煤气化技术是煤炭清洁高效转化的核心技术。针对我国能源结构的特点，发展煤气化技术具有重要意义。近30年来，煤气化技术在我国得到了长足的发展，除引进国外先进气化技术外，大量具有自主知识产权的煤气化技术也在我国应运而生，并实现了工业化运行。中国已成为世界煤气化技术的试验场和竞技场［1］。

随着煤气化技术向大型化、高效化方向发展，气化工艺的温度和压力也越来越高。气化装置要求的安全、高效和长寿，使得耐火材料成为煤气化技术发展中的关键因素。除服务于传统的钢铁冶金外，煤气化领域也已经成为耐火材料开展研究和提供技术支撑的重点领域。

1 煤气化技术

煤气化技术按固体燃料的运动状态，可分为固定床气化、流化床气化和气流床气化。

孔老一疯了似的爬向脑袋，他先看到了底柱，底柱还圆睁着双眼，死死地盯着鬼子方向，孔老一哭着帮底柱抹上了眼睛。他又找到了老三，老三睡着了，紧锁着眉头……

1.1 固定床气化技术

固定床气化一般以块煤或煤焦为原料，煤由炉顶加入，气化剂由炉底送入，燃料与气化剂逆向流动。常压气化UGI炉（United Gas Improvement）面临淘汰，目前多采用加压气化技术，根据排渣状态不同，分为鲁奇碎煤加压气化工艺（Lurgi，固态排渣）和BGL气化工艺（British Gas and Lurgi，液态排渣）［2］。Lurgi炉操作温度800～900℃，压力2.5～4.0 MPa，基本不使用耐火材料。BGL采用液态排渣，操作温度可达1 400～1 600℃，压力 2.5～3.0 MPa，炉衬采用耐火材料，炉壳有水冷套以防超温。BGL炉在褐煤的气化上具有优势，已在我国的云南和内蒙古地区得到了商业化运营。

1.2 流化床气化技术

流化床气化是以小颗粒煤为气化原料，在气化剂自下而上的作用下，细煤保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混合和热交换，产生煤气和灰渣。流化床气化技术的炉型较多，德国的高温温克勒HTW最具代表性，其操作温度为950～1 100℃，气化压力为1.0 MPa。类似的装置还有美国的 U－Gas［3］和 KBR（TRIG）［4］，我国中科院煤化所的ICC灰熔聚流化床等。流化床的操作温度较低，均低于灰渣的熔化温度，炉壁温度一般为900～1 100℃，对耐火材料的要求低，以低温耐磨衬里和保温隔热材料为主。工作衬耐火材料的使用寿命较长，其破坏主要是物料冲刷造成的。

本文使用的数据来自于中国综合社会调查项目(China General Social Survey, CGSS)，考虑到研究目的以及断点回归分析需要相对充分的样本量，本文选取2010年、2013年以及2015年的调查数据。

1.3 气流床气化技术

气流床气化是一种并流式气化，煤粉或水煤浆与氧气或蒸汽一同送入气化炉，在高温（高于煤的灰熔点）、高压下将煤一步转化成CO、H2、CO2等气体，残渣以熔渣形式排出气化炉。气流床气化的温度和压力高，负荷大，煤种适应范围广，是目前煤气化技术发展的主流。按气化原料状态，气流床气化又可分为水煤浆气化和粉煤气化。

1.3.1 水煤浆气化技术

粉煤气化技术是将煤先磨成粉，通过气流带入反应器与气化剂混合而进行高温气化反应制备合成气的技术。荷兰Shell公司的SCGP（Shell Coal Gasification Process）、德国 Krupp－Uhde公司的 Prenflo（Pressurized Entrained Flow Gasification）［8］以及德国 Siemens公司的GSP气化技术都是典型的粉煤加压气化技术［9］。

由于批发价的改变并不会影响整体供应链的期望收益由上式可知各级供应链企业的期望收益皆为供应链期望收益的仿射函数，所以调整后的数量弹性契约可以使供应链协调.

