本發(fā)明屬于爐襯耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種煤氣化爐爐襯及其制備方法。
背景技術(shù)：
冶金、建材、化工、機(jī)械、電力等行業(yè)的生產(chǎn)與運行離不開各種熱工窯爐，熱工窯爐的壽命和功能在相當(dāng)程度上取決于爐襯材料的質(zhì)量與結(jié)構(gòu)，因此服務(wù)于高溫窯爐的爐襯材料是保證上述行業(yè)運行和經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)材料。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源和能源亦快速消耗，社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展對服務(wù)窯爐的高溫爐襯材料及其應(yīng)用技術(shù)提出了更高的要求：不僅要求高溫爐襯材料壽命長和高溫窯爐運行安全，而且要求爐襯材料具備節(jié)能的功能。
隨著煤化工行業(yè)的發(fā)展和天然氣消費量的增長，煤制氣產(chǎn)業(yè)正在由傳統(tǒng)煤化工向現(xiàn)代煤化工戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，煤制天然氣行業(yè)取得長足發(fā)展，成為煤化工領(lǐng)域投資熱點。煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)可分為：較為傳統(tǒng)的兩步法甲烷化工藝和一步法甲烷化工藝。一步法甲烷化工藝直接合成天然氣的技術(shù)主要有催化氣化工藝和加氫氣化工藝。其中催化氣化工藝是一種利用催化劑在加壓流化氣化爐中一步合成煤基天然氣的技術(shù)；加氫化工藝是將煤粉和氫氣在氣化爐內(nèi)均勻混合后加熱，直接生產(chǎn)富氫氣體。
耐火材料是煤氣化爐的爐襯材料，是保障煤氣化爐安全穩(wěn)定運行、節(jié)能降耗和滿足工藝要求的基礎(chǔ)材料。根據(jù)催化氣化與加氫氣化的工藝特點，要求煤催化氣化爐、加氫氣化爐爐殼溫度大于介質(zhì)的露點溫度，避免介質(zhì)在爐殼處冷凝富集，腐蝕爐殼。因此，要求爐襯耐火材料能維持爐殼溫度的穩(wěn)定。
熱工窯爐爐襯通常包括內(nèi)襯（工作層）耐火材料與永久層（或過渡層）耐火材料。內(nèi)襯耐火材料是根據(jù)爐內(nèi)溫度和氣氛等要求進(jìn)行選擇；永久層耐火材料及其厚度的設(shè)計，通過傳熱計算確定。如“一種流化床氣化爐及其爐襯的制作方法”（CN201510732745.1）專利技術(shù)，采用兩層致密耐火材料制作氣化爐爐襯；“一種流化床氣化爐及其爐襯的制作方法”（CN201510732760.6）專利技術(shù)，分別采用致密層耐火材料和保溫層材料制作氣化爐爐襯。對于確定的爐襯來說，，在爐內(nèi)溫度穩(wěn)定，爐襯溫度變化不大的情況下，各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容基本不變，根據(jù)傳熱學(xué)基本原理，當(dāng)環(huán)境溫度變化時，爐外壁溫度也會發(fā)生變化，從而表現(xiàn)出冬季外壁溫度低，夏季外壁溫度高的特點。同理，若環(huán)境溫度基本不變，當(dāng)爐內(nèi)溫度變化時，爐殼溫度也會隨著爐內(nèi)溫度的變化而升高或降低。因此，傳統(tǒng)爐襯不具備調(diào)節(jié)爐殼溫度的功能，無法滿足催化氣化爐或加氫氣化工藝對爐殼溫度的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種煤氣化爐爐襯的制備方法，用該方法制備的煤氣化爐爐襯能自動調(diào)節(jié)溫度和使用壽命長，在環(huán)境溫度或爐內(nèi)煤氣溫度變化時能使煤氣化爐爐殼溫度穩(wěn)定，能解決煤氣化爐爐殼超溫能耗高與爐殼低溫介質(zhì)富集腐蝕爐殼的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：所述煤氣化爐爐襯由工作層耐火澆注料和永久層耐火澆注料組成。所述工作層耐火澆注料的厚度為100~200mm，所述永久層耐火澆注料的厚度為80~250mm。
所述工作層耐火澆注料的制備方法為：以35～55wt%的六鋁酸鈣顆粒、5～20wt%的六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒為骨料I；以20～35wt%的六鋁酸鈣細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料I。先將所述基質(zhì)料I與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料I和所述基質(zhì)料I之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料I；再將預(yù)混基質(zhì)料I和所述骨料I混合，外加所述骨料I與所述基質(zhì)料I之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得工作層耐火澆注料。
所述六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球I，合金球I的直徑為1.8~3.5mm。然后在所述合金球I的表面均勻噴涂一層厚度為0.1~0.5mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為六鋁酸鈣的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為0.5~1mm，制得六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒。
