CN1020628C - 细粒至粉末燃料的气化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气化细粒至粉末燃料的装置，在此装置中气化反应器的所有喷嘴由一个唯一的供料容器经一个布料器供给燃料。为此而设置的管道具有不同的长度和/或管线布置。由此而产生的压力损失用节流阀的结构或调节阀来取得平衡，使喷嘴的燃料进口处布料器和各个喷嘴之间的压差在所有情况下是相等的。

Description

本发明涉及一种在气化反应器中用氧气和/或空气、必要时用水蒸汽对烟雾云状的细粒至粉末燃料进行气化的装置，该装置至少具有两个布置在反应器侧壁上、位于一个平面内的喷嘴。

用氧气和/或空气、必要时用水蒸汽对平均颗粒尺寸为50微米左右的烟雾云状细粒至粉末燃料进行自热气化，长期来已由Koppers-Totzek方法公知。在这种方法中，待气化的燃料和反应物经喷嘴送入一个空的气化反应器中，在那里在高于灰熔融点的温度下，经部分氧化而变成粗煤气，该粗煤气能进一步加工成合成气或者气体燃料。若该方法在常压下进行，燃料可由一个流量调节性能很好的螺旋输送机送至喷嘴。在这种情况下，燃料首先由螺旋输送机送到一个所谓的混合头，再从那里由气体或者蒸气反应物经喷嘴头部吹入气化反应器中。然而近来出现了该方法进一步发展的趋势：可以在10-100巴，最好在25-45巴之间的加压操作下进行气化。加压Koppers-Totzek方法称作PRENFLO方法。在这种情况下螺旋输送机不适于用来向喷嘴输送燃料。取而代之的是，最好采用惰性输送气体来进行气动输送。

烟雾云气化要求燃料与反应物准确配合。高生产能力的气化反应器最好装有两个或多个喷嘴。为达到最佳运行结果，提供给气化反应器所有喷嘴的燃料应尽可能均匀，这在正常情况下，燃料供给的输送流量密度的摆动范围应该为±2%左右。

为解决此问题，西德发明专利申请的公开说明书DE-OS3509221已提出一个建议：气化反应器每个个喷嘴由一个公共的燃料供给装置经对称布置的管道供给燃料。然而对于设置燃料供给装置，对于管线布置来说该方案要求其到气化反应器有确定的对称条件，在多于两个气化喷嘴情况下还需要设置辅助的燃料供给装置。这种条件限制导致了相应的投资和运行成本，因而不是解决问题的最佳方案。

本发明的任务是提供一种本文开始部分所提到的那一类装置，它能保证向气化反应器所有喷嘴均匀地供给燃料。作为该任务解决方案的装置其设备 费用还应该尽可能少，此外对于向喷嘴供给燃料的管线布置应允许有尽可能大的结构回旋余地。

作为上述任务解决方案，本文开始部分提到的那类装置按照本发明有下述特征：气化反应器的所有喷嘴由一个唯一的供料容器经一个布料器供给燃料，从布料器到各个喷嘴的燃料供给管道具有不同的长度和/或管线布置。

也说是说，在本发明的装置中，舍弃了西德发明专利申请公开说明书DE-OS3509221的技术教导，不再采用对称的管道向气化反应器的喷嘴供给燃料。而是使这些管道具有不同的长度和/或管线布置，因而能以最佳的方式来考虑其特殊的运行情况以及保养和使用的要求。此处出现的、由其长度和/或管线布置（管道拐弯的数量）所引起的压力损失（在这种情况下，每一管道中的压力损失自然不一样大）将由特有的节流阀结构来均衡。代替这些节流阀，还可以采用常规结构的调节阀。在预期有最高压力损失的管道上完全可以不安装节流阀。此外，在本发明的装置中，由一个唯一的供料容器向气化反应器的所有喷嘴供应燃料。如果气化反应器具有两个以上的喷嘴则就更为有利。在最新反映目前现有技术的大型设备中，可以得知，气化反应器设置了两个以上、最好成对布置的喷嘴。如果喷嘴数量更多，例如＞6，则也可以不采用成对布置喷嘴的方式。这些喷嘴可以布置在一个平面内，均匀地分布在气化反应器的整个周边上。在所有提到的情况中，仅由一个唯一的供料容器向喷嘴供给燃料就意味着大大节约了设备费用和运行费用。这里特别要考虑到，每个供料容器必须要配备所需的输送装置和闸装置，借助于这些装置使由预加工装置送来的燃料达到所要求的操作压力，并将其转送到供料容器中。

在本发明的装置中，喷嘴的燃料供给管道与一个布料器相连接，该布料器由供料容器供给燃料。为此，该布料器垂直、且尽可能近地设置在供料容器出口的下方，并由一根固定不变的输送管道与其相连接，在那里不再向此管道添加输送气体。在正常情况下，从布料器出发有四条向喷嘴输送燃料的管道。如果在气化反应器中喷嘴的数量大于4，那么可以有两个或者多于两个（相应于更多的喷嘴时）布料器，在此情况下，第二个和随后每一个布料器设置在从第一个布料器到喷嘴的燃料输送管道上。显然，这些附加的布料器同样具有通往其相应喷嘴的燃料供给管道。

本发明装置中的节流阀由一个圆柱形外套和一个由耐磨材料制成的衬层组成衬层内部有一个由耐磨材料制成的柱塞体，使衬层和柱塞体之间形成一个环形间隙。柱塞体的形状是两端锥形收缩，中间为圆柱形。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是带有一个布料器的本发明装置的流程图。

