CN209307308U - 一种水冷壁与气化炉的连接结构及气化炉装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水冷壁与气化炉的连接结构及气化炉装置，涉及煤气化设备技术领域，为避免热膨胀的水冷壁沿气化炉的径向方向晃动而设计。所述水冷壁与气化炉的连接结构包括：支撑结构，所述水冷壁的局部通过所述支撑结构固定在所述气化炉内壁上；活动结构，所述水冷壁的其余部分通过所述活动结构安装在所述气化炉内壁上，以使热膨胀的所述水冷壁沿着所述气化炉的轴向方向移动。本实用新型提供的水冷壁与气化炉的连接结构及气化炉装置用于提高气化炉装置的使用性能。

Description

一种水冷壁与气化炉的连接结构及气化炉装置

技术领域

本实用新型涉及煤气化设备技术领域，尤其涉及一种水冷壁与气化炉的连接结构及气化炉装置。

背景技术

水冷壁代替传统耐火砖衬里作为气化炉保护层，水冷壁相对耐火砖衬里具有以下优势：采用水冷壁保护的气化炉，彻底解决气化炉耐火砖衬里磨损的更换问题，无需定期停车换砖，减少了耐火砖采购和筑炉费用，避免因更换炉砖而造成长达两个月停炉，提高年度运转时间；同时达到了节省费用，创造效益，维护长周期运行的效果；且具有单炉处理煤能力大、运行安全稳定可靠、碳转化率高、合成气中有效气成份即CO和H₂含量高、冷煤气效率高、同等规模设备投资低、开停车快捷、年运转率高、节能环保。

水冷壁在具体进行水冷时，由于水冷壁通常是合金钢材质，其在气化炉内受热后体积会膨胀，目前水冷壁大多在气化炉内采用一端与气化炉内壁固定连接，另一端没有任何连接任其自由膨胀的方式。又由于水冷壁金属本体导热性能好，水冷壁衬里与气化炉内壁之间需留有一定空隙充入保护气，使得气化炉壳体不受高温热蚀，所以这种自由膨胀的方式容易使得水冷壁在气化炉内沿水平方向左右晃动，又由于气化炉的高温区在气化炉的竖直中心轴线位置附近，水冷壁左右晃动会导致水冷壁中心线与气化炉中心线不吻合，部分水冷壁距离炉内高温区较近，导致水冷壁被高温损坏。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种水冷壁与气化炉的连接结构及气化炉装置，主要目的是解决了热膨胀的水冷壁沿气化炉的径向方向晃动的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种水冷壁与气化炉的连接结构，包括：

支撑结构，所述水冷壁的局部通过所述支撑结构固定在所述气化炉内壁上；

活动结构，所述水冷壁的其余部分通过所述活动结构安装在所述气化炉内壁上，以使热膨胀的所述水冷壁沿着所述气化炉的轴向方向移动。

本实用新型实施例提供的水冷壁与气化炉的连接结构，该连接结构包括支撑结构和活动结构，支撑结构可将水冷壁的局部固定在气化炉内壁上，以使水冷壁安装在气化炉内，活动结构可将水冷壁的其余部分活动安装在气化炉内壁上，当水冷壁对气化炉进行水冷降温过程中产生热膨胀时，在活动结构的作用下，该水冷壁就可沿着气化炉的轴向方向伸缩，活动结构限定了水冷壁沿着气化炉径向方向晃动，最终防止水冷壁靠近气化炉的高温区域。

可选的，所述活动结构为滑动结构。

可选的，所述水冷壁外壁上设置有沿所述水冷壁轴向方向延伸的导轨，所述气化炉内壁上设置有沿所述气化炉轴向方向延伸的导轨滑槽，所述导轨与所述导轨滑槽相配合形成所述滑动结构。

可选的，所述导轨的外壁与所述导轨滑槽的内壁之间具有间距。

可选的，所述导轨的横截面为矩形结构或凸形结构。

可选的，所述导轨滑槽具有多个，所述多个导轨滑槽沿着所述气化炉的周向方向布设，所述导轨也具有多个，且所述多个导轨沿着所述水冷壁的周向方向布设。

可选的，所述支撑结构设置在所述水冷壁与所述气化炉相配合的上部，所述活动结构设置在所述水冷壁与所述气化炉相配合的下部；或

所述支撑结构设置在所述水冷壁与所述气化炉相配合的下部，所述活动结构设置在所述水冷壁与所述气化炉相配合的上部。

可选的，所述支撑结构到所述活动结构之间的距离占所述水冷壁长度的1/2～3/4。

可选的，所述活动结构沿所述水冷壁的长度占所述水冷壁长度的3％～5％。

可选的，所述支撑结构具有至少一组，任一组支撑结构由位于所述气化炉同一高度上的多个支撑结构组成，且所述多个支撑结构沿着所述气化炉的周向方向布设。

本实用新型实施例另一方面还提供了一种气化炉装置，所述气化炉装置包括：气化炉，所述气化炉内具有燃烧室；水冷壁，所述水冷壁设置在所述燃烧室内；其中，所述水冷壁通过上述所述的水冷壁与气化炉的连接结构设置在所述燃烧室内。

