海安石油小編表示最近這幾年隨著天然氣的重油、煤焦油價(jià)位的不斷上漲，而石油焦粉因?yàn)榫邆錈嶂递^高、容易加工、流動(dòng)性強(qiáng)、價(jià)格便宜、供應(yīng)便捷等優(yōu)點(diǎn)，在一些生產(chǎn)廠家和技術(shù)人員的推動(dòng)下，慢慢取代了上述能源的一種新興染料。

這種燃料替代后帶來的種種問題，一些石油焦粉生產(chǎn)廠家或由于推廣使用時(shí)間較短而暫時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)其負(fù)面效應(yīng)，或是在實(shí)際使用中明知其不利因素卻避而不談。這種燃料引入的硫、釩以及少量堿金屬、鎳、鐵，對(duì)窯爐耐火材料尤其是對(duì)蓄熱室墻體、格子體等堿性材料的侵蝕最為嚴(yán)重，其碳、硫還原氣氛火焰對(duì)熔制工藝影響及其鎳、錳、鈦等微量元素對(duì)玻璃質(zhì)量的影響也不容忽視。

1、石油焦粉對(duì)蓄熱室耐材的侵蝕

(1) 石油焦粉火焰對(duì)蓄熱室耐材的直接燒損：

采用石油焦粉進(jìn)行燃料換燒后，石油焦粉的燃燒工藝特性與煤焦油、天然氣等液體、氣體燃料的特性不同。石油焦為固體燃料，經(jīng)過加工粉磨后，顆粒度達(dá)到200目(0.074mm)，但其粉體流動(dòng)特性仍相對(duì)液體、氣體有較大差異，焦粉中炭粒與助燃空氣混合不充分，火焰黑區(qū)較長(zhǎng)，黑區(qū)長(zhǎng)度在1m左右，導(dǎo)致火根溫度較低，火稍溫度較高。此外石油焦粉輸送霧化系統(tǒng)有時(shí)不夠穩(wěn)定，呈現(xiàn)一股涌流，成為“躥粉”，導(dǎo)致火焰不宜調(diào)節(jié)控制。因此石油焦粉火焰比較混濁，火焰氧化性不夠，燃燒速度慢，火焰行程較長(zhǎng)，未燃盡的碳粉容易進(jìn)入對(duì)面小爐和格子體上部，在該部位與煙氣中的余氧產(chǎn)生二次燃燒，造成格子體上部溫度較高，對(duì)小爐、蓄熱室的燒損較為嚴(yán)重。

(2) 石油焦粉對(duì)堿性材料的侵蝕機(jī)理：

蓄熱室內(nèi)、外墻上部墻體采用電熔再結(jié)合97鎂磚，磚材出現(xiàn)“酥裂”、剝落、局部坍塌等情況，其侵蝕主要是由于石油焦粉燃燒產(chǎn)物中含有SO3、V2O5在玻璃粉塵SiO2的作用下與堿性材料中的CaO、MgO等成分在高溫下產(chǎn)生反應(yīng)，生成低共熔、易剝落、體積變化較大的硅酸二鈣(C2S)、鈣鎂橄欖石(CMS)、鎂橄欖石(M2S)、鎂薔薇輝石(C3MS2)、釩酸鈣等。主要反應(yīng)式如下：

反應(yīng)使得磚表面體積膨脹，出現(xiàn)微小的裂紋，隨著時(shí)間的推移，裂紋逐步增大，直至剝落，嚴(yán)重影響了磚材的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命，是蓄熱室墻體燒損的內(nèi)在原因。

石油焦粉煙氣中V2O5對(duì)高純鎂磚的侵蝕機(jī)理由RHI大連研發(fā)中心試驗(yàn)室在RHI里歐本技術(shù)中心的協(xié)助下完成實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，受委托我公司向RHI大連研發(fā)中心提供了部分實(shí)驗(yàn)樣品，并得以與該公司共享其研究成果。其侵蝕機(jī)理主要如下：

石油焦粉煙氣中的V2O5滲入導(dǎo)致電熔鎂磚增密并對(duì)方鎂石間隙相的CaO形成最初的侵蝕，這主要由于在氧化氣氛下V2O5與Ca極易結(jié)合形成釩酸鈣及釩酸鈣鎂，在還原氣氛下兩者容易形成釩酸鈣。V2O5侵蝕磚材間隙相Ca2SiO4引起CaO從Ca2SiO4脫出，由于MgO受到侵蝕，因而形成Ca3Mg(SiO4)2(鎂薔薇輝石C3MS2)。根據(jù)對(duì)采用石油焦粉作為燃料后的高純鎂磚樣品檢測(cè)結(jié)果的分析，在V2O5侵蝕磚材間隙相Ca2SiO4的同時(shí)也會(huì)造成最終Mg2SiO4(鎂橄欖石M2S)的形成，并與釩酸鹽相及MgO共存。

這些新形成的低熔點(diǎn)釩酸鹽相在樣品中，稀疏地圍繞在單個(gè)并逐步長(zhǎng)大的方鎂石晶體四周(參見圖1和表1)。在間隙相CaO及MgO被侵蝕的情況下，釩酸鹽的增加將方鎂石晶體分散隔離。侵蝕的結(jié)果造成了結(jié)合強(qiáng)度的削弱及結(jié)構(gòu)的退化。在CaO-MgO-V2O5的系統(tǒng)中(圖2)，V2O5的侵蝕在大約1100℃可以觀察到。

由于結(jié)合相的凝結(jié)，方鎂石晶體的長(zhǎng)大及粗大氣孔的形成，導(dǎo)致鎂磚結(jié)構(gòu)的明顯致密化及脆化(圖3)。實(shí)驗(yàn)人員觀察到在高純鎂磚中方鎂石晶體的長(zhǎng)大，根據(jù)運(yùn)行時(shí)間及支持晶體長(zhǎng)大的熔化物的存在與否，最大到原方鎂石晶體尺寸的10倍。所有結(jié)構(gòu)的退化過程都會(huì)引起在固體相系統(tǒng)下結(jié)構(gòu)的脆弱化，即使在正常的熱循環(huán)下，長(zhǎng)期的荷重也可能引起碎裂。在更高些的溫度下，由于在間隙相的釩酸鹽最先熔解，材料的耐火度會(huì)急劇降低并引起機(jī)械蠕變而變形彎曲。

因此，從某種意義上說，能源的成本控制及操作條件的變化是以降低耐火材料的壽命為代價(jià)的。由于對(duì)能源成本降低的要求在逐步增長(zhǎng)，也很可能帶來燃料侵蝕性的增強(qiáng)。

(a) V2O5侵蝕造成結(jié)合相的凝結(jié)，方鎂石晶體的長(zhǎng)大及粗大氣孔的結(jié)構(gòu)。(1)單個(gè)長(zhǎng)大的方鎂石(2)氣孔

(b)鎂磚原結(jié)構(gòu)

2、格子體阻塞主要來自兩個(gè)方面原因

一方面是窯爐在長(zhǎng)期運(yùn)行中，石油焦粉廢氣中的灰分、玻璃粉塵在格子體表面形成玻璃化，積聚、附著在格子體表面，使其體積逐步脹大，格子孔減小。

另一方面是由于蓄熱室內(nèi)外墻體、格子體日常剝落、坍塌、酥裂掉落的雜質(zhì)，以及蓄熱室目標(biāo)墻在熱修時(shí)掉落的碎磚等阻塞了上部格子體，導(dǎo)致上部格子體格孔阻塞。