化肥廠丙烯酸裝置廢水焚燒爐屬于典型的立式液體噴射焚燒爐,爐體主要由燃燒室、混合反應區、主反應區、殘余反應區與急冷回收處理室構成。爐內正常工作溫度為950℃,工作時,焚燒爐在頂部助燃氣體下點火,廢液從上斜段的孔中進入,在壓縮空氣的作用下噴射霧化為細小的液滴,以懸浮態連續燃燒,燃燒后產物在下部進行急冷回收,并將達標的煙氣直接排放。
該焚燒爐焚燒的主要介質是裝置的濃縮廢水、廢液、汽提氣及廢氣等廢物,其主要成分是水、醋酸鈉、丙烯酸鈉、氫氧化鈉、丙烯酸和醋酸、甲苯磺酸鈉、氮氣、氧氣、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲醇、乙醇及浮油物等物質。這些物質一是本身有的具有較強的腐蝕性,二是它們在燃燒轉化反應中產生的未被燃燒氣帶走的鈉鹽與焚燒爐的爐磚發生反應,使焚燒爐的襯里材料發生破壞,影響焚燒爐的正常運行。因此,選取合適的內襯材料對焚燒爐的長周期運行起著至關重要的作用。
焚燒爐內襯材料的選取及材料特性 ? ? ?
丙烯酸廢水焚燒爐內襯原由日本的Krosaki Harima Corpora-tion進行設計施工的,內襯層僅使用了一年就發生了嚴重的侵蝕剝離,尤其是上斜段與中間直段的上1/4部位,侵蝕剝離最為嚴重。
針對這一現狀,我們進行了分析。
1、當廢液噴射霧化正常時,焚燒爐內襯的侵蝕剝離主要是由于部分未充分燃燒的廢液和廢液燃燒產物與爐壁內襯接觸發生了反應,在爐內襯表面上產生了會使其損壞的化合物,使內襯產生裂紋,反應后的化學物易于從內襯表面剝離,從而帶離走發裂的部分內襯,使爐內襯逐漸變薄,而上斜段與中間直段上1/4部位是混合主反應區,是霧化廢液與燃燒產物在爐壁聚集量最多的場所,接觸反應最為嚴重,因此,侵蝕剝離最嚴重;
2、當廢液噴射霧化不正常時,大部分廢液直接噴射到爐內襯上,使受沖刷的局部內襯溫度急劇降低,與周圍的爐內襯層形成溫度差,從而產生內應力,當內應力超過爐內襯強度時,即產生裂紋,隨著時間的推移,裂紋不斷擴展延伸,發生斷裂,造成爐內襯不斷剝落變薄,而上斜段與中間直段上1/4部位是沖刷侵蝕最直接接觸的部位,因此侵蝕剝離最嚴重。為此,我們必須選用耐蝕性能好、抗熱震性高、高溫體積穩定性好的的耐火材料作為焚燒爐的內襯材料。
1內襯材料的選取
結合焚燒爐的內襯在上斜段及中間直段的上1/4部位最容易受到損壞,且損壞最嚴重的情況,綜合考慮材料的理化性能與經濟成本,我們選用鋯剛玉莫來石磚、重質高鋁磚與高鋁輕質隔熱磚及相應配套的耐火膠泥材料,在焚燒爐7050mm(中間直段的2/3處,以殘余反應區底部為基準面)以上的內襯面層砌筑鋯剛玉莫來石磚,0-7050mm的內襯面層砌筑重質高鋁磚,整個焚燒爐內襯中間層砌筑高鋁輕質隔熱磚。
2材料的特性
選用的鋯剛玉莫來石磚、重質高鋁磚與高鋁輕質隔熱磚對比鋯剛玉莫來石磚與重質高鋁磚的理化性能指標,可以看出鋯剛玉莫來石磚含有ZrO2,重質高鋁磚不含ZrO2,鋯剛玉莫來石磚的常溫耐壓強度、0.2MP荷重軟化溫度比重質高鋁磚的高,說明鋯剛玉莫來石磚在溫度和負荷同時作用下抵抗變形的能力比重質高鋁磚強,耐蝕性比重質高鋁磚好;鋯剛玉莫來石磚的重燒線變化率(1500℃×3h)比重質高鋁磚的小,說明鋯剛玉莫來石磚在高溫作用下外形線度和體積保持穩定而不發生永久變形的性能比重質高鋁磚好,即鋯剛玉莫來石磚的高溫體積穩定性更好。高溫體積穩定性好,可以保證砌體的穩定性,避免砌體開裂,造成設備損壞。
焚燒爐內襯的施工 ? ? ?
