CN212102719U - 气化炉拱顶内衬结构及气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气化炉拱顶内衬结构，包括由气化炉工作室向外依次设置的向火面砖、浇注料层、可压缩料层、钢壳，所述钢壳上开设有炉口，所述可压缩料层与所述钢壳紧密粘合固定，所述浇注料层与所述可压缩料层紧密粘合固定，所述向火面砖与所述浇注料层紧密粘合固定，所述向火面砖、所述浇注料层、所述可压缩料层均延伸至炉口四周，形成以所述炉口为中心的拱形结构。本实用新型取消了现有技术中的背衬砖层结构，在向火面砖与可压缩料层之间只设置浇注料层，从而发挥浇注料低热导率的优势，使炉壳温度下降低约8～11℃，降低了气化炉拱顶超温的几率。

Description

气化炉拱顶内衬结构及气化炉

技术领域

本实用新型涉及气化炉技术领域，尤其是涉及一种气化炉拱顶内衬结构及气化炉。

背景技术

水煤浆加压气化炉是煤炭液化技术的关键设备，它以煤为原料，与高温水蒸气、氧气混合后发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等气体，用于合成氨等化工原料和城市煤气，其内衬所用耐火材料除了承受高温高压外，还要遭受还原性气氛、酸性熔渣的侵蚀和高温气流的冲刷。

国内目前所采用的一种四喷嘴对置式气化炉，该气化炉拱顶具有耐火材料衬里，所述耐火材料衬里包括由内到外的向火面砖、背衬砖、浇注料层、可压缩料层，由于四喷嘴对置式气化炉的烧嘴位于炉体中部，炉内高温气流会对拱顶耐火材料产生冲刷。在气化炉运行过程中，该结构的拱顶下部经受长期的冲刷、侵蚀容易形成薄弱部位，从而导致超温。并且该结构中的向火面耐火材料在被侵蚀消耗过半后，容易出现直通缝而发生窜气，平均每年因气化炉因拱顶窜气超温非计划停车3次，并且更换一套拱顶耐火砖检修工作量大，消耗材料多，价格高，长时间非计划停车更是造成了巨大的经济损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种气化炉拱顶内衬结构及气化炉，解决了现有技术中存在的气化炉拱顶易超温的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供了一种气化炉拱顶内衬结构，包括由气化炉工作室向外依次设置的向火面砖、浇注料层、可压缩料层、钢壳，所述钢壳上开设有炉口，所述可压缩料层与所述钢壳紧密粘合固定，所述浇注料层与所述可压缩料层紧密粘合固定，所述向火面砖与所述浇注料层紧密粘合固定，所述向火面砖、所述浇注料层、所述可压缩料层均延伸至炉口四周，形成以所述炉口为中心的拱形结构。

优选地，所述向火面砖为高铬砖层。

优选地，所述浇注料层为铬刚玉浇注料层。

优选地，所述可压缩料层为耐火岩棉板。

优选地，所述拱形结构与气化炉筒体的连接位置处设置有膨胀缝。

优选地，所述高铬砖层的厚度为300mm。

优选地，所述铬刚玉浇注料层的厚度为239mm。

优选地，所述耐火岩棉板的厚度为30mm。

优选地，所述钢壳厚度为60mm。

本实用新型还提供了一种气化炉，包括如上所述的气化炉拱顶内衬结构。

本实用新型提供的技术方案中，采用向火面砖、浇注料层、可压缩料层、钢壳的内衬结构，取消了现有技术中的背衬砖层结构，而是采用浇注料层代替，从而发挥浇注料低热导率的优势，使炉壳温度下降低约8～11℃，降低了气化炉拱顶超温的几率。此外，由于浇注料的生产效率比背衬砖的高，可在施工前由卖方运至现场，无需库房或库房使用期短，产生的贮存费用低；施工效率高，维修施工周期缩短；浇注料层整体性好，无接缝，气密性好，杜绝了因施工原因导致背衬砖接缝过大或过小引起的烘炉或使用过程中背衬砖灰缝拉开或背衬砖受挤压产生裂纹等现象，减少或避免了拱顶串气超温，散热损失少，节约能源；背衬砖用浇注料替代，可降低部分采购成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的气化炉拱顶内衬结构示意图；

