EA028291B1

EA028291B1 - Горелка для газификации топлива

Info

Publication number: EA028291B1
Application number: EA201300949A
Authority: EA
Inventors: Жианшенг Жанг; Хонгбо Ма; Дади Гу
Original assignee: Тсингуа Юниверсити; Бейджинг Жингде Кингда Текнолоджи Ко, Лтд.
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2017-10-31
Also published as: PL2679660T3; AU2011360053B2; EP2679660B1; SG192940A1; KR101504056B1; EP2679660A1; ES2712929T3; US9488413B2; JP2014507534A; EA201300949A1; CA2828020A1; AU2011360053A1; EP2679660A4; WO2012113149A1; JP5756534B2; CA2828020C; US20140030668A1; KR20130138300A

Abstract

Описана горелка для газификации топлива. Горелка включает внешнюю оболочку (100) с входным и выходным отверстиями в верхней части и в днище соответственно; внутреннюю оболочку (200), которая находится внутри внешней оболочки (100), не касаясь ее, и состоит из отгораживающей стенки, имеющей входное отверстие (N2) и входное отверстие для охлаждающей воды (N3), образуя посредством этого камеру газификации; форсунку (1); нижнюю оболочку (300), которая образует камеру выгрузки шлака, соединяющуюся с камерой газификации, и снабжена отверстием (7) для выгрузки шлака (7) на дне и отверстием (N5) для выхода газа в верхней части боковой стенки; холодильник (9), который окружает выходное отверстие внешней оболочки (100) и соединен снаружи с ее днищем; регулирующий элемент (11), расположенный между днищем внешней оболочки (100) и внутренней оболочкой (200); и газонаправляющую трубу (10), верхний конец которой соединен с холодильником (9), а нижний конец выступает вниз в камеру выгрузки шлака. Горелка может использовать в качестве сырья уголь с высокой температурой плавления золы, обладает высоким сопротивлением эрозии и удобна для замены.

Description

Изобретение относится к горелкам для газификации топлива, в частности к горелкам для газификации угля, использующим уголь с высокой температурой плавления золы в качестве исходного сырья для получения сырого синтез-газа, содержащего монооксид углерода и водород.

Предшествующий уровень

Внутренний слой обычной горелки для газификации, использующей водо-угольную суспензию в качестве исходного сырья, обыкновенно выполняют из огнеупорного кирпича. Требуется, чтобы температура плавления золы угля, используемого в качестве исходного материала, была не выше 1400°С, что ограничивает выбор сорта угля. Например, горелка для газификации компании Дженерал Электрик, работающая на водо-угольной суспензии, требует, чтобы температура плавления золы используемого угля была не выше 1350°С. Соответственно, применение обычных горелок для газификации ограничено, так как они ограничивают использование сырья, в частности дешевого угля. Более того, производство, укладка, эксплуатация и замена огнеупорного кирпича крайне сложны, длительны и трудоемки. Кроме того, обычные горелки для газификации имеют низкую эффективность охлаждения и высокую стоимость.

Краткое изложение изобретения

Изобретение предназначено для решения, хотя бы частичного, по крайней мере одной из проблем, существующих в области газификации топлива. Соответственно, целью настоящего изобретения является разработка горелки для газификации, для которой возможен широкий выбор исходного угольного сырья, не ограничиваемый температурой плавления его золы, так чтобы можно было использовать дешевый уголь, и которая могла бы широко применяться и не загрязняла окружающую среду.

Горелка для газификации согласно предлагаемому изобретению содержит внешнюю оболочку, имеющую входное отверстие вверху и выходное отверстие в днище, и внутреннюю оболочку, которая расположена внутри внешней оболочки, не касаясь ее, и заключает в себе камеру газификации. Внутренняя оболочка образована отгораживающей стенкой со входным и выходным отверстиями для охлаждающей воды и имеет в верхней части входное отверстие, соответствующее входному отверстию внешней оболочки, и выходное отверстие в днище, соответствующее выходному отверстию внешней оболочки. В верхней части внешней и внутренней оболочек расположена форсунка, выступающая в камеру газификации через входное отверстие внешней оболочки и входное отверстие внутренней оболочки. С нижней частью внешней оболочки соединена нижняя оболочка, которая заключает в себе камеру выгрузки шлака, и имеет отверстие для выгрузки шлака в днище и отверстие для выхода газа в верхней части боковой стенки. Камера газификации сообщается с камерой выгрузки шлака через выходное отверстие внешней оболочки и входное отверстие внутренней оболочки. Снаружи с днищем внешней оболочки вокруг ее выходного отверстия соединен холодильник, имеющий охлаждающий канал и входное и выходное отверстия для охлаждающей воды. Между внутренней оболочкой и днищем внешней оболочки размещены регулирующий элемент и газонаправляющая труба, верхний конец которой соединен с холодильником, а нижний конец выступает вниз в камеру выгрузки шлака. В стенке газонаправляющей трубы сделан канал для охлаждающей воды, сообщающийся со входным и выходным отверстиями для воды.

