專利名稱：由諸如生物質(zhì)的燃料生成產(chǎn)品氣的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由諸如生物質(zhì)的燃料生成產(chǎn)品氣的設(shè)備，所述 設(shè)備包括反應(yīng)器，該反應(yīng)器由基部部件或底部部件以及反應(yīng)器壁限定，
反應(yīng)器壁包括外周壁和上壁或頂壁，該反應(yīng)器包括 供給口，其用于供給燃料；
至少一個提升管，其用于將所供給的燃料以化學(xué)的方式轉(zhuǎn)化成至少 一種產(chǎn)品氣，所述提升管設(shè)置在外周壁內(nèi)并包括上端或頂端以及下端或 底端，以及
排放口，其用于排放產(chǎn)品氣。
背景技術(shù)：
由生物質(zhì)生成產(chǎn)品氣的設(shè)備是已知的。供給到提升管的生物質(zhì)通常 包括占重量80%的揮發(fā)性成分和占重量20%的基本上是固體的碳或炭。 在低氧即亞化學(xué)計量的氧量或無氧環(huán)境中將供至提升管的所述生物質(zhì)
加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，從而在提升管中發(fā)生熱解和氣化。提升管中的所述
適當(dāng)溫度通常高于80or;，例如在850-900x:之間。
揮發(fā)性成分的熱解產(chǎn)生了產(chǎn)品氣。產(chǎn)品氣例如是包括CO (—氧化 碳)、H2 (氫氣)、CH4 (甲烷)及可選的高級烴的氣體混合物。在進一
步處理后，所述易燃產(chǎn)品氣適于用作燃料。由于氣化速度較低，所以生 物質(zhì)中存在的炭在提升管中將僅氣化到有限的程度。因此，炭通常在反 應(yīng)器的分離區(qū)燃燒。另外，由于熱解和氣化，可能釋放多種不期望的物
質(zhì),如焦油《
在設(shè)備啟動時，溫度在相對較短的時間內(nèi)從室溫上升到熱解和氣化 溫度。因此，提升管要承受相當(dāng)程度的熱膨脹。這可能導(dǎo)致提升管損壞， 例如形成裂縫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于由生物質(zhì)生成產(chǎn)品氣的設(shè)備，該設(shè) 備降低了因提升管熱膨脹而損壞的風(fēng)險。
根據(jù)本發(fā)明，實現(xiàn)該目的的方式為提升管附連于至少一個反應(yīng)器 壁，且提升管的下端或底端位于處于提升管下方的基部的至少一個部分 或區(qū)段之上一定距離處并能夠在熱膨脹的作用下自由移動。根據(jù)本發(fā) 明，提升管懸置于反應(yīng)器的外周壁和/或頂壁。例如，提升管的頂端附 連于反應(yīng)器的外周壁和/或頂壁。在熱膨脹的作用下，提升管的底端能 夠沿提升管縱向方向膨脹進入反應(yīng)器的底部區(qū)域。因熱膨脹而造成的延 伸例如為大致5cm。在提升管的底端，提升管沒有附連所以不會產(chǎn)生局 部熱應(yīng)力。因此，提升管的熱膨脹在反應(yīng)器下得以適應(yīng)。從而降低了損 壞的風(fēng)險。
應(yīng)當(dāng)注意，WO2005/037422中乂>開了一種流化床反應(yīng)器，其中，流 化氣體經(jīng)由入口流入反應(yīng)器底部的分配室。流化氣體從該分配室傳到提 升管底端，氣體在此處與流化顆?；旌稀９虘B(tài)物質(zhì)在分配室上方被供給 到提升管。當(dāng)氣體和固體顆粒在提升管的頂端離開提升管后，它們在旋 風(fēng)室中被互相分離。雖然提到了提升管可以在垂直方向上自由地?zé)崤?脹，但沒有提到所述熱膨脹在何處被適應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，提升管的底端 能夠自由膨脹，而頂端是固定的。
在一個實施方式中，提升管的上端或頂端通過分隔壁附連于反應(yīng)器 的外周壁，其中，反應(yīng)器內(nèi)部包括分離室和燃燒室，它們通過分隔壁以 基本氣密的方式彼此分離。提升管的頂端和外周壁之間的連接是基本氣 密的。分離室和燃燒室僅借助提升管以及例如一個或多個下降管而彼此 連通。分離室和燃燒室的其余部分以氣密的方式彼此分離。結(jié)果是，防 止了分離室和燃燒室之間的不期望的泄漏。
