CN103827271A - 从配量罐向气化反应器的具有高压力差的气动燃烧物质输送 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在一气流反应器中在压力下气化可燃粉尘的方法，其中，向所述气化反应器的可燃粉尘输送气动地具有高的加载密度在流动流推送或紧密流推送的范畴中发生。粉尘量调节装置采用一调节阀，所述调节阀被设定到一高的压力差上，以便排除来自所述气化反应器或其它后置连接设备的压力波动反作用到向所述气化反应器的连续的粉尘流上。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于气化气流中的粉尘式燃烧物质的方法，所述方法在压力下、尤其是多倍大气压力下利用氧或含氧的气化介质在燃烧物质的无机部分的熔点之上的温度下执行。燃烧物质被理解为不同煤化度的以细尘方式磨碎的煤、垃圾再生和残余物质再生的高热值组份、石油制备的产品如石油焦以及干燥的或通过热预处理所制备的生物量。
背景技术
在气体产生技术中多年来公知了气体产生的自热式气流气化现有技术。燃烧物质与含氧的气化介质的比在此这样地选择，使得所有较高原子价的碳化合物被转换成合成气体成分如CO和H2并且无机组分作为熔融液态的残渣与所述热的粗制气一起被排出所述气化腔，参见J.
Carl, P. Fritz, NOELL-KONVERSIONSVERFAHREN, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH, 1996, 第32页至38页。在此有利的是，可燃粉尘被气动地在具有惰性承载气体的紧密流中输送给气化反应器。在此，所述可燃粉尘由一无压的运行料仓出来地被推送到一个或多个压力闸中并且通过输送惰性气体如氮、二氧化碳或含氧低的烟气或废气被带到一压力上，该压力处在所述气化反应器的压力之上。在压力下被调节的粉尘式燃烧物质被输送给一其它的压力容器，在下文中被称作配量罐。在所述配量罐的下部分中，通过吹入同样惰性的涡流气体来弄松粉尘散装部，使得所述粉尘式燃烧物质与吹入的涡流气体一起作为可燃粉尘-推送气体悬浮物（Brennstaub-Fördergas-Suspension）通过在所述配量容器的下部分中开始的并且伸入到所述下部分中的一根或多根推送管道流向后置连接的气化反应器的气化燃烧器。所述推送管道的自由横截面与所述下部分的自由横截面的比为1:50至1:300。利用该技术来实现在粉尘的1.4g/cm3的纯密度的情况下的例如在运行状态中以每立方米承载气体450kg的粉尘式燃烧物质来加载承载气流。流向所述气化反应器的粉尘量可以通过改变输送所述配量罐的下部分的承载气体量来调节。作为调节参数，尤其是调节脉冲（Regelimpuls）可以为此例如使用直接测量向燃烧器的输送管道中的粉尘流。此外，在所述推送管道的各个部位上输送少量的推送气体，以便进一步改善推送的持续性。该技术解决方案多年来被使用，但是带有下列缺点：
- 已证实的是，瞬时粉尘流值不是与配量容器的料位无关的。该缺点仅可部分地通过配量容器的上部分和下部分之间的大的横截面比来补偿。
-
粉尘推送管道中的流动速度为了避免磨损而处在2至10m/s的范围中，由此仅出现小的压力差。气化反应器中或后置连接的设备中的压力波动因此导致一持续推送的强干扰，它们作为所述气化反应器中的温度波动能观察到。这变得特别能观察到，如果在试运行中还没有联接后置连接的设备，没有建立缓冲器（Puffer）和所述气化气体通过一火炬（Fackel）被引出的话，或如果用于调节或清洁粗制气的后置连接的设备被接入并导致压力改变的话。
-
在在高气化功率的情况下布置多个推送管道时困难的是：实现所有推送管道的均匀加载。
发明内容
本发明基于的问题是：进一步改善燃烧物质到一气化反应器中的气动输送的稳定性。
该问题通过具有权利要求1的特征的方法来解决。
根据本发明避免了向所述气化反应器的非持续的可燃粉尘输送的缺点，如果所述粉尘推送管道中的压力差提高并且通过一由粉尘量测量装置来操控的调节阀进行了调节的话，其中，涡流气体到所述配量容器中的输送能够被保持恒定。令人惊讶地发现：流向所述气化反应器的具有300-500kg/m3的高的加载密度的推送气体-可燃粉尘悬浮物即使在用于产生较高压力差的窄的阀横截面的情况下也保持了其调节技术上的能力并且不导致堵塞，堵塞会引起气化反应器的切断。
根据本发明的方法利用高的压力差来工作，由此显著减少来自气化反应器或其它后置连接设备的压力波动反作用到向所述气化反应器的连续粉尘流上。