本实施例提供的气化炉装置，由于具有上述所述的水冷壁与气化炉的连接结构，当水冷壁受热膨胀时，会在活动结构的作用下沿着气化炉的轴向方向即延伸方向伸缩，而不会朝气化炉的反应区域滑动，进而就避免了水冷壁被高温损坏的现象，提高了整个气化炉装置的稳定性能，延长了水冷壁的使用期限。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种气化炉装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种气化炉装置的局部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种气化炉装置的局部结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种滑动结构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种滑动结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例水冷壁与气化炉的连接结构及气化炉装置进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本实用新型实施例一方面提供了一种气化炉装置，参照图1至图3，所述气化炉装置包括：气化炉1和设置在所述气化炉1内的水冷壁2，所述气化炉1内的区域通过支撑板5隔离成为燃烧室101和激冷室102，所述水冷壁2设置在所述燃烧室101内，且所述水冷壁2通过连接结构设置在燃烧室101内，该连接结构即为水冷壁与气化炉的连接结构。

参照图1至图3，水冷壁与气化炉的连接结构包括：支撑结构3和活动结构，所述水冷壁2的局部通过所述支撑结构3固定在所述气化炉1内壁上；所述水冷壁2的其余部分通过活动结构安装在所述气化炉1内壁上，以使热膨胀的所述水冷壁2沿着所述气化炉1的轴向方向伸缩。

具体的，所述支撑结构3目的是为了将水冷壁2固定在所述气化炉1内，所述活动结构目的是当水冷壁2受热发生膨胀时，水冷壁2在活动结构的促使下沿着气化炉1的轴向方向伸缩，尽可能的使水冷壁2在气化炉1的径向方向不发生晃动，这样就不会使水冷壁2的内壁靠近气化炉1的高温反应区，也防止高温区域对水冷壁2的破坏。

示例的，本公开对水冷壁2的结构不做限定，任何结构的水冷壁2均在本公开的保护范围之内。

在一些实施例中，参照图3，可以将支撑结构3设置在气化炉1与水冷壁2相配合的上部，活动结构设置在气化炉1与水冷壁2相配合的下部；相反，参照图2，也可以将支撑结构3设置在气化炉1与水冷壁2相配合的下部，活动结构设置在气化炉1与水冷壁2相配合的上部。其中，所述气化炉1与水冷壁2相配合的上部指靠近所述水冷壁2的顶部，所述气化炉1与水冷壁2相配合的下部指靠近所述水冷壁2的底部。

为了保证水冷壁2安装在气化炉1内的整体稳定性，且又确保水冷壁2可以沿着气化炉1的延伸方向自由伸缩而不发生较大偏移，所述支撑结构3到所述活动结构之间的距离占所述水冷壁2长度的1/2～3/4；示例的，所述支撑结构3到所述活动结构之间的距离占所述水冷壁2长度的3/4。

同样，为了保障水冷壁2在受热膨胀时不会沿着气化炉1的径向方向发生较大的偏移，所述活动结构沿所述水冷壁2的长度占所述水冷壁2长度的3％～5％；示例的，所述活动结构沿所述水冷壁2的长度占所述水冷壁2长度的4.5％。

参照图3，所述气化炉1的侧壁上安装有炉侧喷嘴12，所述支撑结构3到所述炉侧喷嘴12的距离为h，所述水冷壁长度为H，其中，若太小，支撑结构3与炉侧喷嘴12相距太近，影响水冷壁2的整体结构强度；若太大，支撑结构3与炉侧喷嘴12相距太远，水冷壁2形变就会太大，造成水冷壁2的开孔和气化炉1开孔不在同一水平面上，造成炉侧喷嘴12发生偏移，影响气化效果。支撑结构3优选设置在气化炉1的中上部或下部位置，最优选设置在气化炉1炉侧喷嘴12的周围，这是因为水冷壁2在循环水的重力和温度影响下，其应力变化也比较大，水冷壁2变形较大，为防止其应力变化对炉侧喷嘴12安装精度造成影响，优选在炉侧喷嘴12周围，例如在炉侧喷嘴12上部、两炉侧喷嘴12之间中点的位置。

