水冷壁式气化炉设计制造要点
晋华煤浆水冷壁废锅气化炉工艺流程
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水冷壁气化炉技术综述
表 ２ Ｓｈｅｌｌ气 化 炉 工 业 化 情 况
３ ＧＳＰ气 化炉
３．１ 技 术特 点 气化 炉仅 设 １个 烧 嘴 ，即开工 烧 嘴 与煤 粉 烧 嘴
合 二 为一 。干煤 粉 以二 氧 化 碳 或 氮气 作 为载 体 ，与 氧气 、水蒸 汽通 过组 合单 烧 嘴顶 置下 喷进 入气 化 炉 ， 气 化炉 采 用水 冷壁 结 构 ，操 作 温 度控 制 在 １ ３５０～ １ ７５０℃ ，压 力 ３．０～ ４．０ ＭＰａ，煤 气 中 ‘ｐ（ＣＨ ）＜ ０．１ ，下 部设 激冷 室 。
第 ３期
水冷 壁 气化 炉技 术 综述
２１
水 冷 壁 气 化 炉技 术 综 述
葛 昊成 （上海 化 工研 究院 ，上海 ２０００６２）
摘 要 煤气 化 技术 可分 为 固定 床 、流 化床气 化 和气 流床 ，而气 流床 气 化又可分 为水 冷壁 型气化 炉 和耐 火砖 型气 化 炉 。梳理 了最新 国 内现存 水 冷壁 型气 化炉 的几 大技 术 ，分别对 其工 艺特 点作重 点介绍 ， 结合 各气 化技 术 在 国内 的应 用情 况 ，观察 煤化 工 在我 国的 发展 趋势 。 关键 词 ｌ水 冷壁 煤化 工 气化 炉
台其 他技 术 的耐火 砖 气 化 炉 ，现 正与 盈 德 清 大洽 谈 将 ２台耐火砖 气化 炉试 点改造 为第 二代 清华炉 。另 外 ，黑龙 江北 大荒农 业 股 份 有 限公 司浩 良河 分 公 司 也有 同样 将耐 火砖 气化 炉改造 为第 二代清华 炉 的意 愿 。
第二 代清 华炉 工业 化情况 见表 １。
２ 壳牌 粉 煤气 化 炉
２．１ 技术 特点
采 用竖 管 式水 冷 壁 、对 置 多烧 嘴 设 计 。 以纯 氧 作 气 化剂 ，干煤 粉经 氮 气 输送 通 过 ４个设 在 气 化 炉 下部 的烧 嘴喷入 气 化 炉 ，燃 烧 产 生 的煤 气 （约 １ ５００ ℃）在 气化 炉顶 部与循 环 压缩 机 循环来 气接触 ，激冷 至 ９００℃后 送废 热锅 炉 ，副产 中 、高压蒸 汽 。碳 转 化 率 可达 ９８ ～９９ ，气 化炉 设计 使 用 寿命 ２０年 ，烧 嘴设计 使用 寿 命 可达 ８ ０００ ｈＥ 。其 废 锅 流 程 能耗 接 近发 改委 “十 二五 ”煤炭深 加 工项 目的指标 的先进 值 ，且 现 已开 发 出下行 水激冷 流程 。
气化炉内部水冷壁排渣口设计和试制
收稿日期：２０１８－１２－２５ 修稿日期：２０１９－０１－２３
７０
ＰＲＥＳＳＵＲＥ
１ 部件简介
干粉煤气化炉中的水冷壁为隔热层与水冷相 结合，通过两级降温起到隔热效果。排渣口部件 是水冷壁的重要组成部分，是连接气化室和激冷 室的通道口。该部件的作用是使反应产物能够顺 利进入激冷室，并确保通道口附近支撑结构的工 作温度保持在安全温度以下。其工作原理与气化 室侧面的圆筒形水冷壁相同，一方面通过加压冷 却水强制降温；另一方面通过内螺纹螺柱挂载耐 热材料和炉渣形成隔热层。本次试制在设计过程 中对排渣口进行了部分结构优化。
图 ３ 螺距结构示意
排渣 口 规 格： １４０５ｍｍ，高 度 Ｈ＝１３２６ ｍｍ；螺旋管规格为：６０ｍｍ×５ｍｍ。主体材料 为 １５ＣｒＭｏ钢管。１５ＣｒＭｏ系珠光体组织耐热钢， 在高温下具有较高的热强性（δｂ≥４４０ＭＰａ）和抗 氧化性，并具有一定的抗氢腐蚀能力。
２ 结构优化
２．１ 减少非平面弯管 排渣口盘管部分尽量减少使用异形弯管的出
