從配量罐向氣化反應(yīng)器的具有高壓力差的氣動燃燒物質(zhì)輸送的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在一氣流反應(yīng)器中在壓力下氣化可燃粉塵的方法，其中，向所述氣化反應(yīng)器的可燃粉塵輸送氣動地具有高的加載密度在流動流推送或緊密流推送的范疇中發(fā)生。粉塵量調(diào)節(jié)裝置采用一調(diào)節(jié)閥，所述調(diào)節(jié)閥被設(shè)定到一高的壓力差上，以便排除來自所述氣化反應(yīng)器或其它后置連接設(shè)備的壓力波動反作用到向所述氣化反應(yīng)器的連續(xù)的粉塵流上。
【專利說明】從配量罐向氣化反應(yīng)器的具有高壓力差的氣動燃燒物質(zhì)輸送
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于氣化氣流中的粉塵式燃燒物質(zhì)的方法，所述方法在壓力下、尤其是多倍大氣壓力下利用氧或含氧的氣化介質(zhì)在燃燒物質(zhì)的無機(jī)部分的熔點(diǎn)之上的溫度下執(zhí)行。燃燒物質(zhì)被理解為不同煤化度的以細(xì)塵方式磨碎的煤、垃圾再生和殘余物質(zhì)再生的高熱值組份、石油制備的產(chǎn)品如石油焦以及干燥的或通過熱預(yù)處理所制備的生物量。
【背景技術(shù)】
[0002]在氣體產(chǎn)生技術(shù)中多年來公知了氣體產(chǎn)生的自熱式氣流氣化現(xiàn)有技術(shù)。燃燒物質(zhì)與含氧的氣化介質(zhì)的比在此這樣地選擇，使得所有較高原子價的碳化合物被轉(zhuǎn)換成合成氣體成分如CO和H2并且無機(jī)組分作為熔融液態(tài)的殘?jiān)c所述熱的粗制氣一起被排出所述氣化腔，參見J.Carl, P.Fritz, N0ELL-K0NVERSIONSVERFAHREN, EF-Verlag fur Energie-und Umwelttechnik GmbH, 1996,第32頁至38頁。在此有利的是,可燃粉塵被氣動地在具有惰性承載氣體的緊密流中輸送給氣化反應(yīng)器。在此，所述可燃粉塵由一無壓的運(yùn)行料倉出來地被推送到一個或多個壓力閘中并且通過輸送惰性氣體如氮、二氧化碳或含氧低的煙氣或廢氣被帶到一壓力上，該壓力處在所述氣化反應(yīng)器的壓力之上。在壓力下被調(diào)節(jié)的粉塵式燃燒物質(zhì)被輸 送給一其它的壓力容器，在下文中被稱作配量罐。在所述配量罐的下部分中，通過吹入同樣惰性的渦流氣體來弄松粉塵散裝部，使得所述粉塵式燃燒物質(zhì)與吹入的潤流氣體一起作為可燃粉塵-推送氣體懸浮物(Brennstaub-F5rdergas-Suspension)通過在所述配量容器的下部分中開始的并且伸入到所述下部分中的一根或多根推送管道流向后置連接的氣化反應(yīng)器的氣化燃燒器。所述推送管道的自由橫截面與所述下部分的自由橫截面的比為1:50至1:300。利用該技術(shù)來實(shí)現(xiàn)在粉塵的1.4g/cm3的純密度的情況下的例如在運(yùn)行狀態(tài)中以每立方米承載氣體450kg的粉塵式燃燒物質(zhì)來加載承載氣流。流向所述氣化反應(yīng)器的粉塵量可以通過改變輸送所述配量罐的下部分的承載氣體量來調(diào)節(jié)。作為調(diào)節(jié)參數(shù)，尤其是調(diào)節(jié)脈沖(Regelimpuls)可以為此例如使用直接測量向燃燒器的輸送管道中的粉塵流。此外，在所述推送管道的各個部位上輸送少量的推送氣體，以便進(jìn)一步改善推送的持續(xù)性。該技術(shù)解決方案多年來被使用，但是帶有下列缺點(diǎn):
-已證實(shí)的是，瞬時粉塵流值不是與配量容器的料位無關(guān)的。該缺點(diǎn)僅可部分地通過配量容器的上部分和下部分之間的大的橫截面比來補(bǔ)償。
-粉塵推送管道中的流動速度為了避免磨損而處在2至10m/S的范圍中，由此僅出現(xiàn)小的壓力差。氣化反應(yīng)器中或后置連接的設(shè)備中的壓力波動因此導(dǎo)致一持續(xù)推送的強(qiáng)干擾，它們作為所述氣化反應(yīng)器中的溫度波動能觀察到。這變得特別能觀察到，如果在試運(yùn)行中還沒有聯(lián)接后置連接的設(shè)備，沒有建立緩沖器(Puffer)和所述氣化氣體通過一火炬(Fackel)被引出的話，或如果用于調(diào)節(jié)或清潔粗制氣的后置連接的設(shè)備被接入并導(dǎo)致壓力改變的話。
