KR100416575B1 - 가스화장치로부터 폐열보일러로의 전이부에 있는 내화라이닝 - Google Patents

가스화장치로부터 폐열보일러로의 전이부에 있는 내화라이닝 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내화 벽돌을 지지하기 위해 가스화장치(2)로부터 폐열 보일러(4)로의 전이부(1)에 있는 클로/브래킷을 구비한 내화 라이닝에 관한 것이다. 클로(8)는 접속편(3)의 후크(7)에 현수되고 냉각 파이프(10)에 의해 과열로부터 보호된다. 내화 라이닝은 관 군(5)의 웨브에 용접(파이프-웨브-파이프 용접)되어 있는 브래킷(9)에 의해 관 군(5)에 지지된다. 관 군(5)상의 하부 브래킷(9)과 수평 관벽(23)은 드립 노우즈(26)를 구비한 내화물(25)에 의해 막힘으로부터 보호된다. 브래킷(9) 아래에 팽창 조인트(27)가 마련되고, 환형 섬유판 부분(6)이 클로(8) 위에 삽입된다.

Description

가스화장치로부터 폐열 보일러로의 전이부에 있는 내화 라이닝{FIREPROOF CLADDING IN THE TRANSFER LINE OF A GASIFIER TO THE FEAT RECOVERY BOILER}
가스화장치로부터 폐열 보일러로의 전이부는 고온의 합성 가스를 통과시키며, 고온의 슬래그의 작용도 받는다. 이러한 전이 섹션에서의 온도는 1,400℃이상이다.
강으로 구성된 비내화 재료는 그와 같은 고온에 대해 그리고 추가의 기체/고체 유동에 대해 저항력이 없다. 따라서, 이러한 영역은 내화재로 라이닝된다. 탬핑용 점토, 내화 성형 벽돌, 이들 2가지 재료의 조합물 중에서 선택될 수 있으나, 성형 벽돌이 보다 양호한 재질을 제공한다.
본 출원인이 오버하우젠 홀튼(Oberhausen-Holten)에 소재하는 루르케미(Ruhrchemie)의 루르 합성 가스 플랜트(Ruhr synthesis gas plant; SAR)용으로 공급한 바 있는 반응 용기 및 그 하류에 위치하는 합성가스 냉각기의 폐열 보일러에 있어서, 반응 용기와 합성가스 냉각기 사이에 있는 전이부는 성형벽돌로 이루어진 내화 라이닝으로 라이닝된다.
상부의 성형 벽돌은 가스화장치의 접속편의 단부 및 합성 가스 냉각기의 접속편의 단부에 서로 상하로 고정된 주조 브래킷 상에 각각 환형 패턴으로 배치되어 있다. 냉각관 군(群)의 영역에 있는 성형 벽돌은 수직 냉각관으로부터 수평한 냉각관 벽으로의 전이부에 있는 주연부의 관 노우즈 상에 배치되어 있다.
냉각관 군 주연부의 노우즈 상에서 내화 성형 벽돌을 지지 또는 배치함으로써, 또한 추가적인 팽창 조인트 및 탄성 중간 재료가 없는 가스화장치의 접속편 단부에 존재하는 고정점으로 인해, 고온에 의한 열 응력과 그로 인해 발생하는 내화재의 이동이 수변(water-side) 고압 부품, 예를 들어 냉각관 군의 관에 직접 전달되고, 벽돌 전체의 자중도 그 지지체에 가해진다. 또한, 2개의 용기 사이의 전이부에 있는 상부 고정점(브래킷)은 냉각되지 않고 내화재의 마모가 진행됨에 따라 점차 과열에 노출된다.
본 발명은 내화 성형 벽돌 고정용 브래킷을 구비하며 가스화장치로부터 폐열 보일러로의 전이 섹션에 있는 내화 라이닝(refractory lining)에 관한 것이다.
