一种流化床气化炉及其构建方法与流程

本发明涉及煤气化技术领域，尤其涉及一种流化床气化炉及其构建方法。

背景技术：

流化床气化炉是一种利用流化床工艺对煤进行催化气化的装置，其包括炉体结构以及位于炉体结构内的炉腔，炉体结构包括金属外壳以及设在金属外壳内部的耐材内衬。

一般来说，耐材内衬是采用不定型耐火材料整体浇筑的方式浇筑在耐压外壳的内部，这不仅使得耐材内衬的施工比较方便，还使得浇筑的耐材内衬整体性比较好。但是，由于炉体结构的耐材内衬是以不定型的形式浇筑构建而成的，其耐磨损、耐碱腐蚀性能差，使得在流化床气化炉中进行煤催化气化时，耐材内衬在炉腔内的含尘气体的碰撞下，极易使得耐材内衬以片状形式脱落，而导致排渣系统堵塞、影响系统稳定运行；而且，在流化床气化炉中进行煤催化气化时，需要在煤粉中负载大量的碱金属催化剂，以保证煤粉能够顺利的在流化床气化炉中进行催气化反应，但是由于煤粉中负载的碱金属催化剂比较多，使得煤粉气化过程产生的煤渣的碱性比较强，容易对耐材内衬产生侵蚀，导致材料的开裂、疏松、损毁。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种流化床气化炉及其构建方法，以在简化施工难度的同时，解决现有流化床气化炉的耐材内衬耐碱腐蚀，耐摩擦能力弱、脱落开裂等的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种流化床气化炉，包括炉体结构以及位于炉体结构中的炉腔，所述炉腔包括气室区、密相床料区和稀相区,所述炉体结构包括耐压壳体和设在所述耐压壳体内与所述炉腔接触的耐材内衬；所述耐材内衬所使用的材料中含有耐碱材料；所述耐材内衬包括沿着所述炉腔从低到高的方向分布的第一内衬部和第二内衬部；所述第一内衬部对应所述气室区，所述第二内衬部对应所述密相床料区和所述稀相区；

所述第二内衬部包括第一耐火浇筑层和作为耐磨防腐结构的耐火砖砌筑层，所述耐火砖砌筑层分别与所述密相床料区和稀相区接触，所述第一耐火浇筑层与所述耐压壳体的内壁接触，所述第一耐火浇筑层位于所述耐压壳体的内壁与所述耐火砖砌筑层之间。

与现有技术相比，本发明提供的流化床气化炉中，耐材内衬所使用的材料中含有耐碱材料，使得在流化床气化炉中进行煤催化气化反应时，即使煤粉中负载的碱金属催化剂再多，也不会对耐材内衬造成侵蚀；同时，本发明提供的流化床气化炉中，第二内衬部包括第一耐火浇筑层和作为耐磨防腐结构的耐火砖砌筑层，第二内衬部的耐火砖砌筑层分别与密相床料区和稀相区接触，而耐火砖砌筑层是由耐火砖砌筑而成的，在此之前耐火砖已经经过高温烧制，这使得流化床气化炉在进行煤催化气化反应时，耐火砖砌筑层能够承受流化床气化炉内的高温环境，且不会因为流化床气化炉的炉体内外、局部温差大，或者启炉、停车过程局部热应力较大等原因而发生破损、脱落，所以，第二内衬部的完整性和密封性均比较好，具有极好的耐摩擦能力及抗渗透性能。另外，由于第一耐火浇筑层位于耐压壳体的内壁与耐火砖砌筑层之间，因此，第一耐火浇筑层不仅施工方便，而且在施工过程中，耐火砖砌筑层还能够对正在浇筑的第一耐火浇筑层起到支撑和稳固作用，从而方便第一耐火浇筑层的浇筑。

本发明还提供了一种上述技术方案提供的所述流化床气化炉的构建方法，包括：

提供一耐压壳体；

采用浇筑法在所述耐压壳体的内壁对应所述气室区的部分制作第三耐火浇筑层，采用浇筑法在所述第三耐火浇筑层朝向所述炉腔的部分制作第二耐火浇筑层，使得所述第二耐火浇筑层和所述第三耐火浇筑层构成第一内衬部；

采用分段法制作第二内衬部；其中，制作所述第二内衬部的每一段包括

采用耐火砖砌筑法在所述耐压壳体内对应所述密相床料区的部分和对应所述稀相区的部分制作耐火砖砌筑层的砌筑子层，使得所述砌筑子层与所述耐压壳体的内壁之间具有浇筑间隙；采用浇筑法在所述浇筑间隙中制作第一耐火浇筑层的浇筑子层。

与现有技术相比，本发明提供的流化床气化炉的构建方法的有益效果与上述技术方案提供的流化床气化炉的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一提供的流化床气化炉的结构示意图

图2为本发明实施例一提供的流化床气化炉对应气室区的部分的具体结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的流化床气化炉对应分布板区的部分、对应对应密相床料区的部分的具体结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的流化床气化炉对应稀相区的部分、对应第一变径区的部分、对应扩散区的部分，对应第二变径区的部分的具体结构示意图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明实施例，下面结合说明书附图进行详细描述。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1，本发明实施例提供了一种流化床气化炉，包括炉体结构以及位于炉体结构中的炉腔，炉腔包括含有气室区I、密相床料区III和稀相区IV；炉体结构包括耐压壳体1和耐材内衬2，耐材内衬2所使用的材料中含有耐碱材料，耐材内衬包括第一内衬部21和第二内衬部22，第一内衬部21和第二内衬部22沿着炉腔从低到高的方向分布；耐材内衬2对应气室区I的部分定义为第一内衬部21，耐材内衬对应密相床料区III和稀相区IV的部分定义为第二内衬部22；其中，第二内衬部22包括第一耐火浇筑层22B和作为耐磨防腐结构的耐火砖砌筑层22A，耐火砖砌筑层22A分别与密相床料区III和稀相区IV接触，第一耐火浇筑层22B与耐压壳体1的内壁接触，第一耐火浇筑层22B位于耐压壳体1的内壁与耐火砖砌筑层22A之间；其中，

