氣化爐用剛玉磚的燒蝕反應及提高氣壽命的研究

剛玉磚是將高純工業(yè)氧化鋁經(jīng)過煅燒后細磨(有時也加入少量MgO添加劑，以改善其晶體結構)，壓制成坯體，在1850℃以上煅燒。具有很強的抗渣性。對高爐煉鐵熔渣，燃料渣、以及鋼和鐵的熔體很穩(wěn)定。

還原反應對氣化爐用剛玉磚的燒蝕反應

爐膛內(nèi)是強還原性氣體H2、CO、C比等，高溫1350℃，高壓8.53MPa。

剛玉磚中SiO2含量0.2%，F(xiàn)e3O4含量0.15%，在高溫、高壓下爐內(nèi)氣體與磚中氧化硅、氧化鐵發(fā)生如下反應:

停爐降溫時氧化硅與氧化鐵的還原，氧化反應同時伴有很大的體積膨脹效應，從而引起剛玉磚內(nèi)部應力不斷變化，破壞剛玉磚的原始檐溝，使剛玉磚氣孔率增大，強度降低，產(chǎn)生破壞和剝落。

提高氣化爐用鉻剛玉磚使用壽命的研究

影響鉻剛玉磚使用壽命的主要因素有氣化爐的負荷、操作溫度、煤灰熔點、灰渣成分以及氣化爐爐型等。

氣化爐筒身及拱頂部位鉻剛玉磚（又稱高鉻磚）的使用壽命一般為8000~20000 h，渣口和錐底高鉻磚的使用壽命一般為3000 ~6000h，各部位使用壽命的不匹配，大地影響了氣化爐的整體使用壽命及整個生產(chǎn)的節(jié)奏，并提高運行成本。因此，開展相關研究，進一步提高高鉻磚的使用壽命，意義重大。為此，外主要進行了以下研究：

(1)提高材料中的Cr2O3含量，化其抗渣侵蝕性能。由于Cr2O3材料良的抗渣侵蝕性與抗渣滲透性，提高鉻剛玉磚中Cr2O3含量可以有效提高鉻剛玉磚的使用壽命;但是，Cr2O3含量過大則會影響產(chǎn)品的燒結，降低高鉻磚的強度和抗熱震性。因此，在提高高鉻磚中Cr2O3含量的同時，須注意強度和抗熱震性降低的問題。

(2)提高高鉻磚的致密度，減少磚表面的顯氣孔率。提高高鉻磚的致密度，或者采用浸鹽、表面涂覆等措施來填充高鉻磚表面的顯氣孔，可以有效阻止熔渣的滲入，提高高鉻磚的使用壽命。

(3)提高高鉻磚的強度，增加其抗沖刷能力。高鉻磚在使用過程中經(jīng)受高速氣流及其夾帶熔渣的強烈沖刷，而磚的抗沖刷性和耐磨性與其強度直接相關。通過化產(chǎn)品的顆粒級配，提高產(chǎn)品的燒成溫度，添加新型結合劑和促燒劑等手段，都可以達到提高高鉻磚強度的目的。

(4)利用相變增韌改善高鉻磚的抗熱震性。高鉻磚抗熱震性較差，在氣化爐烘爐、投料及實際運行過程中容易產(chǎn)生熱震裂紋，進而加速煤熔渣的滲透侵蝕。利用四方ZrO2到單斜ZrO2的相變產(chǎn)生的3%~ 5%的體積效應，在ZrO2顆粒周圍產(chǎn)生適量微裂紋，可以緩沖由于溫度變化在制品內(nèi)部產(chǎn)生的熱應力，提高制品的抗熱震性。

(5)根據(jù)氣化爐不同部位耐火磚侵蝕速率及主導損毀機制的差異，可以有針對性地提高某些部位耐火磚的某些性能，并采用綜合砌爐技術，以延長氣化爐耐火材料的整體使用壽命。

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