一種煤氣化爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種煤氣化爐，該煤氣化爐的特征為耐火磚在鋪設(shè)至錐口托環(huán)后，繼續(xù)向激冷環(huán)內(nèi)側(cè)鋪設(shè)并向下延伸，耐火磚超過激冷環(huán)下端面3～5cm；同時(shí)，在下降管內(nèi)水平均勻設(shè)置有6～12個(gè)相同大小的螺旋彈簧，每個(gè)螺旋彈簧的上端焊接在激冷環(huán)與下降管的環(huán)形間隙處，螺旋彈簧下端點(diǎn)焊在下降管的內(nèi)壁。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的激冷環(huán)全隱蔽結(jié)構(gòu)使激冷環(huán)不再直接面向高溫物料，從根本上解決了激冷環(huán)熱應(yīng)力疲勞開裂問題；內(nèi)置螺旋彈簧不僅可以強(qiáng)化蒸發(fā)傳熱，更重要的是避免液體偏聚流動(dòng)造成下降管局部過熱過冷。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種煤化工行業(yè)的氣化爐，具體為一種旨在防止激冷裝置的激冷 環(huán)破壞并防止激冷裝置的下降管內(nèi)壁黑水偏流的煤氣化爐。 一種煤氣化爐

【背景技術(shù)】
[0002] 作為煤炭大國，以煤為原料的國產(chǎn)化大型工業(yè)裝置的技術(shù)進(jìn)步，對(duì)煤化工產(chǎn)業(yè)的 發(fā)展和國家能源安全有十分重要的意義，然而煤化工核心裝置--氣化裝置目前還存在一 系列問題，影響著煤化工生產(chǎn)長周期高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)多個(gè)廠家的調(diào)查結(jié)果顯示，煤氣化 裝置核心設(shè)備氣化爐的激冷環(huán)開裂及其下降管的龜裂燒穿就是一個(gè)影響設(shè)備長周期運(yùn)轉(zhuǎn) 的嚴(yán)重問題。由于激冷環(huán)使用壽命短且檢修期長，往往造成巨大的能源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失，雖 然大家一直在尋找辦法改進(jìn)，并提出了一些措施，但結(jié)果仍不樂觀。因此，對(duì)激冷環(huán)結(jié)構(gòu)的 改進(jìn)具有十分重要的意義和應(yīng)用價(jià)值。本專利提出一種新型激冷環(huán)及下降管結(jié)構(gòu)，旨在提 高結(jié)構(gòu)的使用壽命與激冷效果。
[0003] 煤氣化激冷流程中，氣化爐上部為氣化室，下部為激冷室，見圖1。激冷裝置主要 由激冷環(huán)和下降管兩部分組成，其中激冷環(huán)（材質(zhì)為In- C〇l〇y825)上與氣化室錐口托環(huán)相 接，其下部為下降管。下降管下端浸入激冷水中。激冷水泵從碳黑洗滌塔底部通過4條供 水管把激冷水（黑水）送入激冷環(huán)的環(huán)形水室中，在該腔室形成相同的水壓，然后通過在圓 周均勻排列的多個(gè)徑向通水孔進(jìn)入布水環(huán)管，其中一部分黑水通過環(huán)管上的小孔噴至激冷 環(huán)內(nèi)側(cè)，對(duì)爐渣起到初步冷卻作用，其余大部分黑水通過布水環(huán)縫隙沿激冷環(huán)下降管內(nèi)壁 均勻流下，與高溫物料并流接觸，進(jìn)行熱質(zhì)同時(shí)傳遞，經(jīng)爐底水封鼓泡后，高溫工藝氣迅速 降溫并增濕，水大量汽化進(jìn)入氣相，其汽化熱消耗了高溫工藝氣釋放的大部分熱量，激冷水 溫度基本恒定。被水蒸汽所飽和的氣相經(jīng)裙?fàn)顡醢?，離開氣化爐。
[0004] 激冷過程中，氣化室出口物料溫度高達(dá)1350°C?1450°C，激冷環(huán)金屬表面直接與 之相向，激冷環(huán)受到氣化室物料的高溫輻射，導(dǎo)致激冷環(huán)內(nèi)外物料溫差高達(dá)1KKTC以上，瞬 時(shí)壁面溫差高達(dá)500°C，熱流密度高達(dá)684761W/m 2。分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有引進(jìn)設(shè)備的激冷環(huán)存 在結(jié)構(gòu)缺陷，使得操作過程中激冷環(huán)分配室含汽或氣，造成激冷環(huán)室水側(cè)壁面被氣膜覆蓋， 引起激冷室中傳熱過程極不穩(wěn)定并可能導(dǎo)致傳熱過程的惡化，從而產(chǎn)生激冷環(huán)壁面頻繁的 冷熱交變使材質(zhì)疲勞損傷，與此同時(shí)，過大的壁面溫差導(dǎo)致激冷環(huán)壁面長期承受過大的熱 應(yīng)力，加速了材質(zhì)的損壞，從而最終導(dǎo)致激冷環(huán)金屬壁面的龜裂甚至脫落。而下降管的龜裂 與燒穿則歸因于激冷環(huán)水分布情況欠佳，導(dǎo)致局部干燒，造成損壞。