图2是节流阀的断面图。

图1所描述的装置由供料容器1组成，待气化的燃料置于此容器中。对供料容器充压，使之有可能用气动输运的方式将燃料经串接在其后、通往喷嘴3至6的管道输送到气化反应器2中。为此，燃料离开供料容器1经输送管道7而到达布料器8，该布料器8设置在供料容器1喇叭形出口下方、离此出口相当近的位置。正如从附图可看出的那样，不仅供料容器1，而且布料器8都设置在离气化反应器2一段距离处。燃料供给管道9、10、11和12从布料器8通往喷嘴3、4、5和6。正如附图示意描述的那样，这些管道具有不同的长度和管线布置。根据本发明，在管道9、16、11和12中由于其长度和管线布置不同而产生的不同压力损失通过节流阀13的结构来取得平衡，使得在喷嘴3、4、5和6的燃料进口处布料器8和各个喷嘴之间的压力损失在所有情况下是相等的。也就是说，由于其长度和管线布置而具有最小压力损失的管道中，节流阀13的作用必须最强;相反，在具有最高压力损失的管道中根本不需要安装节流阀13。在本实施例中，管道10就是这种情况。节流阀13的结构细节在下面还要进一步说明。

气化反应器2供料量的变化可以通过相应改变压差调节器20的额定值来完成。由压差调节器20来调节供料容器1和气化反应器2之间的压差。

作为另一种选择，节流阀13可以用合适的常规结构调节阀来代替。这种调节阀可以对每个喷嘴的燃料流量进行相同的或不同的调节。在这种情况下，供料容器1和气化反应器2之间的压差保持不变。

附图1仅仅示意地描述了发明所必需的设备部件。而未详细描述这些设备部件，尤其是供料容器 1、气化反应器2、布料器8以及喷嘴3、4、5和6的结构，因为这些不是本发明的主要内容。其出发点是：这些部件的结构是适用于此目的的公知结构。不言而喻，供料容器1还必须配有相应的输送燃料以及保持压力不变的装置，这些装置同样未在附图中加以描述。它们也是达到此目的的公知配套装置，如压力锁斗或闸仓（Drucktopffordereroder    Schleusbunker）。

图2是表示节流阀13的断面图，由图2可得知这种节流阀13的具体结构。该节流阀由一个圆柱形外套14组成，其外径大体上与安装此节流阀的管道法兰直径相当。因为该节流阀嵌装在管道上，如果圆柱形外套14采用与管道相同的金属材料来制成，则是十分有利的。圆柱形外套14前、后端的内径d₁与连接管道内径相当。在圆柱形外套14的内部有一个衬层15，该衬层由耐磨材料（如陶瓷）制成，必要时可由多个部分组成。衬层15的形状设计成可在其内部安放一个柱塞体16。该柱塞体同样由耐磨材料制成，并借助隔片17固定在衬层15上，使衬层15和柱塞体16之间形成一个环形间隙18，环形间隙18与隔片17的高度相当。正如从附图可看出的那样，该柱塞体16的形状为：两端锥形收缩，而中间是一个圆柱形部分。密封环19用来密封圆柱形外套14内部的衬层15。与其相连接的管道法兰处的凸出部分21将外套14内的衬层15压住。节流阀的压力损失取决于环形间隙18的宽度、长度以及间隙18环形截面处的燃料速度/输运气体速度，此处燃料速度/输运气体速度要大于直径为d₁的管道内的速度。

根据实验得到的数据（精度为±5%），可以对一个被证明适于在所谓连续输运条件下采用的节流阀进行计算。该节流阀结构除了可得到所希望的压力损失外，还有这样的优点：可以将引起堵塞的粗颗粒燃料（如纤维）阻拦在节流阀处，而不会进入喷嘴中，这类颗粒若在喷嘴中是难以除去的。显然，在配置节流阀时必须要注意不要使其作用太大，不致造成管道堵塞而干扰喷嘴的燃料供给。

Claims (8)

1、一种在气化反应器中用氧气和/或空气，必要时还用水蒸汽对烟雾云状的细粒至粉末燃料气化的装置，它至少具有两个设置在反应器侧壁上的、位于一个平面内的喷嘴，其特征在于，气化反应器(2)的所有喷嘴(3、4、5和6)由一个唯一的供料容器(1)经一个布料器(8)供给燃料，供料容器(1)和气化反应器(2)之间的压差保持不变，从布料器(8)到各个喷嘴(3、4、5和6)的燃料供给管道(9、10、11和12)具有不同的长度和管线布置，由此产生不同压力损失通过节流阀(13)的结构或调节阀来得平衡。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于：管道（9、10、11和12）中由其长度和管线布置所决定的压力损失用节流阀（13）的结构来取得平衡，致使在喷嘴（3、4、5和6）的燃料进口处布料器（8）和各个喷嘴之间的压差在所有情况下是相等的。

3、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：具有最高压力损失的、从布料器（8）到喷嘴（4）的燃料供给管道上安装节流阀（13）。

4、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：两个或多个布料器是这样安排的，使第二个及随后每一个布料器设置在一根从第一个布料器（8）到喷嘴（3、4、5和6）的燃料供给管道上，通往其喷嘴的燃料供给管道再从串接在后面的布料器出发连接出去。

5、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：该节流阀（13）由一个圆形外套（14）和一个耐磨材料制成的衬层（15）组成，衬层（15）的内部设置了一个由耐磨材料制成的柱塞体（16），衬层（15）和柱塞体（16）之间形成一个环形间隙（18）。

6、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：柱塞体（16）的形状是两端锥形收缩，而中间是一个圆柱形部分。

7、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于;采用一个常规结构的调节阀来代替节流阀（13）。

8、按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于：布料器（8）设置在供料容器（1）的垂直下方，并经一根短的输送管道（7）与其相通，该输送管道（7）没有补充输送气体的连接口。

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