水煤漿氣化爐
水煤漿氣化爐是水煤漿加壓氣化裝置核心設備，氣化爐穩(wěn)定長周期運行關(guān)系到整個氣化裝置系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。氣化爐由激冷室和燃燒室兩部分組成，其中燃燒室內(nèi)正常運行溫度高達1250℃，其內(nèi)部砌筑有耐火材料，分為拱頂、筒體、錐底耐火材料3部分，通過耐火材料的隔熱保溫作用防止金屬筒體在正常工況下出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。耐火材料本身的質(zhì)量及砌筑施工質(zhì)量以及工藝控制等因素，是影響燃燒室筒壁溫度的關(guān)鍵因素。因此，控制筒壁超溫需要從以上幾個方面綜合考慮，通過加強材料本身質(zhì)量和施工質(zhì)量以及工藝運行等方面的控制，保證氣化爐的安全運行。

01
氣化爐拱頂及局部超溫情況介紹
某公司φ3200mm單噴嘴水煤漿氣化爐投料運行初期，經(jīng)常出現(xiàn)拱頂局部超溫現(xiàn)象，最高時筒壁溫度350℃，已經(jīng)達到筒壁設計要求上限溫度，給氣化爐穩(wěn)定運行帶來極大隱患。但是這種情況在氣化爐運行一段時間后局部超溫位置會逐漸恢復正常。經(jīng)過幾個周期的運行發(fā)現(xiàn)，這臺氣化爐在每次投料后拱頂超溫位置基本一致，并且每次會在運行一段時間后溫度逐步降低，恢復正常。該臺氣化爐拱頂剖視圖如圖1所示，拱頂由球形封頭、保溫材料、耐火澆注料、耐火熱面磚組成。 

02
原因分析
2.1直接原因
檢修過程中對拱頂熱面磚及鉻剛玉澆注料更換發(fā)現(xiàn)，拱頂澆注料已經(jīng)不是一個整體，整個拱頂澆注料已經(jīng)沿縱向開裂為3部分。拱頂澆注料拆除后可以看到，澆注料表面有明顯過火的痕跡，呈現(xiàn)深藍色。拱頂澆注料拆除完畢后，檢査拱頂球形封頭內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)金屬內(nèi)壁有過火痕跡，并且位置與運行過程中超溫位置一致。
造成拱頂局部超溫的直接原因是拱頂澆注料產(chǎn)生較大縱向裂縫，熱面磚磚縫較大,氣化爐在投料升壓運行的過程中，工藝氣通過磚縫和澆注料裂縫竄氣至拱頂球體內(nèi)壁，造成拱頂局部超溫。然而經(jīng)過一段時間的運行，煤粉及煤渣將熱面磚磚縫和澆注料裂縫慢慢填滿，高溫工藝氣在裂縫中不能產(chǎn)生回流形成死區(qū)，拱頂超溫的現(xiàn)象就會逐步消失，恢復正常溫度。

2.2其他原因
（1）原始拱頂耐火材料質(zhì)量及砌筑過程質(zhì)量控制存在問題。在施工過程中為了使?jié)沧⒘嫌辛己玫牧鲃有?，往往會在澆注料?nèi)加入大量的水，導致澆注料凝固速度慢、強度低，在原始烘爐時很容易造成拱頂澆注料開裂。

（2）氣化爐原始烘爐時烘爐速度控制不當，導后升壓速率過快，會導致高溫工藝氣通過耐火材料的裂縫迅速竄至球形封頭內(nèi)壁，在局部形成回流，繼而造成拱頂局部超溫。

（3）氣化爐在運行過程中中心氧控制過低，導致火焰區(qū)域靠近拱頂區(qū)域，磚壁上不易掛灰渣，高溫氣體更易于通過耐火材料裂縫竄至球形封頭內(nèi)壁，加劇拱頂局部超溫。

