CZ2004832A3

CZ2004832A3 - Záruvzdorne chránená vymenitelná vlozka pro zplynovac

Info

Publication number: CZ2004832A3
Application number: CZ20040832A
Authority: CZ
Inventors: Corwyn Groen@John; D. Winter@John
Original assignee: Ge Energy (Usa), Llc
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2006-07-12
Also published as: MXPA04007052A; KR100980827B1; US20030140558A1; CN1620494A; CN1304535C; EP1468062B1; ZA200405447B; WO2003062353A1; PL204050B1; JP2005515296A; US20070151085A1; KR20040099263A; EP1468062A1; CA2473421C; AU2003216066B2; US7921533B2; CA2473421A1; PL370304A1; US7141085B2; EP1468062A4

Abstract

Zplynovac mající hrdlovou sekci a kovové dno s hrdlovým otvorem v hrdlové sekci, pricemz hrdlový otvor v kovovém dnu je vymezen cástí vnitrního obvodového okraje kovového dna a na kovovém dnu zplynovace je prekrývající záruvzdorný materiál. Zplynovac zahrnuje vymenitelnou vlozku pro kovové dno zplynovace pro umístení na cásti vnitrního obvodového okraje kovového dna zplynovace, kdy cást vnitrníhoobvodového okraje je obrobena do tvaru prvního predem stanoveného spojovacího profilu v prurezu. Vymenitelná vlozka pro okraj dna má v radiálním smeru vnitrní cást okraje, která se stává zavádecím okrajem nebo volným okrajem kovového dna a v radiálním smeru vnejsí cást okraje. V radiálním smeru vnejsí cást okraje má druhý predem stanovený spojovací profil v prurezu komplementární k prvnímu predemstanovenému spojovacímu profilu obrobené cásti vnitrního obvodového okraje k tomu, aby do sebe zapadala vymenitelná vlozka pro kovové dno a obrobená cást vnitrního obvodového okraje kovového dna zplynovace. Vymenitelná vlozka pro okraj kovového dna tvorí vymenitelný nástavec kovového dna zplynovace. Dále je popsán zpusob usnadnení opravy kovového dna zplynovace v hrdlovém otvoru ve dnu zplynovace.

Description

Oblast techniky

Tento vynález je zaměřen na zplyňovače a konkrétně na novou vyměnitelnou vložku pro dno zplyňovače a nové žáruvzdorné úložné cihly pro ochranu okrajové části dna zplyňovače, zvláště vyměnitelné vložky pro dno zplyňovače.

Dosavadní stav techniky

Zplyňovače se obecně používají pro zpracování uhlovodíkových paliv, zahrnujících uhlí, ropný koks, plyn a/nebo olej, k výrobě plynných směsi vodíku a oxidu uhelnatého, jako je svítiplyn, syntézní plyn, redukční plyn nebo topný plyn.

Zplyňovače pro parciální oxidaci tohoto typu uvedené v US patentu č. 2 809 104 a US patentu č. 5 484 554 zahrnují vysokoteplotní reakční komoru obklopenou jednou nebo více vrstvami izolačního a žáruvzdorného materiálu, jako jsou šamotové cihly, také označované jako žáruvzdorné cihly nebo žáruvzdorná vyzdívka a uzavřené ve vnějším ocelovém plášti nebo nádobě.

Injektor vstupní suroviny, jako je uveden v US patentu č. 4 443 230 a US patentu č. 4 4914 56 může být použit u zplyňovačů typu uvedeného v dříve zmíněných patentech pro parciální oxidaci k zavedení čerpatelných směsí uhlovodíkového paliva, jako je směs uhlí - voda do reakční komory zplyňovače spolu s plyny obsahujícími kyslík.

Během práce zplyňovače se typicky mohou pohybovat teploty v reakční komoře od asi 2 200 °F (asi 1 204 °C) do 3 000 °F (asi 1 649 °C). Pracovní tlaky mohou být v rozsahu od 10 do 200 atm. Směs uhlí - voda, která prochází tryskou injektoru se tak normálně samovznítí při pracovních teplotách v zplyňovačí.

Při reakci směsi uhlí - voda uvnitř zplyňovače je jedním z reakčních produktů plynný sirovodík, známé korozivní činidlo. Během zplyňovacího procesu se také tvoří roztavená nebo kapalná struska jako vedlejší produkt reakce mezi směsí uhlí - voda a plynem obsahujícím kyslík.

Struska, která je také dobře známé korozivní činidlo, postupně teče dolů po vnitřních stěnách zplyňovače do vodní lázně typu uvedeného v US patentu č. 5 464 592. Vodní lázeň ochlazuje synplyn vystupující z reakční komory a také ochlazuje všechnu strusku, která skapává do vodní lázně.

Před tím, než stékající roztavená struska dosáhne vodní lázně, teče přes hrdlovou sekci ve dnu zplyňovače a v těsné blízkosti chladicího prstence a zanořenou trubkou, které vede do vodní lázně. Chladicí prstenec, který je vytvořen ze slitiny na bázi chrómu, niklu a železa, nebo na bázi slitiny niklu, jako je Incoloy®, je uspořádán k rozprašování nebo stříkání vody jako chladivá proti vnitřnímu povrchu zanořené trubky. Určité části chladicího prstence jsou však v cestě toku dolů stékající roztavené strusky a chladicí prstenec tak může být v kontaktu s roztavenou struskou. Části chladicího prstence, které jsou v kontaktu se struskou, mohou být vystaveny teplotám přibližně 1800 °F (asi 982 °C) až 2800 °F (asi 1538 °C). Chladicí prstenec je tak náchylný k tepelnému poškození a termicko chemické degradaci. Struska může také tuhnout na chladicím prstenci a hromadit se za tvorby zátky, která může omezit nebo případně uzavřít hrdlový otvor. Kromě toho jakékoli nahromadění strusky na chladicím prstenci bude snižovat schopnost chladicího prstence vykonávat chladicí funkci.

