CN104357087A

CN104357087A - 一种具有防脱落功能的炉衬

Info

Publication number: CN104357087A
Application number: CN201410549308.1A
Authority: CN
Inventors: 王鹏; 徐春霞; 张科达; 董卫果; 文芳; 杨宗仁; 唐楠; 郭良元; 晁俊楠; 韩璐; 段超; 刘畅
Original assignee: China Coal Research Institute CCRI
Current assignee: China Coal Research Institute CCRI
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: CN104357087B

Abstract

本发明涉及一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：炉衬分为上下两部分，上部区域为二层结构，外层为夹套，内层为耐火砖层，下部区域为四层结构，外层为与上部区域一体的夹套，向内依次为捣打料层、水冷壁和耐火材料层；水冷壁采用分块式组装结构，耐火材料层通过若干锚固件固定于水冷壁上。本发明的炉衬采用浇注含钢纤维耐火材料层，通过金属锚固件及水冷壁内冷却水强制冷却散热，能延长耐火材料层使用寿命，耐火材料层与水冷壁之间通过金属锚固件连接，结构紧密，不易脱落。含钢纤维耐火材料层具有较好的抗热震性，钢纤维的掺入能阻止耐火材料裂纹传播及防止耐火材料整块脱落。水冷壁内冷却水管采用激冷室下进、下出式，避免在炉体上开孔，保证整个气化装置在高压下的稳定运行。

Description

一种具有防脱落功能的炉衬

技术领域

本发明涉及一种炉衬结构，特别是关于一种可以用于固定床熔渣气化炉且能够防止耐火材料脱落的炉衬。

背景技术

传统熔渣气化炉炉体内的炉衬主要采用高耐火度的耐火砖加捣打料或浇注料结构，即内表面砌筑耐火砖，耐火砖与夹套之间采用捣打料或浇注料。这种炉衬由于在高温区域没有强化冷却结构，耐火砖、夹套烧损严重，导致耐火砖的抗渣侵蚀能力变差，并且极易脱落。随着传统熔渣气化炉运行过程中问题的出现，目前也有对炉衬进行改进，采用复合结构的炉衬，并借鉴高炉运行经验，在高温区增加水冷壁结构。这种复合炉衬的具体结构分为上中下三部分区域：上部区域为二层结构，外层为夹套，内层为碳化硅浇注料；中部区域为三层结构，外层为夹套，中间层为捣打料层，内层为耐火砖层；下部区域为四层结构，外层为夹套，向内依次为捣打料层、水冷壁及耐火砖层。该复合炉衬虽然在高温区域增加了强化冷却的水冷壁，并在水冷壁表面砌筑了耐火砖，但由于水冷壁表面光滑，且水冷壁与耐火砖之间没有牢固连接，耐火砖一旦有裂纹容易传播并导致整体脱落。

目前，在高炉应用上也有采用镶砖结构的水冷壁，即水冷壁上有凹凸槽，耐火砖镶嵌于水冷壁的凹凸槽内。但由于耐火砖一般为脆性材料，凹凸槽处的巨大剪切力很容易造成镶砖的根部断裂，从而造成耐火材料保护层的脱落甚至整体垮塌，效果不理想。此外，目前所应用水冷壁的冷却水管多采用下进上出式，在安装于炉体后，会导致炉体上穿孔过多，影响炉体的密封及安全操作。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以用于固定床熔渣气化炉且能够防止耐火材料脱落的炉衬。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述炉衬分为上下两部分，上部区域为二层结构，外层为夹套，内层为耐火砖层；下部区域为四层结构，外层为与上部区域一体的所述夹套，向内依次为捣打料层、水冷壁和耐火材料层；所述水冷壁采用分块式组装结构，所述耐火材料层通过若干锚固件固定于所述水冷壁上。

所述锚固件采用金属材料制成，所述锚固件的一端埋于所述水冷壁中，另一端为一弯头并埋于所述耐火材料层中；相邻两所述锚固件的间距为50～90mm，所述锚固件的弯头距离所述耐火材料层内表面10～30mm。

所述水冷壁内的冷却水管为蛇形结构，所述冷却水管采用激冷室下进、下出式，且每一所述水冷壁之间的冷却水管采用并联方式；所述冷却水管内的水流速度控制在0.5～3.5m/s；所述冷却水管材质为纯铜、钢或球墨铸铁。

所述水冷壁材质满足电导率≥85％IACS、抗拉强度≥170N/mm²、延伸率≥30％，具体为纯铜、钢或球墨铸铁。

所述耐火砖层的厚度为200～250mm，且所述耐火砖层满足耐压强度≥60MPa、荷重软化开始温度≥1430℃、显气孔率≤16％、加热永久线变化(1400℃×2h)/％：-0.2～+0.1，所述耐火砖层具体为粘土砖或高铝砖。

