專利名稱：帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種合成氣發(fā)生爐，帶有燃燒室和驟冷室，用于對通過在合成氣發(fā)生爐的燃燒室中的部分氧化產(chǎn)生的氣體進行生成、冷卻和凈化。
已知這種合成氣發(fā)生爐有各種設計實施方式。
對諸如煤、燃油、洗煤泥、廢塑料、天然氣等燃料進行部分氧化，以便生成合成氣，并且使其具有廣泛的用途。
其中的幾種用途是-為GuD-設備生成合成氣-生成城市煤氣、-為化工設備提供合成氣、-處理廢料(洗煤泥、塑料、裂化殘余物)，同時生成高價值的產(chǎn)品氣(H2和CO)、-為煉鋼時的還原反應生成H2。
根據(jù)應用要求，在經(jīng)部分氧化生成氣體后連接一個廢熱利用系統(tǒng)或驟冷設備。為進行冷卻，在驟冷設備中用諸如水等驟冷介質(zhì)加入氣體中。
本發(fā)明的目的在于，提出一種特別有益的設備，其中生成、冷卻有效氣體并將有效氣體中的粗大的固體和液體顆粒去除掉。
實現(xiàn)該目的的技術方案是燃燒室和驟冷室是兩個獨立的室，由一條連接通道將上述兩者相互連接在一起，在驟冷室的氣體入口段內(nèi)設置有帶有驟冷噴嘴的噴嘴座，噴嘴將驟冷介質(zhì)均勻地噴入有效氣體內(nèi)，在驟冷室的驟冷區(qū)上接有一個有效氣體-驟冷介質(zhì)-混合區(qū)，在驟冷室出口處設置一個錐形體，該錐形體后接有一個水浴，有效氣體經(jīng)在錐形體背側(cè)范圍內(nèi)的180°偏轉(zhuǎn)通過氣體出口套管離開帶有燃燒和驟冷室的合成氣發(fā)生爐。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，在驟冷室入口上的噴嘴座設置在不同的高度上，并且設置在不同高度上的噴嘴座在圓周上相互錯位或者相互對準。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，噴嘴座伸入驟冷室內(nèi)的程度不同。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，噴嘴座配備有可調(diào)換的并滿足實時要求的噴頭。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，燃燒室和驟冷室具有陶磁材料的爐襯。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，燃燒室具有陶瓷材料的爐襯并且驟冷室為冷卻器結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，由外面插入驟冷室的噴嘴座在穿通段內(nèi)被密封或在以冷卻體方式實現(xiàn)時具有密封。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，燃燒室和驟冷室或者結(jié)合在一共同的高壓容器內(nèi)或者分別作為單獨的單元并通過法蘭連接構(gòu)成一個整體。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，噴嘴座配備有一間接冷卻，該冷卻通過入口和出口套管饋送。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，對在有效氣體接觸段內(nèi)的高壓容器的內(nèi)側(cè)，在驟冷室的下面／側(cè)面通過爐襯進行防腐和耐高溫保護。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，對噴嘴座通過一帶有關閉閥件和流量計的冷卻介質(zhì)套管供水并通過一帶有關閉閥件和流量計的冷卻氣體套管提供諸如氮氣等冷卻氣體。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，驟冷室的錐體具有一個鋼基體，圍繞該鋼基體環(huán)繞一冷卻曲管，并且錐體內(nèi)側(cè)具有陶磁內(nèi)襯。