  

图1 几种典型水煤浆气化炉示意图Fig.1 Sketch maps of severa l coal-water slurry gasifiers

煤气化的整个过程中高温工艺段较多，除涉及到保温隔热外，还涉及到一些原料、反应产物的高温高压传输，对高温耐磨材料也有一定的需求。氧化铝空心球隔热制品、硅酸铝纤维、莫来石轻质砖、轻质黏土砖以及刚玉耐磨砖等，在煤气化领域都有一定的应用。表3对目前煤气化用耐火材料及使用部位进行了汇总。

E－Gas气化技术为二段式水煤浆气化技术。水煤浆经泵送，与氧气通过一段炉水平段两端的混合烧嘴送入一段炉内，含碳物质与氧气在1 450℃、4.0 MPa的环境下发生部分氧化反应，生成的气体再进入由一个垂直的、内衬耐火材料的腔体构成的二段炉内，与从二段烧嘴注入的水煤浆（煤的质量分数为10%～15%）发生二次反应［6］。E－Gas用于 IGCC发电具有更高的投入产出比。E－Gas技术在美国Wabash工业化后，目前在韩国浦项、印度Jamnagar以及我国的中海油惠州和山东神驰化工等正在建设［7］。E－Gas气化炉所用耐火材料的品种多，用量大。

GE气化炉操作温度为1 300～1 600℃，气化压力为2.0～8.7 MPa。强的还原气氛，液态煤渣（多呈酸性）和高温气体的冲刷，以及开、停车时的温度和压力变化，导致对向火面耐火层材料的破坏十分严重。高铬砖在锥底和渣口部位的使用寿命一般为3～6个月，筒身和拱顶部位的使用寿命为1～2 a；而背衬层铬刚玉砖的使用寿命为5～10 a，隔热层的氧化铝空心球砖为永久层，几乎不需要更换。

脑卒中在临床中比较常见，有着较高的致残率，如果没有及时处理，会影响到患者的生活质量和水平。经过相关研究，患者在出现脑卒中之后，相关的中枢神经系统还具备一定的自然恢复功能，具备一定的神经功能。在康复治疗中，需要恢复这些功能，同时利用加速脑侧枝循环的构建，促进侧脑组织或者病灶周围组织的补偿和重组[1] 。所以，使用有效治疗方法和合理康复介入实际可以显著恢复患者的神经功能，改善患者的生活自理能力。在临床康复治疗中，脑梗死患者一般在一周之内，少数的在两天之内，脑出血的患者需要在两周之内介入康复治疗[2] 。

1.3.2 粉煤气化技术

水煤浆气化技术是将煤或石油焦等固体碳氢化合物以水煤浆或水炭浆的形式与气化剂一起通过喷嘴，气化剂高速喷出与料浆并流混合雾化，在气化炉内进行火焰型非催化部分氧化反应的工艺。目前最为成熟和具有代表性的工艺有美国GE气化技术（原Texaco气化）、美国CB＆I公司的E－Gas气化技术（原DOW气化）以及中国以华东理工大学为主开发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术（Opposition Multi-Burner，OMB）。另外，多元料浆气化和清华炉也属于该类技术。图1为几种典型的水煤浆气化炉示意图。

SCGP是气流床干煤粉加压气化技术，于2000年进入中国，目前国内已有22家企业引进了28台该气化炉［5］。Shell气化炉采用膜式水冷壁形式，水冷壁向火侧敷有一薄层耐火材料，一方面是为了减少热损失；另一方面是为了挂渣，充分利用渣层的隔热功能，以渣抗渣，以渣护炉壁。

相对比SCGP技术，GSP和Prenflo技术的推广应用业绩较小。另外，德国科林的CCG、日本三菱公司开发的 MHI气化技术［10］，国内的航天炉［11］、两段炉（TPRI）、五环炉、东方炉等都属于气流床粉煤加压气化技术。粉煤气化技术多采用膜式水冷壁结构，以渣抗渣，因此耐火材料用量小，寿命长。

