CN112930227B - 用于由燃料产生合成气体的反应器 - Google Patents

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Abstract

用于由燃料产生合成气体的反应器，其包括：具有燃烧部件的壳体(2)，所述燃烧部件在操作时容纳第一流化床；沿所述反应器(1)的纵向延伸并且在操作时容纳第二流化床的上升管(3)；与所述上升管平行定位并且延伸进入所述第一流化床的下降管(4)；以及用于向所述反应器(1)提供所述燃料的一个或多个进料通道(33)。所述反应器(1)还具有连接至所述上升管(3)的下部的上升管空气腔室部分(B)，所述上升管空气腔室部分(B)包括具有多个周向定位的孔(24、25)的圆柱形壁(28)。

Description

用于由燃料产生合成气体的反应器
发明领域
本发明涉及用于由燃料产生合成气体的反应器，其包括：具有燃烧部件的壳体，所述燃烧部件在操作时容纳第一流化床；沿反应器的纵向延伸并且在操作时容纳第二流化床的上升管；与上升管平行定位并且延伸进入第一流化床的下降管；以及用于向反应器提供燃料的一个或多个进料通道。
背景技术
在具有内部循环流化床系统的类型的已知反应器中，通常在将反应器从工艺开发单元的尺寸缩放到商业操作单元时出现问题。另外，无法确保可以用于已知反应器中的所宣称的原料的灵活性，这主要由于在连续需要时(例如，当使用具有高聚集潜力或具有高惰性含量的废弃原料或原料时)灰分提取的缺点。
国际专利公开WO2014/070001描述了用于由燃料(生物质)产生产物气体的反应器，所述反应器包括：具有燃烧部件的壳体，所述燃烧部件在操作时容纳流化床；沿反应器的纵向延伸的上升管；以及共轴地定位在上升管周围并且延伸进入流化床的下降管。
美国专利公开US3,776,150公开了用于固体废物的热解或焚烧的流化床系统。固体进料被强制进料至流化床设备中，所述流化床设备具有圆锥形分配器板和在分配器板上方的第一内部腔室以及连接至第一腔室并且直接定位在第一腔室下方的较小的第二内部腔室。
国际专利公开WO2007/061301描述了用于由生物质产生产物气体的装置，其包括至少一个用于将生物质转化成产物气体和固体物质的上升管。固体物质沉降在反应器的顶部，并且经由一个或多个下降管落入外部燃烧腔室。由于至少一个用于注射流化气体的喷嘴附接在上升管中，因此在底部的上升管没有障碍物。
国际专利公开WO2008/108644描述了对WO2007/061301中公开的装置的改进，但仍然公开了存在将流化流体注射在上升管内或上升管下方的至少一个喷嘴，因此部分地阻止从上升管提取床材料。
欧洲专利公开EP-A-0 844 021描述了使用内部循环流化床反应器催化转化有机物质的反应器，其中还在中央流化床上方描述了分配器。然而，在此，分配器被称为挡板，仅引起催化剂颗粒与气体的分离。
发明概述
本发明寻求提供用于由燃料产生合成气体的改进的反应器，所述反应器是可靠且耐用的，即使在对燃料与最终进入反应器的大量污染物一起进行操作时也是如此。污染物是燃料结合物(如石头、金属和玻璃)，或者是化学反应的所得物(如聚集物)，并且需要较高的从反应器中提取的速率。换而言之，本发明寻求提供防止由于惰性材料和聚集物的沉降和/或桥接而在气化器中结垢和/或堵塞的解决方案。此外，本发明寻求提供用于由燃料产生合成气体的改进的反应器，所述反应器是可缩放的，即使设定规模为每小时几十吨燃料进料。
