一種耐超高溫爐壁的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于煤炭氣化工業(yè)，固態(tài)床煤炭氣化爐爐壁結構技術。
【背景技術】
[0002]現有的固態(tài)床煤炭氣化爐爐壁，主要用鋼外殼襯金屬水套，再襯碳化硅磚的結構。利用碳化硅磚能耐1600°C左右的溫度，導熱性能又好的優(yōu)點，通過金屬水套給碳化硅磚降溫，從而為碳化硅磚提供安全保障。這種結構雖然簡單，但可靠性不高！因固態(tài)床煤炭氣化爐的高溫燃燒區(qū)溫度高達2400°C以上，爐況不正常時高溫燃燒區(qū)會發(fā)生偏移。一旦高溫燃燒區(qū)發(fā)生偏移，靠近高溫燃燒區(qū)的爐壁溫度將迅速超過1600°C，在高溫、高壓、富氧的條件下，碳化硅磚爐壁很快損壞。所以，這種爐壁的故障率很高，爐齡很短。

【發(fā)明內容】

[0003]本實用新型爐壁，可克服現有爐壁存在的主要缺陷，能保證爐壁在2400°C溫度下長期免維護正常使用，且建筑成本低。
[0004]—種耐超高溫爐壁，本實用新型特征是:在鋼制外殼的內側，襯有一層金屬材料襯層，該金屬材料襯層與鋼制外殼之間設有間距，該間距空間為水套層；在金屬材料襯層的內偵牝再襯砌有一層用中等耐溫、高導熱系數耐火材料制成的中溫導熱層；在中溫導熱層的內側，再襯砌一層用高耐溫耐火材料制成的高溫過渡層；在高溫過渡層的內側，再襯砌一層用耐超高溫度的耐火材料制成的超高耐溫耐火層；在金屬材料襯層和中溫導熱層之間設有間隙，在間隙內填充有用高導熱系數耐火粉料制成的導熱耐火膠泥。
[0005]本實用新型用以襯砌爐壁最內側的超高耐溫耐火層的超高溫耐火磚的四個非徑向砌筑面開設有凹凸止口，其中相鄰的兩面為凸形止口，對應的另兩面為凹形止口，相鄰砌筑的超高溫耐火磚的凹凸止口相互緊密配合。
[0006]本實用新型制作過程是:
[0007]1、選用耐超高溫度的耐火材料如氧化鋯等，制成爐壁最內層的超高耐溫耐火層。氧化鋯等超高溫耐火材料能耐2400°C以上的高溫，在高溫燃燒區(qū)靠近時，超高溫耐火層不會因高溫損壞。
[0008]2、超高溫耐火磚的厚度一般不超過爐壁總厚度的四分之一。因超高溫耐火材料十分昂貴，在保證使用壽命的前提下，減少厚度可降低建造成本。
[0009]3、超高溫耐火磚的四個非徑的砌筑面設計有凹凸止口，保證了用較薄的超高溫耐火磚砌筑的超高耐溫耐火層有很好的結構穩(wěn)定性和密封性。
[0010]4、選用耐火度在2000°C左右的高耐溫耐火材料(如剛玉等)制造爐壁的高溫過渡層。用以砌筑高溫過渡層的耐火磚的厚度一般不超過爐壁總厚度的四分之一。
[0011]5、選用耐火度在1600°C左右，導熱系數在15以上的特種耐火材料(如碳化硅等)制做爐壁的中溫導熱層。利用碳化硅磚的高導熱性能，將內層爐襯的熱量傳導給金屬水套帶走，從而降低內層爐襯的溫度，進一步提高內層爐襯的安全性。
[0012]6、選用導熱性好的金屬材料制做金屬水套襯層，以提高水套的導熱效率。
[0013]7、為保證中溫導熱層與金屬水套襯層接觸良好，在兩者之間設有間隙。間隙的寬度一般為20—50mm，中間用高導熱系數耐火粉料制成導熱耐火膠泥，現場澆注或搗打填實，從而確保高熱傳導效率。
