专利名称：用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件。
背景技术：
在气流床气化技术投入工业运行的初期，由于技术等方面原因，为了保护气化炉的高压壳体，传统的气化炉均选用了结构简单的耐火砖作为耐压壳体的隔热保护层即为耐火砖气化炉。耐火砖气化炉要求原料煤灰熔点(FT) —般不超过1400°C，由此限制了对煤种的选择，而且耐火砖气化炉需要每年数次停车更换锥底耐火砖及定期更换全炉耐火砖，导致成本高，运行周期短，可用率低。
实用新型内容本申请是基于发明人对以下事实的认识和发现近年来，提出了采用水冷壁作为保护层的水冷壁气化炉。水冷壁气化炉与耐火砖气化炉相比具有优势，水冷壁气化炉不需要每年数次停车更换锥底砖及定期更换全炉砖，既为长周期安全运行创造了条件，也可节约购置昂贵的高铬耐火砖的大量资金。特别是采用水煤浆进料的水冷壁气化炉在点火方式和保护气系统方法得到了优化，炉体结构设计等工程技术进步使得水冷壁气化炉的投资和运行费用下降，炉外壁的温度降低和副产蒸汽热量基本平衡，保证了氧耗没有上升，气体质量没有下降，综合性能明显优于现存处于在用状态的采用水煤浆进料的耐火砖气化炉。但是由于早期投入使用且在用的气化炉均为耐火砖气化炉，无法采用干粉进料方式，并且成本高，运行周期短，可用率低。因此，如何用水冷壁气化炉替代在用的耐火砖气化炉成为一个需要解决的问题。发明人意识到，如果建造全新的水冷壁气化炉整体替代在用的耐火砖 气化炉,整体废弃耐火砖气化炉,则会造成浪费，并且投资成本大,施工周期长。为此,本申请的发明人提出了将现有的耐火砖气化炉改造成水冷壁气化炉，改造不用整体废弃耐火砖气化炉，改造所需设备和改造工艺简单，施工周期短，投资成本显著降低，可以广泛地用于将现有在用的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于将耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉的水冷壁组件，利用该水冷壁组件，可以方便地将现有耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，并且施工工艺简单，施工周期短，投资成本低。根据本实用新型的用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，包括壳体工作段，所述壳体工作段为筒状，所述壳体工作段的上端和下端均敞开，所述壳体工作段的壁上设有通孔；和膜式水冷壁，所述膜式水冷壁内具有工艺腔，所述膜式水冷壁设在所述壳体工作段内且与所述壳体工作段的内壁相连接。另外，根据本实用新型上述实施例的水冷壁组件还可以具有如下附加的技术特征可选地，所述膜式水冷壁与所述壳体工作段的内壁相焊接。在本实用新型的一个实施例中，所述壳体工作段的下端和上端均设有壳体焊接坡□。在本实用新型的一个实施例中，所述壳体工作段包括上段和下段，所述上段和下段通过法兰相连。所述膜式水冷壁与所述壳体工作段的连接位置与所述壳体工作段的上端之间的距离小于所述连接位置与所述壳体工作段的下端之间的距离。在本实用新型的一个实施例中，所述膜式水冷壁为由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成的圆筒状。 在本实用新型的另一个实施例中，所述膜式水冷壁包括圆筒段和锥形段，所述圆筒段由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成，所述锥形段由圆筒段的管延伸构成或沿上下方向叠置的环形管构成。根据本实用新型第二方面实施例的所述壳体工作段，包括筒段和上封头，所述上封头与所述筒段一体形成，所述筒段的下端敞开且所述筒段的上端由所述上封头封闭，所述筒段的壁上设有通孔；和膜式水冷壁，所述膜式水冷壁内具有工艺腔，所述膜式水冷壁设在所述壳体工作段内且与所述筒段的内壁相连接。可选地，所述膜式水冷壁与所述壳体工作段的内壁相焊接。所述筒段的下端设有壳体焊接坡口。在本实用新型的一个实施例中，所述筒段包括上段和下段，所述上段和下段通过
法兰相连。所述膜式水冷壁与所述筒段的连接位置与所述筒段的上端之间的距离小于所述连接位置与所述筒段的下端之间的距离。在本实用新型的一个实施例中，所述膜式水冷壁为由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成的圆筒状。在本实用新型的另一个实施例中，所述膜式水冷壁包括圆筒段和锥形段，所述圆筒段由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成，所述锥形段由圆筒段的管延伸构成或沿上下方向叠置的环形管构成。通过根据本实用新型的水冷壁组件，可方便地将现有耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，从而不需要每年数次停车更换锥底砖及定期更换全炉砖，既为长周期安全运行创造了条件，也可节约购置昂贵的高铬耐火砖的大量资金，由此，工艺简单，施工周期短，成本低。另外，通过将水煤浆进料的耐火砖气化炉改造为水煤浆进料的水冷壁气化炉，较之传统的干煤粉进料的水冷壁气化炉，可承受更大的系统压力。再次，水煤浆进料的水冷壁气化炉通过在点火方式和保护气系统的优化、炉体结构设计的改进可使得水冷壁保护气化炉投资和运行费用下降，炉外壁的温度降低和副产蒸汽热量基本平衡，保证了氧耗没有上升，气体质量没有下降，综合性能明显优于现存处于在用状态的水煤浆进料的耐火砖气化炉。