CN1640995A - 用以防止固定床式反应器中粗煤气波动的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用以防止在非均匀原料混合物气化时固定床式反应器内粗煤气波动的方法和装置，所述原料混合物包括含碳的固体燃料和含碳的固体废料。气化在大于20bar的压力下以沉降式气化原料散料作为热自动(补偿)的过程进行。固定床式气化器的装料通过一持续处于反应压力下的储存容器进行，该储存容器配备一受冷却的强制出料装置，它根据效率流量调节地运行，这里根据工艺要求连续或断续地向反应器顶部的空腔内强制排入非均匀原料混合物，其中储存容器不断地由＜50℃的冷气体—例如氮气—沿出料口方向强制流过。

Description

用以防止固定床式反应 器中粗煤气波动的方法和装置

技术领域

本发明涉及在固定床式反应器中非均匀原料混合物的气化，其中，所述非均匀原料混合物包括含碳的固体废料和含碳的固体燃料。固体床式气化器断续地装载所述气化原料。气化在大于20bar的压力下作为热自动(补偿)的过程(autothermer Prozess)进行。

背景技术

在按这种运行方式运行期间，在连续抽出的粗煤气中产生压力、流量和质量波动。这里粗煤气波动尤其是受临界过程温度、过程压力、所用原料的化学成分和颗粒大小、加热速度以及过闸流量和开闸频率的影响。除物理过程外，波动还由过程所决定的在不同时刻形成的粗煤气成分，水蒸汽、高温分解气体、干馏气体和气化气体引起。各种气体根据其反应动力具有不同的化学成分。这里高温分解反应具有特别重要的意义，它尤其是在采用废料时在开闸后在达到高温分解温度时立即猛烈地进行，并大多在短时间后超过最大值。高温分解气体高峰显著地推移平均粗煤气成分和粗煤气量。

这种在质和量方面不断变化的粗煤气对于所有由设备决定的后续过程(例如煤气冷却、煤气净化、煤气处理)都有问题。

由气化技术的基本原理已知，为了避免这种粗煤气波动，反应空腔不断地完全装满固体气化原料。(“Rammler，v.Alberti，Technologie andChemieder Braunkohlenverwertung，VEB deutscher Verlag fürGrundstoffindustrie，1962，Seite 325”-Rammler，V.Alberti，褐煤利用技术和化学，VEB德国原料工业出版社，1962，第325页)。

在现代反应器中，设置在反应器正上方的炉口的排空通过锥形闭锁机构进行，在反应器顶部内设置不同的内部构件，如装料井或分配顶盖。来自煤碳气化的这种原理只能用于不烧结或不软化的材料。如果采用例如烧结的碳或带有软化成分，如热塑性塑料的废料，只有按照沉降装料法(DE19509570)才可能无故障地气化运行。在这种运行机制下通过提高开闸频率和降低装料量力求几乎连续的装料。这种方案也在用来处理煤碳废料混合物的炉渣槽气化器中试验过。这种方案的缺点是，物流经常中断，由此诱发装料故障。另一些缺点是，尤其是在低装料密度的废料添加比高时，每小时装料量受到技术和工艺方面的限制，并经常出现显著的粗煤气波动。

在实际运行时还进行过试验，通过调节气化剂数量(蒸汽、氧气)克服波动。这在技术方面非常复杂，由于在不同的地点和时间形成气化和高温分解煤气只有在后接设备中才能进行粗煤气的均匀化，从而对质量产生不利影响。

发明内容

由现有技术的缺点得到本发明的目的，在压力作用下达到由含碳废料和含碳固体燃料的非均匀固体气化原料混合物的可与气化效率匹配的、连续和无故障的供给，从而实现一种均匀的粗煤气产量。

通过这样的方法实现这个目的，即，在一处于反应压力之下的容器内具有一固定的气化原料储量，但排除高温反应煤气对原料的热影响。

不均匀气化原料放置在一得到冷却的出料装置上，出料装置设计成这样，使得只有在出料装置开始运行后不均匀气化原料才装入位于它下面的反应空腔。这里出料装置的出料缝在出料方向大于原料组分最大的边长。所述位于受冷却的出料装置下方的空腔沿出料方向朝压力容器的出料口逐渐缩小。在出料口下方固定床式反应器的顶部内设一按希望的散料几何形状设计的原料分配器。

