電廠鍋爐、煤氣化爐在運(yùn)行生產(chǎn)過程中，燃燒的主要原料煤避免不了在高溫下產(chǎn)生煤灰和熔渣然后對(duì)爐壁使用的耐火磚進(jìn)行各種沖刷和侵蝕，以及發(fā)生各種各樣的化學(xué)反應(yīng)，其中最常見的就是受熱面上的結(jié)渣現(xiàn)象。結(jié)渣就是軟化或熔融的煤灰黏附在受熱面上，并生長和積累形成渣體覆蓋層。熔融煤灰在耐火磚上的結(jié)渣是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)變化包括熔融的煤灰在耐火材料表面逐漸的堆積和向耐火磚內(nèi)部不斷的滲透與侵蝕。
煤灰的滲透和侵蝕溫度是最重要因素，對(duì)不同耐火磚的抗煤灰侵蝕不同，主要取決于耐火磚的組成和結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)致密度尤其重要；煤灰對(duì)耐火磚的侵蝕其實(shí)就是煤灰與耐火磚中各礦物元素互相侵蝕與滲透的結(jié)果，在侵蝕過程中還伴隨著各種化學(xué)反應(yīng)來抑制或促進(jìn)侵蝕，選取四種常用的耐火磚(高純剛玉磚、高鋁磚、鎂鋁磚和碳化硅磚 )，分析在不同溫度下熔融煤灰在其表面的潤濕性。下表為將原煤燒成煤灰后的化學(xué)分析。
一：煤灰在不同耐火磚上的潤濕發(fā)現(xiàn)
煤灰在耐火磚上隨溫度變化經(jīng)歷了變形、熔融和潤濕這幾個(gè)階段。隨著溫度的升高，幾種耐火磚與煤灰的接觸角越小，即隨著溫度的升高，煤灰在耐火磚上的潤濕性也越來越好，當(dāng)接觸角變?yōu)?°時(shí)，熔融煤灰完全潤濕在耐火磚表面上。熔融煤灰在不同耐火磚上的所表現(xiàn)出來的潤濕性也不同，煤灰在剛玉磚上接觸角隨溫度變化增長最快，而在高鋁磚上接觸角的增長最慢，碳化硅磚與煤灰的接觸角對(duì)應(yīng)的溫度要整體高于鎂鋁磚，從潤濕重點(diǎn)來看，即煤灰完全潤濕于耐火磚表面時(shí)剛玉磚所需溫度最高，鎂鋁磚和碳化硅磚次之，高鋁磚最低。
二：不同溫度下煤灰對(duì)不同耐火磚侵蝕表面的形貌
煤灰在各耐火磚不同溫度下的侵蝕形貌可以得知當(dāng)1200℃時(shí)，剛玉磚上灰渣分布松散，呈弱黏聚態(tài)：高鋁磚上的灰渣分布均勻而致密，呈強(qiáng)黏結(jié)態(tài)：鎂鋁磚上的灰渣聚集在一起，但并未與耐火磚發(fā)生任何的結(jié)合：碳化硅磚上的灰渣也聚集在一起，與耐火磚發(fā)生輕微結(jié)合，呈若黏聚態(tài)。
1300℃時(shí)，剛玉磚上的煤灰開始熔融的趨勢(shì)，與剛玉磚結(jié)合緊密，呈強(qiáng)黏結(jié)態(tài)：高鋁磚上的灰渣比較分散地粘結(jié)在其表面上，與高鋁磚呈強(qiáng)黏結(jié)態(tài)：鎂鋁磚上煤灰發(fā)生了流動(dòng)：碳化硅磚表面已經(jīng)被煤灰侵蝕，表面開始發(fā)生破壞，耐火磚表面的灰渣已經(jīng)脫落。
1350℃時(shí)，剛玉磚上的煤灰已經(jīng)成熔融狀態(tài)且煤灰邊緣橙黃色，灰渣與磚面結(jié)合緊密：高鋁磚上的煤灰呈熔融態(tài)且聚集在一起，并發(fā)生輕微流動(dòng)，鋪展在鎂鋁磚表面，渣層非常光滑：碳化硅磚的表面受煤灰侵蝕壞較為嚴(yán)重
三：總結(jié)發(fā)現(xiàn)
通過不同溫度下煤灰對(duì)耐火磚侵蝕的形貌可以得知，溫度對(duì)煤灰在耐火材料上的侵蝕影響很大。隨著溫度的逐漸升高，煤灰從固態(tài)緩慢開始熔融，熔融的煤灰在耐火磚表面的粘結(jié)能力和侵蝕能力以及耐火磚在熔融煤灰中的溶解能力都比其固態(tài)時(shí)明顯加強(qiáng)。因此，溫度越高，耐火磚受煤灰的侵蝕成都越嚴(yán)重。