含磷高铬砖在水煤浆气化炉上的损毁分析

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2021.04.001

耐火材料 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (4): 277-282.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2021.04.001

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含磷高铬砖在水煤浆气化炉上的损毁分析

孙红刚¹⁾(), 李红霞¹⁾, 耿可明²⁾, 闫双志¹⁾, 杜一昊¹⁾, 王晗¹⁾, 赵世贤¹⁾

1)中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室河南洛阳 471039
2)中钢洛耐科技股份有限公司河南洛阳 471000

收稿日期:2021-01-11 出版日期:2021-08-15 发布日期:2021-08-22
作者简介:孙红刚:男,1979年生,教授级高级工程师。E-mail: sunhg@lirrc.com
基金资助:
NSFC-河南联合基金资助项目(U1604252)

Postmortem analysis of phosphate containing high chrome refractories in a coal water slurry gasifier

Sun Honggang¹⁾(), Li Hongxia¹⁾, Geng Keming²⁾, Yan Shuangzhi¹⁾, Du Yihao¹⁾, Wang Han¹⁾, Zhao Shixian¹⁾

1)State Key Laboratory of Advanced Refractories,Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co.,Ltd.,Luoyang 471039,Henan,China

Received:2021-01-11 Online:2021-08-15 Published:2021-08-22

摘要/Abstract

摘要：

对含有磷酸盐的高铬砖为内衬的GE水煤浆气化炉运行中开停车次数、运行时间等状况进行了实时跟踪,测量了不同运行阶段气化炉内腔直径,计算了残砖厚度,分析了高铬砖在整个运行周期内的损毁速率及用后残砖的显微结构、成分分布和物相组成等。结果表明:含磷高铬砖在水煤浆气化炉上的全周期服役的损毁速率具有非均匀性,表现为前期慢,中后期快,末期又变慢的特点;侵蚀、渗透和剥落是造成含磷高铬砖炉衬损毁的主要因素,在其服役的不同阶段由特定损毁因素主导是损毁速率不均匀的原因;高铬砖中的磷酸盐抑制了硅酸盐玻璃熔渣的渗透深度,减少了剥落,延长了炉衬寿命。

关键词: 水煤浆气化炉, 磷酸盐, 高铬砖, 渗透

Abstract:

The startup and shutdown times and operation time of a GE coal water slurry gasifier lined with phosphate containing high chrome brick were real-time tracked.The inner chamber diameter of the gasifier in different operation stages was measured,the thickness of residual brick was calculated,the damage rate of high chrome brick during the whole operation cycle and the microstructure,composition distribution and phase composition of residual brick were analyzed.The results show that the damage rate of phosphate containing high chrome brick in the coal water slurry gasifier is not uniform,which is slow in the early stage,fast in the middle stage,and slow again in the final stage; erosion,penetration and spalling are the main factors resulting in the damage of phosphate containing high chrome brick lining;the specific damage factors are dominant in different stages,which is the reason for the uneven damage rate;the phosphate in high chrome brick inhibits the penetration of silicate glass slag,reduces spalling and prolongs the service life of the furnace lining.

Key words: coal water slurry gasifier, phosphate, high chrome brick, penetration

中图分类号:

TQ175

孙红刚, 李红霞, 耿可明, 闫双志, 杜一昊, 王晗, 赵世贤. 含磷高铬砖在水煤浆气化炉上的损毁分析[J]. 耐火材料, 2021, 55(4): 277-282.

Sun Honggang, Li Hongxia, Geng Keming, Yan Shuangzhi, Du Yihao, Wang Han, Zhao Shixian. Postmortem analysis of phosphate containing high chrome refractories in a coal water slurry gasifier[J]. Refractories, 2021, 55(4): 277-282.

图/表 8

表1 含磷酸盐高铬砖的理化指标

Table 1 Chemical composition and physical properties of phosphate containing high chrome bricks

项目	典型值
w(Cr₂O₃)/%	86.2
w(Al₂O₃)/%	7.9
w(P₂O₅)/%	2.7
显气孔率/%	12.7
体积密度/(g·cm^-3)	4.27
常温抗折强度/MPa	29.6
高温抗折强度(1 400 ℃)/MPa	45.8

图1 气化炉运行周期内炉膛温度的变化

Fig.1 Temperature variation curve of gasifier hearth during running cycle

图2 残砖剖面及SEM和XRD取样部位示意图

Fig.2 Residual bricks cross section and position of analytical sampling for SEM and XRD

图3 气化炉运行不同阶段内衬高铬砖的厚度变化

Fig.3 Thickness of lining brick in different operation stages

图4 气化炉用后高铬砖表层和内部的XRD图谱

Fig.4 XRD spectra of high chrome bricks from hot face and inner part

图5 高铬砖热面附近的SEM照片

Fig.5 SEM photographs of areas near hot face of high chrome brick

图6 渗透层的SEM照片及主要元素的面分布

Fig.6 SEM photos of penetration layer and EDS analysis

图7 SiO2和P2O5成分在用后砖中不同位置的分布

Fig.7 Distribution curve of SiO2 and P2O5 in different parts of residual brick

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Postmortem analysis of phosphate containing high chrome refractories in a coal water slurry gasifier

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