铝/氧化锆气化物的耐火材料炉衬。研究中的一个非传统的含碳原料的实例就是黑色液体，一种生产牛皮纸的副产品。这种材料作为含碳材料用于气化的价值是为了回收碳中含有的潜在热量及作为用于生产制浆化学产品的绿色液体进行回收。在气化炉内从黑色液体中会产生硅酸钠和硫化钠(伴随着其它副产品)，它与耐火材料炉衬反应引起炉衬的磨损及最终的破坏。在气化炉的实际应用的炉衬中，氧化铬炉衬是考虑到的少数耐火材料制品之一，但是也存在应用中的相关问题。在实验室试验及初步的现场试验中，发现一种含有镁铝尖晶石组成的熔注商业耐火材料有最好的使用性能，并且认为其在使用中能达到预期的必须的2 年寿命。遗憾的是气化炉这种类型的研究没有继续下去。
显而易见的是当使用当前的含碳原料煤和石油焦时，使用了图3中所示的不同耐火材料层，向火面炉衬将遭受到磨损问题影响气化炉的炉衬寿命。为了提高用作向火面炉衬的现有的高氧化铬耐火材料的使用性能，或者为研制新产品，改进使用组成，对少数商业气化炉设备进行事后剖析以决定耐火材料的损毁原因是必须的和应该进行的。
Ⅱ.用在渣气化炉上的高氧化铬耐火材料的损毁分析 A. 耐火材料损毁
基于气化炉使用者/操作者的讨论，对不同气化炉装置的耐火材料损毁的观察，和对耐火材料损毁的事后剖析，提出了一个流程图(图4)分类列出了引起耐火材料损毁的下列原因。耐火材料损毁的原因包
括气化炉设计(在锥体/斜坡下部区域是空-冷对水冷)、气化炉如何操作(原料的投入量、温度和每个炉役的热循环次数)、耐火材料的组成及如何抵抗化学侵蚀/物理磨损、耐火材料的质量(内在缺陷和外观尺寸)、和耐火材料是如何砌筑的。对每个不同的气化炉装置，其寿命变化不同。发现耐火材料损毁最普通和灾难性的原因是化学侵蚀和剥落，尽管还存在其它的原因例如：烧嘴安装误差或耐火材料的砌筑存在问题都会导致炉衬材料的快速损毁。
图4 基于对用后空-冷渣气化炉耐火材料的讨论、观察和事后分析得出的耐火材料磨损流程图
从气化炉内部来看，气化炉筒身上高氧化铬耐火材料的损毁主要由化学侵蚀和剥落控制，其实例如图5所示。化学侵蚀包括耐火材料随着渣的流动溶解到渣中或渗透到耐火材料的气孔中。由于晶粒间的结合相减弱，气孔中的侵蚀会导致耐火颗粒或晶粒的分离。达到耐火材料总组成的95wt%的氧化铬是一种极好的炉衬材料，因为它与气
化炉炉渣中的典型组分反应形成了高熔点相，并且因为它与渣中的组分反应增加了渣的粘度。氧化铬在渣中的溶解度非常低。由于它具有高的化学抵抗力及由于它与渣反应的方式，这种类型的耐火砖在气化炉上比大多数其它耐火气化物具有较长的耐火材料寿命。
图5 在渣气化炉上标明表面侵蚀和剥落的高氧化铬筒身耐火材料
图6 在高氧化铬气化炉耐火材料上化学溶解和结构剥落的综合磨损（实际磨损将根据所显示的而变化）[26]
向火面氧化铬耐火材料是由控制的颗粒尺寸粒度的混合物烧结的(典型的尺寸是最大3mm向下到大约45μm)并且其气孔率波动范围由14%到17%之间。气孔增加了耐火材料的抗热震性能，但是却间接地引起了结构剥落。氧化铬耐火材料的多孔特征及由砖热面到冷面小的热梯度(大约373K(100℃))允许渣在耐火材料表面向深处渗透，形成了结构剥落的基础。图6示出了侵蚀与剥落是如何影响整体耐火材料的磨损，缓慢的侵蚀速率是由化学溶解引起的(接近于水平的斜坡)，快速的炉衬磨损是由结构剥落或化学剥落引起的(垂直的斜坡区域)，并且与单独的化学溶解相比综合效果造成的磨损速率明显的较高(综合的斜坡区域，它是一个虚线)。在气化炉操作过程中热面的剥落是不均匀的，如图5所示的不规则的磨损表面。
图7 展示有渣侵蚀和渗透引起裂纹形成，及结构剥落的潜在状态的耐火材料剖面图
图7示出了由结构剥落和化学侵蚀引起的从气化炉上取下的含90%氧化铬的耐火炉衬材料的侵蚀与渣渗透的剖面图(剖面是沿着由热面(顶部)到冷面(底部) 切下的)。需要注意的是渣在耐火材料里面渗透的深度和裂纹在耐火材料热面附近形成的位置是在渣渗透到耐火材料的气孔和接近于渣渗透/未渗透层处。裂纹的形成是基于结构剥落并且典型地起源于或近于渣渗透/未渗透处。渣渗透是由它的化学性能、渣“润湿”耐火材料的能力、它的粘度、及横过耐火材料的温度分布(由耐火材料的热导率性能影响)。一旦裂纹形成，它们能连接(聚合)，导致耐火材料分层至到25mm厚，最终从热面剥离出去。由于耐火材料的热循环将加剧结构剥落，它大约每30-45天出现一次。在使用模型来预测结构磨损方面已做了一些工作。
顺着气化炉筒身流下的剥落掉的耐火材料及剥落后的耐火材料(从气化炉上移去后的)的实例示于图8。需要注意的是顺着耐火材料筒身滑落下来的剥落的耐火材料是比较薄的(图8(a)中圈中黄颜色的)。从气化炉拆下并示于图8(b)中。剥落的耐火材料近于5mm厚，然而示于图8(c)中的厚的剥落耐火材料取自于不同的气化炉其厚度约20mm。不明白的是为什么这两个剥落的耐火材料的厚度是不同的，但是，例如操作的温度、连续服役的长度、气化炉停产烘炉的速度、加热/冷却循环的次数及剥落材料由砖表面剥离的阶段都影响着剥落与侵蚀是如何发生的。