專利名稱：用于氣流床氣化爐的冷壁式襯里及包括其的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤炭氣化領(lǐng)域，特別是涉及一種用于氣流床氣化爐的冷壁式襯里，及包括該冷壁式襯里的氣流床氣化爐。
背景技術(shù)：
煤炭氣化，即在一定溫度、壓力條件下利用氣化劑(02、H20或CO2)與煤炭反應(yīng)生成潔凈合成氣(以CO和吐為主要成分)，是煤炭化學(xué)加工的一個(gè)重要方法，是實(shí)現(xiàn)煤炭潔凈利用的關(guān)鍵。煤炭氣化技術(shù)，尤其是高壓、大容量氣流床氣化技術(shù)，顯示了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，代表著發(fā)展趨勢(shì)，是潔凈煤技術(shù)的龍頭和關(guān)鍵，其中氣化爐是氣流床氣化技術(shù)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一。目前，世界上主流的氣流床氣化爐襯里結(jié)構(gòu)主要分為兩種耐火磚式襯里和水冷壁式襯里。耐火磚式襯里，即在氣化爐承壓外殼內(nèi)壁處襯上一定厚度的 Cr-Al-^ (鉻-鋁-鋯)耐火磚。但由于氣流床氣化爐通常采用液態(tài)排渣，操作溫度很高， 耐火磚極易受到熔渣或高溫的侵蝕。實(shí)踐證明，向火面的耐火磚的運(yùn)行壽命約10000小時(shí)， 部分薄弱位置的耐火磚壽命僅為3000 4000小時(shí)。因此，現(xiàn)有的耐火磚襯里主要存在以下缺點(diǎn)1、耐火磚易受到熔渣或高溫的侵蝕，使用壽命短；2、耐火磚需要頻繁修補(bǔ)、更換工作量大、效率低；3、耐火磚價(jià)格昂貴，一爐耐火磚需要500 700萬元。針對(duì)耐火磚襯里存在的缺陷，水冷壁襯里隨之應(yīng)運(yùn)而生。其通過向水冷管內(nèi)通入冷卻介質(zhì)(通常為過冷水或蒸汽)，在其水冷管的向火表面涂抹一定厚度的耐磨材料，采用 “以渣抗渣”的方式來抵抗高溫氣體沖刷和熔渣侵蝕。采用水冷壁襯里的氣流床氣化爐操作溫度通常大于1400°C，由于水冷管表面涂抹的耐沖刷材料導(dǎo)熱系數(shù)較大，且氣化爐高溫區(qū)附著渣層較薄，使得水冷管和管間翅片直接暴露在高溫環(huán)境下，極易造成水冷壁襯里的高溫?zé)g。如水冷壁襯里表面渣層較薄，水冷壁襯里導(dǎo)熱性能良好，當(dāng)氣化爐停車時(shí)，爐膛溫度短時(shí)間內(nèi)將迅速降低，再次開車前需要重新進(jìn)行預(yù)熱升溫。此外氣化爐正常運(yùn)行時(shí)水冷壁襯里帶走熱量較多也勢(shì)必增加相關(guān)運(yùn)行消耗。因此，延長(zhǎng)冷壁式襯里的使用壽命，提高氣化爐操作靈活性以及降低運(yùn)行消耗是未來氣流床氣化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中冷壁式襯里局部使用壽命短、熱損失較大的缺陷，提供一種用于氣流床氣化爐的冷壁式襯里及包括其的裝置。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種用于氣流床氣化爐的冷壁式襯里，包括若干個(gè)通有冷卻介質(zhì)的水冷管和一耐沖刷層，其特點(diǎn)在于，每個(gè)所述水冷管的表面設(shè)置若干個(gè)錨固件，在所述錨固件間由所述水冷管的表面向外依次敷設(shè)至少一隔熱層和所述耐沖刷層。