在一個實施方式中，反應(yīng)器包括設(shè)置在反應(yīng)器基部或底部的粒狀材 料的流化床，其中，提升管的底端延伸進入流化床中。在使用中，提升 管的底端延伸進入流化床中。
為了制造流化床，可以例如在提升管中或其下方設(shè)置至少一個用于 噴射流化流體的噴嘴。在使用中，提升管部分裝有諸如沙粒的粒狀材料，該粒狀材料因噴嘴上的流化氣體而流化。由于提升管的底端延伸進入粒狀材料床中，所以粒狀材料床之上的提升管內(nèi)和提升管外的氣體之間沒有氣體交換。由于燃燒，這種氣體交換可能導(dǎo)致局部熱區(qū)從而對提升管的材料造成損壞。
應(yīng)當(dāng)注意，噴嘴上方的粒狀材料的流化床會導(dǎo)熱。結(jié)果是，粒狀材料的流化床的溫度因此基本一致。粒狀材料床的所述溫度相對較高，例
如高于800*C，例如在850-950n之間。然而，在提升管的噴嘴下方，粒狀材料形成"死區(qū)"，其中粒狀材料基本靜止。與粒狀材料的流化床相反，靜止的粒狀材料是絕熱體。這使得提升管的垂直方向上即沿向下的方向存在相當(dāng)大的溫度梯度，提升管中的粒狀材料的溫度逐漸降至環(huán)境溫度。
噴嘴例如設(shè)置在提升管下方的底部部分之上。因此"死"區(qū)位于所述部分和噴嘴之間，提升管的底端位于其上。如果提升管的底端位于粒狀材料床的"死"區(qū)中，則底端位于反應(yīng)器的相對較冷的區(qū)域中。應(yīng)當(dāng)注意，相對較冷的區(qū)域的溫度仍然有3001C或更高。該溫度低于提升管在粒狀材料流化床處的溫度。
優(yōu)選地，提升管的底端位于用于供給燃料的供給口下方。在使用中，例如從側(cè)面向流化床供給燃料，流化床的溫度相對較高，從而能夠有效地進行燃料的熱解和氣化。
根據(jù)本發(fā)明，提升管中的流化流體可以是流化氣體，該流化氣體例如由蒸汽或二氧化碳(co2)形成。蒸汽和二氧化碳(co2)是有利的，因為僅具有有限的氮氣甚至沒有氮氣。其它低氮氣體也是合適的。然而，根據(jù)用途、所供的生物質(zhì)類型以及將生成的產(chǎn)品氣的特性，可以使用其它流化氣體。
在本發(fā)明的一個實施方式中，提升管在其頂端是敞開的，其中反應(yīng)器包括分離室，該分離室位于提升管的敞開的頂端和頂壁之間用于分離氣體和固體顆粒，其設(shè)計成例如靜置室。該靜置室形成具有相對較大容積的容器。在使用中，提升管中生成的產(chǎn)品氣和裹挾的固體材料，包括炭和流化床顆粒被排放到靜置室中。結(jié)果是，因為靜置室的流通表面積遠大于提升管的流通表面積，所以速度會降低。因此，來自提升管的固體物質(zhì)將由于重力作用而再次下沉。
7在這種情況下，用于排放產(chǎn)品氣的排放口可以設(shè)置在頂壁中，該排放口相對于提升管的敞開的頂端基本對齊。如果靜置室足夠高，則重力足以防止相對較大的固體顆粒到達用于產(chǎn)品氣的排放口。順帶地，細小的粉塵顆粒仍有可能與產(chǎn)品氣一起經(jīng)由排放口而排出。因此在實踐中，產(chǎn)品氣要經(jīng)過后處理。所述后處理例如包括冷卻、去除粉塵和焦油。
在優(yōu)選實施方式中，反應(yīng)器設(shè)有燃燒室，該燃燒室通過至少一個下降管而連接到分離室。各個下降管提供了分離室和燃燒室之間的連接。燃燒室與靜置室的其余部分通過分隔壁密封地分離。各個下降管的底端延伸進入流化床。在使用中，經(jīng)由提升管進入分離室并在分離室分離的由熱解和氣化生成的固體物質(zhì)、未反應(yīng)的生物質(zhì)和流化床顆粒通過下降管返回燃燒室。隨后炭在燃燒室中燃燒，生成廢氣和灰燼。
在一個實施方式中，提升管設(shè)有通道口，該通道口用于允許粒狀材料從燃燒室傳到提升管，通道口設(shè)置在用于供給生物質(zhì)的供給口下方。在使用中，流化床的惰性顆粒如沙粒在反應(yīng)器中循環(huán)。提升管中生成的氣體將所述顆粒從提升管的流化床一路攜帶到分離室中。顆粒經(jīng)由下降管從分離室下沉回到燃燒室的流化床。然后這些顆?？梢越?jīng)由通道口被循環(huán)到提升管。通道口例如側(cè)向地設(shè)置在提升管的外周壁中。
