CN103339235B - 气化反应器 - Google Patents

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Abstract

一种气化反应器（1）包括气化器（2），所述气化器具有设置在压力容器（9）内的管状气密壁（3）。管状气密壁设置有被破裂元件（38、39）密封的一个或多个压力释放通道（20）。所述压力释放通道（20）包括可设置有被冷却部分，例如限制冷却剂通道（24）的双壁部分。

Description

气化反应器
技术领域
本发明涉及气化反应器，所述气化反应器包括气化器，所述气化器具有设置在压力容器内的管状气密壁。
背景技术
气化反应器例如能用于通过部分燃烧含碳原料而产生合成气，所述含碳原料例如为粉煤、石油、生物质、气体或任意其它类型的含碳原料。
某些类型的气化反应器包括仅具有位于其下端的排放口的气化器，所述排放口用于经由排放管(通常称为汲取管)来将合成气排放至渣收集浴槽中。由于气化器中的压力增长，包含渣和飞灰颗粒的新产生的合成气被迫通过汲取管和围绕汲取管下边缘的渣收集浴槽流下，以便被再收集在汲取管与压力容器壁之间的环形空间中。渣收集浴槽中的水清洁并冷却合成气。
在反应器操作期间，渣连续地沉积在气化器的气密壁的内侧上。渣从气化器壁的内表面滑下并经由排放口下落至渣收集浴槽中。如果渣缓慢滑动，由于渣块的聚集，导致气化器中的排放口减小，这可能最终导致堵塞排放口。这造成气化器中产生超压，可能造成相当大的破坏。
在其它情况下，可能在气化器壁与压力容器之间的环形空间中产生超压，例如由通往渣收集浴槽的水的供应方面的缺陷或者由反应器供应源或排放基础结构中的有缺陷的阀所引起。
发明内容
本发明的一个目的在于防止由气化器内的超压和/或气化器与压力容器之间的空间中的超压所引起的对气化反应器的损坏。
本发明的目的利用一种气化反应器实现，所述气化反应器包括具有设置在压力容器内的管状气密壁的气化器，其中管状气密壁设置有一个或多个由破裂元件密封的通道。
因此，如果气化器壁上的压差超过特定极限值，所述一个或多个破裂元件将破裂并且利用气化器壁与压力容器之间的压力来平衡气化器内的压力。
适当的破裂元件包括破裂片、或者爆裂盘或膜片、爆裂面板、泄放面板和破裂面板或排放面板，它们可为圆形、方形或矩形或者具有任何期望形状。这样的盘或面板可能例如由碳钢、不锈钢、石墨和钼、铬、钴、铁、铜、锰、钛、锆、铝、碳和/或钨的镍合金(例如HaynesInternational,Inc.的合金)或任何其它适当的材料构成。
气化器壁中的所述一个或多个通道可例如设置有套筒，所述套筒具有从气化器壁中的开口向外延伸的被冷却部分。被冷却的套筒形成热闸并且产生具有与气化器内相同的压力但具有显著地更低的温度的区域。这保护破裂元件免于因热负载而过早破坏。
为了保护气化器壁以防气化器内的高温，壁通常被冷却。为此目的，气密壁可例如全部或部分地由互相连接的平行管状冷却剂管线构造。在那种情况下，这些管状管线可被围绕所述一个或多个开口绕过。
可选地，套筒可设置有包围套筒的在开口周围的端部的耐火衬套。在那种情况下，绕过开口之一的管状管线的一个或多个部分可被嵌于套筒部分周围的耐火衬套中。
为了能够使由套筒封闭的空间保持清洁和通畅，套筒可例如连接至吹扫气体源，例如借助于朝向被套筒包围的开口的一个或多个喷嘴实现。吹扫气体可为任何惰性气体，例如氮气、蒸汽或清洁产物气体。
可选地，通道可分成第一分支和第二分支，第一分支被第一破裂元件密封，第一破裂元件的尺寸适于使其在气化器中的超压极限值破裂，第二分支被第二破裂元件密封，第二破裂元件的尺寸适于使其在气化器与压力容器壁之间的空间中的超压极限值破裂。通过设计厚度、凹度或凸度的尺寸以及通过材料选择，可使得破裂元件的尺寸适于使其在期望压力破裂。
为了减小被飞灰颗粒损坏的风险，压力释放通道可例如定位在气化器的顶端，在该处飞灰含量最低。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的一个示例性的实施例，附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的气化反应器的一个实施例的纵向截面；
图2详细地示出了图1的气化反应器中的压力释放通道的截面。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的气化反应器1的一个示例性实施例的截面示意图。气化反应器1包括在管状气密壁3中的气化器2，所述管状气密壁3具有封闭顶端4和缩窄至敞开下端6的锥形下面部分5，所述敞开下端6通往同轴地设置的圆筒形管道或汲取管7中。管道7通入充有水的渣收集浴槽8中。
气化器2在封闭圆筒形压力容器9内同轴地设置。燃烧器10通过压力容器9的壁和管状壁3由外侧延伸至气化器2中，以便使粉煤或其它类型的含碳原料部分地燃烧。
管状壁3、其封闭顶端4及其锥形下端5由多个平行的管状管线11构造。管线11操作地连接至冷却剂供给源13并且通向冷却剂排放管12。
在运行期间，气化器内装物被加热至1200-1700摄氏度的温度。在这样的温度，含碳原料被部分燃烧以便形成装载有渣和飞灰的合成气。由于气化器2中的压力增大，气化器内装物被迫经由开口6和管道7向下流动至渣收集浴槽8的水中。渣收集浴槽8的水过滤合成气以便除去飞灰和渣。经过滤的合成气浮现在管道7与压力容器9之间的环形空间14中，在该处压力显著地低于气化器2和管道7中。在此，合成气被经由排放管线15排放。
在其顶端4处，气化器2的气密壁包括一个或多个压力释放通道20，其在图2中更详细示出。压力释放通道20包括从管状壁3的顶端4向外延伸的中空的圆筒形双壁套筒22。套筒22连接至管状壁组件3中的开口23。套筒22为双壁以便在其双壁之间限定环形圆筒形冷却剂通道24。环形冷却剂通道24包括冷却剂入口25和冷却剂出口26，其分别操作地连接至冷却剂供给源和冷却剂排放管(未示出)。冷却剂通常为水。
在开口23处，套筒22被耐火盒27包围，所述耐火盒27包括充有耐火材料29的金属壳28。耐火材料29将旁通部分30嵌入以便使管状壁部分3的管线11绕过开口23周围。
在其与开口23相反的端部，双壁套筒22设置有凸缘31，所述凸缘31连接至圆筒体33的下凸缘32。在其相反端部，圆筒体33包括以气密方式连接至盖35的上凸缘34。可选地，盖35可设置有用于压力测量装置的连接管线的通道，使得能够测量在双壁套筒22的被冷却环境中的气化器内的压力。圆筒体33进一步包括沿相反方向成直角横向地分岔开的第一分支36和第二分支37。第一分支36的外端被第一破裂片38密封，所述第一破裂片38的形状和尺寸适于使其在破裂片38两侧的压差超过由气化器2中的超压所引起的给定上限的情况下破裂。第二分支37的外端被第二破裂片39密封，所述第二破裂片39的形状和尺寸适于使其在破裂片39两侧的压差超过由气化器2与压力容器9之间的环形空间中的超压所引起的给定上限的情况下破裂。
在双壁部分与凸缘31之间，压力释放通道20包括单壁圆筒形部分40，所述单壁圆筒形部分40具有用于吹扫气体的进料管线(未示出)的连接部41。吹扫气体可用于将压力释放通道20的内侧和开口23吹清洁以及使其保持没有飞灰沉积。
压力释放通道20的被冷却部分将破裂片38、39相对于气化器内装物热遮蔽，所述气化器内装物可热达1200摄氏度或更高。压力释放通道20形成热闸，其可例如还用于测量被冷却环境中气化器中的压力。