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｌａｇｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｏｒｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｎｔｈｅｗａｔｅｒｗａｌｌｉｎｓｉｄｅｔｈｅｇａｓｉｆｉｅｒ，ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，ｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｓｈａｐｅｄｅｌｂｏｗｗａｓｃｈａｎｇｅｄｉｎｔｏａｐｌａｎｅｅｌｂｏｗｔｏａｖｏｉｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｔｅｒｐｉｐｅｓ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｍｉｃｉｒｃｕｌａｒａｒｃｈｃｏｉｌｍａｋｅｓｔｈｅｈｅａｔｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｉｌａｎｄｔｈｅｓｌａｇｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｍｏｏｔｈｉｎ ｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｃｏｖｅｒｉｎｇａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｍａｌｌｒａｄｉｕｓｓｈａｒｐｅｌｂｏｗｏｎｔｈｅｃｏｖｅｒｐｌａｔｅａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｃｏｏｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｌａｇ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｏｒｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈｐｒｏｃｅｓｓｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｕｐｇｒａｄｅｉｎｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｉｎ ｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｓｏｌｖｅｄｉｎｔｕｒｎ，ａｎｄｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｓｌａｇｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｏｒｔｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓｉｆｉｅｒ；ｗａｔｅｒｃｏｏｌｅｄｗａｌｌ；ｓｌａｇｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｏｒｔ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｓｉｍｍｅｒｂｅｎｄ
关于气化炉烧嘴、水冷壁系统设计存在的问题
结论：西门子目前提供的烧嘴循环冷却水进口压力4.72MPa,以此推算出口压力为4.32MPa,低于气化炉操作压力 西门子确认烧嘴循环冷却水系统进出口压力。
二、水冷壁循环冷却水系统
进口压力(MPa) 5.6 进口压力(MPa) 5.92 出口压力(MPa) 4.8 出口压力(MPa) 5.12 西门子工艺 压降(MPa) 气化炉操作压力（MPa) 气化炉跳车压力(MPa) 0.8 4.2 4.7 寰球（参照西门子理念） 压降(MPa) 气化炉操作压力（MPa) 气化炉跳车压力(MPa) 0.8 4.52 5.02