V jednom známém zplyňovači je kovová část dna reakční komory ve formě obráceného komolého pláště. Kovové dno je obvykle vyrobeno stejnou metalurgickou technologií výroby tlakových nádob jako plášť nebo nádoba zplyňovače.

• · .·· ···· · · · · _ Ο _ * · ··· ······ · ···· ^J i ♦···♦·· :

··· ·· ·· ·· ·· ·

Struktura hrdla zplyňovače je umístěna ve středovém otvoru ve dnu zplyňovače.

Kovové dno zplyňovače je oporou pro žáruvzdorný materiál, jako jsou keramické cihly, které pokrývají kovové dno a také je oporou pro žáruvzdorný materiál, který pokrývá vnitřní povrch nádoby zplyňovače nade dnem zplyňovače. Dno zplyňovače může být také oporou pro níže umístěný chladicí kruh a zanořenou trubku typu uvedeného v US patentu č. 5 464 592.

Obvodový okraj dna zplyňovače v hrdlové sekci, také známý jako zaváděcí okraj, je obvykle vystaven drsným podmínkám vysoké teploty, vysoké rychlosti synplynu (který může obsahovat částice erozivního popílku v závislosti na povaze suroviny) a strusce. Kovové dno trpí opotřebením v radiálním směru (z hlediska středové osy zplyňovače), se začátkem na zaváděcím okraji a postupujícím radiálně směrem vně, dokud drsné podmínky vytvořené horkým synplynem nejsou v rovnováze s chladícími účinky níže umístěného chladicího prstence. Opotřebení kovu tak postupuje paprskovitě směrem vně od středové osy zplyňovače, dokud se nedosáhne „vyrovnaného bodu nebo „vyrovnaného poloměru.

Vyrovnaný poloměr je někdy dosti vzdálen od středové osy zplyňovače a zaváděcího okraje dna, takže existuje riziko, že dno již nemůže unést žáruvzdorný materiál, který ho překrývá. Pokud je nosič žáruvzdorného materiálu v nebezpečí, zplyňovač může vyžadovat předčasné vypnutí za účelem rekonstrukčních prací na dnu a výměny žáruvzdorného materiálu hrdla, velmi časově a pracovně náročnou proceduru.

Jiným problémem hrdlové sekce zplyňovače je, že vrchní., zakřivený povrch chladicího prstence je vystaven plnému sálavému teplu z reakční komory zplyňovače a korosivním/erozním účinkům synplynu o velké rychlosti a teplotě, který může obsahovat popílek a strusku. Tyto drsné • · · podmínky mohou také vést k problémům s opotřebením chladicího prstence, které pokud jsou závažné, si mohou vynutit ukončení procesu zplyňování pro nezbytné opravy. Tento problém je akutnější, pokud přečnívající dno bylo značně opotřebeno, čímž dochází k vystavení větší části chladicího prstence horkému plynu a strusce.

Proto je žádoucí poskytnout vyměnitelnou vložkovou sestavu pro dno, která umožňuje, aby dno zplyňovače bylo možno opravovat relativně snadno. Je také žádoucí poskytnout ochranné žáruvzdorné zařízení pro zaváděcí okraj dna, které minimalizuje rychlost opotřebení kovu dna a níže umístěného chladícího prstence.

Podstata vynálezu

Jako jeden z předmětů tohoto vynálezu je možno zmínit poskytnutí nové vyměnitelné vložky pro dno zplyňovače a nového žáruvzdorného zařízení, které chrání okraj dna zplyňovače. Dalším předmětem tohoto vynálezu je poskytnutí žáruvzdorného zařízení, které chrání jak okraj dna, tak chladicí prstenec, který je umístěn pod okrajem dna. Ještě dalším předmětem tohoto vynálezu je poskytnutí nového způsobu zjednodušení opravy kovového dna zplyňovače v hrdlovém otvoru a nového způsobu prodloužení životnosti kovového dna zplyňovače v hrdlovém otvoru.

Další předměty a znaky tohoto vynálezu budou postupně dále uvedeny a ozřejměny.

Podle tohoto vynálezu je poskytnuta nová vyměnitelná kovová vložka zplyňovače pro okraj dna zplyňovače v hrdlové sekci. Vyměnitelná vložka pro okraj dna je umístěna po obvodu zaváděcího okraje dna zplyňovacího reaktoru způsobem, který usnadňuje budoucí opravy a/nebo výměnu vložky pro okraj dna.

Okrajová část dna je vytvořena nebo obrobena s předem stanoveným profilem a vyměnitelná vložka pro okraj dna je • · • ·· ·· · · · · · · · · · • · · « · · ··· · · ····· ····· ·· ·· ·· * vytvořena s komplementárním spojovacím profilem.

Vyměnitelná vložka pro okraj dna, která může být prstencová, má v radiálním směru vnitřní okrajovou část, která se stává zaváděcím okrajem kovového dna zplyňovače. Vyměnitelná vložka pro okraj dna má také v radiálním směru vnější okrajovou část s předem stanoveným spojovacím profilem komplementárním s profilem vytvořeným na okrajové části dna.

Výhodně mají spojovací profily takovou geometrii, která umožňuje, aby vyměnitelná vložka pro okraj dna a obrobený okraj dna zplyňovače do sebe zapadly a zůstaly ve spojení, aniž by byly k sobě svařené. Vyměnitelná vložka pro okraj dna může být umístěna tak, aby přiléhala k okraji dna a jakmile je takto umístěna, aby v této pozici zůstávala, čímž se usnadní instalace a výměna vyměnitelné vložky pro okraj dna.

V některých provedeních tohoto vynálezu má například spojovací profil vyměnitelné vložky pro okraj dna různé stupňovité formy a v jiném provedení má spojovací profil vyměnitelné vložky pro okraj dna formu čepového spoje.

Tudíž komplementární spojovací profily okraje dna a vyměnitelné vložky pro okraj dna tvoří komplementární vazebný prostředek pro spojení vyměnitelné vložky pro okraj dna s obrobenou obvodovou okrajovou částí dna zplyňovače.

