現(xiàn)代煤氣化技術(shù)是煤炭清潔高效利用的關(guān)鍵技術(shù),其中水煤漿氣化技術(shù)占據(jù)50%以上。作為水煤漿氣化技術(shù)的主要設(shè)備,水煤漿氣化爐中應(yīng)用最廣的內(nèi)襯材料是高鉻材料（Cr₂O₃-Al₂O₃-ZrO₂磚）,Cr₂O₃是一種容易變價(jià)的氧化物,盡管Cr³⁺無(wú)毒,但Cr₂O₃在生產(chǎn)和使用過(guò)程中可能會(huì)轉(zhuǎn)化成Cr⁶⁺,Cr⁶⁺會(huì)對(duì)水源、土壤及人體健康等產(chǎn)生不利影響。因此,研究開發(fā)無(wú)鉻替代材料對(duì)水煤漿氣化爐用內(nèi)襯材料的綠色發(fā)展具有重要意義。SiC材料具有高熔點(diǎn)（2827℃）、高硬度、耐磨損、耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn),而CA₆材料的高溫力學(xué)性能優(yōu)良,在還原性氣氛和堿性環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良,SiC材料和CA₆材料的復(fù)合可能是潛在的水煤漿氣化爐用無(wú)鉻材料之一。但目前對(duì)SiC-CA₆復(fù)合材料的制備和性能... 

【文章來(lái)源】：中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院有限公司河南省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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幾種常見的水煤漿氣化爐示意圖

中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院碩士學(xué)位論文41.1.2水煤漿氣化爐的工作環(huán)境及對(duì)耐火材料的要求在水煤漿氣化爐正常工作時(shí)，其內(nèi)部的工況環(huán)境十分惡劣，目前水煤漿氣化爐的工作溫度為1300-1600°C，其工作壓力在2.0-8.5MPa之間。煤氣化過(guò)程中，爐體內(nèi)部存在強(qiáng)還原氣氛，以及不穩(wěn)定、不均勻、不連續(xù)的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)，因此爐體的內(nèi)襯材料會(huì)受到高溫、高速氣體的沖刷，從而使得內(nèi)襯材料遭到破壞。水煤漿氣化爐在開停車過(guò)程中還伴隨著還原-氧化氣氛的轉(zhuǎn)化，以及較大的溫度變化和應(yīng)力波動(dòng)[14-17]。此外，由于需要液態(tài)排渣，水煤漿氣化爐的使用溫度往往高于煤灰渣熔點(diǎn)的50-100°C，因此爐襯材料會(huì)受到煤熔渣的沖刷而被侵蝕[18,19]。水煤漿氣化爐的整體結(jié)構(gòu)主要包括三個(gè)部分：球形或者錐形的拱頂、圓形的筒體以及錐底。圖1.2所示為GE爐的結(jié)構(gòu)示意圖，其內(nèi)襯結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外可分為若干層，包括向火面磚、背襯磚、隔熱磚以及可壓縮層[20]。其中向火面磚直接與煤熔渣相接觸，服役條件最為苛刻，一般選用耐高溫、耐侵蝕以及耐沖刷的高純氧化鉻材料；背襯磚主要對(duì)整個(gè)爐體耐火材料起到支撐作用，但在向火面磚消失的情況下需短時(shí)間內(nèi)作為安全襯里使用，故而該層一般為鉻剛玉質(zhì)耐火材料；隔熱層的磚不僅起到保溫作用，減少熱量的損失，使?fàn)t體外壁保持在設(shè)定的溫度，而且需要一定的強(qiáng)度，因此常使用氧化鋁空心球磚。爐頂部位以及錐底部位則經(jīng)常使用鉻剛玉澆注料，這在提高爐體的氣密性同時(shí)也降低了施工的難度。圖1.2水煤漿氣化爐耐火內(nèi)襯示意圖Fig.1.2Configurationdiagramofrefractoryincoal-waterslurrygasifier

中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院碩士學(xué)位論文61.1.3.1高鉻耐火材料的研究現(xiàn)狀高鉻耐火材料抗渣侵蝕性能優(yōu)良的原因是其主要成分Cr2O3在渣中的溶解度很校LimKH等[32,33]在進(jìn)行氣化爐內(nèi)襯用耐火材料的設(shè)計(jì)時(shí)，研究了不同氧化物在煤熔渣的堿度為0.4-1.0之間時(shí)的溶解度，如圖1.3所示。發(fā)現(xiàn)Cr2O3和MK(MgCr2O4)的溶解度明顯低于其他氧化物，表明含Cr2O3耐火材料的抗煤渣侵蝕能力較優(yōu)。此外，KennedyCR等[34]研究了不同Cr2O3含量的耐火材料在煤灰渣中的侵蝕速率(見圖1.4)，發(fā)現(xiàn)煤灰渣對(duì)高鉻耐火材料的侵蝕速率隨材料中Cr2O3含量的增加而顯著減少。圖1.3不同氧化物在煤熔渣中的溶解度Fig.1.3Solubilityofdifferentoxidesincoalslag圖1.4煤熔渣對(duì)不同Cr2O3含量耐火材料的侵蝕速率Fig.1.4CoalslagcorrosionrateonrefractorieswithdifferentCr2O3content

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]等離子體氣化爐用SiC質(zhì)耐火材料制備與性能研究[D]. 陳定.武漢科技大學(xué) 2018
[2]水煤漿加壓氣化爐用高鉻磚抗渣侵蝕機(jī)理及性能研究[D]. 李有奇.武漢科技大學(xué) 2014

碩士論文
[1]SiC-MgAl2O4復(fù)合材料的制備及抗煤渣侵蝕性能研究[D]. 王嵐.中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院 2019
[2]煤熔渣對(duì)鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火材料侵蝕行為研究[D]. 曹雨后.鄭州大學(xué) 2018
[3]鎂鋁尖晶石/碳化硅材料反應(yīng)性能研究[D]. 高春輝.河北聯(lián)合大學(xué) 2012



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