硫磺反应炉用耐火材料失效原因分析
(1)向火面选用的是刚玉砖,刚玉砖的缺点是抗热震稳定性差,由于进入炉内的酸性气体流量波动大(硫磺回收装置生产特点是被动接受来料酸性气),热负荷不稳定,使炉内温度忽高忽低,导致向火面刚玉砖断裂。
(2)原设计采用三层耐火砖结构,向火面为刚玉砖,耐火层为高铝砖,隔热层为轻质耐火砖。砖形都为刀口形,砖小,砖缝多,砖与砖之间用火泥砌筑。经过高温以后火泥收缩比较大,而炉本体钢结构随着温度提高而膨胀,导致顶部炉衬失圆下沉,从而使炉顶部壁板和砖之间脱离,并留有空间,使炉膛内高热气体在砖缝中和上部脱离空间形成对流,导致炉顶部超温。而顶部拱砖下沉以后,再经过几次反复膨胀和收缩,先是砖缝火泥脱落,从而使上顶部拱砖变形越来越大,最终致使反应炉顶部拱砖塌陷。
(3)耐火衬里没有采用锚固钉与炉壁固定。顶部衬里出现裂缝拱砖下沉的过程中没有锚固钉的加固作用,起初只有小部分衬里脱落,当炉顶拱砖失去支撑作用后,炉顶部衬里就会发生大面积塌陷。
反应炉各种炉衬的性能分析 根据资料介绍,国内外硫磺回收反应炉普遍采用的有以下三种炉衬结构
(1)三层砖结构。向火面为刚玉砖,中间层为轻质高铝砖,第三层为轻质耐火砖,这种衬里结构在前面已做过分析。
(2)三层浇注料结构。向火面为刚玉浇注料,中间层采用耐热浇注料,隔热层采用陶粒加蛭石浇注料.这种衬里结构一是由于浇注料采用高铝水泥结合,水泥中含有碱性物质CaO,CaO很容易跟酸性的制硫过程气反应,导致材料强度下降。二是浇注料线变化大,高温后一般为-0.5%~-1.0%,衬里表面极易产生裂缝。衬里层虽然采用不锈钢锚固钉固定,但是酸性气体很容易从衬里表面的裂缝中渗透进去,和锚固钉接触,使锚固钉强度降低,逐渐失去固定衬里层的作用,最终导致衬里大面积脱落。
(3)双层衬里结构。第一层磷酸铝刚玉耐磨层,第二层采用高铝矾土水泥陶粒隔热层。这种结构采用磷酸铝结合刚玉捣打料方式,比三层浇注料衬里结构性能好了许多。但是该种结构最大的缺陷是,捣打料收缩特别大,因此衬里裂缝最多,并且这种裂缝往往都是贯穿性的。通常硫磺回收反应炉内操作压力为0.053MPa,酸性过程气直接从贯穿性裂缝渗透到金属外壁,将导致外壁超温和腐蚀,最终使衬里大面积塌陷。
通过对硫磺反应炉工作原理、相关参数和硫磺回收装置生产特点的分析,为适应炼制高硫原油对硫磺回收装置的高要求,硫磺回收反应炉炉衬的材料及结构应具备以下特性:
(1)具有很好的抗高温酸性气体侵蚀的能力。
(2)具有优异的高温性能,即较高的耐火度和荷重软化点。
(3)具有较高的高温强度、高耐磨性能。
(4)具有良好的体积稳定性和较好的抗蠕变性,线变化小。
(5)热震稳定性好,以适应反应炉开、停频繁的工况,有效防止温度高低急变在材料内部产生热应力而导致衬里剥落和开裂。
(6)施工方便,烘炉时间短。
硫磺反应炉用耐火材料的选用：
根据反应炉的工况和特性,反应炉炉衬采用一层砖两层浇注料的三层结构。采用了锆刚玉莫来石砖作为向火面工作层,厚度为114mm;中间层采用轻质莫来石衬里作为耐热层,厚度为114mm;最外层采用轻质料作为隔热层,厚度为114mm。另外,炉内花墙采用锆莫来石砖,花墙墙体厚度为330mm。
锆刚玉莫来石砖具有很强的抗侵蚀能力、耐温高、耐磨性能好、强度高、线变化小等特点。且添加了莫来石后,利用莫来石微裂缝增韧的特性,大大提高了材料的热震稳定性。因为工作层锆刚玉莫来石砖经过高温烧结,在炉子高温运行中,砖的环向膨胀系数和耐火层、隔热层的收缩系数正好抵销,从而达到三层衬里能够紧密地贴合在一起。
