CN101900488A - 立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬 - Google Patents

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刘瑞祥
高振强
王延遐
郑斌
孟建
尤彦彦
毛明明
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Abstract

本发明涉及一种立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，其特征在于：包括壳体、陶瓷纤维毯、锚固件和由短陶瓷纤维模块、长陶瓷纤维模块和补偿毯构成的墙体，其中短陶瓷纤维模块的上、下端均设有补偿毯，长陶瓷纤维模块的上、下端均设有带补偿毯的短陶瓷纤维模块，墙体的一侧设有陶瓷纤维毯，墙体的另一侧喷有耐火涂料，壳体经锚固件固定在墙体没涂耐火涂料的侧面上。这种炉衬具有绝热保温效果好、表面平整、重量轻、成本低、安装方便等优点。

Description

立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬
技术领域
本发明涉及一种立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，属于超低浓度甲烷热逆流氧化技术领域。
背景技术
瓦斯的主要成分是甲烷，是煤矿生产中最大的安全隐患。为了提高煤矿生产的安全性，通常采用大量通风来排放煤矿瓦斯(称为煤矿乏风)，这不仅造成了大量能源浪费，也严重污染了大气环境。煤矿乏风中的甲烷浓度非常低，一般小于0.8％，采用传统的燃烧器无法燃烧，目前有效的利用方法是采用热逆流氧化技术将乏风中的甲烷氧化成二氧化碳和水。氧化过程放出的热量除了用于维持氧化装置运行外，剩余的热量可以进行回收利用。
在煤矿乏风瓦斯氧化装置运行过程中，乏风气体进入氧化床后，依靠氧化床储存的热量将其进行加热并逐步升温到甲烷能够自行氧化的温度；氧化后的热气体在流动过程中将热量再传递给氧化床储存起来，以便在气流换向后加热从氧化床另一端进入的乏风气体，使氧化装置依靠乏风甲烷氧化释放的热量维持自运行。氧化床的温度场沿着气体流动方向接近于对称分布：氧化床中部为高温氧化区域，温度一般在1000～1200℃；从氧化床中部向外温度逐渐降低，直至氧化床端部温度接近于常温。这就对氧化床外部的炉衬提出了很高的要求：(1)炉衬要承受甲烷氧化区域1200℃的高温；(2)炉衬的保温效果影响到煤矿乏风瓦斯氧化装置运行稳定性和热量利用率；(3)氧化床由蓄热陶瓷体组成，气体流动阻力较大，进入氧化床的乏风气体压力较高，一般在5000Pa以上，要求炉衬具有很好的气密性。
传统的炉衬多是通过浇筑或采用保温砖和耐火砖砖砌构成，不仅施工慢，耐高温性能也差。陶瓷纤维模块因其具有良好的隔热和耐高温性能，在窑炉行业得到了广泛的应用。陶瓷纤维模块的常用规格为300mm×300mm×250mm，采用单个锚固件固定。山东鲁阳股份有限公司设计了乏风氧化炉衬里复合结构(200920025064.1)，炉墙和炉顶的衬里由平铺毯、纤维模块组成，炉底衬里由平铺板和浇注料组成。但是该衬里结构仅仅适用于炉内气体水平流动的卧式煤矿乏风瓦斯氧化装置。
立式煤矿乏风瓦斯氧化装置在结构上与卧式煤矿乏风瓦斯氧化装置有很大的差别，立式煤矿乏风瓦斯氧化装置内的气体为上下流动，氧化装置的上部和下部为气体进出口，其炉顶和炉底不需要进行保温，但是其对炉墙衬里的保温性能要求很高。因此，有必要研发一种适用于立式煤矿乏风氧化装置的专用衬里。
发明内容
本发明的目的就是要针对立式煤矿乏风氧化装置特殊的运行工况条件，创新研制一种绝热保温效果好、表面平整、重量轻、成本低、安装方便的立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬。其技术方案为：
一种立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，其特征在于：包括壳体、陶瓷纤维毯、锚固件和由短陶瓷纤维模块、长陶瓷纤维模块和补偿毯构成的墙体，其中短陶瓷纤维模块的上、下端均设有补偿毯，长陶瓷纤维模块的上、下端均设有带补偿毯的短陶瓷纤维模块，墙体的一侧设有陶瓷纤维毯，墙体的另一侧喷有耐火涂料，壳体经锚固件固定在墙体没涂耐火涂料的侧面上。
所述的立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，短陶瓷纤维模块及补偿毯的侧面喷有陶瓷纤维耐火涂料，陶瓷纤维耐火涂料的工作温度≥1000℃，长陶瓷纤维模块的侧面喷有远红外耐火涂料，远红外耐火涂料的工作温度≥1350℃。
所述的立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，长陶瓷纤维模块的长度为900-1500mm，安装后为水平膨胀，体积密度为220-250kg/m3，工作温度≥1350℃；短陶瓷纤维模块的长度为400-600mm，安装后为水平膨胀，体积密度为200-220kg/m3，工作温度≥1000℃。
本发明与现有技术相比，其主要优点和有益效果是：
(1)在立式煤矿乏风瓦斯氧化装置中心高部位为高温氧化区域，温度一般为1000～1200℃。该区域的炉衬采用耐高温的长陶瓷纤维模块进行保温，长陶瓷纤维模块之间只有纵向接缝，没有水平接缝，接缝较少。由于长陶瓷纤维模块在安装后只能沿着一个方向进行膨胀，因此采用本技术方案后，长陶瓷纤维模块在安装后将纵向接缝挤紧，整体保温密封性能好。
(2)在高温区上下两侧的低温区域采用价格相对低廉的短陶瓷纤维模块进行保温，可以有效降低氧化装置炉衬的成本。
(3)在炉衬安装完毕后，在炉衬的内表面高温区喷涂远红外耐火涂料，在低温区喷涂陶瓷纤维耐火涂料，不但可以提高炉衬内表面的平整度和密封性能，涂料本身还具有绝热保温性能，特别是远红外耐火涂料具有较强的热辐射能力，可以将部分接受的热量辐射给氧化床，因此，本技术方案进一步提高了隔热保温性能。
(4)在炉衬高度方向上仅仅采用三排陶瓷纤维模块，大大减少了陶瓷纤维模块施工量。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是图1所示实施例的A向视图。
图中：1、壳体  2、陶瓷纤维毯  3、短陶瓷纤维模块  4、长陶瓷纤维模块  5、锚固件  6、补偿毯  7、陶瓷纤维耐火涂料  8、远红外耐火涂料
具体实施方式
在图1-2所示的实施例中，炉衬高度为2300mm，包括壳体1、陶瓷纤维毯2、多个锚固件5和由短陶瓷纤维模块3、长陶瓷纤维模块4、补偿毯6构成的墙体。其中长陶瓷纤维模块4对应于炉体的高温区，单个长陶瓷纤维模块4的尺寸为1200mm×300mm×300mm，体积密度为220-250kg/m3，工作温度≥1350℃，短陶瓷纤维模块3对应于炉体的低温区，单个短陶瓷纤维模块3的尺寸为500mm×300mm×300mm，体积密度为200-220kg/m3，工作温度≥1000℃。短陶瓷纤维模块3的上、下端均设有补偿毯6，长陶瓷纤维模块4的上、下端均设有带补偿毯6的短陶瓷纤维模块3，短陶瓷纤维模块3、长陶瓷纤维模块4安装后均为水平膨胀。墙体的一侧设有陶瓷纤维毯2，短陶瓷纤维模块3及补偿毯6远离陶瓷纤维毯2的侧面喷有一层厚度为1mm的陶瓷纤维耐火涂料7，陶瓷纤维耐火涂料7的工作温度≥1000℃，长陶瓷纤维模块4远离陶瓷纤维毯2的侧面喷有一层厚度为1mm的远红外耐火涂料8，远红外耐火涂料8的工作温度≥1350℃。壳体1经锚固件5固定在墙体没涂耐火涂料的侧面上，补偿毯6用于补偿长陶瓷纤维模块4与短陶瓷纤维模块3的纵向高温线收缩，压缩安装后的厚度为25mm。涂有耐火涂料的墙体侧面所构成的炉衬内表面平整。