根据本发明，提供了根据以上限定的前序的反应器，其中所述反应器还包括连接至上升管的下部的上升管空气腔室部分，所述上升管空气腔室部分包括具有多个周向定位的孔的圆柱形壁。这种构造允许在操作期间使用周向定位的孔作为实施第二流化床的流化喷嘴，并且允许床材料(砂)在第二流化床中的不受限制的移动，这大大提高了本反应器的操作效率。当流化介质(例如空气)从侧面供应至上升管中时，这种构造本身不会阻挡或部分阻挡从上升管中提取灰分。这另外确保了在操作期间灰分和相关的较重的惰性材料可以从反应器中提取，而没有桥接和堵塞反应器的底部出口的风险。
应注意，在本发明的反应器实施方案中，可以存在多个上升管，以及一个或多个下降管。此外，下降管可以与相关的上升管同轴地设置，或者作为单独的(纵向对准的)下降管通道进行设置。这进一步增强了本发明反应器实施方案的可缩放性。
本发明反应器的其它有利的实施方案由所附的从属权利要求描述。
附图简述
下面将参考附图更详细地讨论本发明，其中
图1示出了根据本发明的实施方案的反应器的横截面视图；
图2A示出了图1中所示的反应器实施方案的上升管空气腔室部分的横截面视图；
图2B示出了图2A中所示的上升管空气腔室部分的顶角的详细视图；
图3A示出了图1中所示的反应器实施方案的一部分的透视局部横截面视图；
图3B示出了图1中所示的反应器实施方案沿线IIIB-IIIB的俯视横截面视图；以及
图3C示出了图1中所示的反应器实施方案的上升管和上升管空气腔室部分的局部横截面视图。
实施方案的描述
以下参考如附图所示的用于由燃料产生合成气体的反应器的示例性实施方案描述本发明。然而，应注意，反应器的部件可以使用另外的替代方案和修改来实施，也如以下描述中所指示的。根据本发明的反应器1用于将燃料转化为可以进一步使用的合成气体。燃料可以是生物质产物或各种组成的废物，并且从反应器1输出的合成气体还可以合成为其它产物或直接用于例如气体动力发电机或加热应用。
图1示出了根据本发明的示例性实施方案的具有各种部分的反应器1的横截面视图。用罗马数字I表示的是反应器1的主要部分，其中在操作期间在第一流化床和第二流化床中发生热解和燃烧过程。该主要部分A包括：具有燃烧部件的壳体2，所述燃烧部件在操作时容纳第一流化床；沿反应器1的纵向延伸并且在操作时容纳第二流化床的上升管3；以及与上升管3平行定位并且延伸进入第一流化床的下降管4。在壳体2的底部，示出了底部部分C，所述底部部分C包括在操作期间提供第一流化床和第二流化床的结构和功能元件，这将在以下进一步详细解释。在该底部部分C中，例如存在一个或多个进料通道33，用于向反应器1，例如向上升管3提供燃料。在第一流化床中产生的烟道气可以经由定位在反应器1的顶部部分的燃烧烟道气出口6离开反应器，如图1的实施方案中所示。
在主要部分A下方，定位有上升管空气腔室II，所述上升管空气腔室II布置成提供对上升管3内的第二流化床的控制。以下参考图2A和图2B讨论上升管空气腔室II的细节。在上升管空气腔室II下方，定位有上升管筒管部分E，所述上升管筒管部分E可操作成允许从反应器1的底部提取灰分和床材料(例如，使用以下的大型螺杆或螺旋式装备(installation)，图1中未示出)。
在主要部分A上方，设置有气体出口分配器部分D，其确保经由合成气体出口8从反应器1中适当提取所产生的合成气体。在图1中所示的示例性实施方案中，卸压出口7存在于反应器1的顶部，刚好在气体出口分配器部分D下方。在正常操作期间，卸压出口7关闭，例如使用安全阀。以下将进一步讨论气体出口分配器部分D的细节。
