CN107880911A - 一种分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉，包括：炉体、防磨机构和辐射管，其中，所述炉体内依次分为：第一区、第二区、第三区和第四区，所述第一区和所述第四区的空间分别占所述炉体的1/6‑1/4，所述第二区和第三区的空间分别占所述炉体的1/4‑1/3；所述第二区和第三区为热解炉中心区域，所述辐射管分层设置于所述炉体的第一区、第二区、第三区和第四区；本发明有效地阻止了从煤粉入口下落的煤粉颗粒直接冲刷辐射管管壁，避免了辐射管管壁直接被煤粉颗粒冲刷而引起较大磨损的问题。
Description
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉。
背景技术
煤热解是煤气化、液化和燃烧等煤加工转化利用过程的初始阶段，也是极其重要的中间过程。目前，基于蓄热式高温空气燃烧技术，采用快速热解炉从褐煤、长焰煤等低阶煤原料中提取人造石油、人造天然气资源，不仅能补充我国石油、天然气资源缺口，又能解决低阶煤炭体质和资源化利用这一世界难题。然而，热解炉在长周期运行过程中，其内煤粉颗粒的剧烈向下运动可能会引起热解炉中提供热源的关键部件辐射管出现严重的磨损现象。磨损会带消耗辐射管表面材料，造成辐射管材料大面积报废，降低辐射管使用寿命，造成不安全因素，重则影响快速热解炉装置的高效长周期安全稳定运行，造成较大的经济损失。
目前，减缓磨损的方法主要有以下几种：第一，根据不同机理磨损选择不同的耐磨材料；第二，选择合适的润滑剂；第三，根据润滑状态（如流体润滑、边界润滑、固体润滑）的不同，选择合适的粗糙度将表面纹理化；第四，从机械结构、尺寸设计和安装调试角度设计尽量用大面积接触，减少接触应力，减少磨损；第五，采用表面升温和冷却的方法，如改善冷却条件，尽量降低摩擦面温度，或选用导热性能良好的材料，如大润滑剂流量，增大强制散热面积和增添散热装置。上述方法虽然有一定效果，但均不能从根本上减弱磨损，起到防磨效果，当装置运行到一段时间后，依然会出现磨损行为，影响装置正常运行。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉，向蓄热式快速热解炉内辐射管管壁上方焊接防磨机构，有效地阻止了从煤粉入口下落的煤粉颗粒直接冲刷辐射管管壁，避免了辐射管管壁直接被煤粉颗粒冲刷而引起较大磨损的问题。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉，包括：炉体、防磨机构和辐射管，其中，
所述炉体内依次分为：第一区、第二区、第三区和第四区，所述第一区和所述第四区的空间分别占所述炉体的1/6-1/4，所述第二区和第三区的空间分别占所述炉体的1/4-1/3；所述第二区和第三区为热解炉中心区域，所述辐射管分层设置于所述炉体的第一区、第二区、第三区和第四区；
位于所述第二区、第三区和第四区的所述辐射管设有所述防磨机构。
进一步的，所述防磨机构包括：导料板和抗磨板，所述导料板与所述抗磨板形成三角折形结构，其中，
两个所述导料板对称设置于所述辐射管上部，所述导料板的下端与所述辐射管连接，上端与所述抗磨板连接；
两个所述抗磨板呈一定夹角连接。
进一步的，所述第二区内，两个所述抗磨板间的夹角为60~90°。
进一步的，所述第三区内，两个所述抗磨板间的夹角为90~120°。
进一步的，所述导料板和所述抗磨板长度至少为辐射管长度的百分之九十。
进一步的，所述导料板上端与所述抗磨板焊接，下端与所述辐射管外表面焊接。
进一步的，所述两个导料板间的距离为所述辐射管外径的3/4-1。
进一步的，其特征在于，所述导料板厚度为所述辐射管管体厚度的1/3-1/2，所述抗磨板厚度为所述导料板厚度的1.5-3倍。
进一步的，其特征在于，所述导料板高度为所述辐射管管体外径的2/3-1。
进一步的，所述导料板与所述抗磨板的夹角为135-165°。
本发明的有益效果在于：
（1）通过合理分区，对于炉膛内辐射管磨损严重区域，向辐射管管体表面加入防磨结构，有效地阻止了从煤粉入口下落的煤粉颗粒直接冲刷辐射管管壁，避免了辐射管管壁直接被煤粉颗粒冲刷而引起较大磨损的问题。
（2）延长辐射管的使用寿命，降低后期辐射管维修强度和费用，对于保证蓄热式快速热解炉长周期高效稳定运行具有重要的作用。
附图说明
图1为本发明分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉整体结构图。
图2为本发明具有防磨机构的辐射管结构示意图。
