专利名称：耐火砖和渐缩的砂浆接缝的制作方法
技术领域：
本文所公开的主题涉及用于气化器(gasifier)衬里的耐火砖和砂浆接缝构造。
背景技术：
气化器是工业中广泛用来燃烧燃料(例如煤)以产生合成气的一种炉子。气化可 在从1300°C到1600°C变化的温度下发生。气化器室可衬有耐火砖，其设计成在高温下在物 理上和化学上稳定。砖衬里通过互锁机构保持在一起，该砖衬里可包括不同类型的砖设计， 例如键形或锚形。砖接缝允许砖膨胀。将砂浆应用在接缝中以形成连续的衬里，防止气体 绕过该衬里。可能有多层耐火砖定位在气化器室周围，以便完全隔离气化器。在气化器运 行期间，耐火砖经历热膨胀。砖内的热膨胀和相邻砖之间的热膨胀干涉可能在耐火砖中导 致应力，从而损坏砖并缩短气化器衬里的寿命。因此，本领域中保持有对于将给气化器衬里提供延长的寿命的耐火砖和砂浆接缝 构造的需要。
发明内容
根据本发明的一方面，一种耐火砖和砂浆接缝包括耐火砖的冷面；与该冷面相对 的耐火砖的热面，其中该热面在长度上比该冷面短；以及从该热面向该冷面延伸的至少一 个渐缩的砂浆接缝，其中该至少一个渐缩的砂浆接缝在耐火砖的该热面处比在该耐火砖的 冷面处厚。根据本发明的另一方面，一种制造气化器衬里的方法包括在气化器的周界周围放 置多块耐火砖，该多块耐火砖中的每一块均包括冷面，以及与该冷面相对的热面，该热面在 长度上比该冷面短；以及将多个渐缩的砂浆接缝散置在该多块耐火砖之间，使得各渐缩的 砂浆接缝在耐火砖的热面处比在耐火砖的冷面处厚。根据本发明的又一方面，一种耐火砖包括冷面；与该冷面相对的热面，其中该热面 在长度上比该冷面短；以及从该冷面向该热面延伸的至少一个表面，其中该至少一个表面 成角度，以适应该冷面和该热面之间的长度差异。由结合附图的以下描述，这些和其它的优点及特征将变得更加明显。
被认为是本发明的主题在本说明书所附的权利要求书中被特别地指出并明确地 要求保护。由以下结合附图的具体实施方式
，本发明的前述及其它特征以及优点是显而易 见的，附图中图1是耐火砖衬里的一个实施例的横截面。图2是耐火砖和渐缩的砂浆接缝构造的一个实施例。图3是耐火砖和渐缩的砂浆接缝构造的一个实施例。图4是砂浆渐缩形对环向应力影响的座标图。
图5是砂浆渐缩形对径向应力影响的座标图。
图6是生产耐火砖和渐缩的砂浆接缝构造的方法的一个实施例。
参考附图，具体实施方式
以示例方式解释了本发明的实施例以及优点和特征。
部件列表
100耐火砖衬里
101砖层
102砖层
103砖层
104热表面
105冷表面
106环向方向
107周向方向
200耐火砖和渐缩的砂浆接缝构造
201砖
202砖
203冷面
204热面
205砂浆接缝
206砖的成角度侧面
207砖的成角度侧面
300耐火砖和渐缩的砂浆接缝构造
301砖
302砖
303冷面
304热面
305砂浆接缝
306砖的成角度侧面
307砖的成角度侧面
600生产优化的砖和砂浆接缝的方法
601在气化器室周围放置多块砖，其中砖的热面
比冷面短
602使砖散置有渐缩的砂浆接缝，该渐缩的砂浆
接缝在热面处比在冷面处厚
具体实施例方式
图1图示了耐火砖衬里100的横截面。该砖衬里可包括任何合适数量的砖层；图 1显示了三个层101，102和103作为示例。各砖层101，102和103均包括散置有砂浆接缝 或结合缝的耐火砖。表面104是衬里100的热表面即内表面，而表面105是衬里100的冷 表面即外表面。构成砖层101，102和103的单个的砖(未示出)中的每一块在最靠近热表
