I tre strati di materiali isolanti, vale a dire i mattoni rivolti al fuoco, i mattoni di supporto e i mattoni isolanti, nella camera di combustione del gassificatore possono isolare efficacemente la minaccia di gas ad alta temperatura al guscio del reattore. La reazione nella camera di combustione del gassificatore è intensa e ilmattoni refrattarisono lavati da gas ad alta temperatura, che provoca usura e diradamento continui. Il tasso di corrosione durante il normale funzionamento è 0. 02mm/d. Tuttavia, quando il tipo di carbone è anormale, il tasso di erosione di mattoni di fuoco refrattario sarà notevolmente aumentato, specialmente dopo che la coca petrolifera è mescolata, l'erosione dei refrattari i mattoni nel gassificatore saranno aggravati, il che limita seriamente il funzionamento sicuro e stabile del gassificatore.
Il diradamento di scorie di mattoni refrattarie rende la parete del forno facile da surriscaldare
In circostanze normali, si formerà un film solido a scorie sulla superficie del mattone refrattario per isolare l'erosione dei mattoni di fuoco dalle scorie fusi e gas ad alta temperatura. Innanzitutto, dopo che la sospensione del carbone entra nel gassificatore, brucia e gassifica con ossigeno per generare gas idrico con CO e H2 come componenti principali. Dopo la reazione, la maggior parte delle ceneri rimanenti e una piccola quantità di carbonio residuo si scontrano con la superficie dei mattoni di Refractories e vengono catturati dal muro di mattoni refrattari. MgO, Fe2o3 e Al2O3 nella cenere di carbone si combinano con CR2O3 per formare uno spinello denso, che è il film solido scollo. Man mano che la temperatura delle taglie di cenere lontano dai mattoni di fuoco refrattario aumenta ulteriormente, le scorie di cenere vicino allo strato esterno del film di scorie scorre gradualmente verso il basso in uno stato fuso e viene infine scaricata dalla camera di combustione del gassificatore. A causa dell'esistenza del film di scorie, viene isolata la penetrazione di gas a carbone ad alta temperatura e scorie fusa ad alta temperatura. Inoltre, a causa del ruolo dei mattoni di supporto e dei mattoni isolanti, la temperatura della parete del forno del gassificatore viene mantenuta a ~ 230 gradi. Nella fase successiva, man mano che i mattoni refrattari vengono assottigliati, la temperatura della parete del forno aumenterà gradualmente. Generalmente, la temperatura della parete del forno<300℃ can maintain operation.
During the operation of the full coal condition, the furnace wall temperature of the gasifier did not become abnormal, but after the petroleum coke was mixed, the furnace wall temperature of the gasifier rose slightly. When the blending ratio of petroleum coke is >30%, la temperatura della parete supera i 300 gradi più volte. Secondo l'analisi, i motivi dell'aumento della temperatura delle pareti sono i seguenti:
① La reattività della coca petrolifera è scarsa. Al fine di mantenere la temperatura del gassificatore e migliorare la reattività della coke di petrolio, è necessario mantenere un rapporto di ossigeno-carbone più elevato per aumentare la temperatura operativa del gassificatore, che è una condizione oggettiva per l'aumento della temperatura della parete;
② A causa dell'elevato rapporto di fusione di coke di petrolio, il contenuto di cenere nel forno è basso, con conseguente assottigliamento delle scorie sul muro del forno. Controllando le porte refrattarie nel gassificatore, si è scoperto che alcuni dei mattoni nel gassificatore non avevano affatto scorie, e alcune aree scorie non formavano un film di scorie, mentre alcuni mattoni refrattari avevano scorie porose e non formavano un film di scorie di un certo spessore. Il motivo principale è la percentuale di miscelazione di coke petrolifera. Quando il contenuto di cenere nella coca cola di petrolio è relativamente basso, sebbene possa ridurre l'erosione dei mattoni di fuoco, si trova nel processo operativo effettivo che dopo che la coca petrolifera è stata fondata, il film di scorie di spessore sufficiente non è sufficiente per formarsi sui porti di fuoco refrattario del gassifere Le articolazioni di cenere di mattoni di fuoco sono il collegamento più debole. Il fango refrattario nelle articolazioni di cenere verrà lavato via durante il processo di trascinamento del flusso d'aria. Le articolazioni di mattoni sono prima esposte all'ambiente e il gas idrico ad alta temperatura entrerà lungo le articolazioni di mattoni dei mattoni refrattari, causando il surriscaldamento del muro del forno.
Quando si tratta del surriscaldamento della parete del forno, le misure per ridurre significativamente la temperatura di reazione del gassificatore vengono ripetutamente adottate per far risarcire le scorie di cenere, il che dimostra indirettamente la ragione principale del surriscaldamento del muro della fornace. Inoltre, oltre a una grande quantità di scorie di cenere di coke di petrolio, CAO e Fe2O3, contiene anche una notevole quantità di media corrosivi, vale a dire l'ossido di vanadio (principalmente V2O5) e il test mostra che il suo contenuto raggiunge il 4,5% (w). Il punto di fusione di V2O5 è solo 670 gradi e quando coesiste con CR2O3, la temperatura eutettica più bassa è di 665 gradi. In condizioni di gassificazione, i refrattari i mattoni esposti al sistema ambientale di gassificazione vengono facilmente fusi senza la protezione del film delle scorie.
