Die Brennkammerauskleidung des Vergasers besteht aus vier Schichten feuerfester Materialien: Hoch-Chromsteine, Chrom-Korundsteine, Isoliersteine und Faserbeschichtungsmaterial (komprimierbares Material). Ihre Funktionen sind wie folgt:
Die Steine mit hohem Chromgehalt sind Cr90-Steine (Cr₂O₃); Hierbei handelt es sich um Steine mit hoher -Dichte, die die isolierenden feuerfesten Materialien vor Schlackenkorrosion, Wasserstoffangriff und Flammenschäden schützen.
Die tragende Auskleidungsschicht des Vergasers besteht aus Materialien mit hoher{0}}Dichte, niedrigem-Chrom und hohem-Aluminiumoxidgehalt (Cr₂O₃ und Al₂O₃)-insbesondere Chrom-Korundsteinen.
Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Kuppelsteine zu stützen und so das Gewicht des Vergasers deutlich zu reduzieren.
Die Isoliersteine (Isolierschicht) sind Hohlkugelsteine aus Aluminiumoxid (geringer Eisengehalt); Sie senken effektiv die Temperatur der Metallhülle und erhöhen die Beständigkeit gegen Kohlendioxidkorrosion.
Das Faserumhüllungsmaterial (komprimierbares Material) ist ein Isoliermaterial aus geschnittenen feuerfesten Fasern (bei einigen Konstruktionen wird auch eine 25 mm dicke Keramikfaserdecke verwendet).
Wenn sich die feuerfesten Steine durch Hitze ausdehnen, verdichtet sich dieses Material und sorgt so für einen thermischen Isolationsschutz der Hülle.
Analyse der Ursachen von Korrosion und Verschleiß von Ziegeln mit hohem-Chromgehalt in Vergasern
Erosion bei hoher-Temperatur
Der Schmelzpunkt und die Viskositäts-{0}}Temperatureigenschaften der Kohleasche bestimmen die Betriebstemperatur eines Kohle-Wasser-Aufschlämmungsvergasers.
Die Hauptreaktionen der Kohlewasseraufschlämmung im Vergaser sind Cracken und Oxidation.
Unter normalen Betriebsbedingungen wird die Temperatur bei etwa 1350 Grad gehalten. Die Betriebstemperatur hat erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer desSteine mit hohem-Chromgehalt.
Höhere Betriebstemperaturen führen zu einer geringeren Viskosität der Kohleasche und einer verbesserten Fließfähigkeit; Dies führt zu einer stärkeren Erosion und Durchdringung der Steine mit hohem Chromgehalt, einer höheren Erosionsrate und einer kürzeren Lebensdauer.
Beispielsweise wird in der Kohle{0}}Wasseraufschlämmungsvergasungsanlage eines bestimmten Kohlechemieunternehmens das Verhältnis von Sauerstoff-zu-Kohle unter normalen Betriebsbedingungen zwischen 480 und 500 m³/m³ geregelt, und der Methangehalt im rohen Synthesegas am Vergaserauslass liegt zwischen 1500 und 1800 ppm.
Ungleichmäßige Rohkohlequalität-gekennzeichnet durch einen Aschegehalt von bis zu 16,6 % und eine Ascheschmelztemperatur von 1480 Grad -führte gleichzeitig zu Schlackenverstopfungen in fünf in Betrieb befindlichen Vergasern.
Schwerwiegende Verstopfungen der Schlackeauslassöffnung zwangen letztendlich zur Abschaltung der Vergaser Nr.. 2, Nr.. 3 und Nr.. 4.. Wartungsinspektionen ergaben starke Korrosion und Infiltration der hoch-verchromten Steine in den Vergasern; Insbesondere mussten die Steine an den Schlackenauslassöffnungen nach weniger als 2.000 Betriebsstunden ausgetauscht werden.
Aufgrund der Herausforderungen, die mit dem Austausch der hoch-verchromten Steine verbunden waren, war es unmöglich, alle fünf Vergaser betriebsbereit zu halten. Über einen Zeitraum von 15 Tagen konnten nur vier Vergaser betrieben werden, so dass keine Einheiten als Backup zur Verfügung standen.
Ein Vergleich der wichtigsten Prozessparameter unter normalen und anormalen Betriebsbedingungen ergab, dass der Hochtemperaturbetrieb-bedingt durch die uneinheitliche Rohkohlequalität-die Lebensdauer der feuerfesten Steine erheblich beeinträchtigte.
Nach 35 Tagen Betrieb bei Temperaturen von 100 Grad über dem Normalwert nahm die Erosionsrate der hochverchromten Steine deutlich zu, wodurch sich die Lebensdauer des feuerfesten Materials um 2.000 bis 5.000 Stunden verringerte.