Vyměnitelná vložka pro okraj dna je chráněna žáruvzdornými úložnými cihlami. Každá úložná cihla zahrnuje výstupek, který překrývá část v radiálním směru vnitřního okraje vyměnitelné vložky pro okraj dna a také pokrývá část vrchní plochy chladicího prstence, který je umístěn pode dnem zplyňovače v hrdle zplyňovače. Pojem „žáruvzdorná úložná cihla je zde použit k označení jedné nebo více cihel.

Mezi úložnou žáruvzdornou cihlou a vyměnitelnou vložkou pro okraj dna, a mezi úložnou žáruvzdornou cihlou a • · · ·· · · · • · · · · · · · · · · vrchní plochou povrchu chladicího prstence může být také umístěna vrstva žáruvzdorného papíru z keramických vláken.

Kromě toho může být na v radiálním směru vnitřním okraji vyměnitelné vložky pro okraj dna na vrchní části plochy chladicího prstence umístěna smyčka žáruvzdorného provazu z keramických vláken. Žáruvzdorný provaz z keramických vláken je umístěn mezi žáruvzdornou úložnou cihlou a vyměnitelnou vložkou pro okraj dna a chladicím prstencem.

Žáruvzdorná úložná cihla tak prodlužuje životnost dna zplyňovače tím, že chrání okraj dna a také prodlužuje životnost chladicího prstence tím, že překrývá vrchní část povrchu chladicího prstence.

Tento vynález dále zahrnuje způsob usnadnění opravy kovového dna zplyňovače v hrdlovém otvoru dna zplyňovače. Způsob zahrnuje úpravu vnitřní části zaváděcího okraje kovového dna zplyňovače v hrdlovém otvoru tak, že obvod okrajové části má první předem stanovený spojovací profil. Způsob dále zahrnuje vytvoření vyměnitelné vložky pro okraj dna s v radiálním směru vnitřním okrajem, který se stává zaváděcím okrajem nebo volným okrajem kovového dna v hrdlovém otvoru. Krok vytvoření zahrnuje vytvoření v radiálním směru vnějšího okraje vyměnitelné vložky pro okraj dna s druhým předem stanoveným spojovacím profilem, který je komplementární k prvnímu předem stanovenému spojovacímu profilu. Kromě toho tento způsob zahrnuje umístění vyměnitelné vložky pro okraj dna na obrobenou okrajovou část dna zplyňovače tak, že se komplementární první a druhý předem stanovený spojovací profil spojí. Jakmile je dosaženo tohoto umístění vyměnitelné vložky pro okraj dna, která je v jednom provedení prstencovitá, zůstává na místě bez svaření s okrajem dna zplyňovače.

Způsob dále zahrnuje prodloužení životnosti kovového dna zplyňovače v otvoru hrdla tak, že poskytuje úložnou • ftftftft • ftft • ftft · • ftft··· žáruvzdornou cihlu s výstupkem. Výstupek úložné žáruvzdorné cihly pokrývá volný okraj vyměnitelné vložky pro okraj dna a vrchní plochu povrchu chladicího prstence, který je umístěn pode dnem. Způsob dále zahrnuje poskytnutí žáruvzdorného papíru z keramických vláken, který zasahuje mezi úložnou žáruvzdornou cihlu a vyměnitelnou vložku pro okraj dna a zasahuje také mezi úložnou žáruvzdornou cihlu a vrchní plochu povrchu chladicího prstence. Způsob ještě dále zahrnuje poskytnutí žáruvzdorného provazu z keramických vláken mezi volným okrajem vyměnitelné vložky pro okraj dna a vrchní plochou povrhu chladicího prstence vespod úložné žáruvzdorné cihly.

Vynález dále zahrnuje konstrukce a způsoby zde dále popsané, přičemž rozsah vynálezu je uveden v nárocích.

Popis obrázků na výkresech

Na výkresech:

Obr. 1A je zjednodušené zobrazení průřezu části dna a části hrdla zplyňovače, jak je zobrazen na obrázku 7 podle tohoto vynálezu;

Obr. 2 A je zobrazení obdobné jako obr. 1A, ukazující dosavadní stav techniky;

Obr. 2B je zvětšený detail struktury v kruhu 2B na obr. 2A;

Obr. 3A je půdorys vyměnitelné vložky pro okraj dna zahrnující jedno provedení tohoto vynálezu;

Obr. 3B je průřez v rovině 3B-3B obr. 3A;

Obr. 3C je zvětšený detail struktury v kruhu 3C obr. 3B;

Obr. 4A-4C a obr. 5A-5C ukazuje jiná provedení vyměnitelné vložky pro okraj dna podle vynálezu;

Obr. 6A je zjednodušený perspektivní pohled na úložnou cihlu zahrnující jedno provedení podle tohoto vynálezu;

Obr. 6B je její nárys;

• 99

Obr. 6C je její vrchní půdorys;

Obr. 6D je průřez v linii 6D-6D obr. 6C; a

Obr. 7 je zjednodušené částečné schematické zobrazení zplyftovače podle tohoto vynálezu podle obr. 2A.

Vztahové značky označují odpovídající části na různých obrázcích uvedených na výkresech.

Příklady provedeni vynálezu

S odkazem na výkresy, zejména obr. 7 je zplyňovač obecně označen vztahovou značkou 10.

Zplyňovač 10 zahrnuje vnější ocelovou nádobu nebo plášť 12 mající vrchní hrdlovou část 14, zplyňovací sekci 16 a sekci dna 20. Sekce dna 20 je ve formě komolého obráceného pláště, dále označovaného jako kónické dno nebo kónická sekce dna. Otvor 22 v sekci dna 20, také označovaný jako hrdlový otvor nebo hrdlo zplyňovače vede do chladicí sekce a do výstupu (nezobrazen) ze zplyňovače.

S odkazem na obr. 2A typický zplyňovač známý ze stavu techniky zahrnuje kónickou sekci 26 dna tvořenou v podstatě stejným kovem použitým k vytvoření ocelového pláště 12 zplyňovače. Konická sekce 26 dna je opatřena obecně horizontální části 28 mající volný okraj 30. Volný okraj 30, také známý jako zaváděcí okraj, má obecně zakřivený tvar okraje, jako je kruhový tvar okraje, ačkoli i jiné tvary okraje jsou představitelné.