本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中[0023]图I是根据本实用新型第一实施例的水冷壁组件的剖视示意图；图2是图I所示水冷壁组件的壳体工作段的剖视示意图图3是根据本实用新型第二实施例的水冷壁组件的剖视示意图；图4是图3中所示水冷壁组件的壳体工作段的剖视示意图；图5是根据本实用新型第三实施例的水冷壁组件的剖视示意图；图6是图5中所示水冷壁组件的壳体工作段的剖视示意图；图7是根据本实用新型第四实施例的水冷壁组件的剖视示意图；图8是图7中所示水冷壁组件的壳体工作段的剖视示意图；图9是待改造的耐火砖气化炉的示意图；图10是改造过程中对耐火砖气化炉处理的示意图，其中形成外壳焊接破口 ；图11是耐火砖气化炉改造成的水冷壁气化炉的剖视示意图，其中采用根据本实用新型第一实施例的水冷壁组件；图12是耐火砖气化炉改造成的水冷壁气化炉的剖视示意图，其中采用根据本实用新型第二实施例的水冷壁组件；图13是耐火砖气化炉改造成的水冷壁气化炉的剖视示意图，其中采用根据本实用新型第三实施例的水冷壁组件；图14是耐火砖气化炉改造成的水冷壁气化炉的剖视示意图，其中采用根据本实用新型第四实施例的水冷壁组件；图15是根据本实用新型的一个实施例的用于将耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉的改造方法流程图；和图16是根据本实用新型另一个实施例的用于将耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉的改造方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电焊连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。近年来，提出了采用水冷壁作为保护层的水冷壁气化炉。水冷壁气化炉与耐火砖气化炉相比具有优势，水冷壁气化炉不需要每年数次停车更换锥底砖及定期更换全炉砖，既为长周期安全运行创造了条件，也可节约购置昂贵的高铬耐火砖的大量资金。特别是采用水煤浆进料的水冷壁气化炉在点火方式和保护气系统方法得到了优化，炉体结构设计等工程技术进步使得水冷壁气化炉的投资和运行费用下降，炉外壁的温度降低和副产蒸汽热量基本平衡，保证了氧耗没有上升，气体质量没有下降，综合性能明显优于现存处于在用状 态的采用水煤浆进料的耐火砖气化炉。但是由于早期投入使用且在用的气化炉均为耐火砖气化炉，无法采用干粉进料方式，并且成本高，运行周期短，可用率低。本申请的发明人提出了用水冷壁气化炉替代现有耐火砖气化炉的思路，这存在两种途径第一个途径是将现有的耐火砖气化炉废弃，重新建造新的水冷壁气化炉；第二个途径是对现有的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉。第二种途径投资大，施工周期长，成本高。因此，本申请的发明人采取第二中途径对现有耐火砖气化炉进行改造，降低了成本。本申请的发明人提出一种用于将耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉的水冷壁组件，利用该水冷壁组件，可以方便地将现有的水煤浆耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，同时提出了一种将耐火砖气化炉的改造方法，利用该方法可以方便地将现有耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉。下面分别通过四个实施例对根据本实用新型的用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件以及采用该水冷壁组件对耐火砖气化炉的改造方法进行说明。第一实施例如图I所示，根据本实用新型第一实施例的水冷壁组件，包括壳体工作段100和膜式水冷壁500。如图2所示，壳体工作段100为筒状，壳体工作段100的上端和下端均敞开，壳体工作段100的壁上设有多个通孔111，其中多个通孔111可分别用作膜式水冷壁500的所有进水水汽管道的通路、保护气入口以及点火观察孔(图未示出)等。可选地，在壳体工作段100的下端和上端均设有壳体焊接坡口 115，如图2所示。如图I所示，膜式水冷壁500内具有工艺腔510，该工艺腔510内至少具有气化室和激冷室(图未示出)。膜式水冷壁500设在壳体工作段100内且与壳体工作段100的内壁相连接(例如焊接，或通过支撑件安装在壳体工作段100内)，且膜式水冷壁500下部具有环形板(图未示出)。可选地，膜式水冷壁500与壳体工作段100的内壁相焊接，例如在膜式水冷壁500上进一步设置焊接垫板116，用于将膜式水冷壁500焊接至壳体工作段100的内壁上。在本实用新型的一个示例中，膜式水冷壁500与壳体工作段100的连接位置与壳体工作段100的上端之间的距离d小于该连接位置与壳体工作段的下端之间的距离D，由此，当膜式水冷壁500受热膨胀时，膜式水冷壁500的下端可自由向下膨胀，由此使得组成水冷壁的管子不易被损坏。通过根据本实用新型实施例的水冷壁组件，可方便地将现有耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，从而不需要每年数次停车更换锥底砖及定期更换全炉砖，既为长周期安全运行创造了条件，也可节约购置昂贵的高铬耐火砖的大量资金，由此，改造所需设备和改造工艺简单，施工周期短，投资成本显著降低，可以广泛地用于将现有在用的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉。 