CN110607194A - 采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板 - Google Patents

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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/485Entrained flow gasifiers

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Abstract

本发明公开了一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板,涉及水煤浆耐火砖式气化炉技术领域。本发明包括水冷金属盘管结构、托砖板和激冷环、水循环冷却系统;水冷金属盘管结构包括金属盘管、金属抓钉、碳化硅、金属板或金属棒;水循环冷却系统包括进水管路和回水管路、循环给水泵、储水分离罐、蒸汽外送管路、给水管。本发明取消使用昂贵的镍基合金,整合式的水冷管结构通过进水管道和回水管道与外部的给水泵以及分离水罐连接,气化炉中高温烟气在盘管表面碳化硅上遇冷形成一定厚度的固态渣层更好的保护金属管壁和表面的碳化硅免受高温烟气的侵蚀,运行寿命、可靠性和维修成本远远优于原有的普遍的设计。

Description

采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板
技术领域
本发明属于水煤浆耐火砖式气化炉技术领域,特别是涉及一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板。
背景技术
耐火砖的使用寿命是制约水煤浆气化炉长周期运行的一个主要瓶颈。在所有耐火砖中,锥底砖和渣口砖是使用寿命最低的部分,其寿命一般在3000到4000小时;对于个别工厂,渣口砖的使用时间少于2000小时。据了解,对于单台900立方英尺气化炉,更换一次渣口砖的费用约为20万元人民币。因此在10年的运行时间内,更换渣口砖所需要的直接费用为400万到800万。更换锥底砖和渣口砖所导致的停炉时间也相当的长,每次花费时间在10到20天。这是因为更换耐火砖牵涉到入炉作业,这需要将炉内耐火砖进行冷却,以及更换后的烘炉和重新升温,这些都牵涉到不可压缩的作业时间。以15天作为单次停炉平均值进行计算,在10年周期里,因更换锥底砖和渣口砖导致的停炉时间和停产损失为300到600天。
此外更换锥底砖和渣口砖牵涉到的入炉作业,是在受限空间进行,在安全管理中属于特种作业。相关作业安全风险高,工人工作环境恶劣,劳动强度大。与此相对应的,水冷壁设备的设计寿命一般取10年-20年。在正常使用寿命周期内,一般一年一次,利用其它停炉机会,进行常规巡视性检查即可。渣口砖底部的托砖板上联耐火砖,下接激冷环,内部面对高温烟气,其使用条件非常恶劣,因此其发生变形,缺损和裂纹等失效状况的几率非常的高。目前常见的改进设计是将其处于高温区域的端部部分采用昂贵的镍基合金,但是从实际运行情况来看,该项改进设计对于消除上述失效状况的作用并不理想,因此针对以上问题,提供一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板,取消使用昂贵的镍基合金,整合式的水冷管结构通过进水管道和回水管道与外部的给水泵以及分离水罐连接,气化炉中高温烟气在盘管表面碳化硅上遇冷形成一定厚度的固态渣层更好的保护金属管壁和表面的碳化硅免受高温烟气的侵蚀,从而使得该结构处的使用寿命得到极大的增强;运行寿命、可靠性和维修成本远远优于原有的普遍的设计。
为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明的一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板,包括安装于气化炉底部的水冷金属盘管结构、安装于水冷金属盘管结构底部的托砖板和激冷环、与水冷金属盘管结构相连通的水循环冷却系统;
