Piece zgazowujące węgiel Texaco to piece zgazowujące, które znajdują szerokie zastosowanie w przydomowych zakładach nawozowych. W tym artykule przeanalizowano wykorzystanie i erozjęcegły ogniotrwałew piecach do zgazowania węgla Texaco i proponuje odpowiednie środki udoskonalające.
01: Analiza erozji cegieł ogniotrwałych
1.1 Erozja
Głównym składnikiem cegieł ogniotrwałych jest korund. Pozostały olej spowoduje szereg reakcji chemicznych w wysokotemperaturowym piecu do zgazowania węgla, w wyniku których powstanie wysokotemperaturowy stop. Wnikanie stopionego materiału spowoduje zmianę materiału cegieł ogniotrwałych, co spowoduje erozję cegieł ogniotrwałych. Erozję oleju powodują głównie składniki pozostałości oleju, takie jak SiO2, CaO, NiO, V2O5, Fe2O3, P2O5 i inne substancje, które reagują chemicznie z korundem w cegłach ogniotrwałych, tworząc żużel wysokotemperaturowy. Żużle te dostają się do porów cegieł na skutek penetracji, powodując znaczną zmianę struktury cegieł ogniotrwałych i powodując zmiany ich właściwości fizycznych. Zdolność zniszczonych cegieł szamotowych do przeciwstawienia się wysokiej temperaturze i erozji powietrznej jest znacznie zmniejszona, a infiltracja zanieczyszczeń w resztkowym oleju powoduje, że temperatura punktu eutektycznego cegieł szamotowych jest niska. Pod działaniem szybkiego przepływu powietrza stopiony materiał na powierzchni cegły wchodzi w wysokotemperaturowy stopiony resztkowy olej. Ponadto penetracja żużla wysokotemperaturowego spowoduje zmiany strukturalne w korpusie cegły. Pod wpływem naprężeń pojawiają się i powoli rozszerzają pęknięcia, a nawet bloki mogą spaść.
1.2 Penetracja żużla
Odparowanie pozostałości oleju spowoduje również erozję cegieł ogniotrwałych w inny sposób. W warunkach wysokiej temperatury żużel wnika do wnętrza korpusu cegły wzdłuż kanału otwartych porów korpusu cegły i zachodzi wysokotemperaturowa reakcja chemiczna, w wyniku której powstaje nowy mineralny glinian wapnia, co powoduje znaczną zmianę właściwości strukturę cegły szamotowej i powodować jej pogorszenie. W warunkach wysokiej temperatury współczynniki rozszerzalności cieplnej glinianu wapnia wytwarzanego w wyniku reakcji i korundu zniszczonego korpusu cegły są zupełnie różne, a odległość rozszerzania jest zupełnie inna, co powoduje pęknięcia w korpusie cegły. Z biegiem czasu pęknięcia będą się stopniowo rozszerzać, aż w końcu doprowadzą do odpadnięcia dużych kawałków, a cegły ogniotrwałe ulegną poważnemu uszkodzeniu. Ponadto głębokość penetracji żużla ma duży związek ze środowiskiem termicznym. Na przykład im większe ciśnienie, tym głębsza głębokość penetracji.
1.3 Rola stresu
Istnieją dwa główne rodzaje naprężeń powodujących korozję cegieł szamotowych, jeden to naprężenie termiczne, a drugi to naprężenie strukturalne. Gazogenerator węgla jest wyłączany w celu przeglądu wiele razy w roku. Oznacza to, że wahania temperatury spowodowane przestojem spowodują naprężenia termiczne w słabych ogniwach materiału ogniotrwałego. Jeśli wyłączenie będzie zbyt częste, żywotność cegły szamotowej ulegnie skróceniu. W miarę wnikania żużla naprężenia termiczne będą przenoszone w kierunku spadku temperatury, tworząc różne struktury organizacyjne na styku każdej sekcji, powodując pęknięcia w korpusie cegły i z czasem powodując korozję korpusu cegły.
Naprężenia strukturalne są również powiązane z temperaturą. Jest to siła wytwarzana przez samą konstrukcję pod wpływem wysokiej temperatury. W późniejszym etapie użytkowania pieca gazowego cegły ogniotrwałe często toną. Występowanie tego zjawiska tonięcia jest związane z materiałem, jakim jest korund, ale najważniejsza jest odporność na wysoką temperaturę materiału zewnętrznego cegieł ogniotrwałych. Zakładając, że miękka temperatura cegły korundowej wynosi powyżej 1700 stopni, nie jest możliwe spowodowanie zatonięcia cegły ogniotrwałej po 3 godzinach w temperaturze 1600 stopni, z wyjątkiem szybkości zmian wynoszącej 0,2%. Dlatego głównym powodem jest to, że materiał zewnętrzny tonie pod wpływem naprężeń konstrukcyjnych.
02: Przedłuż żywotność cegieł szamotowych
2.1 Kontrola jakości węgla
Analizując uszkodzenia cegieł szamotowych można stwierdzić, że główną przyczyną uszkodzeń cegieł ogniotrwałych są pozostałości oleju, dlatego należy rozważyć użycie węgla odpowiedniej jakości. W nowej technologii mieszania węgla można zastosować różnorodne produkty o niskiej temperaturze topnienia popiołu, niskiej zawartości popiołu i węglu o wysokiej aktywności, które mogą skutecznie obniżyć temperaturę topnienia popiołu. Im niższa zawartość popiołu po mieszaniu węgla, tym lepiej i można go kontrolować maksymalnie w 15%. Oczywiście wybór mieszanki węglowej musi być uzupełniony kompleksowymi korzyściami ekonomicznymi. W piecach gazowych mieszanie węgla jest metodą zmniejszającą zawartość popiołu. Ponadto zawartość popiołu można zmniejszyć dodając czysty węgiel. Dodatek różnych proporcji można odpowiednio dostosować w zależności od wykrycia składu popiołów paleniskowych, co skutecznie obniża temperaturę topnienia żużla popiołowego paleniskowego i ogranicza uszkodzenia cegieł ogniotrwałych.
2.2 Badania nad nowymi technologiami
Wychodząc z założenia zapewnienia bezpieczeństwa gazogeneratora, badania nad nowymi technologiami mogą skutecznie ograniczyć korozję cegieł ogniotrwałych. Na przykład nową technologię transferu stosuje się w termoparach wysokotemperaturowych, aby przedłużyć ich żywotność. Mniejszy dodatek wapienia może zmniejszyć zawartość CaO w pozostałościach oleju. Technologia automatycznego sterowania służy optymalizacji stosunku tlenu do węgla. Opracowano nowe palniki, aby poprawić warunki pracy generatora gazu. Na podstawie tych punktów wyjścia można opracować nowe technologie w celu ograniczenia korozji cegieł ogniotrwałych.
W celu ograniczenia korozji cegieł ogniotrwałych w gazogeneratorze można opracować nowe technologie z punktu widzenia odporności na żużel. Można tak dobrać odpowiednią temperaturę generatora gazu, aby na powierzchni cegieł ogniotrwałych zawsze zatrzymywał się stały żużel. Te stałe żużle mogą dobrze oddzielać płynący żużel od bryły cegły, zmniejszając w ten sposób możliwość erozji i szorowania oraz zwiększając odporność cegieł szamotowych na korozję.