所述耐火材料层为含钢纤维耐火材料，厚度为70～200mm，并且其满足耐压强度≥55MPa、荷重软化开始温度≥1700℃、抗铁水溶蚀指数≤1％、抗炉渣侵蚀性≤10％、抗碱性≤10％、显气孔率≤16％、透气度≤1.0mDa、平均孔径≤1.0μm、小于1μm孔容积率≥70％，所述耐火材料层由耐火骨料、耐火粉料、结合剂及钢纤维组成，配料重量份数如下：

耐火骨料80～95份数，耐火粉料5～20份数，结合剂2～10份数，钢纤维2～30份数。其中，耐火骨料为刚玉、高铝骨料或碳化硅中的一种或几种的组合；耐火粉料为耐火骨料加工的细粉料或氧化铝微粉中的一种或几种的组合；结合剂为铝酸盐水泥、低钙铝酸盐水泥、钙镁铝酸盐水泥、磷酸二氢铝或硫酸铝中的一种或几种的组合；耐热钢纤维为310、446、430或NAs430A中的一种或几种的组合；钢纤维采用长度为5～30mm，直径为0.2～1mm；所述耐火材料层具体为刚玉、高铬、碳化硅或氮化硅结合碳化硅。

所述捣打料层采用的材料为具有绝热性能的耐火材料，满足导热系数(350±25)℃/[w/(m·k)]≤0.80，具体为粘土质、高铝质、硅藻土、硅酸钙或硅质。

所述夹套采用内外两层结构，中间走循环冷却水，传热方式为自然水循环传热。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的炉衬采用浇注含钢纤维的耐火材料层，通过金属锚固件及水冷壁内冷却水强制冷却散热，能延长耐火材料层使用寿命，并且耐火材料层与水冷壁之间通过金属锚固件连接，结构紧密，不易脱落。而一旦耐火材料层烧损后，耐火材料层通过金属锚固件固定在水冷壁上，也能够有效的防止耐火材料层出现脱落现象。同时，含钢纤维耐火材料层具有较好的抗热震性，钢纤维的掺入能阻止耐火材料裂纹传播及防止耐火材料整块脱落，实现熔渣气化炉的高效长寿运行。2、本发明的水冷壁内冷却水管采用激冷室下进、下出式，由于进出水管均在激冷室与外部连接，因此避免了在炉体上开孔，保证整个气化装置在高压下的稳定运行。3、本发明由于在水冷壁外侧设置了具有绝热性能的捣打料层，因此使得水冷壁的冷却温度低于夹套的冷却水温度，减少了夹套带给水冷壁的热量，降低了水冷壁的热负荷，有利于提高水冷壁对耐火材料层的冷却效果。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图；

图2为本发明水冷壁的结构示意图；

图3为本发明冷却水管的结构示意图；

图4为本发明冷却水管的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明提供的炉衬分为上下两部分，上部区域为二层结构，外层为夹套81，内层为耐火砖层82，且夹套81采用内外两层结构，中间走循环冷却水，传热方式为自然水循环传热。下部区域为四层结构，外层为与上部区域一体的夹套81，向内依次为捣打料层83、水冷壁84和耐火材料层85。水冷壁84采用分块式组装结构，耐火材料层85通过若干锚固件86固定于水冷壁84上。

在上述实施例中，锚固件86采用金属材料制成，锚固件86的一端埋于水冷壁84中，另一端为一弯头并埋于耐火材料层85中，锚固件86通过弯头对耐火材料层85起到固定作用。相邻两锚固件86的间距为50～90mm，锚固件86的弯头距离耐火材料层85内表面10～30mm。

在上述实施例中，如图3、图4所示，水冷壁84内冷却水管87为蛇形结构，冷却水管87采用激冷室下进、下出式(即冷却水管87的进水口及出水口均在激冷室与外界连接)，且各水冷壁84之间的冷却水管87采用并联方式。冷却水管87内的水流速度控制在0.5～3.5m/s，优选1～3m/s。冷却水管87材质可为纯铜、钢或球墨铸铁等，优选钢。

在上述实施例中，耐火砖层82的厚度为200～250mm，且耐火砖层82满足耐压强度≥60MPa、荷重软化开始温度≥1430℃、显气孔率≤16％、加热永久线变化(1400℃×2h)/％：-0.2～+0.1(即在1400℃条件下，保持2小时永久线变化)，耐火砖层82具体可为粘土砖或高铝砖，优选粘土砖。

在上述实施例中，水冷壁84材质满足电导率≥85％IACS(International AnnealedCopper Standard，国际退火铜标准)、抗拉强度≥170N/mm²、延伸率≥30％，具体可为纯铜、钢或球墨铸铁等，优选纯铜。

在上述实施例中，耐火材料层85为含钢纤维耐火材料，厚度为70～200mm，并且其满足耐压强度≥55MPa、荷重软化开始温度≥1700℃、抗铁水溶蚀指数≤1％、抗炉渣侵蚀性≤10％、抗碱性(强度下降率)≤10％、显气孔率≤16％、透气度≤1.0mDa、平均孔径≤1.0μm、小于1μm孔容积率≥70％。耐火材料层85由耐火骨料、耐火粉料、结合剂及钢纤维组成，配料重量份数如下：

