CN205170773U - 用于气化含碳的燃料的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有六通道冷却屏的燃料气化器。对于具有液体冷却的冷却屏的气流床气化器来说提出，用于冷却液的输送部管接头和排出部管接头在用于容器盖的装配凸缘下方从侧面穿过柱状的压力容器。冷却屏的上端部定位得高于装配凸缘。由此实现压力容器盖的简化的可装配性。多个平行环绕的管线的下端部聚集在用于输送冷却水的柱状的管接头穿引部中。柱状的管接头穿引部压力密封地穿过气流床气化器的压力罩。总的来说实现了冷却屏的低耗费的可装配性。

Description

用于气化含碳的燃料的反应器

技术领域

本实用新型涉及一种用于在直至10Mpa的压力下在气流床中利用含有自由氧的气化剂气化含碳的、形成熔渣的燃料的反应器，所述反应器具有冷却屏的简化的可装配性。

背景技术

对于用于对形成熔渣的燃料进行气流床气化的气化器而言，由DE102011080838B3公开了，通过多通道的、螺旋状地缠绕的管道膜壁（也称为冷却屏）限定出反应室。用于冷却屏的冷却水经由气化器的压力容器壁中的管接头连接。

冷却屏尺寸的一个限制性因素是冷却水管道的额定宽度。随着反应室的扩大，带着提升效率的目的，热交换的面积也增大，这就导致需要更大的水量来排出这些热量。随着管道直径的增大，管道屏上的液态熔渣的排流情况恶化并且渣化变得越来越不均匀。但是，为了避免局部过热和冷却屏受损，均匀的渣化是有必要的。还有一个缺点是，随着额定宽度的增大，从百分比上来看更少的水量参与到直接的热交换中。因此最好增加管道绕圈的数量。

在气化器功率增大的情况下增加绕圈的数量需要更多用于输送和排出冷却水的管接头。此外，在停机时为了避免冻住需要完全排空冷却水管并且将其松开。

在DE102011080838B3中提出，在冷却屏的下端处，围绕着反应器的垂直的中央轴线同心地布置环形分流器，其中各个管线以其下端与环形分流器连接，并且该环形分流器与管接头穿引部连接，该管接头穿引部压力密封地穿过压力罩。

更换冷却屏也意味着繁琐的作业、检验和验收，尤其是对接头的穿过容器的上底部的穿引部的作业、检验和验收。挑战就在于上部的容器盖的复杂的可装配性，所述复杂的可装配性与繁琐地穿引各个管线、实现最终的焊缝以及其受限的可检验性相关。在容器压力检验之后，通常不再按照规定（AD、ASME、TSG）完成焊接工作。按照通行的压力容器规定，为所述焊缝要与技术监管部门约定相应专门的验收规则。

实用新型内容

本实用新型所基于的问题在于，如此设计气化反应器，从而能够低耗费地装配冷却屏。

该问题通过一种用于在直至10Mpa的压力下在气流床中利用含有自由氧的气化剂来气化含碳的燃料的反应器得以解决。所述反应器具有简化的可装配性，其中

-在压力罩（7）中，冷却屏（1）限定出反应室（11），

-所述冷却屏利用被冷却液穿流的管道的环绕构成，

-所述冷却屏具有多个管线（4），所述管线相互平行地环绕，

-所述压力罩在所述冷却屏的上部区域内经由罩凸缘（9）用容器盖（10）可松脱地封闭，

-所述冷却屏的上端部布置得高于所述罩凸缘，

-单个管线的上端部与用于所述冷却液的上部的管接头穿引部（5.1-5.6）连接，所述管接头穿引部在所述罩凸缘下方压紧地穿过所述压力罩，

-单个管线的下端部与用于所述冷却液的柱状的管接头穿引部（3.1、3.2）连接，所述管接头穿引部在所述冷却屏（14）的下部区域内压紧地穿过所述压力罩。

通过本实用新型，在对工艺技术有意义的情况下限定冷却屏管道的额定宽度并且减少穿过压力容器的管接头的数量的同时，实现了高功率气化器的构造。此外还能够由此增加通道数量（管道的数量）。另一个优点是，对额定宽度的限定同时导致对管道屏厚的限定并由此改善了热传导。

通过去除冷却管道的盖穿引部，在更换冷却屏时装配和维护的耗费显著降低。此外，所有的焊缝都是能够检验的并且省去了为了确保质量而采取的全方位的特殊措施。另一个优点是为了进行修改能够更好地进入冷却屏和压力容器之间的间隙。

