水冷壁拱頂及包括其的熱壁式氣化爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種熱壁式氣化爐的水冷壁拱頂。水冷壁拱頂呈鐘形或半球形或倒錐形，包括耐火層和水冷壁盤管。耐火層位于水冷壁拱頂?shù)南蚧鹈?，水冷壁盤管盤繞在耐火層外部，水冷壁盤管的入水口和出水口分別連接對應(yīng)的冷卻水管。本實(shí)用新型還提供了一種包括所述水冷壁拱頂?shù)臒岜谑綒饣癄t。采用本實(shí)用新型的水冷壁拱頂后，氣化爐內(nèi)的熔渣碰到水冷壁拱頂后，會在表面形成固態(tài)渣層和液態(tài)渣層，避免了高溫氣體和熔渣對耐火材料的侵蝕，從而對水冷壁拱頂形成保護(hù)，大大延長了拱頂?shù)氖褂脡勖?，降低了氣化爐的維護(hù)費(fèi)用。
【專利說明】水冷壁拱頂及包括其的熱壁式氣化爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種熱壁式氣化爐的拱頂，具體涉及一種熱壁式氣化爐的水冷壁拱頂；此外本實(shí)用新型還涉及一種熱壁式氣化爐。
【背景技術(shù)】
[0002]在能源短缺與環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，如何更充分地回收利用能源、變廢為寶以及節(jié)能降耗，是目前石油、煤化工領(lǐng)域面臨的重要課題。對于煤、石油焦、浙青、焦?fàn)t氣等碳?xì)浠衔飦碚f，將其通過部分氧化反應(yīng)生成合成氣，再將生成的合成氣用于制氫、生產(chǎn)氨、甲醇、液體燃料油等大宗化學(xué)品是一種常見的處理方式。氣化爐是氣化轉(zhuǎn)化固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)碳?xì)浠衔锷珊铣蓺獾年P(guān)鍵設(shè)備，由于在高溫高壓下運(yùn)行，氣化爐的耐火襯里很容易產(chǎn)生蝕損，影響裝置的運(yùn)行效率。
[0003]目前的熱壁式氣化爐多為全熱壁式結(jié)構(gòu)，不同部位的耐火磚均受到氣化物料的侵蝕影響。氣化爐拱頂溫度較高且不易控制，容易出現(xiàn)耐火磚燒損、脫落等導(dǎo)致超溫，影響氣化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行，氣化爐連續(xù)操作周期短。
[0004]專利ZL 200820028282.6中公開的氣化爐在氣化爐承壓外殼外側(cè)增設(shè)一個水冷墻，能夠轉(zhuǎn)移拱頂?shù)臒崃勘苊獬瑴?，但是沒有從根本上解決拱頂耐火襯里易損壞剝落造成氣化爐拱頂超溫的難題，依然制約著氣化爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0005]專利ZL 200620034039.6公開了一種水冷壁式水煤漿氣化爐，其爐膛耐火襯里全部采用水冷壁，避免了使用耐火磚襯里的蝕損問題，但其爐膛的蓄熱能力較熱壁式氣化爐也是大大的減少，對水煤漿氣化來說存在熄火的安全生產(chǎn)隱患。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種熱壁式氣化爐的水冷壁拱頂，解決氣化爐拱頂超溫的問題，從而保證氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行，降低氣化爐的維護(hù)成本。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下的技術(shù)方案:
[0008]本實(shí)用新型提供了一種熱壁式氣化爐的水冷壁拱頂，所述水冷壁拱頂呈鐘形或半球形或倒錐形，包括耐火層和水冷壁盤管。所述耐火層位于所述水冷壁拱頂?shù)南蚧鹈?，所述水冷壁盤管盤繞在所述耐火層外部，所述水冷壁盤管的入水口和出水口分別連接對應(yīng)的冷卻水管。
[0009]優(yōu)選地，所述水冷壁盤管為1-4根，這些水冷壁盤管可并排纏繞，超過4根水冷壁盤管會導(dǎo)致水冷壁盤管的管徑過小，不利于傳熱。進(jìn)一步優(yōu)選所述水冷壁盤管螺旋盤繞在所述耐火層外部，其公稱直徑為15mm-50mm,螺距為例如公稱直徑為20mm、25mm、30mm、35mm、40mm或45mm,螺距為4mm、6mm或8mm。優(yōu)選所述水冷壁盤管以所述水冷壁拱頂?shù)闹休S線為軸，在所述耐火層外部周向盤繞而成。