在操作期间，(非常类似于如PCT公开WO2007/061301和WO2008/108644中所述的反应器1的早期版本，所述PCT公开通过引用并入本文)将原料形式的燃料经由燃料输入33进料至上升管3中，以进入上升管3内的第二流化床中。原料在第二流化床中气化，将床材料夹带出上升管3进入反应器1的顶部，在反应器1的顶部处颗粒由于降低的气体速度而沉降并下降进入下降管4(例如，经由图1的实施方案中所示的漏斗部件5)，最终进入壳体2内的流化燃烧部分中的第一流化床中，如图1中的箭头所示。通过气化过程产生的合成气体经由气体出口分配器部分D(例如，经由图1实施方案中所示的合成气体出口8)离开反应器1。
应注意，反应器1的示例性实施方案具有单个中心定位的上升管3和与上升管3同轴(或同心地)定位的单个下降管4。对于较大规模的反应器1，设想存在多于一个上升管3，以及多于一个下降管4(甚至独立于上升管3的数量)。此外，上升管3和下降管4可以同轴定位，但也可以彼此相邻定位。此外，在图1的实施方案中仅示出了单个进料通道33，其大致垂直于上升管3的长度方向。在其它替代实施方案中，可以存在多个进料通道33，例如，使原料从两个或更多个侧面进入，或者使原料在上升管3中的不同高度处进入。
存在于燃烧区(即第一流化床)中的热床材料经由燃烧区底部中的两个滴落区(例如与进料通道33相比以90°旋转)(部分地)被输送进入上升管3的底部中。在其它示例性实施方案中，存在一个或多个滴落区。这样再循环的热床材料确保了上升管3中原料的气化。
在现有的气化反应器中，上升管3内存在类似流化喷嘴的组件。因此，连续的灰分提取是不可能的，或至少阻碍了灰分提取。当使用清洁的生物质作为燃料时，这不一定是问题，因为大多数灰分将经由烟道气出口6离开反应器1，并且不会产生大量的惰性材料或聚集物。然后，在正常操作(仅需要小气流来流化上升管3中的第二流化床)以及启动操作(高气流来启动反应器1中的床材料的内部循环)期间，也可以在上升管3的底部中使用单个流化喷嘴。
然而，当使用具有高含量的惰性材料如石头，金属和玻璃(如在废物中)的原料或具有形成聚集物(如草)的高熔融风险的处理原料时，流化喷嘴在上升管3内的这种常规定位限制灰分的所需提取并且使灰分的所需提取复杂化。
此外，在不同气流下操作的单个流化喷嘴导致设计上的折衷，因为在低气流的正常操作期间，通过喷嘴的速度可能太低，导致与流化喷嘴连接的空气腔室中的床材料回流。在高流量启动期间，通过流化喷嘴的速度(太)高，导致高压降和腐蚀。
发现还需要从反应器1的底部进行更连续的灰分提取。然而，这导致反应器1底部(流化喷嘴下方)的静态床消失，这转而需要不同的绝缘设计以及在灰分提取区中使用不同的材料。
此外，由于反应器1在其方便的位置处缺乏可达性，发现更频繁地使用这些更复杂的原料导致许多需要长停工期的维护问题，因为惰性材料和聚集物的去除是复杂的。
为了解决这些问题，已经设计了本发明的实施方案，其在第一实施方案中涉及用于由燃料产生合成气体的反应器，所述反应器包括：具有燃烧部件的壳体2，所述燃烧部件在操作时容纳第一流化床；沿反应器1的纵向延伸并且在操作时容纳第二流化床的上升管3；与上升管平行定位并且延伸进入第一流化床的下降管4；以及用于向上升管3提供燃料的一个或多个进料通道33。反应器1还包括连接至上升管3的下部的上升管空气腔室部分B，上升管空气腔室部分B包括具有多个周向定位的孔24、25的圆柱形壁28。
在这种实施方案中，由于流化介质(例如，反应器1的正常操作时的空气)和启动介质(例如，更高流量的空气)经由上升管空气腔室II的喷嘴管部件的壁28进料，因此反应器1的灰分提取区(即，从上升管3至上升管空气腔室部分B和上升管筒管部分E)没有由内部喷嘴引起的限制。为了将介质输送到周向定位的孔24、25而存在的附加特征可以集成在上升管空气腔室部分B中，而不限制灰分提取。应注意，圆柱形壁28与上升管3的底部横截面一致。
