CN102766481A - 脉冲爆震煤气化系统 - Google Patents

脉冲爆震煤气化系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102766481A
CN102766481A CN2012101489054A CN201210148905A CN102766481A CN 102766481 A CN102766481 A CN 102766481A CN 2012101489054 A CN2012101489054 A CN 2012101489054A CN 201210148905 A CN201210148905 A CN 201210148905A CN 102766481 A CN102766481 A CN 102766481A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulse
coal
chamber
knocking
gasification
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012101489054A
Other languages
English (en)
Inventor
张天璇
D·M·查平
R·W·泰勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
BHA Group Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BHA Group Inc filed Critical BHA Group Inc
Publication of CN102766481A publication Critical patent/CN102766481A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • C10J3/30—Fuel charging devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/007—Screw type gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/158—Screws
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1223—Heating the gasifier by burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1261—Heating the gasifier by pulse burners

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

本发明涉及脉冲爆震煤气化系统。具体而言，提供的是一种脉冲爆震装置，其用于传输冲击波进入气化装置以促进气化装置中的局部化煤气化反应。脉冲爆震装置包括用于接收燃料的燃料入口、用于接收空气的空气入口、燃料和空气设定成用以在其中混合的脉冲爆震腔室，以及用于点燃燃料和空气的混合物的点燃装置。燃料和空气的混合物的点燃在脉冲爆震腔室中生成冲击波。此外，脉冲爆震腔室附接至气化腔室且构造成用以延伸进入煤进给管，该煤进给管延伸进入气化腔室，其中，冲击波设定成用以离开脉冲爆震腔室并与煤进给管中的煤互相作用。

