Lò khí hóa than Texaco là lò khí hóa được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất phân bón trong nước. Bài viết này phân tích việc sử dụng và xói mòngạch chịu lửatrong các lò khí hóa than Texaco và đề xuất các biện pháp cải tiến tương ứng.
01: Phân tích xói mòn gạch chịu lửa
1.1 Xói mòn
Thành phần chính của gạch chịu lửa là corundum. Dầu cặn sẽ tạo ra một loạt phản ứng hóa học trong lò khí hóa than ở nhiệt độ cao, tạo ra sự nóng chảy ở nhiệt độ cao. Sự xâm nhập của chất tan chảy sẽ làm cho vật liệu của gạch chịu lửa thay đổi, dẫn đến sự ăn mòn của gạch sợi chịu lửa. Sự xói mòn dầu chủ yếu là do các thành phần có trong cặn dầu như SiO2, CaO, NiO, V2O5, Fe2O3, P2O5 và các chất khác phản ứng hóa học với corundum trong gạch chịu lửa để tạo thành xỉ nhiệt độ cao. Những xỉ này xâm nhập vào các lỗ rỗng của gạch thông qua tác dụng thẩm thấu, gây ra sự thay đổi đáng kể về cấu trúc của gạch chịu lửa và gây ra những thay đổi về tính chất vật lý của chúng. Khả năng chống chịu nhiệt độ cao và xói mòn của luồng không khí của gạch chịu lửa đã xuống cấp giảm đáng kể, đồng thời sự xâm nhập của tạp chất trong dầu cặn làm cho nhiệt độ điểm eutectic của gạch chịu lửa thấp. Dưới tác động của luồng không khí tốc độ cao, vật liệu nóng chảy trên bề mặt gạch sẽ đi vào quá trình nóng chảy ở nhiệt độ cao của dầu dư. Ngoài ra, sự xâm nhập của xỉ nhiệt độ cao sẽ gây ra sự thay đổi cấu trúc trong thân gạch. Do tác dụng của lực căng, các vết nứt sẽ xuất hiện và từ từ mở rộng, thậm chí các khối có thể rơi ra.
1.2 Xỉ thâm nhập
Sự bay hơi của dầu dư cũng sẽ gây ra sự xói mòn của gạch chịu lửa theo một cách khác. Trong điều kiện nhiệt độ cao, xỉ sẽ xâm nhập vào bên trong thân gạch dọc theo kênh lỗ rỗng của thân gạch và xảy ra phản ứng hóa học ở nhiệt độ cao, tạo ra khoáng canxi aluminat mới, sẽ gây ra sự thay đổi đáng kể về tính chất. cấu trúc của gạch chịu lửa và gây ra sự xuống cấp. Trong điều kiện nhiệt độ cao, hệ số giãn nở nhiệt của canxi aluminat tạo ra bởi phản ứng và corundum của thân gạch bị hư hỏng khá khác nhau, khoảng cách giãn nở cũng khá khác nhau, gây ra các vết nứt trên thân gạch. Các vết nứt sẽ dần dần mở rộng theo thời gian và cuối cùng dẫn đến các mảnh lớn rơi ra và gạch chịu lửa sẽ bị hư hỏng nghiêm trọng. Ngoài ra, độ sâu thâm nhập của xỉ có mối quan hệ rất lớn với môi trường nhiệt. Ví dụ, áp suất càng lớn thì độ sâu thâm nhập càng sâu.
1.3 Vai trò của căng thẳng
Có hai loại ứng suất chính khiến gạch chịu lửa bị ăn mòn, một là ứng suất nhiệt và hai là ứng suất kết cấu. Lò khí hóa than được ngừng hoạt động để kiểm tra nhiều lần mỗi năm. Có nghĩa là, sự dao động nhiệt độ do ngừng hoạt động sẽ gây ra ứng suất nhiệt ở các liên kết yếu của vật liệu gạch chịu lửa. Nếu tắt máy quá thường xuyên, tuổi thọ của gạch lửa sẽ bị rút ngắn. Ứng suất nhiệt sẽ được truyền theo hướng giảm nhiệt độ khi xỉ xâm nhập, hình thành các cơ cấu tổ chức khác nhau tại điểm nối của từng phần, gây ra các vết nứt trên thân gạch, hình thành nên sự ăn mòn thân gạch theo thời gian.
