CN1624085A - 用于飞流气化器的反应器壁 - Google Patents

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CN1624085A CN 200410086111 CN200410086111A CN1624085A CN 1624085 A CN1624085 A CN 1624085A CN 200410086111 CN200410086111 CN 200410086111 CN 200410086111 A CN200410086111 A CN 200410086111A CN 1624085 A CN1624085 A CN 1624085A
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迪特马尔·J·弗里斯
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Abstract

本发明涉及一种用于飞流气化器的反应器壁，该气化器用于通过氧或一种含氧的氧化剂气化含碳的燃料、残余和废料，该气化器具有一个用于在环境压力与100巴之间的压力和高于燃料、残料和废料的无机组分的熔点的温度的，该温度优选在400－1700℃的范围内，其中反应器壁由一冷却系统限定，其从外向内的如下构成：高压外壳(2)、水流过的环形间隙(3)、冷却壁(4)、导热的耐火的捣制材料(5)、固体的炉渣层(6)、液态炉渣膜(7)、气化室(1)。对本发明有利的是，将冷却通道或环形间隙(3)中的压力和温度调节成使其可以处于冷却水的沸点以上或以下的状态。

Description

用于飞流气化器的反应器壁
技术领域
本发明涉及一种按照第一权利要求的前序部分所述的反应器壁。本发明可应用于气化传统的燃料以及残料和废料的飞流气化器。
背景技术
所谓燃料、残料和废料应理解为包括含灰量＞0.3质量％这样的材料，例如褐煤或烟煤、油、焦油和矿泥；以及化学过程和造纸与纸浆工业的残余物和废物，例如来自动力过程的黑碱液，以及来自废物与回用经济的固体的和液体的馏分，例如废油、包含聚氯联苯(PCB)的油、塑料部分和家庭垃圾馏分或它们的回收产品；以及石油加工产品，例如重油或石油焦炭。
在气体发生的技术中，多年来已知自动发热地飞流气化固体的液体的和气态的可燃材料。其中将燃料与含氧的气化剂的比例这样选择，使得出于合成气体质量的原因由较高的碳化合物裂解为合成气体组分如CO和H2，并且将无机的组分作为熔液态的炉渣排走。(参阅：Ch.Higman：“气化法”，Elsevier出版社2003年，第109页)
在这方面按照技术中采用的不同的系统可以将气化煤气和熔液态的无机组分作为炉渣，分开地或共同地由气化装置的反应室中排走，参阅DE 19718131A1。
为了在内部限定，气化反应器的反应室轮廓采用设有耐火的内衬的系统或冷却的系统(US 4 343 626)。设有耐火内衬的气化系统具有微小热损失的优点，并因此提供对所输入的燃料的能量有效的转变。不过其只可应用于不含灰分的燃料，因为在飞流气化过程中沿反应器室的内表面流出的液体炉渣分解耐火的内衬，并因此只允许很有限的炉龄周期(Reisezeit)直到更换昂贵的新内衬为止。
为了克服在含灰分的燃料中的缺点，因此按照膜片式壁的原理建立冷却的系统，如US 4 343 626所公开的。通过冷却在为反应室配置的表面上首先形成一固体的炉渣层，其厚度一直增大到从气化室中继续产生的炉渣液态地沿该壁流走，并且例如与气化煤气共同从反应室流出为止。这样的系统是很耐久的并且保证长的炉龄周期。
不过在反应器壁的复杂的结构方面存在缺点，这可能在制造时和操作中导致很多问题。这样例如反应器壁包括一无压力的水外壳、在内面防腐蚀的高压外壳和冷却罩，它如同在锅炉制造中通用的膜片式壁由气密焊接的水流过的冷却管组成，其是用双头螺栓的并用薄的SiC层(碳化硅层)涂覆(US 4 343 626)。在冷却罩与高压外壳之间存在一冷却罩间隙，其为了避免回流和冷凝水形成必须用干燥的富氧气体冲洗。
发明内容
从现有技术的缺点出发，本发明的目的是，创造一种反应器壁，其在简单而可靠的操作方式的同时允许更简单和便宜的结构方面的解决方案以及通过取消所述的冷却罩间隙而简化的操作方式。
该目的通过按照第一权利要求的特征的装置来解决。
诸从属权利要求说明其他有利的实施形式。
