一种流化床气化炉及其炉衬的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气化炉技术领域，尤其涉及一种流化床气化炉及其炉衬的制作方法。
【背景技术】
[0002]煤作为工业生产的重要燃料，被人类大量开采利用，但由于其在燃烧过程中会对环境造成污染；因此，如何洁净高效的将煤用在工业生产中，成为人们一直关注的问题。
[0003]煤催化气化技术可实现煤的洁净高效利用，这种技术是将煤与气化剂在催化剂的催化作用下进行气化反应，气化反应最终能够生成高浓度的甲烷。而这种气化反应一般在流化床形式的气化炉中进行；且这种形式的气化炉的炉衬一般包括直接与炉内气固介质接触的耐火层，以及设在耐火层和炉壳之间具有隔热保温作用的中间层。由于煤催化气化工艺本身决定需添加较高含量的碱金属催化剂，导致炉内含碱灰渣会对炉衬耐火材料产生侵蚀，而且煤催化气化工艺中的气固介质会经耐火层的缝隙渗透到中间层，并与中间层中的隔热保温材料反应发生碱膨胀，致使中间层出现开裂、损毁甚至脱落的现象，影响流化床气化炉的正常使用。另外，煤催化气化工艺本身要求炉内需较高分压的蒸汽量，需控制炉壳温度不低于气化炉蒸汽分压对应的露点温度，否则炉内蒸汽会经由耐火层和中间层在炉壳外壁附近冷凝，造成耐火层和中间层损坏、脱落及炉壳的腐蚀，影响流化床气化炉长周期稳定运行。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种流化床气化炉及其炉衬的制作方法，用于解决煤催化气化工艺中含碱气固介质渗透到中间层中，所导致的中间层出现开裂、损毁甚至脱落的问题。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]—种流化床气化炉，包括炉壳以及设在所述炉壳内部的炉衬；所述炉衬包括第一耐火层和作为中间层的第二耐火层，且所述第二耐火层设在所述第一耐火层和所述炉壳之间，所述第二耐火层中所使用的耐火材料为致密耐火材料，所述致密耐火材料的密度范围为 2g/m3-3.5g/m3。
[0007]本发明还提供一种上述流化床气化炉的炉衬的制作方法，包括分段制作第二耐火层的步骤和分段制作第一耐火层的步骤，其中，
[0008]分段制作第二耐火层的步骤包括:形成所述第二耐火层中对应设在所述流化床气化炉的炉底的部分；形成所述第二耐火层中对应设在所述流化床气化炉的炉身的部分；形成所述第二耐火层中对应设在所述流化床气化炉的炉顶的部分；
[0009]分段制作第一耐火层的步骤包括:形成所述第一耐火层中对应设在所述流化床气化炉的炉底的部分；形成所述第一耐火层中对应设在所述流化床气化炉的炉身的部分；形成所述第一耐火层中对应设在所述流化床气化炉的炉顶的部分。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:[0011 ] 本发明提供的流化床气化炉的炉衬包括第一耐火层以及由致密耐火材料制成的第二耐火层，第二耐火层作为流化床气化炉的中间保温层设置在第一耐火层和炉壳之间；煤催化气化工艺中流化床气化炉内的气固介质直接与第一耐火层相接触，并且部分气固介质会经第一耐火层渗透到第二耐火层，由于第二耐火层中所选用的耐火材料为致密耐火材料，且密度范围为2g/m3-3.5g/m3，而致密耐火材料的质地较为致密，具有良好的化学稳定性和热震稳定性；因此，本发明提供的流化床气化炉中，将由致密耐火材料制成的第二耐火层作为流化床气化炉的中间层，能够有效抵抗气固介质中碱性介质对中间层的侵蚀破坏，保证了流化床气化炉长期稳定的使用。
[0012]另外，致密耐火材料相比于传统保温隔热材料还具有较高的导热系数，在对流化床气化炉进行保温的同时，还可将炉壳的温度控制在不低于气化炉蒸汽分压对应的露点温度，这样就避免了炉内的蒸汽经过第一耐火层和第二耐火层在炉壳冷凝，所导致的第一耐火层和第二耐火层损坏、脱落以及对炉壳的腐蚀，进一步保证了流化床气化炉长期稳定的运行。
【附图说明】
[0013]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:
[0014]图1为本发明实施例中实施例一对应的流化床气化炉的结构示意图；
[0015]图2为本发明实施例中实施例二对应的流化床气化炉的结构示意图；
[0016]图3为本发明实施例中实施例三对应的流化床气化炉的结构示意图。
[0017]附图标记:
