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干煤粉水冷壁氣化爐可以處理灰熔點較高煤種，不受煤種成漿性能的限制，近年來，隨著新疆、內蒙等地褐煤等低階煤的開發(fā)利用而再次走俏。已工業(yè)化的干煤粉氣化爐主要有引進的shell、GSP以及國內的HT-L爐，均為干煤粉進料水冷壁式氣流床技術。?

干煤粉水冷壁氣化爐采用膜式水冷壁耐火襯里形式，內壁襯里布有水冷管，僅在向火面有一層薄的耐火磚層。由于具備高強度、高熱震穩(wěn)定性、高抗還原能力以及極強的抗渣侵蝕性能，SiC耐火磚是目前干煤粉水冷壁氣化爐的主要內襯材料。

1、耐火隔熱結構及材料選擇?

中敷設范圍廣，實際使用量大。氣化室的使用量更是占到SiC耐火磚總量的一半以上。有鑒于此，本節(jié)將以氣化室SiC耐火磚使用情況為例，闡述耐火隔熱結構特點及材料的選用要求。?

1.1耐火隔熱結構?

干煤粉水冷壁氣化爐一般分為上下兩部分，上部為氣化室，下部為激冷室。氣化室是整個氣化爐的核心部件。煤粉及氧氣在氣化室反應，溫度約為1600℃。氣化室主要由內件和殼體兩部分構成，主要包括膜式水冷壁、環(huán)形空間和豎直筒狀殼體。氣化室內件由:氣化室水冷壁、頂部冷卻器、渣口冷卻器和燒嘴冷卻器等部分及相應的集箱、連接管組成。?

氣化室水冷壁直筒段為列管結構，上下錐段為盤管結構，在水冷壁管子的向火面敷設有一層薄的SiC耐火磚，以抵擋高溫合成氣氣流對水冷壁的沖刷，防止管子損壞，水冷壁采用一定壓力下的冷卻水進行冷卻保護。氣化室內件采用“水冷壁+耐火襯里”的耐火隔熱結構，使氣化爐承受高壓、高溫的單元分離，達到爐殼承受高壓、水冷壁承受高溫的效果，實現水冷壁氣化爐長周期的運行。?

干煤粉水冷壁氣化爐耐火隔熱結構主要特點有以下幾點。?

(1)水冷壁外可以形成穩(wěn)定的固渣層，“以渣抗渣”，抵抗氣體和熔渣的沖刷和磨損，形成自我修復式耐火磚結構，提高材料的使用壽命。?

(2)水冷壁降低耐火磚的蝕損率，保證SiC材料的使用溫度<1400℃，高溫強度不降低。?

(3)耐火磚的組合結構，爐內向外依次由熔渣、固渣、SiC耐火磚、水冷壁構成。

從以上耐火隔熱結構可知，敷設耐火磚主要作用有以下幾點。?

(1)防止膜式壁磨損、腐蝕。?

(2)防止膜式壁受到較大的熱沖擊。?

(3)控制水冷壁吸熱量，保證氣化爐氣化室內溫度場維持在需要溫度水平。?

1.2耐火磚的選擇?

1.2.1使用環(huán)境?

選擇氣化爐耐火磚的主要依據有使用環(huán)境和材料性能。使用環(huán)境的影響一般考慮以下幾點。?

(1)氣化爐最高操作溫度和最高操作壓力。?

(2)氣化室內介質氣氛。?

(3)氣化爐排渣方式。?

(4)沖刷氣流攜帶顆粒情況。?

(5)氣化爐爐型及耐火磚砌筑方法等。?

選用的耐火磚，最高允許使用溫度必須高于氣化爐的最高操作(設計)溫度，且具有一定的耐火度，可以抵抗氣化爐內高溫熱負荷的作用而不軟化。同時，須注意，較高的操作壓力會加速合成氣中的水蒸氣及H2對耐火磚的磨損及侵蝕。?

1.2.2材料性能?

SiC耐火磚的性能一般取決于材料中SiC顆粒間的結合狀況，種類較多。

搗打料由具有一定級配的耐火骨料、粉料、結合劑、外加劑加水或其他液體經過混煉而成。一般用在用料量較少或耐磨層較薄(一般不超過18δ60mm)或邊角等銷釘密集區(qū)，常采用木槌搗打，振動澆注。一般搗打料是可塑料，結合劑是磷酸鹽，可不進行高溫烘爐排除水份，僅需自然養(yǎng)護和射燈照射到一定溫度，即可強化具有一定的強度。搗打料的內襯，含水率低、打結密實，性能優(yōu)于同材質的耐火澆注料。缺點是施工速度慢，勞動強度大，有被干式震動料和優(yōu)質耐火澆注料代替的趨勢。?

澆注料具有較高流動性，應用范圍較廣，一般用于耐磨層較厚區(qū)域，機器澆灌，可以用振動棒伸入振動，相對來說強度更高，由于結合劑采用水泥和水，需要烘爐排出水分，烘爐有嚴格的升溫曲線，時間較長。澆注料按氣孔率分:有致密性耐火澆注料和氣孔率不低于45%的隔熱耐火磚;按結合劑分:有水硬性結合、化學結合、凝聚結合耐火澆注料。?

氣化室水冷壁向火側敷設SiC耐火磚既是為了減少熱損失，也是為了掛渣，充分利用渣層的隔熱功能，以渣抗渣，以渣護爐壁，保護氣化爐襯里不受侵蝕。為有效掛渣，除了運行時穩(wěn)定控制好氣化爐爐膛溫度和汽水系統，也須根據各種氧化物高溫下在煤渣中的溶解度等選擇合適的耐火磚。?

