CN102471710A - 气化反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造含CO或H2的原气体的气化反应器(1)，通过在高于灰的熔点的温度下利用含氧的气体使含灰的燃料气化来进行制造，所述气化反应器具有压力容器(2)和通过由冷却管组成的隔膜壁(3)构成的反应室(4)，其中在压力容器(2)的内壁和隔膜壁(3)之间形成一环形空间，设有多个元件，如燃烧器(17)或类似的元件，这些元件基本上在相同的平面(18)上水平地穿过压力容器壁和隔膜壁，在这种气化反应器中，应提供具有锥形区域的冷却屏，用于排出气体或残渣，在避免出现不均匀膨胀的情况下，优化在冷却屏和压力容器之间的悬挂或连接(负荷减轻)。这是这样来实现的：为了减轻隔膜壁(3)的负荷，直接或间接在冷却剂输入管(5)或混合物输出管(14)上实现支承。
Description
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述类型的用于制造含CO或H2的原气体的气化反应器。
背景技术
例如由本申请人的WO 2009/036985A1已知这种的气化反应器，其中在该文件中还提及了大量其他的现有技术，例如US 4 474 584，该文件特别是涉及对高温合成气体的冷却。对于现有技术还可以举出DE 35 30 918 C3、DE 691 02878 T2及EP 0 046 600 B1。
本发明特别是致力于解决在这种反应器中出现的问题，本发明并不仅专门限于这里所述气化反应器，本发明还涉及这样的设备，在所述设备中可能出现类似的在下面详细说明的问题。
这种设备必须适于用来实现对精细分布的燃料进行高压气化/燃烧的方法，其中包括在反应器内燃料、煤尘、精细分布的生物物质、油、焦油等的部分氧化。其中还包括分开或共同地提取残渣或飞灰和所制造的合成气体或原气体。必须能够冷却反应产物(气体和残渣/飞灰)，例如根据所使用的方法的类型通过喷淋骤冷、吹气骤冷、辐射骤冷、对流加热面等进行冷却，最后还必须注意反应产物从压力容器中的引出。
发明内容
本发明的目的特别是，在压力容器内部提供具有锥形区域的冷却屏，用于排出气体或残渣，优化在冷却屏和压力容器之间的悬挂或连接(负荷减轻)，同时避免出现不均匀膨胀。
根据本发明这样来实现所述目的，为了减轻隔膜壁的负荷，直接或间接在冷却剂输入管或混合物输出管上进行支承，其中适宜的是，冷却剂输入管和/或混合物输出管定位在由燃烧器规定的中性平面上，并在这里穿过压力容器。
利用本发明主要解决的问题是，在压力容器和内部结构之间在容器平面的法线中提供一个固定点平面，这样就可以吸收由于极端的温度差而出现的膨胀，这是因为在固定点平面上没有或只有很小的膨胀差。隔膜壁相对于压力容器壁是气密的。相反，根据类型的不同，这种隔膜壁篮的底部或盖子设有出口，以允许气体、残渣、水等流入或流出。
可以看到，利用本发明，在气化、高压煤粉燃烧或类似情况下，燃烧器例如可以穿过压力容器及冷却屏，而不必在此时忍受膨胀。
EP 0 616 022 B1部分地涉及了前面所述的问题。该文件说明了对气化反应器及直接位于下游的对流式加热面的应用。该文件中还示出一种在外面由压力容器围绕的隔膜壁结构。负荷经由单独的构件从隔膜壁传递到压力容器。这些构件装备有自己的循环，所述循环加热构件。但这种结构的缺点是，附加于现有的用于隔膜壁的循环外，还必须使用另外的热循环，这会导致附加的空间需求，而且极为复杂。
