CN1023326C - 气化反应器的多段可拆式骤冷环 - Google Patents

Abstract

包括壳体的气化反应器有燃烧室，在燃烧室内，碳质燃料混合物燃烧，产生热气态流出物。位于壳体内的骤冷室包括适于冷却热流出物的水浴。耐火材料衬里的收缩喉管可将热流出物导入浸入管，浸入管可将该流出物导向水浴。多段骤冷环可支承耐火喉管，并与冷却液配水的集流槽连通。装在骤冷环内的装置可使冷却液喷在浸入管导向面上。可拆式多段配水环形段独立于骤冷环主要部分以便不拆除耐火喉管就可从骤冷环上卸下集流槽。

Description

碳质燃料燃烧可产生合成气。在气化器或反应器中，在高温和高压条件下，进行该过程最有效。例如，用粉煤或焦碳生产煤气，最好维持在约2400°-2600°F的操作温度范围，压力在约5-250大气压之间。

上述方法普遍采用的苛刻操作条件，特别是要经受大的温度变化，使得气化器或反应器的许多部件产生剧烈应变。

本发明对气化器结构，特别对气化器骤冷环和配水集流槽作了改进。后者由于其固有的功能，容易受高温和危害性气体的影响，这是由于来自燃烧室的热流出物流入冷却区或骤冷区时，热合成气与骤冷环直接接触。

美国专利4，444，726描述可拆式，两段设计的骤冷环装置，压紧在相应段之间的密封填料，可使相应段保持相对紧密的密封关系。然而，该密封填料容易受热气流影响，并经受大的温度变化，这些因素影响该填料作为有效密封元件的使用寿命。

在普通的反应器结构中，反应器壳体内的燃烧室可用耐火材料衬里，以避免壳体受热损坏。该耐火材料可用特殊砖，或浇注成型的 耐火材料。在任何一种情况下，耐火部件或元件可组合起来和构成一定形状，用来限定气化器收缩喉管。

耐火喉管元件通常是以这样的方式支撑的，即，如果需要修理 或更换，可将它们拆除。一种位于骤冷环内的支撑可支承喉管，这样，靠壳壁定位的骤冷环可用来固定被支承的喉管。然而，在停止运行期间，在通常的冷却过程中，气化器的金属部分，例如，骤冷环及其附属部件更有可能快速冷却，这样可迅速接近反应器内部进行必要的维修工作。

为了修理或更换，要求拆除反应器骤冷环时，必需首先卸下组成收缩喉管的耐火部件，但这些非金属部件比金属骤冷环要化费更长时间才能冷却下来，因此，若干天后，人们才能安全检修反应器内部拆除骤冷环。此外，由于所用耐火砖一度被搅乱，使得备件不能正确地重新装配（由于运行时产生的变形和炉渣堆积物），拆除喉管耐火材料得化费较多的替换物费用。

为了克服停工不需气化器和喉管耐火备件替换的问题，本发明气化器结构中，位于燃烧室和骤冷室之间的收缩喉管是由一个或数个耐火部件组成，后者是由分段式骤冷环（有可拆式集流槽）支撑。这样，当骤冷环露出部分（集流槽）由于热作用或其他原因损坏时，损坏的部件很容易拆卸，而不影响仍留在应有位置支承喉管的骤冷环。

可拆式输水集流槽（可使冷却液流射向反应器浸入管）固定在导水骤冷环上。优选结构是相应的集流槽和骤冷环配合面之间有压紧的耐热填料，这使它们之间的热流变得最小。这样，拆卸集流槽时，定义为收缩喉管的耐热元件或组合部件可不受影响。此外，配合或啮合部件之间的耐热填料可使它们之间的热传递变得最小。

从经济观点来看，使用公开的可拆式骤冷环结构可使反应器检修周期减少若干天。为了进行比较，业已测定，当方便骤冷环是典 型气化反应器的一部分时，在两天内就能进入该装置内部检修骤冷环。如果耐火缩口必须得拆除，才能检修骤冷环，这样，冷却耐火材料和将耐火备件装在新骤冷环上，总共要化费5天或更多天。

