專(zhuān)利名稱(chēng)：用于以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔矚饣癄t的耐火襯里的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣流床氣化爐的耐火襯里，具體地說(shuō)，涉及一種以含碳?xì)浠衔餅樵稀⒉糠盅趸ㄉa(chǎn)合成氣的核心設(shè)備氣化爐的耐火襯里。
背景技術(shù)：
所說(shuō)的含碳?xì)浠衔锸且环N以碳、氫元素為主體的有機(jī)物，可以表現(xiàn)為氣、液、固三態(tài)氣態(tài)有天然氣、煤層氣、油田氣、煉廠氣、焦?fàn)t氣等；液態(tài)有原油、重油、渣油等；固態(tài)有煤、石油焦、生物質(zhì)、糞便、陰溝泥等。
所說(shuō)的氣化爐是在其中完成含碳?xì)浠衔锊糠盅趸磻?yīng)的設(shè)備，其工作壓力為0.1～10MPa，溫度為1300～1700℃，該技術(shù)制得的合成氣具有重要價(jià)值，是液化直接或間接制燃料油、合成甲醇、氨的原料、也是IGCC發(fā)電、生產(chǎn)烯烴技術(shù)的主要組成部分。
以水煤漿為原料氣流床氣化技術(shù)，普遍采用耐火磚熱壁型氣化爐。盡管在延長(zhǎng)耐火磚壽命方面開(kāi)展了許多工作，如研究抗沖刷、抗侵蝕性能強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)耐火磚，磚結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)改造，提高磚的制造質(zhì)量，重視筑爐技術(shù)，使用低灰、低灰熔點(diǎn)的煤，盡量降低操作溫度并減少開(kāi)停車(chē)次數(shù)，但由于高壓2.6～6.5MPa、高溫、高熱負(fù)荷及還原氣氛并受酸性熔渣的沖蝕，同時(shí)還伴有開(kāi)停車(chē)時(shí)溫度和壓力沖擊，向火面耐火磚的運(yùn)行壽命極為有限，僅約10000小時(shí)。這就意味著每1年左右需要更換一次耐火磚，而每次更換耐火磚需要約1.5個(gè)月，包括氣化爐降溫、換磚筑爐、烘爐等。連續(xù)化生產(chǎn)裝置的頻繁停車(chē)是難以忍受的，經(jīng)濟(jì)損失也是巨大的。一個(gè)以水煤漿氣流床氣化制備合成氣的生產(chǎn)能力20萬(wàn)噸甲醇的生產(chǎn)裝置，停車(chē)1.5個(gè)月?lián)p失約2500萬(wàn)元，而更換一爐耐火磚約需500萬(wàn)元?？煽闯鼍S護(hù)費(fèi)用很高，對(duì)連續(xù)的生產(chǎn)操作影響很大。若采用備用氣化爐來(lái)滿足連續(xù)生產(chǎn)，投資1億多元的氣化爐幾乎閑置也不是所希望的，并且換磚維護(hù)費(fèi)用也不可避免。隨著氣化爐大型化，熱壁型氣化爐耐火磚的用量急劇增大，筑爐工作量及筑爐周期大大延長(zhǎng)，這也是熱壁型氣化爐大型化不利的方面。并且大型化氣化爐的筑爐難度增加，滿足耐火磚環(huán)向縫、縱向縫要求方面可能存在問(wèn)題，耐火磚的支撐和固定必須采用新的途徑，可能會(huì)存在安全隱患耐火磚串氣，金屬爐壁超溫。
使用熱壁型氣流床氣化爐，氣化溫度在高于灰熔點(diǎn)(流動(dòng)溫度)50℃以上操作。據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，氣化溫度每提高40℃左右，耐火磚的壽命就縮短一半，氣化爐操作溫度對(duì)耐火磚壽命有很大影響。為保障氣化爐耐火磚有較理想的使用周期，氣化爐操作溫度不應(yīng)過(guò)高，因此熱壁型氣化爐不太適用于灰熔點(diǎn)高于1400℃的煤種。
綜上所述，采用耐火磚的熱壁型氣化爐受到了耐火磚極為有限的使用壽命的約束和大型化面臨的問(wèn)題。要實(shí)現(xiàn)氣化裝置的長(zhǎng)周期、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對(duì)熱壁型氣化爐進(jìn)行變革。
