專利名稱：通過連接有驟冷室的氣化反應(yīng)器制造合成氣體的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造含有一氧化碳和氫氣的荒煤氣的裝置，該裝置通過在氣 化反應(yīng)器中以高于灰分熔點的溫度利用含氧氣體使含有灰分的燃料發(fā)生氣化而制造荒煤 氣，并且具有一個相連的氣體冷卻室，和從一個室到另一室的一個變窄的過渡通道。
背景技術(shù)：
例如由EP 0 616 022 Bl或者EP 0 400 740 Bl已知這種類型的裝置。DE 10 2005 048 488 A也披露了一種類似的構(gòu)造設(shè)計，對于現(xiàn)有技術(shù)，還應(yīng)提及EP 0 431 266 Al 或者 DE 10 2006 029 595 Al。在常規(guī)結(jié)構(gòu)型式的氣化器中，通常將30%到60%的燃料灰轉(zhuǎn)化為飛灰，這帶來了 缺點在荒煤氣的流動路徑中會構(gòu)成沉積物，并且可能造成連接在其后的設(shè)備的腐蝕加重。 飛灰的分離和引出明顯比熔渣的分離和引出要復(fù)雜和昂貴。飛灰的清理同樣很昂貴，因為， 在飛灰中可能含有一部分重金屬，尤其是通常很細的粉塵，這樣的粉塵不能敞露著放置。上文已述及的EP 0 400 740 B示出了一條變窄的管道，該管道具有可能導(dǎo)致堵塞 的構(gòu)件，此外，在檢查和維修時，該構(gòu)件也可能堵住通往下方的腔室的通路。此外，這些類似 十字線的構(gòu)件的必要的冷卻可能會導(dǎo)致熔渣凝固，這便可能導(dǎo)致堵塞。EP 0 431 266的氣化器出口中同樣具有大量飛灰流，并且氣化器中的燃料轉(zhuǎn)化產(chǎn) 量很低，因為一部分還在反應(yīng)且含有碳和灰分的氣體從燃燒器平面快速地和無轉(zhuǎn)向地直達 氣化器出口，此時不產(chǎn)生渦流。已知的是，如在氣化器中產(chǎn)生渦流，從燃燒器平面中流出的 氣體首先被轉(zhuǎn)向內(nèi)壁，因此一部分飛灰在內(nèi)壁上被分離，并且燃料顆粒在氣化器中的停留 時間將變長。還已知的是，渦流越強，則在氣化器中的物質(zhì)交換就越強烈。在此導(dǎo)致灰分的大量 分離。但是如上所述，如果在氣化器出口中產(chǎn)生很強的渦流，則會對連接在其后的設(shè)備造成 負擔(dān)，因為高溫氣體和熔渣顆粒會以較高的切向速度被拋向內(nèi)壁。由于這個原因，在氣化器 中優(yōu)選只產(chǎn)生較弱的渦流、例如爐膛角度(Feuerungswinkel)為3度。

發(fā)明內(nèi)容
在此，本發(fā)明著手的目的在于，除了避免上述缺點以外，還要既減少飛灰量，又減 少未氣化的燃料量，其中，在連接在其后的設(shè)備的入口中應(yīng)實現(xiàn)只產(chǎn)生較弱的渦流，以免在 非常緊湊的裝置中出現(xiàn)沉積物，并且在出口中應(yīng)該不發(fā)生熔渣凝固的危險。以開頭所述類型的裝置，此目的按照本發(fā)明通過下述方式得以實現(xiàn)在變窄的過 渡通道中設(shè)置只伸過所述過渡通道的橫截面的一部分的、減小或阻礙渦流的壁面。業(yè)已證實，這個相對來說較窄構(gòu)造的壁面可作為最優(yōu)的渦流制動器使用，而不需 要將過渡通道的通道橫截面不必要地縮小。在從屬權(quán)利要求中可得出本發(fā)明的發(fā)展設(shè)計。在此可規(guī)定壁面由冷卻管構(gòu)成。 在實踐中已證明，即使冷卻管彼此間有一定距離，通過熔渣的區(qū)域性粘結(jié)也可快速構(gòu)成一個封閉的內(nèi)壁，其減小渦流，或大大抑制渦流，直到過渡通道的末端。