对上述几种气化技术及其耐火材料使用情况进行了列表对比，见表1。

各个接头做无缝处理。先进行侧墙顶部和底部的碳纤维布粘贴，粘贴完成后在外侧进行碳纤维布环形箍的粘贴，碳纤维布环形箍在侧墙外侧底部重叠后，在外侧采用不锈钢压条和膨胀螺栓进行加固。

 

表1 煤气化技术及其耐火材料使用情况Table 1 Coalgasification technologies and refractories used in sidewall

  

运动状态 煤的形式 操作温度/℃ 排渣形式 炉壁 代表技术 国外其他类似技术 国内其他类似技术固定床 块煤 800～900 固态 水冷 Lurgi UGI（常压）块煤 1 400～1 600 液态 水冷＋耐火材料BGL流化床 小颗粒煤 950～1 100 液态 水冷 HTW U－Gas、KBR（TRIG） ICC气流床航天炉（HT－L）、东方炉、两段炉（TPRI）、五环炉水煤浆 1 300～1 500 液态 耐火材料 GE（原Texaco） E－Gas（原 DOW、Destec）干粉煤 1 400～1 600 液态 水冷（少量SiC） Shell GSP、Prenflo、CCG、MHI多喷嘴对置（OMB）、多元料浆

2 煤气化技术用耐火材料的现状

不同煤气化技术工艺因操作温度、排渣形式等的不同，炉内布置耐火材料与否以及布置耐火材料的种类也存在很大差异。从耐火材料角度对煤气化技术进行汇总归类，根据耐火材料使用种类基本可分为水煤浆气化炉用耐火材料、粉煤气化技术用耐火材料以及块煤气化和其他气化用耐火材料。以下分别以GE气化炉、Shell气化炉、BGL气化炉为代表介绍这些所用的耐火材料。

孙红刚等［29］研究了氧化铝源的影响，从常规性能和显微结构方面对比了活性氧化铝粉、ρ-Al2 O3粉和普通α-Al2 O3粉对高铬砖的影响，认为：ρ-Al2 O3降低了高铬砖的致密度；活性氧化铝微粉对高铬材料的显气孔率、体积密度和常温强度等影响较小，但可改善材料的显微结构，提高高铬材料的高温强度，并使得气孔更加微细化；而微细化的气孔对Al2O3－Cr2O3的抗熔渣渗透性提高和抗热震性改善极为有利［30］。

2.1 水煤浆气化技术用耐火材料

GE气化炉耐火材料主要分3种，耐火材料的布置如图2所示。筒身部位从热面向冷端依次为：1）向火面耐火层，它是耐高温耐侵蚀的消耗层，要求具有高温化学稳定性、较高的抗蠕变强度和抗热震性。一般选用w（Cr2O3）≥75%的高铬砖。2）背衬层，其主要作用是隔热保温，但在向火面砖消失的情况下可作为短暂的安全衬里使用。背衬砖大多使用w（Cr2O3）为10%～15%的铬刚玉砖。3）隔热层，要求其隔热性能好，以使金属炉壳始终处于安全温度界限之内，并且具有一定强度。一般选用氧化铝空心球砖。

  

图2 GE气化炉耐火材料布置示意图［13］Fig.2 Sketch map of refractories in GE gasifier

Cankaya等[19]发现0～2 mm的角膜光密度高于2～6 mm。此结果理论上与Boote等[20]研究结果是相似的，Boote等认为在瞳孔前角膜中央部分角膜胶原纤维的堆积排列更加紧密，纤维之间的距离小于角膜周边部分纤维间的距离。本研究FS-LASIK组术后0～2 mm范围内角膜光密度下降明显，可能是由于0～2 mm角膜胶原纤维堆积紧密，透光率小，角膜光密度大，在同样能量的准分子激光下比其他范围的胶原纤维受影响量更多，光密度变化量也更大。

目前，GE气化炉的全套耐火材料已完全实现了国产化，国产耐火材料的各项性能已超越国外同类产品［12］（见表2）。国内的主要生产商有中钢洛耐院、中钢耐火公司等。

 

表2 GE气化炉用国产及进口高铬砖的性能［12］Table 2 Properties o f China-made and im ported high chrome bricks for GE gasifiers

  

