CN101165143B - 用于将残渣从气化反应器中排出的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将灰和残渣从用于在压力处于环境压力与80bar之间以及气化温度在800与1800℃之间的情况下对燃料进行高压气化的反应器中分离出来的方法，其中，燃料可以是炭化程度不同的煤、焦炭或含灰分的液体或液-固悬浮体，其中，在一气化室(3)下游连接着一骤冷室(5)，骤冷室又连接着一残渣隔离室(7)，在它们之间保持水循环(10)，用于使沉积的残渣(8)松散，并将循环水供入骤冷室(5)的上部或下部，以及，本发明涉及一种用以实施此方法的设备。

Description

用于将残渣从气化反应器中排出的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种按第一项权利要求前序部分所述的方法和一种用以实施此方法的设备。
背景技术
本发明适用于在气化含灰分的燃料时从反应器中排出残渣。本发明可以在所有类型的气化器上使用，其中将灰或残渣从压力系统排出。
在高压气化含灰分、粉尘状、块状或液态燃料时，取决于气化温度地由燃料灰分形成固体残余物，它们或形成熔融的粒化灰分或形成完全熔化的残渣，并在冷却后从压力系统中分离出来。可以理解，粉尘状、块状或液态燃料指的是传统的燃料，如炭化程度不同的煤、不同来源的焦炭，但也指含固体颗粒的油和焦油以及作为煤-水-浆或者煤-油-浆的浆状物，或者是通过生物量不同的热解法由热预处理形成的作为热解焦炭的悬浮体和热解液体的浆状物。
粒化的灰分或完全熔化的残渣通常通过喷水冷却并作为散料聚集在水槽内，通过高压隔离室从压力系统排出以及作为废物排除或加工成建筑材料。
在EP0545241B1和DE4109231中介绍了这种方法和设备。
在EP0545241B1中介绍了一种通过组合众所周知的工艺步骤如热解、破碎、筛分、气化和气体净化用于热利用废料的方法，其中在气化反应器内形成含CO和H2的气体及残渣，它与水接触时粒化并从气体反应器排出。
DE4109231C2介绍了一种用于利用含碳的、内存卤化物的废料的方法，其中废料通过气化按照在飞流(Flugstrom)中部分氧化的原理转变为含一氧化碳和氢的荒煤气，在反应器下部设水槽，水槽内容纳凝固的残渣颗粒并通过隔离室从高压反应器排出。
这种技术有严重的缺点，这些缺点导致干扰运行过程和限制整个技术的可用性。这些干扰例如通过灰/残渣在水槽内固化引起，同时，这些固化通过在宽的粒度带内形成的固体而强化。所述的固化导致成桥和阻塞分离排出过程。
在气化压力达80bar时灰/残渣冷却到温度达150与250℃之间，所以在减压时在分离排出期间形成水蒸气雾团。通过在灰/残渣/水混合物减压的同时从压力系统逸出的气体如CO2和H2S，使这些水蒸气雾团沾染毒性并且它们的无危险性冷却代价高昂。
发明内容
本发明的目的是，发展一种方法和一种设备，用于冷却和分离在气化含灰分的燃料时形成的粒化灰和残渣，而不会导致干扰分离排出过程以及不会导致形成可能沾染有毒气体的污染的水蒸气雾团。
此目的通过按第一项权利要求特征部分的方法以及按权利要求7特征部分的设备达到。
从属权利要求说明本发明有利的设计。
按本发明的方案，提出一种将灰和残渣从用于在压力处于环境压力与80bar之间以及气化温度在800与1800℃之间的情况下对燃料进行高压气化的反应器中分离出来的方法，其中，在一气化室下游连接着一骤冷室，骤冷室又连接着一残渣隔离室(Schlackeschleuse)，在它们之间保持水循环，用于使沉积的残渣松散，并将循环水供入骤冷室的上部或下部。
