CN102925218A - 具有带有侧面从压力壳中穿过的管系的冷却罩的气流床气化器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有带有侧面从压力壳中穿过的管系的冷却罩的气流床气化器。对于具有流体冷却的冷却罩的气流床气化器来说，使用于冷却流体的输入接管和排出接管在用于容器盖的安装法兰的下方在侧面从圆柱形的压力容器中穿过。由此实现所述压力容器盖的简化的安装性。特殊的设计方案涉及将多个平行卷绕的管线的上面的端部和下面的端部分别汇合在一个集流管路中，其具有用于冷却水的接管套管。

Description

具有带有侧面从压力壳中穿过的管系的冷却罩的气流床气化器
技术领域
本发明涉及一种用于在高达10Mpa的压力下以压力容器盖的简化的安装性借助包含自由氧的气化剂在气流床中使含碳的、形成渣块的燃料气化的反应器。
背景技术
对于用于对形成渣块的燃料进行气流床气化的气化器来说，已知通过多头的螺旋状卷绕的也称为冷却罩的管膜壁来限定反应室。从所述冷却罩中穿流的冷却水通过连接在气化器的盖子上的接管来输入或者排出（图1）。DE 202009012134公开了一种相应的具有四条冷却水输入管和四条冷却水排出管的结构。
对于较大的气化器功率来说绕组的数目在增加，这要求更多的接管，出于空间位置原因所述接管不可能布置在容器头部上或者这样做没有意义。在此不可能为避免冻结而全部排空。
冷却罩尺寸设计的另一个限制性的因素是冷却水管的标称直径。随着以功率提升为目的而扩大反应室这种情况，换热的表面在增加，这引起这样的后果，即需要更大的水量，用于排出热量。在扩大管径的标称直径时，明显不利的是，一方面流体的渣块的在管壁上的流出情况会变差并且另一方面结渣变得更不均匀并且在总体上变差。均匀的结渣是必需的，用于避免局部的过热和冷却罩损坏。随着所述标称直径的扩大，按百分比计算更少的水量参与直接的换热过程，这同样会导致局部的过热。
因为所述冷却水不能完全通过常见的措施比如用压缩空气来排出或者“吹出”这种措施来移除，所以所述回路、容器或者其环境在冬天停用时必须保持无霜冻的状态。
冷却罩间隙的检查或者冷却罩更换意味着尤其要在接头的从容器的压力壳中穿过的穿通方面进行麻烦的作业、检查和验收。挑战在于上面的容器盖的安装性，所述安装性与进流管路和回流管路的麻烦的穿入以及最终的焊缝的实施连同受限制的可检查性（容器压力检查）相关联。在容器压力检查之后，一般根据规定（AD、ASME）不再实施焊接作业。
以往在提高气化器功率时扩大用于将额外的热量排出的冷却罩管的标称直径。
发明内容
本发明的任务是，如此设计一种具有流体冷却的冷却罩的气流床气化器，从而简化所述压力容器盖的安装性。
该任务通过一种具有权利要求1所述特征的具有冷却罩的气流床气化器得到解决。
通过取消冷却管穿通盖子，来显著减少在冷却罩更换方面的安装及保养开销。此外，所有焊缝都能够检查并且取消广泛的用于保证质量的特殊措施。另一个优点是冷却罩与压力容器之间的用于检查的间隙的更好的可接近性。
在本发明的一种特殊的设计方案中，单个的管线以其下面的端部与接管套管（Stutzendurchführung）19相连接，所述接管套管压力密封地穿过压力壳。这种措施能够在停止状态中将冷却罩完全排空，其中消除通过零下温度引起毁坏的风险或者不过可以避免用于保温的开销或者使用防冻剂。
在本发明的一种特殊的设计方案中，多个平行的管线的下面的端部与一个共同的环形分配器6相连接，所述环形分配器布置在所述冷却罩14的下面的区域中并且与耐压地从所述压力壳中穿过的接管套管19相连接。在本发明的一种特殊的设计方案中，多个平行的管线的上面的端部与一个共同的环形集流器相连接，所述环形集流器布置在所述冷却罩13的上面的区域中并且所述环形集流器与在所述壳法兰2的下方耐压地从所述压力壳中穿过的接管套管20相连接。通过所述按本发明的措施，以冷却罩管的有限的标称直径和降低了数目的从压力容器中穿过的接管来制造具有较高功率的气化器。此外，由此可以提高头数、管线和绕组的数目。管子标称直径的限制同时引起管壁厚度的限制并且由此引起热传导的改进。
本发明的有利的改进方案在从属权利要求中得到说明。
附图说明
下面作为实施例在对于本发明的理解来说必需的范围内借助于附图对本发明进行详细解释。附图示出如下：
图1是具有从压力壳体的盖子中穿过的冷却水的输入和排出管的传统的气化反应器，并且
图2是具有从压力壳中穿过的冷却水的输入和排出管的按本发明的气化反应器。
在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
在高达10MPa（100bar）的气化压力下工作的气化反应器的反应室5被冷却罩4限定，该冷却罩被压力壳1所包围。在所述装置的头部设有气化燃烧器18的支座，通过该气化燃烧器来输入包含反应介质、燃料和自由的氧的气化剂。通过开口11来排出气化气体和流体的渣块，所述流体的渣块对于1200与1900℃之间的气化温度来说由燃料灰构成。在压力壳与冷却罩之间设有冷却罩间隙12。该冷却罩间隙在上部分13及下部分14上变细。
将在冷却罩中得到加热的冷却水作为热水来排出并且在利用其热含量的情况下得到冷却并且作为冷却水又输送给所述冷却罩。所述冷却罩中的水压保持比反应室中的气化压力高几十MPa（几bar）。所述冷却罩用多个（通常n个）平行卷绕的管线构成，所述管线称为n线的绕组。在一种优选的设计方案中，所述冷却罩具有六条平行卷绕的管线，所述管线称为六线的绕组。单个的管线的下面的端部与在所述冷却罩下部分的高度上布置的接管套管19相连接，该接管套管压力密封地穿过所述压力壳，其中所述接管套管在所述圆柱形的压力壳的圆周上分布。
单个的管线的上面的端部与接管套管20相连接，该接管套管在所述压力壳法兰2的下方压力密封地穿过所述压力壳，其中所述接管套管在所述圆柱形的压力壳的圆周上分布。
所述输入管及排出管的压力密封的穿通通过轴封密封件19或者20进行。
为了在启动及停止过程中控制热膨胀，所述输入管及排出管和通过错移来形成的弯曲设计为可活动的。
为了避免所述冷却罩的局部的过热，在提高气化器功率时提高管子的数目（多头）。由此限制标称直径。因为更高数目的管子会引起更大数目的穿过压力容器的接管，所以通过将里面的环形管路6布置在下面的区域中这种方式，在进流侧将数目限制到1-2个接管16和接管套管19。为了保证完全排空所述冷却罩，将环形管路及其接管布置在所述冷却罩的最低点上。通过完全的可排空性来防止在0℃之下停用时出现毁坏情况。
通过将回流套管在主法兰的下方布置在所述圆柱形的压力壳上这种方式，来取消在容器盖上进行的麻烦的作业。在安装及更换冷却罩时的必需的最终装配缝9处于壳法兰上方的很好接近的区域中（参见图2）。由此显著简化安装及保养开销并且改进可检查性。
作为另一种实施变型方案，可能有意义的是，将所有回流管路共同汇合到内部的集流器，这降低了从所述压力壳中穿过的套管的数目（集流管路或者环形管路）。
附图标记列表：
1        压力壳/压力容器
2        壳法兰
3        容器盖
4        冷却罩
5        反应室
6        分配管 进流
7        集流管 回流
8        中轴线
9        装配缝
10      排气管路
11      气化气体和流体的渣块的开口
12      冷却罩间隙
13      冷却罩上部分
14      冷却罩下部分
15      安全压力室
16      冷却水入口
17      冷却水出口
19      接管套管 冷却水输入管
20  接管套管 冷却水排出管。