[0005] 因此，有效降低激冷環(huán)熱流密度，減小環(huán)壁熱應(yīng)力，是防止激冷環(huán)開裂的根本，增 加激冷環(huán)布水均勻性，避免下降管管壁黑水偏流，是防止下降管局部過冷或過熱的關(guān)鍵。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型的目的為針對(duì)上述問題，提出將燃燒室錐口耐火磚6下伸到激冷環(huán)以 下，使激冷環(huán)徹底隱蔽起來，隔絕高溫物料與激冷環(huán)之間直接輻射傳熱，從而大大降低激冷 環(huán)的熱流密度，減小環(huán)壁熱應(yīng)力，有效避免激冷環(huán)的開裂。此時(shí)，激冷環(huán)主要起下降管端部 布液作用，不起對(duì)物料的冷卻作用，增加了物的流動(dòng)性，有助于防止物料掛渣。在下降管內(nèi) 壁設(shè)置多組螺旋彈簧7,上端焊在下降管與激冷環(huán)的間隙處，起調(diào)節(jié)圓周環(huán)隙的作用，下端 點(diǎn)焊在下降管內(nèi)壁。螺旋彈簧不僅可防止黑水沿管壁向下流動(dòng)過程中的偏流聚集，而且在 流體激勵(lì)下可產(chǎn)生一定量微幅振動(dòng)，強(qiáng)化黑水的蒸發(fā)，更均勻、有效地起到對(duì)物料的激冷作 用。
[0007] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：
[0008] -種煤氣化爐，該煤氣化爐上部為氣化室，下部為激冷室；氣化室的出口設(shè)置有錐 口托環(huán)，氣化室內(nèi)壁鋪設(shè)有耐火磚；激冷室上部設(shè)置有激冷裝置，激冷裝置包括激冷環(huán)和下 降管；激冷環(huán)上部與錐口托環(huán)固接，下部與下降管固接；其特征為耐火磚在鋪設(shè)至錐口托 環(huán)后，繼續(xù)向激冷環(huán)內(nèi)側(cè)鋪設(shè)并向下延伸，耐火磚超過激冷環(huán)下端面3?5cm ;
[0009] 同時(shí)，在下降管內(nèi)水平均勻設(shè)置有6?12個(gè)相同大小的螺旋彈簧，每個(gè)螺旋彈簧 的上端焊接在激冷環(huán)與下降管的環(huán)形間隙處，螺旋彈簧下端點(diǎn)焊在下降管的內(nèi)壁。
[0010] 本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的激冷環(huán)全隱蔽結(jié)構(gòu)帶來的益處有兩 方面，其一激冷環(huán)不再直接面向高溫物料，避免了高溫輻射的直接作用，大大降低了激冷環(huán) 熱流密度，激冷環(huán)內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)過大的熱應(yīng)力，從根本上解決了激冷環(huán)熱應(yīng)力疲勞開裂問題； 其二在于高溫物料在激冷環(huán)部位的冷卻弊大于利，高溫物料過早地冷卻下來會(huì)降低物料的 的流動(dòng)性，容易在激冷環(huán)及下降管上掛渣，不利于激冷操作，隱蔽激冷環(huán)有助于避免上述現(xiàn) 象發(fā)生。
[0011] 內(nèi)置螺旋彈簧是換熱管強(qiáng)化傳熱的一種有效手段，此處應(yīng)用內(nèi)置螺旋彈簧不僅可 以強(qiáng)化蒸發(fā)傳熱，更重要的是避免液體偏聚流動(dòng)造成下降管局部過熱與過冷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1為氣化爐簡(jiǎn)圖；
[0013] 圖2為激冷環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0014] 圖3為激冷裝置改進(jìn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0015] 其中，1-氣化室；2-激冷室；3-激冷環(huán)；4-下降管；5-錐口托環(huán)；6-耐火磚；7-內(nèi) 置螺旋彈簧

【具體實(shí)施方式】
[0016] 本實(shí)用新型為一種新型煤氣化爐，通過對(duì)當(dāng)前煤氣化爐的改進(jìn)，來實(shí)現(xiàn)降低激冷 環(huán)熱流密度，使得激冷環(huán)內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)過大的熱應(yīng)力，從根本上解決了激冷環(huán)熱應(yīng)力疲勞開 裂問題。