参照图1至图3，所述水冷壁2外壁通过支撑点固定在所述气化炉内壁上，所述支撑点形成所述支撑结构3，示例的，所述支撑点一般为焊接结构，即将水冷壁2的外壁焊接在所述气化炉1的内壁上。为了防止水冷壁2在沿着气化炉1伸缩时，在焊接处产生应力集中，可在焊接之前，对焊接处进行热处理，以减少应力集中现象，也能有效的降低水冷壁应力对炉侧喷嘴12安装精度的影响，从而保证气化炉的正常使用。

在一些实施例中，所述支撑结构3具有一组或多组，任一组支撑结构由位于所述气化炉1同一高度上的多个支撑结构组成，且所述多个支撑结构沿着所述气化炉1的周向方向布设，即任一组支撑结构位于同一水平面上，优选的，可将位于同一水平面上的多个支撑结构均匀布设，这样才能确保水冷壁2在受热时膨胀均匀，应力分散。例如，在水冷壁2外壁和气化炉1内壁同一水平面上均匀的设置四个支撑点，这样不仅能应对水冷壁2在生产时产生的晃动，也能确保其在受热时位置不发生偏离。若所述支撑点具有多组，多组所述支撑点沿着水冷壁2的延伸方向布设。至于相邻或相隔两组支撑点中支撑点的数量在此不做限定。

再示例的，所述水冷壁2外壁通过支撑柱固定在所述气化炉1内壁上，所述支撑柱形成所述支撑结构3，所述支撑柱的一端固定在水冷壁2的内壁上，另一端固定在气化炉1的内壁上，使水冷壁2与气化炉1能够牢固连接。

在一些实施例中，活动结构采用滑动结构4，通过滑动结构4可以使热膨胀的水冷壁沿着气化炉的轴向方向伸缩。

参照图1至图5，所述水冷壁2外壁上设置有沿所述水冷壁2轴向方向延伸的导轨402，所述气化炉1内壁上设置有沿所述气化炉1轴向方向延伸的导轨滑槽401，所述导轨402与所述导轨滑槽401相配合形成所述滑动结构4。

具体的，所述导轨402可在导轨滑槽401内沿着气化炉1的轴向方向(即气化炉高度方向)上下移动，而不会沿着径向方向(即气化炉直径水平方向)左右大幅度晃动，其中，导轨滑槽401与气化炉1内壁相连接，要求导轨滑槽401与气化炉1两者的热膨胀系数相同或相近，目的是减少热膨胀应力对焊接处的影响，如果两者膨胀系数相差较大，会导致焊接处应力集中，破坏焊接强度；导轨402与水冷壁2相连接，两者的热膨胀系数也需相同或相似，延长设备的使用寿命；且导轨滑槽401与气化炉1连接处、导轨402与水冷壁2连接处需要做好热处理，防止应力集中。

示例的，参照图4，所述导轨402的横截面为矩形结构，则所述导轨滑槽401的横截面为相对应的矩形结构；再示例的，参照图5，所述导轨402的横截面为凸形结构，则所述导轨滑槽401的横截面为相对应的凹形结构；再示例的，所述导轨402的横截面为燕尾形结构，则所述导轨滑槽401的横截面为相对应的燕尾形结构。除此之外，任何形状的所述导轨402和所述导轨滑槽401均在本公开的保护范围之内。

为了保证受热膨胀的水冷壁2在气化炉1内伸缩时的稳定性，所述导轨滑槽401具有多个，所述多个导轨滑槽401沿着所述气化炉1的周向方向布设，所述导轨402也具有多个，且所述多个导轨402沿着所述水冷壁2的周向方向布设。优选的，多个导轨滑槽401沿着所述气化炉1的周向方向均匀布设，则多个导轨402也沿着所述水冷壁2的周向方向均匀布设。

在另外一些实施例中，所述水冷壁2外壁上设置有沿所述水冷壁2轴向方向延伸的导轨滑槽401，所述气化炉1内壁上设置有沿所述气化炉1轴向方向延伸的导轨402，所述导轨402与所述导轨滑槽401相配合形成所述滑动结构4。

当气化炉1内温度升高时，导轨402和导轨滑槽401也会相应发生热膨胀，为了保障导轨402顺利在导轨滑槽401内滑动，参照图4和图5，所述导轨402的内壁与所述导轨滑槽401的外壁之间具有间距，这样就能确保水冷壁2与气化炉1中轴线不发生大幅偏离，保证水冷壁2内部与气化炉2中轴线附近高温区距离较远，受热均匀，延长设备使用寿命。其中，a、b、c、d、e、f和g的大小要根据导轨402和导轨滑槽401的膨胀系数来确定，膨胀系数大，其值就大；膨胀系数小，其值就小。在导轨402和导轨滑槽401热膨胀系数相近的条件下，其间距值一般为水冷壁2径向长度的5％左右。