在本实用新型的一个示例中，膜式水冷壁500为由沿上下方向直线的管(图未示出)构成的圆筒状，由此，工艺腔510被所述多个直管共同限定出而成为一个封闭的空间。当然，本实用新型并不限于此，在本实用新型的另一个示例中，膜式水冷壁500为由沿上下方向螺旋延伸的管(图未示出)构成的圆筒状，由此限定出封闭的工艺腔510。在本实用新型的在一个示例中，膜式水冷壁500包括圆筒段和设在圆筒段上方的锥形段，其中圆筒段由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成，而锥形段由圆筒段的管延伸构成或沿上下方向叠置的环形管构成，通过圆筒段和锥形段限定出封闭的工艺腔510。通过将仅能采取水煤浆进料的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，例如，可以采取干煤粉进料方式，实现了水冷壁气化炉的优点。再次，水冷壁气化炉通过在点火方式和保护气系统的优化、炉体结构设计的改进可使得水冷壁保护气化炉投资和运行费用下降，炉外壁的温度降低和副产蒸汽热量基本平衡，保证了氧耗没有上升，气体质量没有下降，综合性能明显优于现存处于在用状态的耐火砖气化炉。采用根据本实用新型第一实施例的水冷壁组件将耐火砖气化炉的改造方法，如图15所示,包括以下步骤(I)将耐火砖气化炉的外壳600内的耐火砖拆除，如图9所不；(2)从外壳600的本体610上切割掉外壳上封头620，如图10所示。可选地，可采用外卡式切割成型设备，刀具切割。其中选择切割位置G时应当注意，尽量靠向外壳600的上端，可减轻用于吊起外壳上封头620的起吊设备的负载，并且有助于水冷壁组件的安装；(3)将上述实施例中描述的水冷壁组件300的壳体工作段100的下端与外壳600的本体610的上端焊接在一起。其中，在步骤(3)中，水冷壁组件300的壳体工作段100在制造厂制作，且与原有耐压外壳同材质或相近，直径、厚度相同或相近，具有相同的焊接性能。将壳体工作段100设置于外壳600的本体610上端，如图11所示，膜式水冷壁500的上端固定在壳体工作段100上，使得膜式水冷壁500的下部为膨胀自由端。其中膜式水冷壁500的所有进出水汽管道、保护气入口以及点火观察口均设置于壳体工作段100上，即通过设在壳体工作段100上的通孔111实现。(4)将切割掉的外壳上封头620焊接在壳体工作段100的上端以将耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，如图11所示。由于水冷壁组件的总重量(即壳体工作段100和膜式水冷壁500的总重量)小于原有耐火砖保护层重量，因此原则上不必对外壳600的结构进行加固改造，采用强制循环汽水系统，对气化炉中的汽包的设置高度无特殊要求，即可在原有框架上增加一个小型钢结构框架置于气化炉之上，也可将汽包设置于原有框架适当的位置，不考虑与膜式水冷壁500的相对高差。也就是说，根据本实用新型第一实施例的水冷壁组件在制造厂制造出，并在耐火砖气化炉的操作现场进行改造安装。由于大部分工作在制造厂内完成，现场改动量小，原有设备材料全部可以使用，现场施工期短，基本不影响工厂生产节奏，以较少投入完成原有气化炉技术改造，提高工厂的运行稳定性和经济效益。如图10所不,在从外壳600的本体610上切割掉外壳上封头620的同时在外壳上封头620的下端和本体610的上端形成本体焊接坡口 630，以便将壳体工作段100的上端与外壳上封头620的下端对接焊，且将壳体工作段100的下端与本体610的上端对接焊。其中注意的是，新的焊缝应当避开外壳600的本体610上原有的焊缝的热影响区，或者在切割时可直接将原有的热影响区切除。在本实用新型的一个示例中，水冷壁组件的膜式水冷壁500与外壳600之间可以形成有保护气体通道(图未示出)。具体地，在工艺腔510的气化室的底部隔板(可用原托砖板改造)上增加一道水平环形槽(图未示出)，膜式水冷壁500的下部环形板插入该水平环形槽中，气化炉的外壳600与膜式水冷壁500之间产生的膨胀差可通过环形板在水平环形槽中上下移动来吸收，也就是说，保护气体通道即为环形槽与环形板之间缝隙。保护气可通过环形槽与环形板之间缝隙进入气化炉，使环形空间压力与气化炉内压力平衡，从而达到了对气化炉的保护。第二实施例如图3所示，根据本实用新型第二实施例的水冷壁组件，包括壳体工作段200和 膜式水冷壁500。如图2所示，壳体工作段200为筒状，壳体工作段200的上端和下端均敞开，壳体工作段200的壁上设有多个通孔211，其中多个通孔211可分别用于膜式水冷壁500的所有进水水汽管道、保护气入口以及点火观察孔(图未示出)等。可选地，在壳体工作段200的下端和上端均设有壳体焊接坡口 215，如图2所示。在本实施例中，壳体工作段210包括上段212和下段213，上段212和下段213通过法兰214相连，如图3和图4中所示。通过将壳体工作段210分成上段212和下段213并通过法兰214相连，使得加工更为简单，成本低，且可适用于不同高度的壳体工作段200的制作。如图3所示，膜式水冷壁500内具有工艺腔510，该工艺腔510内至少具有气化室和激冷室(图未示出)。膜式水冷壁500设在壳体工作段200内且与壳体工作段200的内壁相连接，且膜式水冷壁500下部具有环形板(图未示出)。