Поскольку у горелки для газификации согласно предлагаемому изобретению камера газификации заключена в отдельной внутренней оболочке, создаваемой отгораживающей стенкой, температура в камере газификации может быть повышена. Так что для производства синтез-газа можно использовать уголь с высокой температурой плавления золы. Более того, горелка для газификации согласно предлагаемому изобретению имеет удобный для замены регулирующий элемент, расположенный между днищем внешней оболочки и внутренней оболочкой, и обладает способностью противостоять газовой эрозии лучше, чем огнеупорный кирпича. Наконец, поскольку установлен холодильник, способный охлаждать газ и золу, выходящие из камеры газификации, эффективность охлаждения возрастает, увеличивая, таким образом, срок службы горелки для газификации.

В некоторых конструктивных вариантах внутренняя оболочка содержит: верхний кольцевой коллектор, определяющий входное отверстие внутренней оболочки; нижний кольцевой коллектор, определяющий выходное отверстие внутренней оболочки; и множество охлаждающих трубок, проходящих бок о бок в вертикальном направлении, причем концы каждой охлаждающей трубки соединены с верхним и нижним коллектором соответственно.

Когда у горелки для газификации согласно предлагаемому изобретению внутренняя оболочка образована верхним и нижним коллекторами кольцевой формы и множеством охлаждающих трубок, проходящих бок о бок в вертикальном направлении, между верхним и нижним коллекторами, внутренняя оболочка более удобна в изготовлении.

В некоторых конструктивных вариантах и верхний, и нижний коллекторы выполнены в виде кольцевой трубы. Так, например, концы каждой из множества охлаждающих трубок приваривают к верхнему и нижнему коллекторам соответственно, что еще более повышает удобство изготовления внутренней оболочки.

В некоторых конструктивных вариантах входное отверстие охлаждающей воды находится в ниж- 1 028291 ней части внутренней оболочки, а выходное отверстие охлаждающей воды находится в верхней части внутренней оболочки.

При расположении входного отверстия для охлаждающей воды в нижней части внутренней оболочки и выходного отверстия - в верхней части внутренней оболочки охлаждающая вода движется противотоком к золе, газу и другим твердым компонентам во внутренней оболочке, так что смесь воды и пара после теплообмена движется вверх за счет естественной циркуляции, что еще улучшает эффективность охлаждения внутренней оболочки.

В некоторых конструктивных вариантах внешняя оболочка содержит верхнюю крышку, нижнюю крышку и прямой цилиндр, концы которого соединены с верхней крышкой и нижней крышкой соответственно.

Так, например, верхняя крышка, нижняя крышка и прямой цилиндр могут быть сварены вместе, что делает более удобным изготовление внешней оболочки.

В некоторых конструктивных вариантах нижний конец газонаправляющей трубы выступает ниже уровня охлаждающей воды в нижней оболочке. Газ из камеры газификации попадает в охлаждающую воду в нижней оболочке, затем выходит из охлаждающей воды и выводится через отверстие для выхода газа, что еще больше снижает температуру газа.

В некоторых конструктивных вариантах холодильник представляет собой кольцевую пластину и выходное отверстие для воды имеет форму плоской кольцевой щели, проходящей в направлении периферии кольцевой пластины.

Большие количества нерасплавленного шлака и несгоревшего угля из камеры газификации при прохождении через холодильник могут вызвать эрозию кольцевого выходного отверстия холодильника. Из-за того что выходное отверстие для воды имеет форму плоской кольцевой щели, форма выходного отверстия не изменяется, даже если кольцевое выходное отверстие эродируется и поток выпускаемой воды также не изменяется, поддерживая нормальную работу горелки для газификации.

Возможен вариант, когда у холодильника в виде кольцевой пластины отверстие для выхода воды ориентировано горизонтально в направлении к центральной оси или от центральной оси кольцевой пластины.

Возможно также, чтобы у холодильника в виде кольцевой пластины отверстие для выхода воды проходило в направлении к центральной оси или от центральной оси кольцевой пластины с наклоном вниз.

Соответственно, у горелки для газификации согласно предлагаемому изобретению степень охлаждения может удобно регулироваться путем изменения направления выходного отверстия для воды.

В некоторых конструктивных вариантах регулирующий элемент содержит кольцевой желоб с кольцевой канавкой, установленный на днище внешней оболочки вокруг ее выходного отверстия; и кольцевую вставную пластину, верхний конец которой закреплен на наружной поверхности днища внутренней оболочки вокруг ее выходного отверстия, а нижний конец вставлен в кольцевую канавку.

Регулирующий элемент в конструктивных вариантах предлагаемого изобретения просто устроен, может долго служить и удобен в изготовлении и монтаже.