Žáruvzdorná vyzdívka tvořená keramickým materiálem známým ze stavu techniky překrývá kónickou sekci 26 dna a horizontální část 28 dna. Žáruvzdorná vyzdívka 34 také sahá nahoru podél vnitřního povrchu 36 pláště 12 zplyňovače. Žáruvzdorná vyzdívka 34 chrání ocelový plášť 12 a ocelovou kónickou sekci 24 dna včetně horizontální sekce 28 před extrémními tepelnými podmínkami a tepelně chemickou

4 4 4 4 4 4

4 · 4 · 4 444

4 4 4 4 4

4·· 94 ·4 44

4

4 4

4 4 4

44444

4 4

4 degradací, která může postihovat ocel během zplyňovacího procesu.

Žáruvzdorná vyzdívka 34 obvykle zahrnuje žáruvzdornou cihlu typu, který je schematicky zobrazen na obr. 2A a označen vztahovou značkou 38. Jednotlivé žáruvzdorné cihly 38 mají obecně pravoúhlý průřez ve všech třech dimenzích.

Chladicí prstenec 40 známé konstrukce je připojen ke spodnímu povrchu horizontální části 28 dna a zahrnuje vodní chladicí systém, který pomáhá snižovat teplotu části překrytí , dna 28 . Chladicí prstenec 40 tak napomáhá zpomalení opotřebeni kovu v sekci 28 dna v důsledku tepelných a tepelně chemických podmínek uvnitř zplyňovače. Tepelné a tepelně chemické poškození stejně jako poškození struskou se může také objevovat na chladicím prstenci 40, zejména na jeho vrchním povrchu 50 vnitřním v radiálním směru. Poškození volného okraje 30 horizontální části 28 dna a povrchu 50 chladicího prstence 40 lze také připsat roztavené strusce, která se pohybuje směrem dolů po žáruvzdorné vyzdívce 34 do hrdla 22 zplyňovače.

Ztráta kovu horizontální části 28 dna (obr. 2A) je obvykle mnohem větší na volném okraji 30 a postupuje radiálně směrem od středové osy 44 (obr. 2A a 7) zplyňovače 10 k vyrovnanému poloměru ačkoli vyrovnaná hranice není nezbytně stejného poloměru po celém zaoblení vztaženém k ose 44 zplyňovače.

Pro účely zjednodušené diskuze může být vyrovnaný poloměr považován za vzdálenost v radiálním směru mezi osou 44 zplyňovače a vnějším čelním povrchem 46 (obr. 2A), například žáruvzdorné cihly 34.

Postupující poškození horizontální části 28 dna vede v konečném důsledku k zeslabení části 28 dna v takovém rozsahu, že není schopna udržet žáruvzdorné překrytí 34. Tudíž zplyňovač 10 může vyžadovat odstavení za účelem • · • · · • ·»·· • · • · · • · · · • · ·

rekonstrukčních prací na části 28 dna. Takovéto rekonstrukční práce obvykle zahrnují výměnu části žáruvzdorné vyzdívky 34 včetně žáruvzdorné cihly 38 a případně opravu nebo výměnu chladicího prstence 40. Tyto opravné práce jsou neobyčejně náročné na čas, práci a náklady. Jakékoli ukončení práce zplyňovače má také za následek významné ekonomické ztráty.

K vyřešení problému metalurgického poškození části 28 dna_z poškození chladicího prstence 40 a poničení žáruvzdorné vyzdívky 34, horizontální část 60 dna (obr. 1A a 1B) odpovídající horizontální části 28 dna na obr. 2A je opatřena vyměnitelnou vložkou 62 pro okraj dna, která může být vytvořena například z Incoloy 825® a prstencem překrytí úložnými žáruvzdornými cihlami 66. Žáruvzdorné cihly 66 jsou vytvořeny z jakékoli vhodné známé kompozice odolné vůči teplotním šokům za účelem splnění požadavků na žáruvzdornost pro konkrétní složení vstupní suroviny.

S odkazem na obr. 1A, 1B, 3A, 3B a 3C vyměnitelná vložka 62 pro okraj dna má v jednom provedení tvar prstence, zahrnující v radiální směru vnitřní část 70 a v radiálním směru vnější část 72. V radiálním směru vnější část 72 (obr. 3C) má stupňovitý tvar 76, také označovaný jako spojovací profil, který zahrnuje obecně horizontální povrch 78 a oddělené vertikální povrchy 80 a 82.

Vyměnitelná vložka 62 pro okraj dna také zahrnuje vrchní a spodní horizontální povrchy 84 a 86.

V radiálním směru vnitřní část 70 (obr. 3C) vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna je zakřivená směrem dolů a v radiálním směru dovnitř na 88 ve směru z vrchního horizontálního povrchu 84 k vrcholové hraně 90, vztaženo k ose 44 zplyňovače. Průnik nebo styk mezi vrchním horizontálním povrchem 84 a zakřiveným povrchem 88 je zobrazen jako kruh 92 na obr. 3A. V radiálním směru vnitřní • · • · φ φ φφφ φ φφφφ φ φ • · φ φ φ φ φ

φ φ část 70 (obr. 3C) je také zakřivena směrem nahoru v radiálním směru dovnitř na 93 směrem od spodního horizontálního povrchu 86 k vrcholové hraně 90. Paprskovitě uspořádané termické expanzní drážky 64 (obr. 3A, 3B a 3C), široké přibližně 5 mm, jsou zformovány nebo proříznuty ve v radiálním směru vnitřním povrchu 70 a zasahují od vrcholové hrany 90 k vytyčené linii 65 (obr. 3C), tj. mírně za styčný kruh 92.

