气化炉反应器内涂层制造技术

一种气化炉，包含涂有层的内壁，或者包含被块组件保护的内壁，所述层或所述块具有至少一个烧结材料区，该烧结材料包含：ｉ）至少２５ｗｔ％的三氧化二铬Ｃｒ２Ｏ３；和ｉｉ）至少１ｗｔ％的氧化锆，其中至少２０ｗｔ％的所述氧化锆ＺｒＯ２以立方晶和／或四方晶形式稳定存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种气化炉反应器内涂层。
技术介绍
本领域中公知一种特别用来气化煤炭的气化炉。煤炭气化工艺在本领域中所公知 已有大约50年历史，目前该工艺正经历快速的发展，原因在于，能够使用该工艺由各式各 样的碳氢材料，如煤炭、石油焦以及可循环使用的重油开始生产作为能量来源和化学工业 基础化合物的合成气。该工艺还可以在排入大气之前去除不期望的组分，例如NOx、硫或汞寸。气化的操作方法包括在压力下、在水蒸汽或氧气的氛围中，并在大约1000°C到大 约1600°C的温度下进行可控的不完全燃烧。现有不同类型的反应器，也被称为“气化炉”，有固定床、流化床或驱动床等类型， 这些反应器的区别在于引入反应物的模式、燃料和氧化剂的混合方式、温度和压力条件及 排出反应产生的液体残渣或灰分的方法的不同。论文“用于气化的耐火材料(Refractoriesfor Gasification) ” 于 2003 年7-8月由圣-戈班工业陶瓷部能源系统中心(Energy Systems department of theSaint-gobain Idustrial Ceramics Division) StJ Wade Taber ^ : "ft和新闻(Refractories Applications and News)，，期刊的第8卷第4期上，该文描述了气 化炉内涂层的结构。气化炉涂有不同的耐火制品层，这些耐火制品可以耐受气化过程中其 受到的温度、压力和化学环境的条件，因此耐火制品层可保护气化炉金属内壁受热，并且避 免气体和残渣的腐蚀。在受热面的耐火制品更尤其容易遭受灰分或熔渣的腐蚀和化学侵袭，导致化合物 从液化的灰分或熔渣中渗透到耐火制品的孔里。腐蚀和热循环的结果是，这种渗透能够引 起涂层剥落，最终使反应器停止工作。为了提高耐火涂层的使用寿命，研究者试图增加涂层厚度，但是这种办法具有减 少气化炉有用体积从而降低产率的缺陷。James P. Bennett在论文“结渣气化炉中使用的耐火材料衬里(Refractory linerused in slagging gasifiers)，，(2004年9/10月发表在“耐火材料应用和新闻 (Refractories Applications and News)，，期刊的第9卷第5期20-25页上)中阐明尽管耐 火涂层中氧化铬的含量很高，目前气化炉耐火涂层的使用寿命特别是在空气冷却系统中仍 受到极大限制。他特别提到了 S. J. Clayton,G. J. Stiegel和J. G. Wimer的报告“气化工业， 气化市场和工业-现在和未来，一个工业前景(Gasification Technologies, Gasification Markets and Technologies-Present andfuture, and Industry Perspective)，，，美国 DOE 报告 D0E/FE 0477 (US DOE reportDOE/FE 0447)，2002 年 7 月。因此，对于耐火涂层有一个要求能够比现有技术产品更有效和更持久地耐受气 化炉里的腐蚀。本专利技术的目的在于要满足上述要求。
技术实现思路