其中，所述隔熱層可以有效隔離高溫，從而保護(hù)水冷管。此外，還起到了降低冷壁式襯里導(dǎo)熱的作用，以減少冷壁式襯里帶走的熱量損失。較佳地，所述隔熱層為單層敷設(shè)或至少兩層交替敷設(shè)。較佳地，所述隔熱層和所述耐沖刷層均由最大顆粒直徑小于5mm的粉末狀材料制成。較佳地，所述隔熱層和所述耐沖刷層的厚度均為5mm-100mm。多層隔熱層的交替敷設(shè)可以進(jìn)一步提高隔熱效果。粉末狀的材料通過與有機(jī)粘結(jié)劑混合后進(jìn)行涂抹，由于其細(xì)顆粒形狀，使得該材料易于涂敷，且粘結(jié)牢固。敷設(shè)于所述隔熱層表面的所述耐沖刷層可以起到耐高溫氣流沖刷和熔渣侵蝕的作用。較佳地，所述水冷管為盤管或列管，兩個(gè)相鄰的所述水冷管之間采用一設(shè)置于所述隔熱層下方的翅片連接，或者直接焊接。這樣可以有效保證該冷壁式襯里結(jié)構(gòu)的密閉性。較佳地，所述錨固件為渣釘或金屬網(wǎng)。較佳地，所述渣釘焊接在所述水冷管表面上，或所述金屬網(wǎng)埋設(shè)在所述隔熱層和/ 或所述耐沖刷層內(nèi)。較佳地，所述渣釘為圓柱形或Y形，呈一列或多列縱向排列。所述渣釘用于將所述耐沖刷層和所述隔熱層牢牢固定在所述水冷管的表面，其采用的縱向排列方式更為平整牢固。而所述金屬網(wǎng)可以進(jìn)一步強(qiáng)化冷壁式襯里的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。較佳地，兩個(gè)相鄰的所述水冷管上的所述渣釘呈交錯(cuò)排列。交錯(cuò)排列的方式可以進(jìn)一步保證所述隔熱層和所述耐沖刷層的平整度和牢固性。較佳地，所述冷卻介質(zhì)包括水、蒸汽、導(dǎo)熱油或熔鹽。本發(fā)明還提供了一種氣流床氣化爐，其特點(diǎn)在于，其包括如上所述的冷壁式襯里。本發(fā)明中，上述優(yōu)選條件在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)施例。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明通過隔熱層可以有效地隔離高溫、保護(hù)水冷管，從而延長(zhǎng)冷壁式襯里的使用壽命。同時(shí)，降低翅片溫度以及減少冷壁式襯里帶走的熱量損失。


圖1為本發(fā)明用于氣流床氣化爐的冷壁式襯里的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明用于氣流床氣化爐的冷壁式襯里中渣釘?shù)牟贾梅绞降氖疽鈭D。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1、圖2所示，本發(fā)明用于氣流床氣化爐的冷壁式襯里1采用若干個(gè)通有冷卻介質(zhì)的水冷管11作為襯里底層。每個(gè)水冷管11的表面設(shè)置若干個(gè)錨固件14，并在錨固件 14間由水冷管11的表面向外依次敷設(shè)至少一隔熱層13和一耐沖刷層12。這樣，隔熱層13 可以有效隔離高溫，從而保護(hù)水冷管。此外，還起到了降低冷壁式襯里導(dǎo)熱的作用，以減少冷壁式襯里帶走的熱量損失。進(jìn)一步地，隔熱層13敷設(shè)于水冷管11的表面，可以為單層敷設(shè)或至少兩層交替敷設(shè)。優(yōu)選地，隔熱層13的厚度為5mm-100mm，采用的材料為最大顆粒直徑小于5mm的粉末狀材料。其中，該粉末材料主要包括Al2O3 (三氧化二鋁)、SiO2 ( 二氧化硅)和!^e2O3 (氧化鐵)等，可以起到降低冷壁式襯里導(dǎo)熱的作用。優(yōu)選地，耐沖刷層12的厚度為5mm-100mm， 采用的材料為最大顆粒直徑小于5mm的粉末狀材料，其主要包括SiC (碳化硅)和Al2O3 (三氧化二鋁)等，將其敷設(shè)于隔熱層13的表面，起到耐高溫氣流沖刷和熔渣侵蝕作用。上述粉末狀材料采用有機(jī)粘結(jié)劑混合后敷設(shè)于水冷管11的表面，并進(jìn)行相關(guān)烘干處理。由于其細(xì)顆粒形狀，使得該材料易于涂敷，且粘結(jié)牢固。其中，水冷管11選用盤管或列管，兩個(gè)相鄰的水冷管11之間采用一設(shè)置于隔熱層 13下方的翅片15連接，可以有效保證該冷壁式襯里結(jié)構(gòu)的密閉性。當(dāng)然，兩個(gè)相鄰的水冷管11之間也可以直接焊接。優(yōu)選地，翅片15的厚度為5mm-20mm，寬度為5mm-50mm，而水冷管11和翅片15采用金屬材質(zhì)，如鉻鉬鋼。其中，錨固件14為渣釘或金屬網(wǎng)。