轉化爐用耐火材料及施工介紹

轉化爐是用蒸汽轉化法生產合成氨原料氣和氫氣的重要設備，今天為大家介紹一下轉化爐內襯用耐火材料及施工，請看詳細內容。
 

轉化爐砌體結構及常用耐火磚
（1）輻射室襯里結構輻射室是一段爐的核心，爐壁結構的優缺點直接影響轉化過程的正常進行。
（1）爐墻輻射段外壁溫度為121℃，爐內溫度為1250℃。爐墻耐火襯里厚度為165mm，其中保溫層厚度為114mm，輕質耐火磚厚度為114mm。其結構應采用拉磚形式。（2）爐頂采用懸掛結構，厚度為114mm，上面有51mm厚的保溫層。懸掛結構需要各種不同的磚，體積大，結構復雜，施工周期長，磚容易脫落。由于耐火纖維工業的發展，它們大多被耐火纖維襯里所取代。（3）爐底，爐底有10粘土耐火磚完全覆蓋的煙道。煙道寬度為610mm，高度為1440mm。煙道底部為51mm厚的保溫塊和144mm厚的輕質耐火磚。在輔助燒嘴附近的一端3mm內增加一層粘土磚。煙道頂部覆蓋著839mm*150mm*75mm的高鋁板。
（2）過渡段襯里結構過渡段是輻射段與對流段之間的連接部分。爐墻工作面澆筑152mm厚的輕質耐火混凝土，內襯75mm厚的保溫塊。澆筑的爐墻用Y錨固釘固定。爐底1層75mm保溫塊，澆筑75mm厚的輕質耐火混凝土。爐頂澆筑152mm厚的耐火混凝土頂板。
（3）所有爐墻、爐底、爐頂均采用輕質耐火混凝土澆筑。
（4）輸氣總管襯里結構輸氣總管位于一段爐頂。轉換管轉換后，工藝氣體通過上升管收集到輸氣總管，送至二段轉換管。工藝氣體溫度為870℃，工作壓力為3mpa（30.9kgf/cm2）。輸氣總管長25.5m。該管為碳鋼壓縮外殼。外殼外設有水夾套冷卻，內徑為726mm。管道內為不銹鋼（Cr18ni8）襯套管。襯套管外徑與碳鋼外殼內徑之間，澆筑純鋁酸鈣水泥空心球輕質耐火混凝土。襯套管的合金鋼支撐環將管道的環形空間分為26節。每節為一個澆筑單元，逐節澆筑。為防止硅遷移，與高溫含氫氣流接觸的所有絕熱耐火材料確保二氧化硅含量不超過0.5%。當溫度超過800℃的氫氣流中的氫氫還原為耐火材料中的二氧化硅。當溫度低于700℃時，耐火材料中的二氧化硅被氫還原為一氧化硅這種硅遷移結果會堵塞輸氣總管后的設備。此外，由于大量的硅遷移，輸氣總管本身的絕熱耐火層失去了機械強度，導致松散和脫落，使受壓碳鋼外殼直接受到高溫氣流的影響而破裂。

轉化爐耐火材料爐襯施工應具備以下六個要點：
（1）轉換管、爐頂鋼結構安裝工程及爐殼鋼板安裝、焊接調整、驗收合格。
(2)落實屋面防水措施。
(3)錨釘、錨座、磚板尺寸、位置、材料及焊接質量檢驗驗收合格。
(4)拉磚鉤尺寸，材質合格。
（5）與耐火澆筑材料、耐火纖維接觸的爐壁應進行除銹。除銹方法可采用人工、動力、噴砂。除銹質量標準為爐壁金屬內表面無可見油污、松散氧化皮等附件，并按設計要求涂防腐涂料。
(6)為防止爐襯施丁時轉換管，上升管等爐內管道受到污染，應在包內進行保護。

轉換爐的工藝性能如下:
（1）操作溫度要求降低出口氣中的二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。因此，進口溫度為510℃，出口溫度約823℃，管壁高溫度為899℃。
(2)操作壓力，反應后體積增大，低壓有利于反應，操作壓力保持在2.94-3.43mpa(30-35kgf/cm2)
(3)水碳比保持在3.5:1左右。
(4)空速主要受觸媒活性和轉化管平均傳熱強度的限制，空速為1800nm3原料氣/(m3觸媒·h)。
(5)轉換爐的平均傳熱強度和轉換管的平均傳熱強度是加強一段爐的主要手段。但受轉換管材料、爐型結構和觸媒性能的限制，本爐的平均熱強度為55731kW/m247920kcai/（m2h）。

