FI121247B - Tulenkestävä säiliö ja vuoraus sitä varten - Google Patents

Tulenkestävä säiliö ja vuoraus sitä varten Download PDF

Info

Publication number
FI121247B
FI121247B FI20030247A FI20030247A FI121247B FI 121247 B FI121247 B FI 121247B FI 20030247 A FI20030247 A FI 20030247A FI 20030247 A FI20030247 A FI 20030247A FI 121247 B FI121247 B FI 121247B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
refractory
expansion
metal
crushable
layer
Prior art date
Application number
FI20030247A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20030247A (fi
FI20030247A0 (fi
Inventor
Zia Abdullah
John Peter Gorog
Original Assignee
Weyerhaeuser Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weyerhaeuser Co filed Critical Weyerhaeuser Co
Publication of FI20030247A0 publication Critical patent/FI20030247A0/fi
Publication of FI20030247A publication Critical patent/FI20030247A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI121247B publication Critical patent/FI121247B/fi

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/02—Apparatus characterised by being constructed of material selected for its chemically-resistant properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/74—Construction of shells or jackets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/12—Shells or casings; Supports therefor
    • F27B1/14—Arrangements of linings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0023—Linings or walls comprising expansion joints or means to restrain expansion due to thermic flows
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/02—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties
    • B01J2219/0204—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties comprising coatings on the surfaces in direct contact with the reactive components
    • B01J2219/0218—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties comprising coatings on the surfaces in direct contact with the reactive components of ceramic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/02—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties
    • B01J2219/0204—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties comprising coatings on the surfaces in direct contact with the reactive components
    • B01J2219/0236—Metal based
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05002—Means for accommodate thermal expansion of the wall liner
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05004—Special materials for walls or lining