[0010]優(yōu)選地，所述水冷壁盤管外部設(shè)有保溫層，可以減少拱頂對于外部的熱輻射，同時(shí)利于蓄熱。[0011 ] 優(yōu)選地，所述耐火層為碳化硅涂層。
[0012]優(yōu)選地，所述水冷壁拱頂?shù)南蚧鹈婀潭ㄓ凶メ?，所述抓釘由能夠耐受所述氣化爐中高溫的不銹鋼制成，呈Y形、V形、L形或柱形。
[0013]優(yōu)選地，所述水冷壁盤管內(nèi)冷卻水的壓力比氣化爐內(nèi)的壓力大Ι-lObar，這樣的話，萬一水冷壁盤管被燒穿，氣化爐內(nèi)的粗煤氣也無法進(jìn)入到水冷壁盤管中造成煤氣泄漏，從而提高了安全系數(shù)。
[0014]另外，本實(shí)用新型還提供了一種熱壁式氣化爐，包括直筒段熱壁爐體和水冷壁拱頂。所述水冷壁拱頂位于所述直筒段熱壁爐體的頂端，呈鐘形或半球形或倒錐形，包括耐火層和水冷壁盤管，所述耐火層位于所述水冷壁拱頂?shù)南蚧鹈妫鏊浔诒P管盤繞在所述耐火層外部，所述水冷壁盤管的入水口和出水口分別連接對應(yīng)的冷卻水管。
[0015]優(yōu)選地，所述水冷壁盤管為1-4根，所述水冷壁盤管螺旋盤繞在所述耐火層外部，所述水冷壁盤管的公稱直徑為15mm-50mm,螺距為例如公稱直徑為22mm-37mm,螺距為3mm-7mm，所述水冷壁盤管以所述水冷壁拱頂?shù)闹休S線為軸，在所述耐火層外部周向盤繞而成。
[0016]優(yōu)選地，所述水冷壁盤管外部設(shè)有保溫層，所述水冷壁拱頂?shù)南蚧鹈婀潭ㄓ凶メ敗?br> [0017]采用本實(shí)用新型的水冷壁拱頂及熱壁式氣化爐后，氣化爐內(nèi)的熔渣碰到所述水冷壁拱頂后，會固化成固態(tài)渣層，當(dāng)再有熔渣接觸到固態(tài)渣層時(shí)，由于固態(tài)渣層的熱阻大，熔渣的熱量不能被有效轉(zhuǎn)移使熔渣的溫度下降至相變溫度，從而保持液態(tài)成為液態(tài)渣層。固態(tài)渣層和液態(tài)渣層的存在，避免了高溫氣體和熔渣對耐火材料的侵蝕，從而對水冷壁拱頂形成保護(hù)，大大延長了拱頂?shù)氖褂脡勖?，降低了氣化爐的維護(hù)費(fèi)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的水冷壁拱頂?shù)闹髌室晥D；
[0019]圖2為圖1中A部分的放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施方案做詳細(xì)描述。
[0021]如圖1和圖2所示，水冷壁拱頂I位于熱壁式氣化爐的直筒段熱壁爐體2上端，呈半球形。在水冷壁拱頂I的向火面砌筑有碳化娃涂層制成的耐火層7,在耐火層7的背火面，從水冷壁拱頂I的底端處沿耐火層7的外周并排向水冷壁拱頂I的頂端處螺旋盤繞兩根水冷壁盤管3。每根水冷壁盤管3在拱頂?shù)牡锥颂幏謩e包括一個供冷卻水進(jìn)入的入水口32，在拱頂?shù)捻敹朔謩e包括一個供冷卻水排出的出水口 31。這樣，冷卻水便可沿水冷壁盤管3從拱頂?shù)牡撞坷@耐火層7的背火面逐步流至拱頂?shù)捻敹耍展绊斕幍臒彷椛?，?shí)現(xiàn)對于拱頂?shù)睦鋮s任務(wù)。這兩個水冷壁盤管3的公稱直徑DN為35mm，管與管之間的間距為5mm。
[0022]在水冷壁盤管3的外側(cè)設(shè)有保溫層4，可以防止水冷壁拱頂I對外的熱輻射。在水冷壁拱頂I的頂端預(yù)留有燒嘴口，使得燒嘴5可以從該燒嘴口插入到拱頂內(nèi)，向氣化爐供應(yīng)原料與氣化劑。在水冷壁拱頂I的向火面上焊接有抓釘6，抓釘6呈Y型，由耐氣化爐高溫的不銹鋼制成，用于固定耐火層7，同時(shí)利于傳熱，使得附著在抓釘6上的液渣固化。
[0023]為提高安全性，水冷壁拱頂I還設(shè)有燒穿保護(hù)，即水冷壁盤管3內(nèi)的冷卻水壓力比氣化爐內(nèi)的壓力高l_5bar，這樣，即使水冷壁盤管3被燒穿，由于冷卻水的壓力更高，因此在壓力差的作用下，冷卻水會流入氣化爐中，而氣化爐中的粗煤氣不會沿水冷壁盤管3流出造成煤氣泄漏。
[0024]此外，從出水口 31流出的冷卻水回水會流經(jīng)熱量轉(zhuǎn)移裝置,從而使冷卻水的溫度
保持穩(wěn)定。
