气化炉用刚玉砖的烧蚀反应及提高气寿命的研究

刚玉砖是将高纯工业氧化铝经过煅烧后细磨(有时也加入少量MgO添加剂，以改善其晶体结构)，压制成坯体，在1850℃以上煅烧。具有很强的抗渣性。对高炉炼铁熔渣，燃料渣、以及钢和铁的熔体很稳定。

还原反应对气化炉用刚玉砖的烧蚀反应

炉膛内是强还原性气体H2、CO、C比等，高温1350℃，高压8.53MPa。

刚玉砖中SiO2含量0.2%，Fe3O4含量0.15%，在高温、高压下炉内气体与砖中氧化硅、氧化铁发生如下反应:

停炉降温时氧化硅与氧化铁的还原，氧化反应同时伴有很大的体积膨胀效应，从而引起刚玉砖内部应力不断变化，破坏刚玉砖的原始檐沟，使刚玉砖气孔率增大，强度降低，产生破坏和剥落。

提高气化炉用铬刚玉砖使用寿命的研究

影响铬刚玉砖使用寿命的主要因素有气化炉的负荷、操作温度、煤灰熔点、灰渣成分以及气化炉炉型等。

气化炉筒身及拱顶部位铬刚玉砖（又称高铬砖）的使用寿命一般为8000~20000 h，渣口和锥底高铬砖的使用寿命一般为3000 ~6000h，各部位使用寿命的不匹配，大地影响了气化炉的整体使用寿命及整个生产的节奏，并提高运行成本。因此，开展相关研究，进一步提高高铬砖的使用寿命，意义重大。为此，外主要进行了以下研究：

(1)提高材料中的Cr2O3含量，化其抗渣侵蚀性能。由于Cr2O3材料良的抗渣侵蚀性与抗渣渗透性，提高铬刚玉砖中Cr2O3含量可以有效提高铬刚玉砖的使用寿命;但是，Cr2O3含量过大则会影响产品的烧结，降低高铬砖的强度和抗热震性。因此，在提高高铬砖中Cr2O3含量的同时，须注意强度和抗热震性降低的问题。

(2)提高高铬砖的致密度，减少砖表面的显气孔率。提高高铬砖的致密度，或者采用浸盐、表面涂覆等措施来填充高铬砖表面的显气孔，可以有效阻止熔渣的渗入，提高高铬砖的使用寿命。

(3)提高高铬砖的强度，增加其抗冲刷能力。高铬砖在使用过程中经受高速气流及其夹带熔渣的强烈冲刷，而砖的抗冲刷性和耐磨性与其强度直接相关。通过化产品的颗粒级配，提高产品的烧成温度，添加新型结合剂和促烧剂等手段，都可以达到提高高铬砖强度的目的。

(4)利用相变增韧改善高铬砖的抗热震性。高铬砖抗热震性较差，在气化炉烘炉、投料及实际运行过程中容易产生热震裂纹，进而加速煤熔渣的渗透侵蚀。利用四方ZrO2到单斜ZrO2的相变产生的3%~ 5%的体积效应，在ZrO2颗粒周围产生适量微裂纹，可以缓冲由于温度变化在制品内部产生的热应力，提高制品的抗热震性。

(5)根据气化炉不同部位耐火砖侵蚀速率及主导损毁机制的差异，可以有针对性地提高某些部位耐火砖的某些性能，并采用综合砌炉技术，以延长气化炉耐火材料的整体使用寿命。

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