CN105087076A - 一种气流床气化炉拱顶耐火衬里 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气流床气化炉拱顶耐火衬里，由拱顶向火面耐火砖和背衬耐火砖两层耐火砖以及浇注料组成。拱顶向火面耐火砖或其加厚的结构形式，均与气化炉筒体直段耐火砖圆滑过渡。拱顶过渡段异型耐火砖连接气化炉拱顶耐火衬里和筒体直段耐火衬里，支撑拱顶向火面耐火砖，其上表面设置有凸块与上一层拱顶向火面耐火砖的凹槽相匹配。气化炉拱顶壳体内焊接有金属锚件，浇注料与气化炉拱顶壳体连接，与之匹配的耐火纤维隔层亦可将浇注料分层隔断。上述结构设计可实现气化炉拱顶向火面耐火砖和浇注料的部分更换或分段更换，有效节约更换耐火砖的成本，可延长拱顶耐火砖使用寿命，提高气化炉的操作稳定性。结构简单，制作与维护方便，适合于推广使用。

Description

一种气流床气化炉拱顶耐火衬里

技术领域

本发明属于气流床煤气化技术领域，具体地，涉及一种气流床气化炉拱顶耐火衬里结构。

背景技术

气流床煤气化技术是煤化工行业发展的核心技术和龙头技术。无论是国产的多喷嘴对置式水煤浆气化技术还是引进的美国GE(Texaco)水煤浆气化技术，其核心设备气化炉的气化/燃烧室多采用耐火砖结构衬里。气化炉耐火砖使用寿命的长短直接决定着气化炉的运行周期及装置的运行费用。在已投运的气化装置中，层出现过因为炉壁或拱顶超温导致的气化炉紧急停车现象，影响了装置的长周期稳定运行。因此，合理设计耐火砖结构是避免炉壁或拱顶超温，延长耐火砖使用寿命的重要保障。

气化炉内筒体耐火砖一般分为3层，最内层为向火面铬铝锆砖，第二层为铬铝砖，第三层为氧化铝砖。而气化炉拱顶耐火砖的设计一般为一层向火面耐火砖再加浇注料，若浇注料在筑炉过程中控制不当易形成窜气通道导致气化炉拱顶超温，频繁地更换拱顶耐火砖和浇筑料不仅是对原料成本的浪费，对施工的要求也将更加严格。气化炉直筒段耐火砖的使用寿命相对较高，在20000小时左右，而渣口耐火砖和拱顶耐火砖的使用寿命相对较短，一般为直筒段耐火砖使用寿命的1/2～1/4。目前主流的气流床水煤浆气化炉，其熔渣和合成气并流向下穿过气化/燃烧室，在气化炉拱顶区域形成回流区或折返流区，气化炉拱顶向火面耐火砖更容易受到高温合成气、熔渣、飞灰颗粒物等的冲刷、侵蚀，蚀损速率是其它部位的2倍左右，影响了整体耐火砖的使用寿命。此外，气化炉的开停车操作产生的热冲击等原因也会进一步加剧耐火砖不断减薄，整体热阻不断减小，导致气化炉拱顶温度升高，情况严重时会导致气化炉停车，给生产带来巨大损失。

目前使用的气化炉耐火砖主要为铬铝锆砖，其造价高、易产生污染，废弃的耐火砖处理难度大，因此，气化炉耐火砖在使用过程中需提高利用率，延长耐火砖的使用寿命。通过合理的拱顶结构设计不仅可以延长气化炉耐火砖使用寿命，还可以降低气化炉停车几率。因此，拱顶耐火衬里的结构形式对选择气流床水煤浆气化技术的煤化工企业具有重要意义。

发明内容

鉴于以上问题，本发明基于现代煤化工企业中日益完善并广泛使用的气流床水煤浆气化炉，为克服上述现有技术在气化炉运行过程中出现的拱顶或炉壁温度偏高、拱顶耐火砖寿命短等缺陷，提供一种结构简单、使用寿命高的气流床水煤浆气化炉拱顶耐火衬里结构。