中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL90103807.5和《大氮肥》第26卷第5期“殼牌煤氣化關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計(jì)探討”等公開(kāi)的Shell水冷壁的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。且造價(jià)太高，是耐火磚襯里的二倍以上。因此工業(yè)界，特別在裝置大型化時(shí)希望有一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、使用壽命長(zhǎng)、造價(jià)低的氣化爐耐火襯里。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是一種用于以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔矚饣癄t的耐火襯里，以克服現(xiàn)有熱壁型耐火襯里耐火磚使用周期短、現(xiàn)有冷壁型耐火襯里結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜的缺陷。
本實(shí)用新型的用于以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔矚饣癄t的耐火襯里包括進(jìn)水聯(lián)箱、下錐段、筒體段下聯(lián)箱、筒體段、筒體段上聯(lián)箱、上錐段、上錐段上聯(lián)箱、出水口、進(jìn)水口和充填有耐火材料的渣釘網(wǎng)。
所說(shuō)的筒體段包括水冷管和鰭片，鰭片固定在相鄰的兩根水冷管之間，水冷管垂直排列，構(gòu)成膜式水冷壁筒體段。
所說(shuō)的筒體段下聯(lián)箱、筒體段上聯(lián)箱、進(jìn)水聯(lián)箱和上錐段上聯(lián)箱分別為圓環(huán)管；所說(shuō)的下錐段為由圓管盤(pán)繞構(gòu)成的上大下小的截頭錐體，盤(pán)繞的圓管之間為鰭片，鰭片固定在相鄰的兩根圓管之間。
所說(shuō)的上錐段為由圓管盤(pán)繞構(gòu)成的下大上小的截頭錐體，盤(pán)繞的圓管之間為鰭片，鰭片固定在相鄰的兩根圓管之間。
水冷管的上端與筒體段上聯(lián)箱相連通，筒體段上聯(lián)箱與上錐段相連通，上錐段的另一端與上錐段上聯(lián)箱相連通，上錐段上聯(lián)箱設(shè)有出水口。
水冷管的下端與筒體段下聯(lián)箱相連通，筒體段下聯(lián)箱與下錐段相連通，下錐段的另一端與進(jìn)水聯(lián)箱相連通，進(jìn)水聯(lián)箱設(shè)有進(jìn)水口，通過(guò)循環(huán)水泵與外界水源相連通。
渣釘網(wǎng)設(shè)置在下錐段、筒體段和上錐段的內(nèi)側(cè)。
冷卻水依次經(jīng)下錐段盤(pán)管、筒體段下聯(lián)箱、筒體段、筒體段上聯(lián)箱、上錐段盤(pán)管、上錐段上聯(lián)箱，然后由出水口出氣化爐，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)耐火襯里的冷卻，形成滿足氣流床氣化爐需要的膜式水冷壁耐火襯里。
冷卻水的流量既滿足合理的沿程阻力降，又保證冷卻水盡量不汽化或較低程度的汽化，即利用顯熱冷卻耐火襯里。冷卻水在氣化爐外減壓產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)一步冷卻降溫并補(bǔ)充新鮮水后，經(jīng)循環(huán)水泵返回進(jìn)水口循環(huán)使用。水冷管內(nèi)的冷卻介質(zhì)為加壓下的低溫水，利用水的顯熱來(lái)冷卻耐火襯里。也可利用部分飽和水的汽化潛熱來(lái)冷卻耐火襯里。