根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)器優(yōu)選地包括若干個下降管，這些下降管在反應(yīng)
器上均勻分布。反應(yīng)器可以具有例如2個、3個、4個、5個或更多個下降管。通過使用多個下降管，能夠?qū)⑻扛泳鶆虻胤植荚谌紵抑小?br> 根據(jù)本發(fā)明，可以以多種方式設(shè)計反應(yīng)器的提升管和下降管的構(gòu)型。根據(jù)本發(fā)明，例如，可以將提升管設(shè)置在反應(yīng)器的外周壁內(nèi)的大致中央處，其中下降管定位成距離提升管一定的徑向距離。在這種情況下在橫截面上觀察，提升管和下降管均勻分布在反應(yīng)器的外周壁內(nèi)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中， 一個或多個提升管、 一個或多個下降管以及它們之間的分隔壁一體地形成框架，該框架懸置于反應(yīng)器的至少一個反應(yīng)器壁?？蚣軆?yōu)選地包括諸如鋼的金屬。鋼框架的頂部附連于反應(yīng)器的外周壁和/或頂壁。在鋼框架的底部，提升管和下降管可以自由膨脹。在這種情況下，下降管的底端位于反應(yīng)器的底部上方。
根據(jù)本發(fā)明，燃燒室可以包括若干個用于供給流化空氣的噴嘴。這些噴嘴距離反應(yīng)器底部一定距離。在使用中，燃燒室部分裝有粒狀材料，如沙粒。燃燒室和提升管二者均包含粒狀材料床.通過從下部提供流化空氣，所述粒狀材料床在噴嘴上方流化。粒狀材料流化床的溫度大致均
勻分布。所述溫度通常高于卯01C，例如為950匸。經(jīng)由下降管供至燃
燒室的炭在例如由熱沙粒構(gòu)成的所述熱流化床中燃燒。在這種情況下，流化空氣也用作燃燒空氣。
根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)器的外周壁在距離燃燒室的噴嘴上方一定距離處優(yōu)選地包括至少一個用于引入次級空氣的入口 。供給次級空氣形成良好的后燃燒，其對燃燒過程中生成的廢氣和灰燼的特性產(chǎn)生有利影響。
在本發(fā)明的一個實施方式中，外周壁具有至少一個用于排出燃燒產(chǎn)生的廢氣的出口。在這種情況下，廢氣出口優(yōu)選地定位在側(cè)部。經(jīng)由出口排出的廢氣通常要經(jīng)過后處理，例如冷卻和/或去除粉塵。
在一個實施方式中，反應(yīng)器設(shè)有定位構(gòu)件，用于定位提升管的底端。定位構(gòu)件例如至少部分地位于粒狀材料流化床中。在反應(yīng)器的外周壁和燃燒室及分離室之間可以設(shè)有磚襯，即由絕熱材料制成的物體。例如，燃燒室由所述磚村中的大致圓筒形的凹穴形成，而分離室由支承在所述凹穴上的金屬外周壁限定。在這種情況下，定位構(gòu)件包括例如多個磚襯的支撐部件，其與提升管的底端側(cè)向接合。所述支撐部件徑向向內(nèi)延伸進入圓筒形凹穴中，以鎖定提升管的底端一一該底端仍然能夠在熱膨脹的作用下沿縱向方向移動。
在一個實施方式中，定位構(gòu)件設(shè)有相對于提升管對齊的定位管，其中定位管和提升管部分地配合在彼此內(nèi)。定位管的直徑小于或大于提升管的直徑，使得提升管的底端和定位管的頂端配合在彼此中。提升管能夠相對于定位管自由膨脹。
定位管和提升管之間可以形成環(huán)形間隙，其中所述間隙的徑向間距
大于lmm，例如為2mm或3mm。環(huán)形間隙具有雙重功能。 一方面，該間隙確保了提升管在其底端能夠在熱膨脹的作用下相對于定位管自由移動。另一方面，該間隙提供了額外的通道口，用于允許粒狀材料從燃燒室傳到提升管。
在一個實施方式中，底部具有通道口，定位管固定在該通道口中。在這種情況下，定位管伸出超過反應(yīng)器的底部。如果需要的話，能夠通過移置定位管而調(diào)節(jié)通道口的通道面積。結(jié)果是，定位管的頂端能夠部
9分地密封通道口。為此，定位管的附連裝置具有附連位置以及釋放位置，在附連位置定位管以密封的方式相對于底部附連，而在釋放位置定位管能夠以密封的方式穿過底壁中的通道口而移位.