为解决上述技术问题，本发明的设计思路如下：

(1)一种气流床气化炉拱顶耐火衬里，该拱顶结构由两层耐火砖和浇注料组成，两层耐火衬里分别为设置在内层的拱顶向火面耐火砖和设置在中层的背衬耐火砖，所述拱顶耐火砖与气化炉筒体直段耐火砖圆滑过渡；为进一步延长拱顶耐火砖的使用寿命，还可以将拱顶向火面耐火砖做加厚处理，加厚的拱顶耐火砖与筒体直段耐火砖仍为圆滑过渡，仅在拱顶过渡段异型耐火砖的结构设计上进行优化，在向火面侧保留平滑的过渡面，尽量减少因拱顶耐火砖局部突起引起的气化炉拱顶处流场结构变化。拱顶向火面耐火砖内侧整体采用圆弧形结构或锥形结构且平滑过渡，可以降低气化/燃烧室产生的高温液态熔渣的侵蚀和磨损，延长气化炉拱顶向火面耐火砖的使用寿命；

(2)两层耐火砖的结构设计以及气化炉拱顶壳体内锚件的设置都为浇注料的固定提供了支撑，可以满足气化炉拱顶向火面耐火砖和浇注料的部分更换或者分段更换。设置的耐火纤维隔层可以实现对浇注料进行逐层分段拆卸，减少了气化炉拱顶耐火衬里更换的工作量；

(3)在拱顶过渡段异型耐火砖上表面设计有凸台，与上一层相邻耐火砖的凹槽相匹配，同时该表面可以水平或向上倾斜设计，避免拱顶向火面耐火砖脱落。

具体技术方案如下：

一种气流床气化炉拱顶耐火衬里，所述拱顶耐火衬里从内向外依次由拱顶向火面耐火砖1、背衬耐火砖2和浇注料3组成，拱顶向火面耐火砖1与垂直分布的筒体直段耐火砖13平滑过渡连接。

所述拱顶向火面耐火砖1在靠近所述气流床气化炉的中心轴一侧由加厚结构形成拱顶向火面耐火砖加厚层11；在所述拱顶向火面耐火砖1与所述筒体直段耐火砖13之间具有拱顶过渡段异型耐火砖12，所述拱顶过渡段异型耐火砖12支撑所述拱顶耐火衬里并与所述筒体直段耐火砖13平滑过渡连接。

所述拱顶过渡段异型耐火砖12支撑拱顶耐火衬里的上部表面为水平面或向上倾斜的斜面，倾斜角度θ为0～30°，在所述上部表面设置有与上一层拱顶向火面耐火砖1的凹槽相匹配的凸块14，防止耐火砖脱落。

所述θ不为0。

所述浇注料在筑炉过程中设置有分层隔断所述浇注料的耐火纤维隔层31，隔断的层数为1～10层。

所述气流床气化炉的拱顶壳体4内焊接有固定所述浇注料的金属锚件41，更换气化炉拱顶向火面耐火砖1时，可以不拆除或部分拆除背衬耐火砖2和浇注料3。

所述金属锚件41沿所述气流床气化炉的周向均匀布置，每周设置10～200个，自上而下设置1～10层。

本发明具有以下技术优点：

(1)气化炉拱顶耐火砖设置为两层，拱顶向火面耐火砖内侧为圆弧形平滑过渡，流场结构更为合理，降低气化炉拱顶高温合成气与熔渣的卷吸作用，减缓对拱顶耐火砖的冲蚀，延长拱顶耐火砖的使用寿命，提高气化炉操作的稳定性；

(2)拱顶向火面耐火砖在损坏或磨损严重需要更换时可仅更换拱顶向火面耐火砖，全部或部分保留中间层背衬耐火砖和浇注料，减少了更换耐火砖的工作量，节约了成本；

(3)气化炉壳体内部焊接的锚件可以使浇注料与气化炉壳体结合在一起，浇注料分层隔断的设计减少了浇注料更换时的工作量，避免传统更换拱顶耐火砖时浇注料全部重新注入，降低了筑炉过程中可能出现的浇注料未捣实等原因而引起气化炉窜气的几率；

