用于從燃料中生產(chǎn)氣體產(chǎn)物的反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于從燃料中生產(chǎn)氣體產(chǎn)物的反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括殼體、上升管以及下降管，該殼體具有在運(yùn)行中容納流化床的燃燒部，該上升管沿所述反應(yīng)器的長度方向延伸，該下降管圍繞所述上升管同軸設(shè)置，并延伸至所述流化床內(nèi)。
【背景技術(shù)】
[0002]歐洲專利公布文件EP-A-0844021公開了一種反應(yīng)器，用于利用流化床反應(yīng)器進(jìn)行有機(jī)物質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化。該反應(yīng)器包括居中定位的上升管，以及圍繞所述上升管同軸設(shè)置的下降管。
[0003]國際專利申請W02005/037422公開了一種循環(huán)床反應(yīng)器，該循環(huán)床反應(yīng)器具有上升管和分離件。該上升管居中設(shè)置在反應(yīng)器殼壁中，在所述上升管與所述反應(yīng)器殼壁之間形成返回通道。
[0004]國際專利申請W02007/061301公開了一種上升管，該上升管具有相對于反應(yīng)器的基部自由移動的下端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明尋求提供一種用于從燃料中生產(chǎn)氣體產(chǎn)物的改進(jìn)的反應(yīng)器，該反應(yīng)器可靠并耐用，即使在反應(yīng)器多次啟動和停止之后。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)上面前言部分限定的一種反應(yīng)器還包括一個或多個進(jìn)給通道，以向上升管提供燃料，該上升管在所述殼體的底部連接于所述反應(yīng)器的所述殼體，且一個或多個所述進(jìn)給通道上方的所述上升管的一部分能夠相對于所述下降管在所述反應(yīng)器的長度方向上移動。這保證在操作期間(或更好地在反應(yīng)器的啟動或停止時(shí))，所述上升管能夠相對于所述下降通道熱膨脹，使得所述反應(yīng)器組件不會產(chǎn)生熱疲勞。
[0007]在一種實(shí)施方式中，一個或多個所述進(jìn)給通道基本垂直于所述反應(yīng)器的長度方向定向。特別對于生物質(zhì)進(jìn)給的反應(yīng)器，允許有效的操作。在另一個實(shí)施方式中，所述上升管包括為一個或多個所述進(jìn)給通道中的每一個設(shè)置的進(jìn)給口，所述進(jìn)給口(固定于涉及的反應(yīng)器的殼體上)設(shè)置為允許所述上升管相對于一個或多個所述進(jìn)給通道沿所述升液器的長度方向相對移動。例如，所述進(jìn)給口 2a為橢圓形以允許所述的相對移動。因此在所述進(jìn)給通道與所述上升管之間存在空間，該空間不會危害所述反應(yīng)器的正確操作。
[0008]在另一個實(shí)施方式中，所述上升管延伸至所述反應(yīng)器的所述殼體的所述底部的下方，并且反應(yīng)器包括設(shè)置在所述上升管的封閉底端的清灰裝置。因此，清灰裝置能夠有效地(基于重力作用)從所述反應(yīng)器中清除材料。
[0009]所述上升管的外徑與所述下降管的內(nèi)徑之差至少為2.5cm，例如至少5cm，例如在另一種實(shí)施方式中相差7.5cm，這保證所述下降管內(nèi)足夠的向下速度(大約0.lm/s)。在進(jìn)一步的限定中，所述上升管的外徑與所述下降管的內(nèi)徑之比大于0.75(例如大于0.8，例如等于 0.838) ο
[0010]在另一種實(shí)施方式中，所述反應(yīng)器還包括設(shè)置在所述上升管與所述下降管之間的間隔件。沿所述反應(yīng)器的縱軸的不同位置設(shè)置多個所述間隔件，以允許所述上升管與下降管之間的相對移動。所述間隔件可由薄的材料制成，防止全部或部分堵塞所述下降通道的可能。在間隔件破損的情況下，在反應(yīng)器維修或間隔檢查時(shí)易于更換。