4面104的每块砖的侧面上均具有热面，并且在最靠近冷表面105的每块砖的侧面上均具有 冷面。当气化器在运行中时，高温导致热表面104比冷表面105膨胀得更多，造成在环向 (即径向)方向106上贯穿砖层101，102和103的热膨胀差异。热膨胀可导致沿周向方向 107砖层101，102和103中的压缩应力。标准的砂浆接缝在宽度上从热面到冷面可能是一 致的，该砂浆接缝与砖环的径向方向106成一直线。单个的砖(未示出)的侧面可平行于 该砂浆接缝的中心线。图2图示了耐火砖和渐缩的砂浆接缝构造200。参考图2，砖201和砖202各包括 热面204和冷面203。砖201的热面的长度比砖201的冷面的长度短，且砖202的热面的长 度比砖202的冷面的长度短。砖201和砖202通过砂浆接缝205连接。构成砂浆接缝205 的砂浆比构成砖201和砖202的耐火材料更可压缩。砂浆接缝205是渐缩的，在热面204 处比在冷面203处厚。砂浆接缝205的渐缩对应于砖202的热面204和砖202的冷面203 的长度差异。砖201的侧面206和砖202的侧面207是成角度的，以适应渐缩的砂浆接缝 205。渐缩的砂浆接缝205的中心线与砖衬里的径向方向106(见图1)成一直线。成角度 的侧面206和207相对于该接缝中心线对称。各侧面形成相对于该中心线的角度，该角度 是渐缩角(taper angle)的一半。在一些实施例中，该渐缩角可在大约0度和大约1度之 间，或者(在其它实施例中)在大约0度和大约5度之间。在气化器的运行过程中，砖201和202的热面204比砖201和202的冷面203经 历更大的热膨胀。该不均勻的热膨胀在砂浆接缝205上施加压缩应力。由于砂浆接缝205 的渐缩，该压缩应力被砂浆接缝205相对均勻地吸收；砂浆接缝205在热面204处的较厚部 分比在冷面203处的较薄部分吸收更多的压缩。因此在耐火砖201和202的热面204中的 压缩应力被降低。从而可延长耐火砖和气化器衬里的寿命。图3显示了渐缩的砂浆接缝和耐火砖构造300的另一个实施例。渐缩的接缝305 靠近冷面303在宽度上是一致的，而靠近热面304变宽。砖301的侧面306和砖302的侧 面307是成角度的，以适应渐缩的砂浆接缝305。渐缩的砂浆接缝305的中心线与砖衬里的 径向方向106 (见图1)成一直线。成角度的侧面306和307相对于该接缝中心线对称。各 侧面形成相对于该中心线的角度，该角度是砂浆接缝305的渐缩部分的渐缩角的一半。在 一些实施例中，该渐缩角可在大约0度和大约5度之间，或者在其它实施例中在大约0度和 大约20度之间。在一些实施例中，砂浆接缝305在冷面303处可为大约Imm宽，而在热面 304处为大约4mm宽。具有一致厚度的砂浆接缝相对于渐缩的砂浆接缝的有限元分析(FEA)产生了图 4-5中所示的座标图。图4显示了均勻厚度(基准)和渐缩的砂浆接缝之间耐火砖中最大环 向应力的比较。在该分析中使用的渐缩的砂浆接缝在热面处为1. 4mm而在冷面处为1. 0mm。 图5显示了基准和渐缩的砂浆接缝之间耐火砖中最大径向应力的比较。从图4-5中所示的 数据可见渐缩的砂浆接缝显示了胜过具有一致厚度的砂浆接缝的重大改善。环向应力的降 低可为大约12%，径向应力的降低为大约20%。图6图示了生产优化的砖和砂浆接缝的方法600的一个实施例。在方块601中， 在气化器的周界周围放置多块耐火砖，该多块耐火砖中的每一块均包括冷面，以及与该冷 面相对的热面，该热面在长度上比该冷面短。在方块602中，该多块耐火砖在该多块耐火砖 之间被散置有多个渐缩的砂浆接缝，使得各渐缩的砂浆接缝在耐火砖的热面处比在耐火砖的冷面处厚。在一些实施例中，渐缩的砂浆接缝从顶部到底部厚度可平均为大约1. 2mm ；在其 它实施例中，渐缩的砂浆接缝在厚度上可从冷面处的大约1. Omm到热面处的大约1. 4mm变 化。砂浆接缝厚度取决于不同的因素，包括砖环的周长C，其为气化器容器的直径乘以Pi ； 用来形成该环的砖的数量N，其决定砂浆接缝的数量；环的厚度χ ；以及从热面到冷面的温 度梯度dT/dx。对于任何给定的C，N，x以及dT/dx，对于渐缩的接缝可确定最佳的热面砂浆 接缝厚度和冷面砂浆接缝厚度。尽管已经结合了仅有限数量的实施例详细描述了本发明，但应该易于懂得本发明 并不限于此类公开的实施例。相反，可对本发明进行修改以结合许多迄今尚未描述的变型、 变更、替代或等价装置，但这些均与本发明的精神和范围相称。此外，尽管已经描述了本发 明的不同实施例，但将会理解本发明的各方面可仅包括其中一些所描述的实施例。因此，本 发明不应视为由在前的描述所限制，而尽受所附权利要求书的范围限制。