(4)拱顶耐火砖还可进行加厚处理，自拱顶过渡段支撑耐火砖开始平滑过渡，加厚处理的结构形式可以有效延长气化炉耐火砖的使用寿命和更换周期。附图说明

图1是实施例1的气流床气化炉拱顶耐火衬里的结构示意图；

图2是拱顶过渡段异型耐火砖的放大结构示意图。

符号说明1拱顶向火面耐火砖；2背衬耐火砖；3浇注料；

4拱顶壳体；11拱顶向火面耐火砖加厚层；

12拱顶过渡段异型耐火砖；13筒体直段耐火砖；

14凸台；31耐火纤维隔层；41锚件；θ-倾斜角度。

具体实施方式

下面，用实施例来进一步说明本发明内容，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。

实施例1

参见图1和图2，本实施例涉及的气流床气化炉拱顶耐火衬里，其结构为：拱顶耐火衬里从内向外依次由拱顶向火面耐火砖1、背衬耐火砖2和浇注料3组成，拱顶向火面耐火砖1与筒体直段耐火砖13平滑过渡。拱顶向火面耐火砖1主要由拱顶过渡段异型耐火砖12支撑。拱顶过渡段异形耐火砖12的上表面为水平面，利于上层耐火砖的砌筑和承重，同时在该水平面设置有凸台14，该凸台14可与所接触的上方耐火砖上设置的凹槽(图中未示出)相匹配，防止拱顶向火面耐火砖脱落；拱顶过渡段异形耐火砖12的下表面与膨胀缝平行，满足膨胀缝设置的尺寸要求。

浇注料3在筑炉过程中分层注入，共设置4层，每层中间放置耐火纤维隔层31，与之相匹配的焊接在拱顶壳体4上的金属锚件41也设置为4层，每层锚钉的数量为周向均布80个，用于固定浇注料。在更换拱顶向火面耐火砖1时，可以不用拆除或只需要部分拆除背衬耐火砖2和浇注料3，延长了气化炉拱顶向火面耐火砖的更换周期。

实施例2

参见图1和图2，本实施例的气流床气化炉拱顶耐火衬里，其结构为：拱顶耐火衬里从内向外依次由向火面耐火砖1、背衬耐火砖2和浇注料3组成，向火面耐火砖1具有拱顶向火面耐火砖加厚层11，由拱顶过渡段异型耐火砖12支撑，拱顶过渡段异型耐火砖12的厚度相对增加50mm，靠近气化炉顶部烧嘴口的耐火砖厚度增加40mm，若向火面耐火砖蚀损速率按0.02mm/h计算，则采用该气流床气化炉拱顶耐火衬里结构可至少增加拱顶向火面耐火砖寿命2000h，拱顶向火面耐火砖累计使用寿命将大于12000h，有效延长了气化炉拱顶耐火砖的更换周期。

拱顶过渡段异型耐火砖12靠近炉膛的内侧面与气化炉筒体直段耐火砖平滑过渡，减缓高温合成气与熔渣对拱顶耐火砖的冲蚀，上部表面为设置有凸台14的向上倾斜的斜面，倾斜角度θ为5°，可有效防止拱顶向火面耐火砖脱落。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种气流床气化炉拱顶耐火衬里，其特征在于，所述拱顶耐火衬里从内向外依次由拱顶向火面耐火砖(1)、背衬耐火砖(2)和浇注料(3)组成，拱顶向火面耐火砖(1)与垂直分布的筒体直段耐火砖(13)平滑过渡连接。

2.根据权利要求1所述的气流床气化炉拱顶耐火衬里，其特征在于，所述拱顶向火面耐火砖(1)在靠近所述气流床气化炉的中心轴一侧由加厚结构形成拱顶向火面耐火砖加厚层(11)；在所述拱顶向火面耐火砖(1)与所述筒体直段耐火砖(13)之间具有拱顶过渡段异型耐火砖(12)，所述拱顶过渡段异型耐火砖(12)支撑所述拱顶耐火衬里并与所述筒体直段耐火砖(13)平滑过渡连接。

3.根据权利要求2所述的气流床气化炉拱顶耐火衬里，其特征在于，所述拱顶过渡段异型耐火砖(12)支撑拱顶耐火衬里的上部表面为水平面或向上倾斜的斜面，倾斜角度θ为0～30°，在所述上部表面设置有与上一层拱顶向火面耐火砖(1)的凹槽相匹配的凸块(14)。

4.根据权利要求3所述的气流床气化炉拱顶耐火衬里，其特征在于，所述θ不为0。

5.根据权利要求1所述的气流床气化炉拱顶耐火衬里，其特征在于，所述浇注料在筑炉过程中设置有分层隔断所述浇注料的耐火纤维隔层(31)，隔断的层数为1～10层。

6.根据权利要求1所述的气流床气化炉拱顶耐火衬里，其特征在于，所述气流床气化炉的拱顶壳体(4)内焊接有固定所述浇注料的金属锚件(41)。

7.根据权利要求6所述的气流床气化炉拱顶耐火衬里，其特征在于，所述金属锚件(41)沿所述气流床气化炉的周向均匀布置，每周设置10～200个，自上而下设置1～10层。