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影响气化炉水冷壁挂渣的4个主要因素
浏览: 发布日期:2019-11-19
煤化工是洁净、高效利用煤炭的重要途径,它通过高温、高压的化学反应过程,将含碳原料转化成CO和H2,主 要应用于合成氨、甲醇、煤制氢、烯烃发电等领域。气化过程的核心是一个在高温、高压下发生化学反应的气化炉。 气化炉炉型有10余种,按原料形态可分为两大类:粉煤气化炉和水煤浆气化炉;按气化炉炉膛衬里结构可分为以壳牌(sh ell)为代表的水冷壁结构和以德士古(Texaco)为代表的耐火砖结构。


水冷壁挂渣的影响因素主要有以下4个方面:

1、熔点及煤灰组成

煤粉在气化炉内的高温高压下,一部分形成了CO、H2;另一部分形成灰分变成熔渣。煤灰分的熔点和黏度主要取 决于煤灰组成,煤灰中有硅酸盐、硫酸盐以及各种金属氧化物的混合物,如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K 2O、Na2O、TiO2、SO3等,其典型值(w)如下:Al2O313%~21%,SiO230%~45%,Fe2O37%~11%,CaO3% ~15%,MgO2%~4%,K2O1%~3%,Na2O2%~9%;SiO2-Fe2O3-CaO-Al2O3共熔点1200℃;SiO2-CaO共熔点 1544℃;SiO2-Fe2O3-CaO共熔点1204℃;CaO-SiO2-Al2O3共熔点1553℃。 SiO2、Al2O3含量越高,煤灰熔点越高。Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等有害含量越高,煤灰熔点越 低,黏度越小,越不利于挂渣。当煤灰熔点为1150~1300℃,煤灰熔渣黏度25~40Pa·s时,有利于挂渣。

2、操作温度

气化炉燃烧室操作温度与烧嘴氧煤比有直接的关系,也影响了水冷壁的热负荷、碳转化率、冷煤气效率等。随着 氧煤比的增大,燃烧反应放热量增加,使反应室炉温升高至1550℃以上,渣层变薄,水冷壁上的销钉和捣打料的损坏 将大大加剧,增加了水冷壁热损。随着氧煤比的减小,炉内熔渣流动性变差,渣层增厚,表面粗糙,容易引起气化炉 排渣口堵渣。根据气化炉运行经验,通过调节氧煤比,控制气化炉炉膛温度高于煤灰熔点150℃左右,这样可使渣层 光滑,气孔少,渣层结构致密牢固。

3、灰分

煤粉灰分含量过低时,无法在气化炉水冷壁上形成保护渣层,不利于炉壁的挂渣保护,从而影响气化炉使用寿 命。灰分含量过高时,少量碳的表面被灰分覆盖,气化剂与碳的接触面积减少,气化效率降低,能耗增加,灰渣对 炉内构件的冲刷磨损也就越快。煤中灰分(w)在12%~25%时,气化炉膜式水冷壁上形成5~7mm厚的动态渣层,有 效地维持气化炉温度,降低了煤耗和氧耗。

4、水冷壁耐火材料与熔渣的反应

刚开炉时,熔渣直接粘附在水冷壁耐火衬里表面。装置正常运行时,受炉温、煤质等因素的影响,煤灰熔渣的黏 度下降,气化炉水冷壁渣层变薄,随着温度的升高,熔渣渗透性增强,对水冷壁表面碳化硅捣打料的冲刷、磨蚀加 剧。 煤中硫是有害物质,高温下形成的H2S等能降低熔渣黏度,Fe与SO2在1170℃形成低共熔点物,严重侵蚀耐热 钢抓钉及水冷壁。 渣层的厚度减薄,水冷壁上熔渣直接和水冷壁的抓钉和耐火材料接触,发生严重的侵蚀,从而缩短其使用寿命。 CaO、SiO2与SiC、Al2O3、Cr2O3抗煤渣的侵蚀性相比,前者较差。Cr2O3在煤熔渣中的溶解度最低,润湿性较 差,从而延缓了Cr2O3在煤熔渣中的溶解。 Cr2O3材料溶解到煤渣中之后会增加煤熔渣的黏度,甚至可以在材料表面形成均匀的保护层,堵塞材料的气孔, 抑制熔渣渗透;而Cr2O3自身具有优良的抗渣侵蚀性能,可显著改善其抗熔渣侵蚀性。

郑州信科耐火材料有限公司将始终秉行“以市场为技术导向,以质量为发展根本,以"合作互利、共同发展"的经营理念为根基,深受国内外众多客户的信赖与支持,郑州信科耐火材料有限公司愿与行业同仁一道共谋发展大计,共创事业辉煌。

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