CN108191384B - 一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种堵头砖的制备方法，=涉及一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖及制备方法。公开的一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖具有堵头；堵头为由高铬材料制备而成的、由上向下渐缩径的圆锥台体；堵头的上端具有用以起连接作用的堵头连接块；所述的堵头连接块为由堵头的上端向上渐扩径的圆锥台体；所述堵头连接块的上端具有用以起封堵作用的尾部堵块；尾部堵块与堵头连接块由低铬材料一体成型；堵头砖的中心***有耐热钢筋；高铬材料为Cr2O3含量为70～93%的材料；低铬材料为Cr2O3含量为2～15%的材料。本发明降低了堵头砖的经济成本，降低了堵头砖的质量，并降低了气化炉运行过程中堵头砖高温插拔的工作强度。

Description

一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖及制备方法
技术领域
本发明涉及一种堵头砖的制备方法，具体来讲涉及一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖及制备方法。
背景技术
富煤少气贫油的基本国情决定了煤化工在我国发展的主体地位。发展高效、清洁、环保、节能的产业链是现在和将来对煤化工的必然要求。自2004年12月首套四喷嘴气化炉投入工业应用以来，经过研发人员及应用单位技术人员不断攻关、改进，技术水平不断提升，装置运行稳定。与同类技术相比，该技术显示出了突出的技术优势，投入工业运行，各项指标均达到当前大型煤气化技术的国际领先水平。
四喷嘴气化炉设置了一个顶部临时性预热烧嘴和筒身上部四个对置式的燃料烧嘴。在开车之前需要从顶部炉口放入预热烧嘴对炉膛进行加温，直至加热到投料温度后拔出，然后用堵头砖将炉口塞住，封闭后，再启动四个对置式的燃料烧嘴进行投料运行。气化炉运行过程中，堵头砖和拱顶砖一起抵抗煤渣的侵蚀和冲刷。当气化炉停炉检修时，需要把堵头砖***。为了方便堵头砖的插拔，堵头砖尾部设置了耐热钢筋镶嵌钩环。因为钩环的存在堵头砖采用浇注预制方法进行，然后进行一定温度的处理。
因为有镶嵌钢筋的存在，制作堵头的体积都较大，高铬材料的体积密度相对较大，堵头砖的自重较大。堵头的插拔都是在高温下进行的，工人的工作强度太大。另外，高铬堵头所使用的材料，氧化铬是一种稀缺资源，需要尽可能少使用这种材料。
发明内容
本发明的目的是提出一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖及制备方法，使其根据TRIZ40个基本原理-局部质量原理，充分利用堵头砖自身结构的特点，将大体积大尺寸的堵头砖支撑具有功能梯度的堵头砖，从而减少氧化铬材料的使用数量，降低堵头砖的质量，降低气化炉运行过程中堵头砖高温插拔的工作强度。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖，所述的堵头砖具有用以起抗侵蚀作用的堵头；所述的堵头为由高铬材料制备而成的、由上向下渐缩径的圆锥台体；所述堵头的上端具有用以起连接作用的堵头连接块；所述的堵头连接块为由堵头的上端向上渐扩径的圆锥台体；所述堵头连接块的上端具有用以起封堵作用的尾部堵块；所述的尾部堵块为直径大于堵头连接块最大直径的圆柱体；所述尾部堵块的上端面的中心具有凹槽；所述的尾部堵块与所述的堵头连接块由低铬材料一体成型；一体成型的所述尾部堵块和所述的堵头连接块与堵头砌筑为一体形成堵头砖；所述堵头砖的中心***有耐热钢筋；所述耐热钢筋的下端位于所述的堵头内，上端位于所述的凹槽内；所述的耐热钢筋与所述的堵头、堵头连接块以及尾部堵块之间通过耐热钉齿连接；所述的高铬材料为Cr2O3含量为70～93%的材料；所述的低铬材料为Cr2O3含量为2～15%的材料。
所述Cr2O3含量为70～93%材料的原料组成及重量百分比为：