用于通过含氧的氧化剂(气化)含碳的燃料、残料和废料的、并具有一用在环境压力与100巴之间的压力的气化室的飞流气化器的反应器壁的特征在于，冷却通道焊接到高压外壳的内面上或一成型的冷却壁与高压外壳构成一环形间隙，其中反应室轮廓由一冷却系统限定，并且冷却剂中的压力保持总是高于反应室中的压力。冷却通道和环形间隙均是由水流过的。该设置这样实现，使得在冷却通道间的或环形间隙相对于气化室的压力差由焊接到高压外壳上的冷却通道或成型的冷却壁承受。冷却通道或环形间隙中的压力高于气化室中的压力1至2巴。该压力差可以实现，在泄漏的情况下气化气体绝不可能从气化室中进入冷却通道或环形间隙中，而在这样的情况下总是冷却水转入气化室。
该装置从外向内如下构成：高压外壳、冷却通道或冷却间隙、耐火的例如由SiC捣制材料构成的防护层、由凝固的炉渣构成的炉渣薄皮、液态炉渣膜。
对本发明有利的是，将冷却通道或环形间隙中的压力和温度如此调节，使其可以处于冷却水的沸点以上或以下的状态。
本发明重要的是，将耐火的防护层通过焊接上的销似的或叉开的锚栓固定在冷却通道或穿孔的冷却壁上。本发明的装置适用于气化不同的含灰量的燃料、残料和废料以及适用于同时气化含碳氢化合物的气体、液体和含碳的固体材料。按照本发明设定，用于气化过程的反应室轮廓通过一由凝固的炉渣构成的层限定。通过强烈的冷却使在900与1600℃之间的温度下的气化过程中液化的炉渣凝固，从而构成一固体的炉渣层作为绝热层。
一个实施方案在于，冷却壁由焊接到高压外壳上的水流过的半管构成。为了特别地固定耐火的捣制材料，有利的是在半管上安装锚栓。半管的形状也不一定构成为半圆的。有利地，管也可以具有椭圆形状。
附图说明
以下借助三幅附图说明本发明。附图中：
图1：包括高压外壳、环形间隙、冷却壁、炉渣层和炉渣膜的反应室外轮廓剖视图；
图2：包括在其上安装锚栓的冷却壁的视图；
图3：包括水流过的构成冷却壁的半管的视图。
具体实施方式
图1示出一反应器的反应室轮廓，该反应器用于通过氧或含氧的氧化剂在900℃与1700℃之间的温度下和在达到100巴的压力下气化燃料、残料和废料。高的气化压力由一高压外壳2承受。在高压外壳2的内部设有一水流过的环形间隙3，其由冷却壁4限定。冷却壁4在该实例中构成为波形的。在水流过的环形间隙3中的温度低于600℃，优选低于300℃。冷却壁4涂覆有一良好导热的由碳化硅构成的耐火的捣制材料5。在灰分在900℃-1700℃热的气化室1内被熔化之后，由于环形间隙3中的低温，在捣制材料5的内表面上的温度远低于由燃料、残料或废料产生的灰分的熔点，灰分因此在其撞到表面上时固化并且形成一固体的炉渣层6。固体的炉渣层6一直增长到其温度在面向气化室1的一面超过灰分的熔点为止。然后继续产生的由灰分形成液态炉渣作为液态的炉渣膜7沿固体的炉渣层流走，并且与气化煤气共同从气化室1排走。为了特别地固定耐火的打结用料5，可以在冷却壁4上安装锚栓8，如图2中所示。
图3示出反应室轮廓的一个实施例，用于燃料、残料和废料的气化器，通过氧或含氧的氧化剂在900℃至1700℃之间的温度下和达到100巴的压力下，其中在高压外壳2的内部冷却壁9由焊接到高压外壳2上的水流过的半管3构成。冷却管9除设计成半管外还可以采用其他的形状，例如椭圆形构造。图3中举例示出的半管同样可采用锚栓8以特别地固定耐火的捣制材料5。如在实例1对环形间隙3所述，在由半管构成的冷却壁9中的温度也低于600℃，优选低于300℃，从而出现可对比的作用方式。

Claims (5)

1.一种用于飞流气化器的反应器壁，该气化器用于通过氧或一种含氧的氧化剂气化含碳的燃料、残料和废料，并且具有一个用于在环境压力与100巴之间的压力和高于燃料、残料和废料的无机组分的熔点的温度的反应室，上述温度优选在400～1700℃的范围内，其中反应器壁由一冷却系统限定，其从外向内如下构成：
高压外壳(2)，
水流过的环形间隙(3)，
冷却壁(4)，
导热的耐火的捣制材料(5)，
固体的炉渣层(6)，
液态炉渣膜(7)，
气化室(1)。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，为了特别地固定耐火的捣制材料(5)，在冷却壁(4)上安装销或锚栓(8)。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，在高压外壳(2)上焊接的冷却水流过的半管(9)构成冷却壁(4)。
4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，为了特别地固定导热的耐火的捣制材料(5)，冷却水流过的半管(9)设有锚栓(8)。
5.按照权利要求3和4所述的装置，其特征在于，冷却水流过的半管(9)具有一种椭圆形状。
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