CN1278925C - 以烃类为原料气流床生产合成气气化炉的耐火衬里 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了以烃类为原料气流床气化核心设备-气化炉的一种新型耐火衬里。采用本发明提供的技术，结构简单，工作寿命长，投资省，提高了高压空间的有效利用率，增加了高压壳体的生产能力，且副产中压蒸汽。本发明特别适用于大型化装置，例如单炉日处理4000～6000吨煤。
Description
技术领域
本发明涉及一种烃类为原料气流床生产合成气的气化炉的耐火衬里。
背景技术
烃类是一种以碳、氢元素为主体的有机物。可以表现为气、液、固三态。气态烃有天然气、煤层气、油田气、炼厂气、焦炉气等；液态烃有原油、重油、渣油等。固态烃有煤、石油焦、生物质、粪便、阴沟泥等。
气化炉是在其中完成烃类部分氧化反应的设备，其工作压力为0.1～10MPa，温度为1300～1700℃，该技术制得的合成气具有重要价值，是液化(直接或间接)制燃料油、合成甲醇、氨的原料、也是IGCC发电、生产烯烃技术的主要组成部分。
目前世界上有代表性的大型气化装置是Tampa(2000吨煤/天，Texaco技术)、荷兰Buggenum电厂(2000吨煤/天，Shell技术)以及Puertollano(2600吨煤/天，Krupp Koppers-Uhde技术)。Texaco采用水煤浆为原料，气化炉耐火衬里是Cr-Al-Zr耐火砖，另一类装置采用干煤粉为原料，气化炉耐火衬里为水冷壁(Membrane Wall)。
实践表明，耐火砖的寿命为～8000小时，且价格昂贵(每吨耐火砖为5～5.5万元人民币，一个外壳直径为2800mm的炉子耐火砖价格为220万元)。Shell水冷壁的结构过于复杂，且造价太高，是耐火砖衬里的二倍以上，因此工业界、特别在装置大型化时希望有一种结构简单、使用寿命长、造价低的气化炉耐火衬里。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种以烃类为原料气流床生产合成气气化炉的耐火衬里，以克服现有进行存在的不足。
实现本发明的技术方案：
所说的耐火衬里包括依次相互串联连接的带有夹套的中空截头上锥段、带有夹套的中空直筒段和带有夹套的截头中空下锥段；
所说的上锥段、直筒段和下锥段的夹套中分别设有固接于夹套上并联连接的管束，上锥段、直筒段和下锥段的两端分别设有上总管和下总管(或称联箱)，总管的表面开有一环形槽，管束的两端分别与插入上总管和下总管的环形槽；
上锥段、直筒段和下锥段的下总管与供水系统相连接，上锥段、直筒段和下锥段的上总管与汽包相连接；
为保护耐火衬里和壳体，在其耐火衬里向火面侧和壳体内侧设有包括渣钉和网片构成的渣钉网，网片空间中充填耐火材料。
本发明的耐火衬里可用于各种型式的以烃类为原料气化床生产合成气的气化炉，优选用于发明人在专利ZL 98110616.1中提出的多喷嘴对置式水煤浆或干煤粉气化炉。
本发明的耐火衬里的工作原理是这样的：
锅炉水由总管进入管束，以及与管束之间形成的空腔，锅炉水在向火面衬里内部分气化，蒸汽携带部分饱和水自管束与管束之间的空腔自环形槽进入上总管，再进汽包。
本发明的耐火衬里，结构简单，制作成本较低，在夹套中设置了用于传热的管束，使介质(锅炉水及蒸汽)定向、均匀流动，实现耐火衬里的整体传热性能均匀，不会产生局部过热现象，从而大大延长耐火衬里的使用寿命，投资省，提高了高压空间的有效利用率，增加了高压壳体的生产能力，且副产中压蒸汽。本发明特别适用于大型化装置，例如单炉日处理4000～6000吨煤。
附图说明
图1为耐火衬里结构示意图。
图2为直筒段的结构示意图。
图3为具有环形槽的总管结构示意图。
图4为渣钉网结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，所说的耐火衬里包括依次相互串联连接的带有夹套4的中空截头上锥段1、带有夹套4的中空直筒段2和带有夹套4的中空截头下锥段3；