5～0mm的电熔或烧结氧化铬骨料 68～72%；骨料中Cr2O3含量>86%；180～325目的电熔或烧结氧化铬细粉12～20%；细粉中Cr2O3含量>86%；1000目活性α-氧化铝微粉 5～10%；325目铝酸钙水泥 0.5～8%；磷酸盐溶液 0.5～8%；还外加有为原料总重量3～6%的水。
所述Cr2O3含量为2～15%的材料的原料组成及重量百分比为：5～0mm的电熔或烧结刚玉骨料 68～72%，骨料中Al2O3含量99%；180～325目的电熔或烧结刚玉细粉 3～18%，细粉中Al2O3含量99%；180～325目的电熔或烧结氧化铬细粉，2～17%；细粉中Cr2O3含量>86%；1000目活性α-氧化铝微粉，5～10%；325目铝酸钙水泥0.5～8%；磷酸盐溶液0.5～8%；还外加有为原料总重量3～6%的水。
所述的耐热钢筋为倒U型。
一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖的制备方法，其特征在于：堵头砖内埋置倒U型耐热钢筋，耐热钢筋上焊接三层耐热钉齿，每层耐热钉齿为多个；耐热钢筋最下端的耐热钉齿埋在堵头内，耐热钢筋中部的钉齿埋在堵头连接块内，耐热钢筋上部的耐热钉齿埋在尾部堵块内；耐热钢筋的顶部露出在尾部堵块的凹槽里，形成一个钩环；成型时，先将Cr2O3含量70～93%的材料注入模具内，进行振动，料浆要盖住倒U型耐热钢筋最下方的耐热钉齿，将平整的料浆进行挖槽处理，再注入Cr2O3含量2～15%的材料，继续振动，直至预制到模具制定位置；材料硬化后进行脱模，120～150℃进行烘干，400～500℃热处理。
本发明提出的一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖，充分利用堵头砖自身结构的特点，将大体积大尺寸的堵头砖支撑具有功能梯度的堵头砖，从而减少了氧化铬材料的使用数量，降低了堵头砖的经济成本，降低了堵头砖的质量，并降低了气化炉运行过程中堵头砖高温插拔的工作强度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、堵头，2、堵头连接块，3、耐热钢筋，4、耐热钉齿，5、尾部堵块。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明加以说明；
如图1所示，一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖，所述的堵头砖具有用以起抗侵蚀作用的堵头1；所述的堵头1为由高铬材料制备而成的、由上向下渐缩径的圆锥台体；所述堵头1的上端具有用以起连接作用的堵头连接块2；所述的堵头连接块2为由堵头的上端向上渐扩径的圆锥台体；所述堵头连接块2的上端具有用以起封堵作用的尾部堵块3；所述的尾部堵块3为直径大于堵头连接块最大直径的圆柱体；所述尾部堵块3的上端面的中心具有凹槽；所述的尾部堵块与所述的堵头连接块由低铬材料一体成型；一体成型的所述尾部堵块3和所述的堵头连接块2与堵头1砌筑为一体形成堵头砖；所述堵头砖的中心***有耐热钢筋3；所述耐热钢筋3的下端位于所述的堵头内，上端位于所述的凹槽内；所述的耐热钢筋3与所述的堵头、堵头连接块以及尾部堵块之间通过耐热钉齿4连接；所述的高铬材料为Cr2O3含量为70～93%的材料；所述的低铬材料为Cr2O3含量为2～15%的材料。
所述Cr2O3含量为70～93%材料的原料组成及重量百分比为：
5～0mm的电熔或烧结氧化铬骨料 68～72%；骨料中Cr2O3含量>86%；180～325目的电熔或烧结氧化铬细粉12～20%；细粉中Cr2O3含量>86%；1000目活性α-氧化铝微粉 5～10%；325目铝酸钙水泥 0.5～8%；磷酸盐溶液 0.5～8%；还外加有为原料总重量3～6%的水。
所述Cr2O3含量为2～15%的材料的原料组成及重量百分比为：5～0mm的电熔或烧结刚玉骨料 68～72%，骨料中Al2O3含量99%；180～325目的电熔或烧结刚玉细粉 3～18%，细粉中Al2O3含量99%；180～325目的电熔或烧结氧化铬细粉，2～17%；细粉中Cr2O3含量>86%；1000目活性α-氧化铝微粉，5～10%；325目铝酸钙水泥0.5～8%；磷酸盐溶液0.5～8%；还外加有为原料总重量3～6%的水。
所述的耐热钢筋为倒U型。
实施例一：