[0017] 當(dāng)前德士古熱壁煤氣化爐的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，上部為氣化室1，下部為激冷室 2,見圖1。氣化室1的出口與激冷室2上部的激冷裝置相連；
[0018] 氣化室1及出口內(nèi)壁鋪設(shè)有耐火磚，錐口耐火磚止于錐口托環(huán)；
[0019] 激冷裝置主要由激冷環(huán)3和下降管4兩部分組成，其中激冷環(huán)3 (材質(zhì)為 In-c〇loy825)上與氣化室出口的錐口托環(huán)相接，其下部焊接有下降管4。耐火磚一般由向 火面耐火磚、背襯磚及保溫磚三層組成。錐口耐火磚止于錐口托環(huán)，雖然錐口漸擴(kuò)式耐火磚 結(jié)構(gòu)部分實(shí)現(xiàn)了激冷環(huán)的隱蔽，但是激冷環(huán)仍需面向高溫物料的熱輻射，熱流密度很大。與 激冷環(huán)焊接連接的下降管，雖然可以在下降管與激冷環(huán)之間焊入間隙定位塊調(diào)整下降管與 激冷環(huán)的環(huán)隙，促進(jìn)均勻布液，但黑水從上向下流動(dòng)過程中仍會(huì)出現(xiàn)偏聚流動(dòng)，造成下降管 局部過冷與過熱。
[0020] 本實(shí)用新型的煤氣化爐的結(jié)構(gòu)如圖3所示，
[0021] 與圖1結(jié)構(gòu)相比，在德士古熱壁煤氣化爐的基礎(chǔ)上，錐口向火面耐火磚6向下延 伸，將錐口托環(huán)5及激冷環(huán)3均擋起來，向下延伸的耐火磚6超過激冷環(huán)下端面4cm，從而割 斷高溫物料與激冷環(huán)4面對(duì)面地高溫輻射作用。激冷環(huán)4通過螺釘固定錐口托環(huán)5上。
[0022] 對(duì)于內(nèi)徑為1066. 8mm的下降管4,將8組內(nèi)置螺旋彈簧7上端沿圓周方向均勻地 焊于激冷環(huán)3與下降管4的環(huán)形間隙內(nèi)，螺旋彈簧7的螺距為400mm，直徑5mm，與下降管4 的間隙為3mm。螺旋彈簧7下端點(diǎn)焊在下降管4的內(nèi)壁。
[0023] 高溫物料經(jīng)過激冷環(huán)3時(shí)，由于耐火磚6的遮擋，減弱了高溫物料的輻射作用，降 低了激冷環(huán)的熱流密度，減小了激冷環(huán)的熱應(yīng)力。
[0024] 水從下降管分8路沿內(nèi)置螺旋彈簧分割的螺旋形通道向下流動(dòng)，流體流下過程中 未出現(xiàn)偏聚；流體橫向流過螺旋線分量引起螺旋線的自激勵(lì)微幅振動(dòng)，起到了強(qiáng)化蒸發(fā)與 傳熱的作用。
[0025] 本實(shí)用新型經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可有效隔斷激冷環(huán)與高溫物料的直接輻射傳熱，瞬時(shí)壁 面溫差僅約為11(TC，熱流密度僅約為7000W/m 2,減小了熱應(yīng)力，避免了激冷環(huán)開裂。下降 管內(nèi)設(shè)置的螺旋彈簧可有效避免下降液體的偏聚流動(dòng)，水膜均勻，并可微幅振動(dòng)，起到強(qiáng)化 傳熱的作用。
[0026] 本實(shí)用新型未盡事宜為公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種煤氣化爐，該煤氣化爐上部為氣化室，下部為激冷室；氣化室的出口設(shè)置有錐 口托環(huán)，氣化室內(nèi)壁鋪設(shè)有耐火磚；激冷室上部設(shè)置有激冷裝置，激冷裝置包括激冷環(huán)和下 降管；激冷環(huán)上部與錐口托環(huán)固接，下部與下降管固接；其特征為耐火磚在鋪設(shè)至錐口托 環(huán)后，繼續(xù)向激冷環(huán)內(nèi)側(cè)鋪設(shè)并向下延伸，耐火磚超過激冷環(huán)下端面3?5cm ; 同時(shí)，在下降管內(nèi)水平均勻設(shè)置有6?12個(gè)相同大小的螺旋彈簧，每個(gè)螺旋彈簧的上 端焊接在激冷環(huán)與下降管的環(huán)形間隙處，螺旋彈簧下端點(diǎn)焊在下降管的內(nèi)壁。
【文檔編號(hào)】C10J3/72GK203904290SQ201420336164
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】高炳軍, 童穎, 田孟華, 靳達(dá) 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)