1.3　煤气化装置中耐火材料

1.3.1　煤气化装置中耐火材料的服役环境

煤在气化炉中气化为以CO和H2为主要组成的混合气体，在气化炉内构成了还原性气氛。固态排渣炉操作温度低于煤渣的熔点，内衬耐火材料主要承受还原性气氛的影响及物料的磨损，以及熔渣的侵蚀。传统气化炉由于气化强度低，耐火材料使用寿命较理想。而BGL炉、水煤浆气化炉和粉煤气化炉采取的是液态排渣方式，在气化炉内，操作温度高达1300～1600℃、操作压力为2.0～9MPa，同时煤气化过程中，煤中矿物杂质形成熔渣后沿着气化炉耐火砖内壁向下流动，此时矿物质必然会渗透到内衬耐火材料中使其受到侵蚀。因此现代气流床煤气化技术，使得耐火砖在更苛刻的工作环境下应用。O2分压在带状范围内随温度变化而变化，1300℃为10-7.6～10-4.6Pa，1400℃为10-6.5～10-3.5Pa，1500℃为10-5.4～10-2.4Pa，1600℃为10-4.2～10-1.2Pa。

不同煤种形成的煤渣化学组成不同，但主要含有SiO2、CaO、Al2O3、FeOn等无机、金属氧化物所组成的各类矿物质。气氛中O2分压的变化会使熔渣中Fe的存在价态发生变化，引起熔渣黏度的改变，从而影响熔渣在耐火材料中的渗透效应；同时熔渣中的铁与耐火材料反应，最终影响耐火材料服役的寿命。

为了适应煤气化技术的发展，煤气化炉用耐火材料须具有以下特点：

① 具有较高的高温强度，以抵抗气体和熔渣的冲刷和磨损，不至于发生由于高温强度低致使耐火材料遭到破坏从而使压力容器出现热点等损坏的现象；

② 具有较高的热震稳定性，以抵御温度骤变而产生的热应力；

③ 具有低的气孔率、高的体积密度和优良的抗渣性，以抵抗灰渣的渗透和侵蚀；

④ 具有高的化学稳定性，与其他成分少发生或不发生化学反应。