在图2A的横截面视图以及图2B的详细的横截面视图中示出上升管空气腔室部分B的示例性实施方案，其实际上是允许对其进行更有效制造和安装的单独组件。上升管空气腔室II包括顶部凸缘22，其允许将上升管空气腔室部分B安装至反应器1的底部部分C中的反应器1的底部凸缘。当安装好时，圆柱形壁28的顶部则与上升管3的底部对齐，留下小间隙以适应上升管3的底部和圆柱形壁28的顶部的热膨胀的可能差异。存在底部凸缘23来将灰分提取区延伸至上升管筒管部分E的顶部凸缘。
在这种实施方案中，上升管空气腔室部分B包括两个喷嘴孔部分，即具有第一多个孔25的上部部分和具有第二多个孔24的下部部分，其中第二多个孔24的总孔表面大于第一多个孔25的总表面孔。这允许使用高流量的空气进行反应器1的启动操作，以及使用足够流量的空气进行定期操作，同时不限制砂在第二流化床中的运动。换而言之，用于上升管3中的第二流化床的流化喷嘴具有两个喷嘴孔部分24、25，在所需的流化气体的量最小的正常操作器件操作上部部分(第一多个孔25)，而在所需的流化气体的量需要增加以启动反应器1中的床材料的内部循环的启动期间仅应用下部部分(第二多个孔24)。在启动期间，也操作第一多个孔25，以便在操作第二多个孔24时防止其堵塞。这也具有以下效果：在启动期间，喷嘴24、25上的压降不会变得太高，并且在正常操作期间，通过喷嘴24、25的速度不会变得太低。用于流化空气(正常操作)和启动空气(启动操作)的喷嘴孔24、25彼此分离，其中流化空气喷嘴(第一多个孔25)位于启动空气喷嘴(第二多个孔24)上方。如此，喷嘴孔24、25可以被设计用于5-20m/s的典型气体速度，其中流化空气喷嘴孔25的尺寸和数量独立于启动空气喷嘴孔24的尺寸和数量。
如图2A和图2B的横截面视图中所示，将流化空气腔室27设置成与第一多个孔25连通，此外，将启动空气腔室26设置成与第二多个孔24连通。应注意，流化空气腔室27使用流化空气腔室壁27a来实现，所述流化空气腔室壁27a与上升管空气腔室部分II的顶部中的上升管空气腔室壁28同轴定位(即，在顶部凸缘22处和上方)。类似地，启动空气腔室26使用启动空气腔室壁26a来实现，所述启动空气腔室壁26a与上升管空气腔室部分B的顶部中的上升管空气腔室壁28同轴定位。在顶部凸缘下方，则可以使流化空气腔室27和启动空气腔室26更宽，从而允许添加其它结构特征，例如(加压的)空气连接和/或检查和维护舱口盖(因为所有空气腔室26、27均可能经受床材料回流的风险)。此外，直径的这种增加允许上升管空气腔室壁28、启动空气腔室壁26a和流化空气腔室壁27a之间的温差和/或不同的热膨胀。
在正常操作期间，仅流化空气被添加至反应器1，并且流化空气喷嘴孔(第一多个孔25)下方的床材料未被流化。如此，没有床材料可以经由第二多个孔24流动返回至启动空气腔室26。在启动期间，流化空气和启动空气均被添加至上升管3。在启动期间也存在流化空气避免了床材料经由第一多个孔25流动返回至流化空气腔室27。
喷嘴(第一多个孔24和第二多个孔25)的数量和尺寸基于流过喷嘴的流量或空气，以及床材料的休止角。这实现了在没有流化的情况下静态床不会流动返回至空气腔室26、27的效果。通常使用的床材料(砂)的休止角α例如为约35°，因此喷嘴孔的直径d受限于该休止角和圆柱形壁28的材料的厚度t，即d<t tanα。
