Le gazogène est l'équipement principal du dispositif de gazéification sous pression de boue d'eau-charbon, et la qualité dubriques réfractairesdans le gazogène est le principal facteur affectant le cycle de fonctionnement du gazogène. Le fonctionnement du gazogène nécessite une température et une pression élevées. L'oxygène et la boue de charbon sont pulvérisés dans le gazéifieur via le brûleur de procédé. L'impact du spray forme 6 zones d'écoulement aux caractéristiques différentes, ce qui intensifie le décapage des briques réfractaires et provoque un changement brusque de la température du four lors du démarrage et de l'arrêt. Par conséquent, le revêtement doit avoir une résistance élevée à l’érosion et à la perméabilité des scories, une résistance élevée à chaud et une bonne stabilité du volume à haute température. Le four à gazéificateur est divisé en trois parties, la partie supérieure est la partie voûte, la partie médiane est la partie cylindre et la partie inférieure est la partie inférieure du cône et la partie bouche de laitier. Les trois pièces sont indépendantes les unes des autres, ce qui favorise le retrait ou le remplacement de chaque pièce. Le taux de corrosion des briques réfractaires dans différentes parties n’est pas cohérent. D'après l'expérience d'exploitation, il s'avère que les briques réfractaires de la partie voûte ont un taux d'ablation plus rapide.
Grâce à l'étude de la répartition du champ d'écoulement dans le gazogène et de la structure des briques réfractaires, combinée aux conditions de travail dans le four, les causes de l'usure des briques réfractaires ont été analysées sous de nombreux aspects et les mesures correspondantes ont été prises.
01 Raisons de conception structurelle
1. L’épaisseur des briques coupe-feu de la voûte est insuffisante. L'épaisseur des briques coupe-feu est de 200 mm. Lorsque l’épaisseur des briques coupe-feu est réduite à 1/3 de l’épaisseur d’origine, les briques atteignent leur durée de vie et ne peuvent plus être utilisées. Selon la vitesse d'amincissement réelle des briques de la voûte sur site, on peut voir que la faible épaisseur des briques réfractaires et la vitesse d'amincissement rapide sont les principales raisons de la courte durée de vie de l'ensemble des briques réfractaires. Après l'amélioration, les briques réfractaires de la partie voûte du nouveau gazogène ont été modifiées des trois couches d'origine à deux couches, la couche intérieure est constituée de briques coupe-feu, la couche la plus externe est constituée de briques lourdes et les briques de support dans la la couche intermédiaire a été annulée. Après la transformation, les briques coupe-feu ont remplacé les briques de support d'origine, augmentant ainsi l'épaisseur des briques coupe-feu, prolongeant le taux d'ablation et prolongeant ainsi la durée de vie des briques réfractaires dans la partie voûte.
2. La structure de la brique de bouchage n’est pas raisonnable. La brique de bouchage est conçue comme un cylindre. Sa surface d'étanchéité principale est le côté de la brique de bouchage et la brique B est un joint d'étanchéité. L'écart de conception est de 2 mm. En effet, il existe certaines erreurs dans la fabrication et la maçonnerie des briques réfractaires. Surtout après l'utilisation du gazogène, l'installation secondaire de la brique de bouchage ne peut pas nettoyer complètement les scories fondues sur la surface d'étanchéité de la brique réfractaire. La brique de bouchage est un moulage et l'erreur de taille de fabrication est d'environ 2 mm. Selon les situations ci-dessus, l'espace réservé réel de la brique de bouchage est supérieur à 4 mm, sinon elle ne peut pas être installée en douceur. En raison du grand espace, l'effet d'étanchéité est médiocre et le col de la voûte est surchauffé à plusieurs reprises. La durée de vie des pièces préfabriquées de la voûte du gazogène est courte. La forme structurelle de la brique d'étanchéité supérieure du gazéificateur est modifiée : 1) Les pièces préfabriquées supérieures du gazogène sont modifiées du type à bossage cylindrique d'origine au type à bossage conique. 2) La brique B est épaissie, la taille de l'orifice de préchauffage est réduite et l'orifice de préchauffage passe d'un trou cylindrique à un trou conique. Le design de la brique A proche de la brique B est remplacé par une brique A1 afin de protéger la brique B. 3) Grâce à des inspections et des synthèses répétées des briques coupe-feu du gazogène, il a été constaté que les briques de voûte B à K étaient corrodées trop rapidement, ce qui constituait le point faible du gazogène. Nous avons repensé et amélioré les briques réfractaires de la voûte, en remplaçant les briques réfractaires d'origine de la voûte d'une rainure mère-enfant par deux, et en ajoutant une ligne de défense contre l'érosion des joints de brique. Grâce à la transformation mentionnée ci-dessus, le phénomène de soufflage de gaz et de surchauffe au niveau du col de la voûte a été efficacement amélioré, prolongeant la durée de vie des pièces préfabriquées de la voûte du gazogène.
