CN102099446A - 连续排出固体材料的气化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从气化反应器(1)中排出炉渣和灰的方法，其中，将固体材料从气化反应器中引导到水池(2)中，其与气化反应器一起位于压力容器内部，并且至少两个闸斗仓(A、B)位于水池的下方，所述闸斗仓通过导管(6)和分配元件(5)用水和固体材料的流体来加载，其中闸斗仓能够通过闭塞装置(7、11)单独地受控制地供给水和固体材料的流体，并且填充可以这样地控制，即：沉积过程通过从填充的闸斗仓抽出液体流而得到支持，并且填充在时间上可以这样地控制，即：阻止位于阀和闸斗仓上方的固体材料的沉积。本发明也涉及一种设备，其至少具有两个位于气化反应器的水池下方的闸斗仓，其中在有利的实施方式中，在水池和闸斗仓之间设有分配元件和多个闭塞装置。

Description

连续排出固体材料的气化装置
技术领域
本发明涉及一种方法和装置，用于去除在气化时精确分配的、特别是固体的燃料，特别是用于去除在煤炭气化中时产生的固体材料，其中本来的用于制造合成气的反应器设置在压力容器内部，所述反应器具有底部的炉渣排出口，并且在反应器下方设有用于接纳固体材料的水池，并且在煤炭气化过程中产生的固体材料以灰、炉渣和烟尘的形式堆积。该设备这样地构造，即：收集在水池中的固体材料连续地被去除，并且被引入到至少两个不同的闸斗仓中，并且在任何时候在至少一个闸斗仓中积聚。
背景技术
在由含碳的燃料制造合成气时通常产生固体材料，其必须在生产过程中被排出。这些固体材料例如为灰或炉渣。专利DE 3144266A1和EP 800569B1描述了一种方法，其中在压力下驱动的气化系统中产生的灰和炉渣收集在一个水池(也称为骤冷区域)中。这些灰和炉渣粒子通过在重力方向上位于气化系统下方的闸斗仓分批的从气化系统中排出。在此，在闸斗仓上方和下方有闭塞机构，以便在流体上把闸斗仓与气化装置隔开。当用炉渣填充闸斗仓时，该闸斗仓与气化装置相连。为了排空填充有炉渣的闸斗仓，该闸斗仓通过关闭上面的闭塞机构与水池隔开、卸载，并且炉渣通过打开下面的闭塞机构被排出。当闸斗仓清空后再次用水填充，并且重新与水池相连。当炉渣被排出时，炉渣积聚在水池中。
EP 290087B1同样也描述了一种用于将炉渣从用于气化煤炭的装置中去除的方法。在所述的设备中，一个闸斗仓同样位于压力容器下方，其可以通过阀与压力容器进行隔开。炉渣的排出同样是非连续地进行。在排出时，炉渣积聚在一个水池(也称为炉渣骤冷容器)中。EP 290087B1描述了可以借助阀来隔开，并且在阀上方的炉渣的积聚可能导致直接在阀上形成炉渣的桥形物(Brückenbildung)。这种桥形物的形成在再次连接闸斗仓与压力容器时造成在运行过程中的问题。在专利EP 290087B1中通过位于闸斗仓内部的鼓风来解决，所述鼓风用比在压力容器中小的压力来加载。
在US 6755980B1中描述了一种用于去除炉渣的装置，在该装置中，在压力容器和闸斗仓之间设有另一个中间容器。在这里，炉渣的排出也是借助位于闸斗仓上方或下方的阀间歇性地进行。当排出在闸斗仓中堆积的炉渣时，在水池中堆积的炉渣积聚在中间容器中。在这里也描述了位于封闭的阀上的桥形物，其同样也会导致问题。在这里，桥形物形成的危险通过来自于闸斗仓的水流的导出而降低。
所描述的方法特点在于明显的缺点。借助闸斗仓间歇性地排出固体材料要求一个中间容器或位于压力容器内部用于接纳在排出时堆积的固体材料量的附加容积。同样地，闸斗仓的脉动式排空导致所连接的装置的较高的负荷。所述连接的装置必须设计用于脉动式排出的大的固体材料量，而不是固体材料的明显小的平均的流量。此外，借助阀的闸斗仓的隔开导致在阀上形成桥形物，而接下来在再次连接闸斗仓后在固体材料排出时会产生问题。
发明内容
因此本发明的任务是，找到一种用于在气化时、特别是在煤炭气化时排出堆积的固体材料的方法和设备，其中可以省弃中间容器或位于压力容器中的用于接纳在排出时堆积的固体材料量的附加容积。同样地，在闸斗仓和前置或后置装置的同样布置时应该提高固体材料的每小时排出量。同时应该避免闸斗仓上的阀的堵塞以及因此也避免在工作过程中的故障。