权利要求
一种耐火砖和砂浆接缝(200，300)，包括所述耐火砖(201，301)的冷面(203，303)；与所述冷面(203，303)相对的所述耐火砖(201，301)的热面(204，304)，其中所述热面(204，304)在长度上比所述冷面(203，303)短；以及从所述热面(204，304)向所述冷面(203，303)延伸的至少一个渐缩的砂浆接缝(205，305)，其中所述至少一个渐缩的砂浆接缝(205，305)在所述耐火砖(201，301)的所述热面(204，304)处比在所述耐火砖(201，301)的所述冷面(203，303)处厚。
2.如权利要求1所述的耐火砖和砂浆接缝，其特征在于，所述至少一个渐缩的砂浆接 缝(205)从所述耐火砖(201)的所述热面(204)向所述耐火砖(201)的所述冷面(203)均 勻地渐缩。
3.如权利要求2所述的耐火砖和砂浆接缝，其特征在于，所述至少一个渐缩的砂浆接 缝(205)具有在大约0度和大约5度之间的渐缩角。
4.如权利要求1所述的耐火砖和砂浆接缝，其特征在于，所述至少一个渐缩的砂浆接 缝(305)靠近所述冷面(303)在厚度上是一致的，而靠近所述热面(304)是渐缩的。
5.如权利要求4所述的耐火砖和砂浆接缝，其特征在于，所述至少一个渐缩的砂浆接 缝(305)具有在大约0度和大约20度之间的渐缩角。
6.一种耐火砖(201，301)，包括: 7令面(203，303)；与所述冷面(203，303)相对的热面(204，304)，其中，所述热面(204，304)在长度上比 所述冷面(203，303)短；以及从所述冷面(203，303)向所述热面(204，304)延伸的至少一个表面(206，306)，其中， 所述至少一个表面(206，306)成角度，以适应所述冷面(203，303)和所述热面(204，304) 之间的长度差异。
7.如权利要求6所述的耐火砖，其特征在于，所述至少一个表面(206)从所述冷面(203)向所述热面(204)均勻地成角度。
8.如权利要求7所述的耐火砖，其特征在于，所述至少一个表面(206)和所述热面(204)之间的该角度为大约90度和95度之间。
9.如权利要求6所述的耐火砖，其特征在于，所述至少一个表面(306)垂直于所述冷面(303)，并相对于所述热面(304)成角度。
10.如权利要求9所述的耐火砖，其特征在于，所述至少一个表面(306)和所述热面(304)之间的该角度为大约90度和大约110度之间。
全文摘要
本发明涉及耐火砖和渐缩的砂浆接缝，具体而言，耐火砖和砂浆接缝包括该耐火砖的冷面；与该冷面相对的耐火砖的热面，其中该热面在长度上比该冷面短；以及从该热面向该冷面延伸的至少一个渐缩的砂浆接缝，其中该至少一个渐缩的砂浆接缝在耐火砖的该热面处比在该耐火砖的该冷面处厚。耐火砖包括冷面；与该冷面相对的热面，其中该热面在长度上比该冷面短；以及从该冷面向该热面延伸的至少一个表面，其中该至少一个表面成角度，以适应该冷面和该热面之间的长度差异。
文档编号C10J3/72GK101955805SQ201010118578
公开日2011年1月26日 申请日期2010年1月21日 优先权日2009年1月22日
发明者C·Y·郭, S·S·塔亚, 陈伟 申请人:通用电气公司