Description

脉冲爆震煤气化系统
技术领域
本发明涉及用于气化煤的气化装置，且更具体地涉及传输高的温度和压力脉冲波以气化煤进给管内的煤的脉冲爆震装置。
背景技术
气化过程可用于将碳基材料例如煤转化成可用作燃料的气体混合物。气化过程可发生在气化装置中。气化装置可包括移动床气化器、流化床气化器、夹带流气化器、造渣气化器等。高的温度、压力以及受控量的氧和/或蒸汽的结合可用于与煤起作用以产生所希望的气体混合物。然而，可能存在在气化腔室中可获得的受限量的氧以在气化阶段期间与煤起反应。此外，足够高的温度和压力可能难以达到以实现气化反应。因此，有用的是将提供一种方法和/或装置，其用以向煤提供局部化的高的温度和压力，使得煤可被气化。
发明内容
以下的概述提出了简要总结，以便提供对本文所述的系统和/或方法的一些方面的基本理解。该概述并非对本文所述的系统和/或方法的宽泛综述。其并非意在标明关键/重要元件或界定此类系统和/或方法的范围。其唯一的目的在于在稍后提供的更为详细的描述之前，以简化形式提供一些概念。
根据一个方面，本发明提供了一种脉冲爆震装置，其提供了冲击波用于促进在气化装置中的煤气化反应，该脉冲爆震装置包括构造成用以接收燃料的燃料入口、构造成用以接收空气的空气入口、燃料和空气设定成用以在其中混合的脉冲爆震腔室，以及构造成用以点燃燃料和空气的混合物的点燃装置，其中，点燃燃料和空气的混合物在脉冲爆震腔室中生成冲击波。此外，脉冲爆震腔室附接到气化腔室上且构造成用以延伸到气化腔室中，并且其中，冲击波设定成用以离开脉冲爆震腔室并与气化腔室中的煤互相作用。
根据另一个方面，本发明提供了一种用于在气化装置中促进煤气化反应的气化系统，该气化系统包括气化腔室、包括构造成用以接收煤的入口的至少一个煤进给管，以及至少一个脉冲爆震装置，其中，该至少一个煤进给管从气化腔室的外部延伸至气化腔室的内部。该至少一个脉冲爆震装置包括在其中燃料和空气设定成用以混合并点燃的脉冲爆震腔室。燃料和空气的混合物的点燃设定成用以产生从脉冲爆震腔室的一端离开的冲击波。此外，该至少一个脉冲爆震装置的脉冲爆震腔室构造成用以从气化腔室的外部延伸，穿过气化腔室的壁，并进入该至少一个煤进给管的内部，并且其中，该冲击波设定成用以离开脉冲爆震腔室并与该至少一个煤进给管中的煤互相作用。
根据另一个方面，本发明提供了一种方法，其提供冲击波以在气化装置内增加气化，该方法包括提供具有敞开端的脉冲爆震装置。该方法还包括将脉冲爆震装置附接至气化腔室以及混合脉冲爆震装置中的燃料和空气，其中，脉冲爆震装置的敞开端至少部分地延伸到气化腔室内。该方法还包括点燃脉冲爆震装置中的燃料和空气的混合物以生成冲击波，其中，冲击波离开脉冲爆震装置的敞开端，进入气化腔室，并与气化腔室中的煤互相作用。
附图说明
当参看附图研读以下描述时，与本发明相关领域的普通技术人员将会清楚本发明的前述及其它方面，在附图中：
图1是具有所示示例性脉冲爆震装置的示例性气化装置的截面侧视图；
图2是穿过图1中气化装置的壁的示例性脉冲爆震装置的剖面视图；
图3是延伸进入气化装置并进入进给管的示例性脉冲爆震装置的透视图；以及
图4是穿过气化装置的壁的示例性脉冲爆震装置的顶剖面视图。
具体实施方式
在附图中描述和显示了结合本发明的一个或多个方面的示例性实施例。这些显示的实例并非意图限制本发明。例如，本发明的一个或多个方面可在其它实施例且甚至是其它类型的装置中采用。而且，某些技术在文中仅是为了方便而使用，而并非采用作为对本发明的限制。此外，在附图中相同的参考标号用于指代相同的元件。
图1显示用于促进气化装置10中的气化反应的气化系统8。气化系统8可包括与气化装置10相关联的一个或多个脉冲爆震装置12。在所示实例内，三个脉冲爆震装置12与气化装置10相关联。
将认识到的是，气化装置10仅大体上/示意性地在图中示出，并且可在构成和功能上有所变化。例如，气化装置10可包括多种气化装置，包括但不限于移动床气化器、流化床气化器、夹带流气化器、造渣气化器等。类似的是，气化装置10可根据应用而在宽广范围的高温和高压之间变化。因此，气化装置10并不需要对本发明的特定限制。
