摘要：耐火材料是目前各类高温窑炉最主要的内衬材料，其在水煤浆气化炉当中有着极为重要的位置。耐火材料在水煤浆气化炉当中的应用是极为普遍的。但是由于我国的科技发展所限，在以往我国使用的大部分化工用耐火材料都是定形耐火材料，其效果和效率都与耐火材料有着较大的差距，如今耐火材料则在我国的应用也已经广泛起来，其中在水煤浆气化炉的应用则更引人瞩目。
关键词：耐火材料；化工；应用；
随着我国社会的发展和科技的进步，我国的化工业的发展也十分迅速而水煤浆气化炉发展离不开耐火材料的支持，目前耐火材料可以分为定性耐火材料和耐火材料，在发达国家耐火材料的使用已经非常普遍，而我国对于耐火材料也有了较为广泛的应用，但是在应用规模上还没有欧美工业发达国家那么普遍，但是无可非议的是耐火材料将是未来耐火材料的一个发展趋势。耐火材料有着较为突出的特点，无论是在能源消耗、占地面积、炉衬整体性方面都要比定型耐火材料优越很多。在水煤浆气化炉应用耐火材料已经是一个大势所趋，并且已经有很大一部分的水煤浆气化炉已经开始使用了耐火材料，因此我们研究耐火材料在化工中的应用就必须从耐火材料在化工中的应用谈起。
1耐火材料的发展过程及现状
自从美国在二战时期将耐火浇注料和耐火可塑料当作高温窑炉的内衬后，世界上很多在当时工业比较发达的国家就已经开始研究耐火材料。1955年日本率先开始研究耐火材料，到了1960年美国、日本和德国都已经在耐火材料方面取得了一定的成就，而到了1975年耐火材料已经在发达国家已经实现了品种的犀利话，其质量已经稳步的提升，到了80年代耐火材料已经成为了较为主要的耐火材料选择其在发达工业公家的耐火材料比例已经达到了30%，这使得定形耐火材料的产量已经有了明显下降，到了90年代耐火材料与定形耐火材料的比例已经几乎持平。如今在国外，美国、日本和西欧等工业发达国家的不定型比率已超过50%，可以预见，耐火材料将逐步成为化工工业中的主导耐火材料。现今，世界各国都在为研究出新一代的耐火材料而努力着，极大推动了化工工业的发展。
2耐火材料在水煤浆气化炉应用的优势
耐火材料由一定级配的骨料、粉料、结合剂和外加剂组成不定形状的不经烧成可供直接使用的耐火材料，耐火度不低于1500摄氏度。耐火材料的优势主要体现在以下几个方面，下面我们来对其进行具体地分析。
2.1 不定性耐火材料的耐火度较高
在水煤浆气化炉当中高温窑炉是普遍存在的，而对于高温窑炉而言其内衬的选择是十分重要的，其内衬的选择必须突出较高的耐火性，这种耐火性的选择必须是有着较为严格要求的，耐火材料的耐火度可以达到1500度以上，这样的的高耐性能使得不定型材料满足了很多特殊类型的需要高温的化工也需求。
2.2 节约能源
耐火材料与定型耐火材料即较为常见的耐火砖相比，耐火材料是不需要烧成程序的，我们都知道耐火材料的烧成程序是一道极为浪费能源的程序，而耐火材料却较好节省了由于烧成程序造成的不必要的能源浪费。其与传统的耐火砖相比同样的其节省的能源大约在十五倍到二十倍左右，这个数值也许在短期内看不出态度的变化但是从长期而言其所能节省的能源则是一个极为客观的数字。
2.3 提高化工效率
由于耐火材料其本身是不需要烧成程序的这除了节省能源之外对于时间的节省也是显而易见的，节省时间对于水煤浆气化炉而言就意味着生产效率的提升，据相关统计使用耐火材料要比耐火砖提高3到5倍的生产率。
2.4 便于运输且整体性好
与传统的新型耐火材料相比，耐火材料其所占的空间是较小的，因此其更加易于进行运输，不仅如此由于耐火材料可以可以达到任意造型的效果，其在进行造型时是整体的，也就是说利用耐火材料作为炉衬则可以使得其炉衬成为一个整体。这可以使得水煤浆气化炉的使用寿命比原本使用耐火砖提高30%到150%，并且由于其整体性的原因水煤浆气化炉的封闭性也要比可定性耐火材料好很多，从而在整体上降低能源的消耗。
