水冷壁拱顶及包括其的热壁式气化炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种热壁式气化炉的水冷壁拱顶。水冷壁拱顶呈钟形或半球形或倒锥形，包括耐火层和水冷壁盘管。耐火层位于水冷壁拱顶的向火面，水冷壁盘管盘绕在耐火层外部，水冷壁盘管的入水口和出水口分别连接对应的冷却水管。本实用新型还提供了一种包括所述水冷壁拱顶的热壁式气化炉。采用本实用新型的水冷壁拱顶后，气化炉内的熔渣碰到水冷壁拱顶后，会在表面形成固态渣层和液态渣层，避免了高温气体和熔渣对耐火材料的侵蚀，从而对水冷壁拱顶形成保护，大大延长了拱顶的使用寿命，降低了气化炉的维护费用。
【专利说明】水冷壁拱顶及包括其的热壁式气化炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种热壁式气化炉的拱顶，具体涉及一种热壁式气化炉的水冷壁拱顶；此外本实用新型还涉及一种热壁式气化炉。
【背景技术】
[0002]在能源短缺与环境污染日益严重的今天，如何更充分地回收利用能源、变废为宝以及节能降耗，是目前石油、煤化工领域面临的重要课题。对于煤、石油焦、浙青、焦炉气等碳氢化合物来说，将其通过部分氧化反应生成合成气，再将生成的合成气用于制氢、生产氨、甲醇、液体燃料油等大宗化学品是一种常见的处理方式。气化炉是气化转化固态、液态或气态碳氢化合物生成合成气的关键设备，由于在高温高压下运行，气化炉的耐火衬里很容易产生蚀损，影响装置的运行效率。
[0003]目前的热壁式气化炉多为全热壁式结构，不同部位的耐火砖均受到气化物料的侵蚀影响。气化炉拱顶温度较高且不易控制，容易出现耐火砖烧损、脱落等导致超温，影响气化炉的安全稳定运行，气化炉连续操作周期短。
[0004]专利ZL 200820028282.6中公开的气化炉在气化炉承压外壳外侧增设一个水冷墙，能够转移拱顶的热量避免超温，但是没有从根本上解决拱顶耐火衬里易损坏剥落造成气化炉拱顶超温的难题，依然制约着气化炉的安全稳定运行。
[0005]专利ZL 200620034039.6公开了一种水冷壁式水煤浆气化炉，其炉膛耐火衬里全部采用水冷壁，避免了使用耐火砖衬里的蚀损问题，但其炉膛的蓄热能力较热壁式气化炉也是大大的减少，对水煤浆气化来说存在熄火的安全生产隐患。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是针对现有技术中的问题，提供一种热壁式气化炉的水冷壁拱顶，解决气化炉拱顶超温的问题，从而保证气化炉稳定运行，降低气化炉的维护成本。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采取了如下的技术方案:
[0008]本实用新型提供了一种热壁式气化炉的水冷壁拱顶，所述水冷壁拱顶呈钟形或半球形或倒锥形，包括耐火层和水冷壁盘管。所述耐火层位于所述水冷壁拱顶的向火面，所述水冷壁盘管盘绕在所述耐火层外部，所述水冷壁盘管的入水口和出水口分别连接对应的冷却水管。
[0009]优选地，所述水冷壁盘管为1-4根，这些水冷壁盘管可并排缠绕，超过4根水冷壁盘管会导致水冷壁盘管的管径过小，不利于传热。进一步优选所述水冷壁盘管螺旋盘绕在所述耐火层外部，其公称直径为15mm-50mm,螺距为例如公称直径为20mm、25mm、30mm、35mm、40mm或45mm,螺距为4mm、6mm或8mm。优选所述水冷壁盘管以所述水冷壁拱顶的中轴线为轴，在所述耐火层外部周向盘绕而成。