仍参看图1，气化装置10包括气化腔室18。气化腔室18可由壁14限定，且可包括延伸穿过壁14的一个或多个孔16(图2中所示)。在所示实例中，存在六个孔，然而应理解的是，也可提供多于六个的孔或少至两个的孔。孔16可提供从气化腔室18的外部通向气化腔室18内部的开口。因此，多种装置，包括脉冲爆震装置12和煤进给管20，可延伸穿过孔16通向气化腔室18的内部。
气化装置10可将碳基材料例如煤转化成气体。煤可引入到气化腔室18中。高的温度、压力和受控量的氧和/或蒸汽的结合可与煤起作用以产生气体混合物和渣料。在本实例中，气体混合物可包括CO、CH4和H2，然而，也构想到其它的气体混合物。气体混合物随后可用作燃料。气体混合物可穿过气体出口26离开气化腔室18。气体出口26在所示实例中设置成朝向气化腔室18的顶部。然而，应理解的是，气体出口26也可根据特定的气化装置和应用而定位在气化腔室18中的多种位置。例如，气体出口26可定位在壁14上朝向气化腔室18的顶部，等等。
除了气体混合物，渣料为气化过程的副产物之一且可从气化腔室18中移除。渣料以及任何其它的固体或液体副产物都可在排放出口24处从气化腔室18移除。源自气化反应的一些或所有副产物，包括渣料，都可下落至气化腔室18的底部并经由排放出口24移除。排放出口24在所示实例中示为设置成朝向气化腔室18的底部。然而，类似于气体出口26，排放出口24并不限于底部，而是可根据特定的气化装置和应用而定位在气化腔室18中的任何位置。例如，排放出口24可定位在壁14上朝向气化腔室18的底部，等等。
在气化反应期间，煤可经燃烧以产生所希望的气体混合物。然而，在一些情况下，可能存在在气化腔室18中可获得的受限量的氧以在气化阶段期间与煤起反应。而且，足够高的温度和压力可能难以在气化腔室18中达到。因此，脉冲爆震装置12的实例可通过传输冲击波到气化装置10中而用来提供局部化的高温和高压。更具体的是，冲击波可引送朝向煤的位置，使得冲击波可与煤起作用。
现在参看图2，剖面视图示出的是与气化腔室18的壁14相附接的煤进给管20的实例。煤进给管20可接收来自气化腔室18外部的煤并传输煤、气体混合物和渣料至气化腔室18的内部。在所示实例中，具有三个煤进给管20，然而也可提供任何数目的煤进给管。例如，气化装置10可包括一个或多个煤进给管。每个煤进给管20均可为具有中空心部(center)的长形结构。每个煤进给管20均可为任何长度，且不限于所示实例中的长度。例如，每个煤进给管20均可较短，如在顶部煤进给管中所示，或可较长，如在中间和底部煤进给管中所示。而且，每个煤进给管20均可包括多种形状。例如，每个煤进给管20在所示实例中均可为大致圆形的截面。然而，在其它实例中，每个煤进给管20均可具有椭圆、矩形等的截面形状。理解的是，图2中所示三个煤进给管的结构基本上类似。因此，讨论将限于气化腔室18底部附近的煤进给管20。
煤进给管20的内部部分36可大致匹配煤进给管20外部的形状，或可为不同的，例如正方形的煤进给管具有大致圆形的内部部分。煤进给管20的内部部分36可限定部分地或完全延伸穿过煤进给管20的中空心部。开口21可提供在煤进给管20的一端。因此，内部部分36可容许煤穿过开口21并进入气化腔室18中。内部部分36可包括一个或多个螺旋状梯段(flight)35。螺旋状梯段35可由沿着内部部分36圆形地延伸的单个梯段形成。相反的是，螺旋状梯段35可包括沿着内部部分36延伸的多个梯段。如将在下文所述，煤进给管20可为静止的，使得螺旋状梯段35可使煤在煤进给管20中朝向气化腔室18旋转和滑动。在一个实例中，对于每个煤进给管20可提供可旋转的螺旋输送器(auger)或螺旋进给器，使得螺旋输送器或螺旋进给器可旋转以在煤进给管20中驱动煤朝向气化腔室18。