所述永久層耐火澆注料的制備方法為：以5～20wt%的剛玉顆粒、35～55wt%的剛玉-合金復(fù)合顆粒為骨料II；以20～35wt%的剛玉細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料II。先將所述基質(zhì)料II與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料II和所述基質(zhì)料II之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料II；然后將預(yù)混基質(zhì)料II和骨料II混合，外加所述骨料II與所述基質(zhì)料II之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得永久層耐火澆注料。
所述剛玉-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球II，合金球II的直徑為5~10mm；然后在所述合金球II的表面均勻噴涂一層厚度為0.1~0.5mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為剛玉的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為0.5~2mm，制得剛玉-合金復(fù)合顆粒。
所述預(yù)制合金粉的制備方法是：先按合金粉∶有機(jī)醇的質(zhì)量比為1∶0.1~0.3，向合金粉中加入有機(jī)醇，攪拌均勻，得到預(yù)制合金粉。
所述合金粉為鋁硅合金粉、鋁鐵合金粉、鋁鎳合金粉和鋁硅鐵合金粉中的一種。
所述六鋁酸鈣顆粒的CA6含量≥95wt%；所述六鋁酸鈣顆粒的粒度級配是：粒度為8~15mm占六鋁酸鈣顆粒的35~45wt%，粒度小于8mm且大于等于5mm占六鋁酸鈣顆粒的25~35wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm占六鋁酸鈣顆粒的10~20wt%，粒度小于3mm且大于等于1mm占六鋁酸鈣顆粒的10~20wt%。
所述剛玉顆粒的Al2O3含量≥95wt%；所述剛玉顆粒的粒度級配是：粒度為8~15mm占剛玉顆粒的35~45wt%，粒度小于8mm且大于等于5mm占剛玉顆粒的25~35wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm占剛玉顆粒的10~20wt%，粒度小于3mm且大于等于1mm占剛玉顆粒的10~20wt%。
所述六鋁酸鈣細(xì)粉的粒徑<88μm，六鋁酸鈣細(xì)粉的CA6含量≥98wt%。
所述剛玉細(xì)粉的粒徑<88μm，剛玉細(xì)粉的Al2O3含量≥99wt%。
所述的ɑ-Al2O3微粉的Al2O3含量≥95wt%，ɑ-Al2O3微粉的粒徑≤8μm。
所述硅微粉的粒徑<1μm，硅微粉的SiO2含量>92wt%。
所述鋁酸鈣水泥的主要成分是：Al2O3含量為50~60wt%，SiO2含量<8wt%，F(xiàn)e2O3含量<2.5wt%；鋁酸鈣水泥的粒徑≤10μm。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
本發(fā)明在工作層采用高強(qiáng)、耐磨、耐爐內(nèi)介質(zhì)化學(xué)侵蝕的耐火澆注料，實現(xiàn)了爐襯的長壽。本發(fā)明在永久層引入大量剛玉-合金復(fù)合顆粒，利用其中的合金材料的相變吸、放熱和高導(dǎo)熱特性，快速調(diào)節(jié)爐內(nèi)或環(huán)境溫度變化時所引起的爐襯材料的溫度變化，維持了爐殼溫度的穩(wěn)定。如爐內(nèi)溫度不變，冬季環(huán)境溫度降低時，剛玉-合金復(fù)合顆粒中的合金凝固放熱，相當(dāng)于在爐襯中添加了熱源，爐殼吸收合金放出的熱量，溫度升高，從而保持溫度穩(wěn)定；反之，夏季環(huán)境溫度升高，剛玉-合金復(fù)合顆粒中的合金熔化吸收熱量，爐殼散熱量增加，溫度降低，從而保持溫度穩(wěn)定。
本發(fā)明根據(jù)環(huán)境溫度與爐內(nèi)溫度的變化幅度，利用六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒和剛玉-合金復(fù)合顆粒中金屬的相變溫度和相變焓的不同，自動調(diào)節(jié)爐襯溫度變化，實現(xiàn)爐殼溫度穩(wěn)定，既滿足煤催化氣化與加氫氣化工藝的要求，又能降低能耗。而且，永久層材料溫度變化小，鋼殼溫度不變，能夠緩沖爐襯與爐殼的溫度-應(yīng)力變化，避免了爐襯的開裂與爐殼的變形。同時，在大體積高溫?zé)峁ぴO(shè)備的施工中，對于膨脹縫等砌筑要求精度低，保證了結(jié)構(gòu)的整體性和長壽命。
本發(fā)明所制備的煤氣化爐爐襯主要性能參數(shù)為：
工作層耐火澆注料：體積密度為2.68~3.09g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為1.03~12.02W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為32.8~120.6J/g；耐壓強(qiáng)度為105~135MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為15~30MPa；耐磨指數(shù)為2~5.5cc；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為22~80（Nm3·℃）/kg。
永久層耐火澆注料：體積密度為2.32~2.86g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為2.23~68.36W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為60.2~350.8J/g；耐壓強(qiáng)度為90~115MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為15~30MPa；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為40~234（Nm3·℃）/kg；可調(diào)環(huán)境溫度為50℃/kg。