2.62 6.02 4.21 4.92 4.02体积密度/（g·cm－3） 4.00 4.21 4.21 4.28 4.26显气孔率/% 13 17 17 16 15常温耐压强度/MPa 144 145 48.3 168 147高温抗折强度/MPa（1 400℃）CRB－86 CRB－90化学组成（w）/%项 目 法国Zichrom80 Zichrom90 美国Aurex90 中国Cr2O3 78.94 87.29 89.00 87.34 89.72 Al2O3 9.59 3.46 10.20 5.32 5.22 ZrO2 15.0 13.0 5.5 32.2 28.2

E－Gas气化炉耐火材料主要有高铬砖、铬刚玉砖、刚玉－莫来石砖、氧化铝空心球砖、致密黏土砖、轻质保温砖等。一段炉由于气化温度高，内衬材料为高铬材料；而二段炉由于气化温度相对较低，液态渣量少，内衬材料以铬刚玉砖为主。

（3）综合利用。普光气田委托水泥企业烧制水泥，江汉油田利用废弃泥浆制（烧）砖，胜利油田也在砌砖方面做了先导试验。目前的综合利用技术处理成本高，难以普遍推广，并且技术处于研究试验阶段，尚不成熟。

由于tk与tk-1间呈线性关系，不妨设tk-2=H(k-1)·tk-1+G(k-1)，其中H(k-1)和G(k-1)为常数.令

中海油惠州项目的E－Gas气化炉于2016年开始施工，全套耐火材料的生产和施工由中钢洛耐院负责。

2.2 粉煤气化技术用耐火材料

Shell气化炉采用膜式水冷壁结构，在水夹套内侧焊有φ10 mm×14 mm的铆钉（对铆钉材质及布钉密度均有严格要求），采用涂抹和气锤捣打方式使高热导率的SiC基不定形材料与水冷夹套内壁紧密贴合，捣打层总厚度为20～30 mm。SiC耐火材料层薄且热导率大，熔渣黏附到耐火层后温度降低，渣黏度增大，熔渣层厚度在气化炉内达到动态平衡，以渣抗渣，确保气化炉能长期使用。

Shell气化炉耐火材料设计寿命20 a。由于国内引进时间较短，操作经验不足，经常出现局部超温现象，造成炉衬材料局部损毁。目前局部维修、更换较为频繁，约半年就要对渣口部位进行维修更换，1～2 a要对炉衬整体进行检修和维护。Shell气化炉工艺包中自带耐火材料，首次施工主要耐火材料为凯德力（Calderys）公司的SiC－Al2 O3捣打料，每台炉子用量约5 t。进行局部维修和维护时，国内多采用由中钢洛耐院提供的相应耐火材料；另外，国内某公司开发的SiC含量为70% ～85%（w）的 SiC－Al2O3－Cr2 O3捣打料也在多家气化炉小修上得到良好的应用效果［14］。

目前，绝大多数粉煤气化技术的气化炉均采用与Shell气化炉类似的水冷壁结构和耐火材料布置，相关炉型国内目前约200台［5］。

2.3 其他气化技术用耐火材料

2.3.1 BGL气化炉

BGL属于固定床加压气化液态排渣炉，其气化区中心温度达1 400～1 600℃，炉壳有水冷套降温，炉内布置有耐火材料。炉体底部和烧嘴区域为高温区，向火面铺200～300 mm厚的碳化硅砖，炉壳水冷套内壁和碳化硅砖之间靠锚固件固定40～50 mm厚的碳化硅捣打料；烧嘴以上区域的温度较低，无液态渣侵蚀，因此高温耐磨性是选材的关键，从向火面到水冷套内壁，依次采用刚玉砖、刚玉－莫来石砖和碳化硅捣打料。

2.3.2 Lurgi等低温气化炉

Lurgi炉以及多数流化床气化炉由于操作温度均在煤的灰熔点以下，最高温度≤1 200℃，几乎不存在熔渣对耐火材料的侵蚀现象，主要是气化过程中固体和气体对炉壁的冲刷。因此，炉内壁采用耐磨性好的中温耐火材料，炉壳外采用一些中低温的保温材料。