本发明通过用于从用于气化燃料的装置中排出炉渣和灰的方法解决该任务，其中，具有底部的固体材料排出口的本来的气体生成器设置在压力容器内部，该压力容器在气体生成器下方具有用于接纳在气体生成器中堆积的固体材料的水池，固体材料从水池通过分配器和紧接着的闭塞装置引导到至少两个不同的闸斗仓中，在那里，使它处在较低的压力等级下。
特别是要求保护一种用于从制造合成气的气化装置中排出固体材料的方法，其中，将来自于气化装置的固体材料引导到设置在气化装置下方的水池中，所述气化装置具有位于压力容器内的底部的固体材料排出口，其特征在于，
●通过分配装置将固体材料流或固体材料悬浮物从设置在压力容器内的水池同时地或依次地引导到两个或更多个的闸斗仓中，所述分配装置由分配元件和两个或更多个下游的闭塞装置构成，并且所述闸斗仓通过分配元件直接地或间接地与压力容器连接，并且
●将固体材料流或固体材料悬浮物从用于接纳在气体生成器中产生的固体材料的所述水池中输入到所述闸斗仓中，在那里，紧接着使所述闸斗仓处在较低的压力等级上。
合成气例如可通过煤炭气化过程来制造。煤炭气化反应在压力容器中进行，其包括煤炭气化反应器以及用于输入原始物料的装置和输出合成气及所产生的固体材料的装置。在经常使用的输出方式中，固体材料从反应器中以重力方向排出来，其中，在煤炭气化反应器上在重力方向上首先具有用于将固体材料从合成气中分离、用于冷却和输出合成气的装置，和用于接纳热的固体材料和灰的装置。典型的是，这个装置为水池。通常情况下，该水池在重力方向上与两个闸斗仓相连。
然后，闸斗仓与用于清洁、干燥和输出固体材料的装置相连。两个闸斗仓借助位于闸斗仓上面的闭塞装置交替地与水池连通和隔开。当一个闸斗仓与水池中的液体接通且填充固体材料时，第二闸斗仓被清空。固体材料在闸斗仓中的沉积通过从相连的闸斗仓中排出液体流而得到支持。一旦第二闸斗仓被清空，用水填充所述第二闸斗仓，并且之后再次与压力容器相连。一旦第一个闸斗仓达到其最大的填充水平，用于支持固体材料沉积的液体流不再从第一闸斗仓抽取，而是从第二闸斗仓抽取。
由此，固体材料流被转向至第二闸斗仓，并且第一闸斗仓通过关闭阀能够尽可能不含固体材料的介质地与压力容器隔开，并且尽可能地避免固体材料在阀中沉积。通过连续的交替性的工作，闸斗仓能够达到较高的固体材料通过量，而无需更改前置和后置设备部件，因为在闸斗仓清空时排出的固体材料量没有增加。
本发明的有利实施方式设定：通过减少固体材料的水流从与压力容器相连的闸斗仓中排出，而固体材料沉积在闸斗仓的内部，保持从水池到至少一个闸斗仓的固体材料和水的流体。例如，水流可借助合适的输送装置、例如泵被抽出，或者通过卸压到较低的压力等级而向外排出。被抽出的液体例如在水池的水平面的上方或下方的位置上也可引回到压力容器中。为此，在导管中的任意位置上能够设置过滤的装置。
此外，有利的是，在填充有固体材料的闸斗仓与压力容器分开之前，第二闸斗仓与压力容器相连。典型的是，在填充有固体材料的第一闸斗仓与压力容器分开不久之前，用水填充第二闸斗仓，并且第二闸斗仓已经与压力容器相连。同样有利的是，在用两个闸斗仓工作时，与水池接通的闸斗仓的填充持续至少这么长时间，直到能够将第二个闸斗仓排空并且实施对此所必需的步骤。必需的步骤包括闸斗仓的加压和卸压、闸斗仓内含物的冷却、打开和闭合闭塞装置以及用水填充闸斗仓。
为了支持运行同样也是可能的，在填充闸斗仓时在闸斗仓的底部区域或下部接管中引入液体流。所述液体流可避免在闸斗仓底部区域中或在相邻的接管或管道内的沉积。
也可能的是，该方法这样地构成，即：分配经由特殊构成的中间容器来调节，所述中间容器具有至少两个不同的排出口，其与闸斗仓相连接。为了更好地排出固体材料，朝向固体材料容器中的排出口的收缩部在内部可以构成为锥形的。闸斗仓的控制可通过中间连接的阀来实现。
也要求保护一种将固体材料从用于气化含碳燃料的气化反应器中排出的设备，包括
●·气化反应器，该气化反应器位于压力容器内部，和
●·水池，该水池位于气化反应器的下方，并且还安置在压力容器中，以及
●·分配装置，所述分配装置包括分配元件和至少两个闭塞装置，以及