因此，本發(fā)明制備的煤氣化爐爐襯能自動調(diào)節(jié)溫度和使用壽命長，在環(huán)境溫度或爐內(nèi)煤氣溫度變化時能使煤氣化爐爐殼溫度穩(wěn)定，有效解決了煤氣化爐爐殼超溫能耗高與爐殼低溫介質(zhì)富集腐蝕爐殼的問題。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。
為避免重復(fù)，先將本具體實施方式所涉及的原料統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述：
所述六鋁酸鈣顆粒的CA6含量≥95wt%；所述六鋁酸鈣顆粒的粒度級配是：粒度為8~15mm占六鋁酸鈣顆粒的35~45wt%，粒度小于8mm且大于等于5mm占六鋁酸鈣顆粒的25~35wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm占六鋁酸鈣顆粒的10~20wt%，粒度小于3mm且大于等于1mm占六鋁酸鈣顆粒的10~20wt%。
所述剛玉顆粒的Al2O3含量≥95wt%；所述剛玉顆粒的粒度級配是：粒度為8~15mm占剛玉顆粒的35~45wt%，粒度小于8mm且大于等于5mm占剛玉顆粒的25~35wt%，粒度小于5mm且大于等于3mm占剛玉顆粒的10~20wt%，粒度小于3mm且大于等于1mm占剛玉顆粒的10~20wt%。
所述六鋁酸鈣細(xì)粉的粒徑<88μm，六鋁酸鈣細(xì)粉的CA6含量≥98wt%。
所述剛玉細(xì)粉的粒徑<88μm，剛玉細(xì)粉的Al2O3含量≥99wt%。
所述的ɑ-Al2O3微粉的Al2O3含量≥95wt%，ɑ-Al2O3微粉的粒徑≤8μm。
所述硅微粉的粒徑<1μm，硅微粉的SiO2含量>92wt%。
所述鋁酸鈣水泥的主要成分是：Al2O3含量為50~60wt%，SiO2含量<8wt%，F(xiàn)e2O3含量<2.5wt%；鋁酸鈣水泥的粒徑≤10μm。
實施例1
一種煤氣化爐爐襯及其制備方法。所述煤氣化爐爐襯由工作層耐火澆注料和永久層耐火澆注料組成。所述工作層耐火澆注料的厚度為100~140mm，所述永久層耐火澆注料的厚度為200~250mm。
所述工作層耐火澆注料的制備方法為：以35～40wt%的六鋁酸鈣顆粒、15～20wt%的六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒為骨料I；以20～25wt%的六鋁酸鈣細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料I。先將所述基質(zhì)料I與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料I和所述基質(zhì)料I之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料I；再將預(yù)混基質(zhì)料I和所述骨料I混合，外加所述骨料I與所述基質(zhì)料I之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得工作層耐火澆注料。
所述六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球I，合金球I的直徑為1.8~2.4mm。然后在所述合金球I的表面均勻噴涂一層厚度為0.1~0.25mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為六鋁酸鈣的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為0.5~0.7mm，制得六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒。
所述永久層耐火澆注料的制備方法為：以15～20wt%的剛玉顆粒、35～40wt%的剛玉-合金復(fù)合顆粒為骨料II；以20～25wt%的剛玉細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料II。先將所述基質(zhì)料II與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料II和所述基質(zhì)料II之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料II；然后將預(yù)混基質(zhì)料II和骨料II混合，外加所述骨料II與所述基質(zhì)料II之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得永久層耐火澆注料。
所述剛玉-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球II，合金球II的直徑為5~7mm；然后在所述合金球II的表面均勻噴涂一層厚度為0.1~0.25mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為剛玉的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為0.5~1mm，制得剛玉-合金復(fù)合顆粒。
所述預(yù)制合金粉的制備方法是：先按合金粉∶有機(jī)醇的質(zhì)量比為1∶0.1~0.16，向合金粉中加入有機(jī)醇，攪拌均勻，得到預(yù)制合金粉。
所述合金粉為鋁硅合金粉。
本實施例所制備的煤氣化爐爐襯主要性能參數(shù)為：
工作層耐火澆注料：體積密度為2.68~2.83g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為1.03~2.32W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為32.8~53.3J/g；耐壓強(qiáng)度為105~135MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為15~20MPa；耐磨指數(shù)為4.5~5.5cc；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為22~36（Nm3·℃）/kg。