Horizontální část 60 dna (obr. IB) je vytvořena nebo vyrobena s obrobeným okrajem 94, který má stupňovitý tvar, také označovaný jako spojovací profil. Spojovací profil obrobeného okraje 94 má komplementární tvar k stupňovitému tvaru 76 v radiálním směru vnější části 72 vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna. To znamená, že spojovací profil obrobeného okraje 94 se může spojit se spojovacím profilem v radiálním směru vnější části 72 vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna způsobem, který je zobrazen na obr. 1A a IB.

Jak je jasně zobrazeno na obr. 3A a 3B, vyměnitelná vložka 62 pro okraj dna má prstencovitý tvar tak, aby odpovídala vnějšímu obvodu obrobeného okraje 64 horizontální části 60 dna. Vnitřní průměr vložky 62 bude záviset na velikosti zplyňovače a může se pohybovat od méně než 18 palců (asi 46 cm) v průměru k více než 50 palcům (asi 127 cm) v průměru.

Je třeba poznamenat, že vnější obvod obrobeného okraje 94 nemusí být přesně kruhový a může nabývat jakéhokoli jiného geometrického tvaru, který odpovídá geometrii zplyňovače 10. Takže vyměnitelná vložka 62 pro okraj dna bude mít vnější obvod takový, aby odpovídal vnějšímu obvodu obrobeného okraje 94 části 60 dna.

Výhodně umožňují spojovací geometrie nebo spojovací profily vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna a obrobeného okraje 94 části 60 dna, aby vyměnitelná vložka 62 pro okraj . ϊ » ···· ···· • · · » · · ··· * * ···· «·· ·· · · · i ··· 94 44 44 ·· ® dna zůstávala ve spojení s obrobeným okrajem 94 jednoduše pomocí gravitace. Takže instalace a/nebo výměna vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna může být uskutečněna v podstatně kratším čase než je čas požadovaný pro obvyklou opravu dna zplyňovače.

Vyměnitelná vložka 62 pro okraj dna je výhodně vložena na část 60 dna jako jednoduchý nečleněný prstenec.

K usnadnění instalace vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna může být vložka 62 pro okraj dna vytvořena nebo rozřezána na dvě nebo tři obloukové výseče o v podstatě stejné velkosti a vložena do zplyňovače jako oddělené segmenty. Segmenty nebo oblouky vložky 62 jsou poté svařeny do jednotné konstrukce ve zplyňovači před tím, než jsou instalovány, protože by mohlo být obtížné nebo nemožné vložit do zplyňovače 10 vyměnitelnou prstencovou vložku 62 jako jednoduchou nečleněnou strukturu. Instalace vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna umožňuje jednoduchou opravu a/nebo výměnu vložky 62 pro okraj dna v případě, že je nutná další oprava nebo výměna dna zplyňovače.

Je třeba poznamenat, že vyměnitelná vložka 62 pro okraj dna může být vyrobena ze slitiny, která je mnohem odolnější k termickému a termicko chemickému poškození než normální ocelový materiál pláště 12 zplyňovače a dna 20 zplyňovače. Takže použití slitiny, jako je Incoloy 825®, k výrobě vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna umožní vyměnitelné vložce pro okraj dna, aby měla delší pracovní životnost než je životnost typické oblasti okraje dna, která je vyrobena ze stejného kovu jako dno 20 zplyňovače.

Jiná provedení vyměnitelné vložky pro okraj dna mohou být spojena s horizontální částí 60 dna prostřednictvím jiných komplementárních spojovacích profilů.

Jiné provedení vyměnitelné vložky pro okraj dna je obecně označeno vztahovou značkou 100 na obr. 4A, 4B a 4C.

♦ ···

Vyměnitelná vložka 100 pro okraj dna je tvořena v radiálním směru vnějším spojovacím profilem 102, který určuje čepovou část 106 a drážkovou část 108. Vyměnitelná vložka 100 pro okraj dna má v radiálním směru vnitřní povrch 112, který je identický s v radiálním směru vnitřní částí 70 vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna.

Před instalací vyměnitelné vložky 100 pro okraj dna musí být horizontální část 60 dna vybavena obrobeným okrajem (není zobrazen) majícím spojovací profil ve tvaru drážky a čepu komplementární k uspořádání čepu 106 a drážky 108 vyměnitelné vložky 100 pro okraj dna.

Jak bylo dříve popsáno pro vyměnitelnou vložku 62 pro okraj dna, rovněž vyměnitelná vložka 100 pro okraj dna může být vložena do zplyňovače ve dvou nebo třech nešvařených částech a svařena do jedné nečleněné vložky ve zplyňovači před jejím umístěním a spojením s odpovídajícím spojovacím profilem obrobeného okraje horizontální části 60 dna.

Další provedení vyměnitelné vložky pro okraj dna je obecně označeno vztahovou značkou 120 na obr. 5A, 5B a 5C. Vyměnitelná vložka 120 pro okraj dna zahrnuje v radiálním směru vnější povrch 122 mající šikmý stupňovitý spojovací profil 124. Vyměnitelná vložka 120 pro okraj dna také zahrnuje v radiálním směru vnitřní povrch 128, který je identický s v radiálním směru vnitřní, částí. 70 vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna.

Před instalací vyměnitelné vložky 120 pro okraj dna do zplyňovače musí být horizontální část 60 dna vybavena obrobeným okrajem (není zobrazen), který má komplementární spojovací profil se šikmým stupňovitým profilem 124 vyměnitelné vložky 120 pro okraj dna. Vyměnitelná vložka 120 pro okraj dna může být vytvořena jako jednoduchý nečleněný kus a poté rozřezána na dvě část nebo může být vytvořena jako dvě oddělené části. Oddělené části se vloží • · • 99 do zplyňovače a instalují způsobem podobným tomu, který byl popsán pro vyměnitelné vložky 62 a 100 pro okraj dna.

Je třeba poznamenat, že dva nebo tři segmenty vyměnitelné vložky pro okraj dna mohou být umístěny jako oddělené segmenty na obrobený okraj dna zplyňovače, aniž by byly svařeny do jednotné prstencové struktury. Avšak pokud jsou na obrobený okraj dna zplyňovače instalovány nešvařené segmenty vložky pro okraj dna, sousedící konce nešvařených segmentů by měly mít vzájemně do sebe zapadající zámkové uspořádání.