其中，1、炉体 2、具有防磨机构的辐射管 3、入料口 4、出料口 201、抗磨机构202、辐射管。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉，图1为本发明分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉整体结构图，如图1所示, 主要包括：包括：炉体、防磨机构和辐射管。
根据本发明的具体实施例，辐射管分层设置于蓄热式快速热解炉的炉体内，将炉体内的空间进行分区，由上至下依次为：第一区、第二区、第三区和第四区，辐射管分层设置于炉体的第一区、第二区、第三区和第四区，第二区和第三区为热解炉中心区域，位于第二区和第三区内的辐射管设有防磨结构。第一区和第四区的空间分别占热解炉的1/6-1/4，第二区和第三区的空间分别占热解炉的1/4-1/3。
根据本发明的具体实施例，所述防磨结构包括：导料板和抗磨板，所述导料板与所述抗磨板形成三角折形结构，所述导料板呈矩形，所述辐射管的管体上方垂直焊接两个矩形导料板，进一步的，两个所述导料板对称设置于所述辐射管上部，所述导料板的下端与所述辐射管连接，上端与所述抗磨板连接，两块抗磨板组成三角形结构。防磨结构为两个导料板对称设置于辐射管上部，下端与辐射管连接，上端与两块抗磨板连接。在本发明的一些优选的实施方式中，辐射管与导料板、导料板与防磨板间的连接方式采用焊接。
防磨结构有效地阻止了从煤粉入口下落的煤粉颗粒直接冲刷辐射管管壁，引起辐射管磨损。焊接的防磨结构可以延长辐射管的使用寿命，降低后期辐射管维修强度和费用，对于保证蓄热式快速热解炉长周期高效稳定运行具有重要的作用。
根据本发明的具体实施例，发明人发现，为达到辐射管良好的防磨效果，导料板和抗磨板长度至少为辐射管管体长度的百分之九十，两导料板末端之间的水平间距为管体外径的3/4-1。
根据本发明的具体实施例，为了在防止辐射管磨损的同时，达到良好的传热效果，导料板厚度为所述辐射管管体厚度的1/3-1/2，抗磨板受到颗粒碰撞和冲刷，为保证抗磨板在热解炉装置正常运行过程中能使用2~3年，且具有良好的传热效果，抗磨板厚度为导料板厚度的1.5-3倍。
根据本发明的具体实施例，为使导料板起到良好的导流作用，导料板高度为管体外径的2/3-1。防磨结构中抗磨板与导料板的夹角为135-165°。
根据本发明的具体实施例，为了使防磨结构具有良好的均料作用，第二区辐射管上方的防磨结构抗磨板角度为60~90°，第三区辐射管上方的防磨结构抗磨板角度为90~120°。
实施例一
所述蓄热式快速热解炉的炉体内由上至下依次为：第一区、第二区、第三区和第四区，辐射管分层设置于炉体的第一区、第二区、第三区和第四区，第二区和第三区为热解炉中心区域，位于第二区和第三区内的辐射管设有防磨结构。第一区和第四区的空间分别占热解炉的1/6，第二区和第三区的空间分别占热解炉的1/3。第二区辐射管上方的防磨结构抗磨板角度为60°，第三区辐射管上方的防磨结构抗磨板角度为90°。
蓄热式快速热解炉采用立式方形快速热解炉，炉体的高为12 m，顶部为1.4*3.0 m的长方形，底部为0.5*3 m的长方形，炉体内部排布55根辐射管，共排布22层，辐射管直径为200 mm，辐射管厚度为10 mm，辐射管两两水平和垂直间距分别为410 mm；
所述防磨机构结构为三角折形，由抗磨板和导料板组成。防磨机构长度为2.8 m，辐射管防磨机构顶端到辐射管中心的垂直距离为220 mm。抗磨板与辐射管外侧壁间通过垂直的导料板连接。第二区辐射管上方的防磨结构抗磨板的宽度为200 mm，抗磨板的厚度为6 mm，导料板的高度为46 mm，导料板厚度为4 mm；第三区辐射管上方的防磨结构的抗磨板的宽度为141 mm，抗磨板的厚度为6 mm，导料板的高度为120 mm，导料板厚度为4 mm。
所述立式方形蓄热热解炉内煤粉颗粒粒径分布较宽，颗粒粒径范围集中在0.18~3mm之间，50%左右的颗粒粒径在1~2 mm之间。
实施例二
所述蓄热式快速热解炉由上至下依次为：第一区、第二区、第三区和第四区，辐射管分层设置于炉体的第一区、第二区、第三区和第四区，第二区和第三区为热解炉中心区域，位于第二区和第三区内的辐射管设有防磨结构。第一区和第四区的空间分别占热解炉的1/5，第二区占热解炉的4/15，第三区占热解炉的1/3。第二区辐射管上方的防磨结构抗磨板角度为90°，第三区辐射管上方的防磨结构抗磨板角度为120°。
所述立式圆柱形蓄热式快速热解炉高为10 m，直径为10 m，内部排布100根辐射管，共排布10层；所述立式圆柱形蓄热式快速热解炉内辐射管直径为200 mm，辐射管两两水平和垂直间距分别为410 mm。