為了進一步合理化這個渦流制動功能，可以在本發(fā)明的發(fā)展設(shè)計中規(guī)定壁面具 有一種在縱向方向上略微旋繞的構(gòu)造，該壁面適宜逆著氣化器中的渦流方向定向。另外，按照本發(fā)明可規(guī)定在壁面的沿重力方向的下端上設(shè)有一收集熔渣的冷卻 的溝槽，用于將熔渣排出驟冷室。此外，按照本發(fā)明，為了優(yōu)化熔渣的排出，可規(guī)定在大量構(gòu)成壁面的冷卻管中，相 鄰的管沿重力方向在下部的管區(qū)彼此間具有由集流接片跨接的距離，其中，集流接片通入 熔渣排出槽中。本發(fā)明的發(fā)展設(shè)計還規(guī)定變窄的通道的直徑為氣化器直徑的0. 1至0. 5倍，其 中，由減小渦流的壁的豎直邊棱留出的內(nèi)部凈寬為> 500mm。因此檢查人員可以穿過該區(qū)域 攀入，對裝置的內(nèi)腔進行檢查。因為渦流與半徑是成比例的，所以它通過在邊緣區(qū)中的面而大幅減弱。視渦流被 希望減弱的程度，渦流制動面的長度應(yīng)為連接通道的直徑的0. 5至4倍之間?；诎凑毡景l(fā)明的“渦流制動”能夠?qū)崿F(xiàn)相對燃燒器裝置的相應(yīng)的割線而言，爐 膛角度可設(shè)置為5度至10度之間，其它的渦流體和構(gòu)件也一樣，以便提高氣化器中的流通 并從而實現(xiàn)強烈的混合，正如本發(fā)明所提出的那樣。通過該措施提高了燃料轉(zhuǎn)化產(chǎn)量，并且加強了灰分顆粒的粘結(jié)，因此也改良了這 些顆粒的分離。最終，可以由冷卻介質(zhì)的平衡用量來持續(xù)計算熱流，因此例如在線算出裝置的壁 上的熔渣密度，對此給出一個示例_通過在裝置的管道內(nèi)的鍋爐給水的蒸發(fā)進行冷卻；-測量注入裝置內(nèi)的水量和水溫，以及所生成的蒸汽量和壓力。由此計算出熱流和 熱流密度；-固態(tài)熔渣的平均層厚與熱流密度相關(guān)，并且可通過下列公式近似計算層厚=λ* (Tf-Tk)/q其中，λ-熔渣的導(dǎo)熱性Tf-熔渣的凝固溫度Tk-水的沸點-通過該方法獲得關(guān)于固態(tài)熔渣的層厚的在線信息。如發(fā)現(xiàn)熔渣層過厚、例如> 50mm，則可立即提高供氧量，并且因此提高氣化溫度。反之，如熱流密度過高、例如> 200kW/ m3，可減少例如供氧量，或提高調(diào)節(jié)氣體(H2O或CO2)的供應(yīng)量。在氣化器壁上被分離的熔渣主要流向裝置的外部區(qū)域，因此那里的熔渣層特別 厚，并且熱流密度特別低。反之，在橫截面的中心區(qū)域內(nèi)的面基本上不被流下的熔渣所覆蓋，因此在該面上 只生成很薄的熔渣層。因此，分別測量變窄的通道的外部區(qū)域中的熱流密度和中心區(qū)域中 相應(yīng)面上的熱流密度便得出用于控制氣化溫度的兩個重要的信息-在外圍區(qū)域中可計算出最厚的熔渣層，以防止渦流制動構(gòu)件由于隨著時間升高 的溫度而被越來越多的熔渣蓋住；
-在中心區(qū)域中可測量最高的熱流密度，其中，可測得熱流密度的快速變化，以便 能快速修正氣化溫度的短暫變化。按照本發(fā)明的另一發(fā)展設(shè)計，規(guī)定變窄的過渡通道在其沿重力方向位于下部的 那端配備有一具有滴落邊的收縮部。通過該措施可獲得一系列額外的優(yōu)點在混合反向流動的氣流層以及加速和改變氣體方向時，存在于氣體中并由它攜帶 的熔渣顆粒相互撞擊并粘結(jié)，從而構(gòu)成較大的顆粒，該顆?？稍诒谏媳环蛛x，以至于在氣體 中灰分顆粒的含量明顯降低。按照本發(fā)明的發(fā)展設(shè)計，還規(guī)定變窄的過渡通道的收縮部還被另一混合管包圍， 以構(gòu)成一個附加的混合室。