永久層耐火澆注料：體積密度為2.32~2.55g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為2.23~5.82W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為60.2~123.3J/g；耐壓強(qiáng)度為90~115MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為15~20MPa；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為40~82（Nm3·℃）/kg；可調(diào)環(huán)境溫度為50℃/kg。
實施例2
一種煤氣化爐爐襯及其制備方法。所述煤氣化爐爐襯由工作層耐火澆注料和永久層耐火澆注料組成。所述工作層耐火澆注料的厚度為130~160mm，所述永久層耐火澆注料的厚度為160~210mm。
所述工作層耐火澆注料的制備方法為：以40～45wt%的六鋁酸鈣顆粒、12～17wt%的六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒為骨料I；以23～28wt%的六鋁酸鈣細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料I。先將所述基質(zhì)料I與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料I和所述基質(zhì)料I之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料I；再將預(yù)混基質(zhì)料I和所述骨料I混合，外加所述骨料I與所述基質(zhì)料I之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得工作層耐火澆注料。
所述六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球I，合金球I的直徑為2.2~2.8mm。然后在所述合金球I的表面均勻噴涂一層厚度為0.2~0.35mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為六鋁酸鈣的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為0.6~0.8mm，制得六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒。
所述永久層耐火澆注料的制備方法為：以12～17wt%的剛玉顆粒、40～45wt%的剛玉-合金復(fù)合顆粒為骨料II；以23～28wt%的剛玉細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料II。先將所述基質(zhì)料II與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料II和所述基質(zhì)料II之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料II；然后將預(yù)混基質(zhì)料II和骨料II混合，外加所述骨料II與所述基質(zhì)料II之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得永久層耐火澆注料。
所述剛玉-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球II，合金球II的直徑為6~8mm；然后在所述合金球II的表面均勻噴涂一層厚度為0.2~0.35mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為剛玉的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為0.8~1.3mm，制得剛玉-合金復(fù)合顆粒。
所述預(yù)制合金粉的制備方法是：先按合金粉∶有機(jī)醇的質(zhì)量比為1∶0.15~0.21，向合金粉中加入有機(jī)醇，攪拌均勻，得到預(yù)制合金粉。
所述合金粉為鋁鐵合金粉。
本實施例所制備的煤氣化爐爐襯主要性能參數(shù)為：
工作層耐火澆注料：體積密度為2.76~2.89g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為1.82~4.65W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為48.5~69.6J/g；耐壓強(qiáng)度為105~135MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為18~23MPa；耐磨指數(shù)為3.5~4.5cc；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為32~46（Nm3·℃）/kg。
永久層耐火澆注料：體積密度為2.46~2.62g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為5.62~18.35W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為108.5.~202.6J/g；耐壓強(qiáng)度為90~115MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為18~23MPa；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為72~135（Nm3·℃）/kg；可調(diào)環(huán)境溫度為50℃/kg。
實施例3
一種煤氣化爐爐襯及其制備方法。所述煤氣化爐爐襯由工作層耐火澆注料和永久層耐火澆注料組成。所述工作層耐火澆注料的厚度為140~180mm，所述永久層耐火澆注料的厚度為110~170mm。
