Máy khí hóa là thiết bị chính của thiết bị khí hóa áp suất bùn than nước và chất lượng củagạch chịu lửatrong thiết bị khí hóa là yếu tố chính ảnh hưởng đến chu trình hoạt động của thiết bị khí hóa. Hoạt động của thiết bị khí hóa đòi hỏi nhiệt độ cao và áp suất cao. Bùn oxy và than được phun vào bộ khí hóa thông qua quá trình đốt. Tác động của tia phun tạo thành 6 vùng dòng chảy với các đặc tính khác nhau, giúp tăng cường quá trình cọ rửa của gạch chịu lửa và gây ra sự thay đổi mạnh về nhiệt độ lò trong quá trình khởi động và tắt máy. Do đó, lớp lót yêu cầu phải có khả năng chống xói mòn và thấm xỉ cao, độ bền nóng cao và ổn định thể tích ở nhiệt độ cao tốt. Lò khí hóa được chia thành ba phần, phần trên là phần vòm, phần giữa là phần hình trụ, phần dưới là đáy hình nón và phần miệng xỉ. Ba phần độc lập với nhau, thuận lợi cho việc loại bỏ hoặc thay thế từng phần. Tốc độ ăn mòn của gạch chịu lửa ở các phần khác nhau là không nhất quán. Theo kinh nghiệm vận hành, người ta nhận thấy gạch chịu lửa ở phần vòm có tốc độ bóc mòn nhanh hơn.
Thông qua nghiên cứu sự phân bố trường dòng chảy trong lò khí hóa và cấu trúc của gạch chịu lửa, kết hợp với điều kiện làm việc trong lò, nguyên nhân gây mòn gạch chịu lửa được phân tích trên nhiều khía cạnh và đưa ra các biện pháp tương ứng.
01 Lý do thiết kế kết cấu
1. Độ dày của gạch chống cháy trong hầm không đủ. Độ dày của gạch chống cháy là 200mm. Khi độ dày của gạch ốp tường chống cháy giảm xuống còn 1/3 độ dày ban đầu, gạch đạt tuổi thọ sử dụng và không thể sử dụng được. Theo tốc độ mỏng thực tế của gạch vòm tại chỗ, có thể thấy rằng độ dày mỏng của gạch chịu lửa chịu lửa và tốc độ mỏng nhanh là những nguyên nhân chính khiến tuổi thọ của gạch chịu lửa tổng thể ngắn. Sau khi cải tiến, gạch chịu lửa ở phần vòm của lò khí hóa mới đã được thay đổi từ ba lớp ban đầu thành hai lớp, lớp trong là gạch chịu lửa, lớp ngoài cùng là gạch đúc nặng và gạch lót trong lớp giữa đã bị hủy bỏ. Sau khi chuyển đổi, gạch chịu lửa thay thế gạch lót ban đầu, do đó làm tăng độ dày của gạch chịu lửa, kéo dài tốc độ mài mòn và do đó kéo dài tuổi thọ của gạch chịu lửa trong phần vòm.
