CN1135727A - 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)的过渡腐蚀和/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。
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)也一燃料或燃料混合物的压力源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压力源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。
参见科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，形成向外辐射的分段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与冷却剂水的压力源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33，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的各分段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 (14)

1.一种在高温气氛中使碳质燃料混合物部分氧化以提供包括合成气的热流出物的气化器，该气化器包括：
燃烧室，在其中引入燃料混合物并部分氧化；
盛有液体冷却剂的在所说气化器中的浴槽；
所说气化器中的喉管，其通路基本上垂直于所说的气化器，并将所说的燃烧室与所说的浴槽连通以将部分氧化的热产物导入所说的液体冷却剂，
所说的喉管包括与液体冷却剂源连通的内冷却体系，
将所说的液体冷却剂进行循环使之通过所说冷却体系的装置。
2.权利要求1所限定的气化器，其中使所说液体冷却剂循环的装置包括埋装于抗热耐高温材料中的管道框架。
3.权利要求2所限定的气化器，其中使所说液体冷却剂循环的装置包括埋装于耐高温材料中的管道框架和至少一个与所说液体冷却剂源接合并连通的入口。
4.权利要求3所限定的气化器，其中所说的使所说的冷却剂循环的装置包括多个分立的管段，每一管段有一液体冷却剂入口与所说的液体冷却剂源连通并有冷却剂排放出口。
5.权利要求4所限定的气化器，其中使所说的多个分立的管段的入口是与共同的歧管相连通。
6.权利要求5所限定的气化器，其中使所说的多个分立的管段包括基本上是垂直的段落，该段落的排列基本上与所说喉管轴线平行。
7.权利要求2所限定的气化器，其中所说的管道框架包括置于与所说喉管轴线成法线的平面上中的一系列圈管。
8.权利要求2所限定的气化器，其中使所说的共同歧管是埋装于所说的耐高温材料中的。
9.权利要求4所限定的气化器，其中使所说的共同歧管是置于所说耐高温材料外部的。
10.权利要求1所限定的气化器，其中使所说的液体冷却剂源中的液体冷却剂是水。
11.权利要求1所限定的气化器，其中使所说的燃烧室包括其中有穴腔的耐高温衬里，所说的喉管是活动式的插入所说穴腔中的。
12.权利要求1所限定的气化器，其中使所说的使液体冷却剂循环的装置的安装是将冷却剂排放至所说的浴槽中的。
13.一种在气化器中于高温气氛中使碳质燃料混合物部分氧化以提供包括合成气的热流出物的方法，该方法包括下列步骤：
使用燃烧室将碳质燃料混合物导入其中并进行部分氧化；
使用所说气化器中的液体冷却剂浴槽；
将一喉管置于所说的气化器，喉管的通路基本上垂直于所说的气化器；
将燃烧室来的部分燃烧的热产物导入所说的液体冷却剂，
使用所说喉管中的与液体冷却剂源相连通的内冷却体系，和
将所说的液体冷却剂进行循环通过所说的冷却体系。
14.权利要求13所限定的气化方法，其中所说的循环步骤包括将所说液体冷却剂用的管道框架埋置于抗热的耐高温材料中。
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