CN1081481C - 气化器喉管 - Google Patents

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Abstract

在燃烧室(13)中进行碳质燃料混合物部分燃烧的气化器(10)，后者包括一水浴(26)，包括合成气的热流出物燃烧产物浸没于其中，燃烧产物经缩颈喉管(31)导入水浴(26)。为避免因暴露于流出物的高温而产生的对喉管部分(31)的过度腐蚀和/或热震，喉管部分(31)用内框架管道(32)构成。框架(32)与冷却流体(42)的压力源连通，冷却流体(42)最好是水，由此对喉管部分(31)进行充分冷却，以抵消暴露于高温流出物产生的负效应。

Description

气化器喉管
                     发明背景
发明领域
使用常规气化器的合成气生产通常含有在相对高的温度下燃料混合物的部分氧化，所得到的燃烧产物包括所希望的合成气和一定量的未燃烧的流出物。
当燃料混合物包括诸如焦炭或煤炭渣之类的固体物质时，焦炭和煤炭的组成可以是有不同的量未被燃烧，并通过气化器以固体保留下来。当大量固体流出物组分进入气化器骤冷室时，至少有一部分固休流出物将留在气化器壁上并形成炉渣。炉渣在热塑状态时会逐渐下流至气化器骤冷浴，或者当气化器关闭并且温度降低时，炉渣最后固化。
在合成气生产过程中的某些时候，很明显，气化器中的过量炉渣的存在妨碍了气化过程。此时，为了熔融炉渣或者脱炉渣操作的特定目的而人为地关闭气化器。
这一操作基本上包括将一可燃烧混合物引入气化器燃烧室，使其达到足够高的温度时炉渣开始熔融，并靠重力往下流入骤冷浴。
这一操作的害处是明显的，特别是当部分燃烧的混合物在其组成中包括一定量的钒时。这一元素的存在会损害其后的脱渣操作，最常产生的是气化器的缩颈喉管比气化器的其他耐火材料部分有更大的损坏。喉管将趋于有形的腐蚀或由于流出物流路上的这一狭窄部分的炉渣积累和它经常遭受的热震而被腐蚀掉。
简而言之，本发明因此而提供一新型的气化器喉管结构，它包括一个有循环介质在内的冷却体系。
发明综述
为了克服气化器脱渣过程中的主要缺点，现提供一新型的喉管部分，它能抵抗高温的作用和热震-常是产生相继的喉管腐蚀的两个因素。本发明所要叙述的气化器喉管主要包括一种耐高温材料，这种耐高温材料能抵抗气化过程中所能达到的正常高温。
但喉管配备有内冷却体系，内冷却体系包括网络或互相连接的管道支承架和/或载运流体冷却介质通过喉管的管子。流体冷却剂在其冷却功能上是最有效的，特别是在流出物接触喉管面时。
因此，本发明提供一种使包括合成气的碳质燃料混合物部分氧化的气化器，该气化器包括：
a)燃烧室，在其中导入碳质燃料混合物并进行部分氧化，所说的燃烧室具有底板；
b)浴槽，置于所说燃烧室底板的下方，用来盛液体冷却剂；
c)置于燃烧室底板处的喉管部分，所说的喉管部分具有喉管开口，通过开口所说的燃烧室与所说的浴槽部分连通以将部分氧化产物从所说的燃烧室导入所说的浴槽部分；
d)所说的喉管部分包括：
1)接收液体冷却剂的置于所说底板和所说浴槽部分之间的有壁歧管；
2)一端与所说歧管壁连结以接受来自歧管的冷却剂的多个管道，所说管道具有限定与所说燃烧室底板接近的冷却管道的U形部分，所说的管道具有开口的排放端，所说的开口排放端对准所说的浴槽部分。
附图的说明
图1是气化器的横截面正视图。
图2是图1的部分放大图。
图3是喉管部分的内支承和冷却结构部分图。
图4是图3的部分图。
发明的说明
参见图1，图1所示为所考虑类型的气化器10，它主要包括有耐火砖或类似物的耐高温材料衬里12的长外壳11，它形成燃烧室13，注入的燃料混合物在其中发生部分燃烧。
气化器上端提供有部分燃烧或脱渣操作的开口，开口处配置有燃烧器14。在一具体实施方案中燃烧器通过一个或多个有阀的导管(如16和17)与一燃料或燃料混合物的加压源18连通。燃料可包括例如细粒的煤或焦炭以及支持燃烧的气体，诸如氧和/或其它添加剂。
气化器11的下端包括一般的锥体形状底板19，以将燃烧的热气体产物和固体流出物向下导入缩颈喉管的开口21。底板19构成外壳11侧壁的连续部分，同样提供有能够抵抗可达约2500°F的正常燃烧室温度的耐高温层22。
缩颈喉管开口21的功能是将热气体或流出物导流向下进入骤冷室23，在排放前，骤冷气体和固体颗粒物质。骤冷室23包括一个浸管24，它是在缩颈喉管开口21的下方，与开口21间隔开来，其位置是将流动的气体和可流动的固体物质导向下方，进入水浴26。
浸管24备有骤冷圈27，它的作用是将外部的加压源42来的冷却剂水喷向浸管24的管壁以保护其在与上面所说的高温气体和固体接触后不被损坏。
在经过骤冷工序后，在通常情况下携带一定量颗粒物质的合成气从气化器的出口28排放出来，进入一个或多个热交换器作进一步加工。进入水浴26的固体物质由于重力降落通过水浴并进入一锁闭料桶29，在此将此固体组份定期排弃。
参见图2、3和4，气化器10的喉管部分31实质上是气化器底板19的耐高温内衬22的连续部分。喉管部分31的形成基本上是用能在很大程度上抵抗高加工温度和移动的炉渣的作用的耐高温材料，移动的炉渣是从燃烧室壁和底流入水浴26。喉管包括一个最好是基本上垂直的中心轴。
喉管部分31在形式上通常是由高级钢或同类材料的内部导管或管32框架构成。在一具体实施方案中，管32是围绕喉管的垂直开口21等距离布置的，形成向外辐射的部份33，并在其各自的远端或入口端34与一歧管36相连接，歧管用导管37与冷却剂水的加压源42连通，并且可置于喉管耐高温材料之中或置于其外部。
各管段32包括一在内的垂直组件，置于基本上与喉管开口21的中轴平行的位置。所说管段32的上部可向上弯一角度以限定邻近气化器底板19的冷却通道。冷却通道的第三段向下延伸，终止于排放管38。
如上所指出，排放管38的各部份33最好以水作为冷却剂进行循环，它的安置用以将热的冷却剂直接导入水浴26。但此水流必须得到监测，以确保在脱渣和操作的生产阶段有适当的水(虽然不是过量)保持在水浴26中。
冷却水通过管道框架32后，最好是经管38排放入水浴26。但另外也可以将从框架来的出口热水引向骤冷圈27，然后从骤冷圈引向浸管24的管壁。
喉管部分31内的管道框架32可用腹板39使其刚性化，或者用从管外表面向外延伸的外部纵向翼板刚性化，这样可使相邻的管段焊接在一起成为一个复合的结构体。
喉管部分31的抗热环形体或管体由可浇铸的耐高温材料组成，这种耐高温材料最初有足够的柔韧性被置于刚性化的管道框架32之间或其周围，并可用机械冲压成所要求的形状以在三个方向上与气化器底板19和其耐高温材料层23或涂层相符合。虽然可浇铸的耐火材料会硬化形成固体块状物，但它可用耐高温锚状物41来加强，耐高温锚状物是有次序地间隔开的，并从腹板39或从管结构向外伸出以支持耐高温材料。
在模铸可浇铸的耐高温材料以支撑管道框架32时，在对着喉管的表面上可做成至少一个炉渣滴流点或环43的轮廓，这有助于向下流的炉渣脱离喉管壁并落入水浴26中。在结构上，气化器的喉管部分31可以紧固在底板19中作为原有的装置，或可安装在底板结构上作为可拆装的和可更换的组件。因此，它可以做成可从气化器底板19拆卸下来的结构，并可临时用气化器的钢支撑底板或用伸入底板的螺栓将其安装就位。
必须明白是，虽然本发明可以做出改进和变更而不脱离其精神和范围，但应给予所附权利要求书中所指出的各种限定。