所述工作層耐火澆注料的制備方法為：以45～50wt%的六鋁酸鈣顆粒、8～13wt%的六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒為骨料I；以26～33wt%的六鋁酸鈣細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料I。先將所述基質(zhì)料I與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料I和所述基質(zhì)料I之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料I；再將預(yù)混基質(zhì)料I和所述骨料I混合，外加所述骨料I與所述基質(zhì)料I之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得工作層耐火澆注料。
所述六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球I，合金球I的直徑為2.6~3.2mm。然后在所述合金球I的表面均勻噴涂一層厚度為0.3~0.45mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為六鋁酸鈣的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為0.7~0.9mm，制得六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒。
所述永久層耐火澆注料的制備方法為：以8～13wt%的剛玉顆粒、45～50wt%的剛玉-合金復(fù)合顆粒為骨料II；以26～33wt%的剛玉細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料II。先將所述基質(zhì)料II與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料II和所述基質(zhì)料II之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料II；然后將預(yù)混基質(zhì)料II和骨料II混合，外加所述骨料II與所述基質(zhì)料II之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得永久層耐火澆注料。
所述剛玉-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球II，合金球II的直徑為7~9mm；然后在所述合金球II的表面均勻噴涂一層厚度為0.3~0.45mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為剛玉的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為1.2~1.7mm，制得剛玉-合金復(fù)合顆粒。
所述預(yù)制合金粉的制備方法是：先按合金粉∶有機(jī)醇的質(zhì)量比為1∶0.2~0.26，向合金粉中加入有機(jī)醇，攪拌均勻，得到預(yù)制合金粉。
所述合金粉為鋁鎳合金粉。
本實施例所制備的煤氣化爐爐襯主要性能參數(shù)為：
工作層耐火澆注料：體積密度為2.85~2.98g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為4.53~8.72W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為65.8~88.9J/g；耐壓強(qiáng)度為105~135MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為22~27MPa；耐磨指數(shù)為3~4cc；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為44~60（Nm3·℃）/kg。
永久層耐火澆注料：體積密度為2.55~2.79g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為16.83~35.82W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為195.6~276.5J/g；耐壓強(qiáng)度為90~115MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為22~27MPa；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為130~184（Nm3·℃）/kg；可調(diào)環(huán)境溫度為50℃/kg。
實施例4
一種煤氣化爐爐襯及其制備方法。所述煤氣化爐爐襯由工作層耐火澆注料和永久層耐火澆注料組成。所述工作層耐火澆注料的厚度為160~200mm，所述永久層耐火澆注料的厚度為80~130mm。
所述工作層耐火澆注料的制備方法為：以50～55wt%的六鋁酸鈣顆粒、5～10wt%的六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒為骨料I；以30～35wt%的六鋁酸鈣細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料I。先將所述基質(zhì)料I與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料I和所述基質(zhì)料I之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料I；再將預(yù)混基質(zhì)料I和所述骨料I混合，外加所述骨料I與所述基質(zhì)料I之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得工作層耐火澆注料。
所述六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球I，合金球I的直徑為3.0~3.5mm。然后在所述合金球I的表面均勻噴涂一層厚度為0.35~0.5mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為六鋁酸鈣的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為0.8~1mm，制得六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒。