可以理解的是，为了承受流化床气化炉的高压环境，耐压壳体1一般为不锈钢材料制成。

在进行煤催化气化反应时，流化床气化炉的炉腔为高温环境，负载碱金属催化剂的煤粉在流化床气化炉中发生煤催化气化反应，生成碱性灰渣和携带了固体颗粒的气体(携带了固体颗粒的气体的混合体系被定义为含尘气体)，耐材内衬2中的耐碱材料能够减少负载催化剂的煤粉以及生成的含碱性物质的炉渣对耐材内衬的碱腐蚀，同时，耐火砖砌筑层22A能够减轻密相床料区III和稀相区IV中的高温环境、含尘气体对耐材内衬的磨损和破坏。

通过将本实施例提供的流化床气化炉后的煤催化气化反应的过程可知，由于耐材内衬2所使用的材料中含有耐碱材料，使得在流化床气化炉中进行煤催化气化反应时，即使煤粉中负载的碱金属催化剂再多，也不会对耐材内衬造成侵蚀，同时，本实施例提供的流化床气化炉中，第二内衬部22包括第一耐火浇筑层22B和作为耐磨防腐结构的耐火砖砌筑层22A，第二内衬部22的耐火砖砌筑层分别与密相床料区III和稀相区IV接触，由于耐火砖砌筑层22A是由耐火砖砌筑而成的，且在此之前耐火砖已经经过高温烧制，这使得流化床气化炉在进行煤催化气化反应时，耐火砖砌筑层22A能够承受流化床气化炉内的高温环境，且不会因为流化床气化炉的炉体内外、局部温差大，或者启炉、停车过程局部热应力较大等原因而发生破损、脱落，所以，第二内衬部22的完整性和密封性均比较好，具有极好的耐摩擦及抗侵蚀、渗透能力。另外，由于第一耐火浇筑层22B位于耐压壳体1的内壁与耐火砖砌筑层22A之间，而一般来说浇筑材料是以不定型的形式浇筑，得到相应浇筑层的，因此，第一耐火浇筑层22B不仅施工方便，而且在施工过程中，耐火砖砌筑层22A还能够对正在浇筑的第一耐火浇筑层22B起到支撑和稳固作用，从而方便第一耐火浇筑层22B的浇筑。

而考虑到流化床气化炉的炉腔的不同区域的作用以及对应环境不同，下面分别对第一内衬部21和第二内衬部22从结构和材料两方面进行详细说明。

一、第一内衬部21：

考虑到气室区I位于炉腔的底部，煤催化气化反应产生的碱性灰渣在重力的作用下，容易进入到该区域，因此，请参阅图2，第一内衬部21包括用于耐碱腐蚀的第二耐火浇筑层21A，当碱性灰渣在重力的作用下发生沉降时，可以通过直接与气室区I接触的外耐火浇筑层，实现对第一内衬部21的耐碱保护。

可选的，为了保证炉腔处为高温环境，第一内衬部21不仅可以包括用于耐碱腐蚀的第二耐火浇筑层21A，还可以包括用于保温隔热的第三耐火浇筑层21B，只是为了避免炉腔内高温热量传导或辐射至最外层耐压壳体1的不锈钢金属炉壁导致外壁超温，第二耐火浇筑层21A与气室区I接触，第三耐火浇筑层21B与耐压壳体1的内壁接触，第三耐火浇筑层21B位于耐压壳体1的内壁与外耐火浇筑层21A之间，这不仅能够使得第二耐火浇筑层21A能够保护第三耐火浇筑层21B免于被碱性灰渣腐蚀，而且还能够利用第三耐火浇筑层21B进行保温，避免耐压壳体1超温。

示例性的，第二耐火浇筑层21A和第三耐火浇筑层21B所使用的浇筑材料一般为不定型耐火材料，第三耐火浇筑层21B所使用的浇筑材料为刚玉质耐火材料；第二耐火浇筑层21A包括任意比例的复合骨料、细粉、超微粉(如刚玉微粉)、水泥和分散剂；其中，复合骨料为含有六铝酸钙和/或镁铝尖晶石的刚玉质耐火材料。具体的，第二耐火浇筑层21A所使用的浇筑材料，可以根据实际情况进行配比，只要以质量份数计，包括60份-80份的复合骨料、20份-30份的细粉、5份-10份的超微粉、5份-10份的水泥、0.1份-0.2份的分散剂；其中，本实施例中的细粉是指能全部通过五号筛，并含能通过六号筛不少于95％的粉末；超微粉一般是指物质粒径在10μm以下，并具有微粉学特征的粉体物质，至于细粉、超微粉、分散剂的具体种类，则可以根据实际浇筑进行合理选配，下文出现的细粉的粒径或超微粉的粒径也同样采用该标准确定。

本实施例中的第二耐火浇筑层21A通过在刚玉质耐火材料中添加六铝酸钙和/或镁铝尖晶石，使得得到的复合骨料具有良好的强度、保温性能和耐碱腐蚀性能，在此基础上复合骨料与细分和超微粉配合使用，使得第二耐火浇筑层21A还能形成致密的浇筑结构，从而提高第二耐火浇筑层21A的强度和整体性。