Горелка для газификации согласно предлагаемому изобретению дополнительно содержит охлаждающую панель с охлаждающим каналом, сообщающимся соответственно со входным и выходным отверстиями для воды. Верхний конец охлаждающей панели соединен с днищем внешней оболочки с наружной стороны. Охлаждающая панель охватывает газонаправляющую трубу, оставляя между ними пространство для выхода газа, и отверстие для выхода газа сообщается с верхней частью пространства для выхода газа.

В некоторых конструктивных вариантах нижний конец охлаждающей панели находится под уровнем охлаждающей воды в нижней оболочке, а нижний конец газонаправляющей трубы находится выше уровня охлаждающей воды в нижней оболочке.

При размещении охлаждающей панели в газонаправляющей трубе выпускаемому газу не нужно проходить через охлаждающую панель, что упрощает конструкцию.

В некоторых конструктивных вариантах выходные отверстия для воды выполняются на внутренней периферийной стенке газонаправляющей трубы и распределяются вверх, вниз и по периферии газонаправляющей трубы.

При таком расположении выходных отверстий для воды в газонаправляющей трубе эффективность охлаждения золы, газа и других твердых компонентов еще возрастает, и уменьшается деформация горелки для газификации, что продлевает срок ее службы.

В некоторых конструктивных вариантах холодильник и газонаправляющая труба выполняются заодно. Соответственно изготовление холодильника и газонаправляющей трубы упрощается.

Другие особенности и преимущества конструктивных вариантов предлагаемого изобретения частично будут даны в дальнейшем описании, будут видны из описания или могут быть установлены при осуществлении предлагаемого изобретения.

Краткое описание чертежей

Эти и другие особенности и преимущества конструктивных вариантов предлагаемого изобретения

- 2 028291 будут более понятны и наглядны из последующего описания с отсылками к прилагаемым чертежам, на которых фиг. 1-3 - схематические изображения трех конструктивных вариантов горелки для газификации согласно предлагаемому изобретению;

фиг. 4 - увеличенное схематическое изображение участка А на фиг. 1-3; и фиг. 5 - увеличенное схематическое изображение участка В на фиг. 1-3.

Подробное изложение изобретения

Детали изобретения будут раскрыты при описании конструктивных вариантов. Описанные конструктивные варианты со ссылками на чертежи являются иллюстративными, пояснительными и используются для общего понимания предлагаемого изобретения. Они не должны рассматриваться как ограничивающие данное изобретение. Одни и те же или аналогичные элементы и элементы, имеющие те же или такие же функции, обозначены одинаковыми числовыми позициями по всему описанию.

В описании, если специально не оговорено иное, соотносительные термины центральный, продольный, поперечный, передний, задний, правый, левый, внутренний, наружный, нижний, верхний, горизонтальный, вертикальный, над, под, верх, низ, а также производные от них (например, горизонтально, вниз, вверх и т.д.) следует понимать как относящиеся к ориентации только при демонстрации на чертежах и пояснениях к ним. Соотносительные термины даются для удобства описания и не требуют, чтобы предлагаемое устройство было сконструировано или работало бы именно в такой ориентации.

Если специально не оговорено иное, термины, относящиеся к соединениям, связям и т.д., такие как установленный, соединенный, взаимосвязанный, используются в отношении элементов, которые соединены между собой непосредственно или через промежуточные элементы, а также относятся как к подвижным, так и к жестким соединениям.

Горелка для газификации топлива согласно конструктивным вариантам настоящего изобретения будет описана ниже со ссылками на чертежи.

Как показано на фиг. 1 и 4-5, горелка для газификации топлива согласно конструктивным вариантам настоящего изобретения содержит внешнюю оболочку 100, внутреннюю оболочку 200, форсунку 1, нижнюю оболочку 300, холодильник 9, регулирующий элемент 11, и газонаправляющую трубу 10.

Внешняя оболочка 100 является разгрузочной оболочкой. Входное отверстие внешней оболочки 100 выполнено в ее верхней части, а выходное отверстие выполнено в днище внешней оболочки 100. Внутренняя оболочка 200 расположена внутри внешней оболочки 100, не касаясь ее и образуя, таким образом, пространство между внутренней оболочкой 200 и внешней оболочкой 100. Нет никаких особых ограничений на способ монтажа внутренней оболочки 200 внутри внешней оболочки 100. Например, внутренняя оболочка 200 может быть подвешена на кронштейне, расположенном снаружи горелки для газификации.

Камера газификации заключена во внутренней оболочке 200, и внутреннее давление в камере газификации находится в пределах от 0,1 до 9,0 МПа. Входное отверстие внутренней оболочки 200 выполнено в ее верхней части и соответствует входному отверстию внешней оболочки, а выходное отверстие внутренней оболочки 200 выполнено в ее днище и соответствует выходному отверстию внешней оболочки.

Например, входное отверстие внутренней оболочки и входное отверстие внешней оболочки выровнены в ряд в верхнем и нижнем направлении, и выходное отверстие внутренней оболочки и выходное отверстие внешней оболочки выровнены в ряд в верхнем и нижнем направлении.