有利地，将温度在20与90℃之间的水供入残渣隔离室中，以便冷却水槽和残渣层以及在残渣隔离室减压时避免或减少产生成团的烟雾。
还可以有利的是，同时地实施在残渣隔离室与骤冷室之间的水循环以及往残渣隔离室下部供入温度在20与90℃之间的水。
同样可有利的是，交替地实施在残渣隔离室与骤冷室之间的水循环以及往残渣隔离室下部供入温度在20与90℃之间的水。
同样可以设想，连续或不连续地实施在残渣隔离室与骤冷室之间的水循环以及往残渣隔离室下部供入温度在20与90℃之间的水。
为了破碎大块残渣，可以在骤冷室的下部设置一破碎装置。
用以实施所述方法的设备包括气化室和连接在下游的骤冷室以及残渣隔离室，其中，用于水循环的管道将水槽、骤冷室和残渣隔离室互相连接起来，以及在此管道内部设置水循环用的输送泵。
有利地，在残渣隔离室的下部安置一水供给装置。
此外，有利地在骤冷室的下部设置一残渣破碎器。
下面说明本发明的功能。
含灰分的燃料通过管道供给气化室，以及与经管道供入的、由自由氧或自由氧与氮、水蒸气或CO2的混合物组成的气化剂一起，转化成合成的荒煤气。气化温度调整为高于燃料灰分的熔点。高温荒煤气和液态残渣在这之后流入骤冷室中，在那里通过喷射骤冷水冷却合成的荒煤气和残渣。在这里此温度取决于气化压力，气化压力可以在5与80bar之间选择。荒煤气用水蒸气饱和。饱和温度例如当气化压力30bar时约为200℃。此水蒸气饱和的荒煤气经管道离开骤冷室并进入连接在下游的气体净化阶段。在骤冷室下部有一水槽，同样冷却到骤冷温度为200℃的残渣沉淀在此水槽内，并通过打开的附件进入残渣隔离室并作为残渣散积物聚集在下部。当聚集到一定的残渣量时，将在残渣隔离室下方原先打开的阀关闭，残渣隔离室减压以及将阀打开，从而残渣经出口从气化及骤冷系统排出。接着重新关闭在残渣隔离室下面的阀，而在骤冷室与残渣隔离室之间的阀被打开，从而重新由残渣隔离室接纳残渣。若形成很大块的残渣，则在骤冷室的下部安装一残渣破碎器。这样，一方面有利于分离排出过程，另一方面通过缩小横截面有利于减少沉积和固化的危险，这特别影响形成细颗粒。
在骤冷室水槽内残渣的固化问题采取下列措施解决，即，将连续的或适时的水从残渣隔离室借助泵输送到骤冷室上部或下部，从而保持一定的流动。为了在残渣隔离室内也能取得同样的效果，经管道将附加的水引入残渣隔离室下部。通过管道加入的附加水的温度＜50℃，以便达到进一步的冷却效果使残渣隔离室内的温度＜100℃。由此避免或在很大程度上减少残渣隔离室减压时产生成团的烟雾。
附图说明
下面借助两个图和一个实施例说明本发明。其中：
图1按本发明包括气化室、骤冷室和残渣槽的方案；
图2按本发明包括骤冷室、残渣槽和残渣破碎器的方案。
具体实施方式
图1表示有燃料和气化剂供给装置1、2的气化室3、喷嘴4以及骤冷室5，荒煤气16从骤冷室引出并在骤冷室下部设一水槽6。可通过阀12将骤冷室5与残渣隔离室7互相隔开，其中，在残渣隔离室7下部形成残渣散积物8，其可经另一个阀13和残渣排出装置11导出。在残渣隔离室7下部设有水供给装置9。泵和循环管道10设置为，可将管道的水在骤冷室5、水槽6与残渣隔离室7之间来回泵送。
经管道1在用于飞流气化(Flugstromvergasung)的反应器中供入30Mg/h煤粉，并与由管道2流入的气化剂氧/水蒸气一起在40bar的情况下转化。烟煤含灰分为10Ma％，相当于3Mg/h。气化控制为，使气化的荒煤气与在1400℃时熔化为残渣的灰一起离开气化反应器3，并在骤冷室5内通过喷嘴4用骤冷水冷却到220℃。流出的荒煤气16也有此温度。