●·至少两个闸斗仓，且
其特征在于，
●·该水池通过连接装置与分配元件相连，且
●·所述闸斗仓通过两个单独的连接装置与所述分配元件相连，并且各闭塞装置位于分配元件和闸斗仓之间，通过所述闭塞装置，闸斗仓能够与分配元件隔开。
例如，分配元件可构造成分配器转接件的型式。然而也可构成成形式为具有排出口的平的底部、形式为具有排出口的半球形的壳或形式为具有排出口的水平的圆柱体。为了执行闭塞装置和锁定元件，每种可想到的实施方式都可能。连接装置优选地构造成管道的型式，然而也可以构造成法兰装置，原则上可以任意地构造。分配元件优选构造成简单的管道转接件，然而也可以构成为简单的管道连接装置，并且原则上可以任意地构造。闭塞装置优选是球阀。
也有这种可能，即：代替分配元件而使用中间容器，所述中间容器具有两个或更多的排出口，并且在内部朝排出口锥形地收缩。在中间容器和闸斗仓之间设有闭塞装置，通过所述闭塞装置，闸斗仓可与中间容器隔开。也要求保护一种用于将固体材料从用于气化含碳燃料的气化反应器中排出的设备，其特征在于，
·分配装置包括具有输出的连接装置的中间容器，其在内部朝向输出的连接装置锥形地收缩，并且中间容器通过这些连接装置与闸斗仓相连，且
·在中间容器和闸斗仓之间设有闭塞装置，借助所述闭塞装置，闸斗仓能够与分配元件隔开。
最后也有可能的是，该设备这样地构成，即：该分配装置集成到水池中。这合乎目的地进行，使得该水池具有至少两个不同的输出的连接装置，其单独通入到闸斗仓内，其水池上的输出连接装置设有闭塞装置，通过所述闭塞装置，闸斗仓能够与水池隔开。由此，进入到闸斗仓的固体材料流或固体材料悬浮物可通过闭塞装置控制。固体材料流或固体材料悬浮物在水池中分开。本发明的一种有利实施中，该水池在内部具有朝向输出的导管的锥形收缩部
附图说明
本发明根据附图进行详细阐述，对此，按本发明的方法并不限于该实施方式。
具体实施方式
图1示出了煤炭气化装置的闸门系统的实施方式，其包括：具有用于接纳在气化过程中产生的炉渣和灰的水池(2)的压力容器(1)以及通过分配元件(5)与压力容器相连的闸斗仓A(3)和闸斗仓B(4)。固体材料从水池(2)中移除并且通过导管(6)和分配元件(5)引导到闸斗仓A中。在此，位于闸斗仓A上面的阀(7)被打开，且位于闸斗仓A下面的阀(8)被关闭。泵(9)把水流从闸斗仓A中抽出，并且由此支持朝闸斗仓方向的固体材料流。通过导管(10)将水引入闸斗仓A的下部接管，以便避免在接管或底部锥形部件上的沉积。闸斗仓B通过关闭位于闸斗仓B上面的阀(11)和位于闸斗仓B和泵(9)之间的阀(12)与压力容器隔开。通过打开位于闸斗仓B下面的阀(13)，将固体材料从闸斗仓B中引入到下游的系统中。接着，阀(13)再次关闭，并且闸斗仓B通过附加装置用水来填充。接着，闸斗仓B通过打开上面的阀(11)再次与压力容器相连。一旦闸斗仓A到达其堆积的固体材料的最大的填充水平，通过关闭在闸斗仓A和泵(9)之间的阀(15)并且打开在闸斗仓B和泵(9)之间的阀(12)，泵(9)不再从闸斗仓A抽取水流而是从闸斗仓B抽取。借此，流向闸斗仓A的固体材料流将停止而转向到闸斗仓B方向上。当填充闸斗仓B时，同样通过导管(14)把水注入到罐B的下部接管中。接着，可以关闭位于闸斗仓A上面的阀(8)，而尽可能不含固体材料介质，并且可以启动闸斗仓A的排出过程。这通过打开设置于闸斗仓下面的阀(8)实现。
附图标记列表
1压力容器
2水池
3闸斗仓A
4闸斗仓B
5分配元件
6导管
7阀
8阀
9泵
10供水导管
11阀
12阀
13阀
14供水导管
15阀

Claims (16)

1.用来从用于制造合成气的气化装置中排出固体材料的方法，其中，将来自于气化装置的固体材料引导到设置在气化装置下方的水池中，所述气化装置具有位于压力容器内的底部的固体材料排出口，其特征在于，
通过分配装置将固体材料流或固体材料悬浮物从设置在压力容器内的水池同时地或依次地引导到两个或更多个的闸斗仓中，所述分配装置由分配元件和两个或更多个下游的闭塞装置构成，并且所述闸斗仓通过分配元件直接地或间接地与压力容器连接，并且