所述永久層耐火澆注料的制備方法為：以5～10wt%的剛玉顆粒、50～55wt%的剛玉-合金復(fù)合顆粒為骨料II；以30～35wt%的剛玉細(xì)粉、4~6wt%的α-Al2O3微粉、0.1~1wt%的硅微粉和4~6wt%的鋁酸鈣水泥為基質(zhì)料II。先將所述基質(zhì)料II與聚羧酸混合均勻，所述聚羧酸為所述骨料II和所述基質(zhì)料II之和0.1~0.2wt%，得預(yù)混基質(zhì)料II；然后將預(yù)混基質(zhì)料II和骨料II混合，外加所述骨料II與所述基質(zhì)料II之和3~5wt%的水，攪拌均勻，制得永久層耐火澆注料。
所述剛玉-合金復(fù)合顆粒的制備方法是：將預(yù)制合金粉壓制成合金球II，合金球II的直徑為8~10mm；然后在所述合金球II的表面均勻噴涂一層厚度為0.35~0.5mm的硅烷偶聯(lián)劑，再用2個材質(zhì)為剛玉的半球殼體進(jìn)行密封，所述半球殼體的厚度為1.5~2mm，制得剛玉-合金復(fù)合顆粒。
所述預(yù)制合金粉的制備方法是：先按合金粉∶有機(jī)醇的質(zhì)量比為1∶0.25~0.3，向合金粉中加入有機(jī)醇，攪拌均勻，得到預(yù)制合金粉。
所述合金粉為鋁硅鐵合金粉。
本實施例所制備的煤氣化爐爐襯主要性能參數(shù)為：
工作層耐火澆注料：體積密度為2.96~3.09g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為8.65~12.02W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為86.7~120.6J/g；耐壓強(qiáng)度為105~135MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為25~30MPa；耐磨指數(shù)為2~3cc；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為58~80（Nm3·℃）/kg。
永久層耐火澆注料：體積密度為2.77~2.86g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為33.53~68.36W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為268.3~350.8J/g；耐壓強(qiáng)度為90~115MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為25~30MPa；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為179~234（Nm3·℃）/kg；可調(diào)環(huán)境溫度為50℃/kg。
本具體實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
本具體實施方式在工作層采用高強(qiáng)、耐磨、耐爐內(nèi)介質(zhì)化學(xué)侵蝕的耐火澆注料，實現(xiàn)了爐襯的長壽。本具體實施方式在永久層引入大量剛玉-合金復(fù)合顆粒，利用其中的合金材料的相變吸、放熱和高導(dǎo)熱特性，快速調(diào)節(jié)爐內(nèi)或環(huán)境溫度變化時所引起的爐襯材料的溫度變化，維持了爐殼溫度的穩(wěn)定。如爐內(nèi)溫度不變，冬季環(huán)境溫度降低時，剛玉-合金復(fù)合顆粒中的合金凝固放熱，相當(dāng)于在爐襯中添加了熱源，爐殼吸收合金放出的熱量，溫度升高，從而保持溫度穩(wěn)定；反之，夏季環(huán)境溫度升高，剛玉-合金復(fù)合顆粒中的合金熔化吸收熱量，爐殼散熱量增加，溫度降低，從而保持溫度穩(wěn)定。
本具體實施方式根據(jù)環(huán)境溫度與爐內(nèi)溫度的變化幅度，利用六鋁酸鈣-合金復(fù)合顆粒和剛玉-合金復(fù)合顆粒中金屬的相變溫度和相變焓的不同，自動調(diào)節(jié)爐襯溫度變化，實現(xiàn)爐殼溫度穩(wěn)定，既滿足煤催化氣化與加氫氣化工藝的要求，又能降低能耗。而且，永久層材料溫度變化小，鋼殼溫度不變，能夠緩沖爐襯與爐殼的溫度-應(yīng)力變化，避免了爐襯的開裂與爐殼的變形。同時，在大體積高溫?zé)峁ぴO(shè)備的施工中，對于膨脹縫等砌筑要求精度低，保證了結(jié)構(gòu)的整體性和長壽命。
本具體實施方式所制備的的氣化爐爐襯主要性能參數(shù)為：
工作層耐火澆注料：體積密度為2.68~3.09g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為1.03~12.02W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為32.8~120.6J/g；耐壓強(qiáng)度為105~135MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為15~30MPa；耐磨指數(shù)為2~5.5cc；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為22~80（Nm3·℃）/kg。
永久層耐火澆注料：體積密度為2.32~2.86g/cm3；導(dǎo)熱系數(shù)為2.23~68.36W/(m·℃）；蓄熱密度（△T=100℃）為60.2~350.8J/g；耐壓強(qiáng)度為90~115MPa；熱震(1000℃)30次風(fēng)冷的耐壓強(qiáng)度為15~30MPa；可調(diào)氣化爐內(nèi)煤氣溫度為40~234（Nm3·℃）/kg；可調(diào)環(huán)境溫度為50℃/kg。
因此，本具體實施方式制備的煤氣化爐爐襯能自動調(diào)節(jié)溫度和使用壽命長，在環(huán)境溫度或爐內(nèi)煤氣溫度變化時能使煤氣化爐爐殼溫度穩(wěn)定，有效解決了煤氣化爐爐殼超溫能耗高與爐殼低溫介質(zhì)富集腐蝕爐殼的問題。