Внутренняя оболочка 200 образована отгораживающей стенкой со входным отверстием N2 охлаждающей воды и выходным отверстием N3 охлаждающей воды. Соответственно, воду можно использовать для охлаждения внутренней оболочки 200 вместо облицовки внешней оболочки 100 огнеупорным кирпичом. Это повышает температуру, которую может выдерживать камера газификации. Например, температура, которую может выдерживать камера газификации может достигать 1400°С и выше. Поэтому для производства сырого угольного газа, содержащего монооксид углерода и водород, в качестве сырья можно использовать уголь с высокой точкой плавления золы.

Предпочтительно подавать инертный газ в пространство между внутренней оболочкой 200 и внешней оболочкой 100 по отдельному трубопроводу, предотвращая таким образом попадание в это пространство газа, получаемого в камере газификации и поддерживая равновесие давлений в пространстве между оболочками и в камере газификации.

Форсунка 1 размещена в верхних частях внешней оболочки 100 и внутренней оболочки 200 так, чтобы выступать в камеру газификации через входные отверстия внешней и внутренней оболочек. Другими словами, форсунка 1 может быть установлена во входных отверстиях внешней и внутренней оболочек, и верхний конец форсунки 1 выступает из внешней оболочки 100, а нижний конец форсунки 1 проходит внутрь камеры газификации. Например, форсунка 1 может иметь три входных отверстия Ν1α, N16, Ν1ο, которые используются для впрыскивания в камеру газификации водо-угольной суспензии и окислителя соответственно.

Нижняя оболочка 300 соединена с нижней частью внешней оболочки 100 и заключает в себе камеру

- 3 028291 выгрузки шлака. Отверстие 7 для выгрузки шлака выполнено в днище нижней оболочки 300, и нижняя часть 6 нижней оболочки 300 может иметь коническую форму. Отверстие N5 для выхода газа выполнено в верхней части боковой стенки нижней оболочки 300. Камера газификации сообщается с камерой выгрузки шлака через выходные отверстия внешней и внутренней оболочек, и, следовательно, горячий газ, образующийся по реакции сгорания водо-угольной суспензии с окислителем, впрыскиваемых в камеру газификации через форсунку 1, поступает в камеру выгрузки шлака через выходные отверстия внешней и внутренней оболочек вместе с золой (включая расплавленный шлак, нерасплавленный шлак и другие твердые компоненты).

Холодильник 9 соединен с наружной стороны с днищем внешней оболочки 100 вокруг ее выходного отверстия. Предпочтительно, чтобы холодильник 9 представлял собой кольцевую пластину с охлаждающим каналом внутри. Входное отверстие и выходное отверстие 91 охлаждающей воды сообщаются с охлаждающим каналом в кольцевой пластине. Вода разбрызгивается из холодильника 9 через выходное отверстие 91 охлаждающей воды для охлаждения газа и золы, выходящих из камеры газификации. Предпочтительно, чтобы выходное отверстие 91 охлаждающей воды имело форму плоской кольцевой щели, проходящей в направлении периферии кольцевой пластины.

Соответственно, если даже кольцевая пластина стирается впрыскиваемой водой, это только приводит к увеличению внутреннего диаметра кольцевой пластины, но не влияет на выходное отверстие 91 охлаждающей воды, так что расход потока воды не меняется. Это позволяет использовать в качестве сырья уголь с высокой температурой плавления золы и повышает надежность работы.

Для регулирования положения днища внутренней оболочки 200 между внутренней оболочкой 200 и днищем внешней оболочки 100 расположен регулирующий элемент 11.

Газонаправляющая труба 10 верхним концом соединена с холодильником 9, а нижним концом выступает вниз в камеру выгрузки шлака. В стенке газонаправляющей трубы 10 выполнен канал для охлаждающей воды, и входные отверстия Ν4α, N46 и выходное отверстие 101 для воды соответственно сообщаются с каналом для охлаждающей воды в газонаправляющей трубе 10.

Как показано на фиг. 1 и 4, множество выходных отверстий 101 для воды выполнены во внутренней периферийной стенке газонаправляющей трубы 10, и входные отверстия Ν4α, N46 для воды в газонаправляющей трубе 10 могут быть соединены со внешним источником воды через трубу нижней оболочки 300. Вода поступает в газонаправляющую трубу 10 через трубу и входные отверстия Ν4α, N46, а затем впрыскивается внутрь газонаправляющей трубы 10, охлаждая, таким образом, газ и золу, падающую в газонаправляющую трубу 10.

Следует понимать, что выходное отверстие 101 для воды и входные отверстия Ма, N46 для воды в газонаправляющей трубе 10 могут быть выполнены в наружной периферийной стенке газонаправляющей трубы 10. В этом случае охлаждающая вода только охлаждает газонаправляющую трубу 10, но не разбрызгивается от внутренней периферийной стенки газонаправляющей трубы 10 для непосредственного контакта с выходящим газом и золой.