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

Tulenkestävä säiliö ja vuoraus sitä varten
Keksinnön ala
Esillä oleva keksintö liittyy tulenkestäviin säiliöihin ja erityisemmin materiaaleihin tulenkestävien säiliöiden vuoraamiseksi.
5 Keksinnön tausta
Mustalipeä on puumassan valmistusprosessin sivutuote. Mustalipeä on sekoitus hiilivety-, kaustisia-, kloori-ja muita kemikaaleja. Normaalisti se poltetaan täydellisesti soodakattilassa. Epäorgaaniset kemikaalit, jotka sisältävät natriumsulfaattia ja natriumsulfidia otetaan talteen käytettäväksi uudelleen 10 massavalmistusprosessissa. Täydellisessä palamisessa tuotettu lämpö muutetaan höyryksi, jota puolestaan käytetään prosessilämmön ja/tai sähkötehon tuottamiseen. Vaihtoehtoinen laite, jota on ehdotettu epäorgaanisten kemikaalien talteen ottamiseksi mustalipeästä, on kaasutin. Kaasuttimessa mustalipeä poltetaan alistoikiometrisessä ilmakehässä palavien kaasujen tuottamiseksi.
15 Epäorgaaniset suolat otetaan prosessissa talteen. Palavia kaasuja voidaan käyttää suoraan kaasuturbiinin varustamiseen polttoaineella tai ne voidaan polttaa tehokattilassa.
Matalapaine kaasutus vaatii eristetyn ympäristön, joka saavutetaan tulenkestävällä vuoratulla säiliöllä. Nykytekniikan mukaiset tulenkestävät säiliöt 20 käytettäväksi kaasuttimina sisältävät vaipan ruostumattomasta teräksestä ja sulavaletun alumiini vuorauksen. Alumiinivuorauksella on normaalisti ensimmäinen sisäkerros tiiliä, jotka käsittävät sekä alfa- ja beta-alumiinioksidia, ja toinen ulkokerros tiiliä, joka käsittää beta-alumiinioksidia. Ulkokerroksen beta-alumiinioksiditiilien ja ruostumattomasta teräksestä olevan vaipan väliin on ai-25 kaansaatu pieni laajenemisvara.
Sen jälkeen kun tällaisia säiliöitä on käytetty muutamia kuukausia, on huomattu, että tulenkestävät materiaalit reagoivat lipeässä olevan natrium-karbonaatin kanssa ja laajenevat kuluttaen täydellisesti normaalin laajenemis-varan, joka on aikaansaatu tulenkestävän ja ruostumattomasta teräksestä ole-30 van vaipan väliin. Tällöin tulenkestävät kerrokset alkavat puristua ruostumattomasta teräksestä olevan vaipan sisäpuolta vasten. Tämä tilanne aiheuttaa itse tulenkestävissä materiaaleissa varhaista vioittumista ja ruostumattomasta teräksestä olevan vaipan plastista muovautumista. Tämän seurauksena perinteisen tyyppiset tulenkestävät vuoraukset ovat olleet epätyydyttäviä käytettä-35 vaksi mustalipeän kaasuttimissa.
2
Tunnetun tekniikan mukaisia tulenkestäviä säiliöitä on esitetty esimerkiksi patenttijulkaisuissa FR2437437 A, US3528647 A, US3973076 A ja US463723 A.
Keksinnön yhteenveto 5 Tunnetun kaasuttimen tutkimuksen seurauksena on havaittu, että tulenkestävät alumiinioksidimateriaalit eivät ole ainoastaan altistuneet lämpölaajenemiselle, mikä oli tunnettua tunnetussa tekniikassa, vaan se altistuu myös kemialliselle laajenemiselle. Kemiallisen laajenemisen aiheuttaa natrium, jota on läsnä mustalipeässä, yhdessä tulenkestävän materiaalin kanssa tuot-10 taen natriumaluminaattia. On havaittu, että natriumaluminaatti laajenee 130 % suhteessa alkuperäiseen alumiinioksidiin. Tämä aiheuttaa sekä suurempaa säteittäistä että pystysuoraa laajenemista tulenkestävässä säiliössä, kun säiliötä käytetään ajan mittaan. Tämä tulenkestävän materiaalin lisälaajeneminen puristaa ulospäin ruostumattomasta teräksestä olevan vaipan sisäpuolta ja 15 asettaa sen kuormituksen alle. Ruostumattomasta teräksestä olevan painesäi-liön, joka on tulenkestävän materiaalin aiheuttamassa jännityksessä, sisäpinnalla oleva kloori ja kosteus aiheuttavat ruostumattomasta teräksestä olevan säiliön jännityskorroosiomurtumista, joka altistaa varhaiselle vioittumiselle. Tämä tulenkestävän materiaalin lämpölaajenemisen ja kemiallisen laajenemi-20 sen aiheuttama sisäinen jännitys täytyy ohjata hyväksyttävälle tasolle. Myös painesäiliön ASME-normien mukaista suunnittelua varten on välttämätöntä selkeästi ja täsmällisesti määritellä "toisiokuormitukset" tulenkestävän vuorauksen laajentumisen seurauksena. Toisiokuormitukset ovat kaikki ne kuormitukset, jotka eivät ole seurausta sisäisestä kaasunpaineesta.