2. Cấu trúc của gạch cắm không hợp lý. Gạch cắm được thiết kế dạng hình trụ. Bề mặt bịt kín chính của nó là mặt bên của gạch bịt kín và gạch B là bịt kín khe hở. Khoảng cách thiết kế là 2 mm. Trên thực tế, có một số sai sót nhất định trong quá trình sản xuất và xây dựng gạch chịu lửa. Đặc biệt sau khi sử dụng thiết bị khí hóa, việc lắp đặt gạch chịu lửa thứ cấp không thể làm sạch hoàn toàn xỉ nóng chảy trên bề mặt bịt kín của gạch chịu lửa. Gạch cắm là gạch đúc, sai số kích thước sản xuất khoảng 2mm. Theo các tình huống trên, khe hở dự trữ thực tế của gạch cắm lớn hơn 4mm, nếu không sẽ không thể lắp đặt trơn tru. Do khe hở lớn nên hiệu quả bịt kín kém và cổ vòm liên tục bị quá nóng. Tuổi thọ của các bộ phận đúc sẵn trong hầm khí hóa là ngắn. Hình dạng cấu trúc của gạch bịt kín mặt trên của bộ khí hóa được sửa đổi: 1) Các bộ phận đúc sẵn của mặt trên của bộ khí hóa được thay đổi từ loại trùm hình trụ ban đầu sang loại trùm hình nón. 2) Gạch B dày lên, kích thước của cổng nung nóng trước giảm và cổng nung nóng trước được thay đổi từ lỗ hình trụ sang lỗ hình nón. Thiết kế gạch A sát gạch B được đổi thành gạch A1 để bảo vệ gạch B. 3) Qua nhiều lần kiểm tra và tổng kết gạch chống cháy của lò khí hóa, người ta nhận thấy gạch hầm từ B đến K bị ăn mòn quá nhanh, đây chính là điểm yếu của lò khí hóa. Chúng tôi đã thiết kế lại và cải tiến gạch chịu lửa dạng vòm, thay đổi gạch chịu lửa dạng vòm ban đầu từ một rãnh mẹ và con thành hai rãnh, đồng thời bổ sung một tuyến phòng thủ chống xói mòn các đường nối gạch. Thông qua việc chuyển đổi nêu trên, hiện tượng nổ khí và quá nhiệt ở cổ vòm đã được cải thiện một cách hiệu quả, kéo dài tuổi thọ của các bộ phận đúc sẵn của hầm khí hóa.
02 Lý do nguyên liệu
1. Ảnh hưởng của điểm nóng chảy tro than Nói một cách đơn giản, điểm nóng chảy của tro là nhiệt độ mà tro nóng chảy. Silicon, nhôm, sắt, magie, kali, canxi, lưu huỳnh, phốt pho và các nguyên tố khác có trong than và cacbonat, silicat, sunfat và sunfua tạo thành hàm lượng tro của than. Điểm nóng chảy của tro quyết định nhiệt độ vận hành của bộ khí hóa. Nếu điểm nóng chảy của tro thấp, nhiệt độ vận hành tương đối thấp, có lợi cho việc bảo vệ gạch lửa; nếu điểm nóng chảy của tro cao thì nhiệt độ vận hành phải tương đối cao và bức xạ nhiệt trong lò lớn, điều này làm tăng tốc độ ăn mòn nhiệt của gạch chịu lửa. Kích thước của điểm nóng chảy tro có liên quan đến thành phần của tro. Tỷ lệ SiO2 và Al2O3 trong tro càng lớn thì nhiệt độ nóng chảy của nó càng cao; và tỷ lệ các thành phần kiềm như Fe2O3, MgO càng cao thì nhiệt độ nóng chảy càng thấp. Nó có thể được điều chỉnh bằng cách thêm thông lượng. Phần lớn xỉ tro than là xỉ axit, dòng chảy thường được điều chỉnh bằng CaO kiềm hoặc CaCO3 được tạo ra bằng quá trình nhiệt phân. Công nghệ trộn than còn có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ nóng chảy của tro than đưa vào lò. Điểm nóng chảy tro của than khí hóa thường được kiểm soát dưới 1300 độ.
2. Ảnh hưởng của độ nhớt tro Máy khí hóa mới có nhiều vòi phun sử dụng phương pháp xả xỉ lỏng. Nhiệt độ vận hành tăng và độ nhớt của tro giảm, tạo điều kiện thuận lợi cho dòng tro di chuyển. Tuy nhiên, nếu độ nhớt của tro quá thấp, gạch chịu lửa sẽ tiếp xúc trực tiếp với khí nhiệt độ cao, tình trạng xói mòn và bong tróc sẽ trầm trọng hơn; nếu nhiệt độ vận hành thấp, độ nhớt của tro tăng lên, không có lợi cho dòng tro chảy, dễ tích tụ xỉ và làm tắc miệng xỉ. Chỉ khi vận hành trong phạm vi độ nhớt tối ưu mới có thể hình thành lớp bảo vệ tro có độ dày nhất định trên bề mặt gạch chịu lửa, giúp kéo dài tuổi thọ của gạch chịu lửa mà không làm tắc miệng xỉ. Vì vậy, để ngăn chặn sự ăn mòn gạch chịu lửa bởi khí nhiệt độ cao, cần duy trì một lớp màng tro trên bề mặt gạch chịu lửa. Do đó, nhiệt độ vận hành tối ưu của bộ khí hóa mới đối lập nhiều vòi phun được xác định theo đặc tính độ nhớt-nhiệt độ của tro và độ nhớt chung là dưới 250P.