因此，本发明目的是为气化反应器提供一种便于拆除和检修反应器内部部件的新型骤冷环部件。

另一个目的是提供一种便于检修反应器受损内部件的多段式骤冷环。

另外一个目的是为气化反应器提供一种能拆开，并可从耐火材料内部卸下部件的多段式骤冷环。

本发明提供一种适于碳质燃烧混合物燃烧，产生热流出物（主要含有用煤气）的气化反应器，所述反应器包括：

反应器壳体，

在所述壳体内，用耐火材料衬里的燃烧室，

在所述壳体上，与高压供料（碳质燃烧混合物）装置连通，可用于将燃烧混合物排入燃烧室的燃烧器，

所述壳体内，包括所述燃烧室底下液体浴槽的骤冷室装置，

可使燃烧室与所述骤冷室互相连通，适于所述热流出物导向的收缩喉管装置，

所述壳体内，靠近所述收缩喉管有一个进口定义为流出物导向通道的浸入管（适于接受热流出物和将该流出物导向流体浴槽），其中

与所述收缩喉管对准的多段式骤冷环包括。

第一环形段（有一个与所述高压冷却液源连通的环形冷却液通道，并有一个定义为凹形插座的内垫环），

第二环形段（有一个与所述环形冷却液通道连通的内集流槽，和至少有一个与所述集流槽连通、并朝向所述浸入管流出物导向通道的排出喷口装置），

与所述第一环状凹形插座配准的可拆式第二环形段，和

可使所述第二环形段与所述第一环形段啮合的可拆式固定装置。

图1是设想的典型反应器截面的正视图

图2是图1    2-2剖面的剖视图，

关于图1，设想的典型气化器或反应器10有一个伸长的金属钢壁壳体11，该反应器通常处于立式状态进行运行，这使热产物有可能向下流动，壳体11上部包括反应或燃烧室12。为了能经受在2000-3000°F之间的操作温度，燃烧室12应用内壁13衬里，内壁13最好由适合的耐火材料构成。

位于壳体11上部的可拆式燃烧器可将碳质燃烧混合物（诸如，粉煤或焦炭）由供料源16喷入反应室12内。来自高压供料源17的适量可燃气体并流进入燃烧器14，形成要求的燃烧混合物。

本发明气化器同样也可燃烧各种碳质固体，液体或气体燃料，然而，为了说明即时的实施方案，假设燃烧器14是与焦炭源16连通，焦炭最好预粉碎，并加入足量水制成要求浓度的煤浆。供料源17的高压可燃气体通常是氧，空气，或其混合物。

反应室12的下端可定义为向下倾斜的耐火底部18。这种构型便于从反应燃烧室12排出热煤气和液态熔渣。

壳体11低端包括气体产物流入的骤冷室19。固态和气态产物这两者在这里接触冷却液浴槽21（通常由水组成）。冷却气体由骤冷浴槽21流入释放区26，然后通过管线22，离开骤冷室。被冷却的，基 本上无颗粒的气体在下一步设备中进行处理，并加工成可用产物。流出物中的固体或熔渣沉积在浴槽21中，通过排出孔23，排入联锁贮箱24中。

反应室12和骤冷室12是通过反应室底部18的收缩喉管27互相连通的。为了使离开反应室12的热流出物与浴槽21中的液体进行有效接触，骤冷室19配备浸入管29（靠近收缩喉管27有一个上部边缘），浸入管29还包括端接于冷却液浴槽21的下部边缘，因此，浸入管29定义为流出物通路。

关于图2，收缩喉管27可定义为高温压流出物流过的初始导向通道。由于热流出物由喉管27流入水浴21，因此，浸入管29的内壁28就其功能定义为热流出（包括气态和固态组分）的圆柱形导向通径。

园柱形浸入管29的内壁或导向面28很容易被骤冷环部件36射来的多股高压水流弄湿。

固定在壳体11内壁上的托架44可用来支承骤冷环部件36。该部件36主要包括两个互相配合的环形段34和41，可拆式环形段41依靠压紧在段34和41之间的填料56与液封联系。

更为特别的是，多段骤冷环部件36包含第一环形或主要段34，或有侧壁（定义为外周边）的物体。第二或内壁39可形成固定骤冷环第二段41（也称为配水集流槽）的密封或配合面。

第一段34包括液体环流室或通道42（在其低侧与高压冷却液（最好是水）源连通），水通过多根升液43压送到液体循环室42内。

如上所述，骤冷环段34连同周围许多间隔的固定螺栓61是由一个或多个加强环或托架44支撑。加强环44牢固地固定环状骤冷环部 件36，这样，形成适于支承耐火材料（组成收缩喉管27和底18）的环形架或下部支撑装置。

骤冷环第一段34还包括内垫环33（定义为环形内凹口或凹形插座），所述凹形插座最好基本是园柱形结构，或能朝外，向下扩张，以便与第二环形段41相应的接合面配准。

段34低面有输送来自室42水的复杂通道45，所述低面形成一个与环形段34相应面相符的平面液封。所述环形段41的外延凸缘或凸端47压在段34下侧的相应面上，以达到要求的液封。