也可下錐段、筒體段、上錐段的上下兩端均設(shè)上、下聯(lián)箱，下聯(lián)箱經(jīng)循環(huán)泵與外部水源相連接，飽和水出上聯(lián)箱，進(jìn)外部處理系統(tǒng)。
向火面襯里的下錐段直接固定于氣化爐氣化室的錐底，筒體段、上錐段的支撐方式可采用活動(dòng)支點(diǎn)、插銷(xiāo)支點(diǎn)或懸吊方式固定于氣化室的外部殼體。
本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)將氣流床氣化爐的氣化室耐火襯里采用整體式的膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，完全替代耐火磚熱壁型耐火襯里，可大大延長(zhǎng)高溫、高壓、含渣氣氛下氣化爐耐火襯里的使用壽命；采用冷卻水的顯熱或部分飽和水的氣化潛熱來(lái)冷卻耐火襯里，可保證安全可靠，操作彈性大。
本實(shí)用新型提供的耐火襯里可用于各種型式氣流床氣化爐，如單噴嘴頂置式氣化爐、水煤漿氣化爐、干煤粉氣化爐等。本發(fā)明優(yōu)選發(fā)明人在專(zhuān)利ZL 98110616.1中提出的多噴嘴對(duì)置式水煤漿或干煤粉氣化爐。


圖1為本實(shí)用新型的耐火襯里示意圖。
圖2為圖1中的A-A向示意圖。
圖3為放大的渣釘、水冷管和鰭片示意圖。
圖4為渣釘?shù)氖疽鈭D。
圖5為渣釘網(wǎng)的示意圖。
圖6為下錐段示意圖。
具體實(shí)施方式
由圖1和圖2可見(jiàn)，本實(shí)用新型的用于以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔矚饣癄t的耐火襯里包括進(jìn)水聯(lián)箱1、下錐段2、筒體段下聯(lián)箱3、筒體段4、筒體段上聯(lián)箱5、上錐段6、上錐段上聯(lián)箱7、出水口8、進(jìn)水口9和充填有耐火材料的渣釘網(wǎng)；所說(shuō)的筒體段4包括水冷管401和鰭片402，鰭片402固定在相鄰的兩根水冷管401之間，水冷管401垂直排列，構(gòu)成膜式水冷壁筒體段4；
所說(shuō)的筒體段下聯(lián)箱3、筒體段上聯(lián)箱5、進(jìn)水聯(lián)箱1和上錐段上聯(lián)箱7分別為圓環(huán)管；由圖6可見(jiàn)，所說(shuō)的下錐段2為由圓管盤(pán)繞構(gòu)成的上大下小的截頭錐體，盤(pán)繞的圓管之間為鰭片，鰭片固定在相鄰的兩根圓管之間；所說(shuō)的上錐段6為由圓管盤(pán)繞構(gòu)成的下大上小的截頭錐體，盤(pán)繞的圓管之間為鰭片，鰭片固定在相鄰的兩根圓管之間；水冷管401的上端與筒體段上聯(lián)箱5相連通，筒體段上聯(lián)箱5與上錐段6相連通，上錐段6的另一端與上錐段上聯(lián)箱7相連通，上錐段上聯(lián)箱7設(shè)有出水口8；水冷管401的下端與筒體段下聯(lián)箱3相連通，筒體段下聯(lián)箱3與下錐段2相連通，下錐段2的另一端與進(jìn)水聯(lián)箱1相連通，進(jìn)水聯(lián)箱1設(shè)有進(jìn)水口9，通過(guò)循環(huán)水泵與外界水源相連通；渣釘網(wǎng)設(shè)置在下錐段2、筒體段4和上錐段6的內(nèi)側(cè)；由圖4和圖5可見(jiàn)，所說(shuō)的渣釘網(wǎng)包括渣釘403，渣釘403焊接在水冷管向火面?zhèn)?，渣?04之間固定連接有高鎳不銹鋼片405，渣釘401直徑5～25mm，長(zhǎng)8～40mm，材質(zhì)為高鎳不銹鋼，渣釘間距10～50mm，高鎳不銹鋼片405厚為1～5mm，渣釘網(wǎng)可以為正六邊形或正方形，渣釘網(wǎng)空間充填耐火材料其成份為SiC＝～75％，Al2O3＝～18％，其它氧化物如P2O5+SiO2+Fe2O3＝～8％。
