延長焚燒爐襯里使用壽命的途徑
延長焚燒爐襯里使用壽命的途徑
前言
焚燒爐是一種特殊形式的工業(yè)爐，它利用輔助燃料提供熱源，對工業(yè)裝置生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水廢氣進行加熱，使其中的有害物質(zhì)氧化分解。與一般的加熱爐相比，由于廢水廢氣組成復雜，且變化較大，爐膛內(nèi)的環(huán)境更為惡劣，這就對焚燒爐耐火襯里提出了更高的要求。
中國石化安慶分公司丙烯腈裝置廢水焚燒爐(F-301)為一圓筒型自然通風的立式爐，以煉廠減壓渣油為輔助燃料，控制爐膛溫度在900～1000℃，對丙烯腈、乙腈和硫銨裝置生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水（10t/h）進行無害化處理。在事故狀態(tài)下，丙烯腈裝置副產(chǎn)品氫氰酸（HCN）也送至焚燒爐處理。自1995 年4月投用以來，焚燒爐爐膛的耐火襯里多次損壞，平均使用壽命2年左右，已無法滿足丙烯腈裝置“四年一修”的要求。通過對焚燒爐耐火襯里損壞原因的分析，我們認為采取以下措施可有效延長其使用壽命。
一.根據(jù)焚燒爐工況，選擇合適的耐火材料及襯里結(jié)構(gòu)
焚燒爐耐火材料及襯里結(jié)構(gòu)的選擇是保證耐火襯里使用壽命的前提。目前，耐火材料的研究和開發(fā)進展迅速，耐火材料種類繁多，特點也不盡相同，根據(jù)焚燒爐不同的操作工況，選用相適應(yīng)的耐火材料是保證襯里使用壽命的前提。丙烯腈裝置廢水焚燒爐(F-301)在裝置正常生產(chǎn)時，焚燒裝置產(chǎn)生的堿性廢水，在事故狀態(tài)下還要對氫氰酸（HCN）進行處理。由于廢水的組成較為復雜，有害物質(zhì)分解溫度較高（CN－的分解溫度為950℃）。同時，由于CN－存在，爐膛內(nèi)呈還原性氛圍。另外在事故狀態(tài)焚燒氫氰酸時，爐膛內(nèi)的溫度變化較大？紤]到焚燒爐的上述特點，我們根據(jù)耐火材料的耐火度、耐急冷急熱性和材料的元素組成，選用了高鋁低硅低鐵耐火混凝土，以純鋁酸鈣水泥為膠結(jié)劑，其耐火度達到1700℃，抗急冷急熱性也很好，能滿足工況的需要。耐火襯里采用雙層結(jié)構(gòu)，靠近爐壁為隔熱層，厚度110mm，材料容重1100kg/m3，隔熱層外為耐火層，厚度120mm，容重2500kg/m3，隔熱層表面噴涂3mm的抗沖刷涂料，這樣既保證了襯里的整體性能，又滿足了生產(chǎn)需要。
二.加強施工過程控制，保證襯里的施工質(zhì)量
耐火襯里施工質(zhì)量是保證耐火襯里使用壽命的基礎(chǔ)。面臨日趨激烈的市場競爭，裝置的運行周期越來越長，檢修時間越來越短，而耐火材料的性質(zhì)決定了襯里施工過程中必須有足夠的養(yǎng)護和烘爐時間，這給焚燒爐耐火襯里的施工帶來很大的困難。為保證耐火襯里的施工質(zhì)量，我們對施工過程實施了全過程控制。我們首先與材料供應(yīng)商、檢修單位一起，制訂詳細的檢修方案，細化檢修網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)所選用的耐火材料的性質(zhì)，在保證其必需的養(yǎng)護和烘爐時間的前提下，盡可能縮短檢修工期。既要滿足生產(chǎn)需要，又要保證施工質(zhì)量。其次，在施工過程中，我們與材料供應(yīng)商、檢修單位共同對施工質(zhì)量進行檢查監(jiān)督，從材料入場驗收、爐壁的清理除銹、錨固釘焊接和襯里的澆注等方面層層把關(guān)，逐項驗收，對施工過程實施全方位的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，決不為保證施工工期而犧牲耐火襯里的施工質(zhì)量。最后，根據(jù)耐火混凝土的特性，我們合理安排了襯里的養(yǎng)護和烘爐時間，特別是在160℃、320℃耐火混凝土游離水和結(jié)晶水脫除階段，給予了足夠的恒溫時間。在整個烘爐過程中，嚴格按照升溫曲線控制升溫速率，保證烘爐質(zhì)量。
三.加強焚燒爐的運行管理，延長耐火襯里的使用壽命
焚燒爐的運行管理是延長其耐火襯里使用壽命的關(guān)鍵。焚燒爐溫度和負荷的劇烈變化，是影響其耐火襯里使用壽命的主要因素。首先，在焚燒爐日常運行過程中，應(yīng)盡可能保證爐膛內(nèi)溫度場、流場的均勻分布，避免因局部溫度過高或溫度變化太大造成襯里的損壞。丙烯腈裝置廢水焚燒爐(F- 301)自1995年投用以來，進行了多次技術(shù)改造，輔助燃料消耗量、廢水焚燒量大大降低，廢水的組成也發(fā)生了變化，受燃油燒嘴和廢水燒嘴最小流量的限制，在日常生產(chǎn)中，投用的燒嘴數(shù)量較少，無法保證爐膛內(nèi)溫度場、流場的均勻分布，影響了襯里的使用壽命。因此，我們根據(jù)焚燒爐的實際工況，對燃油燒嘴和廢水燒嘴進行改造，對爐膛內(nèi)的燃燒重新進行組織，保證在日常生產(chǎn)時燃油燒嘴和廢水燒嘴分布均勻，從而延長了襯里的使用壽命。其次，在日常生產(chǎn)中，盡量保證廢水流量及組成的穩(wěn)定，當其它裝置出現(xiàn)異？赡軐е聫U水流量組成發(fā)生變化時，及時調(diào)整焚燒爐操作，避免爐溫的大幅波動。再次，在焚燒爐開停工過程中，應(yīng)嚴格按照升、降溫曲線，避免爐溫變化太快對襯里造成損傷。同時，盡量避免焚燒爐的非計劃停工，減少因非計劃停工造成爐溫的急劇下降，延長襯里的使用壽命。
由于焚燒爐的工況特殊，爐膛內(nèi)環(huán)境惡劣，對耐火襯里的要求高。通過對襯里材料的選用、施工過程控制以及加強日常運行管理，可有效延長耐火襯里的使用壽命。丙烯腈裝置廢水焚燒爐(F-301)經(jīng)過改造后，運行狀況良好，滿足了生產(chǎn)需要，同時也能達到與丙烯腈裝置一起“四年一修”的目標。
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