煤进给管20可从气化腔室18的外部至内部延伸且可附接至气化腔室18的壁14。在所示实例中，煤进给管20可通过凸缘34和多个螺钉、螺栓等(未示出)而附接至壁。然而，也设想出其它可能的附接器件，例如凸凹螺纹附接、搭扣配合附接等。壁14可包括一个或多个带螺纹的孔(未示出)用于接收来自凸缘34的多个螺钉。因此，煤进给管20可附接至壁14，使得煤进给管20的一部分延伸到气化腔室18中而煤进给管20的另一部分则定位在气化腔室18外。
煤进给管20可包括容许将煤传输到煤进给管20中的煤入口30。煤入口30可包括延伸穿过煤进给管20的孔28，使得煤能穿过煤入口30进入内部部分36中。孔28可定位在沿着煤进给管20长度的多个位置，且不限于所示实例。例如，煤入口30可定位成更接近壁14或定位在煤进给管20的端部。此外，煤入口30可包括构造成用以传输煤穿过孔28的煤进给装置32。煤进给装置32可包括多种结构。例如，在所示实例中，煤进给装置32包括圆柱形状的料斗，然而，也设想出多种其它的煤传输装置。圆柱形状的料斗可接收来自单独的装置或结构(未示出)的煤并传输受控量的煤穿过孔28。
煤进给装置32可包括阀31以选择性地容许和防止煤的通过。阀31可包括容许和防止煤通过的多种控制装置，例如阻塞物等。在一个实例中，阀31可包括双阀，使得一个阀可为密封的而另一个阀可为敞开的。在该实例中，双阀可限定定位在两个阀之间的中间腔室，使得中间腔室可保持煤且阀的其中之一为密封的，因而保持煤进给管20内的温度和压力。因此，煤能提供至煤进给装置32，同时阀31始终保持与煤进给管20的密封。
煤进给管20还可包括冷凝入口38。冷凝入口38可传输蒸汽和/或水至煤进给管20的内部部分36。冷凝入口38可定位在沿着煤进给管20的长度位于气化腔室18外的任何位置。冷凝入口38可包括形成在煤进给管20中的孔，容许水和/或蒸汽穿过孔进入煤进给管20的内部部分36。软管、管、管子等(未示出)可操作性地附接至冷凝入口38且能传输蒸汽和/或水穿过冷凝入口38。
现在可描述煤进给管20的操作。煤可从外部源传输至煤入口30。煤可引入煤进给装置32中并穿过孔28进入煤进给管20的内部部分36中。煤进给管20可旋转，使得螺旋状梯段35沿着内部部分36驱动煤朝向气化腔室18。同时，蒸汽和/或水可从冷凝入口38提供。
现在参看图3，脉冲爆震装置12的实例示为与气化腔室18和煤进给管20操作性地相关联。脉冲爆震装置12可包括与脉冲爆震腔室60操作性地相关联的燃料入口64。燃料入口64可传输燃料至脉冲爆震腔室60，使得所传输的燃料和空气的混合物将在脉冲爆震腔室60中爆震。应理解的是，用语‘燃料’可包括多种不同的燃料。燃料入口64可传输多种燃料至脉冲爆震腔室60，包括液体燃料或非液体燃料，例如气体。而且，燃料入口64可传输乙烯、丙烷、甲烷、氢等。燃料入口64可操作性地附接至燃料供应源。燃料入口64可包括管、管子、导管，或用于从燃料供应源传输燃料至脉冲爆震腔室60的任何其它适合管道。
脉冲爆震装置12还可包括与脉冲爆震腔室60操作性地相关联的空气入口66。空气入口66可传输空气或经压缩的空气至脉冲爆震腔室60。空气可包括纯氧、氧组合物、大气空气，或任何数目的空气和氧的混合物。空气入口66可操作性地附接至空气供应源，例如空气压缩机，其提供加压空气至空气入口66。类似于燃料入口64，空气入口66可包括管、管子、导管，或用于传输空气的任何其它适合管道。
燃料入口64和空气入口66可从外部源分别传输燃料和空气至脉冲爆震腔室60。燃料和空气可在脉冲爆震腔室60中或在到达脉冲爆震腔室60之前的位置混合。例如，从燃料入口64和空气入口66至脉冲爆震腔室60包括的是脉冲爆震器68。脉冲爆震腔室60还可包括点燃装置62。点燃装置62可定位在脉冲爆震器68的燃料和空气入口端72。点燃装置62可包括本领域中公知的多种结构，例如火花塞、火花放电装置、热源等。点燃装置62可连接至控制器以便在所希望的时间操作点燃装置62。
