东锅气化炉耐火材料结构设计书

1、东锅气化炉耐火材料设计东锅气化炉耐火材料设计&施工施工 炉衬结构设计书炉衬结构设计书 编 制:周学军 校 对：张志宽 审 定：李彩霞 批 准：莫学民 目目 录录 一、前言一、前言.3 二、气化炉相关基本参数二、气化炉相关基本参数.3 三、炉衬结构设计三、炉衬结构设计.4 四、炉衬材料理化性能指标四、炉衬材料理化性能指标.4 五、炉衬施工工艺五、炉衬施工工艺.6 六、工作范围六、工作范围.8 七、施工进度计划七、施工进度计划.8 八、工程验收和质量保证八、工程验收和质量保证.8 九、技术服务九、技术服务.9 一、前言 1、本技术文件适用于东锅气化炉炉内耐火、保温材料的结构设计和材料选型 等一套完

2、整的功能设计、结构、性能、供货、安装和试验等方面的技术要求。 2、濮耐根据东锅设计的气化炉的工况和锅炉燃料的具体特性，综合考虑材料 的耐高温性能、耐压性、抗侵蚀性、导热性能以及炉衬的固定方式等因素制定 详细的耐火材料的配套方案，满足锅炉正常运行要求。 3、本方案是濮耐技术中心的科研团队经过技术交流和相关试验的研究成果。 炉衬的基本作用在于对锅炉的钢结构进行耐火保护与绝热保温，从而提高锅炉 的安全性和经济性。因此，在处理炉衬结构、选取炉衬材料以及炉衬施工时， 充分注意到炉衬对耐火、绝热、膨胀、密封等一系列的基本要求，尤其对锅炉 的新材料的研发和应用，做了很多铺垫性的工作。 4、炉衬是气化炉不可缺

3、少的组成部份，炉衬材料的性能和结构，以及炉衬施 工养护工艺是否合理，直接影响锅炉的安全、正常运行，因此，合理的炉衬结 构和良好的施工及养护、科学的运行和维护，是保证锅炉机组正常运行的必要 条件。 二、气化炉相关基本参数 序号序号 项目项目 气化室气化室 水冷壁水冷壁 1 工作压力MPa（G） 4.0 5.0 2 设计压力MPa （G） 4.8 5.5 3 壳体工作温度 100 280 4 壳体设计温度 350 50 5 介 质 高温煤气、熔渣水 6 液压试验压力MPa 8.08 12.22 7 主要受压元件材料 15CrMoR 15CrMoG 8 壳体直径（mm） i=3800 i=2300

4、9 壳体壁厚（mm） 86 38x8 10 容器类别 类（A2） 三、炉衬结构设计 1 1、以下三个部分需要使用耐火材料（请详见附图）、以下三个部分需要使用耐火材料（请详见附图） 1.1 气化炉壳体内表面衬里 1.2 气化炉水冷壁 1.3 水冷壁环隙间含锆型陶瓷纤维甩丝毯 2 2、水冷壁耐火材料的工艺要求、水冷壁耐火材料的工艺要求 水冷壁耐火材料选用Al2O3-SiC纤维复合耐磨可塑料（PN-SiC30），炉衬厚 度为16mm（距管冠），采用直销钉和V型钉作为锚固件。要求炉衬材料具有耐高 温性，抗氧化性、低线变化率和抗侵蚀性等工艺要求。 3 3、壳体耐火材料的工艺要求、壳体耐火材料的工艺要求

5、气化炉壳体内侧温度正常160，要求气化炉壳体外侧温度小于100。建 议使用中质耐火浇注料，厚度为120mm，靠近壳体的部位采用硅铝毡进行保护， 锚固件采用Y型钉，要求中质耐火浇注料耐高温，有足够的强度和较低的导热系 数。 气化室水冷管、渣口冷却盘管、顶部冷却盘管及烧嘴冷却盘管之间的间隙 填充含锆型陶瓷纤维甩丝毯。 4 4、锚固件的工艺要求、锚固件的工艺要求 水冷壁锚固件由锅炉厂焊接直销钉和V型钉，气化炉制造厂家负责焊接在壳 体上，其中锚固件由耐火材料厂家提供。 四、炉衬材料理化性能指标 （1 1） 水冷壁衬里水冷壁衬里 理化性能理化性能设计值设计值濮耐实际值濮耐实际值备注备注 SiC-6.5

