CN1203936A - 带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种合成气发生炉,带有燃烧室和骤冷室,用于对通过在合成气发生炉的燃烧室中的部分氧化产生的气体进行生成、冷却和净化。燃烧室(3)和骤冷室(7)是由一条冷却通道(6)连接的分隔开的室。在骤冷室(7)的气体入口段内设置有带有用于喷入冷却介质(8)的喷头(9、34)的喷嘴座(10、11)。在骤冷室(7)内的骤冷区与有效气体—骤冷介质—混合区连接。一锥体(20)位于骤冷室出口处。在此锥体后接有一个水浴(21)。有效气体经在锥体(20)背侧段内旋转180°后通过气体出口孔(23)离开合成气发生炉。

Description

带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉
本发明涉及一种合成气发生炉，带有燃烧室和骤冷室，用于对通过在合成气发生炉的燃烧室中的部分氧化产生的气体进行生成、冷却和净化。
已知这种合成气发生炉有各种设计实施方式。
对诸如煤、燃油、洗煤泥、废塑料、天然气等燃料进行部分氧化，以便生成合成气，并且使其具有广泛的用途。
其中的几种用途是：
-为GuD-设备生成合成气
-生成城市煤气、
-为化工设备提供合成气、
-处理废料(洗煤泥、塑料、裂化残余物)，同时生成高价值的产品气(H2和CO)、
-为炼钢时的还原反应生成H2。
根据应用要求，在经部分氧化生成气体后连接一个废热利用系统或骤冷设备。为进行冷却，在骤冷设备中用诸如水等骤冷介质加入气体中。
本发明的目的在于，提出一种特别有益的设备，其中生成、冷却有效气体并将有效气体中的粗大的固体和液体颗粒去除掉。
实现该目的的技术方案是：燃烧室和骤冷室是两个独立的室，由一条连接通道将上述两者相互连接在一起，在骤冷室的气体入口段内设置有带有骤冷喷嘴的喷嘴座，喷嘴将骤冷介质均匀地喷入有效气体内，在骤冷室的骤冷区上接有一个有效气体-骤冷介质-混合区，在骤冷室出口处设置一个锥形体，该锥形体后接有一个水浴，有效气体经在锥形体背侧范围内的180°偏转通过气体出口套管离开带有燃烧和骤冷室的合成气发生炉。
根据本发明的进一步设计，在骤冷室入口上的喷嘴座设置在不同的高度上，并且设置在不同高度上的喷嘴座在圆周上相互错位或者相互对准。
根据本发明的进一步设计，喷嘴座伸入骤冷室内的程度不同。
根据本发明的进一步设计，喷嘴座配备有可调换的并满足实时要求的喷头。
根据本发明的进一步设计，燃烧室和骤冷室具有陶磁材料的炉衬。
根据本发明的进一步设计，燃烧室具有陶瓷材料的炉衬并且骤冷室为冷却器结构。
根据本发明的进一步设计，由外面插入骤冷室的喷嘴座在穿通段内被密封或在以冷却体方式实现时具有密封。
根据本发明的进一步设计，燃烧室和骤冷室或者结合在一共同的高压容器内或者分别作为单独的单元并通过法兰连接构成一个整体。
根据本发明的进一步设计，喷嘴座配备有一间接冷却，该冷却通过入口和出口套管馈送。
根据本发明的进一步设计，对在有效气体接触段内的高压容器的内侧，在骤冷室的下面／侧面通过炉衬进行防腐和耐高温保护。
根据本发明的进一步设计，对喷嘴座通过一带有关闭阀件和流量计的冷却介质套管供水并通过一带有关闭阀件和流量计的冷却气体套管提供诸如氮气等冷却气体。
根据本发明的进一步设计，骤冷室的锥体具有一个钢基体，围绕该钢基体环绕一冷却曲管，并且锥体内侧具有陶磁内衬。
根据本发明的进一步设计，骤冷室的锥体为被冷却双层壁结构，其内侧具有陶瓷内衬。
依照本发明，经喷嘴的燃料和氧气被加入到燃烧室内并通过部分氧化生成有效气体，该有效气体经连接输送入骤冷室的骤冷区内。对有效气体在骤冷室的入口处通过均匀设置在圆周上的、用于喷入冷却介质的喷嘴系统进行冷却。根据要求可以设置一层或多层带有喷嘴座的喷嘴。
借助喷入的冷却介质降低有效气体的温度。有效气体经冷却后以高的速度经锥体离开骤冷室，经过水浴并在此后旋转180°并输送到气体出口套管处。
由于在锥体连接处有效气体以高的速度和大角度的旋转，因而使较大的固体颗粒和水珠被分离进入水浴中。这样使离开合成气发生炉的气体是经净化的和无水珠的。
骤冷室可以具有未冷却的或冷却的室壁。未冷却的壁具有陶磁材料内衬，冷却的壁由水冷却的管-隔板-管-壁构成。
带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉作为一个整体设置在一共同的高压容器内。另外一种选择方案是：燃烧室和骤冷室分别作为独立的单元并通过法兰连接成一个整体。
