水煤漿氣化爐主要是將煤炭潔凈、高效地轉(zhuǎn)化為合成氣（主要成分CO+H2）.其工作過程是水煤漿與氣化劑（O2）一起通過噴嘴，氣化劑高速噴出與煤漿并流混合霧化，在氣化爐內(nèi)進(jìn)行火焰型非催化部分氧化反應(yīng)的工藝過程，即煤的氣化技術(shù)。國內(nèi)目前使用的氣化爐有兩種一種是美國的德士古水煤漿加壓氣化爐和國內(nèi)自主研發(fā)的多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化爐。無論是國內(nèi)的還是國外在燃燒室向火面部位均采用高鉻磚，目前內(nèi)襯耐火材料的使用壽命仍是影響氣化爐長周期穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素之一。
一：水煤漿加壓氣化爐的工作環(huán)境及對耐火材料的要求
水煤漿加壓氣化爐的工況條件極為苛刻，燃燒反應(yīng)式為強(qiáng)還原行氣氛，同時遭受酸性熔渣的侵蝕和高速流體的沖刷，且氣化爐內(nèi)的溫度場及流場是不均勻、不穩(wěn)定、甚至不連續(xù)的。要求高溫（1250~1550℃），高壓（2-8.5MPa），強(qiáng)還原氣氛和液態(tài)酸性排渣，伴隨著固體、液體、氣體的高速沖刷且在開停車時有較大的溫度和壓力波動等。所有這些都對氣化爐用耐火材料特別是向火面耐火磚提出了嚴(yán)格的要求。
1，必須有良好的抗熔渣侵蝕性、抗?jié)B透性以及抗震性能。
2，較好的高溫體積穩(wěn)定性能以抵抗溫度和壓力的波動
3，較高的熱態(tài)強(qiáng)度以抵抗熔融煤渣的沖刷和磨損。
二：水煤漿加壓氣化爐耐火材料的結(jié)構(gòu)分布
氣化燃燒室內(nèi)襯耐火材料共分為拱頂、筒體、錐底和渣口四部分（如下圖）
1：拱頂—拱頂部分三層，從里到外分別為向火面磚、鉻剛玉澆注料、可壓縮料（主要做膨脹用）。拱頂部位是受沖刷最為嚴(yán)重的部位，結(jié)構(gòu)為半球形，每一塊磚各有從橫兩道嵌槽，砌筑成環(huán)狀后與上下左右各磚形成一個整體的合力，確保證了其穩(wěn)固。拱頂有一道膨脹縫。
2：筒體—筒體部分三層，從里到外分別為向火面磚、背襯磚、隔熱磚，隔熱磚與爐壁之填充有20mm的巖棉，用做保溫隔熱，同時還為耐火磚徑向膨脹提供了空間。筒體為圓柱形，共有兩道膨脹縫
3：錐底—錐底部分兩層、分別為向火面磚、鉻剛玉澆注料、錐底為圓錐形。
4：渣口—渣口部分三層，分別為向火面磚、背襯磚及鉻剛玉澆注料，渣口為圓柱形。所有耐火磚從里向外弧長逐步增大，每層砌筑完成后在圓周方向就會形成一個整體。
三：水煤漿加壓氣化爐耐火材料的選擇
1：向火面磚 由于向火面直接與煤熔渣接觸，是氣化爐用耐火材料最苛刻的部位，所以向火面磚選用90的高鉻磚。高鉻磚所用原料為Cr2O3含量大于90%的Cr2O3電熔合成料（體積密度大于5.1g/cm³），同時添加有超細(xì)粉、經(jīng)混碾、成型后在高溫梭式窯中燒成。該產(chǎn)品具有體積密度大（大于4.25g/cm³），氣孔率低小于16%，常溫耐壓強(qiáng)度大于120MPa，氧化鐵和氧化硅等雜質(zhì)含量少的優(yōu)點(diǎn)，同時具有很好的熱態(tài)穩(wěn)定性，抗高溫蠕變性能等。這些滿足了氣化爐向火面用耐火材料的要求，所以90高鉻磚是目前氣化爐向火面耐材的最佳選擇。
2：背襯磚 背襯磚位于向火面磚背后，對氣化爐耐火材料整體起至關(guān)重要的力學(xué)支撐作用，并且能夠經(jīng)受高溫下腐蝕性氣體的侵蝕。12鉻剛玉磚常溫強(qiáng)度很高大于120MPa，并且高純剛玉中添加12%以上的氧化鉻更增加了該制品抗腐蝕性氣體侵蝕性能。
3：隔熱磚 隔熱磚位于制成磚之后，對氣化爐起保溫作用，使熱損失降低使外壁溫度保持在設(shè)定值，是一種很好的節(jié)能材料：氧化鋁空心球磚除了導(dǎo)熱系數(shù)低（0.8W/mK/1000℃）外，常溫、高溫強(qiáng)度是輕質(zhì)耐材中最好的，并且雜質(zhì)含量極低，具有很好的抗腐蝕性氣體的侵蝕能力和緩沖熱應(yīng)力能力。是目前輕質(zhì)保溫磚中最佳材料。
4：可壓縮層 可壓縮層具有容重小、導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)，具有很好的保溫絕熱性能，同時又具有一定的強(qiáng)度，能夠有效緩沖高溫下里層耐火材料的徑向膨脹，而且施工十分方便。