S odkazem na obr. 1A a 1B žáruvzdorná vyzdívka 34 zahrnuje žáruvzdorné cihly rovněž známé jako tepelně odolné (hotface) cihly, mající tepelně odolný povrch 35, který je přímo vystaven prostředí ve zplyňovací sekci 16 zplyňovače 10, kde probíhá zplyňování. Tepelně odolné cihly jsou také umístěny v hrdle 22 a obecně se opotřebovávají rychleji než většina ostatních žáruvzdorných cihel ve zplyňovači.

Tepelně odolné cihly v hrdle 22 tudíž vyžadují periodickou výměnu, zatímco většina sekcí žáruvzdorné vyzdívky 34 kdekoli jinde v jednotce může často zůstat na místě pro další použití.

Každá jednotlivá úložná cihla 66 (obr. ΙΑ, 1B a obr.

6A a 6D) zahrnuje horní část 132, protilehlé boční části 134 a 136, protilehlé čelní části 140 a 142 a spodní část

144. Spodní část 144 obsahuje výstupek 150. Čelní část 140 má relativně malou výšku a výstupek 150 přesahuje o předem stanovený rozsah pod čelní část 140. Výstupek 150 je výhodně vytvořen tak, že protilehlá čelní část 142 má relativně velkou výšku. Vertikální rozsah výstupku 150, který je úložnou částí žáruvzdorné cihly 66, je přibližně stejný jako rozdíl ve výšce mezi relativně krátkým čelem 140 a relativně dlouhým čelem 142, ale jeho rozměry jsou do značné míry dané tloušťkou části 60 dna.

• ·

4 4

44 4

4

4«

4 4

4

44 • 44

Jak je nejjasněji patrno z obr. 6C, protilehlé boční části 134 a 136 se vzájemně mírně rozbíhají a protilehlé čelní části 140 a 142. jsou mírně zakřivené. Rozbíhající se boční části 134 a 136 a mírně zakřivené čelní části 140 a 142 .jsou takto vytvořeny, protože sousedící cihly 66 jsou uspořádány dokola kruhového obvodu hrdla 22.

S odkazem na obr. 1A a 1B úložná cihla 66 je instalována do hrdlové části 22 zplyňovače tak, aby přesahovala vrchní povrch 84 (obr. 3C) vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna a překrývala v radiálním směru vnitřní část 70 vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna. Výstupek 150 (obr. 1B) žáruvzdorné úložné cihly 66 také překrývá vrchní povrch části 42 chladicího prstence 40. Výstupek 150 tak poskytuje ochranu pro v radiálním směru vnitřní část 70 vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna a také poskytuje ochranu pro vrchní povrch 42 chladicího prstence 40, čímž se předchází hromadění strusky, která může tuhnout a hromadit se na chladném vrchním povrchu chladicího prstence. Toto hromadění strusky může vést k ucpání hrdla 22 a/nebo k poškození chladicího prstence £0. Ochrana poskytovaná úložnou cihlou 66 prodlužuje životnost dna zplyňovače a chladicího prstence 40.

Žáruvzdorný papír 154 z keramických vláken, který např. vydrží přibližné 3000 °F (asi 1 650 °C) a je přibližně 6 mm silný, se vkládá mezi žáruvzdornou úložnou cihlu 66 a vyměnitelnou vložku 62 pro okraj dna a je přidržován na místě vhodným organickým lepidlem.

Žáruvzdorný papír 154 (obr. 2B) dosahuje také až mezi výstupek 150 a vrchní povrch 42 chladicího prstence 40.

Jednoduchá smyčka žáruvzdorného provazu 156 z keramických vláken, např. o průřezu 13 mm, je umístěna na v radiálním směru vnitřní část 70 vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna na vrchní povrch 42 chladicího prstence 40 a pod ·· • 9 • 9

9 · • »·9 ·

·· • ·

9

11

111 ·111»

111 «

žáruvzdorný papír 154 z keramických vláken. Žáruvzdorný provaz 156 je přidržován na místě pomocí vhodného organického lepidla. Žáruvzdorná keramická cihla 66 napomáhá uzavření žáruvzdorného provazu 156 z keramických vláken mezi výstupek 150 úložné cihly, v radiálním směru vnitřní část 70 vyměnitelné vložky 62 pro okraj dna a vrchní povrch 42 chladicího prstence 40.

Žáruvzdorný papír 154 z keramických vláken a žáruvzdorný provaz 156 z keramických vláken pomáhají minimalizovat vedení a proudění tepla na okraji dna a vrchním zakřiveném povrchu chladicího prstence, čímž snižují tepelné namáhání a pravděpodobnost koroze způsobené vysokou teplotou u těchto částí. Žáruvzdorný papír 154 z keramických vláken a žáruvzdorný provaz 156 z keramických vláken také snižují rozsah chlazení, kterému je vystavena žáruvzdorná úložná cihla 66, což je užitečné, protože vysoký teplotní gradient způsobuje velké tepelné namáhání a zvyšuje riziko prasknutí žáruvzdorné úložné cihly 66.

Mezi chladicím prstencem 40 a částí 60 dna a vyměnitelnou vložkou 62 pro okraj dna je také umístěno známé ploché těsnění 160 ve tvaru podobném kroužku tvořené svinutým páskem z nerezové oceli impregnovaným grafitem ke zvýšení chladicího efektu chladicího prstence na vyměnitelnou vložku 62 pro okraj dna a část 60 dna a pro vytvoření bariéry nepropustné pro plyn mezi těmito komponenty.

Při instalaci žáruvzdorné úložné cihly 66 je výhodné, aby se nepoužívala žádná malta na spodní povrch 144, který je v kontaktu se žáruvzdorným papírem 154 z keramických vláken, protože malta by významně snížila nebo eliminovala žádoucí izolační charakteristiky žáruvzdorného papíru 154 z keramických vláken.