在其它实施方案中，反应器1还包括连接至上升管空气腔室部分B的底部的上升管筒管部分E，如以上参考图1所示的实施方案所述。该上升管筒管部分允许检查第二流化床下方的床材料，并且也允许取出碎片。此外，在最终堵塞灰分提取区的情况下，可以对喷嘴24、25进行安全维护。
如图1中所示，上升管筒管部分E包括底部连接凸缘53、以及长管51和短管52。安装长管51以允许在没有床材料自由流出反应器1(再次与休止角相关)的情况下接入该部分E，短管52将导致床材料自由流出反应器1(例如，如果需要维护)。
此外，通过包括上升管筒管部分E，可以去除该部分E(通过简单地断开适当的顶部凸缘和底部凸缘)，然后允许降低上升管空气腔室部分B，使得其不再定位于反应器1的底部部分C内。如此，上升管3的可达性增加，因为不再需要去除安装在整个反应器1底部的(大的)灰分冷却螺杆来提取床材料。在具体实施方案中，上升管空气腔室部分B包括用于连接至壳体2的上安装凸缘22和用于连接至上升管筒管部分E的相应安装凸缘的下安装凸缘23，其中在上安装凸缘22上方延伸的圆柱形壁28的高度h2等于或低于上升管筒管部分E的高度h1(参见图1)。
对于本发明的另一个实施方案考虑的进一步考虑是，由于喷嘴(或者更好地，围绕第一多个孔24和第二多个孔25的圆柱形壁28的部分)在操作期间变得热，有必要考虑热膨胀。为此，在图2A和图2B的横截面视图中示出了绝缘柱21，在其上可以安装例如纤维材料，所述纤维材料允许膨胀，同时填充了反应器1的其它结构部件(例如，壳体2的底部，其中使用上凸缘22安装上升管空气腔室部分B)的间隙。更一般地，上升管空气腔室部分B还包括附接至其外表面的可压缩材料。
本发明的其它实施方案包括关于第一流化床(在反应器1的底部部分C内)的改进和特征，其参考图3A的局部横截面透视图、图3B的沿图1中的线IIIB-IIIB的俯视横截面视图和图3C的局部横截面视图进行描述。
应注意，一些现有技术的流化床类型的气化反应器在燃烧区和砂输送区均具有流化床的平坦底部。底部例如是完全耐火内衬有下落管以去除床材料，或者静态床存在于流化床下方，具有一些提取漏斗以去除床材料。喷嘴在没有特别指明的情况下，它们仅旨在使床材料流化。对于这些现有技术的反应器发现了以下问题。由于流化床的水平底部，在操作期间，惰性材料和聚集物不能容易地从反应器中去除，特别是当使用废弃原料作为燃料时，惰性材料随时间将积聚在反应器中。此外，由于水平底部和在输送区中不存在任何导向机构(例如喷嘴)，聚集物持续生长而没有从反应器中提取。因此，在一定程度时，聚集物将阻塞整个输送区，因此突然停止砂循环并且卡住反应器的气化操作。
为了解决这些缺点，在反应器的底部部分C中设置附加特征。通常，在另一组实施方案中，提供了用于由燃料产生合成气体的反应器，所述反应器包括：具有燃烧部件的壳体2，所述燃烧部件在操作时容纳第一流化床；沿反应器1的纵向延伸并且在操作时容纳第二流化床的上升管3；与上升管平行定位并且延伸进入第一流化床的下降管4；以及用于向上升管3提供燃料的一个或多个进料通道33。壳体2包括输送区中的第一流化床的第一倾斜(例如耐火内衬)底部31和第二倾斜(例如耐火内衬)底部32，所述输送区通过上升管3中的输送孔39连接第一流化床和第二流化床。反应器还包括在第一倾斜底部31和第二倾斜底部32上的多组空气喷嘴36、37、38，多组空气喷嘴36、37、38布置成沿各自的第一倾斜底部31和第二倾斜底部32引导空气。可选地或附加地，沿倾斜底部31、32引导的空气可以是蒸气。这些实施方案允许砂和碎片在底部部分C中的可控运动，例如使床材料从第一流化床再循环至上升管3中的第二流化床，或者提取灰分和碎片(经由上升管空气腔室部分B和上升管筒管部分E)。其它有利效果是可以引导多组空气喷嘴36、37、38远离反应器1的敏感部分(例如，上升管3的壁，或该壁中的特定开口)，防止上升管3的金属结构的腐蚀。