具体实施时，所述水冷壁2的外壁与气化炉1的内壁之间形成环形腔103，所述支撑结构3和滑动结构4设置在所述环形腔103内。

具体的，所述水冷壁2在安装时，要确保水冷壁2的中心线与气化炉1的中心线完全重合，且水冷壁2的上、下管口要绝对水平，以确保水冷壁2管束热涨应力均匀，不会左右晃动。

为了使水冷壁2管束在热胀伸长时，保证气化炉1的环形腔103的保护气能足量的进入燃烧室内，以此来保护气化炉1壳体不超温，所述水冷壁2的上端与所述气化炉1的顶部的间距大于水冷壁2长度的2％。

本实施例提供的气化炉装置，还包括：设置在激冷室102内的激冷环6和与所述激冷环6连接的下降管7，当所述支撑结构3位于所述水冷壁2的下部时，所述水冷壁2的底端还可以通过加固板11安装在支撑板5上。

所述气化炉装置还可以包括位于顶部的顶部喷嘴10；或多个炉侧喷嘴12，多个炉侧喷嘴12对称分布在气化炉1的周向方向；或位于顶部的顶部喷嘴10和多个炉侧喷嘴12。对于多个炉侧喷嘴12的气化炉装置，一定要确保安装炉侧喷嘴12的开孔与水冷壁2上的开孔完全重合，否则会影响炉侧喷嘴12和水冷壁2的使用寿命。

参照图1，所述气化炉装置还包括：破渣机9，所述破渣机9通过法兰4安装在所述气化炉1的底端。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，包括：

支撑结构，所述水冷壁的局部通过所述支撑结构固定在所述气化炉内壁上；

活动结构，所述水冷壁的其余部分通过所述活动结构安装在所述气化炉内壁上，以使热膨胀的所述水冷壁沿着所述气化炉的轴向方向伸缩。

2.根据权利要求1所述的水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，所述活动结构为滑动结构。

3.根据权利要求2所述的水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，所述水冷壁外壁上设置有沿所述水冷壁轴向方向延伸的导轨，所述气化炉内壁上设置有沿所述气化炉轴向方向延伸的导轨滑槽，所述导轨与所述导轨滑槽相配合形成所述滑动结构。

4.根据权利要求3所述的水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，所述导轨的外壁与所述导轨滑槽的内壁之间具有间距。

5.根据权利要求3所述的水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，所述导轨的横截面为矩形结构或凸形结构。

6.根据权利要求3所述的水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，所述导轨滑槽具有多个，所述多个导轨滑槽沿着所述气化炉的周向方向布设，所述导轨也具有多个，且所述多个导轨沿着所述水冷壁的周向方向布设。

7.根据权利要求1所述的水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，所述支撑结构设置在所述水冷壁与所述气化炉相配合的上部，所述活动结构设置在所述水冷壁与所述气化炉相配合的下部；或

所述支撑结构设置在所述水冷壁与所述气化炉相配合的下部，所述活动结构设置在所述水冷壁与所述气化炉相配合的上部。

8.根据权利要求1所述的水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，所述支撑结构到所述活动结构之间的距离占所述水冷壁长度的1/2～3/4。

9.根据权利要求1所述的水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，所述活动结构沿所述水冷壁的长度占所述水冷壁长度的3％～5％。

10.根据权利要求1所述的水冷壁与气化炉的连接结构，其特征在于，所述支撑结构具有至少一组，任一组支撑结构由位于所述气化炉同一高度上的多个支撑结构组成，且所述多个支撑结构沿着所述气化炉的周向方向布设。

11.一种气化炉装置，其特征在于，包括：

气化炉，所述气化炉内具有燃烧室；

水冷壁，所述水冷壁设置在所述燃烧室内；

其中，所述水冷壁通过权利要求1～10任一所述的水冷壁与气化炉的连接结构设置在所述燃烧室内。

12.根据权利要求11所述的气化炉装置，其特征在于，所述气化炉的侧壁上设置有炉侧喷嘴，所述支撑结构设置在所述炉侧喷嘴周围。

13.根据权利要求12所述的气化炉装置，其特征在于，所述支撑结构到所述炉侧喷嘴的距离为h，所述水冷壁长度为H，其中，2％≤h/H≤4％。