通过在燃烧室内的燃烧器生成气体。采用冷却介质实现冷却，所述冷却介质通过喷嘴座的冷却喷嘴均匀地加入到骤冷室内。在出口锥体处通过对气体的高速加速对水浴的冲击和接着向气体出口孔方向旋转180°去除掉固体和液体滴。
下面对照附图对本发明的实施例做进一步的说明。
图1是带有结合在一起的骤冷装置的合成气发生炉的纵剖面图，
图2是带有独立的骤冷装置的合成气发生炉的纵剖面图，
图3是带有冷却体的骤冷装置的纵剖面图，
图4是图3的带有具有喷嘴的喷嘴座的横截面图。
如图1所示，燃料(1)经喷嘴(2)进入燃烧室(3)。在燃烧室内实现燃料的气化，即生成有效气体。燃烧室(3)具有陶瓷材料(4)的内衬，以避免燃料室(3)的耐压防护壁(5)受到过高温度的影响。由于陶瓷物质导热能力很低，因而导致几乎绝热的气化。此点对气化效率是很有利的。
有效气体和液体熔渣自上向下流动，离开燃烧室并通过连接通道(6)以高速进入骤冷室(7)。在骤冷室内通过冷却介质(8)，优选由水进行冷却，冷却介质经喷嘴座(10、11)的喷头(9、29)加入到有效气体中。
根据要求，可以将喷嘴座(10、11)设置在不同的层上。喷嘴座既配备有一个冷却介质套管(12)又配备有一个冷却气体套管(13)(例如用于氮气)。两个套管都具有关闭阀件(14、15)和流量计(16、17)，所述关闭阀件和流量计用于保证冷却介质均匀的进入骤冷室。在采用水作为冷却介质时，使用氮气作为吹洗和惰化介质。
喷嘴座(10、11)法兰连接在高压防护套管(18)上，穿过陶瓷内衬并安装在骤冷室(7)的冷却空间中的冷却位置上。
由于相应的通孔(19)设置在陶瓷内衬上，因而在喷嘴室(10、11)受损或出于检查的目的可以从外面将其由冷却室间内取出。该可接触性方案节省了对合成气发生炉的耗费时间的冷却并且节省了对内部需进行的费用昂贵的检查或修理。
骤冷室的锥形体(20)具有一个钢基体，该钢基体由一装有冷却介质的冷却曲管(28)环绕。因此对应于高温室可以保证锥形体(20)形状的稳定性并且另外还保证了锥形的钢基体的陶瓷衬里不会受到损伤。
如果选用带有内冷却的(图中未示出的)双壁锥体，则可以不必采用冷曲管(28)对锥体(20)进行冷却。
在骤冷室(7)内，被冷却的有效气体经逐渐收缩的锥体(20)离开骤冷室(7)。有效气体携带固体颗粒和诸如水滴等冷却介质液滴并在锥体(20)中被高度加速并前向地加到水浴(21)上。由于速度高并且由于固体颗粒和液体冷却介质颗粒质量相对较大，由此它们并没有旋转180°到达气体出口套管(23)上，而是撞击到水浴(21)的表面上，被水浴接收并采用此方式从气流中分离出。去除掉固体后的气体被旋转180°，并在穿过缓冲室(22)后经气体出口套管(23)离开合成气体发生炉。
落入水浴中的诸如炉渣等固体颗粒通过固体出口套管(24)被分离出。
在有效气体接触段采用内衬(27)对高压容器(5、31)的内侧进行防腐和抗高温保护。
图2示出的是带有独立的骤冷室(7)的合成气发生炉。其基本原理和工作方式与图1所述相同。其不同点仅在于，其燃烧室(3)和骤冷室(7)是两个独立的高压容器(30、31)，这两个高压容器采用法兰连接(33)被连接成一个设备单元。
图3为一个带有一体化的骤冷设备的合成气发生炉的纵剖面图。其中骤冷室(7)配备有一个冷却系统。
该冷却系统由一个冷却体(41)、一个由冷却管和隔板构成的气密焊接结构构成，所述结构配备有一个环形分配器(43)和一个环形收集器(44)。在环形分配器(43)和环形收集器(44)上设置有进水管(45)或出水管(46)，所述管路穿过高压容器。在该范围内还备有冷却系统的固定点(47)，从而使冷却体(41)可以不受限制地向下扩展。
依照DE 195 33 908A1，喷嘴座(10、11)穿过冷却体(41)。
图4(图3的截面A-B)示出骤冷室(7)内的喷嘴室(10、11)的位置。
附图标记对照表1　　燃料(燃料-氧气混合物)2　　烧嘴3　　燃烧室4　　陶瓷材料5　　耐压防护壁6　　连接通道7　　骤冷室8　　冷却介质9　　喷头10　　喷嘴座11　　喷嘴座12　　冷却介质套管13　　氮气套管14　　关闭阀件15　　关闭阀件16　　流量计17　　流量计18　　耐压防护套管19　　4上的通孔20　　锥体21　　水浴22　　缓冲室23　　气体出口套管24　　固体出口套管25　　入口套管(冷却10、11)26　　出口套管(冷却10、11)27　　内衬(在有效气体接触范围内)28　　环绕20的冷却曲管29    喷头30    高压容器(燃烧室)31    高压容器(骤冷室)33    30和31间的法兰41    冷却体42    41的锥体43    环形分配器44    环形收集器45    供水管46    出水管47    固定点48    密封