结论：1.西门子水冷壁罐安全阀整定压力为5.3MPa,高于循环冷却水罐0.5MPa，以此推算寰球设计的水冷壁罐安 为5.62MPa，水冷壁设计压力是与安全阀整定压力有关系的，西门子的理念是水冷壁设计压力为安全阀整定压力 据以上设计理念推论，气化炉压力提高后水冷壁的设计压力要超过6.3MPa； 2.根据ASME标准，水冷壁设计压力提高，管壁厚度要增加（6.3MPa是临界设计压力，压力提高一等级，壁 多，就会出现水冷壁导热不良、内外温差大、管道应力大等问题）。
关于气化炉烧嘴、水冷壁系统设计存在的问题
一、烧嘴循环冷却水系统
进口压力(MPa) 4.7 进口压力(MPa) 5.02 出口压力(MPa) 4.3 出口压力(MPa) 4.62 西门子工艺 压降(MPa) 气化炉操作压力（MPa) 气化炉跳车压力(MPa) 0.4 4.2 4.7
ห้องสมุดไป่ตู้
寰球（参照西门子理念） 压降(MPa) 气化炉操作压力(MPa) 气化炉跳车压力(MPa) 0.4 4.52 5.02
的问题
备注 烧嘴循环水出口压力高于气 化炉操作压力0.1MPa 备注 烧嘴循环水出口压力高于气 化炉操作压力0.1MPa
气化炉 GSP HT-L
GSPGSP 加压气流床气化技术融合了干法、湿法进料两种气化工艺技术的优点。
具体过程如下：粉煤及气化剂经组合喷嘴进入气化炉，喷嘴置于气化炉上端这不同于壳牌气化炉喷嘴布置。
粉煤在燃烧的同时放出大量热量供自身气化，生成粗煤气及熔渣，而后进入下部激冷室，熔渣在激冷室内被激冷水冷却后通过渣锁斗定期排入渣池，此过程与texco过程相似。
粗煤气被冷却到220℃左右并接近饱和状态，由激冷室上部排出，经两级串联的文丘里洗涤器分离后使粗煤气含尘量降至1mg/m3，送至合成单元。
下图是GSP工艺流程图。
1、GSP气化技术通过干法加料，采用多级组合进料技术, 粉体密相气体输送, 由常压、加压、变压、加料器和称重计量几个单元组成, 各单元间均由球形阀联结, 并配有压力、温度和料位等指示仪器。
该组合进料技术要求原料破碎至0.2mm 以下的粒级含量达80%以上, 粉体由载气通过输送管送入储仓, 载气经除尘过滤后排出系统, 两个加压锁斗交替充入粉体并使气体增压至 4.0MPa, 而且在后续过程形成加压连续输送, 粉体经过加压、料位检测进入加料器, 并经过秤重计量送入气化炉燃烧气化。
干法进料过程如图2。
图2 干法进料过程示意图2、GSP气化烧嘴设计采用多层内水夹套、多通道设计，共设计有6层通道，多种进料雾化方式,是GSP 气化技术的两大关键设备之一。
该烧嘴独有的特点就是每个通道都设计有各自的水夹套来冷却，使烧嘴受热均匀，温度始终保持在一个较低水平，极大地延长了烧嘴使用寿命，烧嘴中心管既可以是干粉通道，又可以是氧化剂通道，是GSP气化喷嘴独有的特点，是所有干法和湿法气流床气化喷嘴所不具有的。
图3 烧嘴结构图3、GSP 气化炉GSP气化炉为水冷壁炉, 分为colling screen 和cooling wall两种形式, 是GSP 气化技术的两大关键设备之一，采用单喷嘴顶喷式进料, 粗煤气激冷流程，底部液态排渣。
由气化喷嘴、水冷壁气化室和激冷室组成，整个气化炉主体为圆筒型结构，气化炉外壁带水夹套，其中气化室有水冷壁抓丁挂渣和砌筑耐火砖两种类型，规模大小不等。
水煤浆水冷壁气化炉建设与运行总结
水煤浆水冷壁气化炉建设与运行总结
湖北省水煤浆水冷壁气化炉建设及运行总结。
1、水煤浆水冷壁炉设计理念：在煤气化及烟气处理技术发展及节能
改造中，结合国家技术政策的指导，综合考虑现场开采煤和用煤柔性，结
合当地水资源，设计出水煤浆水冷壁炉，进行气化处理，通过水冷壁等节
能改造，有效降低气化过程热损，节约能源，降低气化过程排放物。
2、节能改造：水煤浆水冷壁炉，在是否采用冷壁等节能改造等进行
气化处理，有效消除在气化过程中的热损，大大降低煤炭消耗，节约能源，降低烟气排放物。
3、系统调试：经过系统的调试和实际运行，水煤浆水冷壁炉能够达
到设计要求，烟气排放量能够达到国家规定的标准，水煤浆水冷壁炉的运
行更加稳定、可靠、安全，符合环保要求。