预制成型的堵头砖分为起到抗侵蚀作用的圆锥型堵头头部，起连接作用的圆锥型堵头中部和起封堵作用的圆柱型尾部。圆锥型堵头头部为Cr2O3含量90.5%的材料，圆锥型堵头中部和圆柱型的尾部为Cr2O3含量8.1%的材料。
一种Cr2O3含量90.5%的材料，其组成为（按照重量百分比）：
5～0mm的电熔氧化铬骨料，72%；骨料中Cr2O3含量99.5%。
180～325目的电熔氧化铬细粉，19%；细粉中Cr2O3含量99.5%。
1000目活性α-氧化铝微粉，5%；
325目铝酸钙水泥，4.5%；
磷酸盐溶液，0.5%；
水，外加，5%。
一种Cr2O3含量8.1%的材料，其组成为（按照重量百分比）：
5～0mm的电熔刚玉骨料，72%；骨料中Al2O3含量99%。
180～325目的电熔刚玉细粉，10%；细粉中Al2O3含量99%。
180～325目的电熔氧化铬细粉，9%；细粉中Cr2O3含量90%。
1000目活性α-氧化铝微粉，5%；
325目铝酸钙水泥，4.5%；
磷酸盐溶液，0.5%；
水，外加，5%。
具体制备过程如下：
堵头砖内埋置倒U型耐热钢件，U型钢件上焊接三层钉齿，每层钉齿有8个。U型钢件最下端的钉齿埋在圆锥型堵头头部，U型钢件中部的钉齿埋在圆锥型堵头中部，U型钢件上部的钉齿埋在圆柱型的堵头尾部。U型钢件的顶部露出在圆柱型堵头尾部的凹坑里，形成一个钩环。
成型时，先将Cr2O3含量90.5%的材料注入模具内，进行振动，料浆要盖住倒U型耐热钢件最下方的钉齿，将平整的料浆进行挖槽处理，再注入Cr2O3含量8.1%的材料，继续振动，直至预制到模具制定位置。
材料硬化后进行脱模，150℃进行烘干，500℃热处理。
实施例二：
预制成型的堵头砖分为起到抗侵蚀作用的圆锥型堵头头部，起连接作用的圆锥型堵头中部和起封堵作用的圆柱型尾部。圆锥型堵头头部为Cr2O3含量79%的材料，圆锥型堵头中部和圆柱型的尾部为Cr2O3含量14.9%的材料。
一种Cr2O3含量79%的材料，其组成为（按照重量百分比）：
5～0mm的烧结氧化铬骨料，68%；骨料中Cr2O3含量90%。
180～325目的烧结氧化铬细粉，18%；细粉中Cr2O3含量99%。
1000目活性α-氧化铝微粉，8%；
325目铝酸钙水泥，1%；
磷酸盐，5%；
水，外加，6%。
一种Cr2O3含量14.9%的材料，其组成为（按照重量百分比）：
5～0mm的烧结刚玉骨料，68%；骨料中Al2O3含量99%。
180～325目的烧结刚玉细粉，3%；细粉中Al2O3含量99%。
180～325目的烧结氧化铬细粉，15%；细粉中Cr2O3含量99%。
1000目活性α-氧化铝微粉，8%；
325目铝酸钙水泥，1%；
磷酸盐，5%；
水，外加，6%。
具体制备过程如下：
堵头砖内埋置倒U型耐热钢件，U型钢件上焊接三层钉齿，每层钉齿有8个。U型钢件最下端的钉齿埋在圆锥型堵头头部，U型钢件中部的钉齿埋在圆锥型堵头中部，U型钢件上部的钉齿埋在圆柱型的堵头尾部。U型钢件的顶部露出在圆柱型堵头尾部的凹坑里，形成一个钩环。
成型时，先将Cr2O3含量79%的材料注入模具内，进行振动，料浆要盖住倒U型耐热钢件最下方的钉齿，将平整的料浆进行挖槽处理，再注入Cr2O3含量14.9%的材料，继续振动，直至预制到模具制定位置。
材料硬化后进行脱模，135℃进行烘干，450℃热处理。
实施例三：
预制成型的堵头砖分为起到抗侵蚀作用的圆锥型堵头头部，起连接作用的圆锥型堵头中部和起封堵作用的圆柱型尾部。圆锥型堵头头部为Cr2O3含量84.2%的材料，圆锥型堵头中部和圆柱型的尾部为Cr2O3含量6.1%的材料。
一种Cr2O3含量84.2%的材料，其特征在于：
其组成为（按照重量百分比）：
5～0mm的烧结氧化铬骨料，70%；骨料中Cr2O3含量99%。
180～325目的电熔氧化铬细粉，15%；细粉中Cr2O3含量99%。
1000目活性α-氧化铝微粉，10%；
325目铝酸钙水泥，0.5%；
磷酸盐溶液，4.5%；
水，外加，3%。
一种Cr2O3含量6.1%的材料，其特征在于：
5～0mm的电熔刚玉骨料，70%；骨料中Al2O3含量99%。
180～325目的烧结刚玉细粉，8%；细粉中Al2O3含量99%。
180～325目的烧结氧化铬细粉，7%；细粉中Cr2O3含量87%。
1000目活性α-氧化铝微粉，10%；
