本發(fā)明涉及焦化生產，尤其涉及一種焦爐高溫荒煤氣輸送管道及其使用方法。

背景技術：

1、為了應對全球氣候變化，生產企業(yè)對于氫氣的需求量急劇上升。而煉焦過程中析出的650～800℃的高溫荒煤氣中含有大量的h2、ch4等，可以作為成本較低的氫氣來源之一。現(xiàn)有的荒煤氣處理工藝是將焦爐出來高溫荒煤氣用氨水噴灑降溫至80～90℃，然后送至化產單元凈化，最后對凈化后的凈煤氣進行重整；工藝流程復雜，投資高，同時浪費了高溫荒煤氣中的大量顯熱。

2、將焦爐出來的高溫荒煤氣不經降溫凈化，而是直接送入重整爐對高溫荒煤氣進行直接重整的工藝，不僅可以縮短工藝流程，降低設備投資，而且可以利用高溫荒煤氣自身的顯熱，降低生產能耗；另外還可以將荒煤氣中的焦油、焦煤粉等雜質進行重整，大幅提高合成氣h2、co的產量，是非常有前景的氫氣生產技術。

3、高溫荒煤氣的直接重整工藝，需要將高溫荒煤氣從焦爐中導出后直接輸送到重整爐中。而高溫荒煤氣的組成復雜，除了包含h2、ch4、co等可燃氣體外，還含有焦油、煤焦粉塵以及h2s、nh3、hcl等腐蝕性雜質。為了防止高溫荒煤氣熱量損失以及焦油等物質沉積堵塞管道，常采用夾套式荒煤氣輸送管道結構(如公開號為cn?110778842?a、cn?114923123a的中國專利申請)，通過在夾套中通入加熱燃氣或者高溫氣體實現(xiàn)荒煤氣的保溫輸送。而采用耐火磚的夾套結構復雜，項目投資大，且容易出現(xiàn)串漏甚至高溫結石墨等問題，影響管道內可燃氣體輸送時的安全性。由于高溫荒煤氣的溫度可達650～800℃，而其中焦油的冷凝溫度在常壓下為400～565℃，因此即便不采用夾套結構，只需采用合理的保溫結構并控制荒煤氣氣體流速，確保高溫荒煤氣進入重整爐前的溫度在565℃以上，即可避免高溫荒煤氣中的焦油在管道中沉積。

4、由于高溫荒煤氣具有高溫及腐蝕性的特點，采用管道外側設保溫結構時，對管道本身的材質要求很高，需要特殊材質的耐熱不銹鋼，這樣做會大幅增加投資成本。而如果在荒煤氣輸送管道的內側設置保溫防腐耐材內襯，則管道可以采用普通碳鋼材質，大幅降低投資。目前常用的內襯結構為澆注料內襯結構，其通過錨固釘與管道連接，但由于錨固釘與澆注料的膨脹系數(shù)不一致，在長時間的高溫環(huán)境下，容易導致澆注料層的開裂和脫落，造成荒煤氣輸送管道使用壽命急劇下降。而對于采用耐火磚+隔熱磚結構的內襯結構，由于焦油會通過耐火重質磚的灰縫、膨脹縫等滲透到隔熱磚內部的孔隙中，導致隔熱磚的隔熱性能下降，因此荒煤氣輸送管道的保溫性能也會快速下降，最終導致焦油沉積、堵塞管道。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種荒煤氣輸送管道及其使用方法，采用由耐火磚支撐層、密封層及隔熱層組成的復合密封隔熱內襯，管道本體采用普通碳鋼材質，在減少管道投資、大幅延長管道內襯壽命的同時，避免了由于高溫荒煤氣中焦油等物質滲透到隔熱層導致管道隔熱作用失效的問題，實現(xiàn)了直接重整工藝中高溫荒煤氣長距離的穩(wěn)定輸送。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種荒煤氣輸送管道，包括管道本體及設于管道本體內的復合密封隔熱內襯；所述管道本體的材質為碳鋼，所述復合密封隔熱內襯由自內而外依次設置的耐火磚支撐層、密封層及隔熱層組成。

4、進一步的，所述耐火磚支撐層是由若干塊高強度耐火磚砌筑而成的圓筒形結構，砌筑灰縫為2～3mm；相鄰2塊高強度耐火磚之間采用溝舌咬合連接；耐火磚支撐層的厚度至少為80mm，高強度耐火磚采用硅鋁系耐火磚，耐壓強度不小于20mpa。

5、進一步的，所述密封層是由密封耐火磚組成的圓筒形結構，密封耐火磚的周向尺寸大于高強度耐火磚的周向尺寸，密封耐火磚的厚度不小于50mm，耐壓強度不小于10mpa；密封耐火磚與支撐層的高強度耐火磚之間錯縫砌筑。

6、進一步的，所述密封層是由耐火澆注料組成的圓筒形結構，密封層的厚度不小于50mm，耐火澆注料的常溫抗折強度不小于2mpa。

7、進一步的，所述密封層是由耐熱不銹鋼板制成的圓筒形結構，耐熱不銹鋼板的厚度為0.2～2.0mm；耐熱不銹鋼板的搭接寬度至少為75mm。

8、進一步的，所述隔熱層是由隔熱磚或者隔熱澆注料組成的圓筒形結構，隔熱磚或隔熱澆注料的導熱系數(shù)小于0.6w/m·k，隔熱層的厚度不小于50mm。

9、進一步的，所述耐火磚支撐層及密封層均沿管道軸向每間隔1～2m設置一條軸向膨脹縫，軸向膨脹縫中填塞陶瓷纖維毯；耐火磚支撐層的軸向膨脹縫與密封層的軸向膨脹縫間隔50mm以上并錯開設置。