25 Esillä oleva keksintö aikaansaa täten patenttivaatimuksen 1 mukai sen säiliötä varten tulenkestävän vuorauksen, joka mukautuu tulenkestävän vuorauksen laajenemiseen ja aikaansaa painesäiliölle tunnetun toisiokuormi-tuksen. Tulenkestävällä kuorella on sylinterimäinen metallikuori, jolla on edullisesti puolipallon muotoinen kupu. Tulenkestävällä kuorella on sylinterimäinen 30 osio, joka on sijoitettu sisäänpäin erilleen metallikuoresta, ja edullisesti puolipallon muotoinen kupuosio, joka on sijoitettu sisäänpäin erilleen metallikuoren puolipallon muotoisesta kuvusta. Tulenkestävä kuori on mitoitettu jättämään sylinterimäisessä osiossa yhtenäinen laajenemisrako vuorauksen ja kuoren väliin.
35 Edullisessa suoritusmuodossa tulenkestävästä materiaalista koos tuvan puolipallon muotoisen kuvun kaarevuuskeskipiste on alemmalla korkeu- 3 della kuin metallikuoresta koostuvan puolipallon muotoisen kuvun kaarevuus-keskipiste. Tämä aikaansaa laajenemisraon, jonka paksuus kasvaa kuvun kaareutuessa ylös-ja sisäänpäin. Tämä puolikuun muotoinen rako kuvussa sallii tulenkestävän kuvun säteittäisen laajenemisen sekä sylinterimäisen osion 5 aksiaalisen laajenemisen. Koko tulenkestävä kupu nousee pystysuorassa suunnassa sylinterimäisen osion laajentuessa, valinnaisesti murskaantuva vuoraus on sijoitettu väliin. Vuorauksella on ennalta määritetty myötö- ja murs-kausjännitys, jotka aikaansaavat hallitun vastuksen tulenkestävän kuoren laajenemiselle. Aikaansaatu vastus on merkittävästi pienempi kuin metallikuoren 10 myötölujuus aikaansaaden tulenkestävän kuoren laajenemiselle täten riittävän vastuksen sallimaan kuoren hallitun kasvun. Koska murskattavan vuorauksen mekaaniset ominaisuudet ovat tunnettuja, voidaan metallikuoreen kohdistuvat sisäiset toisiokuormitukset kuvata tarkasti.
Kuvioiden lyhyt selitys 15 Tämän keksinnöt edelliset aspektit ja monet avustavat edut tulevat helposti ymmärretyiksi, kun keksintö tulee paremmin ymmärretyksi viitaten seuraavaan yksityiskohtaiseen selitykseen, kun sitä tulkitaan yhdessä liitteenä olevien piirustusten kanssa, joissa: kuvio 1 on isometrinen kuva esillä olevan keksinnön mukaisesti ra-20 kennetusta tulenkestävästä säiliöstä, josta on poistettu pystysuora piiraan muotoinen segmentti sisäosan ja seinämärakenteen paljastamiseksi; ja kuvio 2 on suurennettu kuva kuviossa 1 esitetyn tulenkestävän säiliön pystysuoran seinämän ja kuvun osiosta.
Edullisen suoritusmuodon yksityiskohtainen selitys 25 Viitaten aluksi kuvioon 1, tulenkestävällä säiliöllä 10 on ulkometalli- kuori 12. Ulkometallikuori koostuu edullisesti hiiliteräksestä, mutta se voi koostua myös mistä tahansa muusta sopivasta materiaalista, jolla on riittävä lujuus ja korroosionkestävyys. Metallikuoren yläosio käsittää kuvun 14, joka päätyy yläaukkoon 15. Metallikuoren 12 alaosio yhdistyy tukikartioon 16, jolla on kes-30 kiala-aukko 17. Tulenkestävällä vuorauksella 20 on sylinterimäinen osio 22, joka on sijoitettu säteittäisesti sisäänpäin kuoresta 12, ja jolla on myös kupuo-sio 24 ja alakartio-osio 26. Sylinterimäinen laajennusrako 27 on aikaansaatu metallikuoren 12 ja tulenkestävän vuorauksen sylinterimäisen osio 22 väliin. Tulenkestävän vuorauksen kupuosio on sijoitettu sisäänpäin metallikuoren ku-35 vusta 14 ja sen alapuolelle.
4
Viitaten kuvioihin 1 ja 2, edullisessa suoritusmuodossa tulenkestävän vuorauksen 20 yläosio 24 on muodoltaan puolipallon muotoinen. Tulenkestävän vuorauksen 20 puolipallon muotoisen kuvun kaarevuuskeskipiste on alemmalla tasolla kuin metallikuoren 12 puolipallon muotoisen kupuosion 14 5 kaarevuuskeskipiste. Tämä aikaansaa laajenemisraon 28, jonka paksuus kasvaa kun nämä kaksi puolipallon muotoista osiota 14 ja 16 työntyvät ylöspäin ja sisäänpäin kohti aukkoa 15. Laajenemisrako 28 yhdistyy sylinterimäiseen laa-jenemisrakoon 27. Murskaantuva kerros 70 on sijoitettu tulenkestävän kerroksen 30 ja ulkokuoren 12 väliin. Murskaantuva kerrosta 70 on kuvattu tarkem-10 min alla.
Tulenkestävällä vuorauksella 20 on tillistä tehty sisäkerros 34 ja tiilistä tehty ulkokerros 30. Ulkokerroksen 30 tiilet on pinottu toistensa päälle sisemmän tulenkestävän kuoren muodostamiseksi. Sisemmässä kerroksessa olevat tiilet koostuvat edullisesti alumiinioksidista ja vielä edullisemmin alfa-ja 15 beta-alumiinioksidista. Ulomman kerroksen tiilet on sijoitettu läheiseen kosketukseen sisemmän kerroksen tiilien ulkopuolen kanssa ja ne koostuvat edullisesti beta-alumiinioksidista. Kuitenkin muita tulenkestäviä materiaaleja, joilla on sopiva lujuus ja kemiallisenkorroosion kestävyys, voidaan käyttää. Murskaantuva kerros 70 on sijoitettu ulomman kerroksen 30 tiilien ulkopinnan ja 20 metallikuoren 12 sisäpinnan väliin. Rakojen 27 ja 28 leveyttä säädetään tulenkestävän materiaalin mitatun tai odotetun laajenemisen perusteella.