因为在停机时能够完全地排空冷却屏，消除了在零下温度下遭到破坏的风险，还能够省去保持冷却屏循环温暖或者使用防冻剂的麻烦。

柱状的管接头穿引部构成用于多个管线的多个下端部的低耗费的连接。

在此还提供了本实用新型的有利的改进方案。在一种有利的改进方案中，单个管线的上端部与压力密封地穿过所述压力罩的各个管接头穿引部连接。更有利的是，在管线的上端部的最高点上连接着排气导管，所述排气导管的另一个端部经由管接头穿引部在罩凸缘下方压紧地穿过所述压力罩。在另一种有利的改进方案中，在所述冷却屏的上端部上布置着上部的分流管，所述上部的分流管基本上同心地围绕着所述反应器的垂直的中央轴线布置，单个管线利用其上端部与所述上部的分流管连接，所述上部的分流管与压力密封地穿过所述压力罩的管接头穿引部连接。更有利的是，在所述上部的分流管的最高点上连接着排气导管，所述排气导管的另一个端部经由管接头穿引部在罩凸缘下方压紧地穿过所述压力罩。优选的是，与管线的下端部连接的柱状的管接头穿引部构成用于冷却液的输送部，与管线的上端部连接的管接头穿引部构成用于冷却液的排出部。有利的是，所述冷却屏利用六个平行的管线的环绕构成。在一种有利的改进方案中，所述柱状的管接头穿引部（3.1、3.2）以其轴线相对于所述反应器的轴线径向地进行布置。优选地，各个管线的下端部基本上与柱状的管接头穿引部（3.1、3.2）垂直地连接。有利的是，各个管线的下端部连续下降地与柱状的管接头穿引部（3.1、3.2）连接。优选的是，所述冷却屏的上端部布置在高出所述罩凸缘的高度上，从而形成通往焊缝（12）的侧向入口，所述焊缝将管线的上端部与上端的管接头穿引部（5.1-5.6）连接起来。

附图说明

下面作为实施例在为了理解所必要的范围内借助附图更详尽地阐述本实用新型。图中示出：

图1是根据本实用新型的、用于气流床气化器的管道屏的侧向截面图，并且

图2是图1中C-C截面中管道屏的从下面看的截面图。

附图标记列表：

1冷却屏

2.1、2.2冷却水输送部

3.1、3.2输送部分流器、柱状的管接头穿引部

4通往冷却屏的连接导管

5.1-5.6冷却水排出部、回流穿引部

6冷却屏基座

7压力罩

8支承板

9主凸缘

10容器盖

11反应室

12将管线的上端部与上部的管接头穿引部连接起来的焊缝

13气化燃烧器的底座。

附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

具体实施方式

在直至10MPa（100bar）的气化压力下工作的气化反应器的反应室11由冷却屏1限定，该冷却屏由压力罩7罩住。在设备的顶部是气化燃烧机13的底座，经由该底座输送含有反应介质、燃料和自由氧的气化剂。经由冷却屏的下端上的开口排出气化气和液态熔渣，所述液态熔渣在气化温度在1200到1900℃之间时由燃料灰分构成。在压力罩和冷却屏之间有冷却屏间隙。该冷却屏在上部和下部处逐渐变细。冷却屏经由冷却屏基座6支撑在支承板8上。

在冷却屏中变热的冷却水作为热水被排出并且在利用其热含量的情况下被冷却并且作为冷却水再次被输送给冷却屏。冷却屏中的水压被保持高出反应室内的气化压力十分之几MPa（几bar）。冷却屏利用多个、总的来说n个平行缠绕的管线构成。在一种优选的设计方案中，冷却屏具有六个平行缠绕的管线。各个管线的下端部与布置在冷却屏下部高度上的管接头穿引部连接，所述管接头穿引部压力密封地穿过压力罩。在一种设计变型方案中，布置了多个管接头穿引部3.1、3.2，它们能够分布在柱状的压力罩的周缘上。

各个管线的上端部与管接头穿引部5.1-5.6连接，所述管接头穿引部在压力罩凸缘9的下方压力密封地穿过压力罩，其中所述管接头穿引部分布在柱状的压力罩的周缘上。

经由填塞衬套密封部（Stopbuchsdichtungen）实现用于输送或者说排出冷却水的管接头穿引部的压紧的穿引。

通往下部的管接头穿引部3.1、3.2的输送部管道4和通往上部的管接头穿引部5.1-5.6的排出部管道通过形成偏差的曲率灵活地构造，由此能够补偿启动和停机过程中的热膨胀。增加冷却屏的管道数量（多通道性），其中一方面限定了冷却屏管道的额定宽度，另一方面即使在气化器功率提升的反应器中也避免了冷却屏的局部过热。

柱状的管接头穿引部3.1、3.2在冷却屏的下部区域的高度上压力密封地穿过压力罩7。所述管接头穿引部伸入到冷却屏间隙的拓宽的空间内，该空间由向下逐渐变细的冷却屏构成。多个输送部管道4与管接头穿引部3.1、3.2的柱形罩连接。在管接头穿引部上能够连接2个或更多个管道（优选3到4个）。能够布置多个管接头穿引部3.1、3.2。在具有6通道冷却屏的实施例中布置了2个管接头穿引部3.1、3.2，在所述管接头穿引部上分别连接着三个输送部管道4。通过上面连接着压力罩内多个输送部管道4的管接头穿引部，相应地减少了必要的、用于冷却水的预流的、穿过压力罩的、压力密封的穿引部的数量。

