转化炉用耐火材料及施工介绍

转化炉是用蒸汽转化法生产合成氨原料气和氢气的重要设备，今天为大家介绍一下转化炉内衬用耐火材料及施工，请看详细内容。
 

转化炉砌体结构及常用耐火砖
（1）辐射室衬里结构辐射室是一段炉的核心，炉壁结构的优缺点直接影响转化过程的正常进行。
（1）炉墙辐射段外壁温度为121℃，炉内温度为1250℃。炉墙耐火衬里厚度为165mm，其中保温层厚度为114mm，轻质耐火砖厚度为114mm。其结构应采用拉砖形式。（2）炉顶采用悬挂结构，厚度为114mm，上面有51mm厚的保温层。悬挂结构需要各种不同的砖，体积大，结构复杂，施工周期长，砖容易脱落。由于耐火纤维工业的发展，它们大多被耐火纤维衬里所取代。（3）炉底，炉底有10粘土耐火砖完全覆盖的烟道。烟道宽度为610mm，高度为1440mm。烟道底部为51mm厚的保温块和144mm厚的轻质耐火砖。在辅助烧嘴附近的一端3mm内增加一层粘土砖。烟道顶部覆盖着839mm*150mm*75mm的高铝板。
（2）过渡段衬里结构过渡段是辐射段与对流段之间的连接部分。炉墙工作面浇筑152mm厚的轻质耐火混凝土，内衬75mm厚的保温块。浇筑的炉墙用Y锚固钉固定。炉底1层75mm保温块，浇筑75mm厚的轻质耐火混凝土。炉顶浇筑152mm厚的耐火混凝土顶板。
（3）所有炉墙、炉底、炉顶均采用轻质耐火混凝土浇筑。
（4）输气总管衬里结构输气总管位于一段炉顶。转换管转换后，工艺气体通过上升管收集到输气总管，送至二段转换管。工艺气体温度为870℃，工作压力为3mpa（30.9kgf/cm2）。输气总管长25.5m。该管为碳钢压缩外壳。外壳外设有水夹套冷却，内径为726mm。管道内为不锈钢（Cr18ni8）衬套管。衬套管外径与碳钢外壳内径之间，浇筑纯铝酸钙水泥空心球轻质耐火混凝土。衬套管的合金钢支撑环将管道的环形空间分为26节。每节为一个浇筑单元，逐节浇筑。为防止硅迁移，与高温含氢气流接触的所有绝热耐火材料确保二氧化硅含量不超过0.5%。当温度超过800℃的氢气流中的氢氢还原为耐火材料中的二氧化硅。当温度低于700℃时，耐火材料中的二氧化硅被氢还原为一氧化硅这种硅迁移结果会堵塞输气总管后的设备。此外，由于大量的硅迁移，输气总管本身的绝热耐火层失去了机械强度，导致松散和脱落，使受压碳钢外壳直接受到高温气流的影响而破裂。

转化炉耐火材料炉衬施工应具备以下六个要点：
（1）转换管、炉顶钢结构安装工程及炉壳钢板安装、焊接调整、验收合格。
(2)落实屋面防水措施。
(3)锚钉、锚座、砖板尺寸、位置、材料及焊接质量检验验收合格。
(4)拉砖钩尺寸，材质合格。
（5）与耐火浇筑材料、耐火纤维接触的炉壁应进行除锈。除锈方法可采用人工、动力、喷砂。除锈质量标准为炉壁金属内表面无可见油污、松散氧化皮等附件，并按设计要求涂防腐涂料。
(6)为防止炉衬施丁时转换管，上升管等炉内管道受到污染，应在包内进行保护。

转换炉的工艺性能如下:
（1）操作温度要求降低出口气中的二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。因此，进口温度为510℃，出口温度约823℃，管壁高温度为899℃。
(2)操作压力，反应后体积增大，低压有利于反应，操作压力保持在2.94-3.43mpa(30-35kgf/cm2)
(3)水碳比保持在3.5:1左右。
(4)空速主要受触媒活性和转化管平均传热强度的限制，空速为1800nm3原料气/(m3触媒·h)。
(5)转换炉的平均传热强度和转换管的平均传热强度是加强一段炉的主要手段。但受转换管材料、炉型结构和触媒性能的限制，本炉的平均热强度为55731kW/m247920kcai/（m2h）。