Claims (5)

1.一种立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，其特征在于：包括壳体(1)、陶瓷纤维毯(2)、锚固件(5)和由短陶瓷纤维模块(3)、长陶瓷纤维模块(4)和补偿毯(6)构成的墙体，其中短陶瓷纤维模块(3)的上、下端均设有补偿毯(6)，长陶瓷纤维模块(4)的上、下端均设有带补偿毯(6)的短陶瓷纤维模块(3)，墙体的一侧设有陶瓷纤维毯(2)，墙体的另一侧喷有耐火涂料，壳体经锚固件(5)固定在墙体没涂耐火涂料的侧面上。
2.如权利要求1所述的立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，其特征在于：短陶瓷纤维模块(3)及补偿毯(6)的侧面喷有陶瓷纤维耐火涂料(7)，长陶瓷纤维模块(4)的侧面喷有远红外耐火涂料(8)。
3.如权利要求1所述的立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，其特征在于：远红外耐火涂料(8)的工作温度≥1350℃，陶瓷纤维耐火涂料(7)的工作温度≥1000℃。
4.如权利要求1所述的立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，其特征在于：长陶瓷纤维模块(4)的长度为900-1500mm，安装后为水平膨胀，体积密度为220-250kg/m3，工作温度≥1350℃。
5.如权利要求1所述的立式煤矿乏风瓦斯氧化装置的炉衬，其特征在于：短陶瓷纤维模块(3)的长度为400-600mm，安装后为水平膨胀，体积密度为200-220kg/m3，工作温度≥1000℃。
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