可选地，膜式水冷壁500与壳体工作段200的内壁相焊接，例如在膜式水冷壁500上进一步设置焊接垫板216，用于将膜式水冷壁500焊接至壳体工作段200的内壁上。在本实用新型的一个示例中，膜式水冷壁500与壳体工作段200的连接位置与壳体工作段200的上端之间的距离d小于该连接位置与壳体工作段的下端之间的距离D，由此，当水冷壁500受热膨胀时，其下端可自由向下膨胀，由此使得组成水冷壁的管子不易被损坏。通过根据本实用新型实施例的水冷壁组件，可方便地将现有耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，从而不需要每年数次停车更换锥底砖及定期更换全炉砖，既为长周期安全运行创造了条件，也可节约购置昂贵的高铬耐火砖的大量资金，由此，改造所需设备和改造工艺简单，施工周期短，投资成本显著降低，可以广泛地用于将现有在用的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉。在本实用新型的一个示例中，膜式水冷壁500为由沿上下方向直线的管(图未示出)构成的圆筒状，由此，工艺腔510被所述多个直管共同限定出而成为一个封闭的空间。当然，本实用新型并不限于此，在本实用新型的另一个示例中，膜式水冷壁500为由沿上下方向螺旋延伸的管(图未示出)构成的圆筒状，由此限定出封闭的工艺腔510。在本实用新型的在一个示例中，膜式水冷壁500包括圆筒段和设在圆筒段上方的锥形段，其中圆筒段由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成，而锥形段由圆筒段的管延伸构成或沿上下方向叠置的环形管构成，通过圆筒段和锥形段限定出封闭的工艺腔510。[0068]通过将仅能采取水煤浆进料的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，例如，可以采取干煤粉进料方式，实现了水冷壁气化炉的优点。再次，水冷壁气化炉通过在点火方式和保护气系统的优化、炉体结构设计的改进可使得水冷壁保护气化炉投资和运行费用下降，炉外壁的温度降低和副产蒸汽热量基本平衡，保证了氧耗没有上升，气体质量没有下降，综合性能明显优于现存处于在用状态的耐火砖气化炉。 采用根据本实用新型第二实施例的水冷壁组件将耐火砖气化炉的改造方法，如图15所示,包括以下步骤(I)将耐火砖气化炉的外壳600内的耐火砖拆除，如图9所不；(2)从外壳600的本体610上切割掉外壳上封头620，如图10所示。可选地，可采用外卡式切割成型设备，刀具切割。其中选择切割位置G时应当注意，尽量靠向外壳600的上端，可减轻用于吊起外壳上封头620的起吊设备的负载，并且有助于水冷壁组件的安装；(3)将上述实施例中描述的水冷壁组件300的壳体工作段200的下端与外壳600的本体610的上端焊接在一起。其中，在步骤(3)中，水冷壁组件300的壳体工作段200在制造厂制作，且与原有耐压外壳同材质或相近，直径、厚度相同或相近，具有相同的焊接性能。将壳体工作段200设置于外壳600的本体610上部，如图12所示，膜式水冷壁500的上端固定在壳体工作段200上，使得膜式水冷壁500的下部为膨胀自由端。其中膜式水冷壁500的所有进出水汽管道、保护气入口以及点火观察口均设置于壳体工作段200上，即通过设在壳体工作段200上的通孔211实现。(4)将切割掉的外壳上封头620焊接在壳体工作段200的上端以将耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，如图12所示。由于水冷壁组件的总重量(即壳体工作段200和膜式水冷壁500的总重量)小于原有耐火砖保护层重量，因此原则上不必对外壳600的结构进行加固改造，采用强制循环汽水系统，对气化炉中的汽包的设置高度无特殊要求，即可在原有框架上增加一个小型钢结构框架置于气化炉之上，也可将汽包设置于原有框架适当的位置，不考虑与膜式水冷壁500的相对高差。也就是说，根据本实用新型第二实施例的水冷壁组件在制造厂制造出，并在耐火砖气化炉的操作现场进行改造安装。由于大部分工作在制造厂内完成，现场改动量小，原有设备材料全部可以使用，现场施工期短，基本不影响工厂生产节奏，以较少投入完成原有气化炉技术改造，提高工厂的运行稳定性和经济效益。如图10所不,在从外壳600的本体610上切割掉外壳上封头620的同时在外壳上封头620的下端和本体610的上端形成本体焊接坡口 630，以便将壳体工作段200的上端与外壳上封头620的下端对接焊，且将壳体工作段200的下端与本体610的上端对接焊。其中注意的是，新的焊缝应当避开外壳600的本体610上原有的焊缝的热影响区，或者在切割时可直接将原有的热影响区切除。在本实用新型的一个示例中，水冷壁组件的膜式水冷壁500与外壳600之间形成有保护气体通道(图未示出)。具体地，在工艺腔510的气化室的底部隔板(可用原托砖板改造)上增加一道水平环形槽(图未示出)，膜式水冷壁500的下部环形板插入该水平环形槽中，气化炉的外壳600与膜式水冷壁500之间产生的膨胀差可通过环形板在水平环形槽中上下移动来吸收，也就是说，保护气体通道即为环形槽与环形板之间的缝隙。保护气可通过环形槽与环形板之间缝隙进入气化炉，使环形空间压力与气化炉内压力平衡，从而达到了对气化炉的保护。第三实施例根据本实用新型第三实施例的水冷壁组件，包括壳体工作段300和膜式水冷壁500。如图5所示，壳体工作段300包括筒段310和壳体上封头320，壳体上封头320与筒段310 —体形成，筒段310的下端敞开且筒段310的上端由壳体上封头320封闭，筒段310的壁上设有多个通孔311，其中多个通孔311可分别用于膜式水冷壁500的所有进水水汽管道、保护气入口以及点火观察 孔(图未示出)等。