根據(jù)各種熱解氣化爐的運(yùn)行條件, 使用不同的耐火澆注料, 耐火澆注料穩(wěn)定的耐用性對(duì)氣化爐的長期運(yùn)行是非常重要的。各種氣化爐所用的耐火澆注料 根據(jù)爐內(nèi)氣氛不同而異, 爐內(nèi)氧化氣氛的氣化爐使用 Al2O3- Cr2O3 系耐火材料, 而爐內(nèi)還原氣氛的氣化爐使用C- SiC系耐火澆注料。
一：各種氣化熔化爐用澆注料
1.1 SiC系澆注料
直接熔融氣化爐的爐內(nèi)是還原氣氛。因此, 在要求抗侵蝕性的部位一般適用 SiC 和C- SiC 系耐火澆注料。SiC和C等非氧化物系材料難以和渣浸潤, 對(duì)降低熔損速度是非常有效的。另外, 還具有熱傳導(dǎo)率高、抗熱震性好的優(yōu)點(diǎn)。因此, 在不發(fā)生氧化損傷的還原氣氛下優(yōu)先使用這些耐火材料。 圖1是直接熔融氣化爐用典型的耐火澆注料內(nèi)襯。
上部的溫度較低, 考慮到廢棄物導(dǎo)致的磨損和縮短工期, 往往采用高強(qiáng)度的致密粘土系濕式噴補(bǔ)料。本公司除車載型裝置外, 還開發(fā)了小型濕式 噴補(bǔ)施工機(jī)械, 即使在空間狹小的地方也可以應(yīng)用。另外, 風(fēng)口附近, 熱分解殘留的固形物、灰分等開始熔化, 所以在其以下的部位要求有抗侵蝕性、抗渣浸潤性, 因此使用 SiC 系耐火澆注料。 側(cè)壁部位使用 SiC 系澆注料, 但在出渣口、爐缸則使用更高強(qiáng)度、更好抗侵蝕性的 SiC 系磚。
1.2 Al2O3- Cr 2O3 系澆注料
熱分解氣化爐的爐內(nèi)是氧化氣氛, 通常產(chǎn)生的渣的堿度 ( C/S) 低于1.5, 所以一般使用 Al2O3- Cr2O3 系耐火材料。之所以使用含氧化鉻耐火材料是因?yàn)檠趸t熔出到渣中形成高粘度的境界層, 熔化速度 (擴(kuò)散速度) 顯著降低, 抗侵蝕性好。 氧化鉻含量高, 抗侵蝕性則提高。
圖3是熱分解氣化爐的典型耐火澆注料爐襯的例子。一般熱分解氣化爐主要使用氧化鋯含量 10%~30%的耐火材料, 但在使用條件苛刻, 要求具有更高抗侵蝕性的部位, 也有使用高鉻耐火材料的情況,, 當(dāng)氧化鉻含量提高到 60%~80%時(shí), 抗侵蝕性大幅度提高。另一方面, 氧化鉻能提高抗侵蝕性, 相反卻難以獲得發(fā)達(dá)的結(jié)合組織, 氣孔率偏高。其結(jié)果, 受爐內(nèi)溫度波動(dòng)影響所造成的熱剝落或受渣浸潤的影響所導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性剝落, 成為主要的損毀原因。公司開發(fā)添加硅成分, 大幅度提高抗剝落性的Al2O3 - Cr2O3 系澆注料。通過添加硅成分, 在抗熱震性試驗(yàn)中獲得良好的試驗(yàn)結(jié)果。適用于要求抗熱震性的部位。
制品中氧化鉻的鉻離子為 3 價(jià)鉻時(shí)沒有毒性, 但根據(jù)使用條件能變質(zhì)為有毒的6價(jià)鉻, 所以 Al2O3- Cr2O3 系耐火材料存在廢材處理的問題。近年來, 從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā), 要求無鉻化, 本公司為了應(yīng)對(duì)這種要求, 開發(fā)了特殊的運(yùn)用尖晶石原料的高抗侵蝕性無鉻不定形耐火澆注料。無鉻澆注料的抗侵蝕性相當(dāng)于添加氧化鉻 20%的水平。
熱分解氣化爐系統(tǒng)已實(shí)際應(yīng)用。今后, 要提高處理技術(shù), 耐火材料技術(shù)的影響也變得更為重要, 對(duì)耐火材料的要求也在擴(kuò)大。在選擇耐火材料時(shí), 必須仔細(xì)研究各種爐子的操作氣氛和渣的組成、操作溫度等條件, 選擇最優(yōu)化的材質(zhì)。特別是熱分解氣化熔化爐用的耐火材料, 要求Al2O3- Cr2O3 系耐火澆注料具有更高的抗侵蝕性, 同時(shí)從環(huán)保角度出發(fā), 要求解決 6 價(jià)鉻變質(zhì)問題, 實(shí)現(xiàn)無鉻化。更高的抗侵蝕性、且無鉻的耐火材料開發(fā)是今后的技術(shù)課題之一