Claims (8)

1.一种反应器，用于以压力容器盖的简化的安装性在高达10Mpa的压力下借助包含自由氧的气化剂在气流床中使含碳的燃料气化，
其中
-在压力壳（1）中冷却罩（4）限定反应室（5），
-所述冷却罩由被冷却流体从中流过的管子的绕组构成，
-所述冷却罩具有多个彼此平行地卷绕的管线，
-所述压力壳在所述冷却罩的上面区域中通过壳法兰（2）可松开地通过容器盖（3）封闭，
-单个的管线的下面的端部与用于冷却流体的接管套管（19）相连接，该接管套管在所述冷却罩（14）的下面的区域中耐压地穿过所述压力壳，
-单个的管线的上面的端部与用于冷却流体的接管套管（20）相连接，该接管套管在所述壳法兰的下方耐压地穿过所述压力壳。
2.按权利要求1所述的反应器，
其特征在于，
单个的管线的上面的端部与自身的接管套管（20）相连接，该接管套管压力密封地穿过所述压力壳。
3.按权利要求2所述的反应器，
其特征在于，
在管线的上面的端部的最高点上连接着排气管路（10），该排气管路的另一个端部通过所述壳法兰的下方的接管套管在耐压地穿过所述压力壳。
4.按权利要求1所述的反应器，
其特征在于，
-在所述冷却罩（13）的上面的端部上基本上同心地围绕所述反应器的垂直的中轴线（8）布置有上面的分配管，
-单个的管线以其上面的端部与所述上面的分配管相连接，
-所述上面的分配管与接管套管（20）相连接，该接管套管压力密封地穿过所述压力壳。
5.按权利要求4所述的反应器，
其特征在于，
在所述上面的分配管的最高点上连接有排气管路（10），该排气管路的另一个端部通过壳法兰的下方的接管套管耐压地穿过所述压力壳。
6.按前述权利要求中任一项所述的反应器，
其特征在于，
-在所述冷却罩（14）的下面的端部上，下面的分配管（6）基本上同心地围绕所述反应器的垂直的中轴线（8）布置，
-单个的管线以其下面的端部与所述下面的分配管相连接，
-所述下面的分配管与接管套管（19）相连接，该接管套管（19）压力密封地穿过所述压力壳。
7.按前述权利要求中任一项所述的反应器，
其特征在于，
所述与管线的下面的端部相连接的接管（19）形成用于冷却流体的输入管，并且所述与管线的上面的端部相连接的接管（20）形成用于冷却流体的排出管。
8.按前述权利要求中任一项所述的反应器，
其特征在于，
所述冷却罩用由六条平行的管线构成的六线的绕组构成。
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