4、后续工作：在日常运营过程中，要切实的做好维护保养工作，防
止炉内煤气泄漏，同时保持水煤浆水冷壁炉的烟气排放量能够指标稳定、
经济稳定、安全稳定。
水煤浆水冷壁清华炉气化技术
水煤浆水冷壁清华炉气化技术水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术一、概述北京盈德清大科技有限责任公司是盈德气体集团有限公司与清华大学清华炉煤气化技术的发明人共同组建的合资公司，取得了清华大学的授权，独家经营清华炉煤气化技术，并与清华大学共同进行后续相关技术的研发和推广。
第一代清华炉耐火砖气化技术（非熔渣一熔渣分级气化技术）大型工业装置已分别在大唐呼伦贝尔（18/30项目）、鄂尔多斯市金诚泰化工有限责任公司（一期60万吨甲醇装置）、山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行，运行至目前三套装置均运行稳定，专家鉴定认为该技术优于国外同类技术，具有国际先进水平”。
第二代清华炉水煤浆水冷壁技术是气化炉的燃烧室采用水冷壁型，气化炉内件本身是一台膜式水冷壁，安装在整个气化炉承压外壳中。
气化炉运行时，气化反应段膜式壁固化的灰渣层，能够对水冷壁起保护作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蚀，达到以渣抗渣”的效果。
水冷壁清华炉煤气化技术对煤种适应性强，能够消化高灰份、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化。
清华炉煤气化技术残炭含量低，废渣易于收集处理，废水无难处理污染物，正常生产过程中无废气排放；制浆用水可以使用工厂难以处理的有机废水，对环境友好。
第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术的工业装置于2011年8月在山西丰喜投入运行，首次投料即进入稳定运行状态，并全面实现了研发和设计意图。
至2012年1月9日计划检修，创造了首次投料并安全、稳定、连续运行140天的煤化工行业奇迹。
水冷壁清华炉气体成份与水煤浆耐火砖炉气体成份相当，且不必每年数次更换锥底砖，定期更换全炉向火面砖，节约运行费用并提高单台气化炉的年运转率，为煤气化生产装置的安稳长满优”运行创造了条件。
清华炉煤气化技术可应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用和石油、天然气替代项目。
适用于合成氨、甲醇、煤制氢、煤制乙二醇、煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制芳烃、冶金、石化、陶瓷、玻璃、液体燃料及电力等行业。
水煤浆水冷壁加压气化炉烧嘴的结构设计和参数计算
水煤浆水冷壁加压气化炉烧嘴的结构设计和参数计算刘孝弟;毕大鹏;顾学颖【摘要】由于耐火砖的使用温度限制,传统的带耐火砖内衬的水煤浆气化炉无法处理高灰熔融性温度的煤种.当采用水冷壁式气化炉时,水煤浆的点火问题必须通过烧嘴解决.介绍了自带点火功能烧嘴的结构及点火方案,利用建立的物理及数学模型,以工程中常用的液化气、天然气和弛放气为例,对水煤浆水冷壁气化炉烧嘴的点火过程进行了三维稳态计算,得到了使炉膛固定位置处温度达到1000℃时所需的3种燃料气的流量,并分别得到在燃料气稳定燃烧、通入水煤浆和撤掉燃料气3种情况下气化炉内的温度分布.计算及实践证明,采用该烧嘴能实现水煤浆的点火,保证水煤浆的稳定燃烧.【期刊名称】《煤化工》【年(卷),期】2016(044)002【总页数】6页(P1-5,19)【关键词】水煤浆;加压气化;自带点火功能烧嘴;水冷壁;耐火砖【作者】刘孝弟;毕大鹏;顾学颖【作者单位】清华大学,北京 100084;北京航天动力研究所,北京 100076;安徽科达洁能股份有限公司,安徽马鞍山 243000;北京航天动力研究所,北京 100076【正文语种】中文【中图分类】TQ534.4水煤浆加压气化工艺中，水煤浆与空分所得的氧气通过工艺烧嘴，送入气化炉内进行气化。
