德士古渣油气化炉耐火衬里的改进

　　德士古渣油气化炉是化肥生产装置的关键设备之一，操作温度为1350Q操作压力8.53MPa.气化炉分上下两部分，上半部为燃烧室，下半部是激冷室。为防止气化炉壳体超温，燃烧室内衬耐火衬里，见火面耐火层采用刚玉砖，筒体第二层是氧化铝空心球隔热砖，第三层为粘土泡沫保温砖。自1983年底试车投运以来，由于刚玉砖减薄速度很快，一般使用不到8000h炉膛筒体下部刚玉砖（原设计114mm）就全部被侵蚀。另外，由于气化炉炉口和热电偶孔部耐火衬里窜气超温，经常造成装置减负荷生产，甚至停车抢修，严重影响化肥装置的正常生产。通过不断地摸索、实践、总结，在耐火衬里方面采取了一些改进措施，收到了良好的效果。

　　炉口耐火衬里的改进措施1.1炉口耐火衬里的损坏情况炉口耐火衬里主要由氧化铝空心球浇注料和刚玉砖组成，其上表面粘贴2层20mm厚的氧化铝纤维毡作为整个刚玉砖衬里的轴向膨胀缝。随着运行时间和开停车次数的加，炉口砖出现环向开裂和表面剥落；浇注料表面逐渐破裂、疏松、跑损形成空洞直至窜气，造成炉口外壁超温报警，多次被迫停车抢修。

　　1.2损坏原因造成气化炉炉口耐火衬里损坏的主要原因有以下几点。

　　热应力太大。由于德士古烧嘴冷却盘管的冷却作用，使炉口砖上部保持相对较低的温度，而炉口砖下部由于受炉膛内的高温辐射和高温气体对流的影响，保持着较高的温度。正因为上、下两端的温差很大，易造成炉口砖热应力过大而开裂。

　　开停车次数过多。在正常生产时炉口耐火衬里的温度较高，而在停车时（特别是在吊烧嘴的情况下）由于受烧嘴冷却盘管的冷却作用（或大量冷空气的进入）使炉口耐火衬里的温度急剧下降，开车后温度又很快上升。一次开停车相当于一次急冷急热。据检测结果，刚玉砖急冷急热4次就产生裂纹。而从1983年底投用至1991年4 4d开停车1次。如此频繁的开停车造成刚玉砖频繁的急冷急热而损坏严重。另外，在停车时，炉内充满水蒸气，由于烧嘴冷却盘管的冷却作用，易在炉口部位产生冷凝水，冷凝水、炭黑、炉渣等的侵蚀，易引起刚玉砖的剥落和浇注料的因失效、炭化而跑损。

　　炉顶膨胀缝过小。在实际使用中，发现炉口损坏的刚玉砖和浇注料高出法兰面，陶纤毡被压成扁片状。这说明原设计炉顶40mm的膨胀缝高度不够，理论上计算也证明膨胀缝偏小。这样，就造成刚玉砖膨胀受阻而受到强大的压力，容易损坏。

　　1.3改进措施自1988年1月开始，对气化炉炉口耐火衬里采取了改进措施，并根据使用效果逐步加以改进。经过反复试验，*后采取了以下较为完善的措施。

　　炉口刚玉砖由三环改为五环，将单块炉口砖的高度由123mm改为70mm从而减小了刚玉砖的热应力，降低了刚玉砖开裂的可能性；炉口刚玉砖所用的灰浆由烧结温度要求很高的氧化铝火泥改为烧结温度相对较低的第三层保温砖火泥，并将炉口刚玉砖与转角砖的结合面由平面改为榫槽面，以避免从该部位窜气。

　　在炉口砖与壳体间的环隙内浇注50高的白刚玉，对耐火浇注料进行封闭。刚玉中加入不锈钢丝作骨架，以保证浇注刚玉的整体强度。

　　在浇注刚玉上方再砌筑隔热砖，对浇注料进行双重封闭，防止浇注料跑损。

　　1.4使用效果自1992年6月开始，气化炉炉口耐火衬里较完整地采用上述措施后，炉口耐火衬里使用情况有了根本的好转，炉口砖开裂和浇注料跑损现象己基本消除，炉口外壁超温报警现象也得到了消除。

　　燃烧室耐火衬里的改进措施2.1使用情况从各次大修对气化炉耐火衬里的检查情况来看，气化炉拱顶部和筒体上部刚玉砖减薄量不大（一般在10 ~30mm剩余厚度在80筒体中、下部刚玉砖由于受烧嘴火焰的强烈冲刷，减薄速度很快，使用不到8 000h刚玉砖己所剩无几，甚至没有。如二号气化炉在1989年和1990年2次因筒体下部刚玉砖减薄至零，引起上部刚玉砖塌落，被迫提前进行大修。1990年至1991年度刚玉砖的减薄速率也高达平均每月10mm左右，难以保证1个生产周期。

　　2.2损坏原因造成渣油气化炉刚玉砖损坏的原因主要有以下几点。

　　熔损。气化炉所用原料渣油中所含的Ni、V、Ca、Na、Fe、Mg等多种杂质与刚玉砖成份Al23起反应，形成低熔点化合物，在操作温度下呈熔融状态而流失，其流失量随工艺操作温度的提高和工艺气体流速的加而大。

