氣化爐用高鉻磚存在的主要問題及應對措施
1 使用壽命有待進一步提高
影響高鉻磚使用壽命的主要因素有氣化爐的負荷、操作溫度、煤灰熔點、灰渣成分以及氣化爐爐型 等。氣化爐筒身及拱頂部位高鉻磚的使用壽命一般為8000~20000h,渣口和錐底高鉻磚的使用壽命一般為3000~ 6000h,各部位使用壽命的不匹配,極 大地影響了氣化爐的整體使用壽命及整個生產的節 奏,并提高運行成本。因此,開展相關研究,進一步提 高高鉻磚的使用壽命,意義重大。為此,國內外主要 進行了以下研究:
(1)提高材料中的 Cr2O3含量,優化其抗渣侵蝕性能。由于 CrO材料優良的抗渣侵蝕性與抗渣滲透性,提高高鉻磚中 Cr2O3含量可以有效提高高鉻磚的使用壽命;但是,Cr2O3含量過大則會影響產品的燒結,降低高鉻磚的強度和抗熱震性。因此,在提高 高鉻磚中 Cr2 O3 含量的同時,須注意強度和抗熱震性 降低的問題。
(2)提高高鉻磚的致密度,減少磚表面的顯氣孔率。提高高鉻磚的致密度,或者采用浸鹽、表面涂覆 等 措 施來填充高鉻磚表面的顯氣孔 ,可以有效阻止熔渣的滲入,提高高鉻磚的使用壽命。
(3)提高高鉻磚的強度,增加其抗沖刷能力。高 鉻磚在使用過程中經受高速氣流及其夾帶熔渣的強 烈沖刷,而磚的抗沖刷性和耐磨性與其強度直接相 關。通過優化產品的顆粒級配,提高產品的燒成溫 度,添加新型結合劑和促燒劑等手段,都可以達到提高高鉻磚強度的目的。
(4)利用相變增韌改善高鉻磚的抗熱震性。高鉻磚抗熱震性較差,在氣化爐烘爐、投料及實際運行過 程中容易產生熱震裂紋,進而加速煤熔渣的滲透侵 蝕。利用四方 ZrO2到單斜 ZrO2的相變產生的 3% ~ 5% 的體積效應,在 ZrO2 顆粒周圍產生適量微裂紋, 可以緩沖由于溫度變化在制品內部產生的熱應力,提 高制品的抗熱震性。
(5)根據氣化爐不同部位耐火磚侵蝕速率及主導 損毀機制的差異,可以有針對性地提高某些部位耐火 磚的某些性能,并采用綜合砌爐技術,以延長氣化爐 耐火材料的整體使用壽命。
2 燒結問題有待進一步研究
解決Cr2O3的高揮發性使其難以燒結致密化。為了使Cr2O3材料充分燒結,可以采取控制燒成的弱還原氣氛 、采用包覆燒結 、添加助燒結劑 、引入納米材料 、添加燒結合成料等手段達到提高高鉻材料燒結性能的 目的。
3 抗熱震性有待提高?
添加單斜 ZrO2很好地提高了高鉻磚的抗熱震性,但是目前高鉻磚的抗熱震性仍然較差,在使用中 經常出現剝落、開裂等現象,在很大程度上影響了氣化爐的使用。因此,須進一步加強相關研究,提高高 鉻磚的抗熱震性。
4 減少對環境的污染?
由于高鉻磚中的 Cr2O3在一定條件下會被氧化成有毒的 CrO3,污染環境。因此,如何在生產和使用 過程中控制 CrO3的產生,并加強用后材料的回收再 利用及廢棄材料的正確處理,減少對環境的污染,是 特別值得注意的問題。
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