可选的，第二耐火浇筑层21A中，复合骨料的粒径分布、细粉的粒径分布、超微粉的粒径分布、水泥的粒径分布和分散剂的粒径分布不同，通过不同粒径分布的颗粒的分配，使得不同粒径分布的颗粒能够对均一颗粒分布下，所形成的第二耐火浇筑层中存在的缝隙进行填充，就能够使得浇筑而成的第二耐火浇筑层21A的结构更为致密，避免不必要的孔洞存在。进一步，第二耐火浇筑层21A所使用的浇筑材料中，水泥可以加，也可以不加；当加入水泥后，水泥能够利用自身所具有的凝胶团聚性能，对浇筑后的第二耐火浇筑层21A进行良好的塑形，保证第二耐火浇筑层21A的整体性。而且，由于第二耐火浇筑层21A在浇筑完成后，需要进行硬化处理，在这个过程中，水泥能够使得第二耐火浇筑层21A的硬化速度更快。

另外，第二耐火浇筑层21A设有多个第二径向膨胀缝和多个第二轴向膨胀缝；每个第二径向膨胀缝用于吸收第二耐火浇筑层21A在炉腔的径向发生的线膨胀，每个第二轴向膨胀缝用于吸收第二耐火浇筑层21A在炉腔的轴向发生的线膨胀，以避免因为第二耐火浇筑层21A发生膨胀而导致第一内衬部22发生变形；同理，第三耐火浇筑层设有多个第三径向膨胀缝和多个第三轴向膨胀缝；每个第三径向膨胀缝用于吸收第三耐火浇筑层21B在炉腔的径向发生的线膨胀，每个第三轴向膨胀缝用于吸收第三耐火浇筑层21B在炉腔的轴向发生的线膨胀；值得注意的是，多个第二径向膨胀缝、多个第二轴向膨胀缝、多个第三径向膨胀缝和多个第三轴向膨胀缝相互错开，保证各个膨胀缝不会形成贯通整个第一内衬部21的缝隙，使得碱性灰渣不会通过第二耐火浇筑层21A设有的多个第二径向膨胀缝和多个第二轴向膨胀缝进入到第三耐火浇筑层21B中，也不会使得第三耐火浇筑层21B产生保温不良的问题。可选的，本实施例中不管是第二径向膨胀缝、第三径向膨胀缝，还是第二轴向膨胀缝、第三轴向膨胀缝的缝隙形状多种多样，一般为z形缝，这样能够更好的吸收对应浇筑层的线膨胀。

另外，每个第二径向膨胀缝、每个第二轴向膨胀缝、每个第三径向膨胀缝和每个第三轴向膨胀缝内均填充有陶瓷纤维纸，这样一方面可以通过陶瓷纤维纸阻碍碱性灰渣以及高温气体进入对应的膨胀缝，对对应浇筑层造成的损害，另一方面还能够通过陶瓷纤维纸补偿高温时，第二耐火浇筑层21A和第三耐火浇筑层21B中的浇筑料的微膨胀，防止第二耐火浇筑层21A表面和第三耐火浇筑层21B的表面出现裂纹。

示例性的，每个第二径向膨胀缝、每个第三径向膨胀缝的缝隙宽度均小于2mm，这样才能保证对应径向膨胀缝充分发挥吸收对应耐火浇筑层在炉腔径向发生的线膨胀，但又不会因为膨胀缝过宽而影响对应耐火浇筑层的性能。

同理，每个第二轴向膨胀缝和每个第三轴向膨胀缝的宽度的缝隙宽度均小于2mm，这样才能保证对应轴向膨胀缝充分发挥吸收对应耐火浇筑层在炉腔轴向发生的线膨胀，但又不会因为膨胀缝过宽而影响对应耐火浇筑层的性能。

需要说明的是，为了保证第二耐火浇筑层21A和第三耐火浇筑层21B的耐火效果以及完整性，第二耐火浇筑层21A和第三耐火浇筑层21B的表面裂纹不能超过2mm。而且，为了保证耐炉腔内的温度符合煤催化气化反应的温度范围，一般要对第一内衬部21所使用的浇筑材料的导热系数进行核算，以控制第一内衬部21的厚度，从而保证流化床气化炉的耐压壳体1的外壁温度在250℃-300℃，且大于等于流化床气化炉的气室蒸汽分压对应的露点温度。

示例性的，当第一内衬部21的外耐火浇筑层21A所使用的浇筑材料包括任意比例的复合骨料、细粉、超微粉、水泥和分散剂；第三耐火浇筑层21B所使用的浇筑材料为刚玉质耐火材料；其中，复合骨料为含有不同粒度六铝酸钙和/或不同粒度镁铝尖晶石的刚玉质耐火材料，第一内衬部21的总厚度为100mm-250mm，具体厚度根据采用材料设定。

二、第二内衬部22：

考虑到密相床料区III为无氧区，属还原性气氛，第二内衬对应密相床料区III的部分需能抵抗含碱灰渣的腐蚀，因此,第二内衬部22对应密相床料区III的部分中，耐火砖砌筑层22A的耐火砖烧制材料包括任意比例的复合骨料、细粉、超微粉(如Al₂O₃微粉)和添加剂，第一耐火浇筑层22B所使用的浇筑材料包括任意比例的复合骨料、细粉、粉料、结合剂、分散剂和烧结剂；其中，复合骨料为含有六铝酸钙和/或镁铝尖晶石的刚玉质耐火材料。由于耐火砖砌筑层22A所使用的耐火砖烧制材料和第一耐火浇筑层22B所使用的浇筑材料中均含有复合骨料，且复合骨料为含有六铝酸钙和/或镁铝尖晶石的刚玉质耐火材料，因此，耐火砖砌筑层22A和第一内耐火浇筑层22B都具有良好的强度、保温性能和耐碱腐蚀性能。