Viitaten kuvioihin 1 ja 2, tulenkestävän vuorauksen puolipallon muotoinen kupu 24 on muodostettu useilla tiilirenkailla 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54 ja 56, jotka on sijoitettu tiilien 30 ja 34 päälle, jotka muodostavat sisemmän 25 ja ulomman sylinterimäisen kuoren. Tiilet 40 muodostavat ensimmäisen vaakasuoran renkaan, joka käsittää puolipallon muotoisen tulenkestävän kuvun perustan. Peräkkäiset tiilikerrokset 42, 44 ja 46 on muodostettu renkaiksi, joilla on pienempi halkaisija, sisäänpäin ja ylöspäin kallistuvan kuvun muodostamiseksi. Kullakin peräkkäisistä kerroksista on tasainen ylä-ja alapinta, jotka on 30 kulmattu sopivasti suhteessa toisiinsa kupumuodon muodostamiseksi. Seu-raavalla peräkkäisellä tiilikerroksella 48 on myös pienempi halkaisija kuin edellisellä tiilikerroksella 46. Tiilillä 48 on tasainen pohjapinta, joka on muodostettu koskettamaan edellisen kerroksen tiilien 46 tasaista päällipintaa. Tiilikerroksen 48 yläpinnalla on kuitenkin alaspäin työntyvä ympyrän muotoinen kiilaura 48a, 35 joka on sijoitettu tiilien 48 yläpinnalle niiden ulkoreunojen viereen. Seuraavaksi peräkkäisellä tiilikerroksella 50 on pienempi halkaisija kuin tiilikerroksella 48 ja 5 sillä on alaspäin työntyvät ympyrän muotoiset kiilat 50d, jotka on asetettu tiilien 50 alempien ulkoreunojen viereen. Alaspäin työntyvä ura 50b työntyy sisälle tiilissä 48 olevaan kiilauraan 48a ja liittyy sen kanssa. Samalla tavalla seuraa-va sarja tiiliä 52 muodostaa myös renkaan, jonka halkaisija on pienempi kuin 5 tiilistä 50 muodostettu kerros. Tiilissä 52 on alaspäin työntyvä ympyrän muotoinen kiira 52b, joka samalla tavoin kytkeytyy vastaavaan kiilauraan 50a, joka on muodostettu edellisen kerroksen tiiliin 50. Seuraavaksi peräkkäisellä tiiliker-roksessa 54 on ympyrän muotoinen kiila 54b, joka yhtyy samalla tavalla tiilissä 52 oleviin ympyrän muotoiseen kiilauraan 52a. Viimeinen tiilikerros 56 on sijoi-10 tettu ylöspäin ja sisäänpäin tiilikerroksesta 54. Tiilillä 54 on yläpinnallaan vaakasuora särmä 54a. Tiilillä 56 on ulospäin työntyvä laippaosio 56b, joka on särmän 54a päällä. Täten kukin peräkkäinen tiilikerros tiilistä 48 muodostetusta kerroksesta tiilistä 48 muodostettuun kerrokseen 56 on kiilattu seuraavaksi seuraavaan kerrokseen ja lukittu putoamasta alaspäin tai sisäänpäin tulenkes-15 tävän materiaalin differentiaalisen laajenemisen ilmetessä.
Toinen puolipallon muotoinen tiilikerros 60 voidaan sijoittaa ulospäin tiilistä 40 - 56. Nämä tiilet ovat rakenteeltaan perinteisiä siten, että niillä on hiukan särmätyt reunat yhdistyäkseen puolipallon muotoisen kaaren muodostamiseksi.
20 Tulenkestävien säiliöiden, joita on käytetty kaasuttimissa, tunnettu jen vioittumisten tutkimusten perusteella on havaittu, että tulenkestävän vuorauksen täytyy salli laajentua ulospäin ja ylöspäin tietyn matkaa, muuten tulenkestävän materiaalin sisäpinta vioittuu liiallisen lohkeilun ja säröilyn takia, jota pystysuora ja säteittäinen laajentuminen aiheuttaa. Toisaalta tulenkestävän 25 vuorauksen ei voida sallia laajenevan lian nopeasti tai kasvuvauhti ylittää vuorauksen rakenteelliset rajoitukset ja johtaa lopulta rakenteelliseen vioittumiseen. Alumiinioksidityyppisiltä materiaaleilta on vaadittu, että jos aikaansaadaan ennalta määrätty vastus laajenemiselle voidaan lämpölaajenemisnopeutta ehkäistä hallitulla tavalla sallien samalla riittävä laajeneminen liiallisen lohkeilun 30 eliminoimiseksi tulenkestävän materiaalin sisäpinnasta. Tämä sisäänpuristus-jännitys (ICS), joka on vastus laajenemista vastaan, voidaan määrittä kaavalla (sylinterimäiselle osiolle) ICS = 2 x myötöiännitys x kuoren paksuus 35 kuoren halkaisija 6 jossa myötöjännitys on tunnetussa tekniikassa käytetyn ruostumattomasta teräksestä olevan metallikuoren myötöjännitys, paksuus on tunnetussa tekniikassa käytetyn metallikuoren paksuus, ja D on tunnetussa tekniikassa käytetyn metallikuoren halkaisija. Tyypilliselle kaasuttimessa käytettävälle tulenkes-5 tävällä säiliölle tämä johtaa noin 2 MPa:n sisäänpuristusjännitykseen. Tämä sisäänpuristusjännitys voidaan aikaansaada murskaantuvalla kerroksella 70, jolla on noin 2 MPa:n myötöjännitys 65%:n rasituksessa, mikä määritetään (alkuperäinen paksuus - lopullinen paksuus)/alkuperäinen paksuus.
