[发明专利]一种分段固定支撑的气化炉衬里结构及其气化炉

说明书

技术领域

本发明属于碳氢化合物气化炉的耐火衬里领域，具体涉及一种耐火衬里的固定和布置方式。 

背景技术

碳氢化合物气化(尤其是煤气化)的气化炉可分为固定床型、流化床型和气流床型。其中，气流床型气化反应器以其处理能力大、转化率高等特点，成为主流技术。对气流床型气化反应器，其衬里结构可分为冷壁型和热壁型，冷壁型衬里通过流动的冷介质冷却反应器外壳，保持外壳温度在材料可承受的温度范围内，这种形式的气化炉以壳牌煤气化技术、西门子煤气化技术为代表；热壁型衬里是通过耐火材料的隔热保温，一方面降低炉膛内热量的散失，另一方面也保持反应器外壳壁温在材料可承受的温度范围内，这种形式的气化炉以GE水煤浆气化技术和华东理工大学开发的多喷嘴煤气化技术(中国专利，专利号分别为ZL98110616.1、ZL200510111484.8和ZL01210097.8)为代表。 

传统的热壁型气流床气化炉，其耐火衬里主要是采用耐火砖，耐火砖在直筒段按照径向方向一般分为三层，从金属壳往炉膛方向分别为：隔热砖、背衬砖和向火面砖，另外，在气化炉穹顶部分，主要分 为两层，分别为隔热衬里和拱顶向火面砖(参见：德士古煤气化炉耐火砖的使用与问题探讨，化肥工业，1998年第3期，P35-38)。隔热砖、背衬砖和向火面砖的材质主要分别为：氧化铝砖、铬铝砖、铬铝锆砖，这三种砖的导热系数分别约为：0.8W/(m*K)、4.0W/(m*K)和4.2W/(m*K)。其中隔热砖的主要功能为隔绝炉膛内1300℃以上的高温，将金属外壳的温度控制在200～300℃左右；向火面砖的主要功能是耐受炉内高温气体和熔融煤渣的冲刷、侵蚀等；至于背衬砖，其主要的功能是支撑穹顶的向火面耐火砖。直筒段的三层耐火衬里在受热情况下，各自膨胀，在上部空间必须预留膨胀缝。 

传统的耐火砖衬里布置方式存在一些不足。主要是： 

1、背衬砖的作用单一，主要是为了支撑穹顶耐火砖，其本身对隔热和耐冲刷作用贡献不大；为了有效支撑拱顶耐火砖，背衬砖必须保证足够的厚度和强度，一般厚度在200mm左右，这一方面占据了宝贵的炉内空间，另一方面也增加了投资； 

2、由于三层耐火衬里在整个直筒段内各自独立受热膨胀，需要在上部空间预留足够的膨胀空间，以防止耐火衬里膨胀挤压，对于体积较大的气化炉而言，由于整个气化炉上下温差较大，耐火衬里的热膨胀量在设计阶段较难预测，因此，预留的膨胀空间其尺寸较难把握，若膨胀空间预留尺寸偏小，则会发生耐火衬里与气化炉金属外壳之间的挤压，影响耐火衬里的使用寿命，若膨胀空间预留尺寸偏大，则容易发生高温气体串入耐火衬里之间的缝隙，导致气化炉金属外壳局部超温。 

发明内容

本发明的目的是提供一种分段固定支撑的气化炉衬里结构及其气化炉，以克服现有技术存在的上述缺陷。 

本发明的主要内容如下： 

一种分段固定支撑的气化炉衬里结构，包括：向火面耐火衬里、隔热层耐火衬里，以及用于吸收膨胀量的收缩层，所述向火面耐火衬里和所述隔热层耐火衬里分段地由固定在反应器金属外壳壁面上的支撑架所支撑。 

所述向火面耐火衬里主要由氧化铬含量在85％以上的耐火砖组成，这种耐火衬里能够承受在高温下熔渣的冲刷。 

所述隔热层耐火衬里主要由氧化铝含量在95％以上的耐火砖组成，这种耐火砖导热系数低，能够有效隔热，防止炉膛热量过多损失，并防止反应器金属外壳温度过高。 

所述收缩层的主要材质为耐火纤维，或者是以耐火纤维为主要成分的耐火水泥，具有耐高温和收缩性能。 

所述支撑架为金属材质，通过焊接或者螺栓连接的方式，固定在反应器金属内壁上；所述支撑架在反应器内水平地设置2层以上，优选地，设置为2～4层。 

相邻层的所述支撑架的间隔在1.5～3米之间。 

所述支撑架不直接暴露于炉膛，而是内缩在向火面衬里之后。 

所述支撑架在其相应部位的反应器外壁，可设置用于散热的翅片结构。 

所述向火面耐火衬里分段地由所述支撑架支撑，具体的支撑方式为：通过向火面衬里的逐层过渡，衬里呈台阶状逐渐向炉膛内延伸，过渡段通过n层砖过渡，根据向火面耐火衬里的具体厚度，为满足耐火砖的制造尺寸要求，n在1，2，3，4，5之间选择，最终向火面耐火衬里在炉膛一侧在竖直方向上形成平滑的内筒式形状。 

所述隔热层耐火衬里分段地由所述支撑架支撑。 

本发明的技术思想主要来源于： 

1、从耐火砖分段独立支撑角度