Lý do vận hành quy trình
1. Tốc độ dòng oxy ra khỏi đầu đốt không hợp lý. Tốc độ dòng oxy không hợp lý sẽ không chỉ ảnh hưởng đến hiệu ứng nguyên tử hóa mà còn đẩy nhanh quá trình ăn mòn của gạch lửa gần đầu đốt. Kiểm soát tải và áp suất của bộ khí hóa mà không làm thay đổi cấu trúc tổng thể của bộ khí hóa. Theo kết quả và tính toán của thí nghiệm khuôn nóng của Đại học Khoa học và Công nghệ Đông Trung Quốc, tải vận hành tương ứng với các đầu đốt của quy trình có kích thước lắp ráp khác nhau dưới áp suất vận hành khác nhau được tính toán. Làm cho tốc độ dòng oxy nhỏ hơn hoặc bằng 140m/s.
2. Việc khởi động và dừng quá trình khí hóa thường xuyên sẽ gây ra sự thay đổi mạnh về nhiệt độ lò, điều này sẽ gây ra sự thay đổi mạnh về ứng suất nhiệt của gạch chịu lửa, dẫn đến các vết nứt trên lớp lót lò, làm trầm trọng thêm tốc độ xói mòn của gạch chịu lửa và giảm tuổi thọ của gạch chịu lửa. Các điều kiện vận hành cần được giữ ổn định để tránh biến động và giảm thiểu số lần khởi động và dừng của bộ khí hóa.
3. Nhiệt độ vận hành Nhiệt độ vận hành của thiết bị khí hóa thường được kiểm soát ở mức 50-100 độ trên điểm nóng chảy của tro để đảm bảo rằng than được khí hóa hoàn toàn và xỉ có thể được thải ra một cách trơn tru. Nếu nhiệt độ quá thấp, tro, xỉ không thể thải ra ngoài một cách thuận lợi, khiến miệng xỉ bị tắc; nếu nhiệt độ quá cao tro, xỉ sẽ làm tăng tính ăn mòn, thẩm thấu của gạch chịu lửa. Cứ tăng nhiệt độ vận hành lên 100 độ, tốc độ xói mòn của gạch chịu lửa sẽ tăng 3-4 lần. Nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm Cr2O3 trong gạch chịu lửa, dẫn đến hư hỏng cấu trúc. Vì vậy, nhiệt độ hoạt động cần được kiểm soát chặt chẽ. Giới hạn dưới của nhiệt độ phải cao hơn nhiệt độ tương ứng với độ nhớt của xỉ là 250P; giới hạn trên của nhiệt độ phải là nhiệt độ tương ứng với độ nhớt của xỉ 30-50P và nên tránh dao động nhiệt độ lớn.
4. Áp suất vận hành Biến động áp suất vận hành sẽ ảnh hưởng đến các mối nối của gạch chịu lửa, gây ra hiện tượng khí hóa gạch chịu lửa và làm giảm tuổi thọ của gạch chịu lửa. Vì vậy, khi khởi động và dừng hệ thống cần vận hành theo đường cong tăng giảm áp suất để tránh hiện tượng tăng giảm áp suất quá nhanh; trong hoạt động bình thường, áp suất phải được giữ ổn định để tránh biến động áp suất.