根據(jù)本發(fā)明的進一步設計，驟冷室的錐體為被冷卻雙層壁結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)具有陶瓷內(nèi)襯。
依照本發(fā)明，經(jīng)噴嘴的燃料和氧氣被加入到燃燒室內(nèi)并通過部分氧化生成有效氣體，該有效氣體經(jīng)連接輸送入驟冷室的驟冷區(qū)內(nèi)。對有效氣體在驟冷室的入口處通過均勻設置在圓周上的、用于噴入冷卻介質(zhì)的噴嘴系統(tǒng)進行冷卻。根據(jù)要求可以設置一層或多層帶有噴嘴座的噴嘴。
借助噴入的冷卻介質(zhì)降低有效氣體的溫度。有效氣體經(jīng)冷卻后以高的速度經(jīng)錐體離開驟冷室，經(jīng)過水浴并在此后旋轉(zhuǎn)180°并輸送到氣體出口套管處。
由于在錐體連接處有效氣體以高的速度和大角度的旋轉(zhuǎn)，因而使較大的固體顆粒和水珠被分離進入水浴中。這樣使離開合成氣發(fā)生爐的氣體是經(jīng)凈化的和無水珠的。
驟冷室可以具有未冷卻的或冷卻的室壁。未冷卻的壁具有陶磁材料內(nèi)襯，冷卻的壁由水冷卻的管-隔板-管-壁構(gòu)成。
帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐作為一個整體設置在一共同的高壓容器內(nèi)。另外一種選擇方案是燃燒室和驟冷室分別作為獨立的單元并通過法蘭連接成一個整體。
通過在燃燒室內(nèi)的燃燒器生成氣體。采用冷卻介質(zhì)實現(xiàn)冷卻，所述冷卻介質(zhì)通過噴嘴座的冷卻噴嘴均勻地加入到驟冷室內(nèi)。在出口錐體處通過對氣體的高速加速對水浴的沖擊和接著向氣體出口孔方向旋轉(zhuǎn)180°去除掉固體和液體滴。
下面對照附圖對本發(fā)明的實施例做進一步的說明。


圖1是帶有結(jié)合在一起的驟冷裝置的合成氣發(fā)生爐的縱剖面圖，圖2是帶有獨立的驟冷裝置的合成氣發(fā)生爐的縱剖面圖，圖3是帶有冷卻體的驟冷裝置的縱剖面圖，圖4是圖3的帶有具有噴嘴的噴嘴座的橫截面圖。
如圖1所示，燃料(1)經(jīng)噴嘴(2)進入燃燒室(3)。在燃燒室內(nèi)實現(xiàn)燃料的氣化，即生成有效氣體。燃燒室(3)具有陶瓷材料(4)的內(nèi)襯，以避免燃料室(3)的耐壓防護壁(5)受到過高溫度的影響。由于陶瓷物質(zhì)導熱能力很低，因而導致幾乎絕熱的氣化。此點對氣化效率是很有利的。
有效氣體和液體熔渣自上向下流動，離開燃燒室并通過連接通道(6)以高速進入驟冷室(7)。在驟冷室內(nèi)通過冷卻介質(zhì)(8)，優(yōu)選由水進行冷卻，冷卻介質(zhì)經(jīng)噴嘴座(10、11)的噴頭(9、29)加入到有效氣體中。
根據(jù)要求，可以將噴嘴座(10、11)設置在不同的層上。噴嘴座既配備有一個冷卻介質(zhì)套管(12)又配備有一個冷卻氣體套管(13)(例如用于氮氣)。兩個套管都具有關閉閥件(14、15)和流量計(16、17)，所述關閉閥件和流量計用于保證冷卻介質(zhì)均勻的進入驟冷室。在采用水作為冷卻介質(zhì)時，使用氮氣作為吹洗和惰化介質(zhì)。
噴嘴座(10、11)法蘭連接在高壓防護套管(18)上，穿過陶瓷內(nèi)襯并安裝在驟冷室(7)的冷卻空間中的冷卻位置上。
由于相應的通孔(19)設置在陶瓷內(nèi)襯上，因而在噴嘴室(10、11)受損或出于檢查的目的可以從外面將其由冷卻室間內(nèi)取出。該可接觸性方案節(jié)省了對合成氣發(fā)生爐的耗費時間的冷卻并且節(jié)省了對內(nèi)部需進行的費用昂貴的檢查或修理。
驟冷室的錐形體(20)具有一個鋼基體，該鋼基體由一裝有冷卻介質(zhì)的冷卻曲管(28)環(huán)繞。因此對應于高溫室可以保證錐形體(20)形狀的穩(wěn)定性并且另外還保證了錐形的鋼基體的陶瓷襯里不會受到損傷。
如果選用帶有內(nèi)冷卻的(圖中未示出的)雙壁錐體，則可以不必采用冷曲管(28)對錐體(20)進行冷卻。
