一种反应温度≥1000℃反应炉的炉壁及其施工方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种反应温度≥1000℃反应炉的炉壁及其施工方法和用途，所述炉壁包括依次设置的第一防护层、第二防护层、第三防护层、第四防护层和第五防护层；所述第四防护层的厚度为所述炉壁厚度的0.03

【技术实现步骤摘要】
一种反应温度
≥
1000
℃
反应炉的炉壁及其施工方法和用途


[0001]本专利技术涉及冶金反应设备领域，具体涉及一种反应温度≥1000℃反应炉的炉壁及其施工方法和用途。

技术介绍

[0002]目前，工业固体废弃物(简称固废)年产量逐年增加，其中含有钙、铁、铝、铜等金属元素或金、银等稀有金属元素，这使得固废堆存不仅严重侵占土地资源，也存在较大的环境污染隐患。当前对固废的利用多集中于填埋或生产水泥、地面砖等低经济附加值产品，有价成分的高价值利用效率偏低，这造成了有价元素的严重浪费，不利于固废资源化利用可持续发展。
[0003]对固废中有价元素的提取是保证其高值化应用最有效的手段。目前，固废中有价成分提取的方法主要包括湿法工艺和火法工艺，其中，火法工艺中的氯化法因工艺简单，处理效率高，产渣量较其他方法显著减少，受到人们关注，但因受限于氯气的高反应活性和高腐蚀性，氯气炉炉壁耐材受到严峻挑战，因此这使得氯化炉反应温度普遍较低(＜900℃)，且稳定运行时间较短。
[0004]现阶段，针对于高温氯化炉(≥1000℃)的氯化炉炉壁设计未见报道，而对于反应炉或熔融炉炉壁设计的一些相关报道如下：
[0005]CN103620332A公开了熔融金属容器的炉壁结构及熔融金属容器的炉壁施工方式，专利所述的炉壁由四层结构组成，分别为铁皮、内衬于该铁皮的内表面的永久耐火材料、内衬于该永久耐火材料的内表面的绝热材料以及内衬于该绝热材料的内表面的所述镁
‑
碳耐火材料。该炉壁所适用的熔融金属容器为转炉。
[0006]CN112981097A公开了一种无水冷壁的镍铁矿热电炉炉壁和挂渣方法，专利所述的铁冶炼矿热炉炉壁结构从内到外依次为高温炉壁保护层、镁砖、保温镁砂、硅酸铝纤维棉、嵌入式炉壁测温热电偶、钢壳，而在镍铁矿热炉炉壁上还设置了一层由冶炼原料形成的硅镁型炉渣固化粘挂形成的硅镁型耐高温炉壁保护层。
[0007]CN212645378U公开了一种耐高温炉壁结构，包括外炉壁与内炉壁，所述外炉壁与所述内壁炉之间设置有用于固定两者的若干支撑杆，所述内炉壁由外到内依次包括隔热层、保温层以及耐高温层，所述耐高温层内设置有与高温炉上的加热装置相连接的蛇形杆，本技术具有减小壁炉厚度且高效保温的优点。
[0008]CN110701633A公开了一种焦炉煤气锅炉点火燃烧器防爆炉壁结构，包括炉壁本体，所述炉壁本体的右侧设置有泄压板，所述泄压板的左侧并位于中轴处的顶部与中轴处的底部均固定连接有连接柱，所述连接柱的左侧贯穿炉壁本体并延伸至炉壁本体的左侧。该专利技术通过设置耐高温层、耐高温硅胶层和有机硅陶瓷玻璃涂层，使得炉壁本体具备了非常好的耐高温性能，在锅炉内部温度过高时，不会使得炉壁本体损坏，通过设置金属加强板，使得炉壁本体具备了非常好的抗压性能，并且通过泄压板、连接柱、限位板、复位弹簧和泄压口的配合，当锅炉内部压强过高时，会推动泄压板向外侧移动，从而使得锅炉不会发生
爆炸。
[0009]CN211170604U公开了一种熔池感应加热辅助熔融等离子气化反应炉，其熔融区的炉壁由内至外依次包括能够导电的石墨浇注层、绝缘层、电磁感应加热管、保温层和金属壳外层。该技术通过设计熔融区的炉壁结构，在该区域设置电磁感应加热装置，使熔池内物料一直保持高温熔融状态，保证玻璃态液体熔渣可以顺利通过排渣口顺利排出，确保系统连续运行，整个气化装置运行效率和稳定性提高。
[0010]上述设备和方法在一定程度上抑制反应炉内高温介质对反应炉壁的腐蚀，同时稳定了反应炉内温度，保证反应顺利运行，但上述方案所用的反应炉壁材质及结构对于超过1000℃的高腐蚀性氯气及相关氯化产物的防腐蚀过程未能提供有效解决方案。

