專利名稱：用于飛流氣化器的反應(yīng)器壁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照第一權(quán)利要求的前序部分所述的反應(yīng)器壁。本發(fā)明可應(yīng)用于氣化傳統(tǒng)的燃料以及殘料和廢料的飛流氣化器。
背景技術(shù)：
所謂燃料、殘料和廢料應(yīng)理解為包括含灰量＞0.3質(zhì)量％這樣的材料，例如褐煤或煙煤、油、焦油和礦泥；以及化學(xué)過程和造紙與紙漿工業(yè)的殘余物和廢物，例如來自動力過程的黑堿液，以及來自廢物與回用經(jīng)濟的固體的和液體的餾分，例如廢油、包含聚氯聯(lián)苯(PCB)的油、塑料部分和家庭垃圾餾分或它們的回收產(chǎn)品；以及石油加工產(chǎn)品，例如重油或石油焦炭。
在氣體發(fā)生的技術(shù)中，多年來已知自動發(fā)熱地飛流氣化固體的液體的和氣態(tài)的可燃材料。其中將燃料與含氧的氣化劑的比例這樣選擇，使得出于合成氣體質(zhì)量的原因由較高的碳化合物裂解為合成氣體組分如CO和H2，并且將無機的組分作為熔液態(tài)的爐渣排走。(參閱Ch.Higman“氣化法”，Elsevier出版社2003年，第109頁)在這方面按照技術(shù)中采用的不同的系統(tǒng)可以將氣化煤氣和熔液態(tài)的無機組分作為爐渣，分開地或共同地由氣化裝置的反應(yīng)室中排走，參閱DE 19718131A1。
為了在內(nèi)部限定，氣化反應(yīng)器的反應(yīng)室輪廓采用設(shè)有耐火的內(nèi)襯的系統(tǒng)或冷卻的系統(tǒng)(US 4 343 626)。設(shè)有耐火內(nèi)襯的氣化系統(tǒng)具有微小熱損失的優(yōu)點，并因此提供對所輸入的燃料的能量有效的轉(zhuǎn)變。不過其只可應(yīng)用于不含灰分的燃料，因為在飛流氣化過程中沿反應(yīng)器室的內(nèi)表面流出的液體爐渣分解耐火的內(nèi)襯，并因此只允許很有限的爐齡周期(Reisezeit)直到更換昂貴的新內(nèi)襯為止。
為了克服在含灰分的燃料中的缺點，因此按照膜片式壁的原理建立冷卻的系統(tǒng)，如US 4 343 626所公開的。通過冷卻在為反應(yīng)室配置的表面上首先形成一固體的爐渣層，其厚度一直增大到從氣化室中繼續(xù)產(chǎn)生的爐渣液態(tài)地沿該壁流走，并且例如與氣化煤氣共同從反應(yīng)室流出為止。這樣的系統(tǒng)是很耐久的并且保證長的爐齡周期。
不過在反應(yīng)器壁的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)方面存在缺點，這可能在制造時和操作中導(dǎo)致很多問題。這樣例如反應(yīng)器壁包括一無壓力的水外殼、在內(nèi)面防腐蝕的高壓外殼和冷卻罩，它如同在鍋爐制造中通用的膜片式壁由氣密焊接的水流過的冷卻管組成，其是用雙頭螺栓的并用薄的SiC層(碳化硅層)涂覆(US 4 343 626)。在冷卻罩與高壓外殼之間存在一冷卻罩間隙，其為了避免回流和冷凝水形成必須用干燥的富氧氣體沖洗。

發(fā)明內(nèi)容
從現(xiàn)有技術(shù)的缺點出發(fā)，本發(fā)明的目的是，創(chuàng)造一種反應(yīng)器壁，其在簡單而可靠的操作方式的同時允許更簡單和便宜的結(jié)構(gòu)方面的解決方案以及通過取消所述的冷卻罩間隙而簡化的操作方式。