[0011]所述下降管連接于遠(yuǎn)離所述流化床的(漏斗形)分離件，有效地提供反應(yīng)器的封閉的燃燒部。在另一種實(shí)施方式中，所述下降管設(shè)有延伸部，該延伸部延伸至所述分離件的上方，其有效地防止在此位置上的熱沖擊效應(yīng)。
[0012]在一種實(shí)施方式中，所述反應(yīng)器還包括一個或更多個第二下降管，該第二下降管平行于所述下降管設(shè)置。這增加了所述下降管的容量，并且還允許更多的提供更有效地分配至所述流化床內(nèi)的方式。所述第二下降管可以在所述分離件的上方設(shè)有延伸件。
[0013]在另一種實(shí)施方式中，所述反應(yīng)器還包括煙氣出口以及煙氣出口內(nèi)的壓力控制件。這允許在所述反應(yīng)器的上流和下流部分之間提供較小的壓差，大約lOmbar，反過來允許為所述反應(yīng)器內(nèi)部溫度控制泄漏氣體。
[0014]在另一方面，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的任意一個實(shí)施方式的反應(yīng)器用于生物質(zhì)氣化的使用。
【附圖說明】
[0015]下面將利用多個典型的實(shí)施方式，并參考附圖更加具體地討論本發(fā)明，其中，
[0016]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的反應(yīng)器的剖視圖；以及
[0017]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的另一反應(yīng)器的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]用于從生物質(zhì)中生產(chǎn)氣體產(chǎn)物(product1n air)的裝置在現(xiàn)有技術(shù)中已眾所周知，例如，參見與本發(fā)明具有相同申請人的國際專利申請W02008/108644。提供至反應(yīng)器中的上升管的燃料(例如生物質(zhì))通常包括80%重量的揮發(fā)性成分和20%重量的大致固體碳或木炭。在低氧(即亞化學(xué)計(jì)量(substoich1metric)的氧氣或無氧環(huán)境)環(huán)境下，將提供至上升管的生物質(zhì)加熱至適當(dāng)溫度，使得生物質(zhì)在上升管中熱解(pyrolysis)和氣化。上升管中的所述適當(dāng)溫度通常高于800°C，例如在850-900°C之間。
[0019]揮發(fā)性成分的熱解導(dǎo)致氣體產(chǎn)物的產(chǎn)生。例如，氣體產(chǎn)物為混合氣，其中包括CO、H2, CH4以及可選擇的更高的碳?xì)浠衔铩＝?jīng)過進(jìn)一步處理之后，所述可燃的氣體產(chǎn)物適于當(dāng)作燃料使用。由于氣化速度較低，生物質(zhì)中的木炭僅在上升管中氣化至有限的程度。由此，木炭通常在反應(yīng)器的單獨(dú)區(qū)域(燃燒部)中燃燒。
[0020]在裝置啟動時(shí)，在相對短的時(shí)間內(nèi)，溫度從室溫升至熱解和氣化的溫度。上升管因此受到相當(dāng)程度的熱膨脹。這可能導(dǎo)致上升管損壞，例如裂紋的形成，尤其在反應(yīng)器的多次啟動和停止之后。
[0021]圖1中顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式中反應(yīng)器I的剖視圖。反應(yīng)器I形成為一種間接式或他熱式氣化爐，同時(shí)結(jié)合揮發(fā)性成分的氣化和木炭的燃燒。由于間接氣化，燃料(例如生物質(zhì))轉(zhuǎn)換成氣體產(chǎn)物，該氣體產(chǎn)物作為終端產(chǎn)物或中間產(chǎn)物適于作為例如鍋爐、燃?xì)獍l(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)的燃料。