所述水冷金属盘管结构的顶部与气化炉的筒体砖和拱顶砖表面通过固定块固定相连,所述水冷金属盘管结构包括并联呈螺旋环绕设置的金属盘管、金属盘管外表面面向高温烟气方向布置的金属抓钉、敷于金属抓钉之间的碳化硅、焊接于相邻金属盘管之间的金属板或金属棒;
所述水循环冷却系统包括与水冷金属盘管结构两端分别相连通的进水管路和回水管路、安装于进水管路上的循环给水泵、与进水管路进口以及回水管路出口相连通的储水分离罐、设置于储水分离罐顶部的蒸汽外送管路、设置于储水分离罐一侧的新鲜给水用给水管;
所述进水管路、回水管路、储水分离罐、循环给水泵位于气化炉之外;
所述水冷金属盘管结构的金属盘管设置的剖视截面呈“<”型,使托砖板布置于水冷金属盘管结构的下方。
进一步地,所述水冷金属盘管结构的进水管路和回水管路之间循环流通有冷却水。
进一步地,所述储水分离罐内设置有蒸汽分离装置,使水冷金属盘管结构中产生的蒸汽于储水分离罐内进行分离并由蒸汽外送管路输出至外部。
进一步地,所述水冷金属盘管结构与气化炉壳体之间设置有空隙将气化炉内的高温部与气化炉金属壳体相隔离,所述水冷金属盘管结构与气化炉壳体之间的间隙内设置有温度检测安全系统和惰性气体应急填充装置。
本发明具有以下有益效果:
本发明将原有耐火砖式锥底砖以及原采用镍基合金的托砖板端部,修改为整合式的水冷管结构,取消使用昂贵的镍基合金,整合式的水冷管结构通过进水管道和回水管道与外部的给水泵以及分离水罐连接,冷却水经过整合式水冷管结构时吸收热量产生微量蒸汽,蒸汽通过回水管道来到分离水罐分离并引致外界系统,分离水罐设有与外部连接的给水管道,气化炉中高温烟气在盘管表面碳化硅上遇冷形成一定厚度的固态渣层更好的保护金属管壁和表面的碳化硅免受高温烟气的侵蚀,从而使得该结构处的使用寿命得到极大的增强;运行寿命、可靠性和维修成本远远优于原有的普遍的设计。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板的整体结构示意图;
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1-给水管,2-储水分离罐,3-进水管路,4-循环给水泵,5-蒸汽外送管路,6-回水管路,7-托砖板,8-激冷环,9-筒体砖,10-水冷金属盘管结构,11-金属抓钉,12-金属板或金属棒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“底部”、“顶部”、“表面”、“外表面”、“一侧”、“内”等指示方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位,以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1所示,本发明的一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板,包括安装于气化炉底部的水冷金属盘管结构10、安装于水冷金属盘管结构10底部的托砖板7和激冷环8、与水冷金属盘管结构10相连通的水循环冷却系统;水冷金属盘管结构10取代了现有的常规使用的耐火砖形式的锥底砖和镍基合金的托砖板高温段,将气化炉内的高温部分与气化炉金属壳体安全良好隔离;
水冷金属盘管结构10的顶部与气化炉的筒体砖9和拱顶砖表面通过固定块固定相连,水冷金属盘管结构10包括并联呈螺旋环绕设置的金属盘管、金属盘管外表面面向高温烟气方向布置的金属抓钉11、敷于金属抓钉11之间的碳化硅、焊接于相邻金属盘管之间的金属板或金属棒12;水冷盘管装置内部持续通有循环冷却水,来冷却金属管壁和表面的碳化硅。气化炉中高温烟气在盘管表面碳化硅上遇冷形成一定厚度的固态渣层。这一固态渣层将更好的保护金属管壁和表面的碳化硅免受高温烟气的侵蚀,从而实现长寿命安全运行;
采用水冷管的气化炉锥底结构,水冷管作为托砖板高温部分,兼具运行寿命长和维护成本低的优势,原托砖板高温区域的镍基合金部件不再需要,通过持续冷却以保护这些管子的正常运行,并实现长寿命和低维护的设计目标;
水循环冷却系统包括与水冷金属盘管结构10两端分别相连通的进水管路3和回水管路6、安装于进水管路3上的循环给水泵4、与进水管路3进口以及回水管路6出口相连通的储水分离罐2、设置于储水分离罐2顶部的蒸汽外送管路5、设置于储水分离罐2一侧的新鲜给水用给水管1,通过持续冷却以保护这些管子的正常运行,并实现长寿命和低维护的设计目标;