2.3.3 其他耐火材料

GE水煤浆加压气化技术是目前商业化运作最为成熟的煤气化技术之一，截至2015年，GE气化炉在国内已有159台［5］。GE气化炉燃烧室是以耐火材料为内衬的立式压力容器，其耐火材料整体可分为锥底、筒体和拱顶三大部分，这三部分耐火材料可独立安装和拆除。耐火材料由内向外又可分为若干层，以筒体耐火材料为例，可分为4层：向火面耐火层、背衬层、隔热层和可压缩层。耐火材料用量大，技术要求高，寿命短，更换频繁。

 

表3 煤气化用主要耐火材料及使用部位汇总Table 3 Main refractories for coal gasification and app lication

  

序号 耐火材料名称 使用部位1 高铬砖 多数水煤浆气化炉的内衬材料；E－Gas气化炉一段的内衬2 铬刚玉砖 多数水煤浆气化炉的背衬材料；E－Gas气化炉二段的内衬3 SiC捣打料 粉煤气化及其他采用水冷壁结构气化炉的内衬4 Si3 N4结合SiC砖 BGL炉渣口及烧嘴等高温段内衬5 刚玉砖 BGL及其他固定床气化炉耐磨内衬6 刚玉－莫来石砖 BGL炉中上部背衬；其他固定床气化内衬7 氧化铝空心球砖 水煤浆等热壁炉的隔热衬8 轻质保温砖 包括轻质黏土砖、莫来石轻质砖等，用于承压炉体隔热保温和管道保温9 耐火纤维 主要是硅酸铝纤维棉及制品，用于炉体外保温隔热和管道保温

3 煤气化技术所用耐火材料的研究热点及发展趋势

气化炉用耐火材料的研究主要集中在作为消耗性材料的热面工作衬耐火材料方面，特别是对以水煤浆气化炉为主的热壁炉用高铬材料的高性能、长寿化研究以及无铬化材料的探索。

3.1 热壁炉用高铬材料

3.1.1 组分及含量

20世纪80年代初期，Texaco示范装置上试用的耐火材料为奥地利Radex公司开发的一种镁铬尖晶石材料，因使用中存在过度膨胀而开裂。后来，法国Savoie公司相继开发了 Cr2O3－Al2O3－ZrO2－SiO2和Cr2 O3－Al2 O3－ZrO2系材料，但前者因含有相当量的SiO2而导致材料的抗侵蚀性能大大弱化。20世纪80年代后期，开始在水煤浆气化炉上全面推广应用Cr2 O3－Al2 O3－ZrO2 材料。Kennedy［15］研究了不同Cr2O3含量的耐火材料在煤灰熔渣中的溶解速率，认为提高材料中的Cr2 O3含量对提升材料的抗侵蚀性至关重要；李鹏涛等［16］通过研究不同 Cr2O3含量的Cr2 O3－Al2 O3耐火材料与气化炉渣主要成分相近的SiO2－CaO－Al2 O3－FeOx－MgO渣的高温侵蚀，也认为Cr2O3含量较高的Cr2O3－Al2O3材料的抗渣侵蚀更好，而Cr2O3含量对抗熔渣渗透性的影响不明显。经过几十年的应用实践，目前水煤浆气化炉仍使用Cr2O3－Al2O3－ZrO2材料，但 Cr2O3含量（w）也由初期的80%提高到了85%～95%［17］。

3.1.2 氧化铬骨料

国外多以烧结氧化铬颗粒为骨料制备高铬砖，国内则多采用电熔氧化铬颗粒。纯氧化铬的烧结十分困难，为促进氧化铬的致密烧结，烧结骨料中一般会添加0.5%～1%（w）的TiO2。电熔氧化铬颗粒则采用三相电弧熔炼，石墨电极附近的Cr2O3易被还原成金属Cr，因而电熔骨料中通常存在一定的金属Cr夹杂。虽然氧化铬颗粒中的TiO2和Cr对高铬砖的抗渣性均有不利影响，但采用这两种氧化铬原料为骨料制备的高铬砖性能差异不大［12］。

