根據各種熱解氣化爐的運行條件, 使用不同的耐火澆注料, 耐火澆注料穩定的耐用性對氣化爐的長期運行是非常重要的。各種氣化爐所用的耐火澆注料 根據爐內氣氛不同而異, 爐內氧化氣氛的氣化爐使用 Al2O3- Cr2O3 系耐火材料, 而爐內還原氣氛的氣化爐使用C- SiC系耐火澆注料。

一：各種氣化熔化爐用澆注料

1.1 SiC系澆注料

直接熔融氣化爐的爐內是還原氣氛。因此, 在要求抗侵蝕性的部位一般適用 SiC 和C- SiC 系耐火澆注料。SiC和C等非氧化物系材料難以和渣浸潤, 對降低熔損速度是非常有效的。另外, 還具有熱傳導率高、抗熱震性好的優點。因此, 在不發生氧化損傷的還原氣氛下優先使用這些耐火材料。 圖1是直接熔融氣化爐用典型的耐火澆注料內襯。

上部的溫度較低, 考慮到廢棄物導致的磨損和縮短工期, 往往采用高強度的致密粘土系濕式噴補料。本公司除車載型裝置外, 還開發了小型濕式 噴補施工機械, 即使在空間狹小的地方也可以應用。另外, 風口附近, 熱分解殘留的固形物、灰分等開始熔化, 所以在其以下的部位要求有抗侵蝕性、抗渣浸潤性, 因此使用 SiC 系耐火澆注料。 側壁部位使用 SiC 系澆注料, 但在出渣口、爐缸則使用更高強度、更好抗侵蝕性的 SiC 系磚。

1.2 Al2O3- Cr 2O3 系澆注料

熱分解氣化爐的爐內是氧化氣氛, 通常產生的渣的堿度 ( C/S) 低于1.5, 所以一般使用 Al2O3- Cr2O3 系耐火材料。之所以使用含氧化鉻耐火材料是因為氧化鉻熔出到渣中形成高粘度的境界層, 熔化速度 (擴散速度) 顯著降低, 抗侵蝕性好。 氧化鉻含量高, 抗侵蝕性則提高。 

圖3是熱分解氣化爐的典型耐火澆注料爐襯的例子。一般熱分解氣化爐主要使用氧化鋯含量 10%~30%的耐火材料, 但在使用條件苛刻, 要求具有更高抗侵蝕性的部位, 也有使用高鉻耐火材料的情況,, 當氧化鉻含量提高到 60%~80%時, 抗侵蝕性大幅度提高。另一方面, 氧化鉻能提高抗侵蝕性, 相反卻難以獲得發達的結合組織, 氣孔率偏高。其結果, 受爐內溫度波動影響所造成的熱剝落或受渣浸潤的影響所導致的結構性剝落, 成為主要的損毀原因。公司開發添加硅成分, 大幅度提高抗剝落性的Al2O3 - Cr2O3 系澆注料。通過添加硅成分, 在抗熱震性試驗中獲得良好的試驗結果。適用于要求抗熱震性的部位。

制品中氧化鉻的鉻離子為 3 價鉻時沒有毒性, 但根據使用條件能變質為有毒的6價鉻, 所以 Al2O3- Cr2O3 系耐火材料存在廢材處理的問題。近年來, 從保護環境的角度出發, 要求無鉻化, 本公司為了應對這種要求, 開發了特殊的運用尖晶石原料的高抗侵蝕性無鉻不定形耐火澆注料。無鉻澆注料的抗侵蝕性相當于添加氧化鉻 20%的水平。

熱分解氣化爐系統已實際應用。今后, 要提高處理技術, 耐火材料技術的影響也變得更為重要, 對耐火材料的要求也在擴大。在選擇耐火材料時, 必須仔細研究各種爐子的操作氣氛和渣的組成、操作溫度等條件, 選擇最優化的材質。特別是熱分解氣化熔化爐用的耐火材料, 要求Al2O3- Cr2O3 系耐火澆注料具有更高的抗侵蝕性, 同時從環保角度出發, 要求解決 6 價鉻變質問題, 實現無鉻化。更高的抗侵蝕性、且無鉻的耐火材料開發是今后的技術課題之一