Claims (9)

1.一种气化反应器，所述气化反应器包括气化器(2)，所述气化器具有设置在压力容器(9)内的管状气密壁(3)，其中所述管状气密壁设置有被破裂元件(38、39)密封的一个或多个压力释放通道(20)，其中所述一个或多个压力释放通道(20)包括具有被冷却部分的套筒(22)，所述被冷却部分从在所述气化器的管状气密壁中的开口(23)向外延伸，并且套筒(22)的被冷却部分设置有封闭了环形冷却剂通道(24)的双壁。
2.根据权利要求1所述的气化反应器，其中破裂元件(38、39)为破裂盘。
3.根据权利要求1或2所述的气化反应器，其中套筒(22)的被冷却部分经由测量管线操作地连接至压力容器外部的压力测量装置。
4.根据权利要求1所述的气化反应器，其中管状气密壁(3)至少部分地由互相连接的平行的管状管线(11)构造，并且在气化器(2)的外侧，管状管线被围绕一个或多个开口(23)中的至少一个开口绕过。
5.根据权利要求1所述的气化反应器，其中耐火衬套(27)包围套筒的在开口(23)周围的被冷却部分。
6.根据权利要求4或5所述的气化反应器，其中绕过开口(23)中的一个开口的管状管线(11)的一个或多个部分(30)嵌于在套筒部分周围的耐火衬套(27)中。
7.根据权利要求1或2所述的气化反应器，其中套筒(22)包括吹扫气体入口(41)。
8.根据权利要求1或2所述的气化反应器，其中一个或多个压力释放通道(20)分成第一分支(36)和第二分支(37)，第一分支被第一破裂元件(38)密封，所述第一破裂元件的形状和尺寸适于使其在气化器(2)中的超压极限值破裂，第二分支被第二破裂元件(39)密封，所述第二破裂元件的形状和尺寸适于使其在气化器(2)与压力容器壁之间的空间(14)中的超压极限值破裂。
9.根据权利要求1或2所述的气化反应器，其中所述一个或多个压力释放通道(20)中的至少一个设置在气化器(2)的顶端(4)处。
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