[发明专利]水管面板部分和制造流化床反应器中水管面板部分的方法

说明书

一种用于流化床反应器的水管面板部分以及对应的方法。水管面板部分包括：多个平行金属管，其具有管长度L1、外表面、初始外径OD1和初始壁厚度WT1；以及形成在所述管中的每一者的在第一和第二端部部分之间的中心部分中的周向延伸的凹部。凹部具有小于壁厚度WT1的恒定深度D。凹部包围金属管的中心部分的外表面。周向延伸的金属涂层具有至多为凹部的深度D的恒定厚度，以覆盖多个金属管中的每一者的凹部。将肋片连续焊接在每对邻近管之间。

技术领域

本发明涉及一种水管面板部分以及一种制造流化床反应器中的水管面板部分的方法。本发明尤其涉及用于在流化床反应器中的水管面板部分中提供腐蚀保护的布置结构和方法。本发明尤其可适用于邻近于循环流化床（CFB）反应器的水冷壁的耐火材料涂覆的下部分的上边缘的竖直水管面板部分。

背景技术

传统的膜表面或者水管面板由通过金属条（所谓的肋片）连接在一起的平行金属管制成，以构造壁，所述壁例如形成流化床反应器的外壳。高压水在管内侧流动，以从在反应器中的高温颗粒和气体吸取热量。在诸如烧生物质锅炉、烧煤锅炉和垃圾衍生燃料（RDF）锅炉的不同锅炉中的水管和膜表面通常由诸如碳钢、低合金钢、或铁素体钢的基体材料制成。这些材料通常提供良好的强度和结构完整性，以及对在传热中使用的高温、高压水和高压蒸汽的极佳抗性。

由于强有力地运动的床颗粒，流化床反应器的水冷壁的一些区域（尤其是下部分）具有腐蚀风险。为了使腐蚀最小化，水冷壁的下部分（即，其水管面板）通常被耐火材料层保护。耐火材料层的上边缘然后通常形成凸耳，其倾向于被沿反应器的水冷壁向下流动的颗粒连续撞击，由此从凸耳弹起的颗粒导致在耐火材料上方的竖直水管面板的腐蚀。为了使该区域处的腐蚀进一步最小化，耐火材料的上边缘通常布置在水冷壁的朝外弯曲的区段中，使得耐火材料的内表面或靠火侧表面与在其上方的竖直管壁或者水冷壁齐平或从其凹入，如最初在美国专利No.5,091,156中建议的。

即使耐火材料层的上边缘布置在水冷壁的朝外弯曲的区段中，但是已经注意到，在一些情况下，存在由扰动涡流引起的腐蚀的风险，所述扰动涡流是在耐火材料层的上边缘上方的竖直水冷壁中的不连续处产生的。当超出燃料的传统参数（诸如利用低灰分、高挥发性煤）使用流化床反应器（例如循环流化床（CFB）锅炉时）、或者当从初始设计燃料切换到另一更经济的燃料时，可以尤其发生腐蚀。

欧洲专利申请公布No. EP1 640 660教导通过由具有不同抗腐蚀性质的至少两个地带的例如喷镀金属的防护层（shield）来涂覆壁的内表面，使在耐火材料层上方的流化床反应器的壁的腐蚀最小化。

美国专利No.8,518,496公开了减慢管壁中的竖直管的在与流化床锅炉中的耐火材料凸耳的接口处的腐蚀和侵蚀的过程的方法，这通过如下来实现：在管的靠火侧表面上提供耐腐蚀和耐侵蚀涂层（涂层具有平滑且逐渐向上减小的厚度）以及提供接近耐火材料凸耳的凹部。

韩国专利公布No. KR 101342266 B1建议在循环流化床锅炉的水冷壁的耐火材料涂覆的下区段的上边缘上方的管壁的朝外弯曲的部分的区中提供在管壁的内表面的顶部上的两个不同层的涂层。

关于在欧洲专利申请公布No. EP1 640 660、美国专利No. 8,518,496和韩国专利公布No. KR 101342266 B1中描述的方法的问题在于，抗腐蚀涂层的表面至少在一定程度上处于比涂覆区域上方的裸露管壁的外表面更高水平处，这导致在反应器中流动的材料的扰动涡流，且导致涂覆区域上方的管壁的增加的腐蚀。

美国专利No. 5,910,920公开了一种流化床反应器，其具有：在反应器的水冷壁的下部分的内侧上的耐火材料内衬；以及凹部，其在耐火材料内衬上方形成在水冷壁的内表面上，至少通过上端壁和底部限定凹部；以及涂层，其设置在凹部中。涂层从凹部的上端壁延伸到耐火材料内衬。如果涂层的表面与涂层上方的管壁齐平，则可以避免在涂覆区域上方的裸露管壁的增加的腐蚀。在美国专利No.5,910,920中描述的方法的问题在于，其难以形成在水冷壁的内表面上的凹部以及凹部中的具有精确形成的表面的涂层。