硫磺反應(yīng)爐用耐火材料失效原因分析
(1)向火面選用的是剛玉磚,剛玉磚的缺點是抗熱震穩(wěn)定性差,由于進入爐內(nèi)的酸性氣體流量波動大(硫磺回收裝置生產(chǎn)特點是被動接受來料酸性氣),熱負荷不穩(wěn)定,使爐內(nèi)溫度忽高忽低,導(dǎo)致向火面剛玉磚斷裂。
(2)原設(shè)計采用三層耐火磚結(jié)構(gòu),向火面為剛玉磚,耐火層為高鋁磚,隔熱層為輕質(zhì)耐火磚。磚形都為刀口形,磚小,磚縫多,磚與磚之間用火泥砌筑。經(jīng)過高溫以后火泥收縮比較大,而爐本體鋼結(jié)構(gòu)隨著溫度提高而膨脹,導(dǎo)致頂部爐襯失圓下沉,從而使爐頂部壁板和磚之間脫離,并留有空間,使爐膛內(nèi)高熱氣體在磚縫中和上部脫離空間形成對流,導(dǎo)致爐頂部超溫。而頂部拱磚下沉以后,再經(jīng)過幾次反復(fù)膨脹和收縮,先是磚縫火泥脫落,從而使上頂部拱磚變形越來越大,最終致使反應(yīng)爐頂部拱磚塌陷。
(3)耐火襯里沒有采用錨固釘與爐壁固定。頂部襯里出現(xiàn)裂縫拱磚下沉的過程中沒有錨固釘?shù)募庸套饔?起初只有小部分襯里脫落,當(dāng)爐頂拱磚失去支撐作用后,爐頂部襯里就會發(fā)生大面積塌陷。
反應(yīng)爐各種爐襯的性能分析?根據(jù)資料介紹,國內(nèi)外硫磺回收反應(yīng)爐普遍采用的有以下三種爐襯結(jié)構(gòu)
(1)三層磚結(jié)構(gòu)。向火面為剛玉磚,中間層為輕質(zhì)高鋁磚,第三層為輕質(zhì)耐火磚,這種襯里結(jié)構(gòu)在前面已做過分析。
(2)三層澆注料結(jié)構(gòu)。向火面為剛玉澆注料,中間層采用耐熱澆注料,隔熱層采用陶粒加蛭石澆注料.這種襯里結(jié)構(gòu)一是由于澆注料采用高鋁水泥結(jié)合,水泥中含有堿性物質(zhì)CaO,CaO很容易跟酸性的制硫過程氣反應(yīng),導(dǎo)致材料強度下降。二是澆注料線變化大,高溫后一般為-0.5%~-1.0%,襯里表面極易產(chǎn)生裂縫。襯里層雖然采用不銹鋼錨固釘固定,但是酸性氣體很容易從襯里表面的裂縫中滲透進去,和錨固釘接觸,使錨固釘強度降低,逐漸失去固定襯里層的作用,最終導(dǎo)致襯里大面積脫落。
(3)雙層襯里結(jié)構(gòu)。第一層磷酸鋁剛玉耐磨層,第二層采用高鋁礬土水泥陶粒隔熱層。這種結(jié)構(gòu)采用磷酸鋁結(jié)合剛玉搗打料方式,比三層澆注料襯里結(jié)構(gòu)性能好了許多。但是該種結(jié)構(gòu)最大的缺陷是,搗打料收縮特別大,因此襯里裂縫最多,并且這種裂縫往往都是貫穿性的。通常硫磺回收反應(yīng)爐內(nèi)操作壓力為0.053MPa,酸性過程氣直接從貫穿性裂縫滲透到金屬外壁,將導(dǎo)致外壁超溫和腐蝕,最終使襯里大面積塌陷。
通過對硫磺反應(yīng)爐工作原理、相關(guān)參數(shù)和硫磺回收裝置生產(chǎn)特點的分析,為適應(yīng)煉制高硫原油對硫磺回收裝置的高要求,硫磺回收反應(yīng)爐爐襯的材料及結(jié)構(gòu)應(yīng)具備以下特性:
(1)具有很好的抗高溫酸性氣體侵蝕的能力。
(2)具有優(yōu)異的高溫性能,即較高的耐火度和荷重軟化點。
(3)具有較高的高溫強度、高耐磨性能。
