一種煤化工加氫氣化設備用防腐蝕結構的製作方法

2023-05-19 00:10:16

本實用新型涉及煤化工設備保護技術領域，具體涉及一種煤化工加氫氣化設備用防腐蝕結構。

背景技術：

目前，在煤化工等行業中,金屬材料經常暴露在由CO、CH4、C3H8及各種石油裂解原料氣等和載氣(氫氣和水蒸汽)構成的含碳氣體中,氣體發生反應產生活性碳原子,活性碳原子從外界進入基體的過程中，往往會發生滲碳,在溫度為350～900℃,碳活度大於1時,生成由金屬碳化物、氧化物、金屬單質及碳等組成的粉塵狀混合物,造成材料表面大量蝕坑和脫落,破壞材料的一體化,即金屬塵化。塵化腐蝕是石油化工、天然氣化工、煤化工行業的設備面臨的材料選擇的難題。

如今，煤化工行業重點朝高參數方向發展，其特點是高溫(850∽1000℃)、高壓(7.7MPa∽8.0MPa)、高氫(H2：65∽100％)、高含塵(3500∽4500kg/h)同時具備，這些參數在國際上均屬於首屈一指，因此對設備結構、設備選材要求提出了很高要求，靠單一的防腐蝕技術已經不能滿足該工藝項下的要求，為此必須採取創新組合技術，對設備結構優化和調整，方能滿足在這些高參數下長周期運行。

現有技術煤化工行業中，對於加氫氣化新工藝項下，廢熱鍋爐餘熱回收系統用以回收粗煤氣的熱量，產生過熱蒸汽。廢熱鍋爐系統由廢熱鍋爐、過熱器、高溫連接管道組成。廢熱鍋爐系統的材料多採用普碳鋼和低合金鋼或者S30408不鏽鋼，普碳鋼和低合金鋼耐腐蝕性差，而S30408不鏽鋼成本過高且易形成應力腐蝕。現有技術還缺乏一種能在高參數工況條件下，防止廢熱鍋爐系統發生金屬塵化現象的裝置。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於：針對現有技術無法在高參數工況條件下，防止廢熱鍋爐系統發生金屬塵化現象的問題，本實用新型提供一種煤化工加氫氣化設備用防腐蝕結構。

本實用新型採用的技術方案如下：

一種煤化工加氫氣化設備用防腐蝕結構，包括廢熱鍋爐和過熱器，廢熱鍋爐通過高溫連接管道與過熱器連通，所述廢熱鍋爐、過熱器和高溫連接管道的殼體內壁設有一層一體成型的耐火耐高溫保護層，所述殼體外壁設有一層用於降低殼體溫度的冷卻水系統。

作為優選，所述冷卻水系統包括設置在殼體外壁的水夾套，所述水夾套下端設有冷卻水進口，水夾套上端設有冷卻水出口。

作為優選，所述水夾套下端還設有排汙口。

作為優選，所述耐火耐高溫保護層由剛玉重質澆注而成。

作為優選，所述殼體內壁與耐火耐高溫保護層之間還設有一層隔熱塗層。

作為優選，所述隔熱塗層為無機單組分塗料製作而成。

作為優選，所述殼體由抗氫腐蝕材料製作而成。

作為優選，所述抗氫腐蝕材料為Cr-Mo鋼。

綜上所述，由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型通過採用在設備內部設置耐火耐高溫保護層，減少殼體與粗煤氣的接觸，降低金屬粉化現象的發生機率；由於殼體的腐蝕與溫度有著非常密切的關係，溫度越高，殼體的耐蝕性越低，因此，在設備外部設置冷卻水系統，強制控制殼體外表溫度在合理溫度區間；從兩個方面達到保護殼體，防止廢熱鍋爐系統發生金屬塵化現象，提高設備的使用壽命的目的。

2、本實用新型的冷卻水系統將冷卻水進水口設置在下端，將冷卻水出水口設置在上端，冷卻水從下端進入水夾套內，由於吸收了殼體的熱量，溫度升高的冷卻水往設備上部運行，從上部出水口排出，大大提高了冷卻水的利用效率。