該目的通過按照第一權(quán)利要求的特征的裝置來解決。
諸從屬權(quán)利要求說明其他有利的實施形式。
用于通過含氧的氧化劑(氣化)含碳的燃料、殘料和廢料的、并具有一用在環(huán)境壓力與100巴之間的壓力的氣化室的飛流氣化器的反應(yīng)器壁的特征在于，冷卻通道焊接到高壓外殼的內(nèi)面上或一成型的冷卻壁與高壓外殼構(gòu)成一環(huán)形間隙，其中反應(yīng)室輪廓由一冷卻系統(tǒng)限定，并且冷卻劑中的壓力保持總是高于反應(yīng)室中的壓力。冷卻通道和環(huán)形間隙均是由水流過的。該設(shè)置這樣實現(xiàn)，使得在冷卻通道間的或環(huán)形間隙相對于氣化室的壓力差由焊接到高壓外殼上的冷卻通道或成型的冷卻壁承受。冷卻通道或環(huán)形間隙中的壓力高于氣化室中的壓力1至2巴。該壓力差可以實現(xiàn)，在泄漏的情況下氣化氣體絕不可能從氣化室中進入冷卻通道或環(huán)形間隙中，而在這樣的情況下總是冷卻水轉(zhuǎn)入氣化室。
該裝置從外向內(nèi)如下構(gòu)成高壓外殼、冷卻通道或冷卻間隙、耐火的例如由SiC搗制材料構(gòu)成的防護層、由凝固的爐渣構(gòu)成的爐渣薄皮、液態(tài)爐渣膜。
對本發(fā)明有利的是，將冷卻通道或環(huán)形間隙中的壓力和溫度如此調(diào)節(jié)，使其可以處于冷卻水的沸點以上或以下的狀態(tài)。
本發(fā)明重要的是，將耐火的防護層通過焊接上的銷似的或叉開的錨栓固定在冷卻通道或穿孔的冷卻壁上。本發(fā)明的裝置適用于氣化不同的含灰量的燃料、殘料和廢料以及適用于同時氣化含碳?xì)浠衔锏臍怏w、液體和含碳的固體材料。按照本發(fā)明設(shè)定，用于氣化過程的反應(yīng)室輪廓通過一由凝固的爐渣構(gòu)成的層限定。通過強烈的冷卻使在900與1600℃之間的溫度下的氣化過程中液化的爐渣凝固，從而構(gòu)成一固體的爐渣層作為絕熱層。
一個實施方案在于，冷卻壁由焊接到高壓外殼上的水流過的半管構(gòu)成。為了特別地固定耐火的搗制材料，有利的是在半管上安裝錨栓。半管的形狀也不一定構(gòu)成為半圓的。有利地，管也可以具有橢圓形狀。


以下借助三幅

本發(fā)明。附圖中圖1包括高壓外殼、環(huán)形間隙、冷卻壁、爐渣層和爐渣膜的反應(yīng)室外輪廓剖視圖；圖2包括在其上安裝錨栓的冷卻壁的視圖；圖3包括水流過的構(gòu)成冷卻壁的半管的視圖。
具體實施例方式
圖1示出一反應(yīng)器的反應(yīng)室輪廓，該反應(yīng)器用于通過氧或含氧的氧化劑在900℃與1700℃之間的溫度下和在達到100巴的壓力下氣化燃料、殘料和廢料。高的氣化壓力由一高壓外殼2承受。在高壓外殼2的內(nèi)部設(shè)有一水流過的環(huán)形間隙3，其由冷卻壁4限定。冷卻壁4在該實例中構(gòu)成為波形的。在水流過的環(huán)形間隙3中的溫度低于600℃，優(yōu)選低于300℃。冷卻壁4涂覆有一良好導(dǎo)熱的由碳化硅構(gòu)成的耐火的搗制材料5。在灰分在900℃-1700℃熱的氣化室1內(nèi)被熔化之后，由于環(huán)形間隙3中的低溫，在搗制材料5的內(nèi)表面上的溫度遠(yuǎn)低于由燃料、殘料或廢料產(chǎn)生的灰分的熔點，灰分因此在其撞到表面上時固化并且形成一固體的爐渣層6。固體的爐渣層6一直增長到其溫度在面向氣化室1的一面超過灰分的熔點為止。然后繼續(xù)產(chǎn)生的由灰分形成液態(tài)爐渣作為液態(tài)的爐渣膜7沿固體的爐渣層流走，并且與氣化煤氣共同從氣化室1排走。為了特別地固定耐火的打結(jié)用料5，可以在冷卻壁4上安裝錨栓8，如圖2中所示。