骨料的抗侵蚀性通常会优于基质的。为了提高氧化铬的综合利用率，使高铬材料中骨料和基质的侵蚀速率相匹配，达到物尽其用，王晗等［18］采用电熔法制备了不同Cr2O3含量的Cr2O3－Al2O3固溶体颗粒，通过对比研究煤熔渣对其侵蚀程度的差异认为，w（Cr2 O3）＝85% 的电熔 Cr2 O3－Al2 O3颗粒与w（Cr2 O3）＝99%的相当。孙红刚等［19］提出了非均质的Cr2 O3－Al2 O3骨料制备技术，并用其制备了总Cr2 O3含量低，但抗渣性与高铬材料相当的Cr2 O3－Al2O3材料［20－21］，从而提高了 Cr2O3原料的利用率。

3.1.3 制备工艺

闫双志等［22］对比了磷酸二氢铝、磷酸铝铬、PVA等耐火材料常用结合剂对高铬砖性能的影响。研究结果表明，磷酸二氢铝和磷酸铝铬在高温下会分解形成高活性的Al2O3，将其引入到高铬砖中，可以有效填充气孔，促进高铬砖基质网架结构的形成，显著提高高铬砖的强度。尹洪基等［12，23］研究了烧成工艺对高铬砖性能的影响，分别于燃气弱氧化气氛的梭式窑和埋炭条件下的电炉内烧成高铬砖坯，采用回转抗渣法对烧后试样进行抗渣性对比，认为埋炭气氛能显著降低高铬砖的烧成温度，改善高铬砖的显微结构，提高其抗渣性。杜一昊等［24］探讨了 w（Cr2O3）≈20%的铬刚玉材料烧成温度和气氛对材料显微结构的影响，认为Al2O3－Cr2O3固溶反应受气氛和Al2O3含量等因素的多重影响，以Al2 O3为主的铬刚玉砖在氧化气氛下烧成时显微结构更为理想。

3.1.4 显微结构

高振昕等［25］采用场发射扫描电镜对目前商用气化炉用w（Cr2O3）≈87%的高铬砖原砖和用后砖的显微结构进行分析对比，在高分辨率下观察到了高铬砖显微结构中的更多细节，如电熔氧化铬颗粒的六方板状结构、共生金属铬等；对用后砖的分析中观察到了侵蚀层中存在结构缺陷型（FeO－Al2O3－Cr2O3）ss尖晶石固溶体。柯昌明等［26］同样观察到了这种复合尖晶石固溶体，认为其在反应层表面形成致密的结构可有效降低熔渣对高铬砖的侵蚀。

OMB多喷嘴气化技术是我国“九五”期间的重点开发项目，在国内得到了大量推广应用，也推广到了美国Valero公司［1］。与GE技术最显著的区别在于其气化炉中上部设置多对（目前为2对）喷嘴进行对喷，提高了气化效率。其所用耐火材料种类及布置与GE气化炉的基本相同。

范志辉等［27］系统研究了ZrO2加入量对高铬砖抗热震性、高温强度、抗渣性和显微结构的影响。研究表明：高铬砖的抗热震性随着ZrO2加入量的增加而提高；但ZrO2添加量过多（质量分数＞7%）时，则会造成材料高温抗折强度和抗渣性的降低，分析认为ZrO2相变是主要原因。李鹏涛等［28］研究了电熔锆莫来石颗粒添加对Al2O3－Cr2O3材料抗热震性的影响，通过对比发现：锆莫来石颗粒和单斜氧化锆微粉的添加都有利于Al2O3－Cr2O3材料抗热震性的提高，但二者提高抗热震性的机制有所不同。

改革探索中，普洱率先在全国推行绿色经济考评制度，景东等17个县编制自然资源资产负债表，把“绿水青山就是金山银山”量化到干部考核，针对生态破坏和环境污染事件，实行综合考评“一票否决”；玉溪市严格落实河（湖）长制，建立覆盖全流域的责任体系，实施环境监管网格化，在全省率先建成污染源自动监控系统，点位覆盖全市各县区……