锆刚玉莫来石砖砖型的选择
对于向火面的锆刚玉莫来石砖,采用了体积较大且四面带有凹凸槽的砖型,这样不仅使砖与砖之间能紧密结合不致脱落,而且可有效地隔焰和隔绝酸性气体渗透到第二层和第三层,大砖可以减少砌筑泥浆的收缩。反应炉内各物料接口、仪表接口等不规则处采用整体大块锆刚玉莫来石异形砖,它们均与炉筒体采用的规则砖很好衔接,这样使炉衬向火工作面形成完美的整体。
耐热层和隔热层锚固件的选用反应炉内耐热层和隔热层的锚固件选用特殊
的二层结构。这种结构的优点是便于隔热层施工,同时对耐热层同样有很好的锚固效果。
硫磺反应炉施工方法 ：
(1)首先进行全炉隔热衬里的捣打(也可采用喷涂),厚度以第一层锚固钉高度114mm为基准,并留有收缩缝,缝间距离2mm×2mm。
(2)隔热衬里施工结束后安置第二层锚固钉,再进行炉筒体下半段中间层衬里施工,厚度以第二层锚固钉高度为基准,留有的收缩缝必须和第一层收缩缝错开,缝间距离也是2mm×2mm。
(3)炉筒体下半部分施工结束后进行下半部分锆刚玉莫来石砖施工,施工时必须找出炉筒体中心点,以此为基准进行施工,施工时必须纵向每1.5m留设一条膨胀缝,且必须和第二层膨胀缝错开。
(4)下半部整体施工结束后进行上半部施工,先施工锆刚玉莫来石砖,施工方法为支模退步施工法,每模砖施工完成后进行中间层衬里材料捣打,必须夯实,不得留有空隙,通过对硫磺回收装置反应炉衬里脱落原因的分析,充分利用优质材料和采用新型结构,找到了解决改造衬里的方法,并通过严格的施工,实现了硫磺装置长周期运行,并为炼制高硫原油的炼油厂提供了可借鉴的经验。
相关产品推荐：高铝砖、轻质莫来石砖
(1)向火面选用的是刚玉砖,刚玉砖的缺点是抗热震稳定性差,由于进入炉内的酸性气体流量波动大(硫磺回收装置生产特点是被动接受来料酸性气),热负荷不稳定,使炉内温度忽高忽低,导致向火面刚玉砖断裂。
(2)原设计采用三层耐火砖结构,向火面为刚玉砖,耐火层为高铝砖,隔热层为轻质耐火砖。砖形都为刀口形,砖小,砖缝多,砖与砖之间用火泥砌筑。经过高温以后火泥收缩比较大,而炉本体钢结构随着温度提高而膨胀,导致顶部炉衬失圆下沉,从而使炉顶部壁板和砖之间脱离,并留有空间,使炉膛内高热气体在砖缝中和上部脱离空间形成对流,导致炉顶部超温。而顶部拱砖下沉以后,再经过几次反复膨胀和收缩,先是砖缝火泥脱落,从而使上顶部拱砖变形越来越大,最终致使反应炉顶部拱砖塌陷。
(3)耐火衬里没有采用锚固钉与炉壁固定。顶部衬里出现裂缝拱砖下沉的过程中没有锚固钉的加固作用,起初只有小部分衬里脱落,当炉顶拱砖失去支撑作用后,炉顶部衬里就会发生大面积塌陷。
反应炉各种炉衬的性能分析 根据资料介绍,国内外硫磺回收反应炉普遍采用的有以下三种炉衬结构
(1)三层砖结构。向火面为刚玉砖,中间层为轻质高铝砖,第三层为轻质耐火砖,这种衬里结构在前面已做过分析。
(2)三层浇注料结构。向火面为刚玉浇注料,中间层采用耐热浇注料,隔热层采用陶粒加蛭石浇注料.这种衬里结构一是由于浇注料采用高铝水泥结合,水泥中含有碱性物质CaO,CaO很容易跟酸性的制硫过程气反应,导致材料强度下降。二是浇注料线变化大,高温后一般为-0.5%~-1.0%,衬里表面极易产生裂缝。衬里层虽然采用不锈钢锚固钉固定,但是酸性气体很容易从衬里表面的裂缝中渗透进去,和锚固钉接触,使锚固钉强度降低,逐渐失去固定衬里层的作用,最终导致衬里大面积脱落。
