CN101868520B - 用于压力气化固体颗粒状燃料的气体发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体发生器(1)，该气体发生器用于将固体颗粒状燃料气化成可燃的气体状混合物，以便生产合成气或者H2合适的粗煤气，在该气体发生器(1)中，由燃料形成的流化床(4)通过封闭式反应器移动，封闭式反应器具有安置在顶部的用于持续带入燃料的闸(3)以及安置于底部(14)的漏斗状缩颈之下的用于将形成的灰排出到灰闸(16)中的闭锁机构，其中，在底部的漏斗状缩颈的上方布置有转篦(11)，气化剂能够通过该转篦(11)从下方引入到流化床中而且形成的灰能够通过该转篦(11)经由漏斗状缩颈及毗连的管段(15)转移到灰闸中。为实现转篦的持续运行，在管段中安装松散物料滑阀(19)。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体发生器，该气体发生器用于将固体颗粒状燃料在5bar[a]至100bar[a]的条件下且通过用由水蒸气和O2或者水蒸气和空气组成的气化剂加热而压力气化成可燃的气体状混合物，以便生产合成气或者H2合适的粗煤气，所述气体发生器由封闭式反应器组成，反应器具有由燃料形成的流化床，具有安置在顶部的用于持续带入燃料的闸和安置于底部的漏斗状缩颈之下的用于将形成的灰排出到灰闸的闭锁机构，还具有在反应容器的下段中在漏斗状缩颈的上方安装的转篦，气化剂能够通过该转篦从下方引入到所述流化床中，而且形成的灰能够通过该转篦经由所述漏斗状缩颈及毗连的管段转移到所述灰闸中。本发明还涉及用于运行所述灰闸的方法。
背景技术
气体发生器由利用高压水蒸气冷却的封闭的双层外壳容器所组成。粒度在3mm至100mm范围内的诸如石煤、褐煤、泥煤、焦炭、石油加工产生的残余物、生物质或类似的原料的固体颗粒状燃料经由在所述气体发生器顶部的闸被引入并被分散在横截面上。由水蒸气和O2或者水蒸气和空气组成的气化剂从下方经由转篦引入到流化床中。引入的燃料在重力的作用下缓慢地向下移动，并在此在与气体的对流中，若温度低于灰熔点，则被干燥，若温度为300℃至700℃，则被干馏，而如果温度为700℃至1500℃，优选为1100℃至1500℃，则被气化，这样，最后仅剩余灰，这些灰被转篦转移进以半自动方式运转的灰闸中。根据使用的燃料类型的不同而具有300℃至600℃温度的粗煤气在上部从所述气体发生器中导出，并根据其组成及应用目的被输送到再处理程序中。燃料被以全自动或者半自动方式工作的闸连续地引入到气体发生器中。
在固定的气体发生器运行状态下，灰闸的上部闭锁机构打开。转篦将在气体发生器下部积累的灰以与所述气体发生器的功率及燃料的灰含量成比例的方式连续输送至所述灰闸中。在预设的充填度达到灰闸容积例如80%时，灰闸程序启动灰闸排空循环。此时，转篦将在第一步（Schritt）中停止，以阻止到灰闸的灰流。中断灰流是很重要的，这是因为如果不中断灰流，就不能够紧密封闭上部灰闸闭锁机构。只有在灰闸的上部的闭锁机构的确被紧密封闭时，转篦才可再次启动。在灰闸被封闭时产生的灰将被输送到位于所述转篦之下的由漏斗状缩颈及管段构成的中间空间中并暂时存放于此，直至上部灰闸闭锁机构再次打开，且这些灰落入所述灰闸中。上部灰闸闭锁机构的密封性是强制性必须的，其需经多次检查。密封性检查平均持续3分钟并在这段时间里重复多次，直到不再发现不密封性。
停止转篦的结果是排气出口温度持续升高。如果气体发生器的出口排出的气体的温度超过一个大于630℃的预定值，那么气体发生器将通过气化剂阀门的闭合而自动关闭，以便避免损害，例如气体发生器外壳或气体发生器排气口套管在材料上出现裂缝。与具有相对较低的灰含量的燃料相比，气体排气口温度在燃料富含灰的情况下上升得更快。转篦的停止与重启除了随之使驱动部件承受高负荷，并由此导致材料的高磨损外，还会引起所述气体发生器氧化区的构成及位置的变化。后果是超过容许的气体排出温度。
发明内容