10、進一步的，所述復合密封隔熱內襯的隔熱層與密封層之間，或者隔熱層與管道本體之間設置環(huán)向膨脹縫，環(huán)向膨脹縫的寬度為5～10mm，環(huán)向膨脹縫中填塞陶瓷纖維毯。

11、進一步的，所述管道本體的外部還設有外保溫層。

12、一種荒煤氣輸送管道的使用方法，使用前，利用外接熱源對復合密封隔熱內襯進行烘烤，當耐火磚支撐層的溫度達到600℃以上后，通入氮氣對管道內部氣體進行置換，然后投入使用；使用過程中管道內高溫荒煤氣的流速控制在10～30m/s。

13、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

14、(1)通過采用由耐火磚支撐層、密封層及隔熱層組成的復合密封隔熱內襯，并提高管道內荒煤氣流速，確保高溫荒煤氣進入重整爐前的溫度在565℃以上，避免高溫荒煤氣中的焦油在管道中沉積；

15、(2)管道內襯結構具有隔熱保溫功能，可取消高溫荒煤氣輸送管道常采用的加熱氣體伴熱保溫等措施；

16、(3)管道本體材質采用普通碳鋼即可，與采用耐熱不銹鋼的管道相比，節(jié)省了大量投資；

17、(4)與采用常規(guī)內襯結構的荒煤氣輸送管道相比，可避免由于高溫荒煤氣中焦油等物質滲透到隔熱層中導致管道隔熱作用失效的問題，實現(xiàn)高溫荒煤氣長距離穩(wěn)定輸送，有利于重整爐生產的順行。

技術特征：

1.一種荒煤氣輸送管道，其特征在于，包括管道本體及設于管道本體內的復合密封隔熱內襯；所述管道本體的材質為碳鋼，所述復合密封隔熱內襯由自內而外依次設置的耐火磚支撐層、密封層及隔熱層組成。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種荒煤氣輸送管道，其特征在于，所述耐火磚支撐層是由若干塊高強度耐火磚砌筑而成的圓筒形結構，砌筑灰縫為2～3mm；相鄰2塊高強度耐火磚之間采用溝舌咬合連接；耐火磚支撐層的厚度至少為80mm，高強度耐火磚采用硅鋁系耐火磚，耐壓強度不小于20mpa。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種荒煤氣輸送管道，其特征在于，所述密封層是由密封耐火磚組成的圓筒形結構，密封耐火磚的周向尺寸大于高強度耐火磚的周向尺寸，密封耐火磚的厚度不小于50mm，耐壓強度不小于10mpa；密封耐火磚與支撐層的高強度耐火磚之間錯縫砌筑。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種荒煤氣輸送管道，其特征在于，所述密封層是由耐火澆注料組成的圓筒形結構，密封層的厚度不小于50mm，耐火澆注料的常溫抗折強度不小于2mpa。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種荒煤氣輸送管道，其特征在于，所述密封層是由耐熱不銹鋼板制成的圓筒形結構，耐熱不銹鋼板的厚度為0.2～2.0mm；耐熱不銹鋼板的搭接寬度至少為75mm。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種荒煤氣輸送管道，其特征在于，所述隔熱層是由隔熱磚或者隔熱澆注料組成的圓筒形結構，隔熱磚或隔熱澆注料的導熱系數(shù)小于0.6w/m·k，隔熱層的厚度不小于50mm。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種荒煤氣輸送管道，其特征在于，所述耐火磚支撐層及密封層均沿管道軸向每間隔1～2m設置一條軸向膨脹縫，軸向膨脹縫中填塞陶瓷纖維毯；耐火磚支撐層的軸向膨脹縫與密封層的軸向膨脹縫間隔50mm以上并錯開設置。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種荒煤氣輸送管道，其特征在于，所述復合密封隔熱內襯的隔熱層與密封層之間，或者隔熱層與管道本體之間設置環(huán)向膨脹縫，環(huán)向膨脹縫的寬度為5～10mm，環(huán)向膨脹縫中填塞陶瓷纖維毯。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種荒煤氣輸送管道，其特征在于，所述管道本體的外部還設有外保溫層。

10.如權利要求1～9任意一種所述荒煤氣輸送管道的使用方法，其特征在于，使用前，利用外接熱源對復合密封隔熱內襯進行烘烤，當耐火磚支撐層的溫度達到600℃以上后，通入氮氣對管道內部氣體進行置換，然后投入使用；使用過程中管道內高溫荒煤氣的流速控制在10～30m/s。

技術總結
本發(fā)明涉及一種荒煤氣輸送管道及其使用方法，荒煤氣輸送管道包括管道本體及設于管道本體內的復合密封隔熱內襯；管道本體的材質為碳鋼，復合密封隔熱內襯由自內而外依次設置的耐火磚支撐層、密封層及隔熱層組成。本發(fā)明在減少管道投資、大幅延長管道內襯壽命的同時，避免了由于高溫荒煤氣中焦油等物質滲透到隔熱層導致管道隔熱作用失效的問題，實現(xiàn)了直接重整工藝中高溫荒煤氣長距離的穩(wěn)定輸送。

技術研發(fā)人員：陳偉,趙殿輝,邢高建,肖長志,李昊陽
受保護的技術使用者：中冶焦耐（大連）工程技術有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21