El revestimiento de la cámara de combustión del gasificador consta de cuatro capas de materiales refractarios: ladrillos con alto contenido de cromo-, ladrillos de corindón con cromo-, ladrillos aislantes y material de revestimiento de fibra (material comprimible). Sus funciones son las siguientes:
Los ladrillos con alto contenido de cromo-son ladrillos Cr90 (Cr₂O₃); Se trata de ladrillos de alta-densidad que protegen los materiales refractarios aislantes de la corrosión por escoria, el ataque del hidrógeno y los daños por llamas.
La capa de revestimiento de soporte del gasificador utiliza materiales de alta-densidad, bajo-cromo y alto-alúmina (Cr₂O₃ y Al₂O₃)-específicamente, ladrillos de cromo-corindón.
Su función principal es soportar los ladrillos de la cúpula, reduciendo así significativamente el peso del gasificador.
Los ladrillos aislantes (capa aislante) son ladrillos de esfera-hueca de alúmina (bajo contenido en hierro); reducen efectivamente la temperatura de la carcasa metálica y mejoran la resistencia a la corrosión por dióxido de carbono.
El material de revestimiento de fibra (material comprimible) es un material aislante hecho de fibras refractarias cortadas (algunos diseños también emplean una manta de fibra cerámica de 25 mm de espesor).
Cuando los ladrillos refractarios se expanden debido al calor, este material se comprime, proporcionando así protección de aislamiento térmico a la carcasa.
Análisis de las causas de la corrosión y el desgaste de ladrillos con alto contenido de cromo-en gasificadores
Erosión por altas temperaturas-
El punto de fusión y las características de viscosidad-temperatura de las cenizas de carbón determinan la temperatura de funcionamiento de un gasificador de lechada de carbón-agua.
Las reacciones principales que involucran la suspensión de carbón-agua dentro del gasificador son el craqueo y la oxidación.
En condiciones normales de funcionamiento, la temperatura se mantiene en aproximadamente 1350 grados. La temperatura de funcionamiento afecta significativamente la vida útil delladrillos con alto contenido de-cromo.
Las temperaturas de funcionamiento más altas dan como resultado una menor viscosidad de las cenizas de carbón y una mejor fluidez; esto conduce a una erosión y penetración más severas de los ladrillos con alto-cromo, una tasa de erosión más alta y una vida útil más corta.
Por ejemplo, en la unidad de gasificación de lechada de carbón-agua de una determinada empresa química del carbón, la proporción de oxígeno-a-carbón se controla entre 480 y 500 m³/m³ en condiciones normales de funcionamiento, y el contenido de metano en el gas de síntesis crudo en la salida del gasificador oscila entre 1500 y 1800 ppm.
La calidad inconsistente del carbón crudo-caracterizada por un contenido de cenizas de hasta 16,6% y una temperatura de fusión de las cenizas de 1480 grados -causó bloqueos simultáneos de escoria en cinco gasificadores en funcionamiento.
Los severos bloqueos del puerto de descarga de escoria finalmente obligaron al cierre de los gasificadores No. 2, No. 3 y No. 4.. Las inspecciones de mantenimiento revelaron corrosión severa e infiltración de los ladrillos con alto contenido de cromo-dentro de los gasificadores; específicamente, los ladrillos en los puertos de descarga de escoria requirieron reemplazo después de menos de 2000 horas de servicio.
Debido a los desafíos asociados con el reemplazo de los ladrillos con alto contenido de cromo-, fue imposible mantener operativos los cinco gasificadores. Durante un período de 15 días, sólo pudieron funcionar cuatro gasificadores, por lo que no quedaron unidades disponibles como respaldo.
Una comparación de los parámetros clave del proceso en condiciones operativas normales y anormales reveló que la alta-operación a alta temperatura-impulsada por una calidad inconsistente del carbón crudo-afectó significativamente la vida útil de los ladrillos refractarios.
Después de 35 días de funcionamiento a temperaturas 100 grados por encima de los niveles normales, la tasa de erosión de los ladrillos con alto contenido de cromo-aumentó notablemente, lo que redujo la vida útil del material refractario entre 2000 y 5000 horas.