本发明的目的是构造一种气体发生器，使得形成的灰能够连续地被转移出该气体发生器，同时又不必中断反应过程，因而不会对压力与温度状况产生负面影响。尤其应当放弃停止所述转篦，从而保护接触部件并使材料的磨损最小化。此外，应当得到在质量及数量上的保持不变的性能，而且不必对上部灰闸闭锁机构的密封性进行费时而又延缓生产的检查。
上述目的通过将松散物料滑阀装入管段中得以实现，该松散物料滑阀优选构造成闸板阀。
根据本发明的一方面，提供了一种气体发生器，用于将固体颗粒状燃料在5bar[a]至100bar[a]的压力下、通过以由水蒸气和O2或者水蒸气和空气组成的气化剂加热而压力气化成可燃的气体状混合物，用于生产合成气或者H2合适的粗煤气，气体发生器由封闭式反应容器组成，反应容器具有由燃料形成的流化床，具有安置在顶部的用于连续带入燃料的进料闸以及安置于底部的漏斗状缩颈之下的用于将形成的灰排出到灰闸中的闭锁机构，以及具有在反应器下段中在漏斗状缩颈的上方安装的转篦，气化剂能够通过转篦从下方引入到流化床中，而且形成的灰能够通过转篦经由漏斗状缩颈及毗连的管段转移到灰闸中，其中，在闭锁机构的上部，松散物料滑阀被安装进管段中。
松散物料滑阀可以是闸板阀。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于运行气体发生器的方法，包括：一旦已经达到灰闸中的额定充填度，则关闭松散物料滑阀；在松散物料滑阀关闭之后，紧接着关闭上部灰闸闭锁机构并检查其密封性；在得到肯定的检查结果之后，灰闸被减压至大气压，打开下部灰闸闭锁机构和松散物料滑阀以允许灰从灰闸转移出；在灰闸被排空之后，关闭下部灰闸闭锁机构；以及在2bar[a]的压力下检查其密封性，在得到肯定的检查结果之后，打开上部灰闸闭锁机构以使灰闸中的压力增大至工作压力并且使已收集在上部灰闸闭锁机构之上的灰流入灰闸。
在本发明中所采用的松散物料滑阀是公知的。例如在美国专利文献5,396,919中描述了一种延时阀，该延时阀由两个固定在轴与推移/提升装置上的旋转盘片组成。盘片以旋转运动的方式被推入需要闭锁的开口中。由于旋转，实现了金属表面的均匀磨擦，因此确保了闭锁阀门情况下持久的完全密封。
根据本发明的用于气体发生器的应用中的所述松散物料滑阀中断灰流动到所述灰闸中，而且在此期间不必停止所述转篦。在关闭松散物料滑阀之后，灰被连续地转移进位于转篦的底侧与松散物料滑阀之间的中间空间中。紧接着，封闭位于松散物料滑阀之下的上部灰闸闭锁机构并进行必需的密封性检查，同时又不致于由此对压力气化产生影响。在确定了上部灰闸闭锁机构被密封地封闭之后，将灰闸减压到大气压，打开下部灰闸闭锁机构，把灰从灰闸中移出以作后续处理。在关闭上部灰闸闭锁机构之后，紧接着将松散物料滑阀再次打开。在灰闸排空之后，将下部灰闸闭锁机构再次密封地封闭，将灰闸增压到气体发生器内压，并再次打开上部灰闸闭锁机构。在此期间积累在上部灰闸闭锁机构上方的中间空间中的灰落入到已排空的灰闸中。一旦达到预设的充填度，上述的灰排空循环以封闭松散物料滑阀重新开始。
本发明的优点在于，所述转篦在灰排空循环期间不必再停止。气体的生成由此不受灰排空循环的影响，并能够以保持不变的质量与数量继续进行。避免了气体发生器氧化区的构成以及位置的改变，防止了超过最高容许的气体发生器气体排出温度630℃，并阻止了功率的降低。另一优点是防止了转篦的磨损。由于避免了对转篦的经常性启动与停止以及高转篦启动力矩，使得转篦驱动部件的负荷更低，并使接触部件的磨损得以最小化。因此通过根据本发明而应用的松散物料滑阀，达到了工作稳定性更高、产品质量保持不变、转篦驱动部件的使用寿命得以提高的目的。
附图说明
下面，参照一个与附图中示意示出的气体发生器相关联的实施例，对本发明进行详细说明。
图1示出了具有松散物料滑阀设置的气体发生器的纵剖图。
具体实施方式