[0010]优选地，所述水冷壁盘管外部设有保温层，可以减少拱顶对于外部的热辐射，同时利于蓄热。[0011 ] 优选地，所述耐火层为碳化硅涂层。
[0012]优选地，所述水冷壁拱顶的向火面固定有抓钉，所述抓钉由能够耐受所述气化炉中高温的不锈钢制成，呈Y形、V形、L形或柱形。
[0013]优选地，所述水冷壁盘管内冷却水的压力比气化炉内的压力大Ι-lObar，这样的话，万一水冷壁盘管被烧穿，气化炉内的粗煤气也无法进入到水冷壁盘管中造成煤气泄漏，从而提高了安全系数。
[0014]另外，本实用新型还提供了一种热壁式气化炉，包括直筒段热壁炉体和水冷壁拱顶。所述水冷壁拱顶位于所述直筒段热壁炉体的顶端，呈钟形或半球形或倒锥形，包括耐火层和水冷壁盘管，所述耐火层位于所述水冷壁拱顶的向火面，所述水冷壁盘管盘绕在所述耐火层外部，所述水冷壁盘管的入水口和出水口分别连接对应的冷却水管。
[0015]优选地，所述水冷壁盘管为1-4根，所述水冷壁盘管螺旋盘绕在所述耐火层外部，所述水冷壁盘管的公称直径为15mm-50mm,螺距为例如公称直径为22mm-37mm,螺距为3mm-7mm，所述水冷壁盘管以所述水冷壁拱顶的中轴线为轴，在所述耐火层外部周向盘绕而成。
[0016]优选地，所述水冷壁盘管外部设有保温层，所述水冷壁拱顶的向火面固定有抓钉。
[0017]采用本实用新型的水冷壁拱顶及热壁式气化炉后，气化炉内的熔渣碰到所述水冷壁拱顶后，会固化成固态渣层，当再有熔渣接触到固态渣层时，由于固态渣层的热阻大，熔渣的热量不能被有效转移使熔渣的温度下降至相变温度，从而保持液态成为液态渣层。固态渣层和液态渣层的存在，避免了高温气体和熔渣对耐火材料的侵蚀，从而对水冷壁拱顶形成保护，大大延长了拱顶的使用寿命，降低了气化炉的维护费用。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的水冷壁拱顶的主剖视图；
[0019]图2为图1中A部分的放大示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，对本实用新型的一个优选实施方案做详细描述。
[0021]如图1和图2所示，水冷壁拱顶I位于热壁式气化炉的直筒段热壁炉体2上端，呈半球形。在水冷壁拱顶I的向火面砌筑有碳化娃涂层制成的耐火层7,在耐火层7的背火面，从水冷壁拱顶I的底端处沿耐火层7的外周并排向水冷壁拱顶I的顶端处螺旋盘绕两根水冷壁盘管3。每根水冷壁盘管3在拱顶的底端处分别包括一个供冷却水进入的入水口32，在拱顶的顶端分别包括一个供冷却水排出的出水口 31。这样，冷却水便可沿水冷壁盘管3从拱顶的底部绕耐火层7的背火面逐步流至拱顶的顶端，吸收拱顶处的热辐射，实现对于拱顶的冷却任务。这两个水冷壁盘管3的公称直径DN为35mm，管与管之间的间距为5mm。
[0022]在水冷壁盘管3的外侧设有保温层4，可以防止水冷壁拱顶I对外的热辐射。在水冷壁拱顶I的顶端预留有烧嘴口，使得烧嘴5可以从该烧嘴口插入到拱顶内，向气化炉供应原料与气化剂。在水冷壁拱顶I的向火面上焊接有抓钉6，抓钉6呈Y型，由耐气化炉高温的不锈钢制成，用于固定耐火层7，同时利于传热，使得附着在抓钉6上的液渣固化。
[0023]为提高安全性，水冷壁拱顶I还设有烧穿保护，即水冷壁盘管3内的冷却水压力比气化炉内的压力高l_5bar，这样，即使水冷壁盘管3被烧穿，由于冷却水的压力更高，因此在压力差的作用下，冷却水会流入气化炉中，而气化炉中的粗煤气不会沿水冷壁盘管3流出造成煤气泄漏。