技术实现思路

[0011]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种反应温度≥1000℃反应炉的炉壁及其施工方法和用途，采用多层炉壁结构，分别起到支撑、保温、绝热、防腐蚀的目的，从而对高温氯气及其他反应气体具有较好的耐腐蚀效果，保障高温氯化炉的顺利运行。
[0012]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0013]第一方面，本专利技术提供了一种反应温度≥1000℃反应炉的炉壁，所述炉壁包括依次设置的第一防护层、第二防护层、第三防护层、第四防护层和第五防护层；
[0014]所述第四防护层的厚度为所述炉壁厚度的0.03
‑
0.08倍；
[0015]所述第五防护层的厚度为所述炉壁厚度的0.03
‑
0.08倍；
[0016]所述第五防护层为炉内壁。
[0017]本专利技术提供的炉壁，通过采用第四防护层和第五防护层共同作到对炉膛内腐蚀物质的防腐蚀作用，其中以砌筑形式构筑的第四防护层主要对高温氯化炉内反应气体进行防护，而第五防护层则起到对于第四防护层且有腐蚀作用的氯化产物进行防护。基于此，本专利技术所述高温氯化炉炉壁结构中各防护层通过协同作用实现高温氯化炉的顺利运行的目的。
[0018]本专利技术中，所采用的第一防护层具有较高强度，且为高温氯化炉炉壁结构中最靠近炉外侧的结构，起到支撑和防止经高温氯化炉炉壁针孔扩散过来的氯气外逸的作用。第二防护层具有较低导热系数，起到炉膛内温度保持作用，同时其较低导热系数可使第一防护层内侧温度保持相当较低的水平，可有效降低氯气对第一防护层内侧的腐蚀速度。第三防护层具有较高的耐热温度且较低的导热系数，可以对炉壁内热量起到有效隔绝的作用，同时也有一定的保温作用。
[0019]本专利技术中，所述第四防护层的厚度为所述炉壁厚度的0.03
‑
0.08倍，例如可以是0.03倍、0.035倍、0.04倍、0.045倍、0.05倍、0.055倍、0.06倍、0.065倍、0.07倍、0.075倍或0.08倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]本专利技术中，所述第五防护层的厚度为所述炉壁厚度的0.03
‑
0.08倍，例如可以是0.03倍、0.035倍、0.04倍、0.045倍、0.05倍、0.055倍、0.06倍、0.065倍、0.07倍、0.075倍或0.08倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
[0021]本专利技术中，所述第二防护层和第三防护层的厚度具体依据所用砖的尺寸进行确认。示例性性地，第二防护层的厚度可以是炉壁厚度的0.32
‑
0.44倍，第三防护的厚度为炉壁厚度的0.32
‑
0.44倍。
[0022]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一防护层的厚度为所述炉壁厚度的0.06
‑
0.2倍，例如可以是0.06倍、0.07倍、0.08倍、0.09倍、0.1倍、0.11倍、0.12倍、0.13倍、0.14倍、0.15倍、0.16倍、0.17倍、0.18倍、0.19倍或0.2倍等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反应温度≥1000℃反应炉的炉壁，其特征在于，所述炉壁包括依次设置的第一防护层、第二防护层、第三防护层、第四防护层和第五防护层；所述第四防护层的厚度为所述炉壁厚度的0.03
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0.08倍；所述第五防护层的厚度为所述炉壁厚度的0.03
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0.08倍；所述第五防护层为炉内壁。2.如权利要求1所述炉壁，其特征在于，所述第一防护层的厚度为所述炉壁厚度的0.06
‑
0.02倍；优选地，所述第一防护层的材质包括碳钢、不锈钢或氧化铝中的1种或至少2种的组合。3.如权利要求1所述炉壁，其特征在于，所述第二防护层的材料包括轻质粘土砖、轻质高铝砖或硅钙板中的1种或至少2种的组合；优选地，所述第三防护层的材料包括刚玉砖、粘土砖、致密粘土砖或高铝砖中1种或至少2种的组合。4.如权利要求1所述炉壁，其特征在于，所述第四防护层的材料包括炭、碳化硅、氮化硅、氧化硅、氧化铝、氧化镁或莫来石中的1种或至少2种的组合。5.如权利要求1所述炉壁，其特征在于，所述第五防护层的材料包括高岭土、蒙脱土、石墨、水玻璃、氯化钙、氯化镁、氧化硅或氧化铝中的1种或至少2种的组合。6.一种如权利要求1
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5任一项所述炉壁的施工方法，其特征在于，所述施工方法包括以第一防护层为基准，按照设计厚度依次设置第二防...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思明，段东平，李燕江，刘艳，胡凯，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：