管接头穿引部3.1、3.2布置在冷却屏的最低点。将管接头穿引部与压力罩内的冷却屏的各个螺旋管连接起来的输送部管道4布置成连续下降的。这些措施使得能够完全排空冷却屏。借此能够完全排出冷却水，并且确保不会在0℃以下停机时因为冷冻造成破坏。

下部的管接头穿引部构造成柱状。该管接头穿引部相对于反应器轴线径向地伸入到压力罩和冷却屏的逐渐变细的下端部之间的空间中。各个管线的下端部基本上与管接头穿引部的轴线呈直角地与管接头穿引部连接。能够布置多个管接头穿引部作为分流器，在所述多个管接头穿引部上分别连接冷却屏的多个管线。

冷却屏在其上端部处的各个螺旋管排出变热的冷却水并且利用回流穿引部5.1-5.6从侧面连接到柱状的压力罩7上。能够布置仅一个引导所有螺旋管的回流的回流穿引部，或者布置多个引导多个螺旋管的回流的回流穿引部，或者为每个螺旋管布置一个自己的回流穿引部。

一个回流穿引部或者多个回流穿引部布置在主凸缘9下方。该主凸缘布置得低于冷却屏的上端部，从而使得在取走容器盖10时，冷却屏的上端部超过主凸缘伸出。通过这项措施使得在装配和更换冷却屏时，必要的最终装配焊缝12在罩凸缘上方容易接触的区域内。从而显著减少了装配和维护耗费，并且确保了检验的可行性。相对于带有穿过容器盖的回流穿引部的实施方式，省去了容器盖上的繁琐作业。

作为另一种实施变型方案能够有意义的是，将所有的回流聚集到内部的集流器中、例如环形分流器中，其中所述集流器与上部的管接头穿引部5连接，由此进一步减少穿过压力罩的穿引部的数量。

Claims (11)

1.用于气化含碳的燃料的反应器，所述气化在直至10Mpa的压力下在气流床中利用含有自由氧的气化剂来实现，所述反应器具有简化的可装配性，其特征在于，

-在压力罩（7）中，冷却屏（1）限定出反应室（11），

-所述冷却屏利用被冷却液穿流的管道的环绕构成，

-所述冷却屏具有多个管线（4），所述管线相互平行地环绕，

-所述压力罩在所述冷却屏的上部区域内经由罩凸缘（9）用容器盖（10）可松脱地封闭，

-所述冷却屏的上端部布置得高于所述罩凸缘，

-单个管线的上端部与用于所述冷却液的上部的管接头穿引部（5.1-5.6）连接，所述管接头穿引部在所述罩凸缘下方压紧地穿过所述压力罩，

-单个管线的下端部与用于所述冷却液的柱状的管接头穿引部（3.1、3.2）连接，所述管接头穿引部在所述冷却屏（14）的下部区域内压紧地穿过所述压力罩。

2.根据权利要求1所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，单个管线的上端部与压力密封地穿过所述压力罩的各个管接头穿引部连接。

3.根据权利要求2所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，在管线的上端部的最高点上连接着排气导管，所述排气导管的另一个端部经由管接头穿引部在罩凸缘下方压紧地穿过所述压力罩。

4.根据权利要求1所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，

-在所述冷却屏的上端部上布置着上部的分流管，所述上部的分流管同心地围绕着所述反应器的垂直的中央轴线布置，

-单个管线利用其上端部与所述上部的分流管连接，

-所述上部的分流管与压力密封地穿过所述压力罩的管接头穿引部连接。

5.根据权利要求4所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，在所述上部的分流管的最高点上连接着排气导管，所述排气导管的另一个端部经由管接头穿引部在罩凸缘下方压紧地穿过所述压力罩。

6.根据以上权利要求1-5中任一项所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，与管线的下端部连接的柱状的管接头穿引部构成用于冷却液的输送部，与管线的上端部连接的管接头穿引部构成用于冷却液的排出部。

7.根据以上权利要求1-5中任一项所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，所述冷却屏利用六个平行的管线的环绕构成。

8.根据以上权利要求1-5中任一项所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，所述柱状的管接头穿引部（3.1、3.2）以其轴线相对于所述反应器的轴线径向地进行布置。

9.根据以上权利要求1-5中任一项所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，各个管线的下端部与柱状的管接头穿引部（3.1、3.2）垂直地连接。

10.根据以上权利要求1-5中任一项所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，各个管线的下端部连续下降地与柱状的管接头穿引部（3.1、3.2）连接。

11.根据以上权利要求1-5中任一项所述的用于气化含碳的燃料的反应器，其特征在于，所述冷却屏的上端部布置在高出所述罩凸缘的高度上，从而形成通往焊缝（12）的侧向入口，所述焊缝将管线的上端部与上端的管接头穿引部（5.1-5.6）连接起来。