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3水煤浆耐火材料的常规配置
（1）热面砖：耐高温熔融煤渣的磨蚀及高温转化气流的冲刷，能自由膨胀、自立于托砖架上；砖与砖之间不用凹凸台配合，砖的厚度一般大于220mm；
（2）背撑砖：自立于托砖架上，用于支撑拱顶热面砖；
（3）隔热砖：用于降低壳体温度；
（4）压缩层：用于吸收耐火砖径向和轴向膨胀量；
（5）浇注料：用于不规则部位的隔热层。
（6）体积密度（g/cm3）、显气孔率、常温耐压强度（Mpa）、0.2MPa，1500℃条件下24小时的蠕变、导热系数{w/（m*K）}、热膨胀系数（常温～1500℃）、化学成飞含量、烘干后容重（浇注料）等特性。
通过对以上特性的严格要求，来保证气化炉耐火材料的质量。当然，目前国内气化炉燃烧室炉壁耐火材料的结构设计已较为成熟，国产材料应用也较多，且价格较进口材料便宜很多，因此上述配置在国内取得了很好的市场。
4国内耐火材料的研究方向
目前国内几家较出名的耐火材料设计及制造厂从耐火材料的损毁机理研究、炉衬的结构优化等方面进行研究，也研制出的优质的耐火材料，热面砖产品的平均寿命15000h，由于煤种和工况条件不同，从8000～23000h不等；平均蚀损率0.012mm/h，最低蚀损率0.004mm/h，而进口砖平均蚀损率为0.033mm/h，已经超过进口材料的性能，完全实现国产化。另外一方面，国内耐火材料制造厂也在加紧从含Cr材料无害化，即Cr6+的抑制、资源节约化、内衬无铬化等方面研究，进行用后高铬残砖再利用技术的开发，以解决解决资源短缺问题；在非氧化部位使用SiC材料，发挥其抗侵蚀和抗热震的优势，采用散装料对局部修补，达到快速又经济的目的；开发新材质和新结构的无铬氧化物材料用于水煤浆加压气化炉，减少对环境的破坏，达到可持续性发展。
5耐火材料的选择使用注意事项
水煤浆耐火材料的使用环境是承受化学侵蚀、机械冲刷、热应力等，而在正常的生产条件下，耐火材料表面会挂有一层渣，而适当厚的渣层可以减缓高温气体和熔渣对耐火材料的冲刷，从而达到“以渣抗渣”的目的。另外耐火材料砌筑完成后的养生及烘炉过程十分重要。砌炉完成后自然干燥7-10天，让部分水份可以挥发，但时间不宜过长，防止受冻和部分材料水化；自然通风干燥后，再按照烘炉曲线进行烘炉。一定要严格执行烘炉曲线以避免炉衬材料在热应力的作用下产生较大开裂。
除此之外开停车对耐火材料的影响很大，因为在开停车过程中，如果控制不好升温降温速率，出现在短时间内温度变化较大的情况，会加速耐火材料的损坏。在每次停炉后，都要对耐火材料的各个部位进行详细的检查，特备是渣口砖，因为此处砖最易损坏，发现损坏的砖要立即损坏，避免开车后短期内又停车的现象。最后相关人员做好原始烘炉及每次停炉检查后的记录，认真分析每次损坏部位损坏的原因，及时调整工艺操作，达到延长耐火材料使用寿命的目的。
结束语
耐火材料在水煤浆气化炉中是被普遍应用的，其无论从经济利益上还是从能源环保方面都是具有绝对优势的，随着化工业的快速发展耐火材料的发展速度也是较快的。因此我们必须对不定型耐火材料有着深刻的了解，在水煤浆气化炉耐火材料选用上要合理科学，从而更好地对其进行应用。
参考文献：
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[4] 黄芳、杨慧振、王华、吴扣根（昆明理工大学），国内外不定型耐火材料在化工工业的应用，《昆明理工大学学报》，1997（4）；22卷第二期.
论文作者:阎娇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
标签：耐火材料论文; 水煤浆论文; 气化炉论文; 炉衬论文; 耐火砖论文; 烘炉论文; 材料论文; 《基层建设》2018年第22期论文;