而在此基础上，耐火砖砌筑层22A所使用的耐火砖烧制材料中还含有细粉、超微粉，通过超微粉与复合骨料的配合，使得烧制的耐火砖不仅具有良好的强度和耐碱腐蚀性能，而且还能形成致密的砖体结构，因此，通过耐火砖砌筑成的耐火砖砌筑层22A的结构比较致密，具有良好的耐磨损、耐渗透和耐腐蚀作用；另外，由于耐火砖砌筑层22A的耐火砖烧制材料和第一内耐火浇筑层22B的浇筑材料中均含有具有耐碱腐蚀的复合骨料，且第二内耐火浇筑层22B还位于耐压壳体1的内壁与耐火砖砌筑层22A之间，这使得第二内耐火浇筑层22B还能够辅助耐火砖砌筑层22A二次抵抗含碱灰渣的侵蚀。

可选的，复合骨料的粒径分布、细粉的粒径分布、超微粉的粒径分布和添加剂的粒径分布不同，这样通过不同粒径分布的颗粒的分配，使得不同粒径分布的颗粒能够对均一颗粒分布下，所形成的第一耐火浇筑层22B中存在的缝隙进行填充，就能够使得浇筑而成的第一耐火浇筑层22B的结构更为致密，避免不必要的孔洞存在。

示例性的，耐火砖砌筑层22A的耐火砖烧制材料中，以质量份数计，其中含有45份-60份的复合骨料、40份-50份的细料、5份-10份的超微粉，至于添加剂，根据实际情况加入即可。第一耐火浇筑层22B所使用的浇筑材料中，以质量份数计，其中含有60份-80份的复合骨料、20份-30份的细料、5份-10份的超微粉，至于结合剂、分散剂和烧结剂的用量，按照常规加入即可。

另外，为了能够提高耐火砖砌筑层22A的稳定性，耐火砖砌筑层22A包括沿着炉腔的高度方向排布的多个砌筑子层，耐火砖砌筑层22A还包括沿着炉腔的高度方向间隔排布的多个耐火托砖板，相邻两个耐火托砖板之间设置一个砌筑子层，这样就能够通过各个耐火托砖板对砌筑子层进行支撑和强化，从而保证由砌筑子层构成的耐火砖砌筑层22A的稳定性和强度；可选的，砌筑子层与耐火托板砖之间设有陶瓷纤维垫层，陶瓷纤维垫层可以为普通的陶瓷纤维纸，也可以是其它陶瓷绝热材料，通过在砌筑子层与耐火托板砖之间设置陶瓷纤维垫层，以减少通过耐火托砖板导入炉腔及砌筑子层的热量，从而保证整个耐火砖砌筑层22A受热的均匀性，避免受热不均对耐火砖砌筑层22A造成的损害，同时避免将炉腔内热量经托转板导致耐压不锈钢材料制成的耐压壳体上。

示例性的，相邻两块耐火托砖板之间每隔2.5m，以限定每个砌筑子层的不高于2.5m。

可以理解的是，耐火砖砌筑层22A的多个耐火托砖板一般是以焊接的形式固定在耐压壳体1的内壁，这样能够保证耐火托砖板为砌筑子层提供足够的支撑力，但考虑到耐压壳体1会通过耐火托砖板对耐火砖砌筑层22A施加一定应力，导致耐火砖砌筑层22A存在不稳定因素，本实施例通过在耐压壳体1的内壁与耐火砖砌筑层22A之间设置第一耐火浇筑层22B，使得第一耐火浇筑层22B在辅助耐火砖砌筑层22A二次抵抗含碱灰渣的侵蚀的同时，还能够缓冲耐压壳体1通过耐火托砖板施加在耐火砖砌筑层22A的应力，保证了耐火砖砌筑层22A的整体性和稳定性。

值得注意的是，耐火砖砌筑层22A的相邻两个耐火砖层的砖缝错开；第一耐火浇筑层22B设有多个第一径向膨胀缝和多个第一轴向膨胀缝；每个第一径向膨胀缝用于吸收第一耐火浇筑层22B在炉腔的径向发生的线膨胀，每个第一轴向膨胀缝用于吸收第一耐火浇筑层22B在炉腔的轴向发生的线膨胀；多个第一径向膨胀缝、多个第一轴向膨胀缝分别与耐火砖砌筑层22A的砖缝相互错开，避免第一径向膨胀缝与耐火砖砌筑层22A的砖缝形成通缝，而造成保温的不良，也能够避免气固混合体系通过耐火砖砌筑层22A的砖缝和多个轴向外膨胀缝进入到第一耐火浇筑层22B中；此处需要说明的是，密相区的气固混合体系可以称为气固颗粒，而稀相区的气固混合体系叫含尘气体。

可选的，本实施例中第一径向膨胀缝和多个第一轴向膨胀缝的形状多种多样，一般为z形缝，这样能够更好的吸收第一耐火浇筑层22B对应的线膨胀。

可选的，每个第一径向膨胀缝和每个第一轴向膨胀缝内均填充有陶瓷纤维纸，这样一方面可以通过陶瓷纤维纸阻碍气固颗粒以及高温气体进入对应的膨胀缝，对对应浇筑层造成的损害，另一方面还能够通过陶瓷纤维纸补偿高温时第一耐火浇筑层22B中的浇筑料的微膨胀，防止第一耐火浇筑层22B表面出现裂纹。