在其它实施方案中，第一倾斜底部31和第二倾斜底部32具有相对于反应器1的横截面5°至35°，例如呈15°的倾斜角。在示例性实施方案中(参见图3A至图3C)，输送区中的第一流化床的第一底部31和第二底部32朝向上升管3中的输送孔39均呈15°的斜度，以易化惰性材料和聚集物朝向上升管3中的灰分提取区/下方流动。斜率被限制为小于床材料的休止角，否则会导致沿第一流化床的床水平的太大差异。
第一流化床的底部31例如配备有喷嘴36、37，喷嘴36、37的空气出口指向反应器1的特定部分，这在图3B的俯视图中示出。多组空气喷嘴36、37、38可以包括在第一倾斜底部31上的第一组空气喷嘴36，其喷嘴流指向反应器1的中心。第一组空气喷嘴36或外部主空气喷嘴可以径向定向，例如使用所示的弯管构造。此外，多组空气喷嘴36、37、38包括在第一倾斜底部31上的第二组空气喷嘴37，其喷嘴流指向输送区。第二组空气喷嘴37或内部主空气喷嘴具有朝向第一倾斜底部31的内边缘，即朝向通向输送孔39的输送区的(中间平面)方向取向。这将确保惰性材料和聚集物被吹向输送区。在所有情况下，单独的喷嘴布置成具有不直接撞击反应器的任何部件(例如，上升管3的金属表面、第一倾斜底部31上的耐火材料或前方的其它喷嘴)的出口流。
在其它实施方案中，多组空气喷嘴36、37、38包括在第二倾斜底部32上的第三组空气喷嘴38，其喷嘴流指向上升管3中的输送孔39。第三组喷嘴38的喷嘴具有不直接撞击反应器的任何部件(例如，上升管3的金属表面、第二倾斜底部32上的耐火材料或前方的其它喷嘴)的空气出口流。
在其它实施方案中，上升管3中的输送孔39设置有盖板。这种盖板可以具有多种功能，并且例如不仅允许在维护停工期间通过更换盖板来改变输送孔39的尺寸，还允许在惰性材料和聚集物存在的情况下保护上升管3的金属免受严重腐蚀。为此，盖板可以设置有盖板孔，例如，所述盖板孔小于上升管3中的输送孔39。
输送孔39可以基于上升管3与第一流化床之间所需的压力差设定尺寸，其决定了被输送的床材料的速度。例如，输送孔39(在盖板中)可以设定尺寸使得被输送的床材料的量是进料至反应器1中的原料的量的40倍。这将在第一流化床中的放热燃烧与第二流化床中的吸热热解之间产生～70℃的温度差。通过增加输送孔39的尺寸(其受限于上升管3的尺寸)，床材料输送可以是原料的量的～60倍，则温度差将减小至～50℃。通过降低输送孔39的尺寸，可以减少床材料输送。如果降低至进料的量的～20倍，则温度差将超过100℃。因此，盖板不仅保护上升管3的金属免受不希望的腐蚀，还允许改进和由此的其它操作条件，而无需更换整个上升管3。
本发明的其它实施方案包括关于气体出口分配器部分D的改进和特征，以下参考图1的横截面视图进行描述。通常，在另一组实施方案中，提供了用于由燃料产生合成气体的反应器1，所述反应器1包括：具有燃烧部件的壳体2，所述燃烧部件在操作时容纳第一流化床；沿反应器1的纵向延伸并且在操作时容纳第二流化床的上升管3；与上升管平行定位并且延伸进入第一流化床的下降管4；以及用于向上升管3提供燃料的一个或多个进料通道33。反应器1还包括气体出口分配器部分D，气体出口分配器部分D包括内锥体41和外锥体42(其可以具有相同的材料，例如金属)，其中内锥体和外锥体具有不同的顶点开口角，并且形成具有作为气体出口分配器部分D的高度的函数的恒定横截面的出口通道。不同的顶点开口角确保在内锥体41与外锥体42之间形成的整个出口通道上的恒定气体速度。此外，内锥体41的形状具有改进床材料和灰分沉降的效果，内锥体41和外锥体42在所有操作温度(包括例如在启动期间和关闭期间)下具有锥体41与锥体42之间所需的距离，以确保在启动期间以及在正常操作期间足够的气体速度。