向火面襯里的下錐段2直接固定于氣化爐氣化室10的錐底，筒體段、上錐段的支撐方式可采用活動(dòng)支點(diǎn)、插銷(xiāo)支點(diǎn)或懸吊方式固定于氣化室10的外部殼體。
權(quán)利要求1.一種用于以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔矚饣癄t的耐火襯里，包括進(jìn)水聯(lián)箱(1)、下錐段(2)、筒體段下聯(lián)箱(3)、筒體段(4)、筒體段上聯(lián)箱(5)、上錐段(6)、上錐段上聯(lián)箱(7)、出水口(8)、進(jìn)水口(9)和充填有耐火材料的渣釘網(wǎng)，其特征在于所說(shuō)的筒體段(4)包括水冷管(401)和鰭片(402)，鰭片(402)固定在相鄰的兩根水冷管(401)之間，水冷管(401)垂直排列，構(gòu)成膜式水冷壁筒體段(4)；所說(shuō)的筒體段下聯(lián)箱(3)、筒體段上聯(lián)箱(5)、進(jìn)水聯(lián)箱(1)和上錐段上聯(lián)箱(7)分別為圓環(huán)管；所說(shuō)的下錐段(2)為由圓管盤(pán)繞構(gòu)成的上大下小的截頭錐體，盤(pán)繞的圓管之間為鰭片，鰭片固定在相鄰的兩根圓管之間；所說(shuō)的上錐段(6)為由圓管盤(pán)繞構(gòu)成的下大上小的截頭錐體，盤(pán)繞的圓管之間為鰭片，鰭片固定在相鄰的兩根圓管之間；水冷管(401)的上端與筒體段上聯(lián)箱(5)相連通，筒體段上聯(lián)箱(5)與上錐段(6)相連通，上錐段(6)的另一端與上錐段上聯(lián)箱(7)相連通，上錐段上聯(lián)箱(7)設(shè)有出水口(8)；水冷管(401)的下端與筒體段下聯(lián)箱(3)相連通，筒體段下聯(lián)箱(3)與下錐段(2)相連通，下錐段(2)的另一端與進(jìn)水聯(lián)箱(1)相連通，進(jìn)水聯(lián)箱(1)設(shè)有進(jìn)水口(9)；充填有耐火材料的渣釘網(wǎng)設(shè)置在下錐段(2)、筒體段(4)和上錐段(6)的內(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔矚饣癄t的耐火襯里，其特征在于，所說(shuō)的渣釘網(wǎng)包括渣釘(403)，渣釘(403)焊接在水冷管向火面?zhèn)?，渣?404)之間固定連接有鋼片(405)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔矚饣癄t的耐火襯里，其特征在于，渣釘(401)直徑5～25mm，長(zhǎng)8～40mm，渣釘(401)間距10～50mm，鋼片(405)厚為1～5mm，渣釘網(wǎng)為正六邊形或正方形，渣釘網(wǎng)空間充填耐火材料。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種用于以含碳?xì)浠衔餅樵蠚饬鞔矚饣癄t的耐火襯里。本實(shí)用新型的襯里，為膜式水冷壁的傳熱單元，分成三部分上錐段、筒體段、下錐段。上錐段、下錐段采用多根水冷管平行的盤(pán)管膜式水冷壁型式，筒體段為直管膜式水冷壁型式。該耐火襯里結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，工作壽命長(zhǎng)，投資省，維修費(fèi)用低，提高了高壓空間的有效利用率，增加了高壓殼體的生產(chǎn)能力。
文檔編號(hào)C01B3/00GK2887834SQ20052004425
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者于廣鎖, 龔欣, 王輔臣, 王亦飛, 梁欽鋒, 劉海峰, 周志杰, 代正華, 于遵宏 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心