-在在高氣化功率的情況下布置多個推送管道時困難的是:實(shí)現(xiàn)所有推送管道的均勻加載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明基于的問題是:進(jìn)一步改善燃燒物質(zhì)到一氣化反應(yīng)器中的氣動輸送的穩(wěn)定性。
[0004]該問題通過具有權(quán)利要求1的特征的方法來解決。
[0005]根據(jù)本發(fā)明避免了向所述氣化反應(yīng)器的非持續(xù)的可燃粉塵輸送的缺點(diǎn)，如果所述粉塵推送管道中的壓力差提高并且通過一由粉塵量測量裝置來操控的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了調(diào)節(jié)的話，其中，渦流氣體到所述配量容器中的輸送能夠被保持恒定。令人驚訝地發(fā)現(xiàn):流向所述氣化反應(yīng)器的具有300-500kg/m3的高的加載密度的推送氣體-可燃粉塵懸浮物即使在用于產(chǎn)生較高壓力差的窄的閥橫截面的情況下也保持了其調(diào)節(jié)技術(shù)上的能力并且不導(dǎo)致堵塞，堵塞會引起氣化反應(yīng)器的切斷。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的方法利用高的壓力差來工作，由此顯著減少來自氣化反應(yīng)器或其它后置連接設(shè)備的壓力波動反作用到向所述氣化反應(yīng)器的連續(xù)粉塵流上。
[0007]所述粉塵推送管道中的提高的壓力差可`以通過一調(diào)節(jié)閥，通過一與一固定的節(jié)流裝置一起的調(diào)節(jié)閥且還通過附加氣體到所述推送管道中的輸送來實(shí)現(xiàn)，也可以使用氣化燃燒器作為節(jié)流裝置。對于用作推送氣體的渦流氣體和附加氣體一般使用惰性氣體，如氮，二氧化碳或含氧低的煙氣或廢氣。但是也可行的是:使用同一來源或不同來源的能燃燒的氣體。這具有如下優(yōu)點(diǎn):所述能燃燒的氣體在全范圍中流向所述氣化反應(yīng)器，從而使得輸送的能量被使用在所述過程中。此外，一能燃燒的氣體使得粉塵燃燒器通過在所述氣化反應(yīng)器中存在的引燃火焰(Pilotflamme)的點(diǎn)火變得容易。
[0008]通過設(shè)定恒定的渦流氣體量和通過由粉塵量測量裝置來操控的調(diào)節(jié)閥的布置，所述過程最大程度上地不依賴于使用者的不斷介入，即使在氣化運(yùn)行期間壓力條件由于氣化反應(yīng)器和后置連接設(shè)備而改變。
[0009]本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中記載。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面，作為實(shí)施例在一為了理解而要求的范圍內(nèi)根據(jù)附圖來詳細(xì)闡釋本發(fā)明。在此:
圖1示出了饋入和配量系統(tǒng)的簡化的框圖；
圖2示出了所述饋入和配量系統(tǒng)以及用于針對高功率的氣化反應(yīng)器的可燃粉塵輸送
>j-U ρ?α裝直。
[0011]在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0012]對于具有500MW總功率(Bruttoleistung)的氣化反應(yīng)器需要72Mg/h的燃燒物質(zhì)量。提供具有下列分析的煤:
C 69.7質(zhì)量百分比(1&1%)無水無灰(￥&^
H 3.7質(zhì)量百分比無水無灰N 0.7質(zhì)量百分比無水無灰
O13.1質(zhì)量百分比無水無灰
S0.2質(zhì)量百分比無水無灰 A 8.5質(zhì)量百分比無水(Wf)
W 4.7質(zhì)量百分比。