圖3示出反應(yīng)室輪廓的一個實施例，用于燃料、殘料和廢料的氣化器，通過氧或含氧的氧化劑在900℃至1700℃之間的溫度下和達到100巴的壓力下，其中在高壓外殼2的內(nèi)部冷卻壁9由焊接到高壓外殼2上的水流過的半管3構(gòu)成。冷卻管9除設(shè)計成半管外還可以采用其他的形狀，例如橢圓形構(gòu)造。圖3中舉例示出的半管同樣可采用錨栓8以特別地固定耐火的搗制材料5。如在實例1對環(huán)形間隙3所述，在由半管構(gòu)成的冷卻壁9中的溫度也低于600℃，優(yōu)選低于300℃，從而出現(xiàn)可對比的作用方式。
權(quán)利要求
1.一種用于飛流氣化器的反應(yīng)器壁，該氣化器用于通過氧或一種含氧的氧化劑氣化含碳的燃料、殘料和廢料，并且具有一個用于在環(huán)境壓力與100巴之間的壓力和高于燃料、殘料和廢料的無機組分的熔點的溫度的反應(yīng)室，上述溫度優(yōu)選在400～1700℃的范圍內(nèi)，其中反應(yīng)器壁由一冷卻系統(tǒng)限定，其從外向內(nèi)如下構(gòu)成高壓外殼(2)，水流過的環(huán)形間隙(3)，冷卻壁(4)，導(dǎo)熱的耐火的搗制材料(5)，固體的爐渣層(6)，液態(tài)爐渣膜(7)，氣化室(1)。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，為了特別地固定耐火的搗制材料(5)，在冷卻壁(4)上安裝銷或錨栓(8)。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在高壓外殼(2)上焊接的冷卻水流過的半管(9)構(gòu)成冷卻壁(4)。
4.按照權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，為了特別地固定導(dǎo)熱的耐火的搗制材料(5)，冷卻水流過的半管(9)設(shè)有錨栓(8)。
5.按照權(quán)利要求3和4所述的裝置，其特征在于，冷卻水流過的半管(9)具有一種橢圓形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于飛流氣化器的反應(yīng)器壁，該氣化器用于通過氧或一種含氧的氧化劑氣化含碳的燃料、殘余和廢料，該氣化器具有一個用于在環(huán)境壓力與100巴之間的壓力和高于燃料、殘料和廢料的無機組分的熔點的溫度的，該溫度優(yōu)選在400－1700℃的范圍內(nèi)，其中反應(yīng)器壁由一冷卻系統(tǒng)限定，其從外向內(nèi)的如下構(gòu)成高壓外殼(2)、水流過的環(huán)形間隙(3)、冷卻壁(4)、導(dǎo)熱的耐火的搗制材料(5)、固體的爐渣層(6)、液態(tài)爐渣膜(7)、氣化室(1)。對本發(fā)明有利的是，將冷卻通道或環(huán)形間隙(3)中的壓力和溫度調(diào)節(jié)成使其可以處于冷卻水的沸點以上或以下的狀態(tài)。
文檔編號C10J3/86GK1624085SQ20041008611
公開日2005年6月8日 申請日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者曼弗雷德·申格尼茨, 迪特馬爾·J·弗里斯, 迪爾克·福爾克曼, 貝恩德·霍勒 申請人:未來能源有限公司