硫磺反應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,由于進入爐內的酸性氣體流量波動大(硫磺回收裝置生產特點是被動接受來料酸性氣),熱負荷不穩(wěn)定,使爐內溫度忽高忽低,導致向火面剛玉磚斷裂。
(2)原設計采用三層耐火磚結構,向火面為剛玉磚,耐火層為高鋁磚,隔熱層為輕質耐火磚。磚形都為刀口形,磚小,磚縫多,磚與磚之間用火泥砌筑。經過高溫以后火泥收縮比較大,而爐本體鋼結構隨著溫度提高而膨脹,導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,使爐膛內高熱氣體在磚縫中和上部脫離空間形成對流,導致爐頂部超溫。而頂部拱磚下沉以后,再經過幾次反復膨脹和收縮,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。頂部襯里出現裂縫拱磚下沉的過程中沒有錨固釘的加固作用,起初只有小部分襯里脫落,當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。
反應爐各種爐襯的性能分析?根據資料介紹,國內外硫磺回收反應爐普遍采用的有以下三種爐襯結構
(1)三層磚結構。向火面為剛玉磚,中間層為輕質高鋁磚,第三層為輕質耐火磚,這種襯里結構在前面已做過分析。
(2)三層澆注料結構。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.這種襯里結構一是由于澆注料采用高鋁水泥結合,水泥中含有堿性物質CaO,CaO很容易跟酸性的制硫過程氣反應,導致材料強度下降。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,最終導致襯里大面積脫落。
(3)雙層襯里結構。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。這種結構采用磷酸鋁結合剛玉搗打料方式,比三層澆注料襯里結構性能好了許多。但是該種結構最大的缺陷是,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。通常硫磺回收反應爐內操作壓力為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。
通過對硫磺反應爐工作原理、相關參數和硫磺回收裝置生產特點的分析,為適應煉制高硫原油對硫磺回收裝置的高要求,硫磺回收反應爐爐襯的材料及結構應具備以下特性:
(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,以適應反應爐開、停頻繁的工況,有效防止溫度高低急變在材料內部產生熱應力而導致襯里剝落和開裂。
(6)施工方便,烘爐時間短。
硫磺反應爐用耐火材料的選用：
根據反應爐的工況和特性,反應爐爐襯采用一層磚兩層澆注料的三層結構。采用了鋯剛玉莫來石磚作為向火面工作層,厚度為114mm;中間層采用輕質莫來石襯里作為耐熱層,厚度為114mm;最外層采用輕質料作為隔熱層,厚度為114mm。另外,爐內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過高溫燒結,在爐子高溫運行中,磚的環(huán)向膨脹系數和耐火層、隔熱層的收縮系數正好抵銷,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。反應爐內各物料接口、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爐內耐熱層和隔熱層的錨固件選用特殊
的二層結構。這種結構的優(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爐襯里脫落原因的分析,充分利用優(yōu)質材料和采用新型結構,找到了解決改造襯里的方法,并通過嚴格的施工,實現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驗。
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