仍参看图3，脉冲爆震腔室60示为与气化腔室18的壁14相附接。脉冲爆震腔室60可接收燃料和空气混合物以生成冲击波。脉冲爆震腔室60可为具有中空心部和/或在其内具有障碍物的长形管。脉冲爆震腔室60可从入口端72延伸至出口端74。出口端74可限定脉冲爆震腔室中的开口，使得具有障碍物或不含障碍物的中空心部限定具有敞开端也即出口端74的燃烧腔室。脉冲爆震腔室60可具有任何长度，且不限于所示实例中的长度。而且，脉冲爆震腔室60可包括多种形状，例如圆形形状、椭圆形状、正方形形状等。脉冲爆震腔室60可附接至气化腔室18的壁14，使得脉冲爆震腔室60可从外部延伸，穿过孔16，并通向气化腔室18的内部。在所示实例中，脉冲爆震腔室60可通过凸缘76和多个螺钉、螺栓等(未示出)而附接至壁。然而，也设想出其它可能的附接器件，例如凸凹螺纹附接、搭扣配合附接等。壁14还可包括一个或多个带螺纹的孔(未示出)用于接收来自凸缘34的多个螺钉。
脉冲爆震腔室60可与煤进给管20的开口21对准。因此，脉冲爆震腔室60可至少部分地延伸穿过煤进给管20的开口21并进入煤进给管20的内部部分36中。脉冲爆震腔室60的外径可些微小于内部部分36的内径，使得可在脉冲爆震腔室60的外径和内部部分36的内径之间获得至少一些空间。在又一实例中，脉冲爆震腔室60可形成为与煤进给管20共用的结构。在此种实例中，脉冲爆震腔室60可附接至煤进给管20的内部或至少部分地与煤进给管20整体地形成。
现在可描述与煤进给管20操作性地相关联的脉冲爆震装置12的操作。燃料和空气的混合物通过点燃装置62的燃烧可产生冲击波50，该冲击波50传播穿过脉冲爆震腔室60，离开出口端74，并进入煤进给管20，由此冲击波50与煤进给管20中的煤48起作用。为了生成冲击波50，燃料和空气可分别经由燃料入口64和空气入口66供送。如所述那样，燃料和空气可在进入脉冲爆震腔室60之前混合，或在入口端72处进入脉冲爆震腔室60时混合。随着更多的燃料和空气引入脉冲爆震腔室60并在其中混合，脉冲爆震腔室60可填充有燃料/空气混合物，在入口端72处开始并朝向出口端74前行。控制器(未示出)可追踪管中燃料/空气混合物的量且可关闭阀和停止来自燃料入口64和空气入口66的燃料和/或空气的流动。
点燃装置62可由控制器引发以通过提供火花至脉冲爆震腔室60来启动燃料/空气混合物的燃烧。火花可在点燃装置62附近于燃料/空气混合物内生成火焰。火焰可通过燃烧燃料/空气混合物而使其消耗，且因此，火焰将传播穿过脉冲爆震腔室60内的燃料/空气混合物朝向出口端74。传播穿过脉冲爆震腔室60的火焰生成极端高的温度和压力环境以产生爆震波，或冲击波50。压力可在冲击波50之后增加以驱动冲击波50朝向出口端74。冲击波50沿脉冲爆震腔室60的长度行进并离开出口端74。当离开脉冲爆震腔室60时，冲击波50可以极端高的速度行进，例如从2马赫(Mach)至5马赫，以及以1500英尺/秒。类似的是，由冲击波50直接产生的压力还可极端地高，例如为初始压力的18倍至30倍。例如，如果冲击波行进穿过大气压力容器，则冲击波的压力波前可为14倍的大气压力。冲击波50的温度还可极端地高且可包括高温反应区。根据特定的应用和燃料/空气混合物，高温反应区的火焰温度范围可从2000Kelvin(开氏温度，或绝对温度)至3000Kelvin。
当离开脉冲爆震腔室60的出口端74时，冲击波50可进入内部部分36并与煤进给管20中的任何煤48互相作用。冲击波50可提供局部化的高温和高压，以及低氧化环境至煤进给管20内的煤48。由冲击波50产生的高压可处在19巴(bar)的范围。在该温度和压力，煤48可主要地转化成一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)和氢(H2)的气体混合物44。冲击波50可部分地或完全沿着煤进给管20的长度行进。通过不阻碍冲击波50的路径，螺旋状梯段35可容许冲击波50沿着煤进给管20行进。此外，螺旋状梯段35可降低冲击波50行进的速度，使得冲击波50对特定区域产生局部化的高的压力和温度。因此，冲击波50将沿着煤进给管20的长度产生高压和高温环境，使得改进的气化不限于紧接出口端74的附近。
