[發明專利]臨氫設備耐火爐襯結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201310040900.4
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103964377A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 蘇彥彬;郭成強
• 申請（專利權）人: 天津振普筑爐襯里工程有限公司
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02;F27D1/00;F27D1/16
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明涉及臨氫設備領域，尤其是一種臨氫設備耐火爐襯結構及其制備方法。

背景技術

氫氣是重要的清潔能源和化工原料，在石油化工和化學行業具有重要的地位。氫氣及含氫方法氣體通常采用高溫高壓方法制取、管道輸送。常用設備包括制氫裝置的集合管和轉化氣蒸汽發生器、甲烷化裝置的甲烷化反應器、余熱回收器、高壓過熱器及輸送管道、合成氨裝置一、二段爐之間的集氣管以及二段轉化爐等。制取和輸送氫氣及含氫方法氣的設備金屬殼體長期接觸氫氣容易發生氫脆、氫腐蝕等，設備金屬殼體一旦發生破損，其內部的高溫、高壓、可燃、易爆的方法氣體高壓噴出將造成重大安全事故以及不可估量的經濟損失。因此必須制作隔熱耐火襯里對金屬殼體進行保護，同時還可以減少能源消耗、改善生產勞動條件。

目前的臨氫設備采用厚壁耐熱鋼或特殊鋼做殼體，內部制作金屬錨固件固定的雙層隔熱耐火澆注料爐襯，爐襯的隔熱層一般采用體密1.0g/cm³左右的隔熱澆注料，耐火層采用體密3.0g/cm³左右的剛玉質澆注料。現有的層臨氫設備襯里結構存在以下問題：

1、殼體溫度較高。氫氣是導熱系數最大的氣體，臨氫環境下耐火材料的導熱系數大大增加，加上金屬錨固件造成的熱橋作用，造成外壁溫度較高，局部超溫現象經常出現。

2、抗熱震性差。剛玉質澆注料的耐氫氣侵蝕能力強、耐火度高、強度高，是臨氫裝置常用的耐火材料。但是剛玉質澆注料的抗熱震穩定性差，在溫度變化幅度較大時會發生剝離掉落。一旦發生剝落，剝落處的爐襯厚度將減薄，爐殼溫度會上升，影響結構安全，造成嚴重事故。

3、裂紋較多。臨氫設備襯里一般是雙層結構，每層設有密度較大的金屬錨固釘進行固定。金屬錨固釘在高溫下體積膨脹與周圍剛玉質澆注料膨脹相差較大，即使在錨固釘頂部采用預留膨脹間隙的方法也無法徹底消除膨脹差異，會造成耐火層襯里脫落。兩層襯里材料的膨脹性能相差較大，會造成隔熱層和耐火層局部脫離，尤其是處于頂部的爐襯。在耐火層產生裂紋的情況下，含氫氣體會滲透到隔熱層，造成殼體局部超溫，同時由于耐火層平均溫度的升高使耐火層澆注料的燒后收縮加大、裂紋增大，甚至會造成脫落。一般臨氫設備使用一個周期后裂紋均會增寬、加深，安全使用風險增大。

4、隔熱層材料雜質含量太高。臨氫襯里，尤其是溫度大于700℃時，要求低鐵低硅。由于硅遷移會造成爐襯的疏松脫落，還會在余熱回收裝置處沉積降低換熱效率。而常規臨氫設備采用的隔熱層材料硅含量一般在40%以上，當含氫氣體滲透到隔熱層時會造成大量的硅遷移使爐襯強度弱化。

以上問題的存在，使臨氫設備爐襯使用壽命不長，尤其是在溫度超過850℃時，壽命更短。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種結構科學合理、抗熱震性好、穩定可靠、壽命長的臨氫設備耐火爐襯結構。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種臨氫設備耐火爐襯結構，由內向外依次為耐火層、隔熱層以及金屬殼體，其隔熱層內的隔熱層錨固釘固接金屬殼體；耐火層內的耐火層錨固釘固接隔熱層。

而且，所述耐火層錨固釘延伸穿過隔熱層并與金屬殼體固接。

而且，所述耐火層的體積密度為2550kg/m³-3000kg/m³，且氧化硅、氧化鐵雜質含量應分別小于0.5%。

而且，所述隔熱層的體積密度在1000kg/m³-1700kg/m³，且氧化硅、氧化鐵雜質含量應分別小于1%。

而且，所述耐火層中摻入一層陶瓷纖維或/和防爆纖維，層厚度一般大于等于80mm。

而且，所述隔熱層錨固釘是V型或Ω型，隔熱層錨固釘直徑小于10mm，采用焊接連接或螺栓連接方式與金屬殼體固裝。

一種臨氫設備耐火爐襯結構的制備方法，其步驟如下：

⑴安裝錨固釘：在臨氫設備的金屬殼體上采用焊接或螺紋連接方式安裝隔熱層錨固釘和耐火層下部錨固釘，對隔熱層錨固釘和耐火層下部錨固釘進行熱處理，并給隔熱層錨固釘安裝塑料帽；

⑵制作隔熱層：在金屬殼體上進行對隔熱層支模澆注或噴涂施工形成隔熱層，澆注成型后進行養護；

⑶安裝耐火層錨固釘：將耐火層上部錨固釘與耐火層下部錨固釘連接，并在耐火層上部錨固釘上戴好塑料帽；