不均勻應(yīng)力后所致，其中熔渣深入爐磚形成變質(zhì)層引起結(jié)構(gòu)應(yīng)力，爐內(nèi)溫度波動(dòng)引起熱應(yīng)力，金屬外殼引起機(jī)械應(yīng)力，爐磚長(zhǎng)時(shí)間在高溫下產(chǎn)生的蠕變應(yīng)力，耐火材料在爐內(nèi)氧化-還原氣氛中價(jià)態(tài)變化引起的體積效應(yīng)以及碳素沉積等產(chǎn)生的應(yīng)力。各種應(yīng)力共同作用導(dǎo)致磚面薄弱處產(chǎn)生裂縫，裂縫不斷擴(kuò)展并相互貫通形成龜裂，最終以片狀或塊狀形式離開(kāi)磚體而形成剝落，造成對(duì)爐磚的損毀。
(3)氧化-還原氣氛
還原性氣氛對(duì)爐磚的影響主要表現(xiàn)在2個(gè)方面，即氫氣和水蒸氣與耐火材料中的SiO2組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以及CO汽提分解沉積現(xiàn)象。水煤漿氣化過(guò)程在強(qiáng)還原氣氛下進(jìn)行，而在停車期間，爐內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瘹夥?，這種氧化-還原氣氛的交替，導(dǎo)致?tīng)t磚組分價(jià)態(tài)發(fā)生變化，對(duì)爐磚產(chǎn)生較大影響。
(4)機(jī)械磨損
爐磚的機(jī)械磨損主要來(lái)自于高速汽提和流動(dòng)熔渣，不但強(qiáng)化了熔渣與爐磚的化學(xué)反應(yīng)，并將低灰熔點(diǎn)的反應(yīng)產(chǎn)物從磚表面帶走，而且加速了磚體變質(zhì)層、裂紋部位的剝落進(jìn)程。
影響爐磚實(shí)際使用壽命的因素
基于爐磚的損毀機(jī)理，氣化爐在實(shí)際操作中要經(jīng)歷筑爐、風(fēng)干、烘爐、投料升壓、日常操作、加減負(fù)荷、升降溫、停車降壓降溫、抽拔燒嘴等一系列操作，操作中如有不當(dāng)都會(huì)影響爐磚的使用壽命。
(1)高溫爐磚遇水熱震
在投料前進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，由于爐頭閥內(nèi)漏，很可能使?fàn)t磚因受到激冷而產(chǎn)生裂紋，該裂紋在氣化爐運(yùn)行過(guò)程中受到各種因素的作用而不斷延長(zhǎng)加深，進(jìn)而影響氣化爐的正常運(yùn)行。另外，在停車后拔燒嘴時(shí)，燒嘴冷卻水盤(pán)管可能會(huì)由于碰撞而發(fā)生破裂，此時(shí)水噴濺至爐壁上也會(huì)損毀爐磚。
(2)長(zhǎng)期非正常負(fù)荷運(yùn)行
氣化爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，無(wú)法使氧氣和煤漿能夠完全霧化反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)出現(xiàn)局部過(guò)氧而產(chǎn)生高溫區(qū)，也會(huì)出現(xiàn)局部壓力的紊亂波動(dòng)，導(dǎo)致?tīng)t磚受影響而損毀。氣化爐長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，燒嘴噴出的物料速度過(guò)快而對(duì)爐壁產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷，加速了爐壁的損毀。
(3)正常操作中爐溫控制偏高
爐溫應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)而定，一般高于煤灰熔點(diǎn)50～80℃比較合適。但有些操作人員習(xí)慣高溫低甲烷控制，以防止?fàn)t況或煤質(zhì)稍有波動(dòng)而引發(fā)渣口堵塞。但長(zhǎng)期高溫運(yùn)行，爐磚的損毀速度將會(huì)大幅加快。
(4)運(yùn)行中燒嘴偏噴
煤漿與氧氣流量不匹配或燒嘴磨損變形，均會(huì)引起燒嘴偏噴，如果調(diào)節(jié)不及時(shí)就會(huì)導(dǎo)致局部爐磚加速損毀。
(5)開(kāi)停車升降壓太快
由于操作原因，在開(kāi)停車時(shí)升降壓太快使?fàn)t磚變質(zhì)層加速脫落，也會(huì)導(dǎo)致?tīng)t磚的損毀。
(6)烘爐時(shí)未按升溫曲線進(jìn)行升溫
合格的筑爐和烘爐是爐磚長(zhǎng)周期使用的前提，烘爐時(shí)升溫太快或是反復(fù)熄火，會(huì)由于應(yīng)力而導(dǎo)致?tīng)t磚損毀。