示例性的，耐火砖砌筑层22A的相邻两个耐火砖层所形成的层间缝隙定义为水平缝，水平缝的宽度小于1.5mm，同一层相邻两个耐火砖之间形成的缝隙定义为垂直缝，垂直缝隙的宽度小于1mm；其中，水平缝的宽度方向与垂直缝隙的延伸方向相同，垂直缝隙的宽度方向与水平缝的延伸方向相同。另外，第一径向膨胀缝、第一轴向膨胀缝的缝隙形状多种多样，一般为z形缝，这样能够更好的吸收对应浇筑层的线膨胀。

一般来说，耐火砖砌筑层22A的耐火砖之间通过耐火泥砌筑，耐火泥一般为六铝酸钙为骨料的刚玉质耐火材料，这样就能够使得耐火泥具有一定的抗碱腐蚀和耐火作用，但这种砌筑方式的稳固性不是特别好，因此，本实施例中耐火砖砌筑层22A的每块耐火砖的砖面设有定位结构；定位结构为第一定位榫或定位槽，且同一块耐火砖中，耐火砖的当前砖面设置定位榫，耐火砖与当前砖面对应的砖面设置定位槽，这样相邻两块耐火砖就能够通过定位榫和定位槽相配合的方式实现砌筑，使得相邻两块耐火砖能够紧密结合，从而提高耐火砖砌筑层22A的整体性和稳固性。

需要说明的是，为了保证耐炉腔内的温度符合煤催化气化反应的温度范围，一般要对第二内衬部22所使用的浇筑材料的导热系数进行核算，以控制第二内衬部22的厚度，从而保证流化床气化炉的耐压壳体1的外壁温度在210℃-250℃，且大于等于流化床气化炉的气室蒸汽分压对应的露点温度。

示例性的，当第二内衬部22对应密相床料区III的部分中耐火砖砌筑层22A的耐火砖烧制材料包括任意比例的复合骨料和超微粉，第二内耐火浇筑层22B所使用的浇筑材料包括任意比例的级配复合骨料、粉料(如刚玉粉、Al₂O₃粉料)、结合剂和分散剂；耐火砖砌筑层22A的厚度为100mm-150mm，第二内耐火浇筑层22B的厚度为100mm-150mm，具体厚度根据采用材料设定。

可选的，请参阅图1，本实施例提供的流化床气化炉中，炉腔的顶部设有气体出口101，炉腔的底部设有排渣出口102，炉腔不仅包括气室区I、密相床料区III和稀相区IV，还包括分布板区II和扩散区VI，且沿着炉腔的从低到高的方向，炉腔包括气室区I、分布板区II、密相床料区III、稀相区IV和扩散区VI，耐材内衬2的第二内衬部21与分布板区II、密相床料区III、稀相区IV和扩散区VI对应；其中，

耐压壳体1对应气室区I的部分设有第一气体入口112，第一气体入口112与气室区I连通；第一气体入口112用于注入可燃气、空气或气化剂；耐压壳体1对应分布板区II的部分设有点火口113和飞灰入口122，点火口113和飞灰入口122分别与分布板区II连通，点火口113用于点燃可燃气，飞灰入口113用于注入从气体出口101流出的气体分离出的飞灰；

耐压壳体1对应密相床料区III的部分设有第二气体入口121和煤粉入口111，第二气体入口121和煤粉入口111分别与密相床料区III连通；煤粉入口111用于注入负载催化剂的煤粉，煤粉所负载的催化剂一般为碱金属催化剂，第二气体入口121用于注入从气体出口101流出的气体分离出的氢气和一氧化碳。

具体工作时，先通过第一气体入口112向气室区I的部分注入可燃气(或空气)，使得可燃气分布到整个炉腔中，然后通过点火口113将可燃气点燃，对炉腔进行烘炉，使得炉腔保持高温，当达到所需温度后，使得负载催化剂的煤粉经煤粉入口111进入流化床气化炉的密相床料区III，过热蒸汽和氧气的混合气体作为气化剂从第一气体入口112进入气室区I，在一定的温度压力条件下，煤粉在催化剂的作用下同气化剂反应发生气化、变换、甲烷化等反应，生成甲烷，一氧化碳，氢气等有效气体成分及二氧化碳、少量的硫化氢和氨等，这些气体通过气体出口101排出，并进行分离，使得飞灰、一氧化碳和氢气被分离出来，将一氧化碳和氢气通过第二气体入口121经床层进入密相床料区III进行反应，使得气化剂被充分利用，而飞灰从飞灰入口113注入到分布板区II，使得飞灰能够继续燃烧，起到充分利用煤粉的作用，使得煤粉能够尽可能的气化，以避免不必要的浪费；另外，气化后的残余半焦或碱性灰渣从排渣出口102排出。

具体的，煤粉在催化剂的作用下同气化剂反应发生气化、变换、甲烷化等反应后，生成的气体会带动一部分质量比较轻的固体颗粒，一起向炉腔的顶部移动，但是由于扩散区VI的径向尺寸比较大，气体移动到此处时，移动速度会慢慢降低，这样就能给气体中夹杂的固体颗粒提供充分的沉降时间，使得固体颗粒在此处能够落入流化床层中继续进行反应。

考虑到分布板区II、密相床料区III的部分中不仅具有气相物质，还具有大量的固体颗粒，为了避免这些物质在高温高压的情况下，在耐材内衬的表面形成流动死区，可选的，请参阅图1和图，第二内衬部22中，耐火砖砌筑22A与分布板区II接触的面，和/或耐火砖砌筑层22A与密相床料区III接触的面分别开设有多个用于改变流体流动方向的导流凹槽，当气相物质和固体颗粒流动到耐火砖砌筑层22A与分布板区II接触的面，和/或耐火砖砌筑层22A与密相床料区III接触的面，就能够利用其上的导流凹槽对气相物质和固体颗粒进行导流，以改变其流动方式，增强气相物质和固体颗粒在耐火砖砌筑层22A处的返混作用，从而减小流动死区的形成。