进水管路3、回水管路6、储水分离罐2、循环给水泵4位于气化炉之外;
水冷金属盘管结构10的金属盘管设置的剖视截面呈“<”型,使托砖板7布置于水冷金属盘管结构10的下方。
其中,水冷金属盘管结构10的进水管路3和回水管路6之间循环流通有冷却水。
其中,储水分离罐2内设置有蒸汽分离装置,使水冷金属盘管结构10中产生的蒸汽于储水分离罐2内进行分离并由蒸汽外送管路5输出至外部。
其中,水冷金属盘管结构10与气化炉壳体之间设置有空隙将气化炉内的高温部与气化炉金属壳体相隔离,水冷金属盘管结构10与气化炉壳体之间的间隙内设置有温度检测安全系统和惰性气体应急填充装置,以确保在在任何情况下该空隙温度都不会超过设计预期,温度检测安全系统采用多个传感器与单片机、设置有监控温度的存储器相连,同时惰性气体应急填充装置包括充气泵、继电器、高压惰性气体存储罐,继电器和充气泵与单片机电性相连,实时监控温度并与预设温度比对,当超过预设温度则由惰性气体进行填充并反馈至外部报警器警报,该安全系统和控制系统,能够确保新型结构的整体运行满足设计要求。
本发明将原有耐火砖式锥底砖以及原采用镍基合金的托砖板端部,修改为整合式的水冷管结构,取消使用昂贵的镍基合金,整合式的水冷管结构通过进水管道和回水管道与外部的给水泵以及分离水罐连接,冷却水经过整合式水冷管结构时吸收热量产生微量蒸汽,蒸汽通过回水管道来到分离水罐分离并引致外界系统,分离水罐设有与外部连接的给水管道,气化炉中高温烟气在盘管表面碳化硅上遇冷形成一定厚度的固态渣层更好的保护金属管壁和表面的碳化硅免受高温烟气的侵蚀,从而使得该结构处的使用寿命得到极大的增强;运行寿命、可靠性和维修成本远远优于原有的普遍的设计。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板,其特征在于,包括安装于气化炉底部的水冷金属盘管结构(10)、安装于水冷金属盘管结构(10)底部的托砖板(7)和激冷环(8)、与水冷金属盘管结构(10)相连通的水循环冷却系统;
所述水冷金属盘管结构(10)的顶部与气化炉的筒体砖(9)和拱顶砖表面通过固定块固定相连,所述水冷金属盘管结构(10)包括并联呈螺旋环绕设置的金属盘管、金属盘管外表面面向高温烟气方向布置的金属抓钉(11)、敷于金属抓钉(11)之间的碳化硅、焊接于相邻金属盘管之间的金属板或金属棒(12);
所述水循环冷却系统包括与水冷金属盘管结构(10)两端分别相连通的进水管路(3)和回水管路(6)、安装于进水管路(3)上的循环给水泵(4)、与进水管路(3)进口以及回水管路(6)出口相连通的储水分离罐(2)、设置于储水分离罐(2)顶部的蒸汽外送管路(5)、设置于储水分离罐(2)一侧的新鲜给水用给水管(1);
所述进水管路(3)、回水管路(6)、储水分离罐(2)、循环给水泵(4)位于气化炉之外;
所述水冷金属盘管结构(10)的金属盘管设置的剖视截面呈“<”型,使托砖板(7)布置于水冷金属盘管结构(10)的下方。
2.根据权利要求1所述的一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板,其特征在于,所述水冷金属盘管结构(10)的进水管路(3)和回水管路(6)之间循环流通有冷却水。
3.根据权利要求1所述的一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板,其特征在于,所述储水分离罐(2)内设置有蒸汽分离装置,使水冷金属盘管结构(10)中产生的蒸汽于储水分离罐(2)内进行分离并由蒸汽外送管路(5)输出至外部。
4.根据权利要求1所述的一种采用水冷管结构的整合式锥底砖和托砖板,其特征在于,所述水冷金属盘管结构(10)与气化炉壳体之间设置有空隙将气化炉内的高温部与气化炉金属壳体相隔离,所述水冷金属盘管结构(10)与气化炉壳体之间的间隙内设置有温度检测安全系统和惰性气体应急填充装置。
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