一种气化炉炉膛的内衬装置的制作方法

本发明属于气化炉耐火衬里设计技术领域，具体涉及一种气化炉炉膛的内衬装置。

背景技术：

冶金、建材、化工、机械、电力等行业的生产与运行离不开各种热工窑炉，热工窑炉的寿命和功能在相当程度上取决于炉衬材料的质量与结构，因此服务于高温窑炉的炉衬材料是保证上述行业运行和经济发展必不可少的基础材料。随着经济的快速发展，资源和能源亦快速消耗，社会经济的可持续发展对服务窑炉的高温炉衬材料及其应用技术提出了更高的要求：不仅要求高温炉衬材料寿命长和高温窑炉运行安全，而且要求炉衬材料具备节能的功能。

耐火材料是耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料，耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下，抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。气化工艺是在1204-1538℃范围内操作,为了防止容器壳体与高温合成气及灰份接触,必须安装耐火材料衬里。

现有的气化炉耐火衬里由于结构设计原因，经常会由于高温出现气化炉拱顶和筒体接触部位的耐火砖局部寿命较短，影响气化炉整体寿命等问题，给企业造成巨大的经济损失，也会影响企业的生产。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题，提供一种气化炉炉膛的内衬装置，能够通过对内衬结构的改变提高耐火材料的使用寿命，有效缓解煤浆及气流对耐火材料的冲刷，也能够保证整个拱顶的气密性，防止窜气，能够起到对气化炉的保护作用。

本发明所采用的技术方案是：一种气化炉炉膛的内衬装置，内衬装置设置在气化炉内部，从上而下依次包括拱顶塞口区、拱顶球锥段耐火区、垂直炉壁耐火区、锥底耐火区和渣口部；

拱顶塞口区包括安装在圆筒塞口内壁上的第一铬铝锆砖层和轻质砖层，第一铬铝锆砖层设置在拱顶塞口区的内层，轻质砖层设置在第一铬铝锆砖层的外层，拱顶塞口区的中部设置有一通孔，通孔内部上方设置有第一空心球砖层，空心球预制块下方设置有塞口砖；

拱顶球锥段耐火区为球锥形结构，设置有四层耐火材料，由外而内依次为第一可压缩料层、第一浇注料层、第一铬钢玉砖层和第二铬铝锆砖层，第二铬铝锆砖层与设置在拱顶塞口区的第一铬铝锆砖层平滑过渡连接；

垂直炉壁耐火区设置在气化炉的垂直圆筒部分处，总共设置有四层，由外而内依次为第二可压缩料层，第二空心球砖层、第二铬钢玉砖层和第三铬铝锆砖层，第三铬铝锆砖层与设置在拱顶球锥段耐火区的第二铬铝锆砖层平滑过渡连接，第三铬铝锆砖层上设置有纵向膨胀缝；

锥底耐火区设置在气化炉底部，包括与锥底相接触的第二浇注料层和设置在浇注料层上方的第四铬铝锆砖层；

渣口部与锥底耐火区相连，渣口部设置有第五铬铝锆砖层，第五铬铝锆砖层与炉壁之间设置有第二浇注料层。

所述垂直炉壁耐火区周围还设置有四个烧嘴部耐火区，烧嘴部耐火区的向火面及背衬层为第六铬铝锆砖层，外层设置为第三铬钢玉砖层，这样设置的目的是利用第三铬钢玉砖层的耐磨性好的特点，在进行填料时提高耐磨材料的使用寿命，避免产生磨损。

所述塞口砖为铬铝锆预制块，塞口砖为带有锥度的瓶塞式结构，这样既方便塞口砖的取出又有利于密封，可有效的防止窜气现象发生。

所述垂直炉壁耐火区内设置有托砖架与筋板，托砖架与筋板周围包覆有耐火纤维材料层，这样设置的目的是能够方便筒体向火面砖的纵向整体膨胀，有效的缓解纵向应力，同时，也能够方便耐火材料砖的更换。

所述垂直炉壁耐火区上还设置有热电偶耐火区，热电偶耐火区包括为预防下部耐火材料高温下产生热膨胀对热电偶产生剪切的长形椭圆孔耐火砖，长形椭圆孔耐火砖内部设置有为防止窜气的莫来石纤维毯，用以解决热电偶区钢壳易超温的问题。