图2是本实用新型提供的现有技术气化炉拱顶内衬结构示意图。

图中：1、向火面砖；2、浇注料层；3、可压缩料层；4、钢壳；5、炉口；6、膨胀缝；7、背衬砖层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参照图1，一种气化炉拱顶内衬结构，包括由气化炉工作室向外依次设置的向火面砖1、浇注料层2、可压缩料层3、钢壳4，钢壳4上开设有炉口5述可压缩料层3与钢壳4紧密粘合固定，浇注料层2与可压缩料层3紧密粘合固定，向火面砖1与浇注料层2紧密粘合固定，向火面砖1、浇注料层2、可压缩料层3均延伸至炉口5四周，形成以炉口5为中心的拱形结构，图1中的字母代表不同的砖型，多种砖型组合在一起形成拱形结构，相较于现有技术中的向火面砖1、背衬砖、浇注料层2、可压缩料层3结构，本实用新型取消了背衬砖，在向火面砖1与可压缩料层3之间只设置浇注料层2，还可以适当加厚浇注料层2的厚度，从而发挥浇注料低热导率的优势，使炉壳温度下降低约8～11℃，降低了气化炉拱顶超温的几率。

需要说明的是，本实用新型相较于现有技术中的气化炉拱顶内衬结构，还具备以下优势：

节约库房贮存成本，浇注料的生产效率比背衬砖的高3～8倍，可在施工前由卖方运至现场，无需库房或库房使用期短，产生的贮存费用低；施工效率高，维修施工周期缩短，施工机械化程度高，施工效率较砌筑背衬砖的高5～15倍；整体性好，无接缝，气密性好，杜绝了因施工原因导致背衬砖接缝过大或过小引起的烘炉或使用过程中背衬砖灰缝拉开或背衬砖受挤压产生裂纹等现象，减少或避免了拱顶串气超温，散热损失少，节约能源；拱顶内衬材料数量减少，采购成本降低。浇注料体积密度≥2.90g/cm3，背衬砖体积密度≥3.25g/cm3，背衬砖用浇注料替代，可降低部分采购成本。

具体的，上述向火面砖1为高铬砖层，高铬砖是以氧化铬和氧化铝为主要原料，或引入少量氧化锆，经高温烧成而制得氧化铬含量不低于75％，氧化铬、氧化铝和氧化锆含量不小于98％的定形耐火制品。高铬砖一般以工业纯铬绿为主要原料生产的氧化铬制品，高铬砖具有优良的抗侵蚀性、常温耐压强度高、高温强度高、优良的耐磨性、耐火度高、抗热震性优、高温体积稳定性好等特点，广泛应用于煤气化炉炉衬材料以及水煤浆加压气化炉工作面衬里。

上述浇注料层2为铬刚玉浇注料层，铬刚玉要矿物组成为α-Al2O3-Cr2O3固溶体，次要矿物组成为少量复合尖晶石(或不含复合尖晶石)、氧化铬含量为1％～30％的耐火砖。有熔铸铬刚玉砖和烧结铬刚玉砖两种。铬刚玉浇注料层采用泥浆浇注法来制备，将α-Al2O3粉和氧化铬粉均匀混合，加解胶剂及有机黏结剂制成浓稠泥浆，同时加入部分铬刚玉熟料，用注浆法制成砖坯，再烧成。可用作玻璃窑内衬、拉丝玻璃流液洞盖板砖和用于铁水预处理装置、垃圾焚烧炉、水煤浆加压气化炉背衬等。

上述可压缩料层3为耐火岩棉板，耐火岩棉板主要以经摆锤法生产的保温隔热层材料，岩棉板是以玄武岩为主要原料,经高温熔化、纤维化处理、产品后加工等一系列工艺过程而制得的一种无机纤维板。它具有优良的绝热性能、吸声性能、防火性能，并且质轻，属于新型建筑材料。