[0025]當(dāng)氣化爐運(yùn)行時(shí)，原料與氣化劑從燒嘴5流出進(jìn)入直筒段熱壁爐體2后，被高溫耐火磚引燃，發(fā)生部分氧化反應(yīng)，大量生成的合成氣和熔渣受爐內(nèi)流場影響被卷吸回拱頂區(qū)域，熔渣碰到表面砌筑有耐火層的、內(nèi)通冷卻介質(zhì)的水冷壁拱頂I時(shí)，固化形成固態(tài)渣層。再有熔渣接觸到固態(tài)渣層時(shí)，由于固態(tài)渣層的熱阻大，熔渣的熱量將不能被大量轉(zhuǎn)移而不能達(dá)到熔渣的相變溫度，如此就在固態(tài)渣層的表面形成一個均勻的液態(tài)渣層。由于固態(tài)渣層和液態(tài)渣層的隔離，避免了高溫氣體和熔渣對耐火材料的侵蝕，大大延長了拱頂?shù)氖褂脡勖?br> [0026]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于巧妙而合理利用了“以渣抗渣”的原理，水冷壁內(nèi)側(cè)形成固態(tài)、液態(tài)渣層，避免了高溫氣體和熔渣對耐火襯里的腐蝕；對外保護(hù)拱頂不超溫，保證了氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行；同時(shí)由于水冷壁盤管使用壽命長，減少了氣化爐的維護(hù)成本。
[0027]上述實(shí)施例僅供說明本實(shí)用新型之用，而并非是對本實(shí)用新型的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.一種熱壁式氣化爐的水冷壁拱頂，所述水冷壁拱頂呈鐘形或半球形或倒錐形，包括耐火層，所述耐火層位于所述水冷壁拱頂?shù)南蚧鹈?，其特征在于，所述水冷壁拱頂還包括水冷壁盤管，所述水冷壁盤管盤繞在所述耐火層外部，所述水冷壁盤管的入水口和出水口分別連接對應(yīng)的冷卻水管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷壁拱頂，其特征在于，所述水冷壁盤管為1-4根。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水冷壁拱頂，其特征在于，所述水冷壁盤管以所述水冷壁拱頂?shù)闹休S線為軸，在所述耐火層外部螺旋盤繞而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水冷壁拱頂，其特征在于，所述水冷壁盤管的公稱直徑為15mm-50mm,螺距為 2mm-10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷壁拱頂，其特征在于，所述水冷壁盤管外部設(shè)有保溫層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水冷壁拱頂，其特征在于，所述水冷壁拱頂?shù)南蚧鹈婀潭ㄓ凶メ敗?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水冷壁拱頂，其特征在于，所述抓釘為Y形、V形、L形或柱形。
8.一種熱壁式氣化爐，包括直筒段熱壁爐體，其特征在于，還包括水冷壁拱頂； 所述水冷壁拱頂位于所述直筒段熱壁爐體的頂端，呈鐘形或半球形或倒錐形，包括耐火層和水冷壁盤管，所述耐火層位于所述水冷壁拱頂?shù)南蚧鹈?，所述水冷壁盤管盤繞在所述耐火層外部，所述水 冷壁盤管的入水口和出水口分別連接對應(yīng)的冷卻水管。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱壁式氣化爐，其特征在于，所述水冷壁盤管為1-4根，所述水冷壁盤管螺旋盤繞在所述耐火層外部，所述水冷壁盤管的公稱直徑為15mm-50mm，螺距為2mm-1Omm,所述水冷壁盤管以所述水冷壁拱頂?shù)闹休S線為軸,在所述耐火層外部周向盤繞--? 。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的熱壁式氣化爐，其特征在于，所述水冷壁盤管外部設(shè)有保溫層，所述水冷壁拱頂?shù)南蚧鹈婀潭ㄓ凶メ敗?br> 【文檔編號】C10J3/76GK203530258SQ201320547497
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】夏支文, 焦洪橋, 羅春桃, 井云環(huán), 馬樂波, 楊帥 申請人:神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司