[发明专利]焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置及其制备方法

权利要求书

1.一种焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置，其特征在于：所述冷却装置包括冷却管(1)和设置在冷却管(1)两端分别连接有荒煤气进口法兰(2)和荒煤气出口法兰(3)，所述冷却管(1)由内至外依次由内套管(1.1)、外套管(1.2)、保温层(1.3)和防护层(1.4)组成，所述内套管(1.1)为由内至外依次由高温红外辐射釉层(1.11)、热障涂层(1.12)和内套钢结构层(1.13)组成的多层材料复合结构，所述外套管(1.2)侧壁两端分别开设有通孔(1.22)，靠近所述荒煤气进口法兰(2)的通孔(1.22)上安装有进水口钢管(4)，靠近所述荒煤气出口法兰(3)的通孔(1.22)上安装有水汽出口钢管(5)，所述进水口钢管(4)和水汽出口钢管(5)之间的外套管(1.2)上设置有环状膨胀节段(1.21)；所述高温红外辐射釉层(1.11)厚度为0.1～0.25mm，红外法向辐射率≥0.85，采用火焰喷涂或等离子喷涂制备。

2.根据权利要求1所述焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置，其特征在于：所述荒煤气进口法兰(2)和荒煤气出口法兰(3)上设置有环形凸台(6)，所述环形凸台(6)顶面与外套管(1.2)焊接相连，所述荒煤气进口法兰(2)和荒煤气出口法兰(3)与内套钢结构层采用1Cr18Ni9Ti或Cr25Ni20耐热钢整体铸造，所述环形凸台(6)的凸台面相向布置，所述环形凸台(6)侧面与荒煤气进口法兰与荒煤气出口法兰平面为圆弧过渡。

3.根据权利要求1所述焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置，其特征在于：所述荒煤气进口法兰(2)和荒煤气出口法兰(3)设置有双圈环形凸台(6)，采用1Cr18Ni9Ti或Cr25Ni20耐热钢分别铸造，所述双圈环形凸台(6)由相向布置的内圈环形凸台(6.1)和外圈环形凸台(6.2)组成，环形凸台(6)侧面与荒煤气进口法兰(2)与荒煤气出口法兰(3)平面为圆弧过渡；所述内套钢结构层采用 1Cr18Ni9Ti或Cr25Ni20耐热钢管制备，所述内圈环形凸台和外圈环形凸台顶面分别与相对应的内套管(1.1)、外套管(1.2)焊接相连。

4.根据权利要求2或3所述焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置，其特征在于：所述内套管(1.1)和外套管(1.2)之间形成环状通道(7)，所述环状通道(7)内设置有螺旋翅片(8)，所述螺旋翅片(8)螺旋焊接在内套钢结构层(1.13)外壁上，所述内套管(1.1)、螺旋翅片(8)和外套管(1.2)构成汽化冷却螺旋式夹套。

5.根据权利要求1所述焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置，其特征在于：所述热障涂层(1.12)厚度为0.3～0.6mm，其内外层由陶瓷层(1.12a)和粘结层(1.12b)组成，其中，粘结层(1.12b)厚度为0.03～0.06mm，材质为FeCrAlY、NiCrAlY、CoCrA(1)Y和NiCoCrAlY中的一种，陶瓷层(1.12a)厚度为0.27～0.54mm，材质为6～8％Y₂O₃部分稳定的ZrO₂，采用火焰喷涂或等离子喷涂制备。

6.根据权利要求2或3所述焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置，其特征在于：所述内套钢结构(1.13)层壁厚为10～25mm，与荒煤气进口法兰(2)、荒煤气出口法兰(3)一起采用1Cr18Ni9Ti耐热钢整体浇铸制备；或者采用壁厚为10～25mm的1Cr18Ni9Ti耐热钢管制备，与环形凸台(6)的内圈环形凸台(6.1)顶面焊接相连。

7.根据权利要求1所述焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置，其特征在于：所述外套管(1.2)采用壁厚为10～25mm的厚壁锅炉钢管制备。

8.根据权利要求1所述焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置，其特征在于：所述保温层(1.3)采用陶瓷纤维包裹制备，防护层(1.4)采用镀锌板包裹制备。

9.一种焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)荒煤气进口法兰(2)、荒煤气出口法兰(3)与内套钢结构(1.13)层钢制部件的制备：

按照冷却装置结构，制备相应的精密铸造模具；选择合适的合金原料冶炼1Cr18Ni9Ti或Cr25Ni20钢水，浇铸制备单面带有单圈相向环形凸台(6)的荒煤气进口法兰(2)与荒煤气出口法兰(3)和内套钢结构层(1.13)的整体铸件；

或先浇铸制备带有双圈相向环形凸台(6)的荒煤气进口法兰(2)和荒煤气出口法兰(3)，再采用壁厚为10～25mm的1Cr18Ni9Ti或Cr25Ni20耐热钢管制备内套钢结构层(1.13)，内套钢结构层(1.13)与荒煤气进口法兰和荒煤气出口法兰的内圈环形凸台(6.1)顶面满焊连接；

2)螺旋翅片(8)的制备：

按照设计结构尺寸，选择合适的螺旋翅片(8)钢板，缠绕内套钢结构层(1.13)外壁螺旋焊接，制备螺旋翅片(8)；

(3)外套管的制备：采用壁厚为10～25mm的厚壁锅炉钢管和膨胀节制备外套管(1.2)，并在钢管分别开设通孔(1.22)，在通孔(1.22)上焊接连通进水口钢管(4)和水汽出口钢管(5)；

4)内套管高温红外辐射釉层(1.11)与热障涂层(1.12)的制备：

采用喷砂机对荒煤气进口法兰(2)、荒煤气出口法兰(3)与内套钢结构层(1.13)钢制部件涂层面进行喷砂处理，再采用酒精进行表面清洗与热风烘干；选用FeCrAlY、NiCrAlY、CoCrA1Y和NiCoCrAlY中的一种合金微粉，采用火焰喷涂或等离子喷涂的方法，在钢制部件涂层面喷涂制备厚度为0.03～0.06mm合金粘结层(1.12b)；选择6～8％Y₂O₃部分稳定的ZrO₂微粉，采用火焰喷涂或等离子喷涂的方法，在合金粘结层表面喷涂厚度为0.27～0.54mm的陶瓷层；选择釉化温度为1450～1550℃、红外法向辐射率≥0.85的高温红外辐射釉料微粉，采用火焰喷涂或等离子喷涂的方法，在陶瓷层(1.12a)表 面喷涂厚度为0.1～0.25mm的红外辐射釉层(1.11)；

5)汽化冷却夹套的制备：

采用制备的外套管(1.2)与荒煤气进口法兰(2)、荒煤气出口法兰(3)的单圈环形凸台(6)或双圈相向的环形凸台(6)的外圈环形凸台(6.2)的顶面满焊连接，制备汽化冷却夹套；

6)上述汽化冷却夹套焊缝探伤和气密性试压检验合格后，在外套管(1.2)外表面包裹固定陶瓷纤维保温层(1.3)与镀锌板防护层(1.4)，即得到焦炉上升管荒煤气汽化冷却装置。