可选的，导流凹槽的内部轮廓一般为弧面，使得气相物质和固体颗粒的流动方式能够在导流凹槽内均匀的发生改变，而不至于因为流动方式改变过大，造成对耐火砖砌筑层22A的冲击。

另外，第二内衬部22对应稀相区IV的部分的耐火砖砌筑层22A的耐火砖烧制材料包括任意比例的刚玉骨料、细粉和超微粉；第二内衬部22对应稀相区IV的部分的第一耐火浇筑层22B所使用的浇筑材料包括任意比例的刚玉质耐火材料、粉料、结合剂、分散剂和烧结剂，

示例性的，以质量份数计，第二内衬部22对应稀相区IV的部分中，耐火砖砌筑层22A的耐火砖烧制材料包括45份-60份的刚玉骨料、40份-50份的刚玉粉料和5份-10份的超微粉；以质量份数计，第二内衬部22对应稀相区IV的部分中，第一耐火浇筑层22B所使用的浇筑材料包括60份-80份的刚玉质耐火材料、20份-30份的细粉、5份-10份的结合剂(如水泥)、0.1份-0.2份的分散剂，至于烧结剂可以根据实际需要添加。

可选的，第二内衬部22对应稀相区IV的部分的耐火砖砌筑层22A中刚玉骨料的粒径分布、细粉的粒径分布和超微粉的粒径分布不同，这样通过不同粒径分布的颗粒的分配，使得不同粒径分布的颗粒能够对均一颗粒分布下，所形成的第二内衬部22对应稀相区IV的部分耐火砖砌筑层22A中存在的缝隙进行填充，就能够使得砌筑而成的第二内衬部22对应稀相区IV的部分的耐火砖砌筑层22A结构更为致密，避免不必要的孔洞存在；同理，第二内衬部22对应稀相区IV的部分的第一耐火浇筑层22B中刚玉质耐火材料的粒径分布、粉料的粒径分布、结合剂的粒径分布、分散剂的粒径分布和烧结剂的粒径分布不同，也能够使得浇筑而成的第二内衬部22对应稀相区IV的部分第一耐火浇筑层22B中刚玉质耐火材料的结构更为致密，避免不必要的孔洞存在。

需要说明的是，为了减小稀相区IV和扩散区VI的径向长度差异，对防腐内衬造成的冲击，稀相区IV与扩散区VI之间设有用于径向长度逐渐增大的第一变径区V，同理，扩散区VI与炉腔的顶部之间设有径向长度逐渐减小的第二变径区VII。

下面对本实施例提供的流化床气化炉的防腐内衬的各个部分进行进一步的说明，且为了下文便于描述，请参阅图1-图4，按照耐压壳体1对应炉腔的区域不同，将耐压壳体1分为气室耐压壳体11、分布板耐压壳体12、密相床料耐压壳体13、稀相耐压壳体14、第一变径耐压壳体15、扩散耐压壳体16和第二变径耐压壳体17，而按照耐材内衬1对应炉腔的区域不同，第一内衬部21为气室耐材内衬，第二内衬部22包括分布板耐材内衬221、密相床料耐材内衬222、稀相耐材内衬223、第一变径耐材内衬224、扩散耐材内衬225和第二变径耐材内衬226。

考虑到分布板区II为含氧区，属氧化性气氛，耐材内衬所选用的材料需在有氧气氛下能抵抗含碱灰渣的腐蚀，密相床料耐材内衬222对应的密相床料区III实质上为分布板的上部无氧区，该区域的气氛属还原性气氛，第二内衬对应密相床料区III的部分需能抵抗含碱灰渣的腐蚀，因此，请参阅图3，分布板耐材内衬的耐火砖砌筑层221A与密相床料耐材内衬的耐火砖砌筑层222A所使用的耐火砖烧制材料相同，分布板耐材内衬的第一耐火浇筑层221B与密相床料耐材内衬的第一耐火浇筑层222B所使用的浇筑材料相同，其有益效果参见对应密相床料耐材内衬222的材料相关说明。

当然，密相床料耐材内衬的第一耐火浇筑层222B所使用的浇筑材料不仅可以为普通的刚玉质浇筑料(与稀相耐材内衬的第一耐火浇筑层223B所使用的浇筑材料一致)，也可以为耐碱浇注料(与分布板耐材内衬的第一耐火浇筑层221B所使用的浇筑材料一致)，只是在使用耐碱浇注料时，成本会增加而已。

可选的，请参阅图4，由于稀相区IV、第一变径区V、扩散区VI和第二变径区VII均为无氧区，属还原性气氛，含碱飞灰含量低，因此，稀相区IV、第一变径区V、扩散区VI和第二变径区VII基本不会对对应的稀相耐材内衬223、第一变径耐材内衬224、扩散耐材内衬225、第二变径耐材内衬226造成碱腐蚀；因此，稀相耐材内衬的耐火砖砌筑层223A、第一变径耐材内衬的耐火砖砌筑层224A、扩散耐材内衬的耐火砖砌筑层225A和第二变径耐材内衬的耐火砖砌筑层226A所使用的耐火砖的烧制材料相同；稀相耐材内衬的第一耐火浇筑层223B、第一变径耐材内衬的第一耐火浇筑层224B、扩散耐材内衬的第一耐火浇筑层225B和第二变径耐材内衬的第一耐火浇筑层226B所使用的浇筑材料相同。