在驟冷室(7)內(nèi)，被冷卻的有效氣體經(jīng)逐漸收縮的錐體(20)離開驟冷室(7)。有效氣體攜帶固體顆粒和諸如水滴等冷卻介質(zhì)液滴并在錐體(20)中被高度加速并前向地加到水浴(21)上。由于速度高并且由于固體顆粒和液體冷卻介質(zhì)顆粒質(zhì)量相對較大，由此它們并沒有旋轉(zhuǎn)180°到達氣體出口套管(23)上，而是撞擊到水浴(21)的表面上，被水浴接收并采用此方式從氣流中分離出。去除掉固體后的氣體被旋轉(zhuǎn)180°，并在穿過緩沖室(22)后經(jīng)氣體出口套管(23)離開合成氣體發(fā)生爐。
落入水浴中的諸如爐渣等固體顆粒通過固體出口套管(24)被分離出。
在有效氣體接觸段采用內(nèi)襯(27)對高壓容器(5、31)的內(nèi)側(cè)進行防腐和抗高溫保護。
圖2示出的是帶有獨立的驟冷室(7)的合成氣發(fā)生爐。其基本原理和工作方式與圖1所述相同。其不同點僅在于，其燃燒室(3)和驟冷室(7)是兩個獨立的高壓容器(30、31)，這兩個高壓容器采用法蘭連接(33)被連接成一個設備單元。
圖3為一個帶有一體化的驟冷設備的合成氣發(fā)生爐的縱剖面圖。其中驟冷室(7)配備有一個冷卻系統(tǒng)。
該冷卻系統(tǒng)由一個冷卻體(41)、一個由冷卻管和隔板構(gòu)成的氣密焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述結(jié)構(gòu)配備有一個環(huán)形分配器(43)和一個環(huán)形收集器(44)。在環(huán)形分配器(43)和環(huán)形收集器(44)上設置有進水管(45)或出水管(46)，所述管路穿過高壓容器。在該范圍內(nèi)還備有冷卻系統(tǒng)的固定點(47)，從而使冷卻體(41)可以不受限制地向下擴展。
依照DE 195 33 908A1，噴嘴座(10、11)穿過冷卻體(41)。
圖4(圖3的截面A-B)示出驟冷室(7)內(nèi)的噴嘴室(10、11)的位置。
附圖標記對照表1　　燃料(燃料-氧氣混合物)2　　燒嘴3　　燃燒室4　　陶瓷材料5　　耐壓防護壁6　　連接通道7　　驟冷室8　　冷卻介質(zhì)9　　噴頭10　　噴嘴座11　　噴嘴座12　　冷卻介質(zhì)套管13　　氮氣套管14　　關閉閥件15　　關閉閥件16　　流量計17　　流量計18　　耐壓防護套管19　　4上的通孔20　　錐體21　　水浴22　　緩沖室23　　氣體出口套管24　　固體出口套管25　　入口套管(冷卻10、11)26　　出口套管(冷卻10、11)27　　內(nèi)襯(在有效氣體接觸范圍內(nèi))28　　環(huán)繞20的冷卻曲管29噴頭30高壓容器(燃燒室)31高壓容器(驟冷室)3330和31間的法蘭41冷卻體4241的錐體43環(huán)形分配器44環(huán)形收集器45供水管46出水管47固定點48密封
權利要求
1.一種合成氣發(fā)生爐，帶有燃燒室和驟冷室，用于對在合成氣發(fā)生爐燃燒室內(nèi)的部分氧化產(chǎn)生的氣體進行生成、冷卻和凈化，其特征在于燃燒室(3)和驟冷室(7)是兩個隔開的室，由一條連接通道(6)將上述兩者相互連接在一起，在驟冷室(7)的氣體入口段內(nèi)設置有帶有驟冷噴嘴(9)的噴嘴座(10、11)，噴嘴將驟冷介質(zhì)(8)均勻地噴入有效氣體內(nèi)，在驟冷室(7)的驟冷區(qū)上接有一個有效氣體-驟冷介質(zhì)-混合區(qū)(7a)，在驟冷室出口處設置有一錐形體(20)，錐形體后接有一個水浴(21)，有效氣體經(jīng)在錐形體(20)背側(cè)范圍內(nèi)的180°偏轉(zhuǎn)通過氣體出口套管(23)離開帶有燃燒(3)和驟冷室(7)的合成氣發(fā)生爐。
2.依照權利要求1的帶有燃燒和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于在驟冷室(7)入口上的噴嘴座(10、11)設置在不同的高度上，并且設置在不同高度上的噴嘴座(10、11)在圓周上相互錯位或者相互對準。
3.依照權利要求1和2的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于噴嘴座(10、11)伸入驟冷室(7)內(nèi)的程度不同。