Claims (13)

1、一种合成气发生炉，带有燃烧室和骤冷室，用于对在合成气发生炉燃烧室内的部分氧化产生的气体进行生成、冷却和净化，其特征在于：燃烧室(3)和骤冷室(7)是两个隔开的室，由一条连接通道(6)将上述两者相互连接在一起，在骤冷室(7)的气体入口段内设置有带有骤冷喷嘴(9)的喷嘴座(10、11)，喷嘴将骤冷介质(8)均匀地喷入有效气体内，在骤冷室(7)的骤冷区上接有一个有效气体-骤冷介质-混合区(7a)，在骤冷室出口处设置有一锥形体(20)，锥形体后接有一个水浴(21)，有效气体经在锥形体(20)背侧范围内的180°偏转通过气体出口套管(23)离开带有燃烧(3)和骤冷室(7)的合成气发生炉。
2、依照权利要求1的带有燃烧和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：在骤冷室(7)入口上的喷嘴座(10、11)设置在不同的高度上，并且设置在不同高度上的喷嘴座(10、11)在圆周上相互错位或者相互对准。
3、依照权利要求1和2的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：喷嘴座(10、11)伸入骤冷室(7)内的程度不同。
4、依照权利要求1至3的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：喷嘴室(10、11)配备有可调换的并满足实时要求的喷头(9、29)。
5、依照权利要求1至4的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：燃烧室(3)和骤冷室(7)具有陶磁材料(4)的炉衬。
6、依照权利要求1的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：燃烧室(3)具有陶磁材料(4)的炉衬并且骤冷室为冷却器(41)结构。
7、依照权利要求1和上述其它权利要求的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：由外面插入骤冷室(7)的喷嘴座(10、11)在穿通段(通孔19)内被密封或在以冷却体(41)方式实现时具有密封(48)。
8、依照权利要求1和上述其它权利要求的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：燃烧室(3)和骤冷室(7)或者结合在一共同的高压容器内
或者作为单独的单元并通过法兰连接(33)构成一个整体。
9、依照权利要求1和上述其它权利要求的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：喷嘴座(10、11)配备有一间接冷却，该冷却通过入口和出口套管(25、26)馈送。
10、依照权利要求1和上述其它权利要求的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：对在有效气体接触段内的压力容器(31)的内侧，在骤冷室(7)的下面／侧面通过炉衬(27)进行防腐和耐高温保护。
11、依照权利要求1和上述其它权利要求的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：对喷嘴座(10、11)通过一带有关闭阀件(14)和流量计(16)的冷却介质套管(12)供水并通过一带有关闭阀件(15)和流量计(17)的冷却气体套管(13)提供诸如氮气等冷却气体。
12、依照权利要求1和上述其它权利要求的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：骤冷室(7)的锥体(20)具有一个钢基体，围绕该钢基体环绕一冷却曲管(28)，并且锥体(20)内侧具有陶磁内衬。
13、依照权利要求1和12的带有燃烧室和骤冷室的合成气发生炉，其特征在于：骤冷室(7)的锥体(20)为被冷却的双层壁结构，其内侧具有陶磁内衬。
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