03
整改措施
3.1控制耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量

耐火材料加工制作過程中存在原材料質(zhì)量問題及材料存放時間較長、失效等，在材料投入使用后會影響氣化爐爐壁溫度。例如鉻剛玉澆注料存放時間過長會出現(xiàn)凝間慢、強度低等現(xiàn)象，高鉻磚含鐵量高容易導熱使筒壁超溫等。加強對耐火材料原材料的質(zhì)量控制是保證水煤漿氣化爐穩(wěn)定運行，防止拱頂超溫的第一道防線。在該氣化爐拱頂局部超溫之前，對氣化爐耐火材料基本沒有質(zhì)量控制措施，針對出現(xiàn)的問題，重點加強了對材料的生產(chǎn)日期、化學成分等關(guān)鍵指標進行相應的控制，在耐火材料使用前對每一批職材料進行檢驗，鉻剛玉澆注料按照比例進行凝固和強度試驗，高鉻磚進行材料化學成分分析。

3.2加強耐火材料砌筑過程的質(zhì)量控制

加強施工質(zhì)量控制，首先是選擇具有相應資質(zhì)的施工單位，由施工單位編制合理的施工方案，并且經(jīng)過審批后方可施工。施工時應以氣化爐上下法蘭為基準拉雙向中心線，保證耐火材料砌筑尺寸;擰制施工過程中澆注料的加水量，以及澆筑鉻剛玉澆注料時的施工溫度，杜絕施工過快造成澆注料凝固不實等問題。施工完畢后仔細檢査驗收磚縫及各個部位的尺寸，確保砌筑質(zhì)量。

3.3原始烘爐和日常烘爐時嚴格執(zhí)行烘爐曲線和降溫曲線

在水煤漿氣化爐耐火材料原始砌筑烘爐和曰常烘爐升溫過程中，應根據(jù)耐火材料供應商提供的材料的特性和質(zhì)量指標，制定合理的烘爐曲線，嚴格控制好烘爐升溫速率，杜絕因升溫速率過快導致爐磚及澆注料的開裂。在停爐時也應控制降溫速率，降溫過快同樣會導致爐磚及澆注料的開裂脫落，影響氣化爐的穩(wěn)定運行。

3.4按照操作規(guī)程進行工藝操作

致耐火材料膨脹過快而發(fā)生開裂;在氣化爐投料在水煤漿氣化爐進行正常投料、升壓、加負荷及日常操作時，應按照操作規(guī)程進行工藝操作。投料過程中嚴格按照置換要求將爐內(nèi)氧含量控制在合格范圍內(nèi)，防止投料爆鳴造成爐磚脫落而影響氣化爐運行，嚴禁過快升降壓對爐磚造成影響。日常操作時應做到平穩(wěn)操作，避免操作原因?qū)饣癄t耐火材料產(chǎn)生影響。氣化爐在運行過程中按照操作規(guī)程要求嚴格控制中心氧量，避免中心氧量控制過低，導致氣化爐內(nèi)火焰燃燒區(qū)域靠近拱頂，造成拱頂磚壁上溫度過高導致灰渣不能掛在磚壁上形成保護層，高溫氣體更易于通過耐火材料裂縫竄至球形封頭內(nèi)壁，加劇拱頂局部超溫，因此要在日常操作過程中按照操作規(guī)程要求中心氧量不易過低，嚴格控制。

04
整改效果

對局部超溫的水煤漿氣化爐進行了拱頂熱面磚及澆筑料的更換，在更換過程中通過控制原材料和砌筑質(zhì)量，按照升溫曲線對拱頂耐火材料進行烘爐，按照水煤漿氣化爐操作規(guī)程進行開停車工藝操作。目前，曾經(jīng)出現(xiàn)拱頂局部超溫問題的水煤漿氣化爐已經(jīng)正常運行，各項工藝指標正常，超溫問題得到有效解決，消除了一項重大安全隱患。