可选地，筒段310的下端设有壳体焊接坡口 315，如图6所示。如图7所示，膜式水冷壁500内具有工艺腔510，该工艺腔510内至少具有气化室和激冷室(图未示出)。膜式水冷壁500设在壳体工作段300内且与筒段310的内壁相连接。，且膜式水冷壁500下部具有环形板(图未示出)。可选地，膜式水冷壁500与壳体工作段100的内壁相焊接，例如在膜式水冷壁500上进一步设置焊接垫板316，用于将膜式水冷壁500焊接至壳体工作段300的内壁上。在本实用新型的一个示例中，膜式水冷壁500与筒段310的连接位置与筒段310的上端之间的距离d’小于该连接位置与筒段310的下端之间的距离D’，由此，当膜式水冷壁500受热膨胀时，膜式水冷壁500的下端可自由向下膨胀，由此使得组成水冷壁的管子不易被损坏。通过根据本实用新型实施例的水冷壁组件，可方便地将现有耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，从而不需要每年数次停车更换锥底砖及定期更换全炉砖，既为长周期安全运行创造了条件，也可节约购置昂贵的高铬耐火砖的大量资金，由此，改造所需设备和改造工艺简单，施工周期短，投资成本显著降低，可以广泛地用于将现有在用的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉。在本实用新型的一个示例中，膜式水冷壁500为由沿上下方向直线的管(图未示出)构成的圆筒状，由此，工艺腔510被所述多个直管共同限定出而成为一个封闭的空间。当然，本实用新型并不限于此，在本实用新型的另一个示例中，膜式水冷壁500为由沿上下方向螺旋延伸的管(图未示出)构成的圆筒状，由此限定出封闭的工艺腔510。在本实用新型的在一个示例中，膜式水冷壁500包括圆筒段和设在圆筒段上方的锥形段，其中圆筒段由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成，而锥形段由圆筒段的管延伸构成或沿上下方向叠置的环形管构成，通过圆筒段和锥形段限定出封闭的工艺腔510。通过将仅能采取水煤浆进料的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，例如，可以采取干煤粉进料方式，实现了水冷壁气化炉的优点。再次，水冷壁气化炉通过在点火方式和保护气系统的优化、炉体结构设计的改进可使得水冷壁保护气化炉投资和运行费用下降，炉外壁的温度降低和副产蒸汽热量基本平衡，保证了氧耗没有上升，气体质量没有下降，综合性能明显优于现存处于在用状态的耐火砖气化炉。采用根据本实用新型第三实施例的水冷壁组件将耐火砖气化炉的改造方法，如图16所示,包括以下步骤(I)将耐火砖气化炉的外壳600内的耐火砖拆除，如图9所不；(2)从外壳600的本体610上切割掉外壳上封头620,如图10所不。可选地,可米用外卡式切割成型设备，刀具切割。其中选择切割位置G时应当注意，尽量靠向外壳600的上端，可减轻用于吊起外壳上封头620的起吊设备的负载，并且有助于水冷壁组件的安装；[0087](3)将上述第三实施例中的水冷壁组件300的壳体工作段310的下端与外壳600的本体610的上端焊接在一起，以将耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，如图13所示。其中，在步骤(3)中，水冷壁组件的壳体工作段300在制造厂制作，且与原有耐压外壳同材质或相近，直径、厚度相同或相近，具有相同的焊接性能。将壳体工作段200设置于外壳600的本体610上部，如图13所示，膜式水冷壁500的上端固定在壳体工作段200上，使得膜式水冷壁500的下部为膨胀自由端。其中膜式水冷壁500的所有进出水汽管道、保护气入口以及点火观察口均设置于壳体工作段300上，即通过设在壳体工作段300上的通孔311实现。由于水冷壁组件的总重量(即壳体工作段300和膜式水冷壁500的总重量)小于原有耐火砖保护层重量，因此原则上不必对外壳600的结构进行加固改造，采用强制循环汽水系统，对气化炉中的汽包的设置高度无特殊要求，即可在原有框架上增加一个小型钢结构框架置于气化炉之上，也可将汽包设置于原有框架适当的位置，不考虑与膜式水冷壁500的相对高差。也就是说，根据本实用新型第三实施例的水冷壁组件在制造厂制造出，并在耐火砖气化炉的操作现场进行改造安装。由于大部分工作在制造厂内完成，现场改动量小，原有设备材料全部可以使用，现场施工期短，基本不影响工厂生产节奏，以较少投入完成原有气化炉技术改造，提高工厂的运行稳定性和经济效益。 如图13所示，在从外壳600的本体610上切割掉外壳上封头620的同时在本体610的上端形成外壳焊接坡口 630，以便将壳体工作段200的下端与本体610的上端对接焊。其中注意的是，新的焊缝应当避开外壳600的本体610上原有的焊缝的热影响区，或者在切割时可直接将原有的热影响区切除。在本实用新型的一个示例中，水冷壁组件的膜式水冷壁500与外壳600之间可以形成有保护气体通道(图未示出)。具体地，在工艺腔510的气化室的底部隔板(可用原托砖板改造)上增加一道水平环形槽(图未示出)，膜式水冷壁500的下部环形板插入该水平环形槽中，气化炉的外壳600与膜式水冷壁500之间产生的膨胀差可通过环形板在水平环形槽中上下移动来吸收，也就是说，保护气体通道即为环形槽与环形板之间的缝隙。