所述粉尘推送管道中的提高的压力差可以通过一调节阀，通过一与一固定的节流装置一起的调节阀且还通过附加气体到所述推送管道中的输送来实现，也可以使用气化燃烧器作为节流装置。对于用作推送气体的涡流气体和附加气体一般使用惰性气体，如氮，二氧化碳或含氧低的烟气或废气。但是也可行的是：使用同一来源或不同来源的能燃烧的气体。这具有如下优点：所述能燃烧的气体在全范围中流向所述气化反应器，从而使得输送的能量被使用在所述过程中。此外，一能燃烧的气体使得粉尘燃烧器通过在所述气化反应器中存在的引燃火焰（Pilotflamme）的点火变得容易。
通过设定恒定的涡流气体量和通过由粉尘量测量装置来操控的调节阀的布置，所述过程最大程度上地不依赖于使用者的不断介入，即使在气化运行期间压力条件由于气化反应器和后置连接设备而改变。
本发明的有利的改进方案在从属权利要求中记载。
附图说明
下面，作为实施例在一为了理解而要求的范围内根据附图来详细阐释本发明。在此:
图1示出了馈入和配量系统的简化的框图；
图2示出了所述馈入和配量系统以及用于针对高功率的气化反应器的可燃粉尘输送装置。
在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
对于具有500MW总功率（Bruttoleistung）的气化反应器需要72Mg/h的燃烧物质量。提供具有下列分析的煤：
C 69.7质量百分比（Ma%） 无水无灰（waf）
H 3.7质量百分比 无水无灰
N 0.7质量百分比 无水无灰
O 13.1质量百分比 无水无灰
S 0.2质量百分比 无水无灰
A 8.5质量百分比 无水（wf）
W 4.7质量百分比。
在一研磨干燥设备中被制备成具有4.7质量百分比的残余水含量的精细粉尘并且通过图1中的管道1随着作为在常规的细流推送中的运输气体的氮被输送给运行料仓2。为了可燃粉尘的加压（Bespannung）而将其输送给压力闸3，这些压力闸是经料位调节的，并且随着来自管道4的惰性气体被置于压力下。在4MPa气化压力的情况下，将压力闸4以大致4.6MPa加压。作为加压气体，在启动阶段使用氮，然后在生产运行中使用二氧化碳，以便到避免汽化器中的氮输送。所述压力闸3被交替地填充、加压和排空到配量罐5中，所述配量罐同样具有一料位调节装置6。这两个配量罐被设计用于每个小时各两个负载目标。到变细的配量罐5的下部分中地，在一涡流底（7）之下通过管道8经量调节地输送1980Nm3/h的涡流气体，由此，在所述涡流底之上产生具有大致420kg/m3密度的涡流层，3根粉尘推送管道9根据图2沉入到所述涡流层中。用于通过管道9的粉尘推送的调节阀11通过粉尘量测量装置12来操控。72Mg/h的可燃粉尘量需要3根全部相同设计的粉尘管道。存在通过10的辅助气体输送的可能性，其中，各管道被馈入430Nm3/h所提到的惰性气体，在该例子中在所述粉尘调节阀11之前。所追求的是：3根粉尘推送管道9被均匀地加载，以便避免气化反应器15中的单侧的火焰形成，这可以通过所述粉尘调节阀11来保证。所述辅助气体10可以在所述粉尘调节阀之前或之后被输送，在该例子中，所述输送在之前进行，也没有布置附加的节流元件。所述推送管道9中的粉尘推送速度在所述涡流底（7）之上的入口处为3m/s并且在向所述气化燃烧器14的输送部处为8m/s。配量罐5和气化燃烧器14之间的压力差为0.62MPa。因此而示出的是：气化反应器15中的压力波动或来自粗制气转换装置和粗制气清洁装置的后置连接设备16的压力波动不具有对粉尘推送管道9中的连续粉尘质量流的反作用。给三个气化燃烧器14各加入24Mg/h可燃粉尘并且与34200Nm3/h的氧转化成一合成粗制气。产生了具有下列分析的干燥（tr）的123000Nm3/h：
H2
23.1体积百分比
CO 62.9体积百分比
CO2 8.0体积百分比
N2和H2S补充到100%。
所述粗制气在后置于所述气化反应器15的设备16中被制备成具有H2：CO比为1：2的合成气体，并且输送给甲醇合成（Methanolsynthese）。
本发明还涉及一种用于气化气流中的粉尘式燃烧物质的方法，所述方法利用一包含游离氧的气化介质、在直至80bar的压力下并且在处在无机燃烧物质组分的熔点之上的情况下实施，其中，所述粉尘式燃烧物质借助于压力闸通过利用干燥惰性气体的加压被带到一压力上，该压力相应于气化压力和所述压力闸和所述气化反应器之间的压力差，所述可燃粉尘接下来流向一配量罐，在该配量罐的下部分中，为了产生局部的涡流层而输送一固定量的涡流气体并且产生一高密度的惰性气体-可燃粉尘涡流层，粉尘推送管道沉入到所述惰性气体-可燃粉尘涡流层中，其中，粉尘流的调节通过调节阀这样地发生，即，所述调节阀通过一粉尘量测量装置来操控，其中，在配量罐和气化燃烧器之间的粉尘推送管道中的压力差为在没有调节附件的情况下的推送管道中的压力差的两倍值至三倍值并且处在0.4至0.8MPa的范围中。