02 Raisons des matières premières
1. L'influence du point de fusion des cendres de charbon En termes simples, le point de fusion des cendres est la température à laquelle les cendres fondent. Le silicium, l'aluminium, le fer, le magnésium, le potassium, le calcium, le soufre, le phosphore et d'autres éléments contenus dans le charbon et les carbonates, silicates, sulfates et sulfures constituent la teneur en cendres du charbon. Le point de fusion des cendres du charbon détermine la température de fonctionnement du gazogène. Si le point de fusion des cendres est bas, la température de fonctionnement est relativement basse, ce qui favorise la protection des briques réfractaires ; si le point de fusion des cendres est élevé, la température de fonctionnement doit être relativement élevée et le rayonnement thermique dans le four est important, ce qui accélère l'érosion thermique des briques réfractaires. La taille du point de fusion des cendres est liée à la composition des cendres. Plus la proportion de SiO2 et Al2O3 dans les cendres est élevée, plus leur température de fusion est élevée ; et plus la proportion de composants alcalins tels que Fe2O3 et MgO est élevée, plus la température de fusion est basse. Il peut être ajusté en ajoutant du flux. La plupart des scories de cendres de charbon sont des scories acides et le flux est souvent ajusté par du CaO alcalin ou du CaCO3 produit par pyrolyse. La technologie de mélange du charbon peut également être utilisée pour contrôler le point de fusion des cendres de charbon entrant dans le four. Le point de fusion des cendres du charbon de gazéification est généralement contrôlé en dessous de 1 300 degrés.
2. Influence de la viscosité des cendres Le nouveau gazogène à buses multiples adopte une décharge de scories liquides. La température de fonctionnement augmente et la viscosité des cendres diminue, ce qui favorise l'écoulement des cendres. Cependant, si la viscosité des cendres est trop faible, les briques réfractaires entreront directement en contact avec le gaz à haute température, ce qui aggravera l'érosion et le pelage ; si la température de fonctionnement est basse, la viscosité des cendres augmente, ce qui ne favorise pas l'écoulement des cendres, et il est facile d'accumuler des scories et de bloquer la bouche des scories. Ce n'est qu'en fonctionnant dans la plage de viscosité optimale qu'une certaine épaisseur de couche protectrice de cendres peut se former sur la surface des briques réfractaires, ce qui prolonge la durée de vie des briques réfractaires sans bloquer la bouche des scories. Par conséquent, afin d’éviter l’érosion des briques réfractaires par les gaz à haute température, il est nécessaire de maintenir une couche de film de cendres à la surface des briques réfractaires. Par conséquent, la température de fonctionnement optimale du nouveau gazogène à buses multiples opposées est déterminée en fonction des caractéristiques viscosité-température des cendres, et la viscosité générale est inférieure à 250P.
Raisons du fonctionnement du processus
1. Le débit d’oxygène sortant du brûleur est déraisonnable. Le débit d'oxygène déraisonnable affectera non seulement l'effet d'atomisation, mais accélérera également l'érosion des briques de feu à proximité du brûleur. Contrôlez la charge et la pression du gazogène sans modifier la structure globale du gazogène. Selon les résultats et les calculs de l'expérience de moulage à chaud de l'Université des sciences et technologies de Chine orientale, la charge de fonctionnement correspondant aux brûleurs de procédé de différentes tailles d'assemblage sous différentes pressions de fonctionnement est formulée. Rendre le débit d'oxygène inférieur ou égal à 140 m/s.
2. Le démarrage et l'arrêt fréquents du gazogène provoqueront un changement brusque de la température du four, ce qui entraînera un changement brusque de la contrainte thermique des briques réfractaires, entraînant des fissures dans le revêtement du four, aggravant le taux d'érosion des briques réfractaires et réduisant la durée de vie des briques réfractaires. Les conditions de fonctionnement doivent être maintenues stables pour éviter les fluctuations et minimiser le nombre d'heures de démarrage et d'arrêt du gazogène.
3. Température de fonctionnement La température de fonctionnement du gazogène est généralement contrôlée à 50-100 degrés au-dessus du point de fusion des cendres pour garantir que le charbon est entièrement gazéifié et que les scories peuvent être évacuées en douceur. Si la température est trop basse, les cendres et les scories ne peuvent pas être évacuées en douceur, ce qui bloque la bouche des scories ; si la température est trop élevée, les cendres et les scories augmenteront l'érosion et la pénétration des briques réfractaires. Pour chaque augmentation de 100 degrés de la température de fonctionnement, le taux d'érosion des briques réfractaires augmentera de 3-4 fois. Une température excessive réduira le Cr2O3 dans les briques réfractaires, entraînant des dommages structurels. La température de fonctionnement doit donc être strictement contrôlée. La limite inférieure de la température doit être supérieure à la température correspondant à la viscosité des scories de 250P ; la limite supérieure de la température doit être la température correspondant à la viscosité des scories de 30-50P, et de grandes fluctuations de température doivent être évitées.
4. Pression de fonctionnement Les fluctuations de la pression de fonctionnement affecteront les joints des briques réfractaires, provoquant la gazéification des briques réfractaires et réduisant la durée de vie des briques réfractaires. Par conséquent, lorsque le système est démarré et arrêté, il doit fonctionner selon la courbe d’augmentation et de diminution de pression pour éviter une augmentation et une diminution de pression trop rapides ; en fonctionnement normal, la pression doit rester stable pour éviter les fluctuations de pression.