[0013]在一研磨干燥設(shè)備中被制備成具有4.7質(zhì)量百分比的殘余水含量的精細(xì)粉塵并且通過圖1中的管道I隨著作為在常規(guī)的細(xì)流推送中的運(yùn)輸氣體的氮被輸送給運(yùn)行料倉2。為了可燃粉塵的加壓(Bespannung)而將其輸送給壓力閘3，這些壓力閘是經(jīng)料位調(diào)節(jié)的，并且隨著來自管道4的惰性氣體被置于壓力下。在4MPa氣化壓力的情況下，將壓力閘4以大致4.6MPa加壓。作為加壓氣體，在啟動階段使用氮，然后在生產(chǎn)運(yùn)行中使用二氧化碳，以便到避免汽化器中的氮輸送。所述壓力閘3被交替地填充、加壓和排空到配量罐5中，所述配量罐同樣具有一料位調(diào)節(jié)裝置6。這兩個配量罐被設(shè)計(jì)用于每個小時各兩個負(fù)載目標(biāo)。到變細(xì)的配量罐5的下部分中地，在一渦流底(7)之下通過管道8經(jīng)量調(diào)節(jié)地輸送1980Nm3/h的渦流氣體，由此，在所述渦流底之上產(chǎn)生具有大致420kg/m3密度的渦流層，3根粉塵推送管道9根據(jù)圖2沉入到所述渦流層中。用于通過管道9的粉塵推送的調(diào)節(jié)閥11通過粉塵量測量裝置12來操控。72Mg/h的可燃粉塵量需要3根全部相同設(shè)計(jì)的粉塵管道。存在通過10的輔助氣體輸送的可能性，其中，各管道被饋入430Nm3/h所提到的惰性氣體，在該例子中在所述粉塵調(diào)節(jié)閥11之前。所追求的是:3根粉塵推送管道9被均勻地加載，以便避免氣化反應(yīng)器15中的單側(cè)的火焰形成，這可以通過所述粉塵調(diào)節(jié)閥11來保證。所述輔助氣體10可以在所述粉塵調(diào)節(jié)閥之前或之后被輸送，在該例子中，所述輸送在之前進(jìn)行，也沒有布置附加的節(jié)流元件。所述推送管道9中的粉塵推送速度在所述渦流底(7)之上的入口處為3m/s并且在向所述氣化 燃燒器14的輸送部處為8m/s。配量罐5和氣化燃燒器14之間的壓力差為0.62MPa。因此而示出的是:氣化反應(yīng)器15中的壓力波動或來自粗制氣轉(zhuǎn)換裝置和粗制氣清潔裝置的后置連接設(shè)備16的壓力波動不具有對粉塵推送管道9中的連續(xù)粉塵質(zhì)量流的反作用。給三個氣化燃燒器14各加入24Mg/h可燃粉塵并且與34200Nm3/h的氧轉(zhuǎn)化成一合成粗制氣。產(chǎn)生了具有下列分析的干燥(tr)的123000Nm3/h:
H223.1體積百分比
CO62.9體積百分比
CO28.0體積百分比
N2和H2S補(bǔ)充至Ij 100%ο
[0014]所述粗制氣在后置于所述氣化反應(yīng)器15的設(shè)備16中被制備成具有H2:C0比為1:2的合成氣體,并且輸送給甲醇合成(Methanolsynthese)。
[0015]本發(fā)明還涉及一種用于氣化氣流中的粉塵式燃燒物質(zhì)的方法，所述方法利用一包含游離氧的氣化介質(zhì)、在直至80bar的壓力下并且在處在無機(jī)燃燒物質(zhì)組分的熔點(diǎn)之上的情況下實(shí)施，其中，所述粉塵式燃燒物質(zhì)借助于壓力閘通過利用干燥惰性氣體的加壓被帶到一壓力上，該壓力相應(yīng)于氣化壓力和所述壓力閘和所述氣化反應(yīng)器之間的壓力差，所述可燃粉塵接下來流向一配量罐，在該配量罐的下部分中，為了產(chǎn)生局部的渦流層而輸送一固定量的渦流氣體并且產(chǎn)生一高密度的惰性氣體-可燃粉塵渦流層，粉塵推送管道沉入到所述惰性氣體-可燃粉塵渦流層中，其中，粉塵流的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)閥這樣地發(fā)生，即，所述調(diào)節(jié)閥通過一粉塵量測量裝置來操控，其中，在配量罐和氣化燃燒器之間的粉塵推送管道中的壓力差為在沒有調(diào)節(jié)附件的情況下的推送管道中的壓力差的兩倍值至三倍值并且處在0.4至0.8MPa的范圍中。
[0016]在本發(fā)明的一特別的設(shè)計(jì)方案中，作為推送和輔助氣體使用如下惰性氣體，如氮，二氧化碳，含氧低的煙氣或廢氣或同一來源或不同來源的無冷凝的(kondensatfreie)、可燃燒的氣體。
[0017]附圖標(biāo)記列表
1可燃粉塵管道
2運(yùn)行料倉
3壓力閘
4惰性氣體管道
5配量罐
6料位調(diào)節(jié)裝置
7渦流底
8渦流氣體或推送氣體
9粉塵推送管道
10輔助氣體輸送裝置
11用于粉塵流的調(diào)節(jié)閥
