一：氯化炉内衬结构简介及损坏原因

整个沸腾氯化炉内衬的主要作用是形成气流边界，形成撞击流的约束，使得物料合理流态化。并在高温反应下起到隔热、绝热的作用。在整个运行过程中，氯化炉内成分十分复杂，主要成分为：高钛渣颗粒，TiCI4、CL2、02、CO、CO2、N2等。

炉底和反应段内衬正常工作温度为900～1O00℃，这一区域主要承受炉料在撞击流作用下 的直接冲击和摩擦作用。该部位因承受物料的冲击、上升的磨损气体侵入、碳沉积发生反应而容易发生内衬材料的损坏。其损坏原因主要有 ：

a.热的作用：即热负荷、热冲击 ;

b.化学作用：由于氯气、碱金属、渣等化学元素的侵入，造成内衬材料渣化和损坏，以及氯气与耐火材料的化学作用;

c.机械作用：由于物料颗粒的摩擦和含尘烟气磨损造成内衬材料的受损。

二：氯化炉内衬损坏机理分析

沸腾氯化炉内衬材料主要采用AL2O3和SiO2，物相组成主要为莫来石，从热力学上看，AL2O3—SiO2系材料各物相在氯化反应中：莫来石相A3S2最不稳定，石英相SiO2最稳定，刚玉相AL2O3居中;在碳热还原中;石英相最不稳定,刚玉相最稳定,莫来石相居中。在实际中，炉衬材料是如何损坏的，其过程是怎样发生的，这要从残 砖显微结构分析人手。从残砖显微结构和能谱分析结果来看,从原质层、变质层到反应层,炉衬材料中(主要为莫来石相和石英相)的AL2O3/SiO2。比值是不断升高的,说明炉衬材料中的SiO2是向外不断“流失”的。从动力学上来,耐火材料中的SiO2,以固相形式向外迁移是十分困难的。从热力学上看，在砖内部(变质层)没有C参与反应的情况下，CL2与SiO2反应形成 SiCL4,以SiCL4气体形式向外迁移是不可能的。因此,在氯化炉工况条件下,炉衬材料中内部SiO2 的“流失”现象只能以SiO气体形式向外迁移，这可能是SiO2碳热还原反应所引起。SiO2碳热还原反应过程如下：

SiO2+2C=Si+2C0(g) (1)

si+C=SiC (2)

SiO2+3C=SiC+2C0(g) (3)

SiO2+C=SiO(g)+CO(g) (4)

SiO(g)+2C=SiC+CO(g) (5)

SiO(g)+C+2CL2(g)=SiCL4(g)+CO(g) (6)

SiO2+CO(g)=SiO(g)+CO2(g)△G=△G°+RTIn(Psi0 Pc02/Pco) (7)

根据相律，在Si—C一0系统在不变点同时可有5个以上的相：P=3+2=5。即在形成SiC的温度条件下，此反应开始发生温度为1350~C左右，该Si-C-0系统可含有下列单独物质：C，Si，SiO，SiO2，SiC、CO和 CO2。

在C过量并直接参与反应的情况下，反应体系中不存在CO 。从动力学角度看，基元反应多数是单分子反应和双分子反应，三分子反应不多，四分子反应更少，所以除少部分紧密结合、相互包围的SiO2与 C直接通过式所示固相反应生成SiC晶核之外，SiO与3个C分子同时相遇发生反应的几率较小，即式 (3)所示反应发生的程度非常有限，更应被视为几个加合反应的总反应式。在Si—C一0系统反应中，C和SiO2为反应原料，Si和 SiO是反应的中间产物，SiC和CO为最终产物。Si的熔点为1410℃，沸点为2355℃，而SiO在1180℃以下任何温度都不稳定，在高温下以气态存在，所以体系中只存在SiO2、C、CO、SiO、SiC等几种可能的物相。可以确定，碳热还原SiO2，的基元反应步骤为：SiO2+C=SiO(g)+CO(g);SiO (g)+2C=SiC+CO(g)。但事实上有CL2存在，SiO2碳热还原的基元反应中，第2步可能没有按式(6)进行，而是按式 (7)进行，从而导致炉衬材料中SiO2的不断“流失”。在残砖的表面反应层，SiO2的“流失”可能是按此过程损毁的，这与残砖反应层显微结构中看不到SiC是相吻合的。

在C过量但并不直接参与反应的情况下(即PCO/PCO比值较大 )，反应体系中不存在C，那么SiO2：碳热还原的反应将按照式 (7)进行。经过热力学计算，式 (7)反应开始温度为1400℃左右。炉衬残砖在炉况不正常超温情况下形成变质层，其中的SiO2的“流失”可能是按此过程损毁的。