真实服役环境与实验室模拟条件下高铬砖损毁形式的对比 *
作者/来源：李红霞，孙红刚，李鹏涛，耿可明，闫双志（中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 先进耐火材料国家重点实验室 ，河南洛阳 471039） 日期： 2020-05-11 点击率：1869
摘 要：通过对工业气化炉用后砖、回转抗渣实验后试样以及静态坩埚抗渣实验后试样宏观结构、显微结构及能谱分析，对比高铬砖在水煤浆气化炉真实服役环境和实验室模拟抗渣条件下损毁形式的不同。结果表明，高铬砖在真实气化环境中的损毁主要受：化学侵蚀、熔渣渗透以及热剥落三方面共同作用。实验室模拟条件下的两种抗渣实验结果在化学侵蚀和熔渣渗透方面与真实环境下的损毁机理较为一致，在热剥落方面与真实环境下的结果差异大。实验室抗渣模拟试验对评价气化炉用材料的抗渣侵蚀和抗渣渗透具有可借鉴性。
关键词：水煤浆气化 高铬砖 抗渣性 剥落 渗透
水煤浆气化炉是煤气化过程中将煤浆与氧气混合反应，制备合成气的核心高温设备，运行时气化炉内保持为 1 300~1 600 ℃高温、2.0~8.7 MPa 高压，以 CO+H2为主的还原性气氛，以及源源不断的以 Si O2-Al2O3-Ca O-Fe Ox为主的熔渣沿气化炉内壁纵向流下。安全、高效、长寿命的运行要求，使得普通耐火材料无法胜任， 目前水煤浆气化炉内衬材料普遍采用 Cr2O3-Al2O3-Zr O2耐火制品（俗称高铬砖）。
耐火材料实验室常用抗渣试验方法主要针对钢铁冶金等传统高温行业而制定， 对于服役环境比较苛刻的水煤浆气化炉工况， 可以模拟的因素和参数极为有限， 因而一些气化炉用材料实验室评价结果与真实环境下材料使用性能存在着较大差异［1，2］。
一些研究通过调节试验气氛、控制渣成分、设计渣与试样间相对运动、 营造波动的试验温度等手段， 力求实验室抗渣试验能够更贴近煤气化真实环境［3-6］。也有研究对气化炉用后砖进行剖析，分析其损毁机理［7，8］。
本研究将多年来多个气化炉厂家用后残砖的损毁进行分析汇总， 并结合多次实验室抗渣试验后的结果，取其中典型进行分析，对比实验室模拟条件和气化炉真实服役环境下高铬砖损毁机理的异同， 探讨实验室模拟评价水煤浆气化炉用耐火材料的可行性。
1 服役环境和试样制备
水煤浆气化炉炉腔如图 1（a）所示，各部位内衬材料均为含 85%~90%Cr2O3的高铬砖。受熔渣长期作用后耐火材料衬减薄、炉腔变大，需及时更换新耐火衬。通常水煤浆气化炉，锥底部位耐火材料寿命 3~6 个月，而筒身和拱顶耐火材料寿命 12~18个月。 使用过程中耐火材料和烧嘴更换以及检修时需要停炉，存在较大温度波动，拆除后的残砖热面凹凸不平，剥落现象明显，残砖实物如图 1（d）所示。
本研究选取了我国华东地区的某气化炉运行12 000 h 后从拱顶部....
