真實(shí)服役環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室模擬條件下高鉻磚損毀形式的對比 *
作者/來源：李紅霞，孫紅剛，李鵬濤，耿可明，閆雙志（中鋼集團(tuán)洛陽耐火材料研究院有限公司 先進(jìn)耐火材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ，河南洛陽 471039） 日期： 2020-05-11 點(diǎn)擊率：1900
摘 要：通過對工業(yè)氣化爐用后磚、回轉(zhuǎn)抗渣實(shí)驗(yàn)后試樣以及靜態(tài)坩堝抗渣實(shí)驗(yàn)后試樣宏觀結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)及能譜分析，對比高鉻磚在水煤漿氣化爐真實(shí)服役環(huán)境和實(shí)驗(yàn)室模擬抗渣條件下?lián)p毀形式的不同。結(jié)果表明，高鉻磚在真實(shí)氣化環(huán)境中的損毀主要受：化學(xué)侵蝕、熔渣滲透以及熱剝落三方面共同作用。實(shí)驗(yàn)室模擬條件下的兩種抗渣實(shí)驗(yàn)結(jié)果在化學(xué)侵蝕和熔渣滲透方面與真實(shí)環(huán)境下的損毀機(jī)理較為一致，在熱剝落方面與真實(shí)環(huán)境下的結(jié)果差異大。實(shí)驗(yàn)室抗渣模擬試驗(yàn)對評價(jià)氣化爐用材料的抗渣侵蝕和抗渣滲透具有可借鑒性。
關(guān)鍵詞：水煤漿氣化 高鉻磚 抗渣性 剝落 滲透
水煤漿氣化爐是煤氣化過程中將煤漿與氧氣混合反應(yīng)，制備合成氣的核心高溫設(shè)備，運(yùn)行時(shí)氣化爐內(nèi)保持為 1 300~1 600 ℃高溫、2.0~8.7 MPa 高壓，以 CO+H2為主的還原性氣氛，以及源源不斷的以 Si O2-Al2O3-Ca O-Fe Ox為主的熔渣沿氣化爐內(nèi)壁縱向流下。安全、高效、長壽命的運(yùn)行要求，使得普通耐火材料無法勝任， 目前水煤漿氣化爐內(nèi)襯材料普遍采用 Cr2O3-Al2O3-Zr O2耐火制品（俗稱高鉻磚）。
耐火材料實(shí)驗(yàn)室常用抗渣試驗(yàn)方法主要針對鋼鐵冶金等傳統(tǒng)高溫行業(yè)而制定， 對于服役環(huán)境比較苛刻的水煤漿氣化爐工況， 可以模擬的因素和參數(shù)極為有限， 因而一些氣化爐用材料實(shí)驗(yàn)室評價(jià)結(jié)果與真實(shí)環(huán)境下材料使用性能存在著較大差異［1，2］。
一些研究通過調(diào)節(jié)試驗(yàn)氣氛、控制渣成分、設(shè)計(jì)渣與試樣間相對運(yùn)動(dòng)、 營造波動(dòng)的試驗(yàn)溫度等手段， 力求實(shí)驗(yàn)室抗渣試驗(yàn)?zāi)軌蚋N近煤氣化真實(shí)環(huán)境［3-6］。也有研究對氣化爐用后磚進(jìn)行剖析，分析其損毀機(jī)理［7，8］。
本研究將多年來多個(gè)氣化爐廠家用后殘磚的損毀進(jìn)行分析匯總， 并結(jié)合多次實(shí)驗(yàn)室抗渣試驗(yàn)后的結(jié)果，取其中典型進(jìn)行分析，對比實(shí)驗(yàn)室模擬條件和氣化爐真實(shí)服役環(huán)境下高鉻磚損毀機(jī)理的異同， 探討實(shí)驗(yàn)室模擬評價(jià)水煤漿氣化爐用耐火材料的可行性。
1 服役環(huán)境和試樣制備
水煤漿氣化爐爐腔如圖 1（a）所示，各部位內(nèi)襯材料均為含 85%~90%Cr2O3的高鉻磚。受熔渣長期作用后耐火材料襯減薄、爐腔變大，需及時(shí)更換新耐火襯。通常水煤漿氣化爐，錐底部位耐火材料壽命 3~6 個(gè)月，而筒身和拱頂耐火材料壽命 12~18個(gè)月。 使用過程中耐火材料和燒嘴更換以及檢修時(shí)需要停爐，存在較大溫度波動(dòng)，拆除后的殘磚熱面凹凸不平，剝落現(xiàn)象明顯，殘磚實(shí)物如圖 1（d）所示。
本研究選取了我國華東地區(qū)的某氣化爐運(yùn)行12 000 h 后從拱頂部....