[0018]1-炉壳，2-第二耐火层，
[0019]3-第一下耐火层，4-固体物料入口，
[0020]5-气化剂入口，6-排渣口，
[0021]7-出气口，8-分布板，
[0022]9-第一上耐火层。
【具体实施方式】
[0023]为了进一步说明本发明实施例提供的流化床气化炉及其炉衬的制作方法，下面结合说明书附图进行详细描述。
[0024]请参阅图1-图3，本发明实施例提供的一种流化床气化炉中，包括炉壳I以及设在炉壳I内部的炉衬；炉衬包括第一耐火层和作为中间层的第二耐火层2，且第二耐火层2设在第一耐火层和炉壳I之间，第二耐火层2中所使用的耐火材料为致密耐火材料，致密耐火材料的密度范围为2g/m3-3.5g/m3。
[0025]气化反应时，将混有催化剂的煤粉从流化床气化炉的固体物料入口 4加入到流化床气化炉中，将气化剂依次经过流化床气化炉的气化剂入口 5和分布板8加入到流化床气化炉中，进入到流化床气化炉中的煤粉和气化剂在催化剂的催化作用下发生气化反应，气化反应所得到的气相产物经过流化床气化炉的出气口 7排出，进入后续净化分离工序，而气化反应所得到的固相产物经过流化床气化炉的排渣口 6排出流化床气化炉。
[0026]需要说明的是，分布板8—般为圆锥形结构，且在圆锥形结构的板面均匀分布有若干通孔；将分布板8设在流化床气化炉的炉底处，使气化剂依次经过气化剂入口 5和分布板8上的若干通孔再进入到流化床气化炉中，这样就将从气化剂入口 5进入的气化剂均匀的散布在流化床气化炉内，实现较好的流化，从而使气化反应能够更加顺利的进行。
[0027]通过上述实施例提供的气化反应过程可知，煤催化气化工艺中流化床气化炉内的气固介质直接与第一耐火层相接触，并且部分气固介质会经第一耐火层渗透到第二耐火层2，由于第二耐火层2中所选用的耐火材料为致密耐火材料，且密度范围为2g/m3-3.5g/m3，而致密耐火材料的质地较为致密，具有良好的化学稳定性和热震稳定性；因此，本发明实施例提供的流化床气化炉中，将由致密耐火材料制成的第二耐火层2作为流化床气化炉的中间层，能够有效抵抗气固介质中碱性介质对中间层的侵蚀破坏，保证了流化床气化炉长期稳定的使用。
[0028]另外，致密耐火材料相比于传统隔热保温材料还具有较高的导热系数，在对流化床气化炉进行保温的同时，可将炉壳I的温度控制在不低于气化炉蒸汽分压对应的露点温度，这样就避免了炉内的蒸汽经过第一耐火层和第二耐火层2在炉壳I冷凝，所导致的第一耐火层和第二耐火层2损坏、脱落以及对炉壳I的腐蚀，进一步保证了流化床气化炉长期稳定的运行。
[0029]值得注意的是，上述第二耐火层2中可包含致密耐火材料，且所包含的致密耐火材料的质量，占整个第二耐火层2质量的比重越大，第二耐火层2所具有的抗腐蚀的能力就越强。
[0030]上述第二耐火层2的厚度对流化床气化炉是否能够长期稳定的工作具有一定的影响。当第二耐火层2的厚度较薄时，一方面不利于第二耐火层2的浇筑施工，另一方面第二耐火层2不能够很好的起到保温的作用，造成流化床气化炉内热量的损失；当第二耐火层2的厚度较厚时，虽然起到了很好的保温作用，但由于需要限定流化床气化炉的炉壳I的温度在不低于气化炉蒸汽分压对应的露点温度，因此，较厚的第二耐火层2会使流化床气化炉的炉壳I的温度过低，导致流化床气化炉的炉壳I的温度在低于气化炉蒸汽分压对应的露点温度的情况出现，致使炉内的蒸汽经过第二耐火层2在炉壳I上冷凝，损坏第二耐火层2 ;另外，过厚的第二耐火层2也会增加流化床气化炉整体的负担。
[0031]为了平衡第二耐火层2的保温效果和控制炉壳I的温度适宜，将第二耐火层2的厚度限定在100mm-120mm。经试验可知:第二耐火层2的厚度限定在10mm-120mm时，能够对流化床气化炉起到很好的保温作用，而且还能够控制炉壳I的温度不低于气化炉蒸汽分压对应的露点温度，保证了流化床气化炉能够长期稳定的工作。
[0032]上述第一耐火层的厚度同样能够影响流化床气化炉的工作状态；当第一耐火层的厚度较薄时，一方面不利于第一耐火层耐火材料浇筑施工，另一方面不能在流化床气化炉长周期运行过程中有效抵抗炉内气固介质的磨损、渗透，降低了流化床气化炉的炉衬的使用寿命；而当第一耐火层的厚度较厚时，将使得制作流化床气化炉的成本大幅提高；另外，第一耐火层的厚度较厚时，炉壳I的尺寸会随之增大，增加流化床气化炉整体的负担。
[0033]为了使上述实施例提供的流化床气化炉能够更为稳定的工作，将第一耐火层的厚度限定在100mm