3、本實用新型冷卻水系統的排汙口，能在設備長期運行過程中，將冷卻水裡沉澱的雜質定期清理排出，防止冷卻水系統堵塞，影響設備正常運行。

4、由於本實用新型的耐火耐高溫保護層為剛玉重質澆注保護層，其物理隔熱性能優良，能起到更好的隔熱效果，進一步提高本設備的使用壽命。

5、本實用新型的隔熱塗層，在進一步提高設備的隔熱性能的同時，由於其採用無機單組分，在高溫、常溫下無任何異味，無任何有害物質產生。

6、本實用新型的殼體採用抗氫腐蝕材料，能滿足高氫環境條件下的作業要求。

7、採用Cr-Mo鋼作為殼體材料能在滿足設備溫度、腐蝕情況的條件下，同時兼顧經濟性與強度需求。

附圖說明

圖1是本實用新型整體示意圖；

圖2是本實用新型剖面圖；

圖3是本實用新型局部放大圖。

圖中標記：1-廢熱鍋爐；2-過熱器；3-高溫連接管道；4-殼體；5-冷卻水系統；501-水夾套；502-冷卻水進口；503-冷卻水出口；504-排汙口；6-耐火耐高溫保護層；7-粗煤氣進口；8-粗煤氣出口；9-隔熱塗層。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特徵，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

下面結合圖1、圖2和圖3對本實用新型作詳細說明。

實施例1，一種煤化工加氫氣化設備用防腐蝕結構，包括廢熱鍋爐1和過熱器2，廢熱鍋爐1通過高溫連接管道3與過熱器2連通，所述廢熱鍋爐1、過熱器2和高溫連接管道3的殼體4內壁均設有一層耐火耐高溫保護層6，所述殼體4外壁均設有一層用於降低殼體4溫度的冷卻水系統5。

本實施例中，粗煤氣通過粗煤氣進氣口7進入廢熱鍋爐1內，反應後，經過高溫連接管道3進入過熱器2內進行餘熱回收。在此過程中，殼體4內壁上的耐火耐高溫保護層6，能將粗煤氣與殼體4隔絕開，減少金屬粉化現象的發生；與此同時，設置在殼體4外壁的冷卻水系統5，將殼體4強制冷卻，控制在合理溫度區間內，這樣可以有效降低殼體4的溫度。

實施例2在實施例1的基礎上作了以下優化：所述冷卻水系統5包括設置在殼體4外壁的水夾套501，所述水夾套501下端設有冷卻水進口502，水夾套501上端設有冷卻水出口503。本實施例中，冷卻水進水口502設置在下端，冷卻水出水口503設置在上端，冷卻水從下端進入水夾套501內，由於吸收了殼體4的熱量，溫度升高的冷卻水往設備上部運行，從上部出水口排出，大大提高了冷卻水的利用效率。

實施例3在實施例2的基礎上作了以下優化：水夾套501下端還設有排汙口504，能在設備長期運行過程中，將冷卻水裡沉澱的雜質定期清理排出，防止冷卻水系統5堵塞，影響設備正常運行。

實施例4在實施例1的基礎上作了以下優化：所述耐火耐高溫保護層6為剛玉重質澆注保護層，其物理隔熱性能優良，能起到更好的隔熱效果，進一步提高本設備的使用壽命。

實施例5在實施例1的基礎上作了以下優化：所述殼體4內壁與耐火耐高溫保護層6之間還設有一層隔熱塗層9。本實施例中，隔熱塗層9(耐溫可達1000∽2000℃)能對設備中的特殊關鍵部位，如換熱管頭、管板表面等位置，進一步強化保護。隔熱塗層9採用塗料為特製合成矽酸鹽溶液、矽酸鋁纖維、熱反射物質和耐磨陶瓷微珠精加工製作。該塗料為無機單組分，在高溫、常溫下無任何異味，無任何有害物質產生。隔熱塗層9同時能阻止熱傳導，導熱係數只有0.03W/m.K，隔熱塗層9能有效抑制並屏蔽輻射熱和傳導熱，隔熱保溫抑制效率可達90％左右，可抑制高溫物體的熱輻射和熱量的散失。

實施例6在實施例1的基礎上作了以下優化：所述殼體的材料為抗氫腐蝕材料，抗氫腐蝕材料為Cr-Mo鋼。殼體4採用抗氫腐蝕材料，能滿足高氫環境條件下的作業要求；在充分考慮經濟性與穩定性的前提下，採用Cr-Mo鋼作為殼體4的材料，能實現本設備的進一步優化。

如上所述即為本實用新型的實施例。本實用新型不局限於上述實施方式，任何人應該得知在本實用新型的啟示下做出的結構變化，凡是與本實用新型具有相同或相近的技術方案，均落入本實用新型的保護範圍之內。