延长焚烧炉衬里使用寿命的途径
延长焚烧炉衬里使用寿命的途径
前言
焚烧炉是一种特殊形式的工业炉，它利用辅助燃料提供热源，对工业装置生产过程中产生的废水废气进行加热，使其中的有害物质氧化分解。与一般的加热炉相比，由于废水废气组成复杂，且变化较大，炉膛内的环境更为恶劣，这就对焚烧炉耐火衬里提出了更高的要求。
中国石化安庆分公司丙烯腈装置废水焚烧炉(F-301)为一圆筒型自然通风的立式炉，以炼厂减压渣油为辅助燃料，控制炉膛温度在900～1000℃，对丙烯腈、乙腈和硫铵装置生产过程中产生的废水（10t/h）进行无害化处理。在事故状态下，丙烯腈装置副产品氢氰酸（HCN）也送至焚烧炉处理。自1995 年4月投用以来，焚烧炉炉膛的耐火衬里多次损坏，平均使用寿命2年左右，已无法满足丙烯腈装置“四年一修”的要求。通过对焚烧炉耐火衬里损坏原因的分析，我们认为采取以下措施可有效延长其使用寿命。
一.根据焚烧炉工况，选择合适的耐火材料及衬里结构
焚烧炉耐火材料及衬里结构的选择是保证耐火衬里使用寿命的前提。目前，耐火材料的研究和开发进展迅速，耐火材料种类繁多，特点也不尽相同，根据焚烧炉不同的操作工况，选用相适应的耐火材料是保证衬里使用寿命的前提。丙烯腈装置废水焚烧炉(F-301)在装置正常生产时，焚烧装置产生的碱性废水，在事故状态下还要对氢氰酸（HCN）进行处理。由于废水的组成较为复杂，有害物质分解温度较高（CN－的分解温度为950℃）。同时，由于CN－存在，炉膛内呈还原性氛围。另外在事故状态焚烧氢氰酸时，炉膛内的温度变化较大。考虑到焚烧炉的上述特点，我们根据耐火材料的耐火度、耐急冷急热性和材料的元素组成，选用了高铝低硅低铁耐火混凝土，以纯铝酸钙水泥为胶结剂，其耐火度达到1700℃，抗急冷急热性也很好，能满足工况的需要。耐火衬里采用双层结构，靠近炉壁为隔热层，厚度110mm，材料容重1100kg/m3，隔热层外为耐火层，厚度120mm，容重2500kg/m3，隔热层表面喷涂3mm的抗冲刷涂料，这样既保证了衬里的整体性能，又满足了生产需要。
二.加强施工过程控制，保证衬里的施工质量
耐火衬里施工质量是保证耐火衬里使用寿命的基础。面临日趋激烈的市场竞争，装置的运行周期越来越长，检修时间越来越短，而耐火材料的性质决定了衬里施工过程中必须有足够的养护和烘炉时间，这给焚烧炉耐火衬里的施工带来很大的困难。为保证耐火衬里的施工质量，我们对施工过程实施了全过程控制。我们首先与材料供应商、检修单位一起，制订详细的检修方案，细化检修网络。根据所选用的耐火材料的性质，在保证其必需的养护和烘炉时间的前提下，尽可能缩短检修工期。既要满足生产需要，又要保证施工质量。其次，在施工过程中，我们与材料供应商、检修单位共同对施工质量进行检查监督，从材料入场验收、炉壁的清理除锈、锚固钉焊接和衬里的浇注等方面层层把关，逐项验收，对施工过程实施全方位的监控，发现问题及时处理，决不为保证施工工期而牺牲耐火衬里的施工质量。最后，根据耐火混凝土的特性，我们合理安排了衬里的养护和烘炉时间，特别是在160℃、320℃耐火混凝土游离水和结晶水脱除阶段，给予了足够的恒温时间。在整个烘炉过程中，严格按照升温曲线控制升温速率，保证烘炉质量。
三.加强焚烧炉的运行管理，延长耐火衬里的使用寿命
焚烧炉的运行管理是延长其耐火衬里使用寿命的关键。焚烧炉温度和负荷的剧烈变化，是影响其耐火衬里使用寿命的主要因素。首先，在焚烧炉日常运行过程中，应尽可能保证炉膛内温度场、流场的均匀分布，避免因局部温度过高或温度变化太大造成衬里的损坏。丙烯腈装置废水焚烧炉(F- 301)自1995年投用以来，进行了多次技术改造，辅助燃料消耗量、废水焚烧量大大降低，废水的组成也发生了变化，受燃油烧嘴和废水烧嘴最小流量的限制，在日常生产中，投用的烧嘴数量较少，无法保证炉膛内温度场、流场的均匀分布，影响了衬里的使用寿命。因此，我们根据焚烧炉的实际工况，对燃油烧嘴和废水烧嘴进行改造，对炉膛内的燃烧重新进行组织，保证在日常生产时燃油烧嘴和废水烧嘴分布均匀，从而延长了衬里的使用寿命。其次，在日常生产中，尽量保证废水流量及组成的稳定，当其它装置出现异常可能导致废水流量组成发生变化时，及时调整焚烧炉操作，避免炉温的大幅波动。再次，在焚烧炉开停工过程中，应严格按照升、降温曲线，避免炉温变化太快对衬里造成损伤。同时，尽量避免焚烧炉的非计划停工，减少因非计划停工造成炉温的急剧下降，延长衬里的使用寿命。
由于焚烧炉的工况特殊，炉膛内环境恶劣，对耐火衬里的要求高。通过对衬里材料的选用、施工过程控制以及加强日常运行管理，可有效延长耐火衬里的使用寿命。丙烯腈装置废水焚烧炉(F-301)经过改造后，运行状况良好，满足了生产需要，同时也能达到与丙烯腈装置一起“四年一修”的目标。
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