专利名称：制硫燃烧炉及其制备方法
技术领域：
本发明为一种制硫燃烧炉及其制作方法，该燃烧炉为卧式圆筒炉，用于炼油厂硫磺装置中。
背景技术：
硫磺装置是加工含硫原油的炼油厂必不可少的装置。硫磺装置属于环保型及效益型装置，主要是将各装置无法处理和利用的酸性气(主要是H2S气，属高度危害介质)转化成硫磺，使排空的气体达到环保要求，并生产硫磺产品。制硫燃烧炉是硫磺装置的关键设备，它是将H2S燃烧反应成SO2、S等，达到后续工艺的要求，制硫燃烧炉由于燃烧反应后，炉膛温度高，1300C左右，且操作介质为酸性，这就对耐火炉衬的结构提出了更高的要求。
80年代采用的是标准砖结构，由于受当时耐火砖材料及加工水平的限制，耐火砖只能用标准砖及异型砖，一般规格为230×114×65mm，重量4.3kg/块，制硫炉砌筑后，砖缝多，砖缝大，抗高温性能差。在高温下，会出现制硫炉下半圆耐火砖在重力的作用下，砖缝变小，挤在一起，而上半部，特别是顶部，砖缝变大，造成顶部下陷、脱落。火焰向砖缝里串，烧坏耐热层及隔热层，致使炉衬全部倒塌，并且腐蚀气体直接接触炉钢壳体产生腐蚀。随着耐火材料的发展，为避免标准小砖砖缝多、异型结构砌筑困难及炉衬容易损坏的缺点，采用了全浇注料结构，这种结构由于受施工水平的限制，捣不实，施工周期长且烘炉时间长。更关键的是需要锚固钉。而锚固钉的最好材料为0Cr25Ni20，只能耐1100℃，而炉衬内层的隔热、封闭性差，不能保证锚固钉处的温度能降低到1100℃，又通过浇注料内气孔透入的酸性气体在高温下对锚固钉的高温硫化腐蚀更为严重，锚固钉更容易烧坏，起不到支撑炉衬的作用。炉衬状况直接影响着燃烧炉的使用性能和使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构合理，炉衬强度大，耐高温、耐腐蚀性能好的制硫燃烧炉，质量好，使用寿命长；本发明同时提供了其科学合理，易于实施，施工质量好的制备方法。
本发明所述的制硫燃烧炉，包括外壳和炉衬，其特征在于炉衬由里向外依次为隔热层、耐热层和迎火层，隔热层和耐热层为浇注料层，其中置有锚固钉，迎火层由耐火砖砌成。
隔热层、耐热层和迎火层巧妙配合形成组合式炉衬。迎火层砌筑砖可以选用耐高温耐火材料，如刚玉莫来石耐火砖等，强度大，耐高温性能好，耐侵蚀、腐蚀，并有隔热作用，保护了耐热层、隔热层及其锚固钉，保护锚固钉对炉衬的加固作用；耐热层可由高铝轻质骨料(氧化铝含量大于48％)配合粉料和结合剂进行施工制成，强度大，耐高温，重量轻；隔热层可由重量更小、隔热性能更好的膨胀粘土陶粒配合粉料和结合剂进行施工制成，优化结构，阻止炉内热量散失，保护炉体外壳，节约能源，降低能耗。
炉衬为里浇外砌结构(靠近外壳为里侧)，科学合理，炉衬强度大，耐高温、耐腐蚀性能好，大大提高了燃烧炉的质量好，可使燃烧炉的使用寿命延长5年以上。
本发明中迎火层的耐火砖带有相互插接的榫槽，在砌筑时可相互插接，使砖与砖之间相互约束，避免局部下陷或脱落，加强炉衬的整体性，改善高温性能。
迎火层可使用大砖，如耐火砖的长×宽可以为(300mm～500mm)×(300mm～500mm)，可减少砌缝，增强整体性。砌筑时，将耐火砖砖缝错开，避免通缝、直缝，有利于整体性。
隔热层和耐热层接触面为麻面，结合强度大，整体性强。
在耐火砖砖缝中塞填耐火纤维，减少缝隙，最好再在耐火纤维外涂耐火胶泥，以便将砖缝抹严，将各砖粘接成为一个整体，减少高温气体串入壳体造成腐蚀的可能性，改善抗侵蚀、抗腐蚀性，保护内层结构，延长使用寿命。
迎火层耐火砖配料组成如下所用白刚玉颗粒料粒度重量级配为1mm≤颗粒粒径d＜3mm 32～35％0.5mm≤d＜1mm12～18％0.088mm≤d＜0.5mm16～20％d＜0.088mm 30～40％以上述白刚玉颗粒料为基础，外加15～25％的粒径小于0.5mm的人工合成的莫来石粉料，3～5％的粒径小于0.088mm的电熔氧化锆细粉，以磷酸盐AlH2(PO4)3溶液为成型结合剂。
大砖采用钢模具制作，可以将耐火砖的制造误差控制在1mm以内，准确控制，减小误差，便于砌筑，减小砌缝。