Kun tämä myötöjännitys ylitetään puristuu murskaantuva vuoraus palautumat-10 tomasti kasaan, mutta vastustaa silti tulenkestävän vuorauksen 20 säteittäistä laajenemista voimalla, joka on samanarvoinen sisäänpuristusjännityksen kanssa.
Murskaantuvan kerroksen 70 myötöjännitys voi vaihdella riippuen tulenkestävän materiaalin koostumuksesta, ulkokuoren koostumuksesta sekä 15 säiliön ulottuvuuksista. Käytännössä myötöjännitys pysyy alueella 0,5 - 5,0 MPa, edullisemmin 1,0 - 3,0 MPa ja kaikkein edullisimmin 1,5 -2,5 MPa.
Eräs materiaali, joka toimii tässä ympäristössä, on vaahtomateriaali (foam material), jota on saatavilla tuotemerkillä Fecralloy™FeCrAIY, joka on rauta-kromi-alumiini-yttriumseos. Tätä materiaali on metalliseos, jonka nimelli-20 nen koostumus paino-%:na on vastaavasti _72,8_% rautaa, _22_% kromia, _5_% alumiinia, ja _0,1_% yttriumia ja _0,1_% zirkoniumia. Tätä metallivaah-toa (metal foam) tuottaa kaupallisesti Porvair Fuel Cell Technology, 700 Shepherd Street, Hendersonville, NC. Edelleen on havaittu, että tämän metallivaah-don myötöjännitys, toisin sanoen kokoon puristusjännitys, jolla materiaali alkaa 25 palautumattomasti puristua kokoon, voidaan vaihdella riippuen vaahdon tiheydestä. Esimerkiksi vaahdolla, jolla on tiheys 3-4 %:n suhteellinen tiheys, on noin 1 MPa:n myötölujuus. Materiaalilla, jolla on suhteellinen tiheys 4,5 - 6 %, on suunnilleen 2 MPa:n myötölujuus, kun taas materiaalilla, jonka suhteellinen tiheys on suurempi kuin 6 %, on noin 3 MPa:n tai suurempi myötölujuus. Täten 30 on havaittu, että materiaali, jolla on noin 2 MPa:n myötölujuus on toivottu käytettäväksi murskaantuvassa kerroksessa 70 kaasutinolosuhteissa käytettävässä tulenkestävien tulenkestävässä säiliössä. Muita metallivaahtoja, jotka koostuvat ruostumattomasta teräksestä, hiiliteräksestä ja muista sopivista metalleista ja metalliseoksista, joilla on edelliset ominaisuudet, voidaan myös käyttää.
35 Kun alumiinioksidinen tulenkestävä materiaali altistetaan prosessi- olosuhteille, laajenee tyypillinen tulenkestävä vuoraus ajan kuluessa noin 1 7 tuuman säteittäissuunnassa vuodessa. Täten on toivottavaa aikaansaada murskaantuva kerros 70, jolla alkuperäinen paksuus, joka sallii 1 tuuman kokoon puristuksen aikaansaaden samalla myötölujuuden, joka on vähemmän kuin tai yhtä suuri kuin 2 MPa.
5 Murskaantuvan kerroksen 70 eräs toinen toivottu ominaisuus on, et tä sen täytyy olla riittävän johtava murskaantuvan kerroksen 70 lämpötilan pitämiseksi alle noin 600 °C. On oletettu, että tämän lämpötilan alapuolella tietyt kaasuttimessa syntyneet ainekset kondensoituvat kiinteiksi. Jos tällaisen kon-densaation annetaan tapahtua vaahtokerroksessa, täyttyy se kiinteästä ai-10 neesta ajan kuluessa ja menettää murskaantuvuutensa, täten se tulee tehottomaksi vastustamaan tulenkestävän vuorauksen laajenemista. On havaittu, että juuri kuvatut komposiittimetallivaahdoilla on riittävä lämmönjohtavuus luokkaa 0,5 W/mK tiilen ulkopinnan pitämiseksi alle 600 °C:n lämpötilassa. Täten mikä tahansa kaasumainen aine kondensoituu itse palamattomaan materiaaliin, eikä 15 metallivaahtoon, sallien täten metallivaahdon säilyttää sen selektiivisen murs-kaantuvuuden.
Metalli, josta kuori 12 on valmistettu, voi olla hiiliterästä, ruostumatonta terästä tai mitä tahansa sopivaa metalliseosta. Tavalliset taidot omaava kykenee valitsemaan muitakin murskaantuvia materiaaleja, jotka omaavat hal-20 littuja metallivaahdon murskaantuvuusominaisuuksia, ymmärrettyään hallitun murskaantuvuuden ja olennaisesti vakioisen laajenemisvastuksen vaatimukset rajatulla matkalla tulenkestävän materiaalin ja säiliön ulkokuoren välissä, kuten edellä on kerrottu.
Vaikka keksinnön edullinen suoritusmuotoja on kuvattu ja selitetty 25 ymmärretään, että useita muutoksia voidaan tehdä siihen poikkeamatta keksinnön luonteesta ja suojapiiristä.
Keksinnön suoritusmuodot, joista vaaditaan eksklusiivinen omaisuus tai etuoikeus on määritelty seuraavasti:

Claims (7)

8
1. Tulenkestävä vuoraus (20) säiliötä (10) varten, joka säiliö (10) käsittää 5 olennaisesti sylinterin muotoisen metallikuoren (12), jossa on kupu (14), tulenkestävän vuorauksen (20), jossa on sylinterimäinen osio (22), joka on sisäänpäin erilleen mainitusta metallikuoresta (12), ja kupuosio (24), joka on sijoitettu sisäänpäin erilleen mainitun metallikuoren (12) kuvusta (14), 10 mainitun tulenkestävän vuorauksen (20) ollessa mitoitettu aikaansaamaan laa-jenemisrako (27, 28) mainitun tulenkestävän vuorauksen (20) ja mainitun metallikuoren (12) väliin; ja murskaantuvan kerroksen (70), joka on sijoitettu mainittuun laajenemisrakoon (27, 28), mainitulla murskaantuvalla kerroksella (70) ollessa ennalta määritetty myötölujuus, joka aikaansaa hallitun vastuksen mails nitun tulenkestävän kuoren laajentumiselle, tunnettu siitä, että mainittu tulenkestävä vuoraus (20) käsittää murskaantuvan metallivaahdon.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu myötölujuus on alueella 0,5-4,0 MPa.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että 20 mainittu myötölujuus on alueella 1,0 - 3,0 MPa.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu myötölujuus on alueella 1,5 - 2,5 MPa.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu murskaantuva metallivaahto käsittää raudan, kromin, alumiinin ja ytt- 25 riumin seoksen.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitulla tulenkestävällä vuorauksella (20) on lisäksi lämmönjohtavuus, joka siirtää lämpöä mainitusta tulenkestävästä vuorauksesta (20) mainittuun metal-likuoreen (12) nopeudella, joka on riittävä estämään kiinteiden aineiden kon- 30 densoitumisen mainittuun murskaantuvaan metallivaahtoon.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainitun murskaantuvan metallivaahdon lämmönjohtavuus on luokkaa 0,5 W/mK± 10%. 9
FI20030247A 2002-03-11 2003-02-18 Tulenkestävä säiliö ja vuoraus sitä varten FI121247B (fi)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US9526902 2002-03-11
US10/095,269 US6725787B2 (en) 2002-03-11 2002-03-11 Refractory vessel and lining therefor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20030247A0 FI20030247A0 (fi) 2003-02-18
FI20030247A FI20030247A (fi) 2003-09-12
FI121247B true FI121247B (fi) 2010-08-31