　　剥落。气化炉原料中所含的杂质通过刚玉砖的开口气孔渗入砖内，与砖组份反应，生成新的矿物质。由于热膨胀系数不同或发生体变效应（如V23遇2生成V25，体积大40%）在炉温波动特别是开停车、清渣、吊烧嘴的情况下，于不同矿物质的交界处产生裂纹并不断扩大，*后以片状或块状剥落。温度波动越大，开停车次数越多，剥落量也越多。

　　偶然事件造成的损坏。如烧嘴喷口损坏、烧嘴冷却水盘管漏水、烧嘴安装不对中、过氧超温、激冷环损坏、激冷水溢进燃烧室等。

　　刚玉砖等耐火材料质量差、施工砌筑质量不过关、烘炉质量差等。

　　2.3改进措施在对以上几个方面进行攻关的同时，对耐火衬里方面进行了改进。气化炉耐火衬里更换的原因是燃烧室筒体下部刚玉砖损坏或减薄严重，而此时筒体上部和拱顶部刚玉砖的厚度仍然较大，因此只要加熔损减薄*快的筒体下部刚玉砖的厚度，延长该部位刚玉砖的使用寿命，就可以延长整个气化炉耐火衬里的使用寿命。

　　加厚刚玉砖，即向炉膛内加厚，相应地减小了炉膛的直径。根据刚玉砖的熔损减薄情况，热电偶孔至锥底八环刚玉砖的厚度由114mm加到164mm；从热电偶往上五环刚玉砖的厚度由114mm加到150mm；再往上二环刚玉砖的厚度加到130.这样加厚，不改变原设计的耐火衬里结构，砖型加少，实施起来简单。

　　2.4使用效果一号气化炉于1989年5月停工大修时首先试验采用了筒体下部刚玉砖向内加厚50mm的措施，并与二号炉对照运行观察。生产过程中未发现任何问题。至1990年6月停工大修，累计运行8004h，检查结果：该部位刚玉砖*小剩余厚度53mm*大减薄量111，减薄量如此之大，如果砖不加厚，则该部位砖厚度己没有了，很可能发生上部耐火砖下沉而被迫停车大修。同期未采取加厚措施的二号炉，因筒体下部刚玉砖损坏，造成筒体上部和拱顶部耐火衬里无支撑而下滑、脱落，被迫于5月23日提前停车大修。

　　在以后的几次停工大修中，除了1992年6月二号炉使用美国诺顿公司的刚玉砖外，包括新上的三号炉均使用加厚刚玉砖，其平均使用时间在16000h以上，其中1997年6月大修更换的三号炉耐火衬里己累计运行23315h，现仍在继续使用。

　　热电偶孔部位耐火衬里改进措施气化炉炉膛内的温度是由对称分布设在筒体下部的2支热电偶来测量的。孔洞的存在，使热电偶孔部位成为耐火衬里的薄弱环节。自气化炉投用以来，该部位经常发生炉壁超温甚至烧红，被迫停车抢修。针对这一薄弱环节，并结合热电偶使用寿命短的问题，对热电偶孔结构作了如下改进。

　　刚玉砖层热电偶孔由两砖哈夫拼合孔改为单砖钻孔；第二层隔热砖热电偶孔由哈夫拼合孔改为单砖成型孔，并适合大砖的尺寸，第三层热电偶孔也由哈夫拼合孔改为单砖成型孔，砖的截面由93.4mmX230mm大到205mmX230mm，并改强度较低的空心球砖为强度较高的致密耐火砖，对孔周围的其它耐火砖作了调整。

　　热电偶孔内设置耐高温柔性的多晶氧化铝纤维保护套；在与其相连的外接管内，改浇注料成型管为硅酸铝纤维管；在刚玉砖层的热电偶孔上方设置6块挑梁砖。

　　1993年12月以后，一、二号气化炉和新上的三号气化炉全部采用了以上措施。投用至今，热电偶孔部位未发生过炉壁超温现象。经检测，热电偶孔部位温度一般在180~195C之间，热电偶的使用寿命也得到了较大的延长。

　　锥底的改进气化炉锥底耐火衬里结构原设计为1层氧化铝空心球浇注料、1层氧化铝隔热砖和1层刚玉砖。由于锥底承受火焰气流的直接冲刷，所以耐火砖减薄速度很快。在刚玉砖冲刷减薄完后，氧化铝隔热砖和浇注料将在较短的时间内被冲刷光，造成锥底钢板和大法兰的烧损。为此，将氧化铝隔热砖改为刚玉砖，大幅度提高了耐冲刷性能，提高了锥底耐火衬里的使用寿命，取得了较好的效果。

　　结语通过数年的努力，在采取了以上改进措施后，气化炉炉口耐火衬里容易损坏导致炉口外壁超温、燃烧室筒体下部刚玉砖使用寿命短、热电偶孔外壁容易超温等问题得到了基本解决，大大减少了因气化炉原因造成的减负荷生产和停车检修。

　　再通过渣油品种的合理调配、工艺操作的优化、衬里砌筑质量和洛阳耐火材料研究院生产的刚玉砖质量的提高，使气化炉加厚刚玉砖的使用寿命己满足2年一修的需要，使困扰化肥生产的这一主要问题得到了解决，为大化肥装置的安稳长满优生产创造了良好的条件。

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