2、耐火磚敷設?

為保證耐火襯里有最佳的使用性能，需要對耐火磚的施工工藝和成型質量進行嚴格控制。耐火磚的施工一般由耐火磚提供方完成，施工前應制定詳細的施工方案和質量控制措施并選擇有資質、有經驗的施工隊伍。?

2.1施工前準備?

(1)錨固件檢查?

錨固件的材質、尺寸、間距及焊接工藝滿足圖紙設計要求。所有焊接的銷釘、抓釘或其它組件，應通過100%的外觀檢查、錘擊測試來檢查焊接質量，松動及損壞的錨固件應重焊。?

(2)設備清洗?

澆注前應對基底及工作區(qū)域進行徹底清理，防止雜質進入澆注料中。對攪拌機、輸送機、運輸工具等也應在使用前徹底清洗，設備做到每班清洗一次。攪拌過可塑料的攪拌機在使用前必須經過徹底清洗后才能用于澆注料的拌合。?

2.2施工過程控制?

(1)水質及水量?

混合耐火磚的水質要求:潔凈的生活用水，要求PH值在6.0～8.0的范圍內，嚴禁使用咸水和帶懸浮物的其它用水。需加水混合的耐火磚，加水量應嚴格按工藝要求執(zhí)行。?

(2)溫度控制?

一般而言，耐火磚施工的基底溫度不宜低于5℃或高于35℃;灰漿施工，基底溫度宜控制在5℃至30℃之間。耐火磚在自然養(yǎng)護之前，不能遭受凍結;在烘爐之前，不能受潮。?

(3)制模?

制模是一道非常關鍵的工序，模板制的好與壞直接影響澆注的質量。模板控制就是控制其牢固性和尺寸的準確性。澆注完畢后，至少12小時內，不能任意動模型或拆模;在烘爐前，應徹底檢查模板是否拆除干凈。?

(4)混合攪拌?

混合時應先進行干混，在干混均勻后緩慢加水攪拌。具體混合時間以廠家提供書面資料為準，嚴禁長時間對澆注料進行攪拌。?

(5)振搗澆注?

澆注過程中應時刻注意檢查制模的穩(wěn)固性，澆注完畢后用振動棒輕微敲擊模板側壁，消除氣泡。部件澆注需一次性連續(xù)施工，不中斷，施工后嚴禁二次施工進行抹面找平等。?

(6)水冷壁內襯材料截止位置，用碳化硅可塑料搗打密實，上倒角處圓滑過渡、無凹坑、在鰭片處形成鋸齒狀圓滑過渡，收尾整齊。?

(7)在澆注料和耐火纖維毯之間應擺放油紙或涂刷防水劑，以防水滲透。?

(8)施工時，根據設計要求和現場實際情況，科學地設置膨脹縫，防止?jié)沧⒘显谶\行過程中出現貫穿性的裂紋。?

(9)在設有溫度和壓力測點處，施工中要防止?jié)沧⒘险駬v時使測點套管松動，標高和角度發(fā)生偏差。?

2.3養(yǎng)護及修補?

在開始烘爐前，近期施工的熱硬性、水和結合或化學結合的耐火磚自然養(yǎng)護至少3天。在自然養(yǎng)護期間，耐火磚層的溫度應保持在10℃以上;化學結合的耐火磚不能受潮，表面不應覆蓋;熱19硬性的耐火磚不需特殊養(yǎng)護，但在烘爐前不能受潮或受凍。?

施工完成后須對內襯表面進行外觀檢查，內襯工作層表面應平整光滑，無垮踏、無脫落、無鼓泡、無貫穿性裂紋。對檢查出的各種缺陷應在烘爐前及時修補。?

3、結語?

干煤粉水冷壁式氣流床技術是當今世界上較為先進的現代潔凈煤技術，但其工程化應用尚存在一定的局限，針對耐火磚選擇及設計方面，有如下幾點建議:?

(1)耐火磚優(yōu)選國內產品?

干煤粉水冷壁式氣化爐主要為引進的shell、GSP氣化爐，煤氣化技術是專利技術，國內授權制造商通常只是做轉化設計，在耐火磚的設計上一般都沒有選擇權。技術專利商往往選擇的是國外產品，成本高、供貨周期長。SiC材料在國內電站鍋爐上已經有非常成熟的應用，技術專利商和授權制造商應該積極探討交流，對國內現有耐火磚進行全面的研究，分析不同材料的導熱性能、力學性能等，篩選出適合干煤粉水冷壁氣化爐的優(yōu)質耐火磚。在消化吸收再創(chuàng)新的基礎上，聯合耐火磚生產商積極研發(fā)新型保溫材料，減少項目執(zhí)行難度。?

(2)編制耐火磚施工工藝?

膨脹縫、測點孔等關鍵部位的設計，加水操作、攪拌時間等要求都應該制定標準，耐火隔熱結構作為非標設備，國內外都沒有關于這種設備的設計規(guī)范，更沒有成熟的經驗可供借鑒。通常耐火磚的施工工藝由廠家編制，但是每個廠家技術實力不一，對現場情況的掌握不同，加之不同的施工隊伍能力有差距，導致各個項目內襯質量千差萬別。因此，技術專利商應積極與授權制造商和有實力的耐火磚廠家交流，制定針對煤種、爐型的特定耐火磚的施工工藝，便于項目執(zhí)行和管理。