将固体材料流或固体材料悬浮物从用于接纳在气体生成器中产生的固体材料的所述水池中输入到所述闸斗仓中，在那里，紧接着使所述闸斗仓处在较低的压力等级上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，保持通到至少一个闸斗仓中的连续的固体材料流或连续的固体悬浮物流。
3.根据权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，所述闸斗仓借助闭塞装置能够与水池中的液体隔开或连通。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，固体材料和水的流体通过以下方式保持，即：固体材料减少的水流通过卸压到较低的压力等级从与压力容器相连的闸斗仓中向外导出，而固体材料沉积在闸斗仓中。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，固体材料和水的流体通过以下方式保持，即：固体材料减少的水流借助输送装置从与压力容器相连的闸斗仓中引回到根据权利要求1的压力容器中。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，在填充有固体材料的第一闸斗仓与压力容器分开之前，用水填充第二闸斗仓并且使第二闸斗仓与压力容器相连。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，与水池相接通的闸斗仓的填充持续时间与第二闸斗仓的清空持续时间至少一样长。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，闸斗仓的清空包括以下步骤：闸斗仓的加压和卸压、用水填充闸斗仓、打开和闭合闭塞装置并且可以包括闸斗仓内含物的冷却。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，在与压力容器相连的闸斗仓的底部区域借助导管引入液体流。
10.用于将固体材料从用于气化含碳燃料的气化反应器中排出的设备，包括：
气化反应器，该气化反应器位于压力容器内部，和
水池，该水池位于气化反应器的下方，并且还安置在压力容器中，以及
分配装置，所述分配装置包括分配元件和至少两个闭塞装置，以及
至少两个闸斗仓，
其特征在于，
该水池通过连接装置与分配元件相连，且
所述闸斗仓通过两个单独的连接装置与所述分配元件相连，并且各闭塞装置位于分配元件和闸斗仓之间，通过所述闭塞装置，闸斗仓能够与分配元件液体地隔开。
11.根据权利要求10的用于将固体材料从用于气化含碳燃料的气化反应器中排出的设备，其特征在于，
分配装置包括中间容器，所述中间容器具有输出的连接装置，并且所述中间容器通过这些连接装置与闸斗仓相连，并且
闭塞装置位于中间容器和闸斗仓之间，借助所述闭塞装置，闸斗仓能够与分配元件液体地隔开。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，中间容器在内部具有朝向输出的连接装置的锥形收缩部。
13.根据权利要求10的用于将固体材料从用于气化含碳燃料的气化反应器中排出的设备，其特征在于，
该水池至少具有两个或更多个输出的连接装置，所述连接装置单独地通入到闸斗仓中，且
水池上的输出的连接装置设有闭塞装置，借助所述闭塞装置，闸斗仓能够与水池中的液体地隔开。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，水池在内部具有朝向输出的连接装置的锥形收缩部。
15.根据权利要求10的用于将固体材料从用于气化含碳燃料的气化反应器中排出的设备，其特征在于，该分配装置构造成形式为具有通入到闸斗仓中的排出口的平的底部、形式为具有通入到闸斗仓中的排出口的半球形的壳或形式为具有通入到闸斗仓中的排出口的水平的圆柱体，并且在通向闸斗仓的排出口处设有闭塞装置。
16.根据权利要求10至15任一项所述的设备，其特征在于，所述闭塞装置是球阀。
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