为了降低在水槽6内和残渣散积物8的温度，将温度为30℃的用于松散和冷却的水经管道9供入残渣隔离室7的下部，并借助循环回路中的泵10供给骤冷室5。因此，在通过关闭阀12和打开阀13开始进行分离排出之前，降低了在水槽6内和残渣散积物8的温度。
图2表示按本发明的带有残渣破碎器15的方案。为了在形成大块残渣时能够分离排出，在骤冷室5下部安装一残渣破碎器15。为了避免尤其细残渣沉积在水槽6内，借助泵10将水从残渣隔离室7经水循环管道回送并供入残渣破碎器15的上方和下方。由此支持细粒排出。与图1中一样，将附加的水引入残渣隔离室7的下部，以便松散残渣散积物8以及在减压过程之前达到所期望的冷却。
附图标记
1燃料供给装置  2气化剂供给装置  3气化室  4喷嘴5骤冷室  6水槽  7残渣隔离室  8残渣散积物  9水供给装置10泵和水循环管道  11残渣排出装置  12/13阀  14骤冷喷嘴15残渣破碎器  16流出的荒煤气

Claims (10)

1.一种将用于在压力处于环境压力与80bar之间以及气化温度在800与1800℃之间的情况下对燃料进行高压气化的反应器中的沉积的残渣松散的方法，其中，燃料是炭化程度不同的煤、焦炭或含灰分的液体或含灰分的液-固悬浮体，在包含连接在气化室(3)下游的骤冷室(5)与随后的残渣隔离室(7)的布置中，所述骤冷室(5)和残渣隔离室(7)通过一个阀(12)连接，在骤冷室下部有一水槽(6)，在所述水槽(6)的水面上方供给(4)骤冷水以用于冷却来自气化室的荒煤气和残渣，其特征为，除了供给(4)骤冷水之外，在所述骤冷室、打开的阀(12)、所述残渣隔离室和一个泵(10)之间保持水循环，并且在骤冷室的水槽(6)的水面上方和/或下方供给循环水。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为，将温度在20与90℃之间的水供入残渣隔离室中，以便冷却水槽和残渣层以及避免或减少在残渣隔离室减压时产生成团的烟雾。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征为，同时地实施在残渣隔离室与骤冷室之间的水循环以及往残渣隔离室下部供入温度在20与90℃之间的水。
4.按照权利要求2所述的方法，其特征为，交替地实施在残渣隔离室与骤冷室之间的水循环以及往残渣隔离室下部供入温度在20与90℃之间的水。
5.按照权利要求2所述的方法，其特征为，连续或不连续地实施在残渣隔离室与骤冷室之间的水循环以及往残渣隔离室下部供入温度在20与90℃之间的水。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征为，将大块残渣在骤冷室的下部破碎。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征为，泵和循环管道设置为，能将管道的水在骤冷室(5)、水槽(6)与残渣隔离室(7)之间来回泵送。
8.一种用以实施按照权利要求1至7之一项所述方法的设备，它包括气化室(3)和连接在下游的骤冷室(5)以及残渣隔离室(7)，其特征为：一个在其上方设置气化室(3)和在其下面设置一残渣隔离室(7)的骤冷室(5)通过水循环用的管道与一水槽(6)和残渣隔离室(7)连接，其中，在骤冷室(5)与残渣隔离室(7)之间安装一个泵(10)。
9.按照权利要求8所述的设备，其特征为，在残渣隔离室(7)的下部安置一水供给装置(9)。
10.按照权利要求9所述的设备，其特征为，在骤冷室(5)的下部设置一残渣破碎器(15)。
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