6、Al2O3-46.5 主要化学成分 SiO2-41 颗粒尺寸最大3mm最大3mm 最高工作温度1400 1400 体积密度（1100） 2.55 g/cm32.55g/cm3 导热系数（500） 3.85 W/（m.k） 3.8 W/（m.k） 永久线性变化（1100）-0.17 %-0.3% 冷碎强度（1100）54.4 N/mm255 N/mm2 销钉密度2500个/m2/ 耐火材料厚度16mm/ （2 2） 气化炉壳体衬里气化炉壳体衬里 理化性能理化性能设计值设计值濮耐实际值濮耐实际值备注备注 Al2O3-/ 主要化学成分 SiO2-/ 颗粒尺寸最大4mm 4mm 最高工作温度 1300

7、 1300 体积密度（110烘干） 1.85 g/cm31.88 100 0.52 W/（m.k） 0.52 W/（m.k） 600 0.56 W/（m.k） 0.56 W/（m.k） 导热系数 1000 0.6 W/（m.k）0.6 W/（m.k） 100-/ 600-0.350.00.3 永久线性变化 1000-0.30.20.3 1002025 N/mm220 6001520 N/mm218 冷碎强度 10001015 N/mm212 销钉密度 - 耐火材料厚度 - （3 3） 水冷壁管组之间填充的含锆型陶瓷纤维甩丝毯水冷壁管组之间填充的含锆型陶瓷纤维甩丝毯 理化性能理化性能设计值设计值

8、濮耐实际值濮耐实际值备注备注 最高工作温度 1400 1400 体积密度（1100） 0.128 g/cm30.128 g/cm3 200 0.06 W/（m.k） 0.06 W/（m.k） 400 0.10 W/（m.k） 0.10 W/（m.k） 导热系数 600 0.18 W/（m.k） 0.18 W/（m.k） 永久线性变化（1350）-3 %-3 % （4 4）销钉、圆钢材质及性能指标）销钉、圆钢材质及性能指标 销钉材质规格型号型式 Cr25Ni208mm 直销钉、V型钉或Y型钉 化学成分 CSiMnPSNiCr 0.151.002.000.0350.0318.00-20.0021.

9、00-23.00 力学性能 抗拉强度 b（MPa） 屈服强度 0.2 （MPa） 伸长率 5（%） 硬度（HBS） 52020540187 注: 耐温度：1150 状态：光亮色或黑色 五、炉衬施工工艺 5.1 施工准备施工准备 5.1.1 施工场地要求 气化炉计划在锅炉厂设备组装好以后在厂区进行炉衬安装施工，因此濮耐 需供货的同时，还要准备现场施工用水、电及施工场地，配合设备吊装，准备 内件施工脚手架、照明、滑轮等。 5.1.2 施工用机具 强制式搅拌机、电焊机、电动葫芦等 5.1.3 工程量 水冷壁施衬面积36m2，壳体施衬面积101m2，需要耐磨可塑料1.5m3,中质耐 火浇注料10.1m

10、3。硅酸铝甩丝纤维毡2m3，Y型销钉200Kg（壳体用）。 5.1.4 施工人员 施工经理1名，技术工程师兼工长1名，焊工1名，木工2名，瓦工5名，力工 若干名。 5.25.2 施工工艺施工工艺 施工准备工作做好以后，检查设备安装尺寸是否完毕，有条件水压和风压 测试水冷壁管是否有泄漏的地方，设备验收合格以后，开始准备施衬。 首先焊接水冷壁管的销钉，采用直销钉进行直接焊接。焊接好以后，销钉 上涂刷2mm厚沥青漆，然后再用耐火可塑料进行施衬，耐火材料用强制式搅拌机 进行搅拌，采用皮锤或气锤进行捣打施工成型，炉衬厚度为16mm（距管冠）。 施工时不用留设膨胀缝，炉衬材料可均匀龟裂。炉衬施工结束后自然