(4)具有良好的體積穩(wěn)定性和較好的抗蠕變性,線變化小。
(5)熱震穩(wěn)定性好,以適應(yīng)反應(yīng)爐開、停頻繁的工況,有效防止溫度高低急變在材料內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力而導(dǎo)致襯里剝落和開裂。
(6)施工方便,烘爐時間短。
硫磺反應(yīng)爐用耐火材料的選用：
根據(jù)反應(yīng)爐的工況和特性,反應(yīng)爐爐襯采用一層磚兩層澆注料的三層結(jié)構(gòu)。采用了鋯剛玉莫來石磚作為向火面工作層,厚度為114mm;中間層采用輕質(zhì)莫來石襯里作為耐熱層,厚度為114mm;最外層采用輕質(zhì)料作為隔熱層,厚度為114mm。另外,爐內(nèi)花墻采用鋯莫來石磚,花墻墻體厚度為330mm。
鋯剛玉莫來石磚具有很強的抗侵蝕能力、耐溫高、耐磨性能好、強度高、線變化小等特點。且添加了莫來石后,利用莫來石微裂縫增韌的特性,大大提高了材料的熱震穩(wěn)定性。因為工作層鋯剛玉莫來石磚經(jīng)過高溫?zé)Y(jié),在爐子高溫運行中,磚的環(huán)向膨脹系數(shù)和耐火層、隔熱層的收縮系數(shù)正好抵銷,從而達到三層襯里能夠緊密地貼合在一起。
鋯剛玉莫來石磚磚型的選擇?
對于向火面的鋯剛玉莫來石磚,采用了體積較大且四面帶有凹凸槽的磚型,這樣不僅使磚與磚之間能緊密結(jié)合不致脫落,而且可有效地隔焰和隔絕酸性氣體滲透到第二層和第三層,大磚可以減少砌筑泥漿的收縮。反應(yīng)爐內(nèi)各物料接口、儀表接口等不規(guī)則處采用整體大塊鋯剛玉莫來石異形磚,它們均與爐筒體采用的規(guī)則磚很好銜接,這樣使爐襯向火工作面形成完美的整體。
耐熱層和隔熱層錨固件的選用反應(yīng)爐內(nèi)耐熱層和隔熱層的錨固件選用特殊
的二層結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是便于隔熱層施工,同時對耐熱層同樣有很好的錨固效果。
硫磺反應(yīng)爐施工方法?：
(1)首先進行全爐隔熱襯里的搗打(也可采用噴涂),厚度以第一層錨固釘高度114mm為基準,并留有收縮縫,縫間距離2mm×2mm。
(2)隔熱襯里施工結(jié)束后安置第二層錨固釘,再進行爐筒體下半段中間層襯里施工,厚度以第二層錨固釘高度為基準,留有的收縮縫必須和第一層收縮縫錯開,縫間距離也是2mm×2mm。
(3)爐筒體下半部分施工結(jié)束后進行下半部分鋯剛玉莫來石磚施工,施工時必須找出爐筒體中心點,以此為基準進行施工,施工時必須縱向每1.5m留設(shè)一條膨脹縫,且必須和第二層膨脹縫錯開。
(4)下半部整體施工結(jié)束后進行上半部施工,先施工鋯剛玉莫來石磚,施工方法為支模退步施工法,每模磚施工完成后進行中間層襯里材料搗打,必須夯實,不得留有空隙,通過對硫磺回收裝置反應(yīng)爐襯里脫落原因的分析,充分利用優(yōu)質(zhì)材料和采用新型結(jié)構(gòu),找到了解決改造襯里的方法,并通過嚴格的施工,實現(xiàn)了硫磺裝置長周期運行,并為煉制高硫原油的煉油廠提供了可借鑒的經(jīng)驗。
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