Insieme alla situazione reale, si è scoperto che quando il rapporto di fusione di coke di petrolio supera il 40%, la parete del forno è soggetta a surriscaldamento e l'operazione è instabile. Quando il rapporto di miscelazione è del 30%, sebbene la temperatura della parete del forno sia leggermente superiore a quella dell'intera condizione di lavoro del carbone, i calcoli preliminari mostrano che la produzione di gas del rapporto di miscelazione del 30% è leggermente superiore a quella dell'intera condizione di lavoro del carbone. Si dovrebbe fare considerazioni complete che quando si muovono la coke petrolifera, il rapporto di fusione dovrebbe essere strettamente controllato<30% to avoid the occurrence of gas leakage in the brick joints.
L'aggiunta di coke di petrolio porta all'erosione aggravata di mattoni refrattari
After the addition of petroleum coke, the carbon conversion rate of the gasifier gradually decreases. Under the full coal working condition, the carbon conversion rate of the gasifier is only 98%. After the addition of petroleum coke (fine ash is not burned back), the carbon conversion rate of the gasifier drops from 98% under the full coal working condition to 94%, and as the proportion of the addition is >30%, il tasso di conversione del carbonio scende al di sotto del 90%. Quando il tasso di conversione del carbonio è<88%, the wall capture efficiency of the gasifier decreases significantly. Although the capture efficiency of the furnace wall decreases, the residual carbon particles captured by the gasifier wall are slightly higher than those under normal working conditions. The captured residual carbon particles will consume oxygen and reduce the oxygen partial pressure on the surface of the refractory bricks.
Attraverso le osservazioni nel forno, è stato scoperto che questo tipo di erosione si verifica spesso nella zona di reazione primaria, cioè la parte superiore della camera del bruciatore si diffonde alla cupola, che si trova nella zona di reazione primaria della reazione di gassificazione. La zona di reazione primaria della reazione di gassificazione appartiene alla zona di reazione a combustione. La temperatura in quest'area è relativamente alta e la temperatura della fiamma raggiunge i 2200 gradi. Le ceneri e le scorie hanno una buona fluidità qui e la reazione è violenta. Non è facile per le scorie formare una pellicola stabile. È stato anche scoperto che la situazione del gassificatore A è più grave di quella del gassificatore B.
In circostanze normali, il Fe2O3 nelle scorie di carbone viene ridotta a FEO dal carbonio residuo e penetra nei mattoni di Refractories insieme a MgO e Al2O3 nelle scorie. CR2O3 e AL2O3 nelle porte refrattarie reagiscono per formare uno strato denso di spinel composito Mg-al-Cr-Fe, raggiungendo così "scorie contro scorie". Tuttavia, in questo dispositivo, a causa della percentuale eccessivamente elevata della miscelazione di coke di petrolio, il tasso di conversione del carbonio è basso e la scorie contiene una grande quantità di elementi di carbonio non reagiti. Elementi di carbonio eccessivi portano al verificarsi di erosione porosa di mattoni di fuoco refrattari. Secondo l'erosione osservata dei refrattari in mattoni e l'analisi dei parametri di processo durante il funzionamento del dispositivo, i motivi principali dell'erosione porosa dei refrattari sono i seguenti:
① Nel sistema ambientale di gassificazione di questo dispositivo, a causa della pressione parziale di ossigeno estremamente bassa, Fe2O3 nella scorie del gassificatore è ridotta a Fe elementale e non è possibile formare lo spinello composito Mg-al-Cr-Fe e non può essere perso la pellicola di scorie stabili, il che provoca scorie molite dopo la reazione per corrodere direttamente la superficie del ponte refrattario;
② In circostanze normali, la pressione parziale dell'ossigeno nel gassificatore è 10-8 ~ 10-10 MPA, ma esiste una grande quantità di carbonio residuo non reagito in questo dispositivo, che ridurrà ulteriormente la pressione parziale dell'ossigeno nell'ambiente elettorale, rendendo la formazione del Cr2. Dalla scorie, in modo che il CR2O3 nel materiale ad alto contenuto di cromo viene disciolto-pre-precipitato nella scorie e il ciclo continua e il materiale ad alto rischio è gravemente corroso dalle scorie;
③ In questa atmosfera, dopo che il carbonio residuo non reagito contatta i mattoni del fuoco, è facile reagire per formare carburi di cromo, causando gorgogliamento sulla superficie dei mattoni di rifrattori. L'analisi dei dati operativi ha anche scoperto che il motivo principale per cui la situazione del gassificatore A è più grave di quella del gassificatore B è che il tempo operativo del gassificatore A miscelato con coke di petrolio è più di 2 mesi, mentre il tempo di funzionamento del gassificatore B mescolato con coke di petrolio è inferiore a 1 mese.
The main reason for the porous erosion of refractory bricks in this device is that there is excessive unreacted residual carbon on the firebricks, which causes the oxygen partial pressure of the system to be extremely low, thereby inducing porous erosion of refractories bricks. To solve the problem of porous erosion of fire bricks from the root, we should also start from improving the carbon conversion rate, increase the reaction temperature of the gasifier, ensure that the carbon conversion rate is >95%, e allo stesso tempo aumentare in modo appropriato la pressione operativa del gassificatore, prolungare il tempo di permanenza del materiale e massimizzare il tasso di conversione del carbonio.