12粉塵量測量裝置
13固定的節(jié)流元件
14氣化燃燒器
15氣化反應(yīng)器
16后置連接設(shè)備
【權(quán)利要求】
1.用于在一系統(tǒng)內(nèi)氣化氣流中的粉塵式燃燒物質(zhì)的方法，所述方法利用一包含游離氧的氣化介質(zhì)、在直至8MPa的壓力下并且在處在無機(jī)燃燒物質(zhì)組分熔點(diǎn)之上的溫度下實(shí)施，在所述系統(tǒng)中 -作為散裝部接收所述燃燒物質(zhì)的配量罐(5)通過一推送管道(9)與氣化反應(yīng)器(15)的燃燒器(14)連接，所述推送管道利用其入口沉入到在所述散裝部的下部分中的惰性氣體-可燃粉塵渦流層(7)中， -在所述輸送管道中布置有一調(diào)節(jié)閥(11)， 因此 -在所述散裝部的下部分中借助于輸入的惰性氣體(8)形成高密度的惰性氣體-可燃粉塵渦流層， -所述配量罐利用惰性氣體以如下方式被置于壓力下，即，所述推送管道中的在配量罐和氣化反應(yīng)器之間的壓力差為在沒有節(jié)流情況下的所述推送管道中的壓力差的兩倍值至 三倍值， -輸送給所述燃燒器的燃燒物質(zhì)的量根據(jù)在所述推送管道中測量的燃燒物質(zhì)(12)的量通過所述調(diào)節(jié)閥的相應(yīng)節(jié)流來設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 配量罐和氣化反應(yīng)器之間的壓力差處在0.4至0.SMPa之間的范圍中。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述推送管道中的節(jié)流被部分地通過一固定的節(jié)流元件(13 )來維持。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于， 通過所述固定的節(jié)流元件沿推送方向在所述調(diào)節(jié)閥之后進(jìn)行部分的節(jié)流。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求3至4中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述部分的節(jié)流通過所述燃燒器作為固定的節(jié)流元件來進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法， 其特征在于， 通過所述固定的節(jié)流元件沿推送方向在所述調(diào)節(jié)閥之前進(jìn)行所述部分的節(jié)流。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 惰性氣體作為輔助氣體(10)在所述配量罐之外輸送到所述推送管道中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述可燃粉塵-惰性氣體懸浮物在所述推送管中的速度為2-lOm/s。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述可燃粉塵-惰性氣體懸浮物在所述推送管中的推送密度在200和500kg/m3之間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 惰性氣體到所述渦流層中的輸送被保持恒定。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述可燃粉塵-惰性氣體懸浮物在所述配量罐和所述燃燒器之間的推送通過多個推送管進(jìn)行。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 在所述氣化反應(yīng)器的啟動階段中，氮被用作惰性氣體。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 在所述氣化反應(yīng)器 的生產(chǎn)運(yùn)行中，二氧化碳被用作惰性氣體。
【文檔編號】F23K3/02GK103827271SQ201280047735
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】M.辛格尼茨, M.耶尼希, F.梅爾霍澤, T.梅茨, G.舒爾德 申請人:西門子公司