需要说明的是，由于稀相区IV、第一变径区V、扩散区VI和第二变径区VII已经属于煤催化气化反应的区域之外，此处无需考虑是否形成流动死区的问题，因此，稀相耐材内衬的耐火砖砌筑层223A与稀相区接触的面、第一变径耐材内衬的耐火砖砌筑层224A与第一变径区接触的面、扩散耐材内衬的耐火砖砌筑层225A与扩散区接触的面、第二变径耐材内衬的耐火砖砌筑层226A与第二变径区接触的面均无需制作导流凹槽。

实施例二

请参阅图1，本发明实施例还提供了一种流化床气化炉的构建方法；具体包括如下步骤：

第一步，提供一耐压壳体1；采用浇筑法在耐压壳体1的内壁对应气室区I的部分制作第三耐火浇筑层21B，采用浇筑法在第三耐火浇筑层21B朝向炉腔的部分制作第二耐火浇筑层21A，使得第二耐火浇筑层21A和第三耐火浇筑层21B构成第一内衬部21；

第二步，采用分段法制作第二内衬部22；其中，制作第二内衬部22的每一段包括：

采用耐火砖砌筑法在:耐压壳体1内对应密相床料区III的部分和对应稀相区IV的部分制作耐火砖砌筑层22A的砌筑子层，使得砌筑子层与耐压壳体1的内壁之间具有浇筑间隙；采用浇筑法在浇筑间隙中制作第一耐火浇筑层22B的浇筑子层。

与现有技术相比，本发明实施例提供的流化床气化炉的构建方法的有益效果与上述实施例一提供的流化床气化炉的有益效果相同，在此不做赘述。

可选的，当流化床气化炉的炉腔中还包括第一变径区V和第二变径区VII时，第二步，还包括采用耐火砖砌筑法在第一变径耐压壳体15内和第二变径耐压壳体17内制作耐火砖砌筑层22A，使得耐火砖砌筑层22A分别与分布板耐压壳体12的内壁、密相床料耐压壳体13的内壁、稀相耐压壳体14的内壁、扩散耐压壳体16的内壁之间具有浇筑间隙；采用浇筑法在浇筑间隙中制作第一耐火浇筑层22B。

可选的，采用耐火砖砌筑法在耐压壳体1内对应分布板区II、密相床料区III、稀相区IV和扩散区VI的部分制作耐火砖砌筑层22A的砌筑子层时，采用错缝砌筑的砌筑形式，逐块逐层的砌筑方法制作耐火砖砌筑层的砌筑子层。

为了更为清楚的描述耐材内衬的构建方法，下面分别对耐材内衬的不同部分的制作方法进行详细说明。

一、第一内衬部21：

请参阅图1和2，第一内衬部21为气室耐材内衬在制作时分段分层进行，具体包括如下步骤：

S11：采用浇筑法分段在气室耐压壳体11的内壁制作第三耐火浇筑层21B，其中，由炉底向上分段浇筑，且分段在气室耐压壳体11的内壁制作第三耐火浇筑层21B时，在气室耐压壳体11的内壁密布焊接锚固钉，并在气室耐压壳体11的内壁拼接好浇筑模具，拼接缝隙控制在1.5mm内，且段间距控制在0.5m-1m，具体高度结合不锈钢炉壁材质、线膨胀系数及隔热材料材质、线膨胀系数及膨胀缝的设计而确定，然后向浇筑模具中导入不定型状态的浇注材料，及时振捣，待振捣完毕24h后，拆模上移，以此类推，最终完成第三耐火浇筑层21B的浇注，每段必须连续一次浇注完毕，浇筑施工过程中要留设第三径向膨胀缝及第三轴内膨胀缝；

另外，第三耐火浇筑层21B浇筑完毕后在室温下自然养护2天-5天后可优先进行干燥脱除吸附水、结合水及部分结晶水。

S12：采用浇筑法分段第三耐火浇筑层21B朝向气室区I的部分制作第二耐火浇筑层21A；

第二耐火浇筑层21A的浇筑材料为不定型状态的刚玉质耐火材料，其起保温隔热作用；其中，由炉底向上分段浇筑，且分段在第三耐火浇筑层21B朝向气室区I的部分制作第二耐火浇筑层21A时，在气室耐压壳体11的内壁密布焊接锚固钉，并在气室耐压壳体11的内壁拼接好浇筑模具，拼接缝隙控制在1.5mm内，且段间距控制在0.5m-1m，具体高度结合不锈钢炉壁材质、线膨胀系数及隔热材料材质、线膨胀系数及膨胀缝的设计而确定，然后向浇筑模具中导入不定型状态的浇注材料，及时振捣，待振捣完毕24h后，拆模上移，以此类推，最终完成第二耐火浇筑层21A的浇注，每段必须连续一次浇注完毕，浇筑施工过程中要留设径向外膨胀缝及轴向外膨胀缝，此处需要注意的是，应保证第二耐火浇筑层21A的径向外膨胀缝、轴向外膨胀缝与第三耐火浇筑层21B的第二径向膨胀缝及第二轴向膨胀缝相互错开，避免形成通缝，具体原因参见实施例一对应部分描述。

另外，第二耐火浇筑层21A浇筑完毕后在室温下自然养护2天-5天后可优先进行干燥脱除吸附水、结合水及部分结晶水。

需要说明的是，气室耐材内衬在制作完毕可以先按照烘炉曲线进行烘炉，保证热态烘炉后内衬耐材裂缝控制在2mm以下；也可以同耐材内衬的其他部位整体组装焊接后一并进行烘炉处理。

二、第二内衬部22：

1、分布板耐材内衬221和密相床料耐材内衬222的制作方法相同，下面以分布板耐材内衬221的制作方法为例进行说明；请参阅图1和图3，分布板耐材内衬221的制作方法具体包括以下步骤：

