气化炉用高铬砖存在的主要问题及应对措施
1 使用寿命有待进一步提高
影响高铬砖使用寿命的主要因素有气化炉的负荷、操作温度、煤灰熔点、灰渣成分以及气化炉炉型 等。气化炉筒身及拱顶部位高铬砖的使用寿命一般为8000~20000h,渣口和锥底高铬砖的使用寿命一般为3000~ 6000h,各部位使用寿命的不匹配,极 大地影响了气化炉的整体使用寿命及整个生产的节 奏,并提高运行成本。因此,开展相关研究,进一步提 高高铬砖的使用寿命,意义重大。为此,国内外主要 进行了以下研究:
(1)提高材料中的 Cr2O3含量,优化其抗渣侵蚀性能。由于 CrO材料优良的抗渣侵蚀性与抗渣渗透性,提高高铬砖中 Cr2O3含量可以有效提高高铬砖的使用寿命;但是,Cr2O3含量过大则会影响产品的烧结,降低高铬砖的强度和抗热震性。因此,在提高 高铬砖中 Cr2 O3 含量的同时,须注意强度和抗热震性 降低的问题。
(2)提高高铬砖的致密度,减少砖表面的显气孔率。提高高铬砖的致密度,或者采用浸盐、表面涂覆 等 措 施来填充高铬砖表面的显气孔 ,可以有效阻止熔渣的渗入,提高高铬砖的使用寿命。
(3)提高高铬砖的强度,增加其抗冲刷能力。高 铬砖在使用过程中经受高速气流及其夹带熔渣的强 烈冲刷,而砖的抗冲刷性和耐磨性与其强度直接相 关。通过优化产品的颗粒级配,提高产品的烧成温 度,添加新型结合剂和促烧剂等手段,都可以达到提高高铬砖强度的目的。
(4)利用相变增韧改善高铬砖的抗热震性。高铬砖抗热震性较差,在气化炉烘炉、投料及实际运行过 程中容易产生热震裂纹,进而加速煤熔渣的渗透侵 蚀。利用四方 ZrO2到单斜 ZrO2的相变产生的 3% ~ 5% 的体积效应,在 ZrO2 颗粒周围产生适量微裂纹, 可以缓冲由于温度变化在制品内部产生的热应力,提 高制品的抗热震性。
(5)根据气化炉不同部位耐火砖侵蚀速率及主导 损毁机制的差异,可以有针对性地提高某些部位耐火 砖的某些性能,并采用综合砌炉技术,以延长气化炉 耐火材料的整体使用寿命。
2 烧结问题有待进一步研究
解决Cr2O3的高挥发性使其难以烧结致密化。为了使Cr2O3材料充分烧结,可以采取控制烧成的弱还原气氛 、采用包覆烧结 、添加助烧结剂 、引入纳米材料 、添加烧结合成料等手段达到提高高铬材料烧结性能的 目的。
3 抗热震性有待提高?
添加单斜 ZrO2很好地提高了高铬砖的抗热震性,但是目前高铬砖的抗热震性仍然较差,在使用中 经常出现剥落、开裂等现象,在很大程度上影响了气化炉的使用。因此,须进一步加强相关研究,提高高 铬砖的抗热震性。
4 减少对环境的污染?
由于高铬砖中的 Cr2O3在一定条件下会被氧化成有毒的 CrO3,污染环境。因此,如何在生产和使用 过程中控制 CrO3的产生,并加强用后材料的回收再 利用及废弃材料的正确处理,减少对环境的污染,是 特别值得注意的问题。
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