气化炉一般采取内衬耐火砖+隔热层+保温层的钢壳结构形式。
之所以选用耐火砖作为内衬，一方面是为了解决气化炉的保温和隔热问题，更重要的是利用耐火砖的蓄热，解决水煤浆的点火问题。
水煤浆和氧气充分燃烧后，含有大量固体颗粒的高温气体会对耐火砖形成冲刷和侵蚀，加上耐火砖的耐温极限条件，因此，水煤浆加压气化的气化温度一般控制在1 200℃以下，且耐火砖需要定期更换（一般情况下大约一年），这样对于灰熔融性温度较高的煤种，处理起来就会有一定的难度，使该工艺装置的应用受到一定的限制。
目前，粉煤加压煤气化炉基本上采取水冷壁式的内胆结构，利用水冷壁上附带的渣钉，使水冷壁上形成均匀而稳定的流动渣层，形成以渣抗渣的有利条件。
水煤浆水冷壁清华炉气化技术资料
水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术水煤浆水冷壁（清华炉）气化技术一、概述北京盈德清大科技有限责任公司是盈德气体集团有限公司与清华大学清华炉煤气化技术的发明人共同组建的合资公司，取得了清华大学的授权，独家经营清华炉煤气化技术，并与清华大学共同进行后续相关技术的研发和推广。
第一代清华炉耐火砖气化技术（非熔渣—熔渣分级气化技术）大型工业装置已分别在大唐呼伦贝尔（18/30项目）、鄂尔多斯市金诚泰化工有限责任公司（一期60万吨甲醇装置）、山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗分公司投入运行，运行至目前三套装置均运行稳定，专家鉴定认为“该技术优于国外同类技术，具有国际先进水平”。
第二代清华炉水煤浆水冷壁技术是气化炉的燃烧室采用水冷壁型，气化炉内件本身是一台膜式水冷壁，安装在整个气化炉承压外壳中。
气化炉运行时，气化反应段膜式壁固化的灰渣层，能够对水冷壁起保护作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蚀，达到“以渣抗渣”的效果。
水冷壁清华炉煤气化技术对煤种适应性强，能够消化高灰份、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化。
清华炉煤气化技术残炭含量低，废渣易于收集处理，废水无难处理污染物，正常生产过程中无废气排放；制浆用水可以使用工厂难以处理的有机废水，对环境友好。
第二代水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术的工业装置于2011年8月在山西丰喜投入运行，首次投料即进入稳定运行状态，并全面实现了研发和设计意图。
至2012年1月9日计划检修，创造了首次投料并安全、稳定、连续运行140天的煤化工行业奇迹。
水冷壁清华炉气体成份与水煤浆耐火砖炉气体成份相当，且不必每年数次更换锥底砖，定期更换全炉向火面砖，节约运行费用并提高单台气化炉的年运转率，为煤气化生产装置的“安稳长满优”运行创造了条件。
清华炉煤气化技术可应用于国家重点新能源领域，煤炭的清洁利用和石油、天然气替代项目。
适用于合成氨、甲醇、煤制氢、煤制乙二醇、煤制烯烃、煤制油、煤制天然气、煤制芳烃、冶金、石化、陶瓷、玻璃、液体燃料及电力等行业。
水冷壁气化炉制造工艺研究
图1气化炉简图水冷壁气化炉制造工艺研究奚旭，王云林，王冬平，张俊（东方电气集团东方锅炉股份有限公司， 四川 自贡 643000）[摘 要] 本文阐述了水冷壁气化炉的结构特点及制造难点，着重介绍了关键部件制造过程中采用的工艺方法，可为该类气化炉的制造提供借鉴。
[关键词] 水冷壁气化炉；制造；工艺研究作者简介：奚旭（1983—），男，重庆潼南人，大学本科学历，高级工程师。
在东方电气集团东方锅炉股份有限公司工艺部主要从事电站锅炉、压力容器制造工艺开发工作。
在煤化工设备方面，国内目前较多采用的是带废锅进行合成气冷却的气化炉及水煤浆气化热壁炉，前者炉型制造难度大，投资大，并且生产制造周期长，内件关键设备一直依靠进口；后者则需要定期更换耐火砖，存在运行成本高、停炉时间长等缺点。
