气化炉主要有水煤浆水冷壁和干煤粉水冷壁2种应用形式，其中水煤浆气化炉处于初级应用阶段, 以第2代 “清华炉”为代表；干煤粉气化炉应用已很成熟，以Shell气化炉最为突出。
一：气化炉炉内环境
不论何种气化炉, 煤气转化都必然是在高温时进行, 比如气流床反应温度高达2000 ℃ ,熔渣 以一定厚度呈流动态渣层挂在水冷壁膜式壁上, 且不间断地向下流动。经过此熔渣层的阻隔, 烟气温度降为约1300 ℃ , 如此高的温度环境对气化炉水冷壁膜式壁带来了严峻的考验, 因此如要保证气化炉水冷壁管子不被破坏, 就需要将热量隔绝或通过冷却手段引导传至设备的热量。从煤气化工艺来看, 反应室内产生的热量是不希望被冷却释放的, 必须通过隔绝手段阻止气化炉水冷壁结构被破坏。
二：气化炉耐火材料形式
一般来讲, 非水冷壁形式气化炉反应室均衬以耐火砖，也就是预制的具有一定形状和尺寸的 成型耐火材料，而水冷壁气化炉内衬均是非定形耐火材料。气化炉水冷壁敷设耐火材料主要有以下几点作用。 (1)防止膜式壁磨损、腐蚀; (2)防止膜式壁受到较大的热冲击; (3)控制水冷壁吸热量, 保证气化炉反应室内温度场维持在需要温度水平。根据以上耐火材料在气化炉中的作用, 可知影响气化炉耐火材料使用的因素主要有使用条件和材料性能两方面。
三：耐火材料使用条件及性能要求
气化炉耐火材料选用一般应着重考虑以下几个使用条件的影响。（1）气化炉最高操作温度和最高操作压力；（2）反应室内介质气氛；（3）气化炉排渣方式；（4）冲刷气流携带颗粒情况；（5）气化炉炉型及耐火材料砌筑方法等。设计选用的耐火材料, 最高允许使用温度必须高于气化炉的最高操作(设计) 温度, 要求耐火材料需具有相当高的耐火度,可以抵抗气化炉内高温热负荷的作用而不软化。同时,较高的操作压力使合成气中的水蒸气及H会加速耐火材料的磨损及侵蚀。气化炉排渣方式往往都设计成液态排渣型式, 即气化炉运行时, 灰渣以熔融态附着在水冷壁内侧向下流动。这就要求所选择的耐火材料应有极强的抗煤灰、 熔渣的侵蚀性能, 因此对耐火材料气孔率有特殊要求。气化炉反应室小、反应温度高，因此水冷壁壁面热负荷较高,对耐火材料要求具有很好的抗热震性,以抵抗温度急剧变化或受热不均的影响而不开裂、不剥落。气化炉内生成的合成气主要为CO 和H2 混合物, 表现为强还原性气氛。所以气化炉耐火材料衬里应首先考虑选用SiC质不定形耐火材料。
四：碳化硅质耐火材料
碳化硅( SiC) 具有极好的耐磨及抗高温性能, 可以用作磨具的磨料和耐火材料。 碳化硅作为耐火材料常用作冶炼行业的高炉衬里和航天的火箭喷口。 碳化硅耐火材料使用温度一般为 1400 ℃~ 1600 ℃ , 其具有优异的耐酸性和耐磨性能, 高温下强度高、热膨胀系数小、导热性强、抗热冲击性强、热震稳定性好。SiC与某些物质的反应性见表 1