所说的上锥段1、直筒段2和下锥段3的夹套4中分别设有固接于夹套4上并联连接的管束5，上锥段1、直筒段2和下锥段3的两端分别设有上总管6和下总管7，上总管6和下总管7的表面开有环形槽8，管束5的两端分别与插入上总管6和下总管7的环形槽8；
上锥段1、直筒段2和下锥段3的下总管7与供水系统相连接，上锥段1、直筒段2和下锥段3的上总管6与汽包相9连接；
上锥段1、直筒段2和下锥段3分别通过弹性元件10与气化炉外壳11固接，以吸收耐火衬里的热膨胀量，弹性元件10优选弹簧；
为保护耐火衬里，在其向火面侧设有包括渣钉12和网片13构成的渣钉网15，网片空间中充填耐火材料14。
渣钉12直径为8～10mm，长为20～30mm，材质为高镍不锈钢，渣钉12心间距为20～40mm，网片13为高镍不锈钢片，厚为0.5～1.5mm。耐火材料成分为SiC＝60～75％、Al2O3＝10～18％、其它氧化物如P2O5+SiO2+Fe2O3＝8～30％，也可以为铬矿砂等的混合物，或铬、铝、锆等氧化物的混合物。
实施例1
一个以水煤浆为原料，气流床煤气化生产合成气的装置，气化炉采用四喷嘴对置式气化炉(ZL 98110616.1)，单炉日处理2000吨煤，向火面衬里采用本发明提供的技术。气化炉壳体内径为4000mm，向火面衬里采用三段式，即上锥、下锥与直筒段。
直筒段夹套内径为3452mm，高10m。夹套采用Incoloy825材质，板材厚度为10mm，夹套之间的管束为普通不锈钢，尺寸为φ38×4，管心距为1.8d，共设置160根均布，上下总管为250×10mm的Incoloy825环管。
上、下锥亦采用直管式，管束直径为φb 38×4mm，共160根，上下锥总管为250×10mm，而形成环的直径为φ2000，管束为160根，上下锥截头处管心距为1.1d。
壳体及夹套内侧设置渣钉网，渣钉尺寸为φ10mm，高25mm，垂直方向，渣钉心间距为20mm，材质为Incoloy825，网带为高25mm、厚1.0mm的Incoloy825钢片，网带之间充填耐火泥，总管分别与循环泵、汽包连接。
上锥的上总管、下锥的上总管及直筒段的上下总管均通过弹簧悬吊在气化炉内侧，弹簧的另一端固接于气化炉外壳内侧。
一个上述的气化炉耐火衬里，匹配于日处理2000吨煤气化炉，副产中压蒸汽(4.5MPa，257℃)13.5吨/小时，使用寿命20余年。其高压空间生产强度比Texaco型炉高26％，比Shell型炉高34％。
Claims (5)
1.一种以烃类为原料气流床生产合成气气化炉的耐火衬里，其特征在于，包括依次相互串联连接的带有夹套(4)的中空截头上锥段(1)、带有夹套(4)的中空直筒段(2)和带有夹套(4)的中空截头下锥段(3)；
所说的上锥段(1)、直筒段(2)和下锥段(3)的夹套(4)中分别设有固接于夹套(4)上并联连接的管束(5)，上锥段(1)、直筒段(2)和下锥段(3)的两端分别设有上总管(6)和下总管(7)，上总管(6)和下总管(7)的表面开有环形槽(8)，管束(5)的两端分别插入上总管(6)和下总管(7)的环形槽(8)。
2.根据权利要求1所述的耐火衬里，其特征在于，上锥段(1)、直筒段(2)和下锥段(3)的下总管(7)与供水系统相连接，上锥段(1)、直筒段(2)和下锥段(3)的上总管(6)与汽包(9)相连接。
3.根据权利要求1所述的耐火衬里，其特征在于，上锥段(1)、直筒段(2)和下锥段(3)分别通过弹性元件(10)与气化炉外壳(11)固接。
4.根据权利要求1所述的耐火衬里，其特征在于，在耐火衬里向火面侧和炉外壳(11)内侧设有包括渣钉(12)和网片(13)构成的渣钉网(15)，网片空间中充填耐火材料(14)。
5.根据权利要求4所述的耐火衬里，其特征在于，渣钉(12)直径为8～10mm，长为20～30mm，材质为高镍不锈钢，渣钉芯间距为20～40mm，网片(13)为高镍不锈钢片，厚为0.5～1.5mm。
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