所述密封設(shè)計成使得定位管能夠移動經(jīng)過而不會泄漏。可以以多種方式設(shè)計所述密封。所述密封例如包括壓蓋填料。壓蓋填料具有可變形的密封元件。通過張緊至少一個螺栓，因此而變形的密封元件在預(yù)應(yīng)力下壓靠定位管的外壁和反應(yīng)器的底部。從而密封了定位管和底部之間的通道口，同時定位管能夠沿填料移位。
在本發(fā)明的一個實施方式中，反應(yīng)器的底部包括第一底部區(qū)段或部分以及外周壁區(qū)段或部分，第一底部部分連接于反應(yīng)器的外周壁下側(cè)，而外周壁部分從第一底部部分向下伸出且其外周小于反應(yīng)器的外周壁
的外周，提升管在所述外周壁部分內(nèi)部延伸，底部具有連接于外周壁部分下側(cè)的第二底部區(qū)段或部分，提升管設(shè)置成位于第二底部部分上方一定距離處。因此，底部的笫二底部位于其笫一底部部分的徑向內(nèi)側(cè)和第一底部部分下方。底部的第一底部部分形成燃燒室的底壁。由于伸出的外周壁部分，提升管的底壁位于燃燒室下方。
在這種情況下，優(yōu)選地，用于供給燃料的供給口設(shè)置在燃燒室的底壁和外周壁部分的第二底部部分之間。換句話說，供給口位于燃燒室的底壁以下。結(jié)果是，連接到供給口的進料導(dǎo)管能夠在燃燒室下延伸而非穿過燃燒室。因此向提升管供給生物質(zhì)很方便。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，底部包括至少一個漏斗，該漏斗在錐形底端設(shè)有用于排出粒狀材料如沙粒的排出裝置。在實踐中，供入反應(yīng)器的生物質(zhì)包含雜質(zhì)，例如小石子、釘子或玻璃片。所述雜質(zhì)在提升管或燃燒室的粒狀材料床中停止。該雜質(zhì)下沉到相應(yīng)的漏斗中的粒狀材料床中。之后，經(jīng)由排出裝置排出床材料，從中去除雜質(zhì)。然后，將凈化的床材料或新的床材料返回到反應(yīng)器。通過這種方式，確保提升管和燃燒室中的粒狀材料床是最佳的。


將參照附圖更加詳細地描述本發(fā)明，在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的用于由生物質(zhì)生成產(chǎn)品氣的
10設(shè)備的剖面圖2示出了沿圖1的n-n的剖面圖；圖3示出了沿圖i的m-m的剖面圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的用于由生物質(zhì)生成產(chǎn)品氣的設(shè)備的剖面圖5示出了圖4所示設(shè)備的一部分的立體圖。
具體實施例方式
參考標(biāo)號1總體上指示了根據(jù)本發(fā)明的由生物質(zhì)生成產(chǎn)品氣的設(shè)備。生物質(zhì)通常包括占重量80%的揮發(fā)性成分。當(dāng)將生物質(zhì)加熱到熱解溫度，例如850"C時，這些揮發(fā)性成分相對迅速地釋放出去。這時化學(xué)反應(yīng)形成了 CO、 H2和烴。余下的20%的生物質(zhì)主要包括固體碳或炭。在850C下氣化炭需要很長時間，但炭的燃燒卻會非常迅速地發(fā)生。設(shè)備l形成間接式或他熱式氣化器，其結(jié)合了揮發(fā)性成分的氣化和炭的燃燒。間接式氣化的結(jié)果是，生物質(zhì)被轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品氣，這種產(chǎn)品氣適于用作例如鍋爐、燃氣發(fā)動機和燃氣渦輪的燃料。