保护气可通过环形槽与环形板之间缝隙进入气化炉，使环形空间压力与气化炉内压力平衡，从而达到了对气化炉的保护。第四实施例根据本实用新型第四实施例的水冷壁组件，包括壳体工作段400和膜式水冷壁500。如图7所示，壳体工作段400包括筒段410和壳体上封头320，壳体上封头320与筒段410 —体形成，筒段410的下端敞开且筒段410的上端由壳体上封头320封闭，筒段410的壁上设有多个通孔411，其中多个通孔411可分别用于膜式水冷壁500的所有进水水汽管道、保护气入口以及点火观察孔(图未示出)等。可选地，筒段410的下端设有壳体焊接坡口 415，如图8所示。筒段410包括上段412和下段413，上段412和下段413通过法兰414相连，如图7和图8所示。通过将筒段410分成上段412和下段413并通过法兰414相连，使得加工更为简单，成本低，且可适用于不同高度的壳体工作段400的制作。如图7所示，膜式水冷壁500内具有工艺腔510，该工艺腔510内至少具有气化室和激冷室(图未示出)。膜式水冷壁500设在壳体工作段400内且与筒段410的内壁相连接。，且膜式水冷壁500下部具有环形板(图未示出)。可选地，膜式水冷壁500与壳体工作段100的内壁相焊接，例如在膜式水冷壁500上进一步设置焊接垫板416，用于将膜式水冷壁500焊接至壳体工作段400的内壁上。在本实用新型的一个示例中，膜式水冷壁500与筒段410的连接位置与筒段410的上端之间的距离d’小于该连接位置与筒段410的下端之间的距离D’，由此，当膜式水冷壁500受热膨胀时，膜式水冷壁500的下端可自由向下膨胀，由此使得组成水冷壁的管子不易被损坏。通过根据本实用新型实施例的水冷壁组件，可方便地将现有耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，从而不需要每年数次停车更换锥底砖及定期更换全炉砖，既为长周期安全运行创造了条件，也可节约购置昂贵的高铬耐火砖的大量资金，由此，改造所需设备和改造工艺简单，施工周期短，投资成本显著降低，可以广泛地用于将现有在用的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉。 在本实用新型的一个示例中，膜式水冷壁500为由沿上下方向直线的管(图未示出)构成的圆筒状，由此，工艺腔510被所述多个直管共同限定出而成为一个封闭的空间。当然，本实用新型并不限于此，在本实用新型的另一个示例中，膜式水冷壁500为由沿上下方向螺旋延伸的管(图未示出)构成的圆筒状，由此限定出封闭的工艺腔510。在本实用新型的在一个示例中，膜式水冷壁500包括圆筒段和设在圆筒段上方的锥形段，其中圆筒段由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成，而锥形段由圆筒段的管延伸构成或沿上下方向叠置的环形管构成，通过圆筒段和锥形段限定出封闭的工艺腔510。通过将仅能采取水煤浆进料的耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，例如，可以采取干煤粉进料方式，实现了水冷壁气化炉的优点。再次，水冷壁气化炉通过在点火方式和保护气系统的优化、炉体结构设计的改进可使得水冷壁保护气化炉投资和运行费用下降，炉外壁的温度降低和副产蒸汽热量基本平衡，保证了氧耗没有上升，气体质量没有下降，综合性能明显优于现存处于在用状态的耐火砖气化炉。采用根据本实用新型第四实施例的水冷壁组件将耐火砖气化炉的改造方法，如图16所示,包括以下步骤(I)将耐火砖气化炉的外壳600内的耐火砖拆除，如图9所示；(2)从外壳600的本体610上切割掉外壳上封头620，如图10所示。可选地，可采用外卡式切割成型设备，刀具切割。其中选择切割位置G时应当注意，尽量靠向外壳600的上端，可减轻用于吊起外壳上封头620的起吊设备的负载，并且有助于水冷壁组件的安装；(3)将上述第四实施例中的水冷壁组件400的壳体工作段410的下端与外壳600的本体610的上端焊接在一起，以将耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，如图14所示。其中，在步骤(3)中，水冷壁组件的壳体工作段400在制造厂制作，且与原有耐压外壳同材质或相近，直径、厚度相同或相近，具有相同的焊接性能。将壳体工作段200设置于外壳600的本体610上部，如图14所示，膜式水冷壁500的上端固定在壳体工作段200上，使得膜式水冷壁500的下部为膨胀自由端。其中膜式水冷壁500的所有进出水汽管道、保护气入口以及点火观察口均设置于壳体工作段400上，即通过设在壳体工作段400上的通孔411实现。由于水冷壁组件的总重量(即壳体工作段400和膜式水冷壁500的总重量)小于原有耐火砖保护层重量，因此原则上不必对外壳600的结构进行加固改造，采用强制循环汽水系统，对气化炉中的汽包的设置高度无特殊要求，即可在原有框架上增加一个小型钢结构框架置于气化炉之上，也可将汽包设置于原有框架适当的位置，不考虑与膜式水冷壁500的相对高差。也就是说，根据本实用新型第二实施例的水冷壁组件在制造厂制造出，并在耐火砖气化炉的操作现场进行改造安装。由于大部分工作在制造厂内完成，现场改动量小，原有设备材料全部可以使用，现场施工期短，基本不影响工厂生产节奏，以较少投入完成原有气化炉技术改造，提高工厂的运行稳定性和经济效益。 如图14所示，在从外壳600的本体610上切割掉外壳上封头620的同时在本体610的上端形成外壳焊接坡口 630，以便将壳体工作段200的下端与本体610的上端对接焊。