在此，適宜的是，混合管的壁的內(nèi)側(cè)是金屬(被冷卻，但未搗實)構(gòu)成的，本發(fā)明同 樣提出了這一點。按照本發(fā)明還可規(guī)定所述另一混合管的直徑和該混合管的自由邊相對滴落邊的 距離適配于產(chǎn)生的熔渣的凝固特性。例如熔渣在高溫時(如1200攝氏度)突然凝固，可選 擇較小的直徑，以便使冷氣體從驟冷區(qū)域到混合室的回流量最小化，因而阻止熔渣在滴落 邊上凝固。熔渣的凝固溫度越低，則附加的混合管的直徑可選得越大。當(dāng)熔渣的凝固溫度 較低時，冷氣體的回流較為強烈，并且混合室內(nèi)溫度較低，從而不會有帶有粘性表面的飛灰 顆粒粘附在附加的混合管上。在此適宜的是，在滴落邊和混合管的自由邊之間的想象的展開角在10度至30度 的范圍內(nèi)，其中，按照本發(fā)明還可規(guī)定所述另一混合管的半徑比滴落邊的半徑大0. Im至 Im0


基于下面的描述以及借助附圖可得出本發(fā)明的其它特征、細節(jié)和優(yōu)點。附圖中圖1具有反應(yīng)器和驟冷室的高壓容器的示意圖；圖2a大致按照圖1中線II-II的截面的示意圖；圖2b大致按照圖1中線IIb-IIb的截面的示意圖；圖3如圖1視圖的本發(fā)明的一個變型實施例；圖4本發(fā)明的另一個實施例；圖5迎向氣流的壁的側(cè)視圖和端視圖，該壁構(gòu)建在從反應(yīng)器到驟冷室的過渡通道 中；以及圖6如圖1視圖的按照本發(fā)明的另一個實施例。
具體實施例方式圖1以剖視圖簡示出在高壓容器2中的一個反應(yīng)器1，其中，僅以箭頭3表示的是 加載反應(yīng)器1的燃燒器。可以看出，以4標識的漏斗形的氣化器底部過渡到一個變窄的通道5，該通道設(shè)有 迎向氣流的構(gòu)件6，該構(gòu)件用于減小從反應(yīng)器排出的混合物形成的渦流。在此，變窄的通道5在氣流方向上在構(gòu)件6之后具有一個第一混合區(qū)域7，隨后該
5混合區(qū)域通入以9標識的氣體冷卻室，例如驟冷室中，其中，驟冷介質(zhì)的輸送以箭頭8示出。迎向氣流的構(gòu)件可構(gòu)建為管道壁，該管道壁被冷卻介質(zhì)流過，如其在下面參見圖5 詳細說明的那樣。此外，管道壁可安裝銷釘和搗固，以使熔渣的結(jié)合變得容易，并且降低熱 流密度。在圖2a中示出如圖1的構(gòu)件6徑向向內(nèi)引導(dǎo)地對準通道5的內(nèi)腔，其中，以5a 標識的內(nèi)部橫截面要保持無構(gòu)件伸進。在此，該內(nèi)部橫截面5a選擇為足夠大，能讓一個人 通過，以便能在驟冷室9中進行維修工作。內(nèi)部橫截面5a幾乎不被冷卻，因此不必擔(dān)心熔渣的凝固和管道的完全阻塞。在圖2a中還通過虛線箭頭示出所形成的渦流運動。在構(gòu)件6之間的腔中生成的 渦流6a與圖2中通過箭頭5b示出的在無構(gòu)件的內(nèi)腔中的流動是反向的。如虛線分箭頭6b 和6c所示，在構(gòu)件6之間的渦流6a的流動方向是這樣定向的，即，例如使循環(huán)流通流動在 構(gòu)件6的壁上是反向定向的。渦流6a的向內(nèi)流動的分區(qū)的方向與旋轉(zhuǎn)流動5b的方向是相 同的。如若將構(gòu)件取消，則從如圖1中線IIb-IIb的剖視圖示出，在該區(qū)域中氣流流動5a 和6b的方向是彼此相反的，并相互制動，并且在通道5的下端可能會完全抵消。在圖3中示出一個變型實施例。在此，驟冷室9構(gòu)成一個單獨的配件，并且不象圖 1中的示例是高壓容器的一部分。