耐火砖采用震动加压方法成型，既保证了砖的外形，又保证了砖的密度，保证耐火砖有较高的高温强度和常温强度，耐压强度可达到100MPa以上。莫来石、氧化锆粉加入，经1530～1580℃的高温烧成，制得锆莫来石刚玉砖，在砖的基质部分形成锆刚玉莫来石矿物成分(ZrO2.3Al2O3.2SiO2)，砖体更加致密，更好地阻止酸性气体的侵入。耐火砖还有较好的抗热震性能，热震性能指标提高到25次以上，热稳定性好。
迎火层耐高温，有很好地热隔离作用，保护了耐热层和隔热层内的锚固钉，控制了高温热膨胀变化，维护了燃烧炉的整体强度。
耐热层浇注料配料重量组成为颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 18～20％3mm≤颗粒粒径d＜5mm的轻质高铝骨料 28～32％1mm≤颗粒粒径d＜3mm的轻质高铝骨料 15～20％过80目筛的蓝晶石粉 8～10％925#矾土水泥25～30％高铝粉要求氧化铝含量大于80％，轻质高铝骨料要求氧化铝含量大于48％。
采用上述优化配比浇注料生产的耐火隔热层，高温性能好，强度高，能充分抵抗由炉膛内通过刚玉莫来石砖传出的高温。材料能在这种温度下保持较高的强度和结构稳定性。添加蓝晶石也能提高材料的耐高温性和耐酸侵蚀性。
隔热层浇注料配料重量组成为5mm≤颗粒粒径d＜8mm的粘土陶粒25～30％1mm≤颗粒粒径d＜5mm的粘土陶粒20～25％漂珠 15～18％颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 25～35％高铝粉要求氧化铝含量大于80％。
上述配比轻质耐火浇注料能生产出耐压强度大于25Mpa的浇注层，材料比重较低，小于1100kg/m3，导热系数较小，具有较好的隔热性能。能充分满足内浇外砌结构的强度和隔热要求。能支撑第一层和第二层的压力，不变形，不收缩，使整个结构不下陷变形，保证了内层耐火层的稳定性和密封性。材料具有较好的耐酸性。
耐火胶泥的配料重量组成为高温氧化铝粉10～15％过320目筛的刚玉粉 80～86％过80目筛的石英粉4～6％外加磷酸盐AlH2(PO4)3溶液结合剂35～45％。耐火胶泥具有粘结强度高，耐高温，不收缩等特点。用料均可使用市售产品，直接购买即可。燃烧炉三层炉衬材料的理化指标如下(一)迎火层耐火砖(1)化学成分Al2O3≥80％ SiO2≥8％ZrO2≥3％(2)常温耐压强度≥100Mpa(3)使用温度≥1750℃(4)体积密度≥3200kg/m3(5)1500℃重烧线变化0-0.3％(6)热震稳定性(1100℃风冷)≥25次(二)耐热浇注层(1)化学成分Al2O3≥48％ Fe2O3≤0.5％(2)体积密度1350kg/m3(3)耐压强度110℃×24h≥15Mpa 815℃×3h≥25Mpa(4)最高使用温度1450℃(5)815℃重烧线变化-0.30-+0.3％(三)隔热浇注层(1)体积密度1000--1100kg/m3(2)耐压强度110℃×24h≥25Mpa 815℃×3h≥20Mpa(3)815℃重烧线变化-0.30--+0.3％(4)使用温度1000℃耐火胶泥的理化指标为(1)化学成分Al2O3≥90％(2)粒度大于0.6mm≤2％；小于0.09mm≥60％(3)冷态抗折粘结强度110℃×3h≥3Mpa 1450℃×3h≥10Mpa制备施工方法
先施工隔热层，在锚固钉空隙挂模具后浇注，完成隔热层的施工后，再将耐热层的下半圆施工好，砌筑迎火层的大砖，再依次施工上半圆耐热层、迎火层，如此进行，耐热层可以捣得很密实。最后，填塞耐火纤维、涂抹耐火胶泥。
施工前对耐火砖进行预组装，可以保证砌筑后的衬里椭圆度小于2％。
本发明制硫燃烧炉结构合理，炉衬整体性好，强度大，抗热震、耐高温、耐腐蚀性能好，明显提高了制硫燃烧炉的质量，大大延长了其使用寿命。由于采用大砖结构，烘炉时间由原来的20多天缩短到10天左右，施工时间在10天以内，一般一台炉20天左右即可投入正常运行，方便、快速，经济效益明显，利于推广应用。本发明制备方法科学合理，易于实施，能保证较好的施工质量。
图1、本发明一实施例炉衬截面结构示意图。
图2、带榫槽耐火砖拼接状况示意图。