В описании настоящего изобретения отверстия, в частности отверстие для выгрузки шлака, отверстие для выхода газа, входное отверстие для воды следует понимать в широком смысле. Как пример, не сводящий только к такому пониманию, каждое отверстие может представлять собой отрезок трубы определенной длины, на котором могут находиться соответствующие вентили для того, чтобы открывать или закрывать отверстие. Например, отверстие для выхода газа и труба для выхода газа означают одно и то же.

В одном из вариантов предлагаемого изобретения, как показано на фиг. 1 и 4, холодильник 9 и газонаправляющая труба 10 могут быть выполнены заодно. Как пример, не сводящий только к такому пониманию, холодильник 9 и газонаправляющая труба 10 выполнены в форме цилиндра, имеющего круговое отверстие в верхней части его поверхности. Соответственно, холодильник 9 и газонаправляющая труба 10 могут иметь общие входные отверстия Ма, N46 для воды, и канал для охлаждающей воды в холодильнике 9 сообщается с каналом охлаждающей воды в газонаправляющей трубе 10, еще более упрощая конструкцию холодильника 9 и газонаправляющей трубы 10.

Как показано на фиг. 1, в этом варианте нижний конец газонаправляющей трубы 10 выступает ниже уровня охлаждающей воды в нижней оболочке 300. Когда газ и зола из камеры газификации попадают в газонаправляющую трубу 10, газ выходит из горелки для газификации через отверстие N5 для выхода газа в верхней части нижней оболочки 300 после прохождения через охлаждающую воду в нижней оболочке 300, что еще более снижает температуру газа, тогда как зола падает в охлаждающую воду в нижней оболочке 300 и удаляется из нижней оболочки 300 через отверстие 7 для выгрузки шлака.

У горелки для газификации согласно предлагаемому изобретению камера газификации образована внутренней оболочкой 200 выполненной из единой отгораживающей стенки. За счет этого температура в камере газификации может быть повышена, так что в качестве исходного сырья для производства газа можно использовать уголь с высокой температурой плавления золы, и также удобно изготавливать, заменять и обслуживать внутреннюю оболочку 200. Более того, регулирующий элемент 11, расположенный между внутренней донной стенкой внешней оболочки 100 и внутренней оболочкой 200, удобно заменять, и он способен противостоять газовой эрозии лучше, чем огнеупорный кирпич.

- 4 028291

Как показано на фиг. 1 и 5, в некоторых конструктивных вариантах настоящего изобретения внутренняя оболочка 200 включает верхний коллектор, нижний коллектор и множество охлаждающих труб. Верхний коллектор имеет кольцевую форму и определяет входное отверстие внутренней оболочки. Аналогично, нижний коллектор имеет кольцевую форму и определяет выходное отверстие внутренней оболочки. Как пример, не сводящий только к такому пониманию, верхний коллектор и нижний коллектор представляют собой кольцевые трубы, что просто изготавливать.

Концы каждой охлаждающей трубки соединены с верхним и нижним коллектором соответственно, и множество охлаждающих трубок проходят бок о бок в верхнем и нижнем направлении. Следует отметить, что выражение охлаждающие трубки проходят в верхнем и нижнем направлении не означает, что каждая охлаждающая трубка должна быть строго прямой и вертикальной, но означает, что каждая из охлаждающих трубок несколько выгнута наружу в радиальном направлении, как показано на фиг. 1, но, по существу, проходит в верхнем и нижнем направлении. Соответственно, внутреннюю оболочку 200 более удобно изготавливать и устанавливать по месту, снижая этим стоимость.

Как показано на фиг. 1, входное отверстие N2 для охлаждающей воды расположено в нижней части внутренней оболочки 200, а выходное отверстие N3 для охлаждающей воды расположено в верхней части внутренней оболочки 200. Как описано выше, охлаждающая вода, поступающая во внутреннюю оболочку 200 из нижнего входного отверстия N2 для охлаждающей воды превращается после теплообмена в паро-водяную смесь, и смесь может выходить из внутренней оболочки 200 через выходное отверстие N3 для охлаждающей воды за счет естественной циркуляции, способствуя, таким образом, циркуляции воды.

В одном из вариантов предлагаемого изобретения, как показано на фиг. 1, внешняя оболочка 100 содержит верхнюю крышку 2, нижнюю крышку 4 и прямой цилиндр 3, концы которого соединены соответственно с верхней крышкой 2 и нижней крышкой 4. Как пример, не сводящий только к такому пониманию, верхняя крышка 2, нижняя крышка 4 и прямой цилиндр 3 могут быть сварены вместе после раздельного изготовления, так что внешняя оболочка 100 имеет вытянутое продольное сечение.