其中注意的是，新的焊缝应当避开外壳600的本体610上原有的焊缝的热影响区，或者在切割时可直接将原有的热影响区切除。在本实用新型的一个示例中，水冷壁组件的膜式水冷壁500与外壳600之间可以形成有保护气体通道(图未示出)。具体地，在工艺腔510的气化室的底部隔板(可用原托砖板改造)上增加一道水平环形槽(图未示出)，膜式水冷壁500的下部环形板插入该水平环形槽中，气化炉的外壳600与膜式水冷壁500之间产生的膨胀差可通过环形板在水平环形槽中上下移动来吸收，也就是说，保护气体通道即为环形槽与环形板之间的缝隙。保护气可通过环形槽与环形板之间缝隙进入气化炉，使环形空间压力与气化炉内压力平衡，从而达到了对气化炉的保护。综上，如图I-图8中所示，水冷壁组件中的壳体工作段可以实施为如上面四个实施例，即A型无法兰直筒型，即如上述第一实施例中的壳体工作段100，该壳体工作段100采用与气化炉的原有耐压壳体相同或相近的材质，厚度和直径与原有耐压壳体相同或相近。在该壳体工作段100上开有膜式水冷壁500的用来实现所有进出水汽管道、保护气入口开孔及点火观察口开孔等的通孔。A型直筒段长度应满足布置所有开孔和方便与原耐压壳体焊接的需要，工作段长度约600mm，如图I、图2和图11中所示。B型带法兰直筒型，S卩如上述第二实施例中的壳体工作段200，该壳体工作段200采用与气化炉的原耐压壳体相同或相近的材质，厚度和直径与原有耐压壳体相同或相近。在该壳体工作段200上开有膜式水冷壁500的用来实现所有进出水汽管道、包括上下小水冷壁和直筒段主水冷壁的出入口开孔、保护气入口开孔及点火观察口开孔等的通孔。壳体工作段200的上段212和下段213与高压法兰214焊接。C型带上封头直筒型，S卩如上述第三实施例中的壳体工作段300，该壳体工作段300按水冷壁气化炉上封头及直筒段的要求，在制造厂制造，利用这种形式的壳体工作段，切割下的耐火砖气化炉的上封头不再利用。D型带上封头、法兰直筒型即如上述第四实施例中的壳体工作段400，该壳体工作段400按水煤浆水冷壁气化炉上封头、法兰及直筒段的要求，在制造厂制造。根据本实用新型实施例水冷壁组件的膜式水冷壁有以下八种形式I型，在高压壳体和水冷壁之间留有检修空间的环管水冷壁，即如上述实施例中描述的由沿上下方向螺旋延伸的管构成的圆筒状而限定的膜式水冷壁500。在高压壳体内不设集箱，各组水冷壁单独进出工作段。其中，检修空间、集箱、集箱与水冷壁之间的连接和操作关系等已为本领域内普通技术人员所熟知，在此不再详细描述。II型，在高压壳体和水冷壁之间留有检修空间的环管水冷壁。在高压壳体内设集箱，各组水冷壁通过集箱后集合管进出工作段。III型，在高压壳体和水冷壁之间不留检修空间的环管水冷壁。在高压壳体内不设集箱，各组水冷壁单独进出工作段。IV型，在高压壳体和水冷壁之间不留检修空间的环管水冷壁。在高压壳体内设集箱，各组水冷壁通过集箱后集合管进出工作段。V型，在高压壳体和水冷壁之间留有检修空间的立式水冷壁，即如上述实施例中描述的由沿上下方向直线的管构成的圆筒状的而限定出的膜式水冷壁500。在高压壳体内不设集箱，各组水冷壁单独进出工作段。VI型，在高压壳体和水冷壁之间留有检修空间的立式水冷壁。在高压壳体内设集箱，各组水冷壁通过集箱后集合管进出工作段。VII型，在高压壳体和水冷壁之间不留检修空间的立式水冷壁。在高压壳体内不设集箱，各组水冷壁单独进出工作段。VIII型，在高压壳体和水冷壁之间不留检修空间的立式水冷壁。在高压壳体内设集箱，各组水冷壁通过集箱后集合管进出工作段。由此，根据不同的条件和需求，上述四类壳体工作段和八类模式水冷壁可形成不同的水冷壁组件的组合，其中具体的选用是壳体工作段设置大法兰时，只选不设检修空间的膜式水冷壁；壳体工作段不设置大法兰时，只选设有检修空间的水冷壁。因此，将会有16种组合方式可供选择，S卩A I、A II、AV、A II,C I、C II,C V、CVI、BIII、BIV、BVII、BVIII、DIII、DIV、DVI、DVIII。下面以选择水冷壁组件为A I为例对采用本实用新型的水冷壁组件对耐火砖气化炉的改造方法进行说明，即第一实施例中的水冷壁组件中，壳体工作段100为筒状且不设置法兰，膜式水冷壁500为由沿上下方向螺旋延伸的管(图未示出)构成的圆筒状。可以理解的是，本领域内的普通技术人员可对其他15种组合方式的水冷壁组件作类似理解。首先，在制造厂中，先将水冷壁组件预装，即将膜式水冷壁500焊接在壳体工作段100内，且膜式水冷壁500与壳体工作段100的焊接位置与壳体工作段100的上端之间的距离d小于该焊接位置与壳体工作段的下端之间的距离D，由此，当水冷壁500受热膨胀时，其下端可自由向下膨胀，由此使得组成水冷壁的管子不易被损坏。然后，在耐火砖气化炉的操作现场，对现场进行清理后，安装气化炉切割及上部起吊设备，例如可采用外卡式切割成型设备，刀具切割。在切断同时成型外壳焊接坡口 630，具体地，如图10所不,从外壳600的本体610上切割掉外壳上封头620的同时在外壳上封头620的下端和本体610的上端形成本体焊接坡口 630，然后将壳体工作段100的上端与外壳 上封头620的下端对接焊，且将壳体工作段100的下端与本体610的上端对接焊。需要注意的是，新的焊缝应当避开外壳600的本体610上原有的焊缝的热影响区，或者在切割时可直接将原有的热影响区切除。另外，值得注意的是，带有上封头的壳体工作段(即如第三实施例和第四实施例中的壳体工作段300和壳体工作段400)与外壳600的本体610焊接时，只需一道焊缝。