設(shè)備1包括反應(yīng)器2，該反應(yīng)器由基部或基部部件即底部或底部部件5、外周壁或圓周壁10以及頂壁或上壁11限定。在說明書中，外周壁10和頂壁11被稱之為反應(yīng)器壁。所述反應(yīng)器壁10、 ll是耐熱壁，該耐熱壁例如設(shè)有絕熱內(nèi)覆層或由諸如耐熱鋼的耐熱材料制成。反應(yīng)器壁IO、 11和反應(yīng)器2的底部部件5圍繞內(nèi)部3，在該內(nèi)部中能夠處理生物質(zhì)。
在反應(yīng)器2內(nèi)，從外周壁10懸置有框架20。為此，框架20設(shè)有側(cè)向突出的凸緣22，凸緣22借助螺栓或其它附連裝置附連于外周壁10?？蚣?0由諸如鋼的金屬制成。顯然，框架20也可以懸置于頂壁11 (未示出)。
框架20具有分隔壁48，該分隔壁48將反應(yīng)器的內(nèi)部3劃分成基本互相分開的兩個空間40、 50。所述互相分開的空間分別形成分離室和燃燒室50，分離室設(shè)計成用作為靜置室或沉淀室40.框架20還包括提升管24和三個下降管25。提升管24和下降管25設(shè)置在分隔壁48中。燃燒室50和沉淀室40僅經(jīng)由提升管24和下降管25而彼此連通。換句話說，分隔壁48在提升管24和下降管25之間延伸。
根據(jù)本發(fā)明，下降管和提升管的數(shù)量可以改變一一例如，框架具有五個下降管(未示出)。提升管24包括底端26和頂端28。如圖3所示，下降管25在反應(yīng)器2的外周上均勻一致地分布。
在使用中，在燃燒室20中具有粒狀惰性材料的流化床，如沙床51。為此，在燃燒室50中設(shè)有用于供給流化空氣的若干個噴嘴52。在這種情況下，流化空氣也用作燃燒空氣。反應(yīng)器2的外周壁10具有多個側(cè)向入口 54,用于將次級空氣供入燃燒室50。所述入口 54設(shè)置在沙床51上方某一距離處。
燃燒室50中炭的燃燒產(chǎn)生廢氣和灰燼。從而釋放出相當(dāng)可觀的熱量。燃燒室50中流化沙床的溫度例如為大致950n.由于熱的燃燒室50圍繞提升管24，所以提升管24也被加熱。廢氣經(jīng)由在反應(yīng)器2的外周壁10中延伸的一個或多個側(cè)向出口 56離開燃燒室50。
在使用中，在提升管24中也具有粒狀惰性材料的流化床，如沙床。為此，提升管24設(shè)有用于供給流化氣體的若干個噴嘴27。該流化氣體優(yōu)選為蒸汽、co2 (二氧化碳)或其它低氮氣體。待處理的生物質(zhì)傳入提升管24的流化床中。為此，反應(yīng)器2具有用于供給生物質(zhì)的供給口18，并且提升管24具有進料口 32,該進料口連接于反應(yīng)器2的供給口18。
在使用中，生物質(zhì)在提升管24中發(fā)生熱解和氣化。此時提升管24中的溫度為850-卯0t:。氣化過程中產(chǎn)生的氣體為提升管24中的氣流提供了附加的向上的速度。所述氣體從提升管24中的沙床裹挾包括炭和沙粒的固體物質(zhì)。由噴嘴27供給的流化氣體對產(chǎn)品氣和固體物質(zhì)的上升僅起到有限的作用。提升管24的遠離底端26的頂端28是敞開的。提升管24的敞開的頂端28終止于沉淀室40中。沉淀室40在提升管24和反應(yīng)器2的頂壁11之間延伸。頂壁11包括排放口 44，用于排放在提升管24中生成的產(chǎn)品氣。
提升管24中裹挾的固體物質(zhì)包括炭和沙粒將從沉淀室40經(jīng)由下降管25向下回落。然后炭和沙將在燃燒室50中停止。炭以前述方式在燃燒室50中燃燒。燃燒室50中來自沙床的沙將流到提升管24中的沙床中。
在該示例性實施方式中，反應(yīng)器2的底部5具有第一底部區(qū)段或部分7，該第一底部部分連接于外周壁10的底邊15。在底部部分7內(nèi)附連有向下伸出的外周壁區(qū)段或部分14。外周壁部分14的直徑小于外周壁10的直徑。與反應(yīng)器壁IO、 ll一樣，外周壁部分14由耐熱壁形成。在外周壁部分14的下側(cè)16附連有第二底部區(qū)段或部分8.