作为可选的实施方式，本实用新型中高铬砖层的厚度为300mm，铬刚玉浇注料层的厚度为239mm，耐火岩棉板的厚度为30mm，钢壳4厚度为60mm。

此外，在拱形结构与气化炉筒体的连接位置处设置有膨胀缝6，在炉窑生产加热时，由于温度使炉衬砌结构产生膨胀。为了防止膨胀对窑炉衬砌结构的破坏。对于小型炉窑炉衬砌结构膨胀影响不大，通常依靠砖缝泥浆和空隙的压缩来补偿这部分的膨胀缝。但是大型炉窑在长期高温下生产时仅以灰缝的压缩来补偿热膨胀是不够的，必须留有适当的膨胀缝来防范，通常在设计炉衬结构时，设计单位根据计算给予补偿考虑。

以下结合图表对改进前后的各个料层的实际测量温度进行进一步说明，表1为改进前内衬层各界面温度，表2为改进后内衬层个界面温度，其中半径指的是由各内衬层到拱顶圆心处的半径，现有技术中的背衬砖一般为低铬砖层，根据表1、表2中数据计计算可知，去掉背衬砖之后，气化炉钢壳4温度较改进前降低了约8～11℃。

表1

表2

此外，改进后的拱顶内衬结构还大大降低了采购成本，改进前，每次更换一套拱顶耐火砖需要耗时约10天，人工费用约10.8万元，改进后，更换一套拱顶耐火砖需要耗时约7天，人工费用约7.5万元。节省人工费用约3.3万元。

气化炉在对拱顶内衬结构进行改造前，平均每年因气化炉因拱顶窜气超温非计划停车3次，直接经济损失约500万元。改造后，延长了拱顶耐火砖的使用寿命，节省了材料费用、施工费用，同时消除了***运行中的安全隐患，气化炉长周期稳定运行得到保障。没有因拱顶超温非计划停车，直接创效约500万元；同时每年可以节省拱顶向火面耐火砖两套，直接创效200万元，节省拱顶背衬砖和重质浇注料约27.4万元，节省施工费用约15万元。每年可创效约742.4万元，因此，本实用新型提供的气化炉拱顶内衬结构具备广阔的发展前景。

本具体实施方式还提供了一种气化炉，包括如上所述的气化炉拱顶，并且能够取得与之相同的效果，炉壳温度下降低约8～11℃，降低了气化炉拱顶超温的几率。

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 (10)

1.一种气化炉拱顶内衬结构，其特征在于，包括由气化炉工作室向外依次设置的向火面砖(1)、浇注料层(2)、可压缩料层(3)、钢壳(4)，所述钢壳(4)上开设有炉口(5)，所述可压缩料层(3)与所述钢壳(4)紧密粘合固定，所述浇注料层(2)与所述可压缩料层(3)紧密粘合固定，所述向火面砖(1)与所述浇注料层(2)紧密粘合固定，所述向火面砖(1)、所述浇注料层(2)、所述可压缩料层(3)均延伸至炉口(5)四周，形成以所述炉口(5)为中心的拱形结构。

2.如权利要求1所述的气化炉拱顶内衬结构，其特征在于，所述向火面砖(1)为高铬砖层。

3.如权利要求1所述的气化炉拱顶内衬结构，其特征在于，所述浇注料层(2)为铬刚玉浇注料层。

4.如权利要求1所述的气化炉拱顶内衬结构，其特征在于，所述可压缩料层(3)为耐火岩棉板。

5.如权利要求1所述的气化炉拱顶内衬结构，其特征在于，所述拱形结构与气化炉筒体的连接位置处设置有膨胀缝(6)。

6.如权利要求2所述的气化炉拱顶内衬结构，其特征在于，所述高铬砖层的厚度为300mm。

7.如权利要求3所述的气化炉拱顶内衬结构，其特征在于，所述铬刚玉浇注料层的厚度为239mm。

8.如权利要求4所述的气化炉拱顶内衬结构，其特征在于，所述耐火岩棉板的厚度为30mm。

9.如权利要求1所述的气化炉拱顶内衬结构，其特征在于，所述钢壳(4)厚度为60mm。

10.一种气化炉，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的气化炉拱顶。

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