轉化爐其在生產過程中的主要作用是將原料氣（天然氣或油田氣和輕油）中的主要成分CH4和其他飽和烴在高溫和高壓下與水蒸氣發生反應，轉化為H2和CO2。目前，我國年產30萬噸大型合成氨生產裝置的轉化爐有兩種：頂部燒嘴箱爐和側壁燒嘴雙室爐。雖然這兩種爐在工藝上不同，但原料氣的制備方法基本相同。轉化爐主要由輻射段、過渡段、對流段和輔助鍋爐組成。輻射段與對流段之間有煙道連接，爐體全部由鋼結構承重。根據爐的工作條件，粘土磚和輕質耐火澆注料一般用作爐墻襯里。
轉換爐。
二段轉化爐二段轉化爐是大型合成氨生產裝置中的重要設備。其生產工藝是將原料氣轉化爐后的殘余轉化氣(CH4含量約10%)從輸氣總管沿切線方向進入二段轉化爐上筒，同時加入一定量的空氣，使轉化反應在較高溫度(1238℃)下進行，然后通過鎳鉻觸煤層通過球拱頂從下出口管進入余熱鍋爐，制成符合成氨要求的氧氣和氮氣。筒體內襯為純鋁酸鈣水泥重型耐火澆注料，厚度267-305mm；頸部及連接管內襯為氧化鋁空心球輕質耐火澆注料；底球拱頂由異型低硅剛玉耐火磚砌成，用于支撐觸煤。觸煤層上部有一層低硅剛玉六角磚，作為觸煤保護層。

一般規定了轉爐耐火材料施工的一般規定。
與爐襯接觸的鋼結構和設備的金屬表面應清除浮銹和油污。除銹質量應符合設計規定。設計無規定時，應符合GB/T8923中Sa2或ST2級的規定。
爐壁保溫板應在爐內試鋪，并應根據試鋪時間印在保溫板上的錨固件位置，用電鉆鉆出錨固件的安裝孔。當保溫板的形狀需要加工時，應在板上放置樣品線，并使用專用工具進行切割。厚度方向的大切割厚度不得超過5mm。

爐墻保溫耐火磚應濕砌。磚與保溫板應靠近，不得填充耐火泥漿。
燃燒器耐火磚砌體的中心線應與金屬燃燒器的中心線重合，允許偏差為0?3mm。砌體前應預砌體和編號耐火磚。耐火磚應填充耐火陶瓷纖維毯。
隔熱板、隔熱磚、耐火陶瓷纖維制品表面應刷一層瀝青或采取其他防水措施。

隔熱、耐火澆注材料拆除后，應進行外觀檢查。裂縫寬度小于3mm時，不得修復；3mm以上裂縫，但不脫落或剝離時，可填充耐火陶瓷纖維毯；當隔熱、耐火澆注材料脫落或裂縫超過10mm時，應用相應材料的不定形耐火材料進行修復。修復時，應將裂縫處的隔熱、耐火澆注材料鑿至爐墻結合面或隔熱層，形成倒梯形，露出的錨固件數量不少于2個。
安裝好的爐管應采取保護措施，不得損壞或污染。爐襯施工應在符合條件后進行，確認合格，并辦理工藝交接證。
利用氣體轉化爐耐火球，轉化爐是甲烷轉化反應的設備。

轉換爐的結構和個蓄熱爐的基礎不同，但爐拱填充了鎳催化劑。拱與催化劑之間有耐火混凝土預制爐排板和200mm高傘60mm耐火球。爐拱、爐排板和耐火球是為了支撐催化劑，使氣體在催化劑層中平均擴散。催化劑層填充高度為1100mm，催化劑量為1m。
為防止氣體直接沖刷催化劑，使氣體平均進入催化劑層，在催化劑層上游鋪設150mm高的耐火球。催化劑層有三個熱電偶溫度測量點（上流兩個，下列每個），轉換爐上下分離設有溫度測量點和分析取樣點，下部設有壓力表管。轉換爐系統的耐火材料襯里施工是非直接影響生產，應充分重視。明礬土水泥和燒結明礬土（骨料）混凝土制成的爐拱和耐火材料襯里，只嚴格按照施工前提和嚴格操作工藝前提。

施工終止后，應實施一次烘爐。烘爐、加熱和停車檢查的冷卻應嚴格控制冷卻速率，不得急劇上升和下降，以免導致襯里裂縫和氣體。如果在生產過程中產生襯里氣體，左邊的情況可以減少空氣負荷和噴水的外部，等待有機檢查，灌漿爐。