提升管24容納在外周壁部分14內(nèi)。提升管24的直徑小于外周壁部分14的直徑。提升管24的底端26并不附連于底部部分8，而是位于底部部分8上方某一高度處。提升管24的底端26形成自由端。結(jié)果是，提升管24能夠在其底端26處自由膨脹。
在這種示例性實施方式中，在提升管24下方設(shè)有定位管80。定位管80的直徑略小于提升管24的直徑。在提升管24和定位管80之間設(shè)有環(huán)形間隙，該環(huán)形間隙使得提升管24能夠自由膨脹。當(dāng)提升管24膨脹時，提升管24的底端26在定位管80上移動。
在這種示例性實施方式中，定位管80固定地附連于底部部分8。順帶地，定位管80還能夠以可滑動的方式容納在底部部分8中，在底部部分8中設(shè)有密封件用于相對于周圍環(huán)境(未示出)密封反應(yīng)器2的內(nèi)部3。還可以使定位管80具有比提升管24大的直徑，由此提升管24的底端26能夠在定位管80內(nèi)自由延伸。
噴嘴27下面的沙是基本靜止的。由于靜止的沙形成良好的絕熱，所以噴嘴27下的沙床中的溫度隨著深度增加而降低。距噴嘴27即流化床的垂直距離越大，溫度越低。這意味著提升管24的底端26的溫度將相對較低，這會產(chǎn)生多種優(yōu)勢。
底部部分7設(shè)有孔口，該孔口由漏斗61封閉。在底部前端，定位管80同樣由漏斗60封閉。因此燃燒室50和提升管24的沙床置于漏斗60、 61上。漏斗60、 61各具有用于排出沙粒的排除裝置或排出裝置。從而能夠去除沙中的諸如小石子之類的任何雜質(zhì)。
在外周壁部分14中側(cè)向地設(shè)置有反應(yīng)器2的供給口 18，用于供給生物質(zhì)。提升管24的進料口 32與反應(yīng)器2的供給口 18對齊(見圖3 )。
13為此，提升管24相對于外周壁部分14偏心地定位。在進料口 32的位 置處，提升管24的外側(cè)壁抵靠外周壁部分14的內(nèi)側(cè)壁。從而將提升管 24和外周壁部分14之間泄漏生物質(zhì)的風(fēng)險降至最低。
提升管24還包括用于通過沙粒的至少一個通道口 33。導(dǎo)管34提供 了燃燒室50中的沙床和提升管24中的沙床之間的連接。沙粒經(jīng)由導(dǎo)管 34穿過通道口 33流入提升管24。
通道口 33的通道面積由定位管80限定。例如，如果圖l中的定位 管80位于朝上的位置，則通道口 33的通道面積例如減小。在這種情況 下，定位管的頂端部分封閉了通道口 33。定位管80的垂直位置是一個 設(shè)計參數(shù)。所述位置可以預(yù)先設(shè)定，并且隨后將定位管80固定地附連 在所述位置。定位管80還可以如上所述地能夠穿過底部部分8滑動， 從而能夠調(diào)節(jié)其垂直位置。
圖4和圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的用于由生物質(zhì)生成產(chǎn)品氣的設(shè)備的 第二實施方式。其操作與圖l-3所示的實施方式基本對應(yīng)。上述優(yōu)勢和 變型也應(yīng)用于笫二實施方式。所以，相同的參考標(biāo)號指示相同或相似的 部件。
圖4和圖5示出了絕熱體81。絕熱體81可以以多種方式設(shè)計并可以 包括各種材料。絕熱體81具有外周區(qū)段或部分以及底部區(qū)段或部分85， 該外周部分形成外周壁10的一部分，而底部部分85形成底部5的一部分。 絕熱體81形成反應(yīng)器2的內(nèi)覆層或磚村。在絕熱體81內(nèi)設(shè)有布置框架20 的空間。框架20包括分離室40、提升管24和下降管25。框架20懸置于 反應(yīng)器2的頂壁U。
在這種示例性實施方式中，分離室40具有金屬底壁和金屬外周壁，它 們形成框架20的一部分。分離室40的金屬壁鄰接絕熱體81中設(shè)置的空 間。底壁形成分離室40和燃燒室50之間的分隔壁48。提升管24和下降 管25從分隔壁48向下延伸得足夠遠以ii^粒狀材料的流化床中，例如沙 床51中。圖4以參考標(biāo)號58指示了沙床的高度。
提升管24的底端26在位于下方的底部5的絕熱底部部分85上方某一 距離處。在提升管24的底端26下方，能夠適應(yīng)提升管24在溫度變化的 影響下的膨脹。熱膨脹例如為大致5cm——在這種情況下，底端26可以 向下延伸至少該距離而不會碰到底部部分85 。