在圖3的實施例中，與圖1的區(qū)別在于減小渦流的構(gòu)件6是彎曲的或者說在流動 方向上傾斜設(shè)置，具體而言，是逆著離開反應(yīng)器1的混合物的渦流方向。在圖4中又再示出一個變型實施例。在此，變窄的通道的下邊緣配備有一個用于 收集熔渣的必要時同樣冷卻的溝槽，以便將液態(tài)熔渣排出，其中該溝槽以10標識，通入一 個分開的有熔渣池的空間11。將熔渣經(jīng)由冷卻溝槽10導(dǎo)向熔渣池空間11，可以分離熔渣， 并且不形成細微的固體物質(zhì)，因此不僅可以用水冷卻從通道5流出的氣體，而且也可以用 較冷的氣體進行冷卻，以便生成干燥的高溫氣體，這種干燥的高溫氣體例如可以作為還原 氣體使用。在此，管道壁6可以帶有刻槽、肋條、或是傾斜地構(gòu)造，以使熔渣從其表面朝通道 的壁的方向流動，以便隨后排出到溝槽10中。圖5示出了一個這種類型的減小渦流的壁的構(gòu)造示例。該減小渦流的壁是由并排 設(shè)置的冷卻管構(gòu)成的，該冷卻管以12、13標識，其中，冷卻管沿重力方向位于下部的區(qū)域是 傾斜的，并且至少是部分張開的，因此可以在下部傾斜的管道之間固定一個接片14，以使熔 渣易于從這里流出，并隨后朝管道壁5的方向流動，以及，再從那里流入一個未在圖5中示 出的排出溝槽，如上所述。在圖6中示出了具有縮短的通道或混合管5的示例，它在其沿重力方向位于下部 的那端配有一個具有滴落邊15a的收縮部15。通過該收縮部或狹窄部會迫使在圖2b中示 出的彼此反向的渦流5b和渦流6b相對移動，從而，渦流的抵消效應(yīng)便因此大大增強，以至 于在收縮部或狹窄部15的末端上實際上就已經(jīng)完全得以抵消。在本發(fā)明的該實施例中，出口或者說滴落邊15a還被另一混合管16包圍，因此形 成了另一個混合室7a。該混合管16也可以阻止從驟冷室9排出的冷氣體回流到滴落邊15a 的周圍，因此可以防止熔渣凝固，從而避免在筒體中形成鐘乳石或其它懸掛式增長的污染
6物。在圖6中，還通過兩個以虛線箭頭分別標識滴落邊15a的半徑r和附加的混合管 16的半徑R，以及示出一個想象的展開角α，該展開角由滴落邊15a和附加混合管16的自 由邊16a之間的連接線形成。熔渣的凝固溫度越高，則展開角α就可以設(shè)計得越小，半徑r 和半徑R之間的差異就越小，其中，在實踐中可以將半徑R設(shè)置為比半徑r大大約0. Im至 lm。角α適宜在10度至30度之間。為了形成熔渣射流或射束，還可以使收縮部15具有一種波形的表面，對此，在這 里未詳細圖示說明。當(dāng)然，所描述的發(fā)明實施例還可以在許多方面有所變化，而并不脫離本發(fā)明的基 本思想。對此，特別是，過渡通道5中的冷卻壁面6可以采用對稱式結(jié)構(gòu)。在另一種可選的 氣化器型式中(氣體向上通過頂蓋內(nèi)的出口排出)，則在該出口上安裝變窄的過渡通道，并 且在通道的壁面上被分離的熔渣向下流入或落入氣化器中。氣體在腔室9中的冷卻可以通 過驟冷、輻射或?qū)α鞣绞絹韺崿F(xiàn)。在相關(guān)腔室中，還可供入其它的反應(yīng)物質(zhì)(例如石灰石)， 以便去除硫化合物。
權(quán)利要求
用于制造含有一氧化碳或氫氣的荒煤氣的裝置，該裝置通過在氣化反應(yīng)器中以高于灰分熔點的溫度利用含氧氣體使含有灰分的燃料發(fā)生氣化而制造荒煤氣，并且具有一個相連的氣體冷卻室和從一個室到另一室的一個變窄的過渡通道，其特征在于，在所述變窄的過渡通道(5)中設(shè)置一些只伸過所述過渡通道的橫截面的一部分的、減小或阻礙渦流的壁面(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壁面(6)由冷卻管構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述壁面(6)具有一種在縱向方向上略 微旋繞的構(gòu)造(圖3)。