[0014]本實用新型的有益效果是:由超高耐溫耐火層負責抵抗爐壁附近可能出現的2400°C高溫；由高溫過渡層負責抵抗1850°C左右的高溫；由中溫導熱層負責抵抗1600°C左右的溫度，同時，負責把高溫過渡層傳來的熱量快速傳遞給導熱耐火膠泥；導熱耐火膠泥將中溫導熱層和金屬水套緊密連接成一體，并將中溫導熱層傳來的熱量快速傳遞給金屬水套；金屬水套通過循環(huán)水將熱量帶出爐壁，從而反向逐步降低爐壁各襯層的溫度，確保在爐壁附近出現2400°C高溫時，內襯各層耐火材料均不會被損壞。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，一種耐超高溫爐壁，本實用新型特征是:在鋼制外殼1的內側，襯有一層金屬材料襯層2，該金屬材料襯層2與鋼制外殼1之間設有間距，該間距空間為水套層2A ;在金屬材料襯層2的內側，再襯砌有一層用中等耐溫、高導熱系數耐火材料制成的中溫導熱層3 ;在中溫導熱層3的內側，再襯砌一層用高耐溫耐火材料制成的高溫過渡層4 ;在高溫過渡層4的內側，再襯砌一層用耐超高溫度的耐火材料制成的超高耐溫耐火層5 ;在金屬材料襯層2和中溫導熱層3之間設有間隙6，在間隙6內填充有用高導熱系數耐火粉料制成的導熱耐火膠泥7。
[0017]本實用新型用以襯砌爐壁最內側的超高耐溫耐火層5的超高溫耐火磚的四個非徑向砌筑面開設有凹凸止口，其中相鄰的兩面為凸形止口 8，對應的另兩面為凹形止口 9，相鄰砌筑的超高溫耐火磚的凹凸止口相互緊密配合。
[0018]本實用新型制作過程是:
[0019]1、選用耐超高溫度的耐火材料如氧化鋯等，制成爐壁最內層的超高耐溫耐火層5。氧化鋯等超高溫耐火材料能耐2400°C以上的高溫，在高溫燃燒區(qū)靠近時，超高溫耐火層不會因高溫損壞。
[0020]2、超高溫耐火磚的厚度一般不超過爐壁總厚度的四分之一。因超高溫耐火材料十分昂貴，在保證使用壽命的前提下，減少厚度可降低建造成本。
[0021]3、超高溫耐火磚的四個非徑的砌筑面設計有凹凸止口，保證了用較薄的超高溫耐火磚砌筑的超高耐溫耐火層5有很好的結構穩(wěn)定性和密封性。
[0022]4、選用耐火度在2000°C左右的高耐溫耐火材料如剛玉等制造爐壁的高溫過渡層4。用以砌筑高溫過渡層4的耐火磚的厚度一般不超過爐壁總厚度的四分之一。
[0023]5、選用耐火度在1600°C左右，導熱系數在15以上的特種耐火材料如碳化硅等制做爐壁的中溫導熱層3。利用碳化硅磚的高導熱性能，將內層爐襯的熱量傳導給金屬水套帶走，從而降低內層爐襯4、5的溫度，進一步提高內層爐襯的安全性。
[0024]6、選用導熱性好的金屬材料制做金屬材料襯層2，以提高水套層2A的導熱效率。
[0025]7、為保證中溫導熱層3與金屬材料襯層2接觸良好，在兩者之間設有間隙6。間隙6的寬度一般為20— 50mm，中間用高導熱系數耐火粉料制成導熱耐火膠泥，現場澆注或搗打填實，從而確保較高的熱傳導效率。