1具體施工
(1)對焚燒爐進行檢查測量,看拖磚板是否完好,設備有無變形,爐子各部位尺寸是否與設計標準相符,整個爐子是否符合砌筑要求。
(2)爐子符合砌筑要求時,將爐壁清理干凈,然后涂刷瀝青脂高溫密封膠。
(3)待密封膠干后,測量確定焚燒爐的中心線與主要標高控制線,明確劃出7050mm位置的定位線。
(4)按照圖紙,以爐殼為導面從下向上依次砌筑高鋁輕質隔熱磚、重質高鋁轉與鋯剛玉莫來石磚,砌筑過程嚴格按照工業爐砌筑工程施工規范進行,每種磚用配套的專用膠泥進行粘結砌筑。
(5)每砌筑完一層重質高鋁轉與鋯剛玉莫來石磚用水平儀、水平管檢查單塊磚與局部磚的水平情況、用卷尺沿預先確定的中心線測量內襯層的直徑,看是否符合要求,對不滿足要求的及時進行調整整改。
(6)在斜段內襯砌筑還剩5層磚左右時,選4~6個點將剩余磚層的磚進行預放樣,看斜段是否能很好的與直段銜接好,然后再砌筑。
(7)砌筑過程中,遇到焚燒爐爐殼局部凸起變形時,即實際直徑尺寸小于設計制造尺寸,當變形量較小時,砌筑時,將面層重質高鋁磚或鋯剛玉莫來石磚與中間層高鋁輕質隔熱磚接觸處的灰縫留小,同時,面層重質高鋁磚間或鋯剛玉莫來石磚間的水平縫靠近高鋁輕質隔熱磚端的膠泥稍厚一些,工作面端的膠泥薄一些,這樣砌筑幾層磚,將凸起變形引起的尺寸偏差找正,確保內襯面層磚面不出現臺階,內襯尺寸符合要求,當變形量較大時,則切割加工磚,使內襯尺寸與正常段的內襯尺寸保持一致,滿足要求;遇到焚燒爐爐殼局部凹陷變形時,即實際直徑尺寸大于設計制造尺寸,當變形量較小時,在面層重質高鋁磚或鋯剛玉莫來石磚與中間層高鋁輕質隔熱磚的間隙處直接用膠泥填補來彌補變形尺寸偏差,當變形量較大時,在面層重質高鋁磚或鋯剛玉莫來石磚與中間層高鋁輕質隔熱磚間隙處灌注鋯剛玉莫來石澆注料,找回變形尺寸偏差。
(8)施工中,膠泥應均勻的抹在磚的砌筑面上,通過擠壓將膠泥擠出,確保磚縫膠泥飽滿,砌筑完后,內襯表面進行勾縫處理。
結束語 ? ??
丙烯酸裝置廢水焚燒爐采用這種內襯結構取得了良好的效果,襯里使用了3年才進行更換。這為同類焚燒爐的爐襯選取施工提供了一個好的參考。
襯里層之所以能使用這么久主要是因為鋯剛玉莫來石磚中含有Zr O2,鋯剛玉莫來石磚中的Zr O2阻止了焚燒爐燃燒產生的鈉鹽與Al2O3、Si O2等物質的反應,減緩了腐蝕速率,從而延長了襯里的使用壽命。
焚燒爐的爐襯在上斜段與中間直段的1/4部位損壞最嚴重,鋯剛玉莫來石磚的耐蝕性、抗熱震性與高溫體積穩定性比重質高鋁磚好,因此在7050mm以上的內襯面層用鋯剛玉莫來石磚,0-7050mm的內襯面層用重質高鋁磚,7050mm位置的選取確定依據原來爐襯的損壞情況,并加以一定的富余量。
整個內襯面層沒有全部用鋯剛玉莫來石磚,是因為鋯剛玉莫來石磚的價格昂貴,它是重質高鋁磚價格的2~4倍,焚燒爐下部損壞較上部輕,重質高鋁磚已具備防護作用,這樣比全部用鋯剛玉莫來石磚可以節約幾十萬的經濟成本。如果生產運行平穩,盡可能減少焚燒爐的開停車次數,則內襯的使用壽命會更加長久。
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