洛世禄
（神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古 包头014000）
［摘 要］ 某煤化工企业GE水煤浆气化炉（五开两备）内衬高铬砖因侵蚀、冲刷、磨损减薄乃至损坏，多次造成气化炉停车，尤其是渣口砖使用寿命短、更换工艺复杂、更换周期长，严重制约着气化炉的长周期运行和合理备炉。从气化炉的实际运行情况出发，分析水煤浆气化炉耐火材料腐蚀和磨损的原因，结合原因分析对气化炉耐火材料的砌筑、养护、质量、运输、堆放等方面提出控制要求和优化措施，并对气化炉炉温和相关运行参数控制等操作经验进行总结，以期延长水煤浆气化炉耐火材料的使用寿命，利于水煤浆气化炉的长周期、稳定运行。
［关键词］GE水煤浆气化炉；气化炉燃烧室；耐火材料；使用寿命；腐蚀和磨损；原因分析；优化措施；操作经验
［中图分类号］TQ545［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）03-0020-04
0 引 言
GE水煤浆气化技术是当今被广泛应用的新一代洁净煤气化技术之一。某煤化工企业1 800 kt/a煤制甲醇项目气化装置采用GE水煤浆气化工艺，设有7台气化炉（五开两备），气化炉燃烧室容积为25.5 m3；气化反应在气化炉燃烧室内进行，气化温度一般在1 350～1 450 ℃，气化压力约6.5 MPa；气化炉燃烧室采用3层耐火材料堆砌而成，与煤渣接触的内衬材料选用含铬90%以上的高铬砖，中间起支撑作用的背衬材料为含铬12%左右的铬刚玉砖，与气化炉壳体接触的保温层选用Al2O3空心球隔热砖，共砌筑不同的耐火材料130 t。其中，铬刚玉砖和隔热砖只在砌筑新炉时使用，终身不再更换；而高铬砖在气化炉内由于长期受约1 350 ℃高温热辐射和液态酸性煤渣的侵蚀和冲刷，随使用时间的延长逐渐磨损减薄乃至损坏，已多次造成该企业气化炉停车，而耐火砖的修复、更换一般需1周至1个月的时间，对生产造成极为不利的影响。因此，提高耐火砖的砌筑质量、延长耐火砖的使用寿命具有重大的现实意义。
1 气化炉燃烧室结构及内衬耐火材料的作用
GE水煤浆气化炉，其壳体（包括燃烧室与激冷室）主体及锻件材质均采用SA387 Grade11 Class2，经过正火+回火精炼和真空脱气处理，在500 ℃以下具有良好的高温强度、抗氧化性、抗硫化物腐蚀性。其中，核心设备——气化炉燃烧室分为三部分：上部为拱顶，（由内向外）采用高铬砖和铬刚玉浇注料、纤维涂抹料（可压缩料）砌筑，拱顶高铬砖设计使用寿命一般为15 000 h；中部为筒体，（由内向外）采用高铬砖和铬刚玉砖、隔热砖、纤维涂抹料（可压缩料）砌筑，筒体高铬砖设计使用寿命一般为12 000 h；下部为锥底和渣口，（由内向外）采用高铬砖和铬刚玉浇注料砌筑，锥底高铬砖设计使用寿命一般为6 500 h，渣口高铬砖设计使用寿命一般为4 000 h。
气化炉燃烧室设计内衬4层耐火材料——高铬砖、铬刚玉砖、隔热砖、纤维涂抹料（可压缩料），其作用分别为：高铬砖使用Cr90砖（Cr2O3），为高密度高铬砖，能够保护绝热耐火材料免于渣蚀、氢蚀及火焰损害；气化炉支撑衬里层为高密度低铬高铝材料（Cr2O3与Al2O3），即铬刚玉砖，主要作用为支撑拱顶砖，可大大减轻气化炉的重量；隔热砖（保温层）为氧化铝空心球砖（铁含量低），可有效降低金属壳体的温度，提高壳体耐CO腐蚀的能力；纤维涂抹料（可压缩料）是由碎耐火纤维制成的绝热材料（一些设计中也使用25.4 mm厚的耐火毡），可在耐火砖被加热发生膨胀的情况下被压缩，对壳体起到绝热保护的作用。
2 气化炉内高铬砖腐蚀和磨损的原因分析
2.1 高温烧蚀
水煤浆气化炉的操作温度由煤的灰熔点和煤灰粘温特性决定，水煤浆在气化炉内的主要反应为裂解反应和氧化反应，正常工况下操作温度控制在约1 350 ℃。操作温度对高铬砖的使用寿命影响很大，气化炉操作温度越高，灰渣的粘度越低，流动性越好，其对高铬砖的烧蚀和渗透就越严重，侵蚀速率就越大，高铬砖的使用寿命就越短。
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