5：耐火澆注料 （鉻剛玉澆注料、氧化鋁空心球澆注料）鉻剛玉澆注料用于球頂及錐底，澆注料和磚相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：無灰縫，即整體性好。施工方便，特別是復(fù)雜結(jié)構(gòu)的施工，方便快捷，省工、省時、省力。澆注料的抗氣體侵蝕性強(qiáng)，同時由于體積密度大于2.95g/cm³使?jié)沧⒘暇哂泻芎玫臍饷苄�。氧化鋁空心球澆注料具有保溫節(jié)能、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，適合氣化爐局部使用。
四：耐火磚損毀蝕損的原因
由于向火面的耐火磚長期與爐內(nèi)高溫、熔渣以及一些還原性介質(zhì)接觸、難以避免熔渣向耐火磚的滲透。尤其當(dāng)氣化爐內(nèi)溫度出現(xiàn)波動，造成耐火磚表面的固定渣層消失，氣化爐內(nèi)的高速氣流夾帶的煤灰顆粒和熔渣便會沖刷向火面耐火磚，長期運(yùn)行后，耐火磚的組成及結(jié)構(gòu)勢必會發(fā)生一些變化。影響耐火磚蝕損程度的因素主要包括：化學(xué)侵蝕、氣流沖蝕與熔渣磨損、熱應(yīng)力破壞后兩者是耐火磚蝕損的根本原因，而化學(xué)侵蝕會在一定程度上加劇由其引起的蝕損。
①化學(xué)侵蝕：煤的灰分中主要含有Si、AL、Ca、Fe及其他微量金屬鹽類，煤種不同，熔渣中各類組分（SiO2、AL2O3、TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O）的含量也就不盡相同。高溫條件下，磚體中的金屬氧化物Cr2o3、AL2O3會與熔渣中存在的CaO、Fe2O3、MgO、SiO2等形成熔點(diǎn)較低的化合物。這些低熔點(diǎn)化合物可以通過耐火磚固有的氣孔、晶格及液相空間滲入磚體內(nèi)部，在熱應(yīng)力及機(jī)械應(yīng)力作用下繼續(xù)擴(kuò)大通道的面積和深度。滲入磚體中的灰渣成分不可能與向火面磚中Cr2I3骨架完全相同，不同成分的熱膨冷縮作用會導(dǎo)致在氣化爐降溫或升溫過程中將向火面磚的表層撐掉，造成剝離。
②氣流沖蝕與熔渣磨損：氣化爐內(nèi)的氣流速度較高，會夾帶灰渣顆粒直接沖刷和磨損爐壁，熔渣在耐火襯里的表面流動會形成剝離作用，這些均會導(dǎo)致耐火磚的損壞。耐火磚受損部位的分布與爐內(nèi)流場的分布關(guān)系密切，而爐內(nèi)流場與氣化爐燒嘴的結(jié)構(gòu)尺寸以及煤漿與氧氣的混合物所形成的霧化效果有關(guān)燒嘴的霧化角度越大，氣流及熔渣對爐壁耐火磚的沖刷就越嚴(yán)重，而且會發(fā)生頗為嚴(yán)重的燒蝕現(xiàn)象。此外，灰渣中CaO含量對耐火磚的蝕損也有較為明顯的影響。若熔渣中CaO含量較多，則熔渣的熔點(diǎn)偏低，不易在耐火磚的表面形成附著的穩(wěn)定的渣層，進(jìn)而難以實現(xiàn)“以渣抗渣”的目的：但是熔渣中CaO含量過低，那么煤的灰熔點(diǎn)則偏高，這將影響氣化操作溫度。
③ 熱應(yīng)力劈壞無論事故引起的停車或正常檢修停車，都會對氣化爐的溫度造成很大波動。由于各層磚的升溫速率、膨脹系數(shù)、所受約束和阻力均不同，耐火磚的環(huán)向和垂直方向均會有應(yīng)力產(chǎn)生。當(dāng)應(yīng)力大于向火面耐火磚的強(qiáng)度時，會導(dǎo)致耐火磚邊角處出現(xiàn)裂紋，并進(jìn)一步導(dǎo)致熔渣的滲入，在磚體裂紋處形成滲透層。由于熔渣與耐火磚在膨脹系數(shù)等諸多物理化學(xué)性質(zhì)方面的差異，二者之間也會產(chǎn)生應(yīng)力，溫度的改變可能導(dǎo)致熔渣滲透層出現(xiàn)玻璃甚至整體脫落。
總結(jié)：我公司鄭州駒達(dá)耐火材料有限公司在該爐型用耐火磚的實際中總結(jié)，應(yīng)從煤種、耐火材料質(zhì)量、操作水平等3個方面著手，減緩耐火材料在爐內(nèi)的蝕損狀況，延長耐火材料的使用壽命。主要有：①關(guān)于煤種選擇，在滿足工藝條件的前提下，應(yīng)盡量減少使用CaO、SiO含量過高的煤種，避免形成過多的低熔點(diǎn)化合物，以期改善掛渣的情況②關(guān)于耐火材料方面應(yīng)設(shè)法使其氣孔微細(xì)化，如調(diào)節(jié)耐火材料的顆粒級配或添加適量的超細(xì)粉，以減少熔渣及氣體在孔隙中的滲透，從而提高耐火材料的抗侵蝕能力。