[发明专利]一种隔热耐磨耐火浇注料组合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料应用，更进一步涉及一种具有隔热和耐磨双重性质的 耐火浇注料。

背景技术

灰熔聚流化床粉煤气化技术是适合我国国情的先进的粉煤气化技术，其工 作原理是，粉煤在气化炉内借助气化剂(氧气、蒸汽)的吹入，使床层中的粉 煤沸腾流化，在高温条件下，气固两相充分混合接触，发生煤的热解和碳的氧 化还原反应，最终达到煤的完全气化。煤灰在气化炉中心高温区相互粘结团聚 成球，由于灰球和炭粒的重量差别，使灰球与炭粒分离，灰球则靠自重落到炉 底灰斗排出炉外。随煤气带出的煤粉尘经旋风分离器回收再返回气化炉内，与 新加入炉内的粉煤混合，进行气化反应，形成煤粉及煤灰混合物料的不断循环 过程，从而提高了煤中碳的转化率。

灰熔聚流化床粉煤气化技术中的关键设备，包括气化反应器、旋风分离器、 冷却器等，为了满足工艺要求和性能要求，都普遍带有隔热耐磨耐火衬里。这 些设备的衬里是在高温(1000-1300℃)和强还原性气氛下(CO，H₂)长期操作 和使用，存在耐高温、耐磨、耐熔渣侵蚀、耐强还原性气氛的要求。衬里的优 劣是决定和影响装置能否开工和长周期正常运行的关键。

许多工业装置的设备衬里结构采用双层衬里，即隔热层加耐火层。隔热层 使用的隔热浇注料一般采用以铝酸盐水泥为胶结剂及轻质砖砂或陶砂、膨胀珍 珠岩、漂珠等为骨料，再加入一些轻质粉料和外加剂配制而成的普通隔热浇注 料，这种料虽然导热系数较低，具有较好的隔热保温效果，但其强度和耐火度 较低(抗压强度在3-5Mpa，耐火度在800℃)，Al₂O₃低仅为30％左右，而SiO₂ 和Fe₂O₃的含量高(65-75％、10-12％)。耐火层多使用以铝酸盐水泥为胶结剂、 矾土或高铝熟料为骨料和矾土细粉为粉料而配制的普通耐火浇注料，这种普通 耐火浇注料中Al₂O₃含量低(48-60％)、SiO₂的含量高(30-45％)、Fe₂O₃的 含量高(5-10％)，冷态抗压强度20MPa、冷态抗折强度5MPa、1000℃时线变 化率为-0.5％。目前灰熔聚流化床粉煤气化装置都是使用的这种双层衬里的普通 耐火浇注材料。

现有的灰熔聚流化床粉煤气化装置由于改进了工艺操作、扩大了煤种范围 及调整了内部反应温度(1050-1150℃)，进行了富氧、蒸汽鼓风制取燃料气试 验及炉内石灰石脱硫试验，使装置的内部介质形成了一种高温下的强还原性气 氛，介质中含大量H₂和CO及其它腐蚀性气体。现有的双层衬里结构中的普通 耐火浇注料在1000℃烧后强度较低，线变化率大，长期使用温度在1000℃以上 时易形成贯穿性裂纹，因此，不能保证耐火层在形成贯穿性裂纹的情况下，衬 里对介质和温度腐蚀的能力，衬里使用寿命将受到严重影响，而且普通隔热、 耐火浇注料不能满足使用寿命长、耐高温、耐磨损、耐熔渣侵蚀、高强、线变 化率低、抗热震性能好并防止硅迁移及衬里整体性好的综合性要求。

灰熔聚流化床粉煤气化装置改变生产工艺后，原衬里工程采用的衬里结构 和使用的普通隔热、耐火浇注料存在以下缺点：

(1)双层衬里结构整体性不好，耐火层易形成贯穿性裂纹而造成隔热层被 介质和温度腐蚀破坏，会造成金属壳体超温等现象；

(2)耐火度低，高温状态下使用安全性差；

(3)耐火层浇注料强度低，耐磨性能差，不能满足固体物料在高温流化状 态下的冲刷磨损和熔渣侵蚀；

(4)分层施工、手工捣打、不但施工周期长、费工、费时、而且整体质量 不易保证；

(5)普通的隔热、耐火浇注料SiO₂和Fe₂O₃及有害杂质含量高，不能防止 装置在高温、高压、强还原性气氛下运行时浇注料内部的硅迁移现象；

(6)热震稳定性差，不能满足频繁开车、停车及内部的温度变化目前通常 采用热的不良导体材料或其他复合材料达到隔热、耐温等效果。

因此，设计选用更加合理的单层衬里结构及改进耐火材料的配方，使之既 能保证衬里整体性能好，又能满足装置对使用耐火材料的性能要求，是改善现 有技术中的缺点的有利保证。