气体出口分配器部分D产生在反应器1的顶部附近开始的窄间隙气体出口通道。窄间隙被设计成产生例如20m/s的气体速度。随着内锥体41和外锥体42朝向合成气体出口8逐渐变小，而在不同的顶点开口角下，增加间隙以保持高气体速度。内锥体41的斜率再次考虑床材料的休止角，使得在没有气流颗粒的情况下将具有流动返回至反应器内部的趋势。
这些组实施方案解决了现有反应器设计中已确定的许多问题。在先前的设计中，挡板定位在上升管3上方，其功能不同于本发明的气体出口分配器部分D，其本身在气体出口中产生高速度。因此，反应器1中的速度太低，并且气体出口由于灰尘和焦油沉降而遭受堵塞。在一些现有技术的反应器中，气体出口分配器被放置成更靠近在壳体2的顶部的耐火内衬，然而，当耐火内衬材料和(金属)气体出口分配器具有不同的热膨胀行为时，根据反应器的操作温度得到正确的设计和性能是复杂的，因为间隙随温度变化。
在其它实施方案中，壳体2包括向内延伸的脊43，例如耐火内衬材料的脊，支撑气体出口分配器部分D的下边缘。向内延伸的脊43可以被适当地设定尺寸以支撑外锥体42的下端，这提供了从壳体2的顶部悬挂整个气体出口分配器部分D的可选替代方案。因此，气体出口分配器部分D的组件的热膨胀将仅向上，这在反应器1的操作期间是可控情况。此外，合成气体出口8保持没有任何可能的干扰元件，例如三脚架悬挂构造。这种实施方案还极大地提高了反应器1的可缩放性。
在其它实施方案中，膨胀材料45设置在外锥体42指向壳体2的顶部的表面上。由于热膨胀是在单一方向上，这种实施方案允许简单且有效的解决这种热膨胀问题。
作为任选的元件，内锥体41包括在内锥体41的顶部顶点处的吊环46。如果适当地选择内锥体底端的直径，则这允许降低与外锥体42分离的内锥体41，例如用于清洁外锥体42和内锥体41，例如去除在反应器1的操作期间随时间聚集的过量污垢。因此，若需要，在维护停工期间可以维护气体出口分配器部分D，而不需要去除反应器1的壳体2的整个顶部。
对于这种类型的气化反应器1起作用的另一个问题是，内锥体41(其在顶部封闭)可能遭受从上升管3的顶端吹出的床材料和灰分的腐蚀的可能性。为了解决这个问题，在其它实施方案中，气体出口分配器部分D的内锥体41距上升管3的顶部边缘预定距离定位在反应器中。预定距离例如基于特定尺寸反应器的输送脱离高度(TDH)和其它操作参数(例如原料类型、床材料类型等)来计算。TDH是其中引起气体出口分配器腐蚀的较大夹带颗粒通过重力落入下方，而较小的无害颗粒保持夹带并且与气体一起经由气体出口分配器离开反应器的点。