图中1耐火砖砌成的迎火层、2耐热层、3隔热层、4钢外壳、5“V”形锚固钉、6“Y”形锚固钉、7带槽面耐火砖、8带榫面耐火砖、9耐火纤维、10耐火胶泥。
具体实施例方式
结合上述实施例附图对本发明作进一步说明。
实施例1如图所示，本发明所述的制硫燃烧炉，炉衬衬在外壳内侧，由里向外依次为隔热层3、耐热层2和迎火层1，隔热层3和耐热层2为浇注料层，隔热层3和耐热层2接触面为麻面，其中置有锚固钉5、6，迎火层1由带榫槽耐火砖8、7砌成，耐火砖长×宽为400mm×400mm，砌筑砖缝错开。砖缝中填有耐火纤维9，耐火纤维外涂有耐火胶泥10。
制备施工方法如下(1)制备迎火层用带榫槽大耐火砖，长×宽为400mm×400mm。
制砖配料所用白刚玉颗粒料粒度重量级配为1mm≤颗粒粒径d＜3mm33％0.5mm≤d＜1mm 15％0.088mm≤d＜0.5mm 18％d＜0.088mm 34％以白刚玉莫来石颗粒料为基础，外加20％的粒径小于0.5mm的人工合成的莫来石粉料，4％的粒径小于0.088mm的电熔氧化锆细粉，以磷酸盐AlH2(PO4)3溶液为成型结合剂。振动加压成型后经高温烧成得耐火砖。
(2)耐热层浇注料配料重量组成为颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 18％3mm≤颗粒粒径d＜5mm的轻质高铝骨料 28％1mm≤颗粒粒径d＜3mm的轻质高铝骨料 18％过80目筛的蓝晶石粉 8％925#矾土水泥 28％(3)隔热层浇注料配料重量组成为5mm≤颗粒粒径d＜8mm的粘土陶粒 28％1mm≤颗粒粒径d＜5mm的粘土陶粒 22％粉煤灰漂珠 17％颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 33％(4)耐火胶泥的配料重量组成为高温氧化铝粉 12％过320目筛的刚玉粉 84％过80目筛的石英粉 4％外加磷酸盐AlH2(PO4)3溶液结合剂40％。
配料所用原料均为市售产品，按要求直接购买即可。
制备施工方法施工前先将迎火层的耐火砖预装一遍，必要时要进行适当的调整；施工时，先施工隔热层，在锚固钉空隙挂模具后浇注，完成隔热层的施工后，再将耐热层的下半圆施工好，砌筑迎火层的大砖，然后再依次施工上半圆耐热层、迎火层。最后，填塞耐火纤维、涂抹耐火胶泥。
实施例2制备施工方法如下(1)制备迎火层用带榫槽大耐火砖，长×宽为450mm×400mm。
制砖配料所用白刚玉颗粒料粒度重量级配为1mm≤颗粒粒径d＜3mm34％0.5mm≤d＜1mm 14％0.088mm≤d＜0.5mm 17％
d＜0.088mm 35％以白刚玉莫来石颗粒料为基础，外加18％的粒径小于0.5mm的人工合成的莫来石粉料，5％的粒径小于0.088mm的电熔氧化锆细粉，以磷酸盐AlH2(PO4)3溶液为成型结合剂。振动加压成型后经高温烧成得耐火砖。
(2)耐热层浇注料配料重量组成为颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 19％3mm≤颗粒粒径d＜5mm的轻质高铝骨料 30％1mm≤颗粒粒径d＜3mm的轻质高铝骨料 16％过80目筛的蓝晶石粉 9％925#矾土水泥 26％(3)隔热层浇注料配料重量组成为5mm≤颗粒粒径d＜8mm的粘土陶粒 25％1mm≤颗粒粒径d＜5mm的粘土陶粒 22％粉煤灰漂珠 18％颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 35％(4)耐火胶泥的配料重量组成为高温氧化铝粉14％过320目筛的刚玉粉 81％过80目筛的石英粉5％外加磷酸盐AlH2(PO4)3溶液结合剂42％。
其它同实施例1。
实施例3制备施工方法如下(1)制备迎火层用带榫槽大耐火砖，长×宽为450mm×350mm。
制砖配料所用白刚玉颗粒料粒度重量级配为1mm≤颗粒粒径d＜3mm35％0.5mm≤d＜1mm 13％0.088mm≤d＜0.5mm 17％d＜0.088mm 35％以白刚玉莫来石颗粒料为基础，外加26％的粒径小于0.5mm的人工合成的莫来石粉料，4％的粒径小于0.088mm的电熔氧化锆细粉，以磷酸盐AlH2(PO4)3溶液为成型结合剂。振动加压成型后经高温烧成得耐火砖。