3.1.5 特种添加剂

Kwong等［31］在对高铬砖损毁机制进行分析的基础上，提出了在高铬砖中添加磷酸盐以提高材料抗渣性的构想，并在实验室试验的基础上委托Harbison－Walker公司制备了 w（P2 O5）≈3.3%的高铬砖，与普通高铬砖一同砌筑在某商用气化炉上筒身部位进行局部工业对比试验。气化炉运行14个月后，拆炉取残砖进行对比发现，含磷酸盐的高铬砖残余厚度明显更大，表明含磷酸盐高铬砖的抗渣性显著提升［32－34］。据悉，GE公司也在通过添加剂改进高铬砖性能方面进行了大量研究，高铬砖的使用寿命有了显著提升。

中钢洛耐院通过引入特种添加剂以及特殊的制备工艺，制备的改性高铬砖在实验室取得成功后，在国内某商用气化炉上已经完成了几个周期的工业化试用试验［35］。与美国采取局部小批量试验不同，中钢洛耐院改性后高铬砖在整个筒身部位和锥底部位进行了多轮实验，通过使用寿命、蚀损速率等多组数据对比，改性高铬砖可提升炉衬寿命30%以上。

3.2 热壁炉用无铬耐火材料

高铬砖从原料制备到用后废砖处理存在潜在的Cr6＋危害，因此，开发绿色无铬耐火材料来取代高铬砖目前成为研究热点。

由美国橡树岭国家重点实验室Hemrick带领的研发团队［36－38］致力于气化炉用新型耐火材料的研究，开发了以镁铝尖晶石为主的耐火材料，采用喷射施工实现了耐火材料快速更换和在线热修补，通过涂层技术提高了炉衬的使用寿命，同时对背衬和保温层材料改进优化解决了新内衬材料更换后炉壁钢壳过热的问题。美国Albany研究中心［32，39］通过大量坩埚抗渣选材试验，发现ZrO2、Al2O3、MgO等材质的抗煤渣侵蚀和渗透性能较好，是潜在的高铬砖的替代材料，设计了 Al2O3－ZrO2－MgO（Al2O3为主成分）、Al2O3－ZrO2－MgO－SiC（Al2O3和 ZrO2为主成分）两种砖。与高铬砖的对比试验表明，这两种砖的抗侵蚀性与高铬砖的接近，但抗渗透性和抗热震性均优于高铬砖的。该团队的进一步试验研究以及工业化试用还在进行中。德国能源资源中心的Gehre团队［40－42］经过选材试验发现，镁铝尖晶石、Al2O3－ZrO2－TiO2、MgO－ZrO2等材料的常规理化性能可以满足气化炉的使用要求，抗渣性能良好，是潜在的煤气化用耐火材料。目前，该团队正在进行材料性能的进一步优化和扩大试验。

加征关税后，短期内会造成我省苜蓿和大豆供需不均衡。按照河北省苜蓿平均亩产700千克计算，需再种植约22.5万亩才能抵消美国进口苜蓿的影响，因此，短期内苜蓿将会面临较大缺口。但从长期看，养殖市场对饲料的需求也能进一步刺激其他饲草产品的发展，为我省的饲草产业发展带来机遇，会推进我省苜蓿和大豆的恢复性种植规模，提高自给率；同时，我省拥有丰富的农业资源，可以加强饲料本地化技术研发，推进饲草饲料多元化。

目前，国内在气化炉用无铬耐火材料方面也开展了一些工作。中钢洛耐院对气化炉用耐火材料的使用环境和损毁机制进行了多角度的研究［43－44］，建立了煤气化耐火材料模拟装置和评价方法，通过选材试验初步发现，MgO－MgAl2O4－ZrO2、SiAlON结合刚玉、刚玉 －尖晶石［45］、尖晶石结合 SiC［46］、Si3 N4 结合SiC［47－48］等材料具有一定的煤气化使用前景，目前正在进行材料的优化设计和性能提升工作。武汉科技大学以商用气化炉渣为试验渣，分别在空气和埋炭气氛下进行静态坩埚抗渣试验，对比了Al2O3－SiC－C材料和Cr2O3－Al2O3－ZrO2材料的抗渣侵蚀性和渗透性，并结合热力学软件进行了相关分析和计算，认为Al2O3－SiC－C材料具有良好的抗渣性，是一种潜在的气化炉用无铬材料［49］。