段41包括呈环状槽48形状的环形体，所述槽与横通道49连通，依次，横通道49通过连接通道45与水室42连通。

骤冷环第二段41还包括与浸入管上端31配合的环形壁。环形壁与收缩喉管27同心，被固定在周边焊缝52上，支承浸入管。

第二环形表段41的外缘直径小于凹形插座的直径，这样，通过将段41在所述插座内，可使该两个辅助面装配合成基本紧密的密封联系。

操作上，环形槽48接受来自室42的高压水流，所述第二段41装有排出口53，高压水流通过排出喷口53喷到浸入管59的露出面或内壁28上。这样，来自喉管27的向下流动的热流出物与第二段41的外面54接触，并初始被导向，然后，该流出物接触浸入管内壁28，以便该流出物可向下有效地导入水浴21（图1）内。

可压缩的填料56起着在由收缩喉管27下行的热流出物和释放区26的冷却气体之间液封的作用。由于固定螺栓57紧固在第二段41的壁上，高压冷却液流可通过骤冷环36的连接段，直至该水喷到浸入管29的内壁28上。

在元件36和41配合面之间的压缩填料56可由耐用的、惰性的、以及耐温的材料（例如，石棉或石棉代用品）构成。填料56最好呈与相应骤冷环部件34和41的里面和沿底部配合面这两者相符的形状。事实上，填料56的垂直组分可由软的，或流态耐火材料（例如聚四氟乙烯）组成，填料56的低部或水平部分可用石棉。

通过用螺栓57可将第二段或集流部件41与第一段36液封配合。这样，骤冷环作为一个装置可严密不透水。为了最有效固定装置，可用周围许多间隔的螺栓57，沿共同界面，固定可拆式骤冷环部件。

上述公开的多段骤冷环对反应器结构及其操作方法这两者具有双重好处。骤冷环的可拆性使得第二段41很容易从反应器上拆卸下来，而不影响骤冷环主要段34。此外，拆除最易受热损坏的段41可不影响由骤冷环剩余部分支承的耐火材料。

很明显，虽然可对本发明作各种变更和改变，但没脱离其精神和范围，不过，这样的限制应充作附属权利要求。

Claims (8)

1、一种气化反应器(10)的多段骤冷环，该气化反应器用于燃烧碳质燃料混合物以产生热流物(主要含可用气体)并包括：

反应器壳体(11)，

位于所述壳体内，用耐火材料衬里的燃烧室(12)，

通过壳体延伸到燃烧室内，并与高压供料(碳质燃料混合物)装置连通的燃烧器(14)(用于将燃料混合物流排入燃烧室燃烧混合物，产生所述热流出物流)，

位于所述壳体内，包括燃烧室(12)底下液体浴槽(21)的构成骤冷室(26)的装置，

位于所述壳体内，可使燃烧室(12)与所述骤冷室(26)互相连通构成收缩喉管(27)的装置(用于将所述热流出物由燃烧室导向骤冷室)，

位于所述壳体(11)内，定义为流出物导向通道的浸入管(29)，靠近所述收缩喉管，有一个进口的所述浸入管(用于将所述热流出物由所述燃烧室导向在骤冷室内的液体浴槽(21))，其特征是：

固定在所述壳体上，并与所述收缩喉管中心对准，用于接受热流出物流的多段聚冷环部件(36)包括：

第一环形段(34)(有一个与高压供液装置连通的环形冷却液通道(42)，并有一个定义为凹形插座的内垫环(33)，

位于所述凹形插座(33)内的可拆式第二环形段(41)(有一个与所述环形冷却液通道(42)连通的内集槽(48)，和至少有一个与所述内集流槽(48)连通并朝向所述浸入管的液体排出喷口(53)，和

可将所述第二环形段套准在所述第一环形段的凹形插座内的可拆式固定装置(57)。

2、根据权利要求1所述的设备，包括压紧在所述插座内，位于第一和第二环形段（34，41）之间的耐热衬垫（56）。

3、根据权利要求1或2所述的设备，其中所述的第二环形段（41）位于所述的凹形插座内。

4、根据权利要求1或2所述的设备，其中所述的浸入管（29）垂挂在能支承的第二环形段（41）上。

5、根据权利要求1或2所述的设备，其中所述第二环形段（41）的至少一部分定义为热流出物通道，该热流出物先由所述浸入管流出物导向通道（28）进行导向。

6、根据权利要求1或2所述的设备，其中可定义为所述凹形插座的所述内垫环（33）基本上是园柱形的。

7、根据权利要求1或2所述的设备，其中定义为所述第二凹形插座的所述内垫环（33）朝外，向下扩展。

8、根据权利要求2所述的设备，其中所述的耐热填料是由石棉组合物构成。

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