325目铝酸钙水泥，0.5%；
磷酸盐，4.5%；
水，外加，3%。
具体制备过程如下：
堵头砖内埋置倒U型耐热钢件，U型钢件上焊接三层钉齿，每层钉齿有8个。U型钢件最下端的钉齿埋在圆锥型堵头头部，U型钢件中部的钉齿埋在圆锥型堵头中部，U型钢件上部的钉齿埋在圆柱型的堵头尾部。U型钢件的顶部露出在圆柱型堵头尾部的凹坑里，形成一个钩环。
成型时，先将Cr2O3含量84.2%的材料注入模具内，进行振动，料浆要盖住倒U型耐热钢件最下方的钉齿，将平整的料浆进行挖槽处理，再注入Cr2O3含量6.1%的材料，继续振动，直至预制到模具制定位置。
材料硬化后进行脱模，150℃进行烘干，400℃热处理。
Figure 334164DEST_PATH_IMAGE001
通过三个实施例对一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖的制备方法的效果进行说明。实施例制备的功能梯度堵头砖，堵头砖的重量分别降低了20.3%，19.7%，21.7%；Cr2O3材料消耗分别降低了78.3%，75.7%，81.2%。有效地减少氧化铬材料的使用数量，降低堵头砖的经济成本，降低堵头砖的质量，降低气化炉运行过程中堵头砖高温插拔的工作强度。

Claims (3)

1.一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖，其特征在于：所述的堵头砖具有用以起抗侵蚀作用的堵头；所述的堵头为由高铬材料制备而成的、由上向下渐缩径的圆锥台体；所述堵头的上端具有用以起连接作用的堵头连接块；所述的堵头连接块为由堵头的上端向上渐扩径的圆锥台体；所述堵头连接块的上端具有用以起封堵作用的尾部堵块；所述的尾部堵块为直径大于堵头连接块最大直径的圆柱体；所述尾部堵块的上端面的中心具有凹槽；所述的尾部堵块与所述的堵头连接块由低铬材料一体成型；一体成型的所述尾部堵块和所述的堵头连接块与堵头砌筑为一体形成堵头砖；所述堵头砖的中心***有耐热钢筋；所述耐热钢筋的下端位于所述的堵头内，上端位于所述的凹槽内；所述的耐热钢筋与所述的堵头、堵头连接块以及尾部堵块之间通过耐热钉齿连接；所述的高铬材料为Cr2O3含量为70～93%的材料；所述的低铬材料为Cr2O3含量为2～15%的材料；所述Cr2O3含量为70～93%材料的原料组成及重量百分比为：5～0mm的电熔或烧结氧化铬骨料 68～72%；骨料中Cr2O3含量>86%；180～325目的电熔或烧结氧化铬细粉12～20%；细粉中Cr2O3含量>86%；1000目活性α-氧化铝微粉 5～10%；325目铝酸钙水泥 0.5～8%；磷酸盐溶液 0.5～8%；还外加有为原料总重量3～6%的水；所述Cr2O3含量为2～15%的材料的原料组成及重量百分比为：5～0mm的电熔或烧结刚玉骨料 68～72%，骨料中Al2O3含量99%；180～325目的电熔或烧结刚玉细粉 3～18%，细粉中Al2O3含量99%；180～325目的电熔或烧结氧化铬细粉，2～17%；细粉中Cr2O3含量>86%；1000目活性α-氧化铝微粉，5～10%；325目铝酸钙水泥0.5～8%；磷酸盐溶液0.5～8%；还外加有为原料总重量3～6%的水。
2.如权利要求1所述的一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖，其特征在于：所述的耐热钢筋为倒U型。
3.制备权利要求1-2任一所述一种功能梯度的四喷嘴气化炉堵头砖的制备方法，其特征在于：堵头砖内埋置倒U型耐热钢筋，耐热钢筋上焊接三层耐热钉齿，每层耐热钉齿为多个；耐热钢筋最下端的耐热钉齿埋在堵头内，耐热钢筋中部的钉齿埋在堵头连接块内，耐热钢筋上部的耐热钉齿埋在尾部堵块内；耐热钢筋的顶部露出在尾部堵块的凹槽里，形成一个钩环；成型时，先将Cr2O3含量70～93%的材料注入模具内，进行振动，料浆要盖住倒U型耐热钢筋最下方的耐热钉齿，将平整的料浆进行挖槽处理，再注入Cr2O3含量2～15%的材料，继续振动，直至预制到模具制定位置；材料硬化后进行脱模，120～150℃进行烘干，400～500℃热处理。
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