도 1은 가스화장치와 폐열 보일러 사이에 있는 전이부의 관통 단면도이며,
도 2는 가스화장치로부터 폐열 보일러로의 전이부에 있는 내화재의 관통 단면도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 반응기와 합성 가스 냉각기 사이의 전이 섹션에, 내화재의 응력을 감소시키고, 벽돌의 자중이 여러 지지체상에 분배되게 하며, 내화 벽돌과 브래킷과의 사이의 상대적인 이동을 상쇄시키고, 급격한 단면 전이부를 제거하며, 브래킷이 물-운반 부품(보일러 관)에 고정되지 않게 하고, 이른바 주 클로(main claw)가 보조 냉각 시스템에 의해 과열로부터 보호되게 하는 내화 라이닝을 구성하는 것이다.
본 발명에 따르면, 가스화장치로부터 폐열 보일러로의 전이 섹션에는 내화 라이닝 구조물이 마련된다. 라이닝 구조물은 내화 성형 벽돌 고정용 브래킷을 포함한다. 클로는 후크에 현수되어 폐열 보일러의 입구측 접속편에 배치된다. 클로 아래에는 냉각용 코일관이 밀봉 박스 내에 배치된다. 브래킷은 냉각관 군에서 간격을 두고 서로 상하로 고정된다. 상하로 적층된 내화 벽돌은 클로와 브래킷 상에 배치된다.
본 발명에 따르면, 내화재 영역은 냉각되지 않은 접속편 내에서 서로 인접하게 배열된 3개의 상이한 벽돌층으로 구성되며, 또한 열, 마모, 내측 압력조건, 외측 압력 조건 및 수명에 적합하게 형성된 특수한 형태의 벽돌, 견부가 형성된 성형(shaped shoulder) 벽돌 및 표준 벽돌로 구성된다.
내화 벽돌 라이닝은 접속편에서, 그리고 합성 가스 냉각기의 냉각관 군에서 벽돌-지지 시스템에 의해 지지된다. 지지 시스템은 서로 상하로 배열된 브래킷으로 이루어진다. 이러한 브래킷은 냉각관 군의 영역에 관-웨브-관 용접의 웨브에 고정되고 접속편의 영역에 있는 클로에 현수되어 그곳에서 부가적으로 냉각된다. 본 발명에 따른 전술한 수단에 의해, 특히 이하의 조건들이 충족된다.
- 벽돌의 중량을 분배하여 국부적인 응력을 낮게 유지시키기 위해, 내화 벽돌용 지지부는 상이한 평면에 분포되고,
- 탄성 세라믹 재료를 사용함으로써, 내화 벽돌과 브래킷 구조물 사이의 상대적인 이동의 상쇄가 보장되며,
- 전이부에서 급격한 단면 전이부가 제거되고,
- 벽돌 브래킷은 수변 고압 부품(보일러 관) 사이에 있는 웨브에 용접되며,
- 보조 가열구를 마련함으로써, 주 클로가 과열로부터 보호되고,
- 벽돌 내부의 응력이 낮게 유지되도록, 벽돌의 크기 및 구조가 선택되며,
- 슬래그가 수평한 벽을 따라 크리이핑(creeping) 되지 않고 관 군이 막히지 않도록, 냉각관 군의 하측 유출구에 드립 노우즈(drip nose)가 형성된다.
본 발명의 실시예는 개략적인 도면에 기초하여 상세하게 설명될 것이다.
특히 도면을 참조하면, 도 1에는 일련의 표준 벽돌 및 성형 벽돌로 이루어진 내화 라이닝이 도시되어 있다. 이러한 내화 라이닝은 가스화장치와 폐열 보일러간의 전이부의 내측에 배치된다.
전이부의 외측은 냉각되지 않은 가스화장치(2)의 접속편과 폐열 보일러(4)의 상부에 있는 냉각된 관 군(5)으로 이루어진다.
내화 라이닝은, 서로 상하로 배치되어 있으며 관 군(5)의 웨브에 용접(튜브-웨브-튜브 용접)되어 있는 브래킷(9)에 의해 관 군(5)에 지지된다.
폐열 보일러(4)의 접속편(3)에 후크(7)가 배치되며, 상부 내화 라이닝을 지지하기 위하여 상기 후크 내에 클로(8)가 배치된다. 클로(8)는 냉각관(10) 및 냉각 요소(11, 12)를 구비한 냉각 시스템에 의해 과열로부터 보호된다.