所述第一空心球砖层和第二空心球砖层均为氧化铝空心球砖。

所述第一铬铝锆砖层、第二铬铝锆砖层、第三铬铝锆砖层、第四铬铝锆砖层、第五铬铝锆砖层和第六铬铝锆砖层均为cr90铬铝锆砖，且均为向火面砖。

所述第一铬钢玉砖层和第二铬钢玉砖层均为cr12铬钢玉砖。

所述第一浇注料层和第二浇注料层均为cr12铬钢玉浇筑料。

这种气化炉炉膛的内衬装置，拱顶球锥段耐火区采用球锥形四层设计结构，球锥形结构施工方便，砌体质量有保障，其中向火面层的第二铬铝锆砖层采用目前多喷嘴气化炉实际使用效果最好的加厚型设计，可有效延长拱顶球锥段耐火区的使用寿命，并将第二铬铝锆砖层与第一铬钢玉砖层错缝砌筑，可以更好的保证整个拱顶球锥段耐火区的气密性，防止窜气，拱顶塞口区采用带有锥度的瓶塞式结构的塞口砖，既方便取出又有利于密封，有效防止窜气，拱顶塞口区下部的耐火砖加宽，因为此处是拱顶塞口区的最薄处，又是壳体封头焊接处，防止壳体出现热点。

所述拱顶塞口区包括安装在圆筒塞口内壁上的第一铬铝锆砖层和轻质砖层，第一铬铝锆砖层设置在拱顶塞口区的内层，轻质砖层设置在第一铬铝锆砖层的外层，拱顶塞口区的中部设置有一通孔，通孔内部上方设置有第一空心球砖层，空心球预制块下方设置有塞口砖；这样设置的目的是：这种结构可以有效降低外部壳体的温度，并对纵向热应力以及高温下耐火材料纵向的热膨胀予以缓冲。

所述拱顶球锥段耐火区为球锥形结构，设置有四层耐火材料，由外而内依次为第一可压缩料层、第一浇注料层、第一铬钢玉砖层和第二铬铝锆砖层，第二铬铝锆砖层与设置在拱顶塞口区的第一铬铝锆砖层平滑过渡连接；这样设置的目的是：利用第一浇注料层整体性强并可提高气密性和耐侵蚀的优点，将其使用在第二铬铝锆砖层与第一铬钢玉砖层后部来提高使用周期内的安全稳定性，起到预防局部窜气引起壳体超温和保护壳体的目的，第一可压缩料层用以在钢壳内壁来缓冲和吸收拱顶耐火材料纵向热应力及高温下耐火材料的热膨胀。

所述垂直炉壁耐火区设置在气化炉的垂直圆筒部分处，总共设置有四层，由外而内依次为第二可压缩料层，第二空心球砖层、第二铬钢玉砖层和第三铬铝锆砖层，第三铬铝锆砖层与设置在拱顶球锥段耐火区的第二铬铝锆砖层平滑过渡连接，第三铬铝锆砖层上设置有纵向膨胀缝；这样设置的目的是：吸收垂直炉壁耐火区的耐火材料纵向热应力及高温下耐火材料的热膨胀。

所述锥底耐火区设置在气化炉底部，包括与锥底相接触的第二浇注料层和设置在浇注料层上方的第四铬铝锆砖层；这样设置的目的是：锥底耐火区为反应室底部组件，用于收集渣/碳，同时形成合成气在反应室再循环，该部位使用环境较为苛刻，在高温下不仅要承受火焰的冲击还要承受液态熔渣的冲刷和侵蚀，耐火材料损坏主要是机理是液态熔渣的冲刷和侵蚀，故在锥底工作面配置第四铬铝锆砖层，下部非工作面配置高强度、耐侵蚀性好的体积密度≥2.95g/cm³,cr2o3+al2o3≥92%，cr2o3≥12%的第二浇注料层，具有较强的抗熔渣侵蚀及更好的体积稳定性能，高温下不变形，更有利于提高气化炉的整体气密性及安全系数。

所述渣口部与锥底耐火区相连，渣口部设置有第五铬铝锆砖层，第五铬铝锆砖层与炉壁之间设置有第二浇注料层；这样设置的目的是：渣口部是熔渣和高温气体排出燃烧室的瓶颈区域，渣口砖被冲刷侵蚀尤为厉害，采用第二浇注料层更有利于保护锥底部位的托砖架等钢壳部件。

本发明的有益效果：本技术方案提供一种气化炉炉膛的内衬装置，其设计结构简单、科学合理，使用方便；能够在不增加气化炉的条件下，实现扩产的目的，同时，也能够解决耐火砖局部寿命短而影响气化炉整体寿命的瓶颈问题，既提高了内衬装置的施工效率，也能够提高砌体的质量，有利于降低维修成本，提高企业的经济效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的拱顶塞口区局部放大视图；

图3为本发明的拱顶球锥段耐火区局部放大视图；

图4为本发明的垂直炉壁耐火区；

图5为本发明的锥底耐火区和渣口部耐火区结构图；

图6为本发明的烧嘴部耐火区局部放大视图；

图7为本发明的热电偶耐火区局部放大视图；

图8为本发明的垂直炉壁耐火区的局部放大视图。

图中标记：1、拱顶塞口区；101、第一铬铝锆砖层；102、轻质砖层；103、第一空心球砖层；104、塞口砖；

2、拱顶球锥段耐火区；201、第一可压缩料层；202、第一浇注料层；203、第一铬钢玉砖层；204、第二铬铝锆砖层；

3、垂直炉壁耐火区；301、第二可压缩料层；302、第二空心球砖层；303、第二铬钢玉砖层；304、第三铬铝锆砖层；305、膨胀缝；306、托砖架；307、筋板；