应注意，在示例性反应器实施方案的以上描述中，描述了在操作反应器时提供有益效果的几个特征。这些特征中的每一个可以单独或组合应用以提供甚至进一步增强的反应器1的操作。本发明的重要目的是防止现有气化器设计由于惰性材料和聚集物的沉降和/或桥接而结垢/堵塞。通过实施与上升管空气腔室部分B相关的特征，实现了在灰分提取中没有障碍物的效果，并且还可以提供用于流化空气和启动空气的分离的喷嘴以增强反应器1的所有操作阶段期间的效率。通过实施与上升管筒管部分E相关的特征，使上升管空气腔室部分B的容易去除成为可能，例如出于维护和/或清洁目的。通过关于反应器1中的倾斜底部和空气喷嘴36至38讨论的特征能够实现效率和适当的操作，以获得第一流化床，因为这些特征全部增加了将惰性材料和聚集物引导至上升管空气腔室部分B。最后，与气体出口分配器部分D相关的特征也提高了反应器1的效率和适当的操作，因为具有高气体速度的倾斜间隙避免了惰性材料和聚集物的沉降，并且此外，出于维护和/或清洁目的，可以实现容易去除。
以上参考如附图中所示的许多示例性实施方案描述了本发明。一些部件或元件的修改和替代实施方式是可行的，并且均包括在如所附权利要求中限定的保护范围内。

Claims (9)

1.用于由燃料产生合成气体的反应器，包括
具有燃烧部件的壳体(2)，所述燃烧部件在操作时容纳第一流化床，
沿所述反应器(1)的纵向延伸并且在操作时容纳第二流化床的上升管(3)，
与所述上升管平行定位并且延伸进入所述第一流化床的下降管(4)，以及
用于向所述反应器(1)提供所述燃料的一个或多个进料通道(33)，
其中所述反应器(1)还包括
连接至所述上升管(3)的下部的上升管空气腔室部分(B)，所述上升管空气腔室部分(B)包括具有多个周向定位的孔(24、25)的圆柱形壁(28)，灰分提取区从所述上升管(3)至少延伸至所述上升管空气腔室部分(B)；其中所述上升管空气腔室部分(B)包括两个喷嘴孔部分，即具有第一多个孔(25)的上部部分和具有第二多个孔(24)的下部部分，其中所述第二多个孔(24)的总孔表面大于所述第一多个孔(25)的总表面孔。
2.根据权利要求1所述的反应器，其中流化空气腔室(27)设置成与所述第一多个孔(25)连通。
3.根据权利要求1所述的反应器，其中启动空气腔室(26)设置成与所述第二多个孔(24)连通。
4.根据权利要求1所述的反应器，其中所述上升管空气腔室部分(B)还包括附接至其外表面的可压缩材料。
5.根据权利要求1所述的反应器，其中所述反应器(1)还包括连接至所述上升管空气腔室部分(B)的底部的上升管筒管部分(E)。
6.根据权利要求5所述的反应器，其中
所述上升管空气腔室部分(B)包括用于连接至所述壳体(2)的上安装凸缘(22)和用于连接至所述上升管筒管部分(E)的相应安装凸缘的下安装凸缘(23)，
其中在所述上安装凸缘(22)上方延伸的所述圆柱形壁(28)的高度(h2)等于或低于所述上升管筒管部分(E)的高度(h1)。
7.根据权利要求1所述的反应器，
所述壳体(2)包括输送区中的所述第一流化床的第一倾斜底部(31)和第二倾斜底部(32)，所述输送区通过所述上升管(3)中的输送孔(39)连接所述第一流化床和所述第二流化床，
还包括在所述第一倾斜底部(31)和所述第二倾斜底部(32)上的多组空气喷嘴(36、37、38)，所述多组空气喷嘴(36、37、38)布置成沿各自的第一倾斜底部(31)和第二倾斜底部(32)引导空气。
8.根据权利要求7所述的反应器，其中所述第一倾斜底部(31)和第二倾斜底部(32)具有相对于所述反应器(1)的横截面5°至35°的倾斜角。
9.根据权利要求1所述的反应器，
还包括气体出口分配器部分(D)，所述气体出口分配器部分(D)包括内锥体(41)和外锥体(42)，其中所述内锥体和所述外锥体具有不同的顶点开口角，并且形成具有作为所述气体出口分配器部分(D)的高度的函数的恒定横截面的出口通道。
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