此种链反应可随着脉冲爆震装置循环而发生。基于多个脉冲爆震器68围绕脉冲爆震腔室60的设置，脉冲爆震装置循环可从若干循环变化至几乎连续的。因此，多个脉冲爆震腔室的设置可以连续的方式传输多个且连续的冲击波至气化腔室18。因此，应理解的是，爆震过程可通过生成多个冲击波的爆炸或爆震序列而循环。气体混合物44可朝向提供在煤进给管20一端的开口21的顶部离开。类似的是，该反应还产生转化成渣料46的煤灰。渣料46还可朝向位于煤进给管20一端的开口21的底部离开。因此，渣料46可下落朝向气化腔室18的底部且排放穿过排放出口24。类似的是，气体混合物44可朝向气化腔室18的顶部上升且排放穿过气体出口26。
本领域普通技术人员应理解的是，脉冲爆震装置12不限于所示实例。脉冲爆震装置在本领域中是公知的，且具有变化结构和/或操作参数的任何数目的脉冲爆震装置都可用于本实例。类似的是，脉冲爆震装置的数目不限于图1和图2中的所示实例。因此，或多或少的脉冲爆震装置12都可使用。而且，脉冲爆震装置12可关于气化腔室18以多种不同的角度和位置提供。甚至进一步的是，脉冲爆震装置12可延伸进入气化腔室18，但并未进入煤进给管20中。在此种实例中，每个脉冲爆震装置12均可产生与气化腔室18内的煤互相作用的一个或多个冲击波50。
现在参看图4，示出了气化腔室18的实例的顶剖面视图。应理解的是，脉冲爆震装置12可定位在整个气化腔室18中的不同高度，如在图1和图2中所示。类似的是，如在图4的实例中所示，脉冲爆震装置12可以围绕气化腔室18的不同角度定位。例如，脉冲爆震装置12不限于垂直的线性构造，且可围绕气化腔室18定位，例如处于7点钟、9点钟和12点钟的位置。因此，煤进给管20可定位在与脉冲爆震装置12相对的气化腔室18上的相对两侧。因此，脉冲爆震装置12和煤进给管20可定位在沿着气化腔室18的不同高度且以围绕气化腔室18的不同角度定位。
本发明已结合上文所述的示例性实施例进行了描述。当研读和理解本说明书时，其它技术人员将会想到多种变化和变型。结合了本发明一个或多个方面的示例性实施例意图将所有这些变化和变型在一定程度上都包括在所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种脉冲爆震装置，其提供冲击波用于促进气化装置中的煤气化反应，所述脉冲爆震装置包括：
构造成用以接收燃料的燃料入口；
构造成用以接收空气的空气入口；
所述燃料和空气设定成用以在其中混合的脉冲爆震腔室；以及
构造成用以点燃所述燃料和空气的混合物的点燃装置，其中，所述燃料和空气的混合物的点燃在所述脉冲爆震腔室中生成冲击波；
其中，所述脉冲爆震腔室附接至气化腔室且构造成用以延伸进入所述气化腔室，以及其中，所述冲击波设定成用以离开所述脉冲爆震腔室并与所述气化腔室中的煤互相作用。
2.根据权利要求1所述的脉冲爆震装置，其特征在于，所述脉冲爆震腔室包括具有敞开端的长形区段。
3.根据权利要求2所述的脉冲爆震装置，其特征在于，所述脉冲爆震腔室的敞开端构造成用以定位在延伸进入所述气化腔室的煤进给管内，且其中，所述冲击波设定成用以离开所述脉冲爆震腔室并与所述煤进给管中的煤互相作用。
4.根据权利要求3所述的脉冲爆震装置，其特征在于，所述敞开端至少部分地延伸进入所述煤进给管，使得所述冲击波离开所述敞开端并进入所述煤进给管。
5.根据权利要求1所述的脉冲爆震装置，其特征在于，离开所述脉冲爆震腔室并与所述煤互相作用的所述冲击波以处于2马赫至5马赫之间的速度行进。
6.根据权利要求1所述的脉冲爆震装置，其特征在于，离开所述脉冲爆震腔室并与所述煤互相作用的所述冲击波的压力范围在初始压力的18倍至30倍之间。
7.根据权利要求1所述的脉冲爆震装置，其特征在于，离开所述脉冲爆震腔室并与所述煤互相作用的所述冲击波包括高温反应区。
8.根据权利要求1所述的脉冲爆震装置，其特征在于，所述冲击波与所述煤的互相作用设定成用以与所述煤起作用并产生包括一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)和氢(H2)的气体混合物。
9.一种用于促进气化装置中的煤气化反应的气化系统，所述气化系统包括：
气化腔室；
