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第十七篇气化总结类评选:水煤浆加压气化炉炉衬的施工要点

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水煤浆加压气化炉炉衬的施工要点

本篇文章由中钢集团耐火材料有限公司段少鹏提供评选

 

1.前言

水煤浆加压气化技术是我国从美国德士古公司(Texaco Incorporated,又译称美国德克萨斯石油公司,现GE公司)引进的具有世界先进水平的专利技术,该技术利用煤生产甲醇、醋酸、乙烯、甲醛、合成氨、发电等,使煤得到更充分的利用,符合我国煤炭资源的特点和综合利用的要求,是国家重点扶持的能源和资源综合利用项目。气化炉是水煤浆加压气化技术的关键设备,而水煤浆气化炉炉衬的工程质量是关系到气化炉能否正常运转的关键因素之一。随着煤化工行业的发展,在气化炉技改和新建工程中,炉衬的工程质量,已被人们越来越重视。气化方面的专家一直十分重视炉衬工程质量,认为必须从煤化工行业发展的系统工程角度出发,对待和搞好筑炉工作。因此,开展对气化炉炉衬工程质量的研究,十分必要。

2.沿革和现状

1987年国家公布实施的GBJ211-87《工业炉砌筑工程施工验收规范》、2004年建设部公布实施的GB50211-2004《工业炉砌筑工程施工及验收规范》及1992年建设部公布实施的GB50309-92《工业炉砌筑工程质量检验评定标准》,均对现阶段窑炉炉衬的工程质量标准,做了系统明确的规定,为指导筑炉施工提供了理论依据。

     现在煤化工行业在我国处于发展阶段,水煤浆加压气化炉还不是很多,许多项目处于在建和待建当中,人们对筑炉工程质量还缺乏系统的研究,通常都是参照冶金、建材、有色等部门的规范施工,专业人员很少,没有形成系统的施工技术操作规范,难以提高筑炉人员的专业技术水平,许多问题有待于在实践中摸索解决。

     现在煤化工行业蓬勃发展,气化炉使用厂家由几家发展到几十家,筑炉工程量越来越大,筑炉工程质量的好坏已成为决定气化炉是否正常运转的关键因素之一。炉衬砌筑质量的好坏,对项目的工期和成本、点火的顺利进行,生产能否正常运转,都起到举足轻重的作用。

气化炉炉衬的工程质量问题,说到底是从属于气化工艺的,必须满足生产工艺的要求。根据生产流程,磨好的煤浆从喷嘴进入到反应室开始,到煤渣从气化炉渣口排出,煤浆要在炉内发生一系列反应。这个反应过程,都是在由耐火材料所砌筑的反应室内进行,这个反应室,就是筑炉工程的对象。在生产运行中,水煤浆加压气化炉能否提高运转率,并充分发挥气化技术优势,是大幅增产的标志之一。如果在开车过程中由于砌筑质量引起掉砖、窜气、超温等现象,都将会导致停车,而频繁的开停车又将加速耐火内衬的损毁,产生恶性循环。虽然产生这些现象的原因是多方面的,但气化炉炉衬工程质量的好坏,往往起着重要的作用。

3.施工要点

根据气化技术的生产工艺要求,气化炉炉衬的工程质量,我们体会到应该满足以下五个要点:a.耐火性;b.密封性:c.隔热性:d.整体性:e.抗侵蚀。

这五点要求,不是孤立存在的。不同的操作环境中的耐火材料有着不同的理化性能,如荷软、膨胀系数、导热系数、热震稳定性、耐压强度等。耐火材料的这些理化性能,决定了气化炉炉衬在工作条件下的状态。它不是固定不变的,是可动的,变化的。因此,气化炉炉衬工程的施工,必须充分考虑到它要具备以下特点:

1).既要形成一个整体,又要分割开来,还要保持足够的高温强度,这样才能够保证耐火材料膨胀的要求

2).既可耐火,又可耐酸性煤渣的侵蚀

3).既能耐火,又可隔热保温

4).既能耐高温,又可以耐中低温

5).既要满足气化反应要求,又能实施监控

6).既要保证正常开车,又要满足迅速排除故障和检修的要求

这样,整个气化炉炉衬受工艺、设备和耐火材料等诸多因素的限制。因此,

工程质量必须满足这些要求,才能够保证气化炉正常开车。所以,那五个要点是综合的。它们之间既互相联系,又互相矛盾,互相制约。它们应该统一于施工中,绝不能孤立对待。

经过施工实践和摸索,我们认为,为了做到那五个要点,施工时应当处理好以下问题:

材质。材质是气化炉炉衬工程质量的根本。在炉衬设计中,对其作出了明确的规定,并将其列为质量保证项目,指令性必须达到。对不同反应阶段,不同部位的炉衬的材质,设计上已经作出了不同的规定,必须严格遵守,不可随意更改,更不可混淆。

砖缝。砖缝是耐火砖之间的粘结材料,是炉衬砌体中最薄弱的环节。同时,它又有吸收材料膨胀量的作用。根据德国一家研究资料介绍,砖缝可以吸收15%左右的膨胀量。在炉衬设计的技术要求中,对砖的横缝、纵缝以及砖缝泥浆的调配和使用都作出了严格的要求。但施工过程往往出现偏差。当砖缝较大时,由于泥浆抗渣渗透性较差,砖缝蚀损较快,熔渣又通过砖缝加速对砖的侵蚀。同时由于砖缝的收缩,使砖层变动,导致部分砖局部应力集中,加速了耐火砖的损蚀。当砖缝较小时,耐火砖受热膨胀或降温收缩时,在形状不连续的地方造成局部应力过大,诱发耐火砖表面裂纹,甚至直接开裂剥落。砖缝泥浆的饱满度直接影响气密性,涉及到气化炉是否窜气,必须达到要求。设计单位的施工说明中均对此作了规定,砖缝泥浆的饱满度要达到90%才算合格。在施工中,普通砌砖打条灰,是不允许的。从实践中看,砌体的环缝、纵缝、错缝的问题,对使用与检修关系很大,要具体分析,不能够一概而论。例如,环缝应当保持水平并垂直于气流方向,纵缝要错开。复合衬里内外要错缝,重缝要严格限制。

托砖板。托砖板是保证砌体整体结构稳定的措施,不可或缺。设置的具体部位,由设计单位确定。施工前应该检查托砖板是否平整,如果不平整,应该及时处理。

膨胀缝。这是一个基本的问题,同时又是一个非常重要的问题,必须引起高度重视,要控制在设计范围之内,不可随意处理。如不注意缝宽,把缝留的太大,结果留下后遗症,应当防止。当膨胀缝过大时,将达不到膨胀接合而产生窜气超温;当膨胀缝过小时,则热膨胀产生的巨大的压应力会使得耐火砖体挤裂;而膨胀缝宽度偏等时,易使砖体间产生纵向裂缝。膨胀缝的设置,在《工业炉砌筑工程施工验收规范》中有严格规定。一般情况下,耐火砖的膨胀缝宽度应按材质具体规定。在施工中,应该按设计要求提供的范围操作。

复合衬。处于节能和保护设备的需要,气化炉炉衬设计中都采用了复合衬。复合衬施工除了要分别施工,层层把关外,最重要的是保证整体的稳定性。在施工过程中,要处理好整体的联结问题,在膨胀缝处注意砖的交结。还要注意各个衬里的膨胀。衬里之间,根据设计要求,来预留径向的膨胀缝,膨胀缝要保持清洁,不得掉入耐火泥等杂物,并按要求铺设、填充辅助材料。