(7)渣口堵塞進(jìn)行升溫熔渣
由于煤質(zhì)或操作原因?qū)е略诎l(fā)生堵塞時(shí)，必須緩慢平穩(wěn)地升溫熔渣，但此過(guò)程會(huì)大大加劇爐磚的損毀速度。
(8)氧氣流量波動(dòng)
在原始開(kāi)車的初期階段，由于氧氣調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致閥位頻繁波動(dòng)，相應(yīng)的氧氣流量也頻繁波動(dòng)，波動(dòng)量達(dá)300m3/h(標(biāo)態(tài))左右，有時(shí)甚至達(dá)到700m3/h(標(biāo)態(tài))，氧氣總管壓力也時(shí)有波動(dòng)。氧氣流量的波動(dòng)必然會(huì)影響燒嘴霧化效果、爐內(nèi)反應(yīng)情況、溫度和壓力分布，進(jìn)而對(duì)爐壁產(chǎn)生影響。
(9)烘爐時(shí)發(fā)生閃爆
前期烘爐時(shí)，時(shí)有熄火情況發(fā)生，為了盡量減少爐溫的下降，熄火后抽負(fù)不足，再次點(diǎn)火時(shí)發(fā)生閃爆。發(fā)生閃爆時(shí)，渣口磚和拱頂磚都有可能出現(xiàn)松動(dòng)或損壞。
(10)筑爐缺陷
筑爐材料存放不當(dāng)和未嚴(yán)格按圖紙和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行筑爐作業(yè)，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t磚局部不合格，在運(yùn)行過(guò)程中問(wèn)題趨于嚴(yán)重，最終導(dǎo)致?tīng)t磚非正常損毀。
(11)盲頭磚拔取困難
氣化爐停車后，盲頭磚需拔出檢查，但經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)盲頭磚斷在拱頂?shù)默F(xiàn)象，需敲碎后才能取出，在此過(guò)程中有可能造成拱頂磚損壞。
操作優(yōu)化措施
氣化爐長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行在一定程度上取決于耐火磚的使用壽命，只有精細(xì)化的操作、詳實(shí)的管理制度，才能保證氣化爐運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。針對(duì)影響耐火磚使用壽命的因素，落實(shí)了如下的操作優(yōu)化措施。
(1)水壓試驗(yàn)時(shí)斷開(kāi)煤漿進(jìn)燒嘴短節(jié)，防止冷水進(jìn)入氣化爐而激碎爐磚。
(2)嚴(yán)禁氣化爐在低于70%的負(fù)荷下運(yùn)行，考慮到雙爐70%負(fù)荷下運(yùn)行后工序存在放空現(xiàn)象，正在進(jìn)行更換小燒嘴的試驗(yàn)，以期在不影響氣化爐運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
(3)根據(jù)煤質(zhì)嚴(yán)控爐溫，初期粗合成氣含甲烷體積分?jǐn)?shù)一般控制在400×10-6左右，正常時(shí)控制在(600～700)×10-6。
(4)開(kāi)停車時(shí)的升降壓嚴(yán)格按操作規(guī)程執(zhí)行。
(5)找到了氣化爐升溫至650℃前易熄火的原因，采取相應(yīng)的措施以最少的熄火次數(shù)按照升溫速率進(jìn)行氣化爐的升溫。
(6)由于采用堆取料機(jī)向煤倉(cāng)上煤，容易造成大塊煤滾落至煤倉(cāng)底部。為此，嚴(yán)控煤質(zhì)，解決煤倉(cāng)底部存在大塊煤的問(wèn)題，減少因煤質(zhì)原因而導(dǎo)致的渣口堵塞次數(shù)。
(7)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序(SOP)進(jìn)行烘爐，防止出現(xiàn)閃爆而損毀爐磚。
(8)更換氧氣調(diào)節(jié)閥，基本解決了氧氣流量波動(dòng)的問(wèn)題。
(9)工藝人員在氣化爐筑爐過(guò)程中全程監(jiān)護(hù)，筑爐完成后一次驗(yàn)收，然后進(jìn)行烘爐，爐溫達(dá)到1100℃后進(jìn)行降溫，降溫后入爐檢查是否存在裂縫等問(wèn)題。
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