至少一个煤进给管，其包括构造成用以接收煤的入口，其中，所述至少一个煤进给管从所述气化腔室的外部延伸至所述气化腔室的内部；以及
至少一个脉冲爆震装置，所述至少一个脉冲爆震装置包括燃料和空气设定成用以在其中混合并点燃的脉冲爆震腔室，其中，所述燃料和空气的混合物的点燃设定成用以产生从所述脉冲爆震腔室的一端离开的冲击波；
其中，所述至少一个脉冲爆震装置的脉冲爆震腔室构造成用以从所述气化腔室的外部延伸，穿过所述气化腔室的壁，并进入所述至少一个煤进给管的内部，且其中，所述冲击波设定成用以离开所述脉冲爆震腔室并与所述至少一个煤进给管中的煤互相作用。
10.根据权利要求9所述的气化系统，其特征在于，离开所述脉冲爆震腔室并与所述煤互相作用的冲击波以处于2马赫至5马赫之间的速度行进。
11.根据权利要求9所述的气化系统，其特征在于，离开所述脉冲爆震腔室并与所述煤互相作用的冲击波的压力范围在初始压力的18倍至30倍之间。
12.根据权利要求9所述的气化系统，其特征在于，所述至少一个脉冲爆震装置包括多个脉冲爆震装置，且其中，所述多个脉冲爆震装置构造成以连续的方式传输多个冲击波至所述气化腔室。
13.根据权利要求9所述的气化系统，其特征在于，所述脉冲爆震腔室包括敞开端，且其中，所述敞开端构造成用以定位在所述至少一个煤进给管内。
14.根据权利要求13所述的气化系统，其特征在于，所述敞开端至少部分地延伸进入所述至少一个煤进给管，使得所述冲击波离开所述敞开端并进入所述至少一个煤进给管。
15.根据权利要求9所述的气化系统，其特征在于，所述至少一个煤进给管包括内部部分，且其中，所述内部部分包括一个或多个螺旋状梯段。
16.根据权利要求15所述的气化系统，其特征在于，所述一个或多个螺旋状梯段构造成用以旋转，使得所述一个或多个螺旋状梯段旋转且构造成用以移动来自所述至少一个煤进给管的煤进入所述气化腔室中。
17.根据权利要求9所述的气化系统，其特征在于，所述冲击波与所述至少一个煤进给管中的煤的互相作用设定成用以使所述煤起反应并产生包括一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)和氢(H2)的气体混合物。
18.根据权利要求17所述的气化系统，其特征在于，所述气化腔室包括气体出口，且其中，所述气体混合物设定成用以离开所述至少一个煤进给管并穿过所述气体出口离开所述气化腔室。
19.一种提供冲击波以增加气化装置内的气化的方法，所述方法包括：
提供具有敞开端的脉冲爆震装置；
将所述脉冲爆震装置附接至所述气化腔室，其中，所述脉冲爆震装置的敞开端至少部分地延伸进入所述气化腔室；
在所述脉冲爆震装置中混合燃料和空气；以及
在所述脉冲爆震装置中点燃所述燃料和空气的混合物以生成冲击波，其中，所述冲击波离开所述脉冲爆震装置的敞开端，进入所述气化腔室，并与所述气化腔室中的煤互相作用。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
提供从气化腔室的外部延伸至所述气化腔室的内部的煤进给管，其中，所述煤进给管构造成用以从所述煤进给管的内部部分提供煤并使其进入所述气化腔室中；
将所述脉冲爆震装置的敞开端定位成进入所述煤进给管，其中，所述冲击波离开所述脉冲爆震装置的敞开端，进入所述煤进给管，并与所述煤进给管中的煤互相作用。
CN2012101489054A 2011-05-03 2012-05-03 脉冲爆震煤气化系统 Pending CN102766481A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/099646 2011-05-03
US13/099,646 US20120279128A1 (en) 2011-05-03 2011-05-03 Pulse detonation coal gasification system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102766481A true CN102766481A (zh) 2012-11-07