4.如上述權(quán)利要求之任一項所述的裝置，其特征在于，在壁面(6)的沿重力方向的下 端上設(shè)有一個收集熔渣的冷卻的溝槽(10)，用于將熔渣排出驟冷室。
5.如上述權(quán)利要求之任一項所述的裝置，其特征在于，在大量構(gòu)成壁面的冷卻管(12、 13)中，相鄰的管沿重力方向在下部的管區(qū)彼此間具有由集流接片(14)跨接的距離，其中， 所述集流接片(14)通入到熔渣排出槽中。
6.如上述權(quán)利要求之任一項所述的裝置，其特征在于，所述變窄的通道(5)的直徑為 氣化器直徑的0. 1至0.5倍，其中，由減小渦流的壁的豎直邊棱留出的內(nèi)部(5a)凈寬為 ^ 500mmo
7.如上述權(quán)利要求之任一項所述的裝置，其特征在于，相對于燃燒器裝置的相應(yīng)的割 線而言，爐膛角度設(shè)置為5度至10度，其它的渦流體和構(gòu)件也一樣，以便提高氣化器中的流 通并從而實現(xiàn)強烈的混合。
8.如上述權(quán)利要求之任一項所述的裝置，其特征在于，所述變窄的過渡通道(5)在其 沿重力方向位于下部的那端配備有一具有滴落邊(15a)的收縮部(15)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述變窄的過渡通道(5)上的收縮部(15) 還被另一混合管(16)包圍，以構(gòu)成一個附加的混合室(7a)。
10.如上述權(quán)利要求之任一項所述的裝置，其特征在于，所述混合管(16)的壁的內(nèi)側(cè) 是金屬(被冷卻，但未搗實)構(gòu)成的。
11.如上述權(quán)利要求之任一項所述的裝置，其特征在于，所述另一混合管(16)的直徑 和該混合管(16)的自由邊(16a)相對滴落邊(15a)的距離適配于產(chǎn)生的熔渣的凝固特性。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，在所述滴落邊(15a)和所述混合管(16) 的自由邊(16a)之間的想象的展開角(α)在10度至30度的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述另一混合管(16)的半徑比所述滴落 邊(15a)的半徑大0. Im至Im0
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造含有一氧化碳或氫氣的荒煤氣的裝置，該裝置通過在氣化反應(yīng)器中以高于灰分熔點的溫度利用含氧氣體使含有灰分的燃料發(fā)生氣化而制造荒煤氣，并且具有一個相連的氣體冷卻室，和從一個室到另一室的一個變窄的過渡通道，除了克服已知的缺點以外，還要既減少飛灰量，又減少未氣化的燃料量，其中，在連接在其后的設(shè)備的入口中應(yīng)達到只產(chǎn)生較弱的渦流，以免在非常緊湊的裝置中出現(xiàn)沉積物，其中，在出口中應(yīng)不發(fā)生熔渣凝固的危險。這是通過下述方式實現(xiàn)的，即，在變窄的過渡通道(5)中設(shè)置一些只伸過所述過渡通道的橫截面的一部分的、減小或阻礙渦流的壁面(6)。
文檔編號C10J3/52GK101981164SQ200980111080
公開日2011年2月23日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
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