所述防磨机构结构为三角折形，由抗磨板和导料板组成。防磨机构长度为9.8 m，辐射管防磨机构顶端到辐射管中心的垂直距离为220 mm。抗磨板与辐射管外侧壁间通过垂直的导料板连接。第二区辐射管上方的防磨结构抗磨板的宽度为141 mm，抗磨板的厚度为6mm，导料板的高度为120 mm，导料板厚度为4 mm；第三区辐射管上方的防磨结构抗磨板的宽度为115 mm，抗磨板的厚度为6 mm，导料板的高度为162 mm，导料板厚度为4 mm。
所述立式圆柱形蓄热热解炉内煤粉颗粒粒径分布较宽，颗粒粒径范围集中在0.18~3 mm之间，50%左右的颗粒粒径在1~2 mm之间。
综上所述本发明的分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉，向蓄热式快速热解炉内辐射管管壁上方焊接防磨机构，有效地阻止了从煤粉入口下落的煤粉颗粒直接冲刷辐射管管壁，避免了辐射管管壁直接被煤粉颗粒冲刷而引起较大磨损的问题。因此，焊接的防磨机构可以延长辐射管的使用寿命，降低后期辐射管维修强度和费用，对于保证蓄热式快速热解炉长周期高效稳定运行具有重要的作用。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。
Claims (10)
1.一种分区防辐射管磨损的蓄热式快速热解炉，其特征在于，包括：炉体、防磨机构和辐射管，其中，
所述炉体内依次分为：第一区、第二区、第三区和第四区，所述第一区和所述第四区的空间分别占所述炉体的1/6-1/4，所述第二区和第三区的空间分别占所述炉体的1/4-1/3；所述第二区和第三区为热解炉中心区域，所述辐射管分层设置于所述炉体的第一区、第二区、第三区和第四区；
位于所述第二区、第三区的所述辐射管设有所述防磨机构。
2.根据权利要求1所述的热解炉，其特征在于，所述防磨机构包括：导料板和抗磨板，所述导料板与所述抗磨板形成三角折形结构，其中，
两个所述导料板对称设置于所述辐射管上部，所述导料板的下端与所述辐射管连接，上端与所述抗磨板连接；
两个所述抗磨板呈一定夹角连接。
3.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述第二区内，两个所述抗磨板间的夹角为60~90°。
4.根据权利要求3所述的热解炉，其特征在于，所述第三区内，两个所述抗磨板间的夹角为90~120°。
5.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述导料板和所述抗磨板长度至少为辐射管长度的百分之九十。
6.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述导料板上端与所述抗磨板焊接，下端与所述辐射管外表面焊接。
7.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述两个导料板间的距离为所述辐射管外径的3/4-1。
8.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述导料板厚度为所述辐射管管体厚度的1/3-1/2，所述抗磨板厚度为所述导料板厚度的1.5-3倍。
9.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述导料板高度为所述辐射管管体外径的2/3-1。
10.根据权利要求2所述的热解炉，其特征在于，所述导料板与所述抗磨板的夹角为135-165°。
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| PB01 | Publication | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20201117 Address after: 102209 226, 2nd floor, building 71, 30 Litang Road, Changping District, Beijing Applicant after: Beijing Hengfeng Yaye Technology Development Co.,Ltd. Address before: 102200 Beijing city Changping District Machi Town kamis Road No. 18 building 201 room 2 Applicant before: BEIJING SHENWU POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180406 |