根据本专利技术，上述目的是通过气化炉内耐火层具有至少一个烧结材料区来实现 的，该烧结材料包含至少45wt%的铬氧化物(Cr2O3)和至少^^^、优选至少加丨^^更优选 至少3wt %的氧化锆(ZrO2)，所述氧化锆至少20wt %、优选至少30wt %以立方晶和/或四 方晶形式稳定存在。如同在说明书其余部分更详细描述的，出人意料的是，在有至少的氧化锆存 在，且氧化锆中至少20wt%是以立方晶和/或四方晶形式稳定存在，这减少熔渣的渗透和 侵袭，而没有降低涂层的其他功能特性。本专利技术所述的涂层材料优选的有一个或多个如下的可选特征-至少60%的氧化锆以立方晶和/或四方晶形式稳定存在。-所述的材料包含至少一种掺杂剂，该掺杂剂能稳定或不能稳定氧化锆，并选自于 &0、1%0、103和1102中，优选的掺杂剂为010。所述材料的氧化钙(CaO)的含量优选低于 1. 。掺杂剂优选能稳定氧化锆，至少部分稳定氧化锆。-氧化锆(ZrO2)的含量大于4.5wt %，优选大于6wt %，和/或低于7wt %。-铬氧化物(Cr2O3)的含量大于60wt%，优选大于80wt %。-所述的材料中有氧化铝(Al2O3),含量大于lwt%，优选大于2wt%，和/或小于 IOwt%，优选小于5wt%，优选小于3. 5wt%。-所述的材料中有二氧化硅，含量大于0.5wt%，优选大于lwt%，和/或小于 3wt%，优选小于1. 5wt%0-铬氧化物(Cr2O3)、氧化错( )、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)和氧化钙 (CaO)的含量之和大于95wt%，优选大于98wt%，产品中其他组分为杂质。杂质通常包含铁 (基本上是I^e2O3)和碱金属氧化物，如Na2O和1(20。不认为这些杂质的含量会影响使用材料 所获得的优势。-材料的结构的特征是三氧化二铬颗粒被包含细粒的基质(matrix)所包裹，细粒 包括氧化锆和选自于CaO、MgO、Y2O3和11 的掺杂剂，该掺杂剂能稳定或不能稳定氧化锆， 包含在所述细粒中的氧化锆的百分含量大于材料重量的lwt%，优选大于2. 5wt%。含有氧 化锆和掺杂剂的细粒中的掺杂剂的含量优选为占所述的细粒的重量的 8wt%。-材料以层的形式应用到气化炉反应器的内壁或以块的组件排列来保护所述的 壁。整个层或组件的所有块优选由上文所定义的材料构成。在本说明书中，除非特别指明，所有百分含量都指重量百分数。气化炉中熔渣的组分通常包含Si02、FeO或F%03、CaO和A1203。还可能包括来自 给反应器给料的产品的其他氧化物。基础指数B= (Ca0+Mg0+Fe203)/(A1203+Si02)通常约 为0. 6，C/S = Ca0/Si02的比值通常为0. 4，含量以重量百分数表示。Wang Zhe在论文“^O2在用于垃圾熔炉的高Cr2O3、低水泥可浇注性耐火材料中的 应用(Application of ZrO2in high Cr2O3Iow cement castable refractories forRefuse Melter) ” (发表在第 8 届 Biennial UNITEC Congress,日本大阪 2003 年 10 月 19-22 日 举行的“稀土耐火材料ECO耐火材料国际会议(Worldwide conferenceRefractories ECORefractory For The Earth) ” )中研究了不包含SiO2的高Cr2O3和Al2O3含量制品在焚烧 家庭或工业垃圾的炉子里遇到腐蚀性熔渣时的表现。上述文献表明，添加占总组分的3. 2% 到6. 4%的立方相的高度稳定的氧化锆对抗御熔渣的熔解并无帮助。但是，焚化炉熔渣十分 不同于气化炉的熔渣，因为其具有如下特征B指数约1. 2，C/S比约1. 5。涂层必须适应其遇到的腐蚀条件，因此不能期望一种已知可抵抗某个腐蚀条件的 涂层，可以同样抵抗其他遇到的腐蚀条件。因此符合本专利技术的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气化炉，包含施有涂层的内壁，或者包含被块的组件保护的内壁，所述层或所述块具有至少一个烧结材料的区，所述烧结材料包含：　　ｉ）至少２５ｗｔ％的三氧化二铬Ｃｒ↓［２］Ｏ↓［３］；和　　ｉｉ）至少１ｗｔ％的氧化锆，其中至少２０ｗｔ％的所述氧化锆ＺｒＯ↓［２］以立方晶和／或四方晶形式稳定存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·尚皮翁，
申请(专利权)人：法商圣高拜欧洲实验及研究中心，
类型：发明
国别省市：FR