东方锅炉在国内气化炉制造领域处于领先水平，公司承制的某新型水冷壁下行水激冷气化炉，分别由外壳、内件水冷壁气化室和内件激冷室等组成，该气化炉为国内第一台改进型中试装置，在厂内将内件与外壳分别制造完成后，采用立式套装内件方法，将内件与外壳组装后整体发运至安装现场。
本文就该类炉型的内件关键部件制造及内件与外壳组装工艺进行分析研究。
1 结构特点该新型气化炉主要由外壳、内件水冷壁气化室以及镍基材质的激冷室构成，见图1。
该气化炉采用四喷嘴燃烧方式，在水冷壁构成的圆形反应空间内产生的合成气与废渣一起流向下方激冷室，通过设置在中间的激冷环装置和激冷室喷嘴的喷水冷却方式，将气、渣冷却，气体经过水冷洗涤后随激冷室侧面合成气出口流出，废渣向下流向渣池。
气化炉结构示意图如图1：其主要技术参数如下：设计压力：5.1MPa ；设计温度：400℃；工作介质：高温煤气、熔渣（干区）/煤气、熔渣、黑水（湿区）。
该台气化炉具有以下结构特点：设备外形尺寸大、吨位重，该气化炉设备总长27.3m ，设备总吨位约350吨。
气化炉结构复杂，管口多，外壳共有128个管口，在狭小空间外壳与内件的连接接管头数达三百多头。
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水冷壁式气化炉设计制造要点张娈（苏州海陆重工股份有限公司， 江苏 张家港 215600）[摘 要] 介本文介绍了下行激冷的水冷壁气化炉的结构设计要点，以及制造过程中需要重点控制的技术环节。
[关键词] 下行激冷；水冷壁；气化炉；制造作者简介：张娈（1968—），女，陕西人，本科学历，高级工程师，现任苏州海陆重工股份有限公司副总工程师。
下行激冷的水冷壁气化炉采用干煤粉加压气流床气化技术，入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉，干煤粉由气化炉顶部/上部进入，下行水激冷产生合成气，水冷壁回收热量产生中压蒸汽可用于发电或供热蒸汽，既扩大了煤种范围，又避免了定期更换耐火砖的麻烦，下喷直接激冷降低了设备造价，流程简单，激冷后合成气中的水蒸气也基本能满足后续工段变换使用，尤其适用于煤化工生产。
1 水冷壁式气化炉结构设计要点水冷壁式气化炉采用粉煤与氧气作用，生成含有高含量H 2和CO 的粗合成气，带渣的合成气下行，在激冷室中被冷却，一般由以下几部分组成：带支撑的压力外壳，中间支撑板，破渣机用连接法兰，多级温度计及激冷室内部的高合金堆焊层；内件包括：烧嘴座、水冷壁、渣口、带激冷环和雾化喷嘴的下降管、上升管、内部连接管道。
根据相应的气化炉技术专利，在气化炉顶部和/或上部设置烧嘴法兰口，用于固定烧嘴座。
由于此处采用耐高温的密封结构，在压力外壳的耐压试验中，可以使用费用相对较低的密封垫。
烧嘴座的法兰连接螺柱螺母采用拉伸器上紧，保证紧固。
在气化炉接近中间的位置设置中间支撑板，此支撑板的上部属于反应段，下部属于激冷段。
在支撑板上方设置人孔，用于调整水冷壁部件的装配对中、相应管道的组焊及气化段内部检查。
水冷壁的供水管路设有进出水集箱，分别与压力外壳相对应的进出水接管焊接，集箱通过各管头与水冷壁管子连接。
压力外壳耐压试验后及水冷壁预装前，在压力外壳反应段内部敷设耐火衬里，设置锚固钉用于固定耐火衬里，人孔的开孔采用可拆卸耐火材料插件填充，保护压力外壳免受热流影响。
中间支撑板底部区域，包括渣口支撑板的密封面及激冷段到破渣机连接法兰的整个壳体内部，都采用耐蚀高合金堆焊。
气化炉下部筒体设置支耳，支耳的设计应考虑附加的地震载荷、风载荷以及管道外载荷。
气化炉用地脚螺栓安装在钢结构或加强混凝土结构上。
在气化炉激冷段底部还有一个大法兰，用来连接固定破渣机，在设计法兰强度时，破渣机重量及相连球阀的重量都应考虑在内。
烧嘴座主要由一个大平盖、烧嘴导管及盘管组成，所有部件气密焊接在一起，且所有向火面的盘管要打上销钉和SiC 捣打料。