14應(yīng)當(dāng)注意，絕熱體81是可選的。例如，熱^JI器2由諸如耐熱鋼的耐 熱材料制成，從而使得可以省略絕熱體81 (未示出)。在這種情況下，底 端26設(shè)置為距底部5，特別&巨根據(jù)反應(yīng)器2的縱向軸線位于下方的底部 5的區(qū)段一定距離使得底端26能夠因溫度變化而膨脹，而不會碰到底部5。
如圖5所示，提升管24的底端26以可移動的方式容置在絕熱體81 的兩個突起86之間。突起86防止提升管24的底端26在提升管24熱膨 脹期間朝側(cè)面彎曲。
在這種示例性實施方式中，進一步設(shè)置有定位管80以定位提升管24 的底端26。定位管80是可選的，即可以省略的。定位管80和提升管24 具有不同的直徑并被部分地推入彼此中。在定位管80和提升管24之間設(shè) 有環(huán)形間隙。定位管80和提升管24形成分裂式提升管，因此，其能夠在 間隔處適應(yīng)熱膨脹。
噴嘴27設(shè)置在提升管80中。噴嘴27具有多個用于提供流化流體的噴 射口。在底部噴射口和底部5的上表面之間具有"死"區(qū)。在這種示例性 實施方式中，提升管24的底端26位于"死"區(qū)上方。所以底端26將相 對較熱。
在這種示例性實施方式中，定位管80通過密封件30延伸穿過底部5。 密封件30位于流化床的相對較冷的"死"區(qū)中。定位管80例如固定地附 連于底部5或者可以穿過底部5滑動。
定位管80部分地封閉通道口 33以阻止流化床的粒狀材料(見圖5 )。 流化床51的粒狀材料能夠從燃燒室50經(jīng)由通道口 33以及環(huán)形間隙流到 提升管24中。環(huán)形間隙具有雙重作用 一方面，環(huán)形間隙佳^得提升管24 能夠相對于定位管80熱膨脹，另一方面，環(huán)形間隙提供了用于傳輸粒狀 材料的通道。
用于供給生物質(zhì)的供給口 18位于用于粒狀材料的通道口 33上方。在 使用中，這樣供給的生物質(zhì)立即傳入流化床51的熱區(qū)中。
當(dāng)然，本發(fā)明并不限于圖中所示的實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在 不偏離本發(fā)明的范圍的情況下做出多種變型。例如，本發(fā)明還可以用于除 生物質(zhì)之外的燃料，而且可以使用任何適當(dāng)?shù)牧畈牧洗嫔场?br> 權(quán)利要求
1.一種由諸如生物質(zhì)的燃料生成產(chǎn)品氣的設(shè)備(1)，包括反應(yīng)器(2)，所述反應(yīng)器由基部(5)和反應(yīng)器壁限定，所述反應(yīng)器壁包括外周壁(10)和上壁(11)，所述反應(yīng)器(2)包括供給口(18)，所述供給口用于供給燃料；至少一個提升管(24)，所述提升管用于將所供給的燃料以化學(xué)的方式轉(zhuǎn)化成至少一種產(chǎn)品氣，所述提升管(24)設(shè)置在所述外周壁(10)內(nèi)部并包括上端(28)和下端(26)，以及排放口(44)，所述排放口用于排放所述產(chǎn)品氣，其特征在于，所述提升管(24)附連于至少一個反應(yīng)器壁(10、11)，并且所述提升管(24)的下端(26)位于處于所述提升管下方的所述基部(5)的至少一個區(qū)段之上一定距離處并且能夠在熱膨脹的作用下自由移動。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1 )，其中，所述提升管(24)的上端(28 ) 附連于至少一個>^應(yīng)器壁(10、 11)，例如附連于所述反應(yīng)器(2)的外周 壁(10 )。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，所述提升管(24 )的上端(28) 通過分隔壁(48)附連于所述反應(yīng)器(2)的外周壁(10)，并且其中，所 述>^應(yīng)器(2)的內(nèi)部(3)包括分離室(40)和燃燒室(50)，它們通過所 述分隔壁(48)以基本氣密的方式彼此分離。
4.如以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備(l)，其中，所述反應(yīng)器(2) 包括粒狀材料的流化床(51)，所述流化>^沒置在所述>^應(yīng)器(2)的基部 (5)上，并且其中，所述提升管(24)的下端(26)延伸進入所述流化床 (51 )。