在本发明的一特别的设计方案中，作为推送和辅助气体使用如下惰性气体，如氮，二氧化碳，含氧低的烟气或废气或同一来源或不同来源的无冷凝的（kondensatfreie）、可燃烧的气体。
附图标记列表
1 可燃粉尘管道
2 运行料仓
3 压力闸
4 惰性气体管道
5 配量罐
6 料位调节装置
7 涡流底
8 涡流气体或推送气体
9 粉尘推送管道
10 辅助气体输送装置
11 用于粉尘流的调节阀
12 粉尘量测量装置
13 固定的节流元件
14 气化燃烧器
15 气化反应器
16 后置连接设备
Claims (13)
1. 用于在一系统内气化气流中的粉尘式燃烧物质的方法，所述方法利用一包含游离氧的气化介质、在直至8MPa的压力下并且在处在无机燃烧物质组分熔点之上的温度下实施，在所述系统中
- 作为散装部接收所述燃烧物质的配量罐（5）通过一推送管道（9）与气化反应器（15）的燃烧器（14）连接，所述推送管道利用其入口沉入到在所述散装部的下部分中的惰性气体-可燃粉尘涡流层（7）中，
- 在所述输送管道中布置有一调节阀（11），
因此
- 在所述散装部的下部分中借助于输入的惰性气体（8）形成高密度的惰性气体-可燃粉尘涡流层，
- 所述配量罐利用惰性气体以如下方式被置于压力下，即，所述推送管道中的在配量罐和气化反应器之间的压力差为在没有节流情况下的所述推送管道中的压力差的两倍值至三倍值，
- 输送给所述燃烧器的燃烧物质的量根据在所述推送管道中测量的燃烧物质（12）的量通过所述调节阀的相应节流来设定。
2. 根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
配量罐和气化反应器之间的压力差处在0.4至0.8MPa之间的范围中。
3. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述推送管道中的节流被部分地通过一固定的节流元件（13）来维持。
4. 根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
通过所述固定的节流元件沿推送方向在所述调节阀之后进行部分的节流。
5. 根据前述权利要求3至4中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述部分的节流通过所述燃烧器作为固定的节流元件来进行。
6. 根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
通过所述固定的节流元件沿推送方向在所述调节阀之前进行所述部分的节流。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
惰性气体作为辅助气体（10）在所述配量罐之外输送到所述推送管道中。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述可燃粉尘-惰性气体悬浮物在所述推送管中的速度为2-10m/s。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述可燃粉尘-惰性气体悬浮物在所述推送管中的推送密度在200和500kg/m3之间。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
惰性气体到所述涡流层中的输送被保持恒定。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述可燃粉尘-惰性气体悬浮物在所述配量罐和所述燃烧器之间的推送通过多个推送管进行。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在所述气化反应器的启动阶段中，氮被用作惰性气体。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
在所述气化反应器的生产运行中，二氧化碳被用作惰性气体。
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