Family

ID=22251054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20030247A FI121247B (fi) 2002-03-11 2003-02-18 Tulenkestävä säiliö ja vuoraus sitä varten

Country Status (11)

Country Link
US (2) US6725787B2 (fi)
AU (1) AU2003200624A1 (fi)
BR (1) BR0300516B1 (fi)
CA (1) CA2418630A1 (fi)
DE (1) DE10309872B4 (fi)
FI (1) FI121247B (fi)
FR (1) FR2836989A1 (fi)
NO (1) NO20031094L (fi)
NZ (1) NZ524160A (fi)
RU (1) RU2003105346A (fi)
SE (1) SE526042C2 (fi)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2237262B1 (es) * 2003-01-31 2006-11-01 Environmental International Engineering, S.L. Reactor de gasificacion.
US7932490B2 (en) * 2007-08-07 2011-04-26 Tsi, Inc. Size segregated aerosol mass concentration measurement device
FR2924358B1 (fr) * 2007-11-30 2010-08-13 Inst Francais Du Petrole Nouveau reacteur permettant la mise en oeuvre de reactions a tres haute temperature et haute pression
DE102008020204B4 (de) 2008-04-22 2011-12-01 Choren Industries Gmbh Brennerhaltevorrichtung mit Kühlsystem für eine Brenneranordnung in einem Flugstromvergaser
US8287815B2 (en) * 2008-05-02 2012-10-16 General Electric Company Methods and systems for controlling temperature in a vessel
US20100031570A1 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Wei Chen Method and system for an integrated gasifier and syngas cooler
US8119077B2 (en) * 2009-01-07 2012-02-21 General Electric Company Control joints in refractory lining systems and methods
EP2534269B1 (en) * 2010-02-12 2016-04-20 Allied Mineral Products, Inc. Hot blast stove dome and hot blast stove
SE536161C2 (sv) * 2011-06-17 2013-06-04 Chemrec Ab Reaktor med eftergivlig struktur för förgasning av förgasningsråvara
US9175571B2 (en) 2012-03-19 2015-11-03 General Electric Company Connecting system for metal components and CMC components, a turbine blade retaining system and a rotating component retaining system
DE102012006582B4 (de) * 2012-03-30 2016-02-18 Uwe Geib Schaumisolierung für Behälterwandelemente
DE102013019655A1 (de) * 2013-11-23 2015-05-28 Linde Aktiengesellschaft Behälter für einen Niedertemperaturvergaser
CN103881762B (zh) * 2014-04-15 2016-01-20 华东理工大学 一种气化炉耐火衬里
CN106147877A (zh) * 2016-07-19 2016-11-23 杭州燃油锅炉有限公司 一种生物质循环流化床气化炉布风装置
KR101889681B1 (ko) 2018-02-13 2018-08-17 고려아연 주식회사 오토클레이브 및 오토클레이브의 염 제거방법

