Pece na splyňovanie uhlia Texaco sú splyňovacie pece, ktoré sa široko používajú v závodoch na domáce hnojivá. Tento článok analyzuje používanie a eróziužiaruvzdorné tehlyv peciach na splyňovanie uhlia Texaco a navrhuje zodpovedajúce zlepšenia.
01: Analýza erózie žiaruvzdorných tehál
1.1 Erózia
Hlavnou zložkou žiaruvzdorných tehál je korund. Zvyškový olej bude produkovať sériu chemických reakcií vo vysokoteplotnej peci na splyňovanie uhlia, pričom vznikajú vysokoteplotné taveniny. Prenikanie taveniny spôsobí zmenu materiálu žiaruvzdorných tehál, čo vedie k erózii žiaruvzdorných tehál. Erózia ropy je spôsobená najmä zložkami ropných zvyškov, ako sú SiO2, CaO, NiO, V2O5, Fe2O3, P2O5 a ďalšie látky, ktoré chemicky reagujú s korundom v žiaruvzdorných tehlách za vzniku vysokoteplotnej trosky. Tieto trosky vstupujú do pórov tehál pôsobením penetrácie, čím spôsobujú výraznú zmenu v štruktúre žiaruvzdorných tehál a spôsobujú zmeny ich fyzikálnych vlastností. Schopnosť poškodených šamotových tehál odolávať vysokej teplote a erózii prúdením vzduchu je výrazne znížená a infiltrácia nečistôt do zvyškového oleja znižuje teplotu eutektického bodu šamotových tehál. Pôsobením vysokorýchlostného prúdenia vzduchu sa roztavený materiál na povrchu tehly dostáva do vysokoteplotnej taveniny zvyškového oleja. Navyše prienik vysokoteplotnej trosky spôsobí štrukturálne zmeny v tele tehly. Vplyvom napätia vzniknú a pomaly sa rozširujú trhliny, dokonca môžu odpadávať bloky.
1.2 Prenikanie trosky
Odparovanie zvyškového oleja spôsobí eróziu žiaruvzdorných tehál aj iným spôsobom. Za podmienok vysokej teploty prenikne troska do vnútra tehlového telesa pozdĺž otvoreného pórového kanála tehlového telesa a dôjde k vysokoteplotnej chemickej reakcii, pri ktorej vznikne nový minerálny hlinitan vápenatý, ktorý spôsobí výraznú zmenu štruktúru pálenej tehly a spôsobiť jej poškodenie. V podmienkach vysokej teploty sú koeficienty tepelnej rozťažnosti hlinitanu vápenatého produkovaného reakciou a korundu poškodeného tehlového telesa celkom odlišné a dilatačná vzdialenosť je celkom odlišná, čo spôsobuje praskliny v tehlovom telese. Trhliny sa časom postupne rozšíria a nakoniec povedú k odpadnutiu veľkých kusov a žiaruvzdorné žiaruvzdorné tehly sa vážne poškodia. Navyše hĺbka prieniku trosky má veľký vzťah k tepelnému prostrediu. Napríklad, čím väčší je tlak, tým hlbšia je hĺbka prieniku.
1.3 Úloha stresu
Existujú dva hlavné typy napätia, ktoré spôsobujú koróziu žiarových tehál, jedným je tepelné namáhanie a druhým je konštrukčné namáhanie. Splyňovač uhlia sa odstavuje kvôli kontrole mnohokrát každý rok. To znamená, že kolísanie teploty spôsobené odstavením spôsobí tepelné napätie v slabých článkoch materiálu žiaruvzdorných tehál. Ak je vypínanie príliš časté, životnosť šamotovej tehly sa skráti. Tepelné napätie sa bude pri prenikaní trosky prenášať v smere znižovania teploty, čím sa na spojoch každej sekcie vytvoria rôzne organizačné štruktúry, čo spôsobí praskliny v telese tehly a časom sa vytvorí korózia telesa tehly.
Štrukturálne napätie súvisí aj s teplotou. Je to sila, ktorú vytvára samotná konštrukcia pri vysokej teplote. V neskoršom štádiu používania plynovej pece žiaruvzdorné tehly často klesajú. Výskyt tohto javu klesania súvisí s materiálom korundu, ale najdôležitejšia vec súvisí s vysokou teplotnou odolnosťou vonkajšieho materiálu žiaruvzdorných žiaruvzdorných tehál. Za predpokladu, že teplota mäkkosti korundovej tehly je vyššia ako 1700 stupňov , nie je možné spôsobiť, aby sa pálená tehla potopila po 3 hodinách pri teplote 1600 stupňov , s výnimkou rýchlosti zmeny 0,2 %. Preto je hlavným dôvodom to, že vonkajší materiál klesá pod pôsobením štrukturálneho napätia.
02: Predĺžte životnosť šamotových tehál
2.1 Kontrola kvality uhlia
Pri analýze poškodenia žiaruvzdorných tehál možno zistiť, že hlavnou príčinou poškodenia žiaruvzdorných tehál sú zvyšky ropy, takže je potrebné zvážiť použitie kvalitného uhlia. Rôzne nízke teploty topenia popola, nízky obsah popola a vysokoaktívne uhlie môžu byť použité s novou technológiou miešania uhlia, ktorá môže účinne znížiť teplotu topenia popola. Čím nižší je obsah popola po primiešaní uhlia, tým lepšie a možno ho kontrolovať najviac o 15 %. Samozrejme, výber miešania uhlia je potrebné doplniť aj o komplexné ekonomické výhody. V plynových peciach je miešanie uhlia metódou na zníženie obsahu popola. Okrem toho je možné obsah popola znížiť pridaním čistého uhlia. Pridávanie rôznych pomerov možno vhodne upraviť podľa detekcie zloženia popola z pece, čo účinne znižuje teplotu topenia trosky popola z pece a znižuje poškodenie žiaruvzdorných tehál.
2.2 Výskum nových technológií
Na základe predpokladu zaistenia bezpečnosti splyňovača môže výskum nových technológií účinne znížiť koróziu žiaruvzdorných tehál. Napríklad pre vysokoteplotné termočlánky sa používa nová prenosová technológia na predĺženie životnosti vysokoteplotných termočlánkov. Menej pridania vápenca môže znížiť obsah CaO v olejových zvyškoch. Na optimalizáciu pomeru kyslíka a uhlia sa používa technológia automatického riadenia. Nové horáky sú vyvinuté na zlepšenie prevádzkových podmienok splyňovača. Z týchto východiskových bodov možno vyvinúť nové technológie na zníženie korózie žiaruvzdorných tehál.
Aby sa znížila korózia žiaruvzdorných tehál v splyňovači, môžu byť vyvinuté nové technológie z hľadiska odolnosti voči troske. Vhodná teplota splyňovača môže byť zvolená tak, aby povrch žiaruvzdorných tehál vždy zadržiaval tuhú trosku. Tieto pevné trosky môžu dobre oddeľovať tečúcu trosku od tehlového telesa, čím sa znižuje možnosť erózie a odierania a zvyšuje sa odolnosť šamotových tehál proti korózii.