气体发生器（1）在其双层外壳（2）中拥有高压水蒸气冷却设备，在该气体发生器的顶部，粒度为3mm至100mm且灰含量为30%的石煤以大约每小时50，000kg的数量经由进料闸（3）进入，并在50bar[a]的压力与1200℃的平均温度下被气化。分散在气体发生器（1）的井筒横截面上的石煤形成流化床（4），该流化床在重力的作用下通过布置在气体发生器（1）的上部（5）的与所述双层外壳（2）的内侧一起形成环形空间（6）的管段（7）且通过中部及下部（8）缓慢地向下移动。温度为110℃且压力为34bar[a]的O2经由管道（9）、温度为400℃且压力为40bar[a]的水蒸气经由管道（10）从下方通过转篦（11）吹入所述流化床（4）中，所述O2和水蒸气的混合物形成气化剂。在此期间，所述石煤通过相向流动的气化剂按时间顺序先后被干燥，并在平均温度为450℃的情况下被干馏，在平均温度为950℃的情况下被气化，而在平均温度为1150℃的情况下被燃烧。在此期间形成的气体产物积聚在所述环形空间（6）与所述双层外壳（2）之间的管段（7）中，并经由管道（12）被导出用于后续处理。形成的灰（13）连续地以每小时8800kg的量通过所述转篦（11）并经由毗连在所述气体发生器（1）下方且向下呈漏斗状收缩并过渡至管段（15）的中间空间（14）转移到所述灰闸（16）中。所述灰闸（16）在上方由上部灰闸闭锁机构（17）限制，而在下面则由下部灰闸闭锁机构（18）限制。在上部灰闸闭锁机构（17）的上部，松散物料滑阀（19）被安装进所述管段（15）中。
从气体发生器（1）经由转篦（11）转移而出的灰将经过向下呈漏斗状收缩的中间空间（14）以及毗连的管段（15），松散物料滑阀（19）与上部灰闸闭锁机构（17）被安装在管段（15）中。松散物料滑阀（19）以及上部灰闸闭锁机构（17）均被打开，灰（13）持续落入底部被下部灰闸闭锁机构（18）封闭的灰闸（16）。
在充填度达到灰闸容积的80%时，松散物料滑阀（19）自动关闭，从而使落下的灰积聚在松散物料滑阀（19）上。转篦（11）继续不变地运转。在松散物料滑阀（19）关闭之后，紧接着封闭上部灰闸闭锁机构（17）并检查其密封性。在得到肯定的检查结果之后，灰闸（16）被减压至大气压，松散物料滑阀（19）以及下部灰闸闭锁机构（18）被打开，以便使灰（13）从灰闸（16）中转移出。
在灰闸（16）被排空之后，下部灰闸闭锁机构（18）关闭，并在2bar[a]的压力下检查其密封性。在得到肯定的检查结果之后，上部灰闸闭锁机构（17）被再次打开，从而使灰闸的压力升至工作压力，经由上部灰闸闭锁机构（17）收集的灰（13）可以流动到灰闸（16）中。
Claims (3)
1.气体发生器（1），用于将固体颗粒状燃料在5bar[a]至100bar[a]的压力下、通过以由水蒸气和O2或者水蒸气和空气组成的气化剂加热而压力气化成可燃的气体状混合物，用于生产合成气或者H2合适的粗煤气，所述气体发生器（1）由封闭式反应容器组成，所述反应容器具有由所述燃料形成的流化床（4），具有安置在顶部的用于连续带入所述燃料的进料闸（3）以及安置于底部的漏斗状缩颈（14）之下的用于将形成的灰（13）排出到灰闸（16）中的闭锁机构（17），以及具有在所述反应器下段中在所述漏斗状缩颈的上方安装的转篦（11），所述气化剂能够通过所述转篦（11）从下方引入到所述流化床中，而且所述形成的灰能够通过所述转篦（11）经由所述漏斗状缩颈及毗连的管段（15）转移到所述灰闸中，其特征在于，在所述闭锁机构（17）的上部，松散物料滑阀（19）被安装进所述管段（15）中。
2.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述松散物料滑阀（19）是闸板阀。
3.用于运行根据权利要求1或2所述的气体发生器的方法，其特征在于，所述方法包括：一旦已经达到所述灰闸（16）中的额定充填度，则关闭所述松散物料滑阀（19）；在所述松散物料滑阀关闭之后，紧接着关闭上部灰闸闭锁机构（17）并检查其密封性；在得到肯定的检查结果之后，所述灰闸（16）被减压至大气压，打开下部灰闸闭锁机构（18）和所述松散物料滑阀（19）以允许灰从所述灰闸转移出；在所述灰闸（16）被排空之后，关闭所述下部灰闸闭锁机构（18）；以及在2bar[a]的压力下检查其密封性，在得到肯定的检查结果之后，打开所述上部灰闸闭锁机构（17）以使所述灰闸（16）中的压力增大至工作压力并且使已收集在所述上部灰闸闭锁机构（17）之上的灰流入所述灰闸（16）。
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