4.依照權利要求1至3的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于噴嘴室(10、11)配備有可調(diào)換的并滿足實時要求的噴頭(9、29)。
5.依照權利要求1至4的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于燃燒室(3)和驟冷室(7)具有陶磁材料(4)的爐襯。
6.依照權利要求1的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于燃燒室(3)具有陶磁材料(4)的爐襯并且驟冷室為冷卻器(41)結(jié)構(gòu)。
7.依照權利要求1和上述其它權利要求的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于由外面插入驟冷室(7)的噴嘴座(10、11)在穿通段(通孔19)內(nèi)被密封或在以冷卻體(41)方式實現(xiàn)時具有密封(48)。
8.依照權利要求1和上述其它權利要求的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于燃燒室(3)和驟冷室(7)或者結(jié)合在一共同的高壓容器內(nèi)或者作為單獨的單元并通過法蘭連接(33)構(gòu)成一個整體。
9.依照權利要求1和上述其它權利要求的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于噴嘴座(10、11)配備有一間接冷卻，該冷卻通過入口和出口套管(25、26)饋送。
10.依照權利要求1和上述其它權利要求的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于對在有效氣體接觸段內(nèi)的壓力容器(31)的內(nèi)側(cè)，在驟冷室(7)的下面／側(cè)面通過爐襯(27)進行防腐和耐高溫保護。
11.依照權利要求1和上述其它權利要求的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于對噴嘴座(10、11)通過一帶有關閉閥件(14)和流量計(16)的冷卻介質(zhì)套管(12)供水并通過一帶有關閉閥件(15)和流量計(17)的冷卻氣體套管(13)提供諸如氮氣等冷卻氣體。
12.依照權利要求1和上述其它權利要求的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于驟冷室(7)的錐體(20)具有一個鋼基體，圍繞該鋼基體環(huán)繞一冷卻曲管(28)，并且錐體(20)內(nèi)側(cè)具有陶磁內(nèi)襯。
13.依照權利要求1和12的帶有燃燒室和驟冷室的合成氣發(fā)生爐，其特征在于驟冷室(7)的錐體(20)為被冷卻的雙層壁結(jié)構(gòu)，其內(nèi)側(cè)具有陶磁內(nèi)襯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成氣發(fā)生爐,帶有燃燒室和驟冷室,用于對通過在合成氣發(fā)生爐的燃燒室中的部分氧化產(chǎn)生的氣體進行生成、冷卻和凈化。燃燒室(3)和驟冷室(7)是由一條冷卻通道(6)連接的分隔開的室。在驟冷室(7)的氣體入口段內(nèi)設置有帶有用于噴入冷卻介質(zhì)(8)的噴頭(9、34)的噴嘴座(10、11)。在驟冷室(7)內(nèi)的驟冷區(qū)與有效氣體—驟冷介質(zhì)—混合區(qū)連接。一錐體(20)位于驟冷室出口處。在此錐體后接有一個水浴(21)。有效氣體經(jīng)在錐體(20)背側(cè)段內(nèi)旋轉(zhuǎn)180°后通過氣體出口孔(23)離開合成氣發(fā)生爐。
文檔編號C10J3/48GK1203936SQ9811485
公開日1999年1月6日 申請日期1998年4月8日 優(yōu)先權日1998年4月8日
發(fā)明者W·德克, W·格魯爾克, K·科仁, J·希玲 申請人:曼-古特霍夫農(nóng)舒特股份公司