3.3 冷壁炉用碳化硅材料

相比于热壁炉，冷壁炉向火面所用的碳化硅不定形耐火材料用量少，寿命长，技术和市场相对封闭，研究投入相对较少。气化炉用碳化硅不定形材料的研究热点主要集中在如何提高材料的抗渣侵蚀性和热导率，增强耐火材料与水冷壁基体的粘合力，以及改善不定形材料的易施工性等方面［50－51］。

另外，将耐火材料在线检测和快速修补技术用于气化炉将大大提高在线率［52］，减少备炉的投入，也是发展的热点之一。

3.4 保温材料

近年来，新型高效的保温隔热材料及节能技术，如纤维制品、纳米绝热材料、低热导率空心球、高发射率涂层等在钢铁冶金领域得到了一定推广应用［53－54］，节能效果显著。而煤气化中大量的热工设备及输送管道需要节能保温，这些新型材料及技术在煤气化领域应该有很大的应用空间，尚待气化设备领域和耐火材料领域合作开垦。

3.要形成日常巡塘检查习惯，做到精细化管理。定期观察鱼苗是否有沿边独游的现象，显微镜观察有无寄生虫，注意池塘水色、水质变化情况，一旦情况有变应及时开机增氧和冲注新水，同时应保持池塘的清洁和安静，及时清除池中残饵污物，做好食台上食物的清扫和消毒工作。

3.5 发展趋势

（1）长寿化：通过调整配方，优化制备工艺，不断提高热面砖的抗侵蚀性、耐冲蚀性以及抗热震性，提高现有耐火砖的使用寿命，间接提高气化炉的在线率，降低耐火材料的单位损耗。

（2）绿色环保：开发抗侵蚀性能优良的低铬、无铬耐火材料取代高铬材料，以降低含铬耐火材料在生产、使用及用后潜在的Cr6＋危害。

（3）易施工：加大不定形耐火材料及施工设备的研发力度，提高施工效率，实现在线热修补。

（4）节能：将热工节能新技术及时应用到煤气化领域，降低煤气化各工序的热损耗，提高资源的综合利用率。

4 结语

煤气化技术种类繁多，从耐火材料的使用角度主要可划分为以GE气化为代表的水煤浆气流床气化技术，以Shell气化为代表的粉煤气流床气化技术，以BGL气化为代表的块煤固定床气化技术。目前水煤浆气化技术，气化炉台数最多，气化规模最大，仍占据主流。服务于水煤浆气化，耐火材料领域围绕高铬砖开展了大量研究工作，通过对配方的调整、制备工艺的改进、添加特种添加剂等手段，显著提高了高铬砖的综合性能，提高了气化炉炉衬的服役寿命。同时，针对含铬材料潜在的Cr6＋危害问题，国内外开展了气化炉用绿色耐火材料的选材试验和研制工作，有一定的乐观前景，但离工业化应用尚有时日。新型高效节能耐火材料及相关技术应用于煤气化领域将会有效提升能源的利用率，起到良好的节能效果，将是未来煤气化耐火材料的重点应用方向。随着煤气化技术的不断完善，煤气化用耐火材料将向着长寿化、绿色化、易施工和节能方向发展。

电力工程，是关系我国居民生活以及工业生产重要的工程，电力自动化是实现电力工程安全、高效管理的重要途径，也是电力工程发展的必然要求。我国的电力工程自动化技术处于快速发展中，已经取得了巨大的成就。现如今，在科学技术不断进步，社会经济不断提高的新形势下，电力工程中电力自动化技术的运用，在提高了供电稳定性和安全性的同时，还降低了电力系统的运营成本，改善了供电质量。因此，得到了国家有关部门以及电力工程人员的高度认可。目前，我国电力工程的发展依赖于电力自动化的实现。电力工程的电力自动化对我国电力事业的发展有着重要的现实意义。

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