按焊接要求，可采用电加热带进行保温和热处理，已有可控电加热带产品供施工选用。由此，对于Al组合的水冷壁组件来说，改造后只在原有气化直筒段上部增加了500 800mm的直筒工作段，环型水冷壁每一组进出水口均由壳体工作段100上开口出入，高压的外壳600内不设集箱。高压外壳与水冷壁500之间留有检修空间，改造后气化炉有效内径与原来耐火砖气化炉相同。根据本实用新型实施例气化炉的其他构成例如汽包及在外壳内且位于膜式水冷壁之上还可选地设置小型水冷壁等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求1.一种用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，包括 壳体工作段，所述壳体工作段为筒状，所述壳体工作段的上端和下端均敞开，所述壳体工作段的壁上设有通孔；和膜式水冷壁，所述膜式水冷壁内具有工艺腔，所述膜式水冷壁设在所述壳体工作段内且与所述壳体工作段的内壁相连接。
2.根据权利要求I所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述膜式水冷壁与所述壳体工作段的内壁相焊接。
3.根据权利要求I所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述壳体工作段的下端和上端均设有壳体焊接坡口。
4.根据权利要求I所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述壳体工作段包括上段和下段，所述上段和下段通过法兰相连。
5.根据权利要求I所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述膜式水冷壁与所述壳体工作段的连接位置与所述壳体工作段的上端之间的距离小于所述连接位置与所述壳体工作段的下端之间的距离。
6.根据权利要求1-5中任一项所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述膜式水冷壁为由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成的圆筒状。
7.根据权利要求1-5中任一项所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述膜式水冷壁包括圆筒段和锥形段，所述圆筒段由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成，所述锥形段由圆筒段的管延伸构成或沿上下方向叠置的环形管构成。
8.一种用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，包括 壳体工作段，所述壳体工作段包括筒段和上封头，所述上封头与所述筒段一体形成，所述筒段的下端敞开且所述筒段的上端由所述上封头封闭，所述筒段的壁上设有通孔；和 膜式水冷壁，所述膜式水冷壁内具有工艺腔，所述膜式水冷壁设在所述壳体工作段内且与所述筒段的内壁相连接。
9.根据权利要求8所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述膜式水冷壁与所述壳体工作段的内壁相连接。
10.根据权利要求8所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述筒段的下端设有壳体焊接坡口。
11.根据权利要求8所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述筒段包括上段和下段，所述上段和下段通过法兰相连。
12.根据权利要求8所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述膜式水冷壁与所述筒段的连接位置与所述筒段的上端之间的距离小于所述连接位置与所述筒段的下端之间的距离。
13.根据权利要求8-12中任一项所述用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述膜式水冷壁为由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成的圆筒状。
14.根据权利要求8-12中任一项所述的用于改造耐火砖气化炉的水冷壁组件，其特征在于，所述膜式水冷壁包括圆筒段和锥形段，所述圆筒段由沿上下方向直线或螺旋延伸的管构成，所述锥形段由圆筒段的管延伸构成或沿上下方向叠置的环形管构成。
专利摘要本实用新型公开了用于将耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉的水冷壁组件，包括壳体工作段，所述壳体工作段为筒状，所述壳体工作段的上端和下端均敞开，所述壳体工作段的壁上设有通孔；和膜式水冷壁，所述膜式水冷壁内具有工艺腔，所述膜式水冷壁设在所述壳体工作段内且与所述壳体工作段的内壁相连接。利用根据本实用新型的水冷壁组件，可以方便地将现有耐火砖气化炉改造为水冷壁气化炉，并且施工工艺简单，施工周期短，投资成本低。
文档编号C10J3/76GK202359083SQ201120403289
公开日2012年8月1日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者孟菲, 张建胜, 曾祖义, 王云杰, 顾大地, 马宏波 申请人:北京盈德清大科技有限责任公司, 清华大学