GE水煤浆气化炉，其壳体(包括燃烧室与激冷室)主体及锻件材质均采用SAGrade11ClasS2，经过正火+回火精炼和真空脱气处理，在℃以下具有良好的高温强度、抗氧化性、抗硫化物腐蚀性。其中，核心设备——气化炉燃烧室分为三部分：上部为拱顶，(由内向外)采用高铬砖和铬刚玉浇注料、纤维涂抹料(可压缩料)砌筑，拱顶高铬砖设计使用寿命一般为10h；中部为筒体，(由内向外)采用高铬砖和铬刚玉砖、隔热砖、纤维涂抹料(可压缩料)砌筑，筒体高铬砖设计使用寿命一般为h；下部为锥底和渣口，(由内向外)采用高铬砖和铬刚玉浇注料砌筑，锥底高铬砖设计使用寿命一般为6h，渣口高铬砖设计使用寿命一般为h。气化炉燃烧室设计内衬4层耐火材料——高铬砖、铬刚玉砖、隔热砖、纤维涂抹料(可压缩料)，其作用分别为：高铬砖使用Cr90砖(Cr2O3)，为高密度高铬砖，能够保护绝热耐火材料免于渣蚀、氢蚀及火焰损害；气化炉支撑衬里层为高密度低铬高铝材料(Cr2O3与Al2O3)，即铬刚玉砖，主要作用为支撑拱顶砖，可大大减轻气化炉的重量；隔热砖(保温层)为氧化铝空心球砖(铁含量低)，可有效降低金属壳体的温度，提高壳体耐CO腐蚀的能力；纤维涂抹料(可压缩料)是由碎耐火纤维制成的绝热材料(一些设计中也使用25.4mm厚的耐火毡)，可在耐火砖被加热发生膨胀的情况下被压缩，对壳体起到绝热保护的作用。气化炉内高铬砖腐蚀和磨损的原因分析1、高温烧蚀水煤浆气化炉的操作温度由煤的灰熔点和煤灰粘温特性决定，水煤浆在气化炉内的主要反应为裂解反应和氧化反应，正常工况下操作温度控制在约℃。操作温度对高铬砖的使用寿命影响很大，气化炉操作温度越高，灰渣的粘度越低，流动性越好，其对高铬砖的烧蚀和渗透就越严重，侵蚀速率就越大，高铬砖的使用寿命就越短。例如，某煤化工企业水煤浆气化装置，正常工况下气化炉氧煤比控制在-m3/m3，气化炉出口粗合成气中的甲烷含量为(1-)×10-6，年10月份时，由于原料煤煤质不稳定，煤灰分高达16.6%、煤灰熔点达1℃。5台在运气化炉同时出现堵渣现象，当时为了维持正常排渣，气化炉操作温度控制较高，氧煤比控制在-m3/m3，气化炉出口粗合成气中的甲烷含量为(-)×10-6，异常工况持续了35d，由于渣口堵塞严重，最终导致2#炉、3#炉、4#炉被迫停车；检修气化炉时发现，气化炉高铬砖烧蚀和渗透非常严重，渣口高铬砖使用不到0h就被迫更换，而由于高铬砖更换难度大，无法实现5台气化炉运行，在长达15d的时间内，只能4台气化炉运行且没有备炉。某煤化工企业气化装置正常工况与异常工况下主要工艺参数的对比见表1。由表1可以看出，由于原料煤煤质不稳定而引起的气化炉高炉温操作对炉砖的使用寿命影响极大，在气化炉炉温高于正常操作温度℃操作的35d内，高铬砖的烧蚀速率明显增大，耐火材料使用寿命缩减0-0h。2、高压下的化学侵蚀水煤浆气化炉燃烧室在6.15MPa的操作压力下进行着裂解反应和氧化反应，产生主要成分为H2和CO的粗合成气，燃烧室内耐火材料——高铬砖会被这2种强还原性气体笼罩，而任何耐火材料本体必定存在一些微细的缝隙和气孔，这将成为气化炉内气体进入炉砖的通道，气体向耐火材料内部渗透，并与高铬砖中的SiO2、Fe2O3等氧化物反应，破坏炉砖的结构和强度，影响其使用寿命。因此，对水煤浆气化炉耐火砖的砌筑质量要求非常苛刻，如果耐火砖的砌筑质量不合格，很可能短时间内就能使耐火砖损坏，大大影响耐火砖的使用寿命，危及气化炉的安全、稳定运行。3、灰渣和气流的冲刷运行过程中，水煤浆气化炉内会持续不断地产生高温气体和熔融态灰渣，这2种介质充满了气化炉，以一定的流速向下流动，会对耐火材料——高铬砖壁面造成严重的冲刷和磨损，即产生冲蚀性损伤。4、气化炉的频繁开停车某煤化工企业水煤浆气化炉采用五开两备运行模式，单台气化炉投煤量1t/d，自年5月投运以来每套工艺烧嘴平均使用寿命不到30d，年更换工艺烧嘴多达60余次，频繁地开停车对气化炉耐火材料——高铬砖的使用寿命造成严重影响，筒体高铬砖使用寿命仅00h、锥底高铬砖使用寿命仅4h、渣口高铬砖使用寿命仅2h，其使用寿命均未达到设计要求。为此，该煤化工企业于年3月成立了工艺烧嘴攻关小组，采取相应的措施后，每套工艺烧嘴的平均使用寿命超过65d，年更换工艺烧嘴次数降至约26次，开停车次数的减少使得气化炉耐火材料——高铬砖的使用寿命明显延长，高铬砖的使用寿命均达到设计要求，甚至超过了设计使用寿命，其中5#炉高铬砖的使用寿命更是达到了h。可见，气化炉开停车次数对气化炉耐火材料的使用寿命影响很大，据统计，开车投料次数每增加1倍，对气化炉耐火材料的侵蚀速度会增大1倍。5、气化炉负荷高气化炉高负荷运行，进入气化炉的煤浆流量和氧气流量大，渣量也必然大，势必加速高铬砖的冲刷和烧蚀，对高铬砖的使用寿命颇有影响。