S21：以错缝砌筑的形式、逐块逐层的砌筑方法，采用耐火砖砌筑法在分布板耐压壳体12的内壁制作分布板耐材内衬的耐火砖砌筑层221A的砌筑子层，使得砌筑子层与分布板耐压壳体12的内壁之间具有浇筑间隙；

在砌筑耐材内衬的耐火砖砌筑层221A的砌筑子层时，先在分布板耐压壳体12的内壁焊接锚固钉及固定耐火砖层所用的耐火托转板，多个耐火托转板沿着炉腔的高度方向间隔焊接在分布板耐压壳体12的内壁，相邻两个耐火托砖板的每隔2.5m，以保证相邻两个耐火托砖板之间的砌筑子层高度不高于2.5m；在分布板耐压壳体12的内壁焊接锚固钉及固定耐火砖层所用的多个耐火托转板后，预留浇筑分布板耐材内衬的第一耐火浇筑层221B的浇筑间隙，然后再进行耐火砖的砌筑，相邻两块耐火砖之间通过定位槽和定位榫相配合，实现稳固固定，这样就能避免在分布板耐压壳体12的内壁焊接固定件，也能提高耐火砖与耐火砖之间的紧密连接，提高了砌筑耐材内衬的耐火砖砌筑层221A的筑子层的整体性和稳固性。

另外，在砌筑的过程中，同一层相邻两个耐火砖之间形成的缝隙定义为垂直缝，其宽度＜1mm，相邻两层之间的耐火砖之间形成的缝隙定义为水平缝，其宽度＜1.5mm；

S22采用浇筑法在之前预留的浇筑间隙制作分布板耐材内衬的第一耐火浇筑层221B的浇筑子层，具体方法与浇筑第一内耐火浇筑层21B每段的方法相同，其区别仅在于段间距控制在0.6m-1.2m，具体高度结合不锈钢炉壁材质、线膨胀系数及耐火材料材质、线膨胀系数及膨胀缝的设计而确定。

S22：采用S21的方法在已经制作好的砌筑子层上制作分布板耐材内衬的耐火砖砌筑层221A的下一个砌筑子层，然后采用S22的方法在已经浇筑好的分布板耐材内衬的第二内耐火浇筑层221B的第一段的基础上，浇筑分布板耐材内衬的第一耐火浇筑层221B的下一浇筑子层，，以此类推，最终完成分布板耐材内衬的耐火砖砌筑层21A和第二内耐火浇筑层221B的制作。

可选的，在进行下一个砌筑子层的砌筑时，可以先在耐火托板砖上加设陶瓷纤维纸，再进行耐火砖的砌筑，浇筑分布板耐材内衬的第二内耐火浇筑层221B的每段要预留第二轴向内膨胀缝和第二径向内膨胀缝，以吸收相应线膨胀。

另外，砌筑分布板耐材内衬的耐火砖砌筑层221A所使用的耐火砖先行烧制完，具体烧制包括：将复合骨料和超微粉混料、成型、干燥后，在梭式窑内以1600℃-1800℃的高温烧制7天，得到耐火砖；且此处所使用的耐火砖表面制作有两个或更多的导流凹槽，导流凹槽的内部轮廓为弧面，改善了耐火砖表面的气体流动方式，增强壁面处颗粒返混，避免形成流动死区。

2、请参阅图1和图4，稀相耐材内衬223、第一变径耐材内衬224、扩散耐材内衬225和第二变径耐材内衬226的制作方法相同，且它们的制作方法与分布板耐材内衬221、密相床料耐材内衬222的制作方法区别仅在于所用到的材料和耐火砖的结构方面的一些区别，下面以稀相耐材内衬223为例对这些区别之处进行说明：

稀相耐材内衬的耐火砖砌筑层223A所使用的耐火砖在制作时，耐火砖的烧制材料为刚玉砖粉和超微粉，二者经混料、成型、干燥，在梭式窑内于1700℃-1850℃高温烧制7天形成耐火砖，稀相耐材内衬的耐火砖砌筑层223A与稀相区IV接触的面不加工导流凹槽，具体原因参见实施例二对应部分的描述。

需要说明的是，不管耐压壳体1对应炉腔的哪个区域，耐压壳体的锚固钉与托圈板及耐火托砖板都要保持一定距离，避免直接接触，以免将炉内热量导至气化炉外壁上造成外壁超温，同时在耐火托砖板上置于浇注料位置上预留2-4个小圆孔或长方形孔，避免热量集中及导热问题；炉体所有区域、耐火砖砌筑层的砖缝(1mm-2mm)均采用耐碱腐蚀浇注料作为耐火泥填满，优选以六铝酸钙为骨料的刚玉质耐火材料。

当耐材内衬制作完成后，还需要进行整体烘炉干燥，因耐火砖砌筑层前经过高温烧结处理，因此烘炉曲线按照第一耐火浇筑层22B、第二耐火浇筑层21B和第三耐火浇筑层21B所选用的浇筑材料的烘炉曲线进行烘炉，起始低温下要严格控制升温速率及各温度下的停留时间，避免升温过快耐火材料中的水蒸气压力超过了材料的拉伸强度时引起衬里分层和崩溃，通常烘炉分成几段，以对应分别脱除吸附水、结合水、结晶水。如：控制室温至150℃持续缓慢升温，去除颗粒表面吸附水，150℃恒温一段时间，完全脱去颗粒表面吸附水；150℃-350℃持续缓慢升温，去除胶凝体结合水，350℃恒温一段时间，完全去除胶凝体结合水；350℃-550℃持续缓慢升温，550℃下停留一段时间，彻底去除结晶水；600℃-800℃持续缓慢升温，使耐火材料晶型发生变化，使其具有高温结构、高强度等特性。烘炉终温设定在高于气化炉操作温度100℃左右。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。