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气化炉用高铬砖的发展概况

二十世纪七十年代,对水煤浆气化炉用高铬砖进行研究的主要是美国、德国、法国等,并且主要从研究煤熔渣特性开始,因为水煤浆气化炉的操作温度通常比煤的灰熔点高50~100℃ ,气化炉运行过程中大部分炉渣为液态。
煤熔渣的碱度一般为0.4~1.0。Lim发现,对于该碱度范围的煤熔渣,不同氧化物在其中的溶解度,以Cr2O3的溶解量为最少,表明Cr2O3材料对煤熔渣的抗侵蚀性能比较优异。
文献中报道了煤灰渣对不同Cr2O3含量的耐火材料的侵蚀速率。随着耐火材料中Cr2O3含量的增加,煤灰渣对耐火材料的侵蚀速率逐渐减小。
Kennedy曾采用铬铁矿与烧结镁砂为原料制取含Cr2O3耐火材料,但抗渣试验表明,该材料的抗煤灰渣侵蚀性较差,这主要是因为其中所含的Fe2O3的体积膨胀效应致使耐火材料出现严重开裂。
20世纪80年代初期,奥地利Radex公司首先开发出一种镁铬尖晶石砖。与常规的镁铬砖不同,该砖采用高纯Cr2O3和高纯镁砂替换铬矿和烧结镁砂。 由于采用了高纯原料,该砖的常温耐压强度适中,高温性能优良,尤其是高温压蠕变率很低;在Texaco工艺示范装置上试用表明,该砖蚀损率较低,但在使用过程中还是容易出现因过度膨胀而开裂的现象。
继镁铬尖晶石材料之后,法国SAVOIE公司相继开发了 Cr2O3-Al2O3-ZiO2-SiO2和Cr2O3-Al2O3- ZiO2系材料。Cr2O3-Al2Os-ZrO2-SiO2材料因含有相当数量的SiO2,大大弱化了该材料的抗渣侵蚀性。20世纪80年代后期,开始全面推广应用Cr2O3-AI2O3- ZrO2材料,其Cr2O3质量分数由80%提高到85% ~ 90% ,主要有CRB-86和CRB-90两个牌号。
在我国,随着水煤浆加压气化技术的大量引进,昂贵的进口高铬耐火材料亟需国产化。因此,我国在20世纪90年代初开始加大了气化炉用Cr2O3-Al2O3 -ZrO2材料的研发力度,并于20世纪90年代末期获得成功,实现了气化炉用高铬耐火材料的完全国产化。目前,国产高铬耐火材料的使用寿命达18000 h 甚至20000 h以上,侵损速率(0.004 mm •h-1)仅是进口高铬耐火材料的1/7,并且价格只有进口产品的—半。

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