[发明专利]一种煤气化炉炉衬及其制备方法

说明书

本发明涉及一种煤气化炉炉衬及其制备方法。其技术方案是：所述炉衬由工作层耐火浇注料和永久层耐火浇注料组成。工作层耐火浇注料是：先将六铝酸钙细粉、α‑Al₂O₃微粉、硅微粉、铝酸钙水泥和聚羧酸混合均匀，再与六铝酸钙颗粒和六铝酸钙‑合金复合颗粒混合，加水搅拌，养护即得。永久层耐火浇注料是：先将刚玉细粉、α‑Al₂O₃微粉、硅微粉和铝酸钙水泥和聚羧酸混合均匀，再与刚玉颗粒和刚玉‑合金复合颗粒混合，加水搅拌，养护即得。本发明制备的煤气化炉炉衬自动调节温度和使用寿命长，能有效解决煤气化炉炉壳超温能耗高与炉壳低温介质富集腐蚀炉壳的问题。

技术领域

本发明属于炉衬耐火材料技术领域。具体涉及一种煤气化炉炉衬及其制备方法。

背景技术

冶金、建材、化工、机械、电力等行业的生产与运行离不开各种热工窑炉，热工窑炉的寿命和功能在相当程度上取决于炉衬材料的质量与结构，因此服务于高温窑炉的炉衬材料是保证上述行业运行和经济发展必不可少的基础材料。随着经济的快速发展，资源和能源亦快速消耗，社会经济的可持续发展对服务窑炉的高温炉衬材料及其应用技术提出了更高的要求：不仅要求高温炉衬材料寿命长和高温窑炉运行安全，而且要求炉衬材料具备节能的功能。

随着煤化工行业的发展和天然气消费量的增长，煤制气产业正在由传统煤化工向现代煤化工战略转型，煤制天然气行业取得长足发展，成为煤化工领域投资热点。煤气化转化技术可分为：较为传统的两步法甲烷化工艺和一步法甲烷化工艺。一步法甲烷化工艺直接合成天然气的技术主要有催化气化工艺和加氢气化工艺。其中催化气化工艺是一种利用催化剂在加压流化气化炉中一步合成煤基天然气的技术；加氢化工艺是将煤粉和氢气在气化炉内均匀混合后加热，直接生产富氢气体。

耐火材料是煤气化炉的炉衬材料，是保障煤气化炉安全稳定运行、节能降耗和满足工艺要求的基础材料。根据催化气化与加氢气化的工艺特点，要求煤催化气化炉、加氢气化炉炉壳温度大于介质的露点温度，避免介质在炉壳处冷凝富集，腐蚀炉壳。因此，要求炉衬耐火材料能维持炉壳温度的稳定。

热工窑炉炉衬通常包括内衬（工作层）耐火材料与永久层（或过渡层）耐火材料。内衬耐火材料是根据炉内温度和气氛等要求进行选择；永久层耐火材料及其厚度的设计，通过传热计算确定。如“一种流化床气化炉及其炉衬的制作方法”（CN201510732745.1）专利技术，采用两层致密耐火材料制作气化炉炉衬；“一种流化床气化炉及其炉衬的制作方法”（CN201510732760.6）专利技术，分别采用致密层耐火材料和保温层材料制作气化炉炉衬。对于确定的炉衬来说，，在炉内温度稳定，炉衬温度变化不大的情况下，各层材料的导热系数、比热容基本不变，根据传热学基本原理，当环境温度变化时，炉外壁温度也会发生变化，从而表现出冬季外壁温度低，夏季外壁温度高的特点。同理，若环境温度基本不变，当炉内温度变化时，炉壳温度也会随着炉内温度的变化而升高或降低。因此，传统炉衬不具备调节炉壳温度的功能，无法满足催化气化炉或加氢气化工艺对炉壳温度的要求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种煤气化炉炉衬的制备方法，用该方法制备的煤气化炉炉衬能自动调节温度和使用寿命长，在环境温度或炉内煤气温度变化时能使煤气化炉炉壳温度稳定，能解决煤气化炉炉壳超温能耗高与炉壳低温介质富集腐蚀炉壳的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：所述煤气化炉炉衬由工作层耐火浇注料和永久层耐火浇注料组成。所述工作层耐火浇注料的厚度为100~200mm，所述永久层耐火浇注料的厚度为80~250mm。