水冷壁是多头螺旋盘管或直管与翅片组成的直筒体结构，其设计包括热力计算、水动力计算、强度计算和结构详细设计。
管子与翅片通常是由低合金钢绕制焊接，安装进压力壳体后，再将内部进出水管与外壳进出水管进行连接，外壳进出水管需要附加相应载荷。
水冷壁固定在压力外壳上，压力外壳在此处需要附加相应载荷。
水冷壁在不同高度上设置温度测点，温度测点上配有热电偶套管。
水冷壁内表面有高密度焊接销钉，用于固定SiC 衬里。
表1 设备设计参数渣口是多头螺旋盘管与翅片结构。
渣口的安装与拆卸可通过气化炉顶部法兰口进行。
在渣口安装到壳体支撑板上后，其进出水管与壳体上对应的管口直接焊接。
渣口为耐磨损件，应保证渣口的开口尺寸易于工人通过检修，并应保证整体易于更换。
其管子及翅片通常采用低合金钢。
在特定的部位（渣口底部）应采用镍基材料。
激冷段位于壳体中间支撑板下方，可以通过激冷段壳体上的人孔进入内部检查与维修。
激冷段内件由下降管（带激冷环和雾化喷嘴）、上升管等组成。
下降管与壳体支撑板底部通过法兰/垫片连接。
在下降管顶部，设有激冷环，为下降管提供水膜。
在下降管上部接近渣口的位置，有数个雾化水喷嘴均匀周向排列，通过下降管上的小孔，将雾化水直接喷入流经下降管中的粗合成气和熔渣以实现冷却功能。
下降管及其附件的主要材料是镍基合金，所有管口在流体接触面和壳体内壁以及壳体法兰同液体接触的都应通过堆焊防止腐蚀。
对于设计中无气化段筒体设备法兰的气化炉，在进行耐压试验前，不能先进行反应段外壳内部衬里施工，也不能先将水冷壁安装进外壳中。
如果耐压试验后不能从连接破渣机法兰口安装下降管，则要在压力试验前先行安装。
在气化炉上部筒体留一条环焊缝作为黄金焊缝最后施工。
耐压试验合格后，压力外壳将重新打开进行外壳内部耐火衬里施工及水冷壁的安装。
在黄金焊缝两边去掉热影响区长度的壳体部分，最后对黄金焊缝进行100%RT+100%MT 和局部热处理。
对于气化炉压力外壳的计算与设计应考虑表1的参数及外部载荷：设备部件设计压力（内压）MPa设计压力（外内压）MPa设计温度（最高）℃设计温度（最低）℃压力外壳 5.1-6.2-0.1300-400-19水冷壁 5.3-6.9—269-300-19渣口 5.3-6.9—269-300-15烧嘴座盘管 5.3-6.9—269-300-15内部激冷管道0.6—300-15所有承压件的材料必须是按压力容器相关标准和法规允许使用的材料，常用材料如下：封头、筒体、锥体、支撑板等：S A -387Gr.22Class2，SA-387Gr.11Class2，15CrMoR ，14CrMoR 等。
壳体锻件、法兰、盖板等：S A -182 F 22 Class3，SA-182 F11Class2，15CrMo ，14CrMo 等。
壳体内部管道与法兰： S A -335-P 11，15CrMo ，UNS N08825，SS316Ti 等。
烧嘴座销钉：SA-739-B11圆棒，S31008等。
激冷室内部堆焊：SS316L ，Alloy825等。
激冷室内件下降管和激冷环上部：U N S N08825，其他SS316L 。
水冷壁、渣口、烧嘴座管子：SA-335-P22，SA-335-P11，15CrMo ，12CrMo 等。
水冷壁、渣口、烧嘴座翅片：S A -387Gr.11Class2，15CrMo 等。
水冷壁、渣口、烧嘴座销钉：A I S I 314（X15CrNiSi25-20），S31008等。
渣口底部管：Alloy625，Alloy825堆焊等。
烧嘴导向管（底部）：SB409-Alloy800H （UNSN08810）等。
激冷段内部管子和法兰：SS31803或N08904，SS316L 等。
在满足设计条件和考虑气化炉在现场进行外部保温施工，应提供外部的防腐系统。
设置外保温的固定元件，保温形式：玻璃棉，热传导率约为0.05W/mk 。
出于运输及储存考虑，气化炉应及时冲洗，充分干燥，充氮保护。
2 气化炉的制造要点为了保证气化炉壳体使用CrMo 钢板的性能，在钢板采购技术要求中提出附加要求。