拱顶。根据实际使用情况,超温现象多出现在拱顶部位。在施工过程中,如使用的胎具尺寸精度差,或根本不使用胎具,将导致灰缝过大,或者不必要的砖的加工,无法保证砌筑质量,甚至有的会出现明显的出台现象。为了提高砌体的质量,必须使用制作精良的、不易变形的胎具。在砌筑之前组装好胎具,确认组装精度,做好标记和技术记录。然后在规定的位置对砖进行预摆,对每环砖进行准确的定位,并做好相应的记录。拱顶砖的砌筑要严格控制每层砖的标高,以保证烧嘴的高度,必要时可以调整拱脚下面的几环砖。拱顶砖缝放射线应与半径方向相互吻合。在拱顶处,环与环之间,以及环向间的耐火砖都有沟槽相互配合,其作用是将砖咬合在一起,增强耐火砖的整体性。如在拱顶施工过程中,砖缝不均匀,误差过于集中,泥浆不饱满,将会导致炉衬窜气造成拱顶超温。

现场加工。由于材料允许偏差和施工过程的误差,在电偶、烧嘴和拱顶部位需要进行加工。如果处理不好,砌体质量大受影响,将会影响到气化炉炉衬的使用寿命。在砌筑过程中,如需加工,一般先准确测量要加工的尺寸,然后在机床上加工两块同样的耐火砖,减少单块的加工量,来满足气化炉炉衬的设计要求和使用要求。根据气化炉炉衬的需要,在加工过程中,应该杜绝人工剔凿的方法,可以采用小型移动式切砖机和碳化硅或金刚砂合成的砂轮片。

气化炉内部设备和设施。气化炉在开车过程中都是采用现代化的监控和操作方法。这些方法是通过在气化炉的炉壁上开设若干类型的管孔,用仪表和装置伸入反应室,反应到中控室。同时,为了工艺、观察、检修等需要,开设了一些管孔,所有这些管孔对气化炉的整体性,密封性都是一种破坏,但是又必须设置。在施工过程中,施工人员应对这些部位高度的重视,需特别注意对这些设施与砌体结合部位的施工质量处理。施工前要先查清,不要遗漏。施工后,不要将杂物、工具等留在管孔内。

不定形耐火材料。由于不定形耐火材料的使用占了整个气化炉耐火材料的较大比例,它的重要性显得格外突出。从工程质量角度看,目前主要存在以下问题:1.操作规程的执行。例如因施工程序颠倒、加水量过多,防失水措施不严、养护不好等,而出现结合不牢固、结合部位漏浆、气孔太多、表皮开裂等缺陷。施工人员应该一丝不苟,严格按照施工说明提供的操作规程进行。2.施工方法。除大面积浇注料容易操作外,许多局部地方,例如拱顶顶部、烧嘴内部、锥底等,因操作空间小,不易按要求施工,经常在这些地方出现粗制滥造的现象,应当加强指导,精心施工。3.耐火材料的保管。如现场保管不善,乱堆乱放,未做好防雨防潮工作,可能导致材料失效,后果将十分严重。要做好标识,分类堆放并采取防雨防潮措施。浇注料随工程进度分段施工时,要充分振实,并将其结合面扒毛,以利下次浇注时结合紧密。

细节。在施工过程中一些细节也很重要,亦可影响到工程质量。在施工前,要对钢壳做除锈、灰尘等附着物的处理。对其进行必要的检测,例如椭圆度、垂直度等。为防止各砌层之间的相互粘结和水分渗透,必须按设计要求,根据供货商提供的材料贴防潮纸。砌砖应该用橡皮锤找正,严禁用铁锤等器物敲打。

4. 结语

由于水煤浆加压气化炉衬里的施工,在气化炉的长周期安全运行中,起着很重要的作用,为了不断提高水煤浆加压气化炉的使用寿命,我们要加强对施工队伍的管理,不断提高施工质量和施工水平,精心施工,从细微处着手,使我们的思想认识和技能得到有效提升,从而促进煤化工行业的蓬勃发展。


悬赏分:5 提问时间:2016-01-28 19:35:28回答数: 6 收藏 QQ微博   
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总结这家伙很懒,什么评价也没留下!

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回答时间:2016-01-28
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对于气化炉耐火砖的筑炉要求讲的很全面,学习了。


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回答时间:2016-01-28
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回答时间:2016-01-29
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回答时间:2016-01-29
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我们也是用你们的耐火砖


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回答时间:2016-01-29
 
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