4、锥底耐火区；401、第二浇注料层；402、第四铬铝锆砖层；

5、渣口部；501、第五铬铝锆砖层；

6、烧嘴部耐火区；601、第六铬铝锆砖层；602、第三铬钢玉砖层；

7、热电偶耐火区；701、长形椭圆孔耐火砖；702、莫来石纤维毯。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图所示，一种气化炉炉膛的内衬装置，内衬装置设置在气化炉内部，从上而下依次包括拱顶塞口区1、拱顶球锥段耐火区2、垂直炉壁耐火区3、锥底耐火区4和渣口部5；

拱顶塞口区1包括安装在圆筒塞口内壁上的第一铬铝锆砖层101和轻质砖层102，第一铬铝锆砖层101设置在拱顶塞口区1的内层，轻质砖层102设置在第一铬铝锆砖层101的外层，拱顶塞口区1的中部设置有一通孔，通孔内部上方设置有第一空心球砖层103，空心球预制块下方设置有塞口砖104；

拱顶球锥段耐火区2为球锥形结构，设置有四层耐火材料，由外而内依次为第一可压缩料层201、第一浇注料层202、第一铬钢玉砖层203和第二铬铝锆砖层204，第二铬铝锆砖层204与设置在拱顶塞口区1的第一铬铝锆砖层101平滑过渡连接；

垂直炉壁耐火区3设置在气化炉的垂直圆筒部分处，总共设置有四层，由外而内依次为第二可压缩料层301，第二空心球砖层302、第二铬钢玉砖层303和第三铬铝锆砖层304，第三铬铝锆砖层304与设置在拱顶球锥段耐火区2的第二铬铝锆砖层204平滑过渡连接，第三铬铝锆砖层304上设置有纵向膨胀缝305；

锥底耐火区4设置在气化炉底部，包括与锥底相接触的第二浇注料层401和设置在浇注料层上方的第四铬铝锆砖层402；

渣口部5与锥底耐火区4相连，渣口部5设置有第五铬铝锆砖层501，第五铬铝锆砖层501与炉壁之间设置有第二浇注料层401。

垂直炉壁耐火区3周围还设置有四个烧嘴部耐火区6，烧嘴部耐火区6的向火面及背衬层为第六铬铝锆砖层601，外层设置为第三铬钢玉砖层602，这样设置的目的是利用第三铬钢玉砖层602的耐磨性好的特点，在进行填料时提高耐磨材料的使用寿命，避免产生磨损。

塞口砖104为铬铝锆预制块，塞口砖104为带有锥度的瓶塞式结构，这样既方便塞口砖104的取出又有利于密封，可有效的防止窜气现象发生。

垂直炉壁耐火区3内设置有托砖架306与筋板307，托砖架306与筋板307周围包覆有耐火纤维材料层，这样设置的目的是能够方便筒体向火面砖的纵向整体膨胀，有效的缓解纵向应力，同时，也能够方便耐火材料砖的更换。垂直炉壁耐火区3上还设置有热电偶耐火区7，热电偶耐火区7包括为预防下部耐火材料高温下产生热膨胀对热电偶产生剪切的长形椭圆孔耐火砖701，长形椭圆孔耐火砖701内部设置有为防止窜气的莫来石纤维毯702，用以解决热电偶区钢壳易超温的问题。第一空心球砖层103和第二空心球砖层302均为氧化铝空心球砖。

第一铬铝锆砖层101、第二铬铝锆砖层204、第三铬铝锆砖层304、第四铬铝锆砖层402、第五铬铝锆砖层501和第六铬铝锆砖层601均为cr90铬铝锆砖，且均为向火面砖。

第一铬钢玉砖层203和第二铬钢玉砖层303均为cr12铬钢玉砖。

第一浇注料层202和第二浇注料层401均为cr12铬钢玉浇筑料。

这种气化炉炉膛的内衬装置，拱顶球锥段耐火区2采用球锥形四层设计结构，球锥形结构施工方便，砌体质量有保障，其中向火面层的第二铬铝锆砖层204采用目前多喷嘴气化炉实际使用效果最好的加厚型设计，可有效延长拱顶球锥段耐火区2的使用寿命，并将第二铬铝锆砖层204与第一铬钢玉砖层203错缝砌筑，可以更好的保证整个拱顶球锥段耐火区2的气密性，防止窜气，拱顶塞口区1采用带有锥度的瓶塞式结构的塞口砖104，既方便取出又有利于密封，有效防止窜气，拱顶塞口区1下部的耐火砖加宽，因为此处是拱顶塞口区1的最薄处，又是壳体封头焊接处，防止壳体出现热点。