在本发明的实施形式中设定，将隔膜壁的管固定在位于加热面下方和/或上方的环形分配器上，该环形分配器与冷却剂输入管或混合物输出管连接。
原则上反应室的壁结构可以具有各种不同的设计，如本发明设置了具有隔膜壁篮的气化反应器，并具有由冷却管构成的上部锥形区和下部锥形区，该气化反应器的特征是，锥形的隔膜篮区具有分开的冷却水输入口和冷却水排出口，其中构成竖直隔膜壁的管的一部分构造成用于下部或上部的锥形部的管的支承元件。
可以看到，这种实施形式的一个特别之处在于，构成圆柱形隔膜壁的、由冷却剂流过的各管的至少一部分同时通过支承承载下部的隔膜篮区或通过悬挂承载上部的隔膜篮区。
这里在该解决方案的实施形式中设定，构成承载元件的各管分开从在相应的锥形部的下方或上方的相应的环形分配器延伸出来，并延伸回到隔膜壁中，由于构成承载元件的管从环形分配器的不同的平面引出，因此总是具有用于承受所承载或悬挂的隔膜壁篮区的负荷的最佳角度位置。
特别是当隔膜是由同时构成上部的和下部的锥形区的连续的管构成时，在本发明的另一个实施方式中设定，在环形空间内在隔膜壁管上设置托架，这些托架支承在冷却剂输入管或混合物输出管上，其中还可以设定，隔膜壁以及上部和下部的锥形区是由相同的引导冷却剂的管构成，其中为了形成锥形，相应的管段局部地相对于彼此错开或偏移地设置，由此能够以很简单的方式优化地形成锥形。
附图说明
本发明其他的细节、特征及优点根据下面的说明以及结合附图得出。其中
图1示出按本发明的气化反应器的原理剖视图，
图2和3示出具有不同地设计的反应室的气化反应器的原理图，以及
图4-7用半剖视图示出带有不同的布管的反应室的原理图。
具体实施方式
图1中示出的、总体用1表示的气化反应器具有压力容器2，该压力容器中与压力容器2隔开距离地从上向下设置由隔膜壁3围绕的反应室4。对隔膜壁3加载的冷却剂输入管用5表示。隔膜壁3经由一下面的锥形部6过渡到一个变窄的通道，该通道是用8表示的过渡区的一部分，其中在变窄的过渡通道7内示出涡流制动装置9。用10a表示过渡区8中的滴落边缘，所述滴落边缘用于过渡区8内的液态灰，并与过渡通道7的第一滴落边缘10隔开距离。
在过渡区8上连接骤冷室或骤冷通道11，其后是在一水池13中的残渣收集容器12。
以下特别是说明围绕隔膜壁3的反应室4的构造。
在根据图2的实施形式中，隔膜壁3由被冷却剂流过且仅作为线条示出的管构成，这些管同时形成上部和下部的锥形区3a和3b，其中冷却剂输入经由冷却剂输入管5实现，混合物输出管用14表示，其中所述混合物输出管由上部和下部的环形分配器15或16加载。
仅在图2中示出可能的穿过压力容器2的壁及隔膜壁3的元件，如燃烧器或类似元件，所述元件用17表示。由这些内置元件限定的水平的平面用虚线示出并用18表示。
冷却剂输入管5或混合物输出管14的入口或出口在该平面18中或尽可能靠近该平面18地穿过压力容器壁2，图2中用“x”表示几何的配设关系。
根据图3的实施例设计得略有不同。在图3的实施例中用3′和3″表示的上部和下部的锥形部是由分开的冷却管系统构成，这些冷却管系统气密地与隔膜壁3连接，并具有自己的冷却剂输入部和冷却剂输出部，这没有详细示出。
在图3中示出一个方案，在该方案中，下部的锥形部3′由几个冷却管承载，例如这些冷却管在下部的锥形区3′的下方按交替的顺序成角度地从隔膜壁3弯出，并导回下部的环形分配器15中，以支承下部的锥形区，这些管段在图3中用3a标注。
所述结构也可以相应地适用于上部的锥形区3″，这在图中没有详细示出。
本发明的一个重要的特别之处在于，直接使用冷却剂输入管5或混合物输出管14用以减轻隔膜壁3的负荷，这在图4-7中以不同的变型示出。