如圖1所示，渣釘焊接在水冷管11的表面上。 渣釘可以為圓柱形或Y形，呈一列或多列縱向排列(如圖2所示)。優(yōu)選地，渣釘?shù)闹睆綖?5mm-20mm,高度為5mm-200mm，沿水冷管11排列的中心布置間距為10mm-200mm，其材質(zhì)可以使用耐高溫合金鋼。此處，可以通過渣釘將耐沖刷層12和隔熱層13牢牢固定在水冷管11 的表面，其采用的縱向排列方式更為平整牢固。進(jìn)一步地，兩個(gè)相鄰的水冷管11上的錨固件14呈交錯(cuò)排列。交錯(cuò)排列的方式可以進(jìn)一步保證隔熱層13和耐沖刷層12的平整度和牢固性。更進(jìn)一步地，在襯里結(jié)構(gòu)中可以增設(shè)金屬網(wǎng)(圖中未示)，將其埋設(shè)在隔熱層13和 /或耐沖刷層12內(nèi)，從而進(jìn)一步強(qiáng)化冷壁式襯里的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，防止耐沖刷層12和隔離層13 的脫落。金屬網(wǎng)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，材料采用不銹鋼。此外，上述的錨固件14高度距離耐沖刷層12的表面0mm-50mm(如圖1所示)。水冷管11中采用的冷卻介質(zhì)包括水、蒸汽、導(dǎo)熱油或熔鹽。當(dāng)然，上述提到的各種尺寸數(shù)據(jù)僅為優(yōu)選尺寸，其大小均可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明還提供了一種氣流床氣化爐，其采用了上述的冷壁式襯里，從而改善了氣化爐的操作靈活性，并通過降低冷壁式襯里帶走的熱量損失，大大提高了氣化效率。為進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明氣流床氣化爐，以下例舉具體實(shí)施方案，對(duì)現(xiàn)有水冷壁襯里的氣流床氣化爐與本發(fā)明氣流床氣化爐進(jìn)行比較實(shí)施方案一水冷壁襯里氣流床氣化爐日處理1100噸煤；采用帶翅片的水冷壁結(jié)構(gòu)；其水冷管規(guī)格Φ 38 X 8mm，材料15CrMoG ；翅片寬度10mm，厚度8mm，材料為15CrMoR ；采用圓柱狀的渣釘，渣釘?shù)闹睆溅?10mm，長(zhǎng)度16mm，中心布置間距20mm，材質(zhì)為型號(hào)為2520的耐高溫材料，水冷管內(nèi)冷卻介質(zhì)為200°C過冷水。其中，水冷管表面僅敷設(shè)一 16mm厚的耐沖刷層，該耐沖刷層的材料主要成分為 SiC = 60 % 75 %，Al2O3 = 10 % 18 %，其它氧化物如 F%03+SiA+P205 = 7 % 30 % ；氣化爐操作溫度為1600°C。當(dāng)氣化爐正常運(yùn)行時(shí)，采用上述僅涂抹一層耐沖刷層的水冷壁結(jié)構(gòu)。則水冷管間翅片的最高溫度為292°C，水冷壁襯里帶走熱量的比例約占進(jìn)入爐內(nèi)的煤總熱值的2. %。如采用本發(fā)明的冷壁式襯里結(jié)構(gòu)，在總涂抹厚度不變的情況下，耐沖刷層涂抹厚度10mm，材料不變，剩余涂抹隔熱層。隔熱層材料主要成分為Al2O3 = 30% 40%，SW2 = 40 % 50 %，如1 等其它氧化物為10 % 30 %。則在相同操作條件下，水冷管間翅片最高溫度270°C，冷壁式襯里帶走熱量的比例約占進(jìn)入爐內(nèi)的煤總熱值的1.8%。由此可見，采用本發(fā)明冷壁式襯里可有效隔離高溫，降低管間翅片溫度和冷壁式襯里熱損失。實(shí)施方案二 參照實(shí)施方案一中水冷壁氣化爐的操作和結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用本發(fā)明的冷壁式襯里結(jié)構(gòu)，其中，采用兩層隔熱層。所述兩層隔熱層包括一如上所述的隔熱層和一珍珠巖層。