Как показано на фиг. 1, регулирующий элемент 11 включает кольцевой желоб 112 и кольцевую вставную пластину 111. Кольцевой желоб 112 установлен на днище внешней оболочки 100 вокруг выходного отверстия внешней оболочки и заключает в себе кольцевую канавку. Верхний конец кольцевой вставной пластины 111 закреплен снаружи на днище внутренней оболочки 200 вокруг выходного отверстия, а нижний конец кольцевой вставной пластины 111 вставлен и подогнан внутрь кольцевой канавки, регулируя таким образом положение днища внутренней оболочки 200.

Как показано на фиг. 1 и 4, в некоторых конструктивных вариантах предлагаемого изобретения предпочтительно, чтобы выходные отверстия 101 для воды в газонаправляющей трубе находились на ее внутренней периферийной стенке и распределялись вверх, вниз и по периферии газонаправляющей трубы 10. Соответственно, во время выхода газа и золы из камеры газификации, газ и зола сначала охлаждаются в холодильнике 9, а затем попадают внутрь газонаправляющей трубы 10 и охлаждаются водой, разбрызгиваемой из выходных отверстий 101 для воды, распределенных на внутренней периферийной стенке газонаправляющей трубы 10 по всей длине и по периферии, что повышает эффективность охлаждения.

В некоторых вариантах предлагаемого изобретения холодильник 9 представляет собой кольцевую пластину, и отверстие 91 для выхода воды из холодильника 9 ориентировано горизонтально в направлении к центральной оси или от центральной оси кольцевой пластины. Когда выходное отверстие 91 охлаждающей воды в холодильнике 9 ориентировано горизонтально в направлении от центральной оси кольцевой пластины, охлаждающая вода, разбрызгиваемая через выходное отверстие 91 холодильника 9, может образовывать воронку, что еще больше повышает эффективность охлаждения. Возможно также, чтобы у холодильника 9 в виде кольцевой пластины отверстие 91 для выхода охлаждающей воды проходило в направлении к центральной оси или от центральной оси кольцевой пластины с наклоном вниз.

Соответственно, согласно вариантам предлагаемого изобретения можно регулировать эффективность охлаждения газа и золы, регулируя направление струй воды изменением направления выходного отверстия 91 в холодильнике 9.

Работа горелки для газификации согласно конструктивному варианту, изображенному на фиг. 1, будет упрощенно описана ниже.

Водо-угольную суспензию и окислитель впрыскивают в камеру газификации через форсунку 1, и в камере газификации происходит реакция газификации. Продукты реакции содержат газ (включая СО, Н₂, Н₂О, СО₂, СН₄ и т.д.), расплавленную и нерасплавленную углерод-содержащую золу, и малые количества других компонентов, перешедших из исходного топлива. Образовавшиеся горячий газ и зола проходят вниз через холодильник 9 и газонаправляющую трубу 10 для охлаждения. Таким образом, температура газа и золы понижается. Как пример, не сводящий только к такому пониманию, температура быстро снижается с уровня выше 1300°С, отверждая большую часть расплавленного шлака. Отвердевший расплавленный шлак, нерасплавленные твердые компоненты и газ попадают в воду в камере выгрузки шлака. Затем шлак выгружают через отверстие 7 для выгрузки шлака, а газ после выхода из воды выходит из отверстия N5 для газа, сообщающегося с пространством для выхода газа.

- 5 028291

Другая конструкция горелки для газификации согласно предлагаемому изобретению будет описана ниже со ссылкой на фиг. 2.

Как показано на фиг. 2, горелка для газификации согласно варианту предлагаемого изобретения дополнительно содержит охлаждающую панель 8. Например, охлаждающая панель 8 может быть цилиндрической. Охлаждающая панель 8 содержит входное отверстие N7 для воды, выходное отверстие N8 для воды, и канал в охлаждающей панели, сообщающийся со входным отверстием N7 и выходным отверстием N8 для воды.

Верхний конец охлаждающей панели 8 соединен с внешней донной стенкой внешней оболочки 100, и охлаждающая панель охватывает газонаправляющую трубу 10, оставляя пространство для выхода газа между охлаждающей панелью 8 и газонаправляющей трубой 10. Отверстие N5 для выхода газа сообщается с верхней частью пространства для выхода газа, в частности, может сообщаться через охлаждающую панель 8.

В одном из вариантов изобретения, как показано на фиг. 2, нижний конец охлаждающей панели 8 выступает ниже уровня охлаждающей воды в нижней оболочке 300, а нижний конец газонаправляющей трубы 10 находится выше уровня охлаждающей воды в нижней оболочке 300 с тем, чтобы предотвратить попадание газа в пространство между охлаждающей панелью 8 и нижней оболочкой 300.

Как показано на фиг. 2, и описано выше, исходя из направления естественной циркуляции воды, предпочтительно, чтобы входное отверстие N7 для воды находилось в нижней части, а выходное отверстие N8 для воды находилось в верхней части охлаждающей панели 8.

Другие конструктивные элементы горелки для газификации согласно варианту изобретения, показанному на фиг. 2, могут быть такими же, как показано в приведенных выше конструктивных вариантах на фиг. 1, поэтому их подробное изложение здесь будет опущено.