图4示出三部分式的隔膜壁篮，所述隔膜壁篮具有圆柱形区3、具有自己的管系的下部的锥形部3′和上部的锥形部3″，其中这些锥形区气密地与圆柱形的壁连接。
为了支承下部的锥形区3′，构成圆柱形的隔膜壁3的各管的一部分大致成角度地从平面弯出，并导入下部的环形分配器15，其中竖直的隔膜壁3的管的大部分没有弯折地通入所述环形分配器。环形分配器15本身由多个冷却剂输入管5承载，由此相应地保持整个结构。
冷却剂输入管5或混合物输出管14的入口或出口应定位于用虚线绘出的中性平面18中或附近，以避免或吸收不均匀膨胀。
图5示出一个改变的实施例。这里具有上部和下部的锥形部的隔膜篮由连续的冷却管构成。在图5的实施例中，隔膜篮、尤其是圆柱形的隔膜壁3在其上部的区域中具有托架19，其中混合物输出管14具有相对应的支座20，托架支承在所述支座上，以便由此保持整个隔膜篮。
图6示出一个改变的实施例。这里托架19a由支座20a保持，而支座这里则定位在相应的冷却剂输入管5上，以便由此同样支承整个隔膜篮。
最终图7示出另外一个实施例，在这个实施例中，必要时本身被冷却剂流过的支承元件21定位在下部的环形分配器5上，隔膜篮3上相应的支座22支承在这些支承元件上。
当然，当然本发明的所述实施例仍可以在很多方面加以改变，而不偏离本发明的基本构思。例如也可以设置支承的混合形式，这里仅举出一个可能的例子，例如下部的隔膜壁篮区3′一方面支承在弯出的冷却剂管上，另一方面必要时支承在例如作为图4和图6的实施例的组合的支座19及20上。
Claims (6)
1.用于制造含CO或H2的原气体的气化反应器(1)，通过在高于灰的熔点的温度下利用含氧的气体使含灰的燃料气化来进行制造，所述气化反应器具有压力容器(2)和通过由冷却管组成的隔膜壁(3)构成的反应室(4)，其中在压力容器(2)的内壁和隔膜壁(3)之间形成一环形空间，设有多个元件，如燃烧器(17)或类似的元件，这些元件基本上在相同的平面(18)上水平地穿过压力容器壁和隔膜壁，其特征为：为了减轻隔膜壁(3)的负荷，直接或间接在冷却剂输入管(5)或混合物输出管(14)上实现支承。
2.如权利要求1所述的气化反应器，其特征在于，隔膜壁(3)的各管固定在设置在加热面下方和/或上方的环形分配器(15，16)上，其中环形分配器(15，16)与冷却剂输入管(5)或混合物输出管(14)连接。
3.如权利要求1或2所述的气化反应器，所述气化反应器具有隔膜壁篮和由冷却管构成的上部和下部的锥形区，其特征在于，锥形的隔膜篮区(3′，3″)设计成具有分开的冷却水输入口和冷却水排出口，其中构成垂直的隔膜壁(3)的各管的一部分构成为构成下部或上部的锥形部(3′，3″)的各管的承载元件。
4.如权利要求3所述的气化反应器，其特征在于，构成承载元件的各管(3，3a)分开地从相应的锥形部的下方或上方的相应的环形分配器(15，16)延伸出来并延伸回到隔膜壁中。
5.如前述权利要求中任一项所述的气化反应器，其特征在于，在环形空间中，在隔膜壁管(3)上设置托架(19)，所述托架支承在冷却剂输入管(5)或混合物输出管(14)上的支座(20)上。
6.如前述权利要求中任一项所述的气化反应器，其特征在于，隔膜壁(3)与上部和下部的锥形区(3a，3b)由相同的引导冷却剂的管构成，其中为了相应地形成锥形部，相应的管段局部地相对于彼此错开或偏移地设置。
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