Claims (11)

1.一种使包括合成气的碳质燃料混合物部分氧化的气化器，该气化器包括：
a)燃烧室，在其中导入碳质燃料混合物并进行部分氧化，所说的燃烧室具有底板；
b)浴槽，置于所说燃烧室底板的下方，用来盛液体冷却剂；
c)置于燃烧室底板处的喉管部分，所说的喉管部分具有喉管开口，通过开口所说的燃烧室与所说的浴槽部分连通以将部分氧化产物从所说的燃烧室导入所说的浴槽部分；
d)所说的喉管部分包括：
1)接收液体冷却剂的置于所说底板和所说浴槽部分之间的有壁歧管；
2)一端与所说歧管壁连结以接受来自歧管的冷却剂的多个管道，所说管道具有限定与所说燃烧室底板接近的冷却管道的U形部分，所说的管道具有开口的排放端，所说的开口排放端对准所说的浴槽部分。
2.权利要求1所述的气化器，该气化器包括置于喉管部分和浴槽部分之间的骤冷圈和从骤冷圈向浴槽部分伸展的浸管，所说管道的排放端的布置是使冷却剂直接排放至所说的浸管。
3.权利要求1所述的气化器，该气化器包括置于喉管部分和浴槽部分之间的骤冷圈和从骤冷圈向浴槽部分伸展的浸管，所说管道的排放端的布置是使冷却剂导入所说的骤冷圈。
4.权利要求1的气化器，其中所说的管道是围绕所说的歧管分布的，使所说的管道形成耐高温材料的框架，并限定所说的喉管开口。
5.权利要求1的气化器，其中所说的喉管开口具有一中心轴线，所说管道的U形部分包括与所说喉管开口轴线基本平行的相对的管道部分。
6.权利要求1的气化器，其中所说的燃烧室包括在所说底板中的穴腔，所说的喉管部分是活动式的插入所说穴腔。
7.权利要求1的气化器，其中所说的歧管是围绕着所说的喉管开口的。
8.一种置于燃烧室底板处以提供气化器燃烧室和浴槽部分之间的连通的喉管组合件，该喉管组合件包括：
a)接受液体冷却剂的环状冷却歧管；
b)一端与歧管联结的接受来自歧管的冷却剂的多个管道，所说的管道包括限定冷却通道的U形部分；
c)管道具有从所说U形部分延伸的指向所说浴槽部分的开口排放端部分，所说管道形成耐高温材料的框架并限定提供所说燃烧室和所说浴槽部分之间连通的喉管开口。
9.权利要求8所述的喉管组合件，其中所说管道的排放端是向所说的管道的入口端凹进的，这样，耐高温材料可被支撑在所说管道的凹进部分以形成炉渣滴流部分，促进炉渣从喉管脱落进入浴槽部分。
10.权利要求8所述的喉管组合件，其中所说的管道是围绕所说歧管分布的，以协助限定所说的喉管开口。
11.权利要求8所述的喉管组合件，其中所说的歧管环绕着所说的喉管开口。
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