(3)双层衬里结构。第一层磷酸铝刚玉耐磨层,第二层采用高铝矾土水泥陶粒隔热层。这种结构采用磷酸铝结合刚玉捣打料方式,比三层浇注料衬里结构性能好了许多。但是该种结构最大的缺陷是,捣打料收缩特别大,因此衬里裂缝最多,并且这种裂缝往往都是贯穿性的。通常硫磺回收反应炉内操作压力为0.053MPa,酸性过程气直接从贯穿性裂缝渗透到金属外壁,将导致外壁超温和腐蚀,最终使衬里大面积塌陷。
通过对硫磺反应炉工作原理、相关参数和硫磺回收装置生产特点的分析,为适应炼制高硫原油对硫磺回收装置的高要求,硫磺回收反应炉炉衬的材料及结构应具备以下特性:
(1)具有很好的抗高温酸性气体侵蚀的能力。
(2)具有优异的高温性能,即较高的耐火度和荷重软化点。
(3)具有较高的高温强度、高耐磨性能。
(4)具有良好的体积稳定性和较好的抗蠕变性,线变化小。
(5)热震稳定性好,以适应反应炉开、停频繁的工况,有效防止温度高低急变在材料内部产生热应力而导致衬里剥落和开裂。
(6)施工方便,烘炉时间短。
硫磺反应炉用耐火材料的选用：
根据反应炉的工况和特性,反应炉炉衬采用一层砖两层浇注料的三层结构。采用了锆刚玉莫来石砖作为向火面工作层,厚度为114mm;中间层采用轻质莫来石衬里作为耐热层,厚度为114mm;最外层采用轻质料作为隔热层,厚度为114mm。另外,炉内花墙采用锆莫来石砖,花墙墙体厚度为330mm。
锆刚玉莫来石砖具有很强的抗侵蚀能力、耐温高、耐磨性能好、强度高、线变化小等特点。且添加了莫来石后,利用莫来石微裂缝增韧的特性,大大提高了材料的热震稳定性。因为工作层锆刚玉莫来石砖经过高温烧结,在炉子高温运行中,砖的环向膨胀系数和耐火层、隔热层的收缩系数正好抵销,从而达到三层衬里能够紧密地贴合在一起。
锆刚玉莫来石砖砖型的选择
对于向火面的锆刚玉莫来石砖,采用了体积较大且四面带有凹凸槽的砖型,这样不仅使砖与砖之间能紧密结合不致脱落,而且可有效地隔焰和隔绝酸性气体渗透到第二层和第三层,大砖可以减少砌筑泥浆的收缩。反应炉内各物料接口、仪表接口等不规则处采用整体大块锆刚玉莫来石异形砖,它们均与炉筒体采用的规则砖很好衔接,这样使炉衬向火工作面形成完美的整体。
耐热层和隔热层锚固件的选用反应炉内耐热层和隔热层的锚固件选用特殊
的二层结构。这种结构的优点是便于隔热层施工,同时对耐热层同样有很好的锚固效果。
硫磺反应炉施工方法 ：
(1)首先进行全炉隔热衬里的捣打(也可采用喷涂),厚度以第一层锚固钉高度114mm为基准,并留有收缩缝,缝间距离2mm×2mm。
(2)隔热衬里施工结束后安置第二层锚固钉,再进行炉筒体下半段中间层衬里施工,厚度以第二层锚固钉高度为基准,留有的收缩缝必须和第一层收缩缝错开,缝间距离也是2mm×2mm。
(3)炉筒体下半部分施工结束后进行下半部分锆刚玉莫来石砖施工,施工时必须找出炉筒体中心点,以此为基准进行施工,施工时必须纵向每1.5m留设一条膨胀缝,且必须和第二层膨胀缝错开。
(4)下半部整体施工结束后进行上半部施工,先施工锆刚玉莫来石砖,施工方法为支模退步施工法,每模砖施工完成后进行中间层衬里材料捣打,必须夯实,不得留有空隙,通过对硫磺回收装置反应炉衬里脱落原因的分析,充分利用优质材料和采用新型结构,找到了解决改造衬里的方法,并通过严格的施工,实现了硫磺装置长周期运行,并为炼制高硫原油的炼油厂提供了可借鉴的经验。
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