[0022]反應(yīng)器I包括殼體，在本實(shí)施方式中顯示的殼體由基部13、底部殼體11和頂部殼體12組成。這些構(gòu)件形成反應(yīng)器I的外圍壁或圓周壁。在反應(yīng)器的頂部，氣體產(chǎn)物出口 10設(shè)置在反應(yīng)器I的頂部構(gòu)件16上，該頂部構(gòu)件16封閉反應(yīng)器的頂部。
[0023]反應(yīng)器還包括上升管2，例如，以居中設(shè)置的管的形式，在反應(yīng)器的內(nèi)部形成上升通道。一個或多個進(jìn)給管8與上升管2連通，以將供給至反應(yīng)器I的燃料輸送至上升管2。在燃料為生物質(zhì)的情況下，一個或多個進(jìn)給管8可以設(shè)有阿基米德螺旋，使得以可控的方式向上升管2輸送生物質(zhì)。此外，一個或多個進(jìn)給管8還可以安裝在反應(yīng)器I的殼體的基部13內(nèi)。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，進(jìn)給管8基本上水平地設(shè)置在反應(yīng)器I內(nèi)(即垂直于反應(yīng)器的長度方向)，以允許反應(yīng)器I有效的裝配和操作。
[0024]在另一個實(shí)施方式中，上升管2包括對應(yīng)于一個或多個進(jìn)給通道8中的每一個的進(jìn)給口 2a。進(jìn)給口 2a設(shè)置為允許所述一個或多個進(jìn)給通道8相對于上升管2沿上升管2的長度方向相對移動。例如，進(jìn)給口 2a為橢圓形，其有效地允許進(jìn)給通道8的端部的移動。當(dāng)然，這將生成朝向上升管2的內(nèi)部的小口，但已證明在實(shí)際操作中，其不會影響反應(yīng)器I的適當(dāng)操作。
[0025]反應(yīng)器I的頂部包括反應(yīng)器頂壁5，該反應(yīng)器頂壁5變窄(即，利用漏斗形部分或分離部件5a)并連接于下降管3。有效地，反應(yīng)器頂壁5 (和分離部件5a)在反應(yīng)器I的燃燒部(具有流化床7)與熱解部(上升管2內(nèi)部的上升通道中)之間形成隔離。
[0026]在本實(shí)施方式中，沿上升管2的長度的主要部分，下降管3與上升管2同軸設(shè)置。這可以在沿上升管2的長度方向的一個或多個位置使用定位件4來實(shí)施。在圖1的實(shí)施方式中，下降管3伸入流化床7 (其中上升管2貫穿整個流化床7延伸)內(nèi)匕的高度。
[0027]一般而言，反應(yīng)器I包括殼體11、12、13，該殼體11、12、13具有在運(yùn)行時(shí)容納流化床7的燃燒部；上升管2，該上升管2沿反應(yīng)器I的長度方向延伸(并且將上升管2的內(nèi)部定義為上升通道)；下降管3，該下降管3圍繞上升管2同軸設(shè)置(因此形成下降通道)，并延伸至流化床7內(nèi)；以及一個或多個進(jìn)給管8，該進(jìn)給管8用于向上升管2提供燃料，上升管2在殼體11、12、13的底部13連接于反應(yīng)器I的殼體11、12、13，并且上升管2的位于一個或多個進(jìn)給管8上方的一部分能夠相對于下降管3在反應(yīng)器I的長度方向上移動。例如，上升管2通過焊接或其他方式連接于殼體13的底部的底邊，在圖1的實(shí)施方式中標(biāo)示為2b。
[0028]正如圖1的實(shí)施方式中所顯示的，上升管2延伸至反應(yīng)器I的殼體的底部13的下方。在上升管2 (具有封閉端)的底側(cè)，清灰裝置14為反應(yīng)器I的一部分，以允許從反應(yīng)器I的內(nèi)部清除物料(灰、沙子、碎片等)。同樣，這種清灰裝置14可以設(shè)有阿基米德螺旋，以有效地從上升管2清除灰塵。
[0029]正如上面討論的多個實(shí)施方式中的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，其有效地允許上升管2在運(yùn)行時(shí)在反應(yīng)器(特別是發(fā)生熱解的所在)中高溫的影響下沿反應(yīng)器I的長度方向擴(kuò)張。另外，此結(jié)