耐火砖侵蚀原因分析
杨 路
（宁波中金石化有限公司，浙江 镇海315200）
［摘 要］结合水煤浆气化装置的实际运行情况，对高负荷运行时影响耐火砖使用寿命的因素进行了分析，提出了延长耐火砖使用寿命的应对措施。
［关键词］ 水煤浆气化炉；耐火砖；侵蚀；炉温；生产负荷
［中图分类号］ TQ 545 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）04-0039-03
目前水煤浆气化装置运行负荷普遍在95%～110%，高负荷运行对系统产生了较大的影响。我公司气化装置采用国内具有自主知识产权的华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、天辰设计院共同研发的多喷嘴对置式水煤浆加压气化工艺，当前负荷在107%。通过近几次运行发现：自从气化炉负荷提至105%以来，耐火砖的使用寿命明显缩短，A/B气化炉筒体砖（烧嘴室-K砖）寿命大概只有3 700 h，且在更换时，剩余耐火砖较少，远远小于整体的1/3（耐火砖厂家要求耐火砖剩余1/3时更换），耐火砖损坏严重。综合分析，为延长耐火砖的使用寿命，应从如下几个方面进行调整。
1 流场结构
众所周知，雾化效果的好坏是由物料出烧嘴的速度和角度决定的，其中主氧起到了至关重要的作用，较高的主氧流速会使出烧嘴的物料动能过大，对耐火砖造成严重的冲刷。推荐出烧嘴的主氧流速范围在120～150 m/s。专利商提供的数据为：氧气流量8 949 m3/h对应的气化炉压力6.3 MPa，主氧流速130 m/s，中心氧流速120 m/s。随着煤浆浓度的提高，C炉氧气流量已经达到9 600 m3/h，为确保主氧流速在推荐范围内，对应的气化炉压力应该为6.8 MPa，但压力容器不允许超压运行，因此目前无法实现（目前压力为6.5 MPa）。根据现在的运行参数，通过计算得出主氧流速已经达到145 m/s，中心氧流速为114 m/s（计算条件：物料喷出角度50°，温度22 ℃，中心氧比例16.6%）。由于每只烧嘴存在差异，因此其流速存在一定的偏差，但偏差的范围＜5 m/s。某公司气化装置在运行的过程中，出现过主氧流速在95 m/s和145 m/s时耐火砖均发生了严重损坏。以现在的条件计算，系统达到110%负荷时，主氧流速将会达到148 m/s，偏离工艺指标较大。在夏季气温较高时，主氧流速会发生更大的变化（氧气流速与氧气管线温度、气化炉压力的对应关系见表1）。根据2014年氧气管道温度计算（夏季最高温度为37 ℃，冬季最低温度为17 ℃），在夏季时，主氧流速将会达到156 m/s。2014年A炉运行时间为5—10月，基本上处于气温较高的季节；而B炉运行时间为8—12月，运行期间气温较低。A炉在高温天气下运行达3 716 h，而B炉在高温天气下只运行了1 960 h。同样的工况下，A炉主氧流速比B炉快10 m/s。更换耐火砖时发现B炉剩余耐火砖厚度比A炉高3 cm。
更多内容请见《中氮肥》2015年第4期