5.如以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備(1 )，其中，在所述提升管(24 ) 中或所述提升管(24)之下設(shè)有至少一個用于噴射流化流體的噴嘴(27)。
6.如以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述提升管(24)的 下端(26)位于用于供給燃料的所述供給口 (18)下方。
7.如以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述提升管(24)在 其上端(28)處是敞開的，并且其中，所述反應(yīng)器(2)包括分離室(40), 所述分離室位于所述提升管(24)的敞開的上端(28)以及所述上壁(11) 之間用于分離氣體和固體顆粒。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述反應(yīng)器(2 )設(shè)有燃燒室(50 )， 所述燃燒室通過至少一個下降管(25)連接到所述分離室(40)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述提升管(24 )設(shè)有通道口 ( 33 ), 所述通道口用于允許粒狀材料從所述燃燒室(50)傳到所述提升管(24)， 所述通道口 (33)設(shè)置在用于供給生物質(zhì)的所述供給口 (18)下方。
10.如權(quán)利要求8或9所述的設(shè)備，其中，所述燃燒室(50)包括用 于供給流化空氣的若干個噴嘴(52)。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項所述的設(shè)備，其中，所述提升管(24) 和所述下降管(25)形成框架(20)的一部分，所述框架懸置于所述>^應(yīng) 器(2)的至少一個反應(yīng)器壁(10、 11)。
12.如以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所U應(yīng)器(2)設(shè) 有定位構(gòu)件(80)，所述定位構(gòu)件用于定位所述提升管(24)的下端(26)。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述定位構(gòu)件設(shè)有相對于所述 提升管(24)對齊的定位管(80)，并且其中，所述定位管(80)和所述提 升管(24)部分地配合在彼此中。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，在所述定位管(80)和所述提 升管(24 )之間形成有環(huán)形間隙，并且其中，所述間隙的徑向距離大于lmm， 例如為2mm或3mm。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的設(shè)備，其中，所i^部(5)具有通道 口 ，所述定位管(80 )固定于所述通道口中。
16. 如以上權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中，所述排放口 (44) 設(shè)置在所述上壁(11)中，所述排放口 (44)相對于所述提升管的敞開的 上端(28 )大致對齊。
全文摘要
一種由諸如生物質(zhì)的燃料生成產(chǎn)品氣的設(shè)備，包括反應(yīng)器，該反應(yīng)器由基部和反應(yīng)器壁限定。反應(yīng)器壁包括外周壁和上壁。反應(yīng)器包括用于供給生物質(zhì)的供給口以及至少一個提升管，該提升管用于將所供給的生物質(zhì)以化學(xué)的方式轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品氣和固體。提升管設(shè)置在外周壁內(nèi)部并包括上端和下端。反應(yīng)器還包括用于排放產(chǎn)品氣的排放口。提升管附連于至少一個反應(yīng)器壁。提升管的下端位于處于提升管下方的基部的至少一個區(qū)段之上一定距離處并且能夠在熱膨脹的作用下自由移動。
文檔編號C10J3/46GK101668833SQ200880013947
公開日2010年3月10日 申請日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月5日
發(fā)明者亞伯拉罕·萬德德里夫特, 克里斯蒂安·馬丁努斯·萬德梅赫登 申請人:荷蘭能源建設(shè)基金中心