Žáruvzdorná úložná cihla 66 tím, že překrývá vyměnitelnou vložku 62 pro okraj dna> zvyšuje životnost dna 60 zplyňovače a také zvyšuje životnost chladicího prstence

40. Avšak žáruvzdorná úložná cihla 66 může.také být použita k ochraně dna zplyňovače, který má nevyměnítelné exponované zaváděcí okraje.

Některé výhody tohoto vynálezu zřejmé z předchozího popisu zahrnují vyměnitelnou vložku pro okraj dna, která se snadno instaluje a odstraňuje ze zplyňovače, čímž urychluje a zjednodušuje práce na opravě dna. Jinou výhodou vyměnitelné vložky pro okraj dna je to, že může být odolnější vůči tepelnému a tepelně chemickému poškození než je normální materiál dna zplyňovače. Další výhodou je poskytnutí úložné žáruvzdorné cihly s výstupkem, která poskytuje žáruvzdorný štít pro okraj dna a chladicí prstenec. Prodloužení pracovní životnosti dna zplyňovače a chladicího prstence napomáhá minimalizovat doby odstávek zplyňovače a zvyšuje produktivitu a ziskovost práce zplyňovače.

Další výhodou je poskytnutí nového způsobu usnadnění opravy kovového dna zplyňovače tím, že se použije vyměnitelná vložka pro okraj dna do hrdlového otvoru, a nového způsobu prodloužení životnosti kovového dna zplyňovače v hrdlovém otvoru tím, že se použije úložná žáruvzdorná cihla s výstupkem k překrytí vyměnitelné vložky pro okraj dna. Úložná žáruvzdorná cihla s výstupkem tak pokrývá vyměnitelnou vložku pro okraj dna a rovněž pokrývá zranitelný povrch chladicího prstence, který se nachází pode dnem zplyňovače v místě hrdlového otvoru.

Z hlediska výše uvedeného je zřejmé, že bylo dosaženo cíle vynálezu a jiných výhodných výsledků. Protože bez překročení rámce vynálezu je možno provést různé změny ve výše uvedených konstrukcích a způsobech, má se za to, že • · · · · • · · · všechny informace obsažené ve výše uvedeném popisu nebo uvedené na doplňujících výkresech mají být chápány jako ilustrativní a nikoli v omezujícím smyslu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zplyňovač mající hrdlovou sekci a kovové dno s hrdlovým otvorem v hrdlové sekci, přičemž hrdlový otvor v kovovém dnu je vymezen vnitřním obvodovým okrajem kovového dna zplyňovače a na kovovém dnu zplyňovače je překrývající žáruvzdorný materiál, vyznačující se tím, že zahrnuje úložnou žáruvzdornou cihlu pro překrývající žáruvzdorný materiál dna zplyňovače na vnitřním obvodovém okraji kovového dna, přičemž úložná žáruvzdorná cihla má protilehlé čelní části, protilehlé boční části, horní část a dolní část, dolní část zahrnuje výstupek, výstupek má rozsah ve vertikálním směru, který zasahuje o předem stanovený rozsah pod jednu z protilehlých čelních částí, přičemž vertikální přesah výstupku je vybrán tak, aby překrýval část vnitřního obvodového okraje kovového dna zplyňovače.
2. Úložná žáruvzdorná cihla podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupek je vytvořen tak, že jedna z protilehlých čelních částí je relativně kratší a druhá protilehlá část je relativně delší a vertikální přesah výstupku je přibližně stejný jako rozdíl délek relativně kratší čelní části a relativně delší čelní části.
3. Úložná žáruvzdorná cihla podle nároku 1, kde chladicí prstenec je umístěn pode dnem zplyňovače na vnitřním obvodovém okraji dna zplyňovače a chladicí prstenec má vrchní povrch, vyznačující se tím, že předem stanovený vertikální přesah výstupku je dostatečně velký k tomu, aby překrýval vrchní povrch chladicího prstence.
4. Úložná žáruvzdorná cihla podle nároku 3, vyznačující se tím, že mezi úložnou cihlou a dnem zplyňovače a mezi • · úložnou žáruvzdornou cihlou a vrchním povrchem chladicího prstence je umístěn žáruvzdorný papír z keramických vláken.
5. Úložná žáruvzdorná cihla podle nároku 3, vyznačující se tím, že pod úložnou žáruvzdornou cihlou mezi dnem zplyňovače a vrchním povrchem chladicího prstence je umístěn žáruvzdorný provaz z keramických vláken.
6. Zplyňovač mající hrdlovou sekci a kovové dno s hrdlovým otvorem v hrdlové sekci, přičemž hrdlový otvor v kovovém dnu je vymezen částí vnitřního obvodového okraje kovového dna a na kovovém dnu zplyňovače je překrývající žáruvzdorný materiál, vyznačující se tím, že zahrnuje vyměnitelnou vložku pro kovové dno zplyňovače pro umístění na části vnitřního obvodového okraje kovového dna zplyňovače, kdy část vnitřního obvodového okraje je obrobena do tvaru prvního předem stanoveného spojovacího profilu v průřezu, vyměnitelná vložka pro okraj dna má v radiálním směru vnitřní část okraje, která se stává zaváděcím okrajem nebo volným okrajem kovového dna a v radiálním směru vnější část okraje, přičemž v radiálním směru vnější část okraje má druhý předem stanovený spojovací profil v průřezu komplementární k prvnímu předem stanovenému spojovacímu profilu obrobené části vnitřního obvodového okraje k tomu, aby do sebe zapadala vyměnitelná vložka pro kovové dno a obrobená část vnitřního obvodového okraje kovového dna zplyňovače tak, že vyměnitelná vložka pro okraj kovového dna tvoří vyměnitelný nástavec kovového dna zplyňovače.
7. Vyměnitelná vložka pro okraj dna podle nároku 6, vyznačující se tím, že v radiálním směru vnější část okraje vyměnitelné vložky pro okraj dna má v průřezu stupňovitý tvar komplementární k stupňovitému průřezu obrobené vnitřní obvodové okrajové části dna zplyňovače pro umožnění vyměnitelného umístění vyměnitelné vložky pro okraj dna v stupňovité vnitřní obvodové okrajové části dna zplyňovače.
8. Vyměnitelná vložka pro okraj dna podle nároku 6, vyznačující se tím, že v radiálním směru vnější část okraje vyměnitelné vložky pro okraj dna má v průřezu tvar pera a drážky komplementární k tvaru pera a drážky na obrobené vnitřní obvodové okrajové části dna zplyňovače pro umožnění vyměnitelného spojení vyměnitelné vložky pro okraj dna s tvarem pera a drážky na obrobené vnitřní obvodové okrajové části dna zplyňovače.
9. Vyměnitelná vložka pro okraj dna podle nároku 6, vyznačující se tím, že v radiálním směru vnější část okraje vyměnitelné vložky pro okraj dna zahrnuje komplementární spojovací prostředky, které jsou komplementární ke spojovacím prostředkům na obrobené vnitřní obvodové okrajové části dna zplyňovače pro vyměnitelné umístění vyměnitelné vložky pro okraj dna na obrobenou vnitřní obvodovou okrajovou část dna zplyňovače.
10. Vyměnitelná vložka pro okraj dna podle nároku 6, vyznačující se tím, že vyměnitelná vložka pro.okraj dna je jeden prstencový člen.
11. Vyměnitelná vložka pro okraj dna podle nároku 6, vyznačující se tím, že vyměnitelná vložka pro okraj dna je prstenec obsahující více kruhových segmentů.
12. Vyměnitelná vložka pro okraj dna podle nároku 6, kde kovové dno zplyňovače má překrývající žáruvzdorný materiál, vyznačující se tím, že zahrnuje dále úložnou žáruvzdornou cihlu pro překrývající žáruvzdorný materiál dna zplyňovače • · • · • · · · · 4 999 9 · · ····