[0026]本實用新型耐超高溫爐壁，其主體結構由鋼制外殼1、金屬材料襯層2、水套層2A、間隙6、導熱耐火膠泥7、中溫導熱層3、高溫過渡層4和超高耐溫耐火層5構成。鋼質外殼1選用普通耐熱鋼制做，其厚度依據爐內壓力選擇；金屬材料襯層2也選用耐熱鋼制做；間隙6 —般選擇20—50mm ;導熱耐火膠泥7主材選用碳化硅；中溫導熱層3選用碳化硅材料，能耐1600°C且導熱性能良好，抗氧化能力也強；高溫過渡層4選用純剛玉耐火材料，耐火度可達2000°C，可在1800°C溫度下長期使用，短時間可以抵抗1900°C高溫。其厚度選擇為爐壁總厚度的1/4一 1/5 ;超高耐溫耐火層5選用氧化鋯耐火材料，可在2400°C超高溫下正常使用，且高溫強度大。其厚度一般為爐壁總厚度的1/4左右，太厚則制造成本太高。在氧化鋯磚的四個非徑向砌筑面上設計有凹凸止口，可使較薄的氧化鋯超高溫耐火層具有更好的結構穩(wěn)定性和密封隔熱性。當爐壁內側出現2400°C高溫時，氧化鋯耐火層5抵擋住高溫，保護其后的各耐火層不被損壞；碳化硅導熱層3透過高溫過渡層4不斷將氧化鋯耐火磚上的熱量傳導給水套層2A帶走，從而保證氧化鋯耐火磚的使用安全。
[0027]本實施例爐壁內徑3600mm，爐壁厚420mm，爐內壓力3MPa，高溫燃燒區(qū)理論最高溫度2400°C。其中鋼質外殼1為245R耐熱鋼，厚度為40mm ;金屬材料襯層2材質為245R，厚20mm ;水套層2A寬度為80mm ;間隙6寬度30mm，用碳化娃耐火膠泥搗打填實；中溫導熱層
(3)用碳化娃磚砌筑，厚度120mm ;高溫過渡層4用純剛玉耐火磚砌筑，厚度65mm ；超高耐溫耐火層5用氧化錯止口磚砌筑，厚度65_。
【主權項】
1.一種耐超高溫爐壁，其特征是:在鋼制外殼(1)的內側，襯有一層金屬材料襯層(2)，該金屬材料襯層(2)與鋼制外殼(1)之間設有間距，該間距空間為水套層(2A);在金屬材料襯層(2)的內側，再襯砌有一層用中等耐溫、高導熱系數耐火材料制成的中溫導熱層(3)，中等耐溫指耐1600°C的溫度；在中溫導熱層(3)的內側，再襯砌一層用高耐溫耐火材料制成的高溫過渡層(4);在高溫過渡層(4)的內側，再襯砌一層用耐超高溫度的耐火材料制成的超高耐溫耐火層(5);在金屬材料襯層(2)和中溫導熱層(3)之間設有間隙(6)，在間隙(6)內填充有高導熱系數耐火粉料制成的導熱耐火膠泥(7)。2.如權利要求1所述的一種耐超高溫爐壁，其特征是，用以襯砌爐壁最內側的超高耐溫耐火層(5)的超高溫耐火磚的四個非徑向砌筑面開設有凹凸止口，其中相鄰的兩面為凸形止口(8)，對應的另兩面為凹形止口(9)，相鄰砌筑的超高溫耐火磚的凹凸止口相互緊密配合。
【專利摘要】一種耐超高溫爐壁，在鋼制外殼(1)的內側，襯有一層金屬材料襯層(2)，該金屬材料襯層(2)與鋼制外殼(1)之間設有間距，該間距空間為水套層(2A)；在金屬材料襯層(2)的內側，再襯砌有一層用中等耐溫、高導熱系數耐火材料制成的中溫導熱層(3)；在中溫導熱層(3)的內側，再襯砌一層用高耐溫耐火材料制成的高溫過渡層(4)；在高溫過渡層(4)的內側，再襯砌一層用耐超高溫度的耐火材料制成的超高耐溫耐火層(5)；在金屬材料襯層(2)和中溫導熱層(3)之間設有間隙(6)，在間隙(6)內填充有用高導熱系數耐火粉料制成的導熱耐火膠泥(7)。本實用新型具有成本低、可在2400℃超高溫度下長期免維護使用的優(yōu)點。
【IPC分類】F23M5/08, F23M5/00
【公開號】CN205048472
【申請?zhí)枴緾N201520498317
【發(fā)明人】胡光雄
【申請人】胡光雄
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年7月10日