转化炉其在生产过程中的主要作用是将原料气（天然气或油田气和轻油）中的主要成分CH4和其他饱和烃在高温和高压下与水蒸气发生反应，转化为H2和CO2。目前，我国年产30万吨大型合成氨生产装置的转化炉有两种：顶部烧嘴箱炉和侧壁烧嘴双室炉。虽然这两种炉在工艺上不同，但原料气的制备方法基本相同。转化炉主要由辐射段、过渡段、对流段和辅助锅炉组成。辐射段与对流段之间有烟道连接，炉体全部由钢结构承重。根据炉的工作条件，粘土砖和轻质耐火浇注料一般用作炉墙衬里。
转换炉。
二段转化炉二段转化炉是大型合成氨生产装置中的重要设备。其生产工艺是将原料气转化炉后的残余转化气(CH4含量约10%)从输气总管沿切线方向进入二段转化炉上筒，同时加入一定量的空气，使转化反应在较高温度(1238℃)下进行，然后通过镍铬触煤层通过球拱顶从下出口管进入余热锅炉，制成符合成氨要求的氧气和氮气。筒体内衬为纯铝酸钙水泥重型耐火浇注料，厚度267-305mm；颈部及连接管内衬为氧化铝空心球轻质耐火浇注料；底球拱顶由异型低硅刚玉耐火砖砌成，用于支撑触煤。触煤层上部有一层低硅刚玉六角砖，作为触煤保护层。

一般规定了转炉耐火材料施工的一般规定。
与炉衬接触的钢结构和设备的金属表面应清除浮锈和油污。除锈质量应符合设计规定。设计无规定时，应符合GB/T8923中Sa2或ST2级的规定。
炉壁保温板应在炉内试铺，并应根据试铺时间印在保温板上的锚固件位置，用电钻钻出锚固件的安装孔。当保温板的形状需要加工时，应在板上放置样品线，并使用专用工具进行切割。厚度方向的大切割厚度不得超过5mm。

炉墙保温耐火砖应湿砌。砖与保温板应靠近，不得填充耐火泥浆。
燃烧器耐火砖砌体的中心线应与金属燃烧器的中心线重合，允许偏差为0?3mm。砌体前应预砌体和编号耐火砖。耐火砖应填充耐火陶瓷纤维毯。
隔热板、隔热砖、耐火陶瓷纤维制品表面应刷一层沥青或采取其他防水措施。

隔热、耐火浇注材料拆除后，应进行外观检查。裂缝宽度小于3mm时，不得修复；3mm以上裂缝，但不脱落或剥离时，可填充耐火陶瓷纤维毯；当隔热、耐火浇注材料脱落或裂缝超过10mm时，应用相应材料的不定形耐火材料进行修复。修复时，应将裂缝处的隔热、耐火浇注材料凿至炉墙结合面或隔热层，形成倒梯形，露出的锚固件数量不少于2个。
安装好的炉管应采取保护措施，不得损坏或污染。炉衬施工应在符合条件后进行，确认合格，并办理工艺交接证。
利用气体转化炉耐火球，转化炉是甲烷转化反应的设备。

转换炉的结构和个蓄热炉的基础不同，但炉拱填充了镍催化剂。拱与催化剂之间有耐火混凝土预制炉排板和200mm高伞60mm耐火球。炉拱、炉排板和耐火球是为了支撑催化剂，使气体在催化剂层中平均扩散。催化剂层填充高度为1100mm，催化剂量为1m。
为防止气体直接冲刷催化剂，使气体平均进入催化剂层，在催化剂层上游铺设150mm高的耐火球。催化剂层有三个热电偶温度测量点（上流两个，下列每个），转换炉上下分离设有温度测量点和分析取样点，下部设有压力表管。转换炉系统的耐火材料衬里施工是非直接影响生产，应充分重视。明矾土水泥和烧结明矾土（骨料）混凝土制成的炉拱和耐火材料衬里，只严格按照施工前提和严格操作工艺前提。

施工终止后，应实施一次烘炉。烘炉、加热和停车检查的冷却应严格控制冷却速率，不得急剧上升和下降，以免导致衬里裂缝和气体。如果在生产过程中产生衬里气体，左边的情况可以减少空气负荷和喷水的外部，等待有机检查，灌浆炉。