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1463971A (en) * 1921-08-04 1923-08-07 Green Eng Co Fire arch
US1830384A (en) * 1927-06-13 1931-11-03 George P Crysler Furnace-wall lining or facing
GB525238A (en) * 1938-03-08 1940-08-23 Osterreichische Magesit Ag Improvements relating to mortarless furnace brickwork
US2986247A (en) * 1956-05-21 1961-05-30 Bell Aerospace Corp Heat insulation
FR1388545A (fr) * 1964-04-16 1965-02-05 Mannesmann Ag Procédé pour obturer les joints de voûtes à revêtement basique
US3375621A (en) * 1967-01-06 1968-04-02 Lexsuco Inc Prefabricated foam expansion joints
US3489401A (en) * 1968-06-10 1970-01-13 Dresser Ind Glass tank structure
US3528647A (en) * 1968-12-13 1970-09-15 Koppers Co Inc Insulating structure for use between the steel shell and the internal refractory lining in a metallurgical furnace
US3973076A (en) * 1973-06-07 1976-08-03 Lukens Steel Company Furnace for melting highly corrosive slag
DE2353179C2 (de) * 1973-10-24 1978-05-18 Hochtief Ag Fuer Hoch- Und Tiefbauten Vorm. Gebr. Helfmann, 4300 Essen Zylindrischer Kernreaktor-Druckbehälter aus Stahlbeton
DD145026A3 (de) * 1978-09-28 1980-11-19 Dieter Koenig Vorrichtung zur druckentspannung v n reaktoren
US4637823A (en) * 1981-06-19 1987-01-20 Texaco Inc. High temperature furnace
US4414023A (en) * 1982-04-12 1983-11-08 Allegheny Ludlum Steel Corporation Iron-chromium-aluminum alloy and article and method therefor
US4505210A (en) * 1984-04-13 1985-03-19 Zimpro Inc. Multiple hearth furnace chamber
US4768445A (en) * 1986-10-17 1988-09-06 Man Gutehoffnungshutte Gmbh Waste incinerator construction
NL8900114A (nl) * 1989-01-18 1990-08-16 Milutin Gnjatovic Werkwijze voor het isoleren van een oven en oven vervaardigd volgens de werkwijze.
US5063028A (en) * 1990-05-18 1991-11-05 Mobil Oil Corporation Process and apparatus for regeneration of FCC catalyst
US5281251A (en) * 1992-11-04 1994-01-25 Alcan International Limited Process for shape casting of particle stabilized metal foam
DE19533912C2 (de) * 1995-09-13 1998-09-24 Gutehoffnungshuette Man Feuerfestauskleidung für eine Synthesegasanlage
FR2818666B1 (fr) * 2000-12-27 2004-02-06 Snecma Moteurs Protection d'un bol en materiau carbone, notamment en composite c/c, destine a recevoir un creuset, tel qu'un creuset en silice pour le tirage de silicium
US6439137B1 (en) * 2001-03-16 2002-08-27 Texaco Inc. Self-anchoring expansion gap assembly for a gasifier

Also Published As

Publication number Publication date
US20040146828A1 (en) 2004-07-29
NO20031094D0 (no) 2003-03-10
AU2003200624A1 (en) 2003-10-02
US6725787B2 (en) 2004-04-27
NO20031094L (no) 2003-09-12
SE0300615L (sv) 2003-09-12
NZ524160A (en) 2003-09-26
BR0300516B1 (pt) 2012-06-12
US20030167984A1 (en) 2003-09-11
DE10309872B4 (de) 2013-10-02
DE10309872A1 (de) 2003-11-27
SE526042C2 (sv) 2005-06-21
FI20030247A (fi) 2003-09-12
US6840766B2 (en) 2005-01-11
CA2418630A1 (en) 2003-09-11
FI20030247A0 (fi) 2003-02-18
SE0300615D0 (sv) 2003-03-10
RU2003105346A (ru) 2004-08-20
FR2836989A1 (fr) 2003-09-12
BR0300516A (pt) 2004-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI121247B (fi) Tulenkestävä säiliö ja vuoraus sitä varten
FI115000B (fi) Puolipallon muotoinen kupu tulenkestävää säiliötä varten
US3273320A (en) Cyclone separator for high temperature operations
US20090084036A1 (en) Method and device for achieving better heat transfer when using pulse heaters
JP5738867B2 (ja) シールを有するガス化冷却システム
US6705241B2 (en) Torispherical dome for refractory vessel
US7438004B2 (en) MgAl2O4 spinel refractory as containment liner for high-temperature alkali salt containing environments
CN211176811U (zh) 一种水冷推杆进料装置及其等离子气化炉
CN208169797U (zh) 一种采油井口管道加热装置
US2417348A (en) Process of lining catalyst chambers
US20050108940A1 (en) Reactor wall for a fluidized-flow gasifier
US4004895A (en) Coal reactor
US4083928A (en) Production of aluminum chloride
RU2225877C1 (ru) Углевыжигательная печь "печюга друг"
SU749916A1 (ru) Установка дл термического удалени заусенцев
WO2012173566A9 (en) Gasification reactor comprising a pressure absorbing compliant structure
Keiser et al. Materials Performance in High Temperature Black Liquor Gasification
SU311495A1 (fi)
WO2003050209A1 (en) Expansion gap protection structure for a gasifier
JP2006028277A (ja) コークスの製造方法及び廃プラスチック粒
JPS5959789A (ja) 鉄浴ガス化炉及びその操業方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 121247

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: CHEMREC AKTIEBOLAG

Free format text: CHEMREC AKTIEBOLAG

MM Patent lapsed