耐火骨料80～95份数，耐火粉料5～20份数，结合剂2～10份数，钢纤维2～30份数。其中，耐火骨料为刚玉、高铝骨料或碳化硅中的一种或几种的组合。耐火粉料为耐火骨料加工的细粉料或氧化铝微粉中的一种或几种的组合。结合剂为铝酸盐水泥、低钙铝酸盐水泥、钙镁铝酸盐水泥、磷酸二氢铝或硫酸铝中的一种或几种的组合。耐热钢纤维为310、446、430或NAs430A中的一种或几种的组合。钢纤维采用长度为5～30mm，直径为0.2～1mm。耐火材料层85具体可为刚玉、高铬、碳化硅或氮化硅结合碳化硅，优选刚玉、碳化硅或氮化硅结合碳化硅。

捣打料层83所采用的材料为具有绝热性能的耐火材料，满足导热系数(350±25)℃/[w/(m·k)]≤0.80(即(350±25)℃[瓦/(米·度)]≤0.80)，具体可为粘土质、高铝质、硅藻土、硅酸钙或硅质。

本发明在工作时，熔渣气化炉中的气化剂与含碳物质反应后会放出巨大热量，位于炉衬下部区域内的水冷壁84通过冷却水管内的循环冷却水降低了炉衬的温度，耐火材料层85通过金属锚固件86及水冷壁84散热，能够减少或避免耐火材料层85的烧蚀。而一旦耐火材料层85烧损后，由于耐火材料层85通过锚固件86固定在水冷壁84上，因此有效的防止了耐火材料层85出现脱落的现象。此外，由于在水冷壁84外侧设置了具有绝热性能的捣打料层83，因此使得水冷壁84的冷却温度低于夹套81的冷却水温度，减少了夹套81带给水冷壁84的热量，降低了水冷壁84的热负荷，有利于提高水冷壁84对耐火材料层85的冷却效果。

上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述炉衬分为上下两部分，上部区域为二层结构，外层为夹套，内层为耐火砖层；下部区域为四层结构，外层为与上部区域一体的所述夹套，向内依次为捣打料层、水冷壁和耐火材料层；所述水冷壁采用分块式组装结构，所述耐火材料层通过若干锚固件固定于所述水冷壁上。

2.如权利要求1所述的一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述锚固件采用金属材料制成，所述锚固件的一端埋于所述水冷壁中，另一端为一弯头并埋于所述耐火材料层中；相邻两所述锚固件的间距为50～90mm，所述锚固件的弯头距离所述耐火材料层内表面10～30mm。

3.如权利要求1所述的一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述水冷壁内的冷却水管为蛇形结构，所述冷却水管采用激冷室下进、下出式，且每一所述水冷壁之间的冷却水管采用并联方式；所述冷却水管内的水流速度控制在0.5～3.5m/s；所述冷却水管材质为纯铜、钢或球墨铸铁。

4.如权利要求2所述的一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述水冷壁内的冷却水管为蛇形结构，所述冷却水管采用激冷室下进、下出式，且每一所述水冷壁之间的冷却水管采用并联方式；所述冷却水管内的水流速度控制在0.5～3.5m/s；所述冷却水管材质为纯铜、钢或球墨铸铁。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述水冷壁材质满足电导率≥85％IACS、抗拉强度≥170N/mm²、延伸率≥30％，具体为纯铜、钢或球墨铸铁。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述耐火砖层的厚度为200～250mm，且所述耐火砖层满足耐压强度≥60MPa、荷重软化开始温度≥1430℃、显气孔率≤16％、加热永久线变化(1400℃×2h)/％：-0.2～+0.1，所述耐火砖层具体为粘土砖或高铝砖。

7.如权利要求5所述的一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述耐火砖层的厚度为200～250mm，且所述耐火砖层满足耐压强度≥60MPa、荷重软化开始温度≥1430℃、显气孔率≤16％、加热永久线变化(1400℃×2h)/％：-0.2～+0.1，所述耐火砖层具体为粘土砖或高铝砖。

8.如权利要求1或2或3或4所述的一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述耐火材料层为含钢纤维耐火材料，厚度为70～200mm，并且其满足耐压强度≥55MPa、荷重软化开始温度≥1700℃、抗铁水溶蚀指数≤1％、抗炉渣侵蚀性≤10％、抗碱性≤10％、显气孔率≤16％、透气度≤1.0mDa、平均孔径≤1.0μm、小于1μm孔容积率≥70％，所述耐火材料层由耐火骨料、耐火粉料、结合剂及钢纤维组成，配料重量份数如下：

9.如权利要求8所述的一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述捣打料层采用的材料为具有绝热性能的耐火材料，满足导热系数(350±25)℃/[w/(m·k)]≤0.80，具体为粘土质、高铝质、硅藻土、硅酸钙或硅质。

10.如权利要求1或2或3或4或7或9所述的一种具有防脱落功能的炉衬，其特征在于：所述夹套采用内外两层结构，中间走循环冷却水，传热方式为自然水循环传热。