99999 ·9 99 9 9 · na vnitřním obvodovém okraji kovového dna zplyňovače, přičemž úložná žáruvzdorná cihla má protilehlé čelní části, protilehlé boční části, horní část a dolní část, dolní část zahrnuje výstupek, výstupek má rozsah ve vertikálním směru, který zasahuje o předem stanovený rozsah pod jednu z protilehlých čelních částí, přičemž vertikální přesah výstupku je vybrán tak, aby překrýval část vnitřního obvodového okraje kovového dna zplyňovače.
13. Kombinace podle nároku 12, vyznačující se tím, že výstupek je vytvořen tak, že jedna z protilehlých čelních částí je relativně kratší a druhá protilehlá čelní část je relativné delší a vertikální rozsah výstupku je přibližně stejný jako rozdíl v délce mezi relativně kratší čelní částí a relativně delší čelní částí.
14. Kombinace podle nároku 12, kde chladicí prstenec je umístěn pode dnem zplyňovače v části vnitřního obvodového okraje dna zplyňovače a chladicí prstenec má vrchní povrch, vyznačující se tím, že vybraný vertikální přesah, který je výstupkem, je dostatečně velký k tomu, aby přesahoval vrchní povrch chladicího prstence.
15. Kombinace podle nároku 14, vyznačující se tím, že mezi úložnou cihlou a vyměnitelnou vložkou pro okraj dna a mezi úložnou žáruvzdornou cihlou a vrchní plochou chladicího prstence je umístěn žáruvzdorný papír z keramických vláken.
16. Kombinace podle nároku 14, vyznačující se tím, že pod úložnou žáruvzdornou cihlou mezi vyměnitelnou vložkou pro okraj dna a vrchním povrchem chladicího prstence je umístěn žáruvzdorný provaz z keramických vláken.
17. Způsob usnadnění opravy kovového dna zplyňovače v hrdlovém otvoru ve dnu zplyňovače, vyznačující se tím, že zahrnuje

a) obrobení vnitřní obvodové okrajové části kovového dna zplyňovače v hrdlovém otvoru tak, že vnitřní obvodová okrajová část má první předem stanovený spojovací profil v průřezu,

b) vytvoření vyměnitelné vložky pro okraj dna s v radiálním směru vnitřním okrajem, který se stává volným okrajem kovového dna v hrdlovém otvoru a vytvoření v radiálním směru vnějšího okraje majícího druhý předem stanovený spojovací profil v průřezu, který je komplementární s prvním předem stanoveným spojovacím profilem obrobené vnitřní obvodové okrajové části a

c) umístění vyměnitelné vložky pro okraj dna na obrobenou vnitřní obvodovou okrajovou část dna zplyňovače za účelem spojení komplementárního prvního a druhého předem stanoveného spojovacího profilu uvedené obrobené vnitřní obvodové okrajové části a vyměnitelné vložky pro okraj dna tak, že vyměnitelná vložka pro okraj dna je snímatelná z obrobené vnitřní obvodové okrajové části.
18. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že dále zahrnuje prodloužení životnosti kovového dna zplyňovače v hrdlovém otvoru poskytnutím úložné žáruvzdorné cihly s výstupkem v hrdlovém otvoru k překrytí části vyměnitelné vložky pro okraj dna, přičemž tento výstupek přesahuje do hrdlového otvoru pro překrytí části volného okraje vyměnitelné vložky pro okraj dna a pro překrytí části vrchního povrchu chladicího prstence, který je umístěn pod kovovým dnem zplyňovače v hrdlovém otvoru.
19. Způsob podle nároku 18, vyznačující se tím, že dále zahrnuje poskytnutí žáruvzdorného papíru z keramických • 4 4 4 4 4 494 · 4 44444

444 44 4 444

44444 44 44 44 4 vláken k umístění mezi úložnou žáruvzdornou cihlu a vyměnitelnou vložkou pro okraj dna a také umístění mezi úložnou žáruvzdornou cihlu a vrchní povrch chladicího prstence.
20. Způsob podle nároku 18, vyznačující se tím, že dále zahrnuje poskytnutí žáruvzdorného provazu z keramických vláken mezi volným okrajem vyměnitelné vložky pro okraj dna a vrchním povrchem chladicího prstence a pod úložnou žáruvzdornou cihlou.