11、养护24小 时以后即可使用。 然后再施工气化室壳体，Y型销钉按照200*200mm进行布置，销钉的高度为 60mm左右，焊缝高度为6mm，经小锤敲打验收合格。 销钉焊接完成后，再用沥 青漆或者塑帽处理销钉头部，保证销钉足够的膨胀。然后在靠近钢板的部位敷 设20mm硅铝毡，硅铝毡用胶水固定。再用中质耐火浇注料进行施工，施衬厚度 为66mm，壳体炉衬的炉衬总厚度为120mm。炉衬施工结束后自然养护24小时以后 即可使用。 气化室水冷管、渣口冷却盘管、顶部冷却盘管及烧嘴冷却盘管之间的间隙 填充含锆型陶瓷纤维甩丝毯，然后再施工其他炉衬材料。 5.35.3 壳体锚固件布置方案、施工图及焊接要求壳体锚固件

12、布置方案、施工图及焊接要求 壳体锚固件采用8Cr25Ni20材质圆钢制作Y型销钉，销钉按照200*200mm 间距交错错列布置，销钉高度为60mm，焊缝高度为6mm。双面满焊，保证锚固强 度。焊条采用A302耐热钢焊条，经过110烘烤处理，用直流焊机满焊。 抓钉示意图 5.45.4 烘炉烘炉 该气化炉的炉衬材料自然养护24小时以后，组织外观验收，合格后进行烘 炉，采用专用的热烟气发生器进行烘烤。烘炉时间初步确定在72小时，先用 80烟气温度进行烘烤24小时，再用150烟气温度进行烘烤24小时，然后再用 350烟气温度进行烘烤24小时，最后自然冷却至室温。烘炉结束后验收没有超 过5mm以上的贯通

13、性裂纹即合格。 5.55.5性能保证性能保证 5.1 水冷壁上加装炉衬后不会对锅炉相关性能（包括炉内传热）造成实质 影响，因水冷壁管上炉衬的单位荷载仅为127Kg/m2，不会因加装炉衬以后增加 钢结构的荷载，同时不影响锅炉正常运行。 5.2壳体和水冷壁管施衬后炉衬能够抵御物料气压的影响和侵蚀，同时不会 因为变形而出现较大裂纹，造成炉衬损坏，以保证设备安全。 5.3 壳体加装炉衬后，壳体外壁的温度不超过100，同时锅炉水冷壁无磨 损爆管运行周期在7000小时以上（因与炉衬无关的原因，如运行超温、其他施 工损伤受热面、检修焊接质量、受热面材质质量等引起的爆管不计在内）。 六、工作范围 濮耐提供气化

14、炉炉衬施工的所有材料，包括耐火可塑料、耐火浇注料、销 钉和8圆钢等，派遣工程技术人员进行安装施工和技术服务等。对气化炉提供 全方位的技术服务。 1、双方确定项目联系人，濮耐将派遣优秀的工程技术人员进行联系协调并 负责提供有关资料和便利条件。 2、东锅对交叉作业、施工进度和安全管理进行组织协调。 3、双方提出脚手架和照明的设置要求，濮耐负责解决脚手架和照明设备， 以及脚手架搭接和布线等。 4、濮耐工程技术人员遵守业主有关规章制度和现场管理。要求文明生产、 做到工完料净场地净。 七、施工进度计划 具备开工条件并办理好开工手续，濮耐进入气化炉进行炉衬施工，施工工 期为 10 天/台炉。 八、工程验收和质量保证 1、规程、规范和标准 气化炉炉衬的设计、材料和制造，符合现行使用的有关国家标准和部颁标 准或引进国的标准。 2、检验项目及标准 气化炉炉衬检验过程中提供质量保证的有关文件及使用标准，将满足以下 几方面的要求： 2.1 气化炉炉衬的设计和安装所采用的材料均按照国家标准、行业标准和 企业标准进行验收； 2.2 所有安装、施工工序、设备或材料、运行效果的