(2)耐热层浇注料配料重量组成为颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 19％3mm≤颗粒粒径d＜5mm的轻质高铝骨料 29％1mm≤颗粒粒径d＜3mm的轻质高铝骨料 16％过80目筛的蓝晶石粉 10％925#矾土水泥 26％(3)隔热层浇注料配料重量组成为5mm≤颗粒粒径d＜8mm的粘土陶粒 27％1mm≤颗粒粒径d＜5mm的粘土陶粒 23％粉煤灰漂珠 16％颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 34％(4)耐火胶泥的配料重量组成为高温氧化铝粉10％过320目筛的刚玉粉 85％过80目筛的石英粉5％外加磷酸盐AlH2(PO4)3溶液结合剂38％。
其它同实施例1。
权利要求
1.一种制硫燃烧炉，包括外壳和炉衬，其特征在于炉衬由里向外依次为隔热层、耐热层和迎火层，隔热层和耐热层为浇注料层，其中置有锚固钉，迎火层由耐火砖砌成。
2.根据权利要求1所述的燃烧炉，其特征在于迎火层的耐火砖长×宽为(300mm～500mm)×(300mm～500mm)，耐火砖带有相互插接的榫槽，砖缝错开；隔热层和耐热层接触面为麻面。
3.根据权利要求1所述的燃烧炉，其特征在于砖缝中填有耐火纤维，耐火纤维外侧涂有耐火胶泥。
4.根据权利要求1、2或3所述的燃烧炉，其特征在于迎火层耐火砖配料组成如下所用白刚玉颗粒料粒度重量级配为1mm≤颗粒粒径d＜3mm 32～35％0.5mm≤d＜1mm 12～18％0.088mm≤d＜0.5mm 16～20％d＜0.088mm 30～40％以上述白刚玉颗粒料为基础，外加15～25％的粒径小于0.5mm的人工合成的莫来石粉料，3～5％的粒径小于0.088mm的电熔氧化锆细粉，以磷酸盐AlH2(PO4)3溶液为成型结合剂。
5.根据权利要求4所述的燃烧炉，其特征在于耐热层浇注料配料重量组成为颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 18～20％3mm≤颗粒粒径d＜5mm的轻质高铝骨料28～32％1mm≤颗粒粒径d＜3mm的轻质高铝骨料15～20％过80目筛的蓝晶石粉 8～10％925#矾土水泥 25～30％
6.根据权利要求5所述的燃烧炉，其特征在于隔热层浇注料配料重量组成为5mm≤颗粒粒径d＜8mm的粘土陶粒 25～30％1mm≤颗粒粒径d＜5mm的粘土陶粒 20～25％漂珠 15～18％颗粒粒径d≤0.088mm的高铝粉 25～35％
8.根据权利要求1所述的燃烧炉的制作方法，其特征在于先施工隔热层，在锚固钉空隙挂模具后浇注，完成隔热层的施工后，再将耐热层的下半圆施工好，砌筑迎火层的大砖，再依次施工上半圆耐热层、迎火层。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于在迎火层耐火砖的砖缝中填塞耐火纤维，然后再涂抹耐火胶泥。
10.根据权利要求8或9所述的制作方法，其特征在于施工前进行预组装。
全文摘要
本发明制硫燃烧炉用于炼油厂硫磺装置中。燃烧炉包括外壳和炉衬，其炉衬由里向外依次为隔热层、耐热层和迎火层，隔热层和耐热层为浇注料层，其中置有锚固钉，迎火层由耐火砖砌成。简单合理的制作方法是先施工隔热层，再将耐热层的下半圆施工好，砌筑迎火层的大砖，再依次施工上半圆耐热层、迎火层，施工质量好。本发明燃烧炉结构合理，炉衬整体性好，强度大，抗热震、耐高温、耐腐蚀性能好，明显提高了制硫燃烧炉的质量，大大延长了其使用寿命。由于采用大砖结构，烘炉时间由原来的20多天缩短到10天左右，施工时间在10天以内，一般一台炉20天左右即可投入正常运行，方便、快速，经济效益明显，利于推广应用。
文档编号F27D1/08GK1427237SQ0113526
公开日2003年7月2日 申请日期2001年12月19日 优先权日2001年12月19日
发明者何智灵, 王春江, 张书玲, 初宜军, 刘德广, 王寿杰 申请人:中国石化集团齐鲁石油化工公司, 淄博华庆耐火材料有限公司