В этом варианте предлагаемого изобретения зола из камеры газификации падает в охлаждающую воду в нижней оболочке 300, а полученный газ после выхода из газонаправляющей трубы 10 поступает в пространство для выхода газа и движется вверх. Во время движения вверх газ может дополнительно охлаждаться охлаждающей панелью 8 и затем выходит из отверстия N5 для выхода газа.

Работа горелки для газификации согласно конструктивному варианту, изображенному на фиг. 2, будет упрощенно описана ниже.

Водо-угольную суспензию и окислитель впрыскивают в камеру газификации через форсунку 1. Горячие газ и зола для охлаждения проходят вниз через холодильник 9 и газонаправляющую трубу 10. Таким образом, температура газа и золы понижается. Как пример, не сводящий только к такому пониманию, температура быстро снижается с уровня выше 1300°С, отверждая большую часть расплавленного шлака. Отвердевший расплавленный шлак, нерасплавленные твердые компоненты и газ попадают в воду в камере выгрузки шлака. Затем шлак выгружают через отверстие 7 для выгрузки шлака, а газ после попадания из газонаправляющей трубы 10 в пространство для выхода газа и охлаждения охлаждающей панелью 8 выходит из отверстия N5 для выхода газа.

Горелка для газификации согласно еще одному конструктивному варианту будет описана ниже с отсылкой к фиг. 3.

Как показано на фиг. 3, горелка для газификации согласно этому варианту предлагаемого изобретения дополнительно содержит охлаждающую панель 8. Например, охлаждающая панель 8 может быть цилиндрической. Охлаждающая панель 8 содержит входное отверстие N7 для воды, выходное отверстие N8 для воды, и канал в охлаждающей панели, сообщающийся со входным отверстием N7 и выходным отверстием N8 для воды.

Верхний конец охлаждающей панели 8 соединен с наружной донной стенкой внешней оболочки 100 и охлаждающая панель 8 прилажена к газонаправляющей трубе 10, оставляя пространство для выхода газа между охлаждающей панелью 8 и газонаправляющей трубой 10. Отверстие N5 для выхода газа сообщается с верхней частью пространства для выхода газа. Например, труба для выхода газа (т.е. отверстие N5 для выхода газа) проходит через газонаправляющую трубу 10, и таким образом отверстие N5 для выхода газа сообщается с верхней частью пространства для выхода газа. Следует понимать, что, например, если охлаждающая панель 8 прилажена к газонаправляющей трубе 10, верхний конец охлаждающей панели 8 может быть соединен с наружной донной стенкой внешней оболочки 100 посредством такого элемента, как натяжной стержень, проходящий через холодильник 9.

В одном из вариантов предлагаемого изобретения, как показано на фиг. 3, нижний конец газонаправляющей трубы 10 выступает ниже уровня охлаждающей воды в нижней оболочке 300, а нижний конец охлаждающей панели 8 расположен выше уровня жидкости охлаждающей воды в нижней оболочке 300.

В этом варианте предлагаемого изобретения выходное отверстие 101 для воды может находиться во внутренней стенке или во внешней стенке газонаправляющей трубы 10.

Другие конструктивные элементы и этапы работы горелки для газификации, показанной на фиг. 3, могут быть такими же, как показано в приведенных выше конструктивных вариантах на фиг. 1 и 2, поэтому их подробное изложение здесь опускается.

Термины по всему описанию воплощение, варианты реализации, один конструктивный вари- 6 028291 ант, пример, отдельный пример или некоторые примеры означают, что отдельные признаки, структуры, материалы или параметры, приведенные для примера или конструктивного варианта относятся по крайней мере к одному из вариантов или примеров изобретения. Словесные обороты, такие как в некоторых конструктивных вариантах, согласно одному из конструктивных вариантов изобретения, в конструктивном варианте, пример, отдельный пример или некоторые примеры в разных местах описания не обязательно означают отсылку только к одному конкретному примеру воплощения изобретения. Более того, отдельные признаки, структуры, материалы или параметры могут сочетаться любым подходящим образом в одном или более конструктивных вариантов или примеров.

Хотя были представлены и описаны поясняющие примеры, специалисту должно быть понятно, что в конструктивных вариантах, не отклоняясь от духа и смысла изобретения, могут присутствовать изменения, варианты и модификации.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Установка для газификации топлива, включающая внешнюю оболочку (100), имеющую входное отверстие вверху и выходное отверстие в днище; внутреннюю оболочку (200), образованную отгораживающей стенкой и имеющую входное отверстие (N2) и выходное отверстие (N3) для охлаждающей воды, при этом внутренняя оболочка (200) расположена внутри внешней оболочки (100), не касаясь ее, и заключает в себе камеру газификации, имея в верхней части входное отверстие, соответствующее входному отверстию внешней оболочки (100), и выходное отверстие в днище, соответствующее выходному отверстию внешней оболочки (100);