由于气化炉最终焊后热处理温度680°±10℃，推荐的最大模拟焊后热处理为：680±10℃×20h ，最小模拟焊后热处理为：680±10℃×8h 。
封头模拟试样在模拟热处理前先进行模拟热压+正火+回火，热压温度为960±15℃，保温时间96min，正火温度按钢厂实际经验，回火温度≥710℃。
为了保证气化炉壳体CrMo钢板的加工后的性能，要求气化炉制备代表激冷室外壳筒体的产品焊接试板一块；代表反应室外壳筒体的产品焊接试板一块；热成形温度超过材料回火温度的CrMo 椭圆形封头应制备一块热成形试板，若封头采用拼板热成形，该热成形试板至少包含一条拼接焊缝。
热成形试板应尽量大，足于制作两套试样并分成两部分，一部分用于工件经正火+回火热处理后试验；另一部分用于与产品一起参与焊后热处理后进行试验；如第一部分检验结果不符合要求时，需采取的处理措施也应加进第二部分试板中。
产品焊接试板和热成形试板应随产品一起进行同炉热处理，其力学性能检验项目除应符合NB/T 47016的规定外，还需要检验以下项目：高温拉伸试验，试验温度为设计温度；夏比V型缺口冲击试验；硬度试验；化学成分分析（仅适用于产品焊接试板）；复层或耐腐蚀堆焊层的晶间腐蚀试验（仅适用于复合板或堆焊衬里筒体产品试板）。
为保证气化炉壳体CrMo钢材的焊接质量，要求焊接所选用的焊接材料应保证采用相应的方法焊成的焊接接头熔敷金属的化学成分与主体材料相匹配，并满足以下要求：X系数：（10P+5Sb+4Sn+As）×102≤15ppm （式中元素以×10-6（ppm）含量代入）Mn%+Si%≤1.1%；Cu≤0.20%；Ni≤0.30%。
为保证壳体CrMo钢的焊接质量，按要求进行评定，焊接工艺评定试板各个试验项目、取样数量级热处理条件见表2。
表2 焊接工艺评定试板试验项目、取样数量级热处理条件焊接工艺评定时所使用的焊条、焊丝和焊剂的型号和牌号应与产品制造时一致。
焊接工艺评定试验还包括焊接接头截面的HV 硬度分布测定。
为了保证不锈钢堆焊层的耐腐蚀性能，激冷室筒体采用E309L（或309MoL）+E316L焊材进行堆焊，堆焊层至少两层，即带极堆焊，一层过渡层，一层耐腐蚀面层；手工堆焊层，一层过渡层，两层耐腐蚀面层。
总厚度6+0.5mm，耐蚀层厚度≥3mm。
为确保堆焊层质量，应严格控制堆焊焊材的含碳量，面层焊缝金属的含碳量应控制在0.02%以内，铁素体含量应在3FN~10FN之间。
为保证不锈钢堆焊层的耐腐蚀性能，按照NB/ T 47014的规定进行堆焊工艺评定。
气化炉水冷壁内件包括煤粉烧嘴插入通道、反应室冷却屏和渣气出口三个独立组件，而每个独立组件又根据需要由多个不同型式、不同形状的螺旋管状冷却壁面组合成一体。
单元组件结构特殊，组装焊接要求高，需要设计专用的工装。
控制反应室冷却屏上部锥段、中间直段、下部锥段长度及总长度符合图纸要求，制造过程中严格控制关键尺寸，组装焊接要求高，需要设计专用的工装。
试验项目取样数量试样位置焊接试板热处理条件常温拉伸试验焊接接头试样T/2处一件，试样轴线垂直于焊缝接头轴线Max.PWHT全焊缝金属拉伸试样T/2处一件，试样轴线平行于焊缝接头轴线Max.PWHT高温拉伸同上同上同上弯曲试验侧弯2个沿试板厚度方向，试验轴线垂直于焊接接头轴线Min.PWHT夏比V型缺口冲击试验2套，每套2组（一组：焊缝区试样；另一组：热影响区试样），每组3件T/2处一件，试样轴线垂直于焊缝接头轴线一套Max.PWHT；一套Min.PWHT图1 烧嘴座水冷管件水压试验 图2 完工的烧嘴座图3 水冷壁锥段盘管和直段盘管装配 图4 水冷壁水压试验图5 渣口盘管绕制 图6 成形后的渣口3 激冷室内件组装为了保证激冷室内件的组装精度，首先要保证各激冷部件的尺寸精度，由于激冷室中的水和含水煤气均具有一定的腐蚀性，为确保气化炉长期、安全、稳定地运行，需要保证激冷室内件的耐腐蚀性能，激冷室内件的制造全过程应保持零部件的清洁，表面钝化膜完整无损伤，避免铁离子污染。