水煤浆气化炉用耐火材料发展历程-找耐火材料网

水煤浆气化炉用耐火材料发展历程

发布日期： 2020-03-20 11:14:25 阅读量（303）作者：张红

第一次全球性的石油经济危机发生在1970年代初期，美国、英国等少数国家不断探索高效利用煤炭资源的技术，陆续有第二代煤气化技术如Shell、德士古水煤浆等气化技术相继出现，在原有煤气化技术基础上有所突破。为了适应新的煤气化技术，需要有高性能、适合水煤浆气化炉的内衬材料，对此，学者们做了诸多探究实验。分析研究结果表明，Cr2O3可以很好的提高耐火材料的抗煤渣侵蚀性能，Cr2O3的含量与耐火材料的抗煤渣侵蚀度正相关。LimKH等在研发新的炉内内衬材料时，检测了不同氧化物在煤渣中的溶解度，如下图1所示，相较于其他氧化物，Cr2O3、MK(MgCr2O4)这两种氧化物的溶解度比较低，当Cr2O3含量逐渐升高时，耐火材料受煤渣侵蚀速率逐渐降低。

图1 不同氧化物在煤熔渣中的溶解度

基于煤气化技术，Greenberg，S等和Bakker，WateT等设计了一种新型旋转抗渣试验设备，并进行实验探究，在模拟气化炉实际工况的气氛下进行的，主要研究镁铬材料及Al2O3-Cr2O3固溶体材料在煤渣中的溶解速率。实验结果发现，在提高抗渣侵蚀性能方面，使用主晶相为尖晶石的镁铬材料要优于方镁石相，高纯MgCr2O4尖晶石、Al2O3-Cr2O3固溶体能够满足煤气化炉要求。

图2 水煤浆气化炉示意图

除了镁铬尖晶石材料，Cr2O3-Al2O3-ZrO2-SiO2材质的耐火材料也应用而生，这是一种Cr2O3含量过半(约60%)的Srchrom60砖，由法国Lafarge耐火材料公司首次开发出来。这种耐火砖在高温环境下可以形成高粘度锆硅质玻璃相，具有优异的抗煤渣侵蚀性能。基于此种耐火材料，法国SAVOIE公司作了进一步的改进，将Cr2O3的含量由60%变为80%左右，经过气化炉的气化实验，发现Cr2O3含量的提高致使耐火砖的侵蚀速率减少了50%，显著提高了抗渣侵蚀能力，将其命名为Zirchrom80。但是在Cr2O3-Al2O3-ZrO2-SiO2材质的耐火材料中，SiO2成分会对材料的抗渣侵蚀能力产生不利影响。为了利用Cr2O3来提高抗渣性能，美国Harbison-Walker耐火材料公司研究了Cr2O3-Al2O3耐火材料在Cr2O3成分含量不同情况下的抗渔侵蚀性，并结合实验结果对耐火材料组分进行改进，最终研发出高含量Cr2O3组分的两种砖，分别为AUrex75(75%Cr2O3)、Aurex90(90%Cr2O3含量)。将此实验结果应用到实际生产中，发现Cr2O3-Al2O3固溶体材料相较于MgCr2O4尖晶石，具有更好的抗煤渣侵蚀性能，所以Cr2O3-Al2O3在工业生产中的应用逐渐广泛起来。

自1986年引进了国外水煤浆气化技术后，国内部分学者也开始着手Cr2O3-Al2O3-ZrO2材质耐火材料的研发。在1997年研发出Cr2O3-Al2O3-ZrO2耐火材料，并成功应用在Texaco气化炉设备上，也逐渐取代Cr2O3-MgO系BCF耐火材料，在工业生产中广泛应用，所研发的耐火材料Cr2O3成分含量也逐渐升高。到了80年代末，这种材质的耐火砖Cr2O3含量已经提高到85%〜90%。总结来看，内衬耐火材料的不断发展得益于水煤浆气化工艺的快速发展，二者之间相互促进、相辅相成。