Family

ID=47019759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101489054A Pending CN102766481A (zh) 2011-05-03 2012-05-03 脉冲爆震煤气化系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120279128A1 (zh)
CN (1) CN102766481A (zh)
DE (1) DE102012103891A1 (zh)
FR (1) FR2974738A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106570254A (zh) * 2016-10-27 2017-04-19 中国人民解放军空军工程大学 基于完全ccw理论环形通道防爆震回传结构的设计方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9809768B2 (en) * 2015-12-04 2017-11-07 Lubor JANCOK Device for the production of fuel gas from materials of organic and/or inorganic origin
CN107941690B (zh) * 2017-12-20 2023-12-19 中国矿业大学(北京) 一种针对冲击破碎效应对煤体产生co进行测试的方法及装置
US11512260B2 (en) 2018-06-11 2022-11-29 Donald Gene Taylor Pulse detonation shockwave gasifier

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047264A (zh) * 1989-05-15 1990-11-28 贵州工学院 固体可燃物或碳氢化合物的气化方法
US5672184A (en) * 1994-06-24 1997-09-30 Lockheed Corporation Pulse detonation device for coal gasification
JP2006008461A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Jfe Engineering Kk 水素製造方法及び水素製造装置
CN201485430U (zh) * 2008-12-30 2010-05-26 湖北双环科技股份有限公司 一种间歇式气流床煤气化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047264A (zh) * 1989-05-15 1990-11-28 贵州工学院 固体可燃物或碳氢化合物的气化方法
US5672184A (en) * 1994-06-24 1997-09-30 Lockheed Corporation Pulse detonation device for coal gasification
JP2006008461A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Jfe Engineering Kk 水素製造方法及び水素製造装置
CN201485430U (zh) * 2008-12-30 2010-05-26 湖北双环科技股份有限公司 一种间歇式气流床煤气化装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106570254A (zh) * 2016-10-27 2017-04-19 中国人民解放军空军工程大学 基于完全ccw理论环形通道防爆震回传结构的设计方法
CN106570254B (zh) * 2016-10-27 2019-08-13 中国人民解放军空军工程大学 基于完全ccw理论环形通道防爆震回传结构的设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012103891A1 (de) 2012-11-08
US20120279128A1 (en) 2012-11-08
FR2974738A1 (fr) 2012-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102954472A (zh) 用于气化燃料喷射的系统
CN103069142B (zh) 多管式无阀脉冲爆震发动机
CN102213435B (zh) 用于改进脉冲爆震清洁的效果的装置
US9295961B2 (en) Various methods and apparatuses for internally heated radiant tubes in a chemical reactor
CN102766481A (zh) 脉冲爆震煤气化系统
WO2010014938A3 (en) System for hot solids combustion and gasification
EP2329191B1 (en) Gas impulse blower
RU2370703C2 (ru) Способ неполного окисления углеводородов и горелка для его осуществления
CN104903672A (zh) 高效直接接触式热交换器
CN103180668B (zh) 用于气动传送系统的返混装置
CN104508374A (zh) 高能量高燃烧率低污染排放且高传热性的气体燃料燃烧器
CN105228761A (zh) 清洗容器和设备的内部空间的方法和装置
US20130056034A1 (en) Self driven rotating pulse detonation cleaning system
JP6653862B2 (ja) 発火装置における燃焼管理のための方法および発火装置
CN101590479A (zh) 爆轰燃烧器清洁装置和用其清洁容器的方法
CN106461336A (zh) 清洗容器和设备的内部空间的方法和装置
Peng et al. Experimental investigation on valveless air-breathing dual-tube pulse detonation engines
US20110229834A1 (en) Combustion Methods, Apparatuses and Systems
Evdokimov et al. A study of flame and flow structures and their effect on emission properties in a bidirectional vortex pulverized peat combustor
Wang et al. Experimental investigation on the operating characteristics in a multi-tube two-phase valveless air-breathing pulse detonation engine
CN102278764A (zh) 具有多重折叠式流径的脉冲爆震清洁装置
CN102619644A (zh) 一种减小吸气式脉冲爆震进气道反压的结构
RU2318117C1 (ru) Способ подземной газификации
RU2011143400A (ru) Подземное нагревательное устройство
BRPI0905623B1 (pt) método de combustão de pelo menos um combustível e uso do método de combustão

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: BHA AERTAIER CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: BHA GROUP INC.

Effective date: 20140319

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140319

Address after: Tennessee

Applicant after: GEN ELECTRIC

Address before: American Missouri

Applicant before: BHA Group Inc.

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121107