为了实现按本发明的方案，在一与反应压力匹配的压力容器内安装一用于非均匀固体原料的具有通常为0-50t/h的效率的出料装置。具有0.05-8t/h密度差别、0-200mm粒度分布和特定流动性能的混合原料的输入由存在的固定数量的散料装到一固定不动的最好是旋转对称的受冷却的板上，该板的直径大于上述输入口，使得在出料装置停止运行时形成自然的原料闭锁。在出料装置工作时根据转速的不同将各种不同颗粒的原料混合物排入位于它下面的受冷却的和强制流通的空腔内。

按照本发明，也可以通过使一种具有＜50℃温度的冷气体例如氮气以比固体原料出料量至少大3倍的量沿出料方向连续强制流过压力容器，同时达到在出料缝内和尤其是在反应空腔出口的锥形部分内的速度的提高。由此进行特定的较轻的固体原料成分的加速，从而基本上排除轻的和重的部分的分离，并使煤气固体原料混合物在进入反应器时冷却固体原料分配器，并可靠地防止高温粗煤气回流到压力容器连同出料装置内。

此外按照本发明，固体原料分配器与存在的装料井相结合设计成这样，使得对于具有较高密度的固体原料的偏转角支持反应器的中心可流通性。

本发明的优点是，

·通过出料装置减小或消除反应器的装料问题，

·连续装料防止在粗煤气流量、粗煤气压力和粗煤气质量方面的波动，

·防止粗煤气流量和粗煤气压力的波动大大减少了粗煤气流中固体原料颗粒的带出，

·对粗煤气流量和粗煤气压力的均匀化以及粗煤气流内固体原料成分的减少、后接设备的可控性，如粗煤气冷却、气水分离直至煤气利用产生有利影响。

附图说明

附图1示出本发明技术方案的示意剖视图。

具体实施方式

借助于实施例结合图1对本发明作较详细的说明。

在压力容器1内出料装置上方设有导向板2，其中央开口小于固定不动的盘4和位于它上面的可旋转的星形出料装置3的直径，星形出料装置的叶片设计成这样，使得在星形轮运转时叶片对固体原料施加径向力，从而使原料强制输入空腔7内。固定不动的盘4和空腔的壁部被强制冷却。固体原料5和吹冲用气体6的输入在压力容器顶部用出料装置进行。内部结构这样地构造，使得保证气体通过出料缝强制流入空腔内。

在反应器顶部固定一固体原料分配器。按照下降的散料要达到的散料几何形状，根据设备规格(落差、反应器直径等等)确定直径和角度。

按照现有技术，在反应器和带有内置出料装置的出料容器之间可以附加地安装密闭闸门或锥形闭锁机构。

                        附图标记表

1储存容器                      2导向板

3出料装置                      4固定不动的盘

5固体原料                      6吹冲气体

7空腔                          8固体原料分配器

Claims (3)

1.在用于非均匀原料混合物气化的固定床式反应器中用以防止粗煤气波动的方法，所述非均匀原料混合物包括含碳的固体废料和含碳的固体燃料，此方法按照带有沉降散料的固定床式压力气化的方法，以避免在连续抽出的粗煤气中存在由过程所引起的压力、流量和质量波动，其特征为：

·固定床式反应器的装料由一处于反应压力下的储存容器进行，

·在该储存容器内有一种持续存在的、包括含碳固体废料和含碳固体燃料的混合物的散料，

·散料强制输送，放在一出料装置上，在出料装置停止运行时向上形成一自然的原料闭锁，

·出料装置得到冷却，并断续或连续运行，

·从储存容器出来继续向下建立一具有温度为50℃以下的合适的气体的强制气流，该气体的体积共计至少为输出的固体原料体积三倍的量。

2.按权利要求1的方法，其特征为：在出料装置运行时，非均匀固体原料混合物强制通过一个在储存容器内壁和受冷却的出料装置之间的相应尺寸的出料缝隙，排入一空腔，并且，在出料装置下方沿储存容器出料口方向缩小的空腔直径内，气体的速度从而还有非均匀固体混合物特定的较轻的组成部分的速度升高。

3.按权利要求1和2的装置，其特征为：

·在向下逐渐缩小的储存容器的下部内，在出料装置的上方设置横截面继续缩小的导向板，

·出料装置得到冷却，并由一旋转对称的可旋转的板连同两个或多个对称设置的带动件组成，

·旋转对称的可旋转的板设置在一直径较小的固定不动的盘的上方，

·储存容器内壁和旋转对称的可旋转的板之间的距离大于所用固体原料预计的最大边长，

·在出料装置下方的空腔直径朝反应器方向继续缩小，

·在反应器顶部内还设置一固体原料分配器，其直径和角度取决于固体原料混合物的落差和反应器直径。

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