[0024]此外，从出水口 31流出的冷却水回水会流经热量转移装置,从而使冷却水的温度
保持稳定。
[0025]当气化炉运行时，原料与气化剂从烧嘴5流出进入直筒段热壁炉体2后，被高温耐火砖引燃，发生部分氧化反应，大量生成的合成气和熔渣受炉内流场影响被卷吸回拱顶区域，熔渣碰到表面砌筑有耐火层的、内通冷却介质的水冷壁拱顶I时，固化形成固态渣层。再有熔渣接触到固态渣层时，由于固态渣层的热阻大，熔渣的热量将不能被大量转移而不能达到熔渣的相变温度，如此就在固态渣层的表面形成一个均匀的液态渣层。由于固态渣层和液态渣层的隔离，避免了高温气体和熔渣对耐火材料的侵蚀，大大延长了拱顶的使用寿命。
[0026]本实用新型的优点在于巧妙而合理利用了“以渣抗渣”的原理，水冷壁内侧形成固态、液态渣层，避免了高温气体和熔渣对耐火衬里的腐蚀；对外保护拱顶不超温，保证了气化炉的稳定运行；同时由于水冷壁盘管使用寿命长，减少了气化炉的维护成本。
[0027]上述实施例仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由各权利要求限定。
【权利要求】
1.一种热壁式气化炉的水冷壁拱顶，所述水冷壁拱顶呈钟形或半球形或倒锥形，包括耐火层，所述耐火层位于所述水冷壁拱顶的向火面，其特征在于，所述水冷壁拱顶还包括水冷壁盘管，所述水冷壁盘管盘绕在所述耐火层外部，所述水冷壁盘管的入水口和出水口分别连接对应的冷却水管。
2.根据权利要求1所述的水冷壁拱顶，其特征在于，所述水冷壁盘管为1-4根。
3.根据权利要求1或2所述的水冷壁拱顶，其特征在于，所述水冷壁盘管以所述水冷壁拱顶的中轴线为轴，在所述耐火层外部螺旋盘绕而成。
4.根据权利要求3所述的水冷壁拱顶，其特征在于，所述水冷壁盘管的公称直径为15mm-50mm,螺距为 2mm-10mm。
5.根据权利要求1所述的水冷壁拱顶，其特征在于，所述水冷壁盘管外部设有保温层。
6.根据权利要求1所述的水冷壁拱顶，其特征在于，所述水冷壁拱顶的向火面固定有抓钉。
7.根据权利要求6所述的水冷壁拱顶，其特征在于，所述抓钉为Y形、V形、L形或柱形。
8.一种热壁式气化炉，包括直筒段热壁炉体，其特征在于，还包括水冷壁拱顶； 所述水冷壁拱顶位于所述直筒段热壁炉体的顶端，呈钟形或半球形或倒锥形，包括耐火层和水冷壁盘管，所述耐火层位于所述水冷壁拱顶的向火面，所述水冷壁盘管盘绕在所述耐火层外部，所述水 冷壁盘管的入水口和出水口分别连接对应的冷却水管。
9.根据权利要求8所述的热壁式气化炉，其特征在于，所述水冷壁盘管为1-4根，所述水冷壁盘管螺旋盘绕在所述耐火层外部，所述水冷壁盘管的公称直径为15mm-50mm，螺距为2mm-1Omm,所述水冷壁盘管以所述水冷壁拱顶的中轴线为轴,在所述耐火层外部周向盘绕--? 。
10.根据权利要求8或9所述的热壁式气化炉，其特征在于，所述水冷壁盘管外部设有保温层，所述水冷壁拱顶的向火面固定有抓钉。
【文档编号】C10J3/76GK203530258SQ201320547497
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】夏支文, 焦洪桥, 罗春桃, 井云环, 马乐波, 杨帅 申请人:神华集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司