例如，由水冷管向外依次敷設(shè)珍珠巖層10mm，隔熱層IOmm 和耐沖刷涂層10mm。其中，耐沖刷層和隔熱層成分與上述實(shí)施方案一中相同，而珍珠巖層主要成分為SW2和Al2O3，其含量約85 %。在氣化爐相同的操作條件下，管間翅片最高溫度252°C，冷壁式襯里帶走的熱量占?xì)饣癄t中處理煤總熱值的比例降低至約1. 0%。由上可見，采用兩層或多層隔熱層結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步降低水冷管間翅片溫度和冷壁式襯里熱損失。綜上，本發(fā)明通過設(shè)置錨固件、隔離層等措施，獲得堅(jiān)固而又整體性良好的長(zhǎng)壽命低導(dǎo)熱的冷壁式襯里。其可以有效地隔離高溫，保護(hù)水冷管、降低管間翅片溫度以及減少冷壁式襯里帶走的熱量損失。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于氣流床氣化爐的冷壁式襯里，包括若干個(gè)通有冷卻介質(zhì)的水冷管和一耐沖刷層，其特征在于，每個(gè)所述水冷管的表面設(shè)置若干個(gè)錨固件，在所述錨固件間由所述水冷管的表面向外依次敷設(shè)至少一隔熱層和所述耐沖刷層。
2.如權(quán)利要求1所述的冷壁式襯里，其特征在于，所述隔熱層為單層敷設(shè)或至少兩層交替敷設(shè)。
3.如權(quán)利要求1所述的冷壁式襯里，其特征在于，所述隔熱層和所述耐沖刷層均由最大顆粒直徑小于5mm的粉末狀材料制成。
4.如權(quán)利要求3所述的冷壁式襯里，其特征在于，所述隔熱層和所述耐沖刷層的厚度均為 5mm-100mmo
5.如權(quán)利要求1所述的冷壁式襯里，其特征在于，所述水冷管為盤管或列管，兩個(gè)相鄰的所述水冷管之間采用一設(shè)置于所述隔熱層下方的翅片連接，或者直接焊接。
6.如權(quán)利要求1所述的冷壁式襯里，其特征在于，所述錨固件為渣釘或金屬網(wǎng)。
7.如權(quán)利要求6所述的冷壁式襯里，其特征在于，所述渣釘焊接在所述水冷管表面上， 或所述金屬網(wǎng)埋設(shè)在所述隔熱層和/或所述耐沖刷層內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述的冷壁式襯里，其特征在于，所述渣釘為圓柱形或Y形，呈一列或多列縱向排列。
9.如權(quán)利要求8所述的冷壁式襯里，其特征在于，兩個(gè)相鄰的所述水冷管上的所述渣釘呈交錯(cuò)排列。
10.如權(quán)利要求1所述的冷壁式襯里，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)包括水、蒸汽、導(dǎo)熱油或熔鹽。
11.一種氣流床氣化爐，其特征在于，其包括如權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述的冷壁式襯里。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于氣流床氣化爐的冷壁式襯里，包括若干個(gè)通有冷卻介質(zhì)的水冷管和一耐沖刷層，每個(gè)所述水冷管的表面設(shè)置若干個(gè)錨固件，在所述錨固件間由所述水冷管的表面向外依次敷設(shè)至少一隔熱層和所述耐沖刷層。本發(fā)明還公開了一種氣流床氣化爐，其包括如上所述的冷壁式襯里。本發(fā)明通過隔熱層可以有效地隔離高溫、保護(hù)水冷管，從而延長(zhǎng)冷壁式襯里的使用壽命，同時(shí)，降低翅片溫度以及減少冷壁式襯里帶走的熱量損失。
文檔編號(hào)C10J3/74GK102329658SQ20111024329
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者于廣鎖, 代正華, 劉海峰, 劉霞, 周志杰, 李偉鋒, 梁欽鋒, 王亦飛, 王興軍, 王輔臣, 許建良, 郭慶華, 郭曉鐳, 陳雪莉, 龔欣 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)