форсунку (1), расположенную в верхней части внешней и внутренней оболочек так, чтобы выступать в камеру газификации через входное отверстие внешней оболочки (100) и входное отверстие внутренней оболочки (200);

нижнюю оболочку (300), соединенную с нижней частью внешней оболочки (100), причем нижняя оболочка (300) заключает в себе камеру выгрузки шлака и имеет отверстие (7) для выгрузки шлака в днище и отверстие (N5) для выхода газа в верхней части боковой стенки, при этом камера газификации сообщается с камерой выгрузки шлака через выходное отверстие внешней оболочки (100) и выходное отверстие внутренней оболочки (200);

холодильник (9), соединенный снаружи с днищем внешней оболочки (100) вокруг ее выходного отверстия и имеющий охлаждающий канал, входное отверстие и выходное отверстие (91) для охлаждающей воды;

позиционирующий элемент (11), размещенный между внутренней оболочкой (200) и днищем внешней оболочки (100); и газонаправляющую трубу (10), верхний конец которой соединен с холодильником (9), а нижний конец выступает вниз в камеру выгрузки шлака, причем в стенке газонаправляющей трубы (10) сделан канал для охлаждающей воды, сообщающийся со входным и выходным отверстиями для воды соответственно, причем позиционирующий элемент (11) содержит кольцевой желоб (112) с кольцевой канавкой, установленный на днище внешней оболочки (100) вокруг ее выходного отверстия; и кольцевую вставную пластину (111), верхний конец которой закреплен на наружной поверхности днища внутренней оболочки (200) вокруг ее выходного отверстия, а нижний конец вставлен в кольцевую канавку.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя оболочка (200) включает верхний кольцевой коллектор, определяющий входное отверстие внутренней оболочки (200); нижний кольцевой коллектор, определяющий выходное отверстие внутренней оболочки (200); и множество охлаждающих трубок, проходящих бок о бок в вертикальном направлении, причем концы каждой охлаждающей трубки соединены с верхним и нижним коллектором соответственно.
3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что и верхний, и нижний коллекторы выполнены в виде кольцевой трубы.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что входное отверстие (N2) охлаждающей воды находится в нижней части внутренней оболочки (200), а выходное отверстие (N3) охлаждающей воды находится в верхней части внутренней оболочки (200).
5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что внешняя оболочка (100) включает верхнюю крышку (2);

нижнюю крышку (4) и прямой цилиндр (3), концы которого соединены с верхней крышкой (2) и нижней крышкой (4) соответственно.
6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нижний конец газонаправляющей трубы (10) выступает ниже уровня охлаждающей воды в нижней оболочке (300).
7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что холодильник представляет собой кольцевую пластину и выходное отверстие (91) для воды имеет форму плоской кольцевой щели, проходящей в направлении

- 7 028291 периферии кольцевой пластины.
8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что у холодильника в виде кольцевой пластины отверстие (91) для выхода воды ориентировано горизонтально в направлении к центральной оси или от центральной оси кольцевой пластины.
9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что у холодильника в виде кольцевой пластины отверстие (91) для выхода воды проходит в направлении к центральной оси или от центральной оси кольцевой пластины с наклоном вниз.
10. Установка по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит охлаждающую панель с охлаждающим каналом, сообщающимся соответственно со входным и выходным отверстиями для воды, причем верхний конец охлаждающей панели соединен с днищем внешней оболочки (100) с наружной стороны и охлаждающая панель охватывает газонаправляющую трубу (10), оставляя между ними пространство для выхода газа, и отверстие для выхода газа сообщается с верхней частью пространства для выхода газа.
11. Установка по п.10, отличающаяся тем, что нижний конец охлаждающей панели находится под уровнем охлаждающей воды в нижней оболочке (300), а нижний конец газонаправляющей трубы (10) находится выше уровня охлаждающей воды в нижней оболочке (300).
12. Установка по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит охлаждающую панель с охлаждающим каналом, сообщающимся соответственно со входным и выходным отверстиями для воды, причем верхний конец охлаждающей панели соединен с днищем внешней оболочки (100) с наружной стороны и охлаждающая панель охватывает газонаправляющую трубу (10), оставляя между ними пространство для выхода газа, и отверстие для выхода газа сообщается с верхней частью пространства для выхода газа.
13. Установка по п.12, отличающаяся тем, что нижний конец охлаждающей панели находится выше уровня охлаждающей воды в нижней оболочке (300), а нижний конец газонаправляющей трубы (10) находится ниже уровня охлаждающей воды в нижней оболочке (300).
14. Установка по п.1, отличающаяся тем, что выходные отверстия (101) для воды выполнены на внутренней периферийной стенке газонаправляющей трубы (10) и распределены вверх, вниз и по периферии газонаправляющей трубы (10).
15. Установка по п.1, отличающаяся тем, что холодильник (9) и газонаправляющая труба (10) выполнены заодно.