냉각관 군(5)의 최하부 브래킷(9), 수평 관벽(23), 컬렉터(30) 및 관벽(31)은, 주연부에 드립 노우즈(26)가 마련된 내화물(refractory mass)이 추가로 적용됨으로써 슬래그에 의한 막힘으로부터 보호된다.
각 브래킷(9) 아래에는, 성형 벽돌부(17) 사이에 팽창 조인트가 마련되고, 접속편(3)으로의 전이 구역에서 내화 라이닝 사이에 링 형상의 세라믹 섬유판(6)이 삽입된다. 단열체(24) 등이 관 군(5)의 상단부와 냉각 시스템(10, 11, 12)의 사이에서 배치된다.
도 2에는 가스화장치(2)의 접속편으로부터 폐열 보일러(4)의 입구측 접속편(3)으로의 전이 섹션에 있는 내화 라이닝의 구성이 도시되어 있다. 내화 라이닝은 클로(8)에 의해 고정되고, 그 클로는 냉각 시스템(10, 11, 12)에 의해 과열로부터 보호된다.
우선, 클로(8) 상에는 1개의 성형 벽돌(13, 14)층이 놓여지고, 중간에는 성형 벽돌(18, 19)이 사용되며, 벽돌(19)상에는 수평 방향 세라믹 섬유판(6)의 환상 세그먼트가 배치되고, 그리고 벽돌(19)과 벽돌(14) 사이에는 수직 방향 섬유판(28)이 배치된다. 서로 상하로 배치된 벽돌(15, 16)의 상단에 벽돌(17)이 탑재된다. 세라믹 매트(22) 뿐만 아니라 중간 성형 벽돌(20) 및 외측 성형 벽돌(21)이 단열을 위해 추가로 사용된다.
본 발명의 원리를 적용하는 것을 예시하기 위해 본 발명의 특별한 실시예를 도시하고 상세히 설명하였으나, 본 발명은 그러한 원리로부터 벗어남이 없이 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (8)

  1. 내화 성형 벽돌 고정용 브래킷을 구비하며 가스화장치로부터 폐열 보일러로의 전이 섹션에 있는 내화 라이닝으로서,
    전이 섹션(1)에서 폐열 보일러(4)의 입구측 접속편(3)에는 후크(7)에 현수된 클로(8)가 배치되며,
    클로(8)의 아래에는 냉각용 코일관(10)이 밀봉 박스(11) 내에 배치되고,
    브래킷(9)이 냉각관 군(5) 내에서 서로 상하로 간격을 두고 고정되며,
    클로(8)와 브래킷(9) 상에는 내화 성형 벽돌이 상하로 적층 배치되는 것을 특징으로 하는 내화 라이닝.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클로(8)상에는 성형 벽돌(13, 14, 15, 16, 17)의 복합체가 상하로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내화 라이닝.
  3. 제2항에 있어서, 상기 성형 벽돌(13, 14)의 높이에서는 중심을 향하여, 견부가 형성된 성형 벽돌(18, 19), 수평 방향 세라믹 섬유판(6) 및 수직 방향 세라믹 섬유판(28)이 배치되는 것을 특징으로 하는 내화 라이닝.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 내측의 성형 벽돌(15, 16, 17)과 입구측 접속편(3) 사이에, 중간 성형 벽돌(20), 외측 성형 벽돌(21) 및 세라믹 매트(22)가배치되는 것을 특징으로 하는 내화 라이닝.
  5. 제1항에 있어서, 브래킷(9) 상에 성형 벽돌(17)이 서로 상하로 배치되어 있고, 각 브래킷(9)의 하부에는, 성형 벽돌(17)의 사이에 팽창 조인트(27)가 마련되는 것을 특징으로 하는 내화 라이닝.
  6. 제5항에 있어서, 냉각관 군(5)의 하단 및 수평 관벽(23)의 하측에는 내측으로 배향된 드립 노우즈(26)를 구비한 내화 탬핑 점토(25)가 배치되는 것을 특징으로 하는 내화 라이닝.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 브래킷(9)의 상부에는, 냉각관 군(5)의 출구에, 견부가 형성된 성형 벽돌(18)이 배치되는 것을 특징으로 하는 내화 라이닝.
  8. 제1항에 있어서, 냉각용 코일관(10)의 주연부에는 세라믹 섬유 매트 블록(29)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 내화 라이닝.
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