Ứng suất kết cấu cũng liên quan đến nhiệt độ. Đó là lực do chính kết cấu tạo ra dưới nhiệt độ cao. Ở giai đoạn sau của quá trình sử dụng lò gas, gạch chịu lửa thường bị chìm. Sự xuất hiện của hiện tượng chìm này có liên quan đến vật liệu corundum, nhưng điều quan trọng nhất liên quan đến khả năng chịu nhiệt độ cao của vật liệu bên ngoài của gạch chịu lửa. Giả sử nhiệt độ mềm của gạch corundum là trên 1700 độ thì không thể làm cho gạch chịu lửa chìm xuống sau 3 giờ ở nhiệt độ 1600 độ, ngoại trừ tỷ lệ thay đổi là 0,2%. Vì vậy, nguyên nhân chính là do vật liệu bên ngoài chìm xuống dưới tác dụng của ứng suất kết cấu.
02: Kéo dài tuổi thọ của gạch chịu lửa
2.1 Kiểm soát chất lượng than
Khi phân tích hư hỏng gạch chịu lửa, có thể thấy cặn dầu là nguyên nhân chính gây hư hỏng gạch chịu lửa nên việc sử dụng than chất lượng cần phải được cân nhắc. Công nghệ trộn than mới có thể sử dụng nhiều loại điểm nóng chảy tro thấp, hàm lượng tro thấp và than hoạt tính cao, có thể giảm nhiệt độ nóng chảy tro một cách hiệu quả. Hàm lượng tro sau khi trộn than càng thấp thì càng tốt và có thể kiểm soát được nhiều nhất là 15%. Tất nhiên, việc lựa chọn phối trộn than cũng cần phải mang lại lợi ích kinh tế toàn diện. Trong lò gas, trộn than là phương pháp làm giảm hàm lượng tro. Ngoài ra, có thể giảm hàm lượng tro bằng cách bổ sung thêm than sạch. Việc bổ sung các tỷ lệ khác nhau có thể được điều chỉnh phù hợp tùy theo việc phát hiện thành phần tro lò, giúp giảm điểm nóng chảy của xỉ tro lò một cách hiệu quả và giảm thiệt hại cho gạch chịu lửa.
2.2 Nghiên cứu công nghệ mới
Với tiền đề đảm bảo an toàn cho thiết bị khí hóa, nghiên cứu công nghệ mới có thể làm giảm hiệu quả sự ăn mòn của gạch chịu lửa. Ví dụ, công nghệ chuyển giao mới được sử dụng cho cặp nhiệt điện nhiệt độ cao để kéo dài tuổi thọ của cặp nhiệt điện nhiệt độ cao. Việc bổ sung ít đá vôi có thể làm giảm hàm lượng CaO trong cặn dầu. Công nghệ điều khiển tự động được sử dụng để tối ưu hóa tỷ lệ oxy với than. Đầu đốt mới được phát triển để cải thiện điều kiện vận hành của bộ khí hóa. Các công nghệ mới có thể được phát triển từ những điểm khởi đầu này để giảm sự ăn mòn của gạch chịu lửa.
Để giảm sự ăn mòn của gạch chịu lửa trong lò khí hóa, các công nghệ mới có thể được phát triển từ góc độ chống xỉ. Có thể lựa chọn nhiệt độ khí hóa thích hợp để bề mặt gạch chịu lửa luôn giữ được xỉ rắn. Những xỉ rắn này có thể tách tốt xỉ chảy ra khỏi thân gạch, từ đó làm giảm khả năng bị xói mòn và cọ rửa, đồng thời tăng cường khả năng chống ăn mòn của gạch chịu lửa.
