ES2712929T3

ES2712929T3 - Horno de gasificación

Info

Publication number: ES2712929T3
Application number: ES11859450T
Authority: ES
Inventors: Jiansheng Zhang; Hongbo Ma; Dadi Gu
Original assignee: Tsinghua University; BEIJING YINGDE QINGDA Tech CO Ltd
Current assignee: Tsinghua University; BEIJING YINGDE QINGDA Tech CO Ltd
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2031-02-24
Also published as: JP2014507534A; CA2828020C; JP5756534B2; KR101504056B1; WO2012113149A1; AU2011360053A1; US20140030668A1; SG192940A1; KR20130138300A; CA2828020A1; US9488413B2; EP2679660A1; PL2679660T3; AU2011360053B2; EA028291B1; EP2679660B1; EP2679660A4; EA201300949A1

Abstract

Una caldera de gasificación que comprende: una carcasa externa (100) que tiene una entrada de la carcasa externa conformada en la parte superior de la carcasa externa y una salida de la carcasa externa conformada en la parte inferior de la carcasa externa (100); una carcasa interna (200), que está colocada en la carcasa externa y separada de ella, define una cámara de gasificación en ella, tiene una entrada de la carcasa interna correspondiente con la entrada de la carcasa externa y está conformada en la parte superior de la carcasa interna y una salida de la carcasa interna correspondiente con la salida de la carcasa externa conformada en la parte inferior de la carcasa interna y está fabricada por una pared de membrana que tiene una entrada de agua de refrigeración (N2) y una salida de agua de refrigeración (N3); una tobera (1) dispuesta en las partes superiores de la carcasa externa (100) y la carcasa interna (200) para prolongar la cámara de gasificación por la entrada de la carcasa externa y la entrada de la carcasa interna; una carcasa inferior (300) conectada con una parte inferior de la carcasa externa (100), que define una cámara de evacuación de escoria (6) en ella y que tiene un puerto de evacuación de escoria (7) conformado en una parte inferior de la carcasa inferior (300) y un puerto de descarga de gas (N5) conformado en una parte superior de una pared lateral de la carcasa inferior (300), en la que la cámara de gasificación está comunicada con la cámara de evacuación de escoria (6) a través de la salida de la carcasa externa y la salida de la carcasa interna; un refrigerador (9) conectado con una pared inferior externa de la carcasa externa (100) alrededor de la 20 salida de la carcasa externa y que tiene un paso de refrigeración conformado en ella, una entrada de agua del refrigerador (91) y una salida de agua del refrigerador; un miembro de posicionamiento (11) situado entre la carcasa interna (200) y la pared inferior interna de la carcasa externa (100); y un tubo de conducción de gas (10) que define un extremo superior conectado con el refrigerador (9) y un extremo inferior prolongado en sentido descendente en la cámara de evacuación de escoria (6), en el que el tubo de conducción de gas (10) tiene un paso de agua de refrigeración conformado en una pared del tubo de conducción de gas (10), una entrada de agua (N4a) y una salida de agua (N4b) que están comunicadas con el paso de agua de refrigeración respectivamente, caracterizado en que el miembro de posicionamiento (11) comprende: una cubeta anular (112) montada en la pared inferior interna de la carcasa externa (100) alrededor de la salida de la carcasa externa y que define una acanaladura anular; y una placa de inserción anular (111) que define un extremo superior montado en una pared inferior externa de la carcasa interna (200) alrededor de la salida de la carcasa interna y un extremo inferior insertado en la acanaladura anular.

Description

DESCRIPCION

Horno de gasificacion.

CAMPO

[0001] La presente invencion se relaciona con una caldera de gasificacion, y mas particularmente, con una caldera de gasificacion de carbon capaz de utilizar carbon con un punto de fusion de la ceniza alto (FT) como materia prima para producir gas de hulla bruto que contiene monoxido de carbono e hidrogeno.

ANTECEDENTES

[0002] La capa interna de una caldera de gasificacion de flujo arrastrado convencional que utiliza lechada de carbon-agua como materia prima normalmente esta formada con un ladrillo refractario, se requiere que el punto de fusion de la ceniza (FT) del carbon usado como materia prima no sea mas de 1400 grados centfgrados, lo que limita por consiguiente la eleccion del tipo de la carbon. Por ejemplo, la caldera de gasificacion de lechada de carbon-agua de GE requiere que el punto de fusion de la ceniza (FT) del carbon utilizado como materia prima no sea superior a 1350 grados centfgrados. En consecuencia, la caldera de gasificacion convencional limita el uso de materias primas y no se puede usar de forma generalizada el carbon barato, de manera que la utilidad de la caldera de gasificacion convencional es limitada. Ademas, la produccion, el montaje, el mantenimiento y la sustitucion del ladrillo refractario son extremadamente complejos y suponen mucho tiempo y esfuerzo. A ello se suma que la caldera de gasificacion convencional tiene un efecto de refrigeracion bajo y un coste alto.

[0003] Se conoce un dispositivo de gasificacion que incluye las caracterfsticas del preambulo de la reivindicacion 1 por WO 2009/036985 A1.

RESUMEN

[0004] Las realizaciones de la presente invencion buscan resolver al menos uno de los problemas existentes en la tecnica relacionada al menos en cierta medida. En consecuencia, un objetivo de la presente invencion es proporcionar una caldera de gasificacion, cuyo carbon utilizado como materia prima se pueda escoger de forma amplia y no este limitado por el punto de fusion de la ceniza del carbon utilizado como materia prima, de manera que se pueda utilizar carbon barato y que pueda ser de amplio alcance en utilidad y respetuosa con el medio ambiente.

[0005] La caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion comprende: una carcasa externa que tiene una entrada de la carcasa externa conformada en una parte superior de la carcasa externa y una salida de la carcasa externa conformada en una parte inferior de la carcasa externa; una carcasa interna que esta colocada en la carcasa externa y separada de ella define una camara de gasificacion en ella, tiene una entrada de la carcasa interna que se corresponde con la entrada de la carcasa externa y esta conformada en la parte superior de la carcasa interna, y una salida de la carcasa interna que se corresponde con la salida de la carcasa externa conformada en la parte inferior de la carcasa interna, y esta fabricada con una pared de membrana que tiene una entrada de agua de refrigeracion y una salida de agua de refrigeracion; una tobera colocada en las partes superiores de la carcasa externa y de la carcasa interna para prolongarse en la camara de gasificacion por la entrada de la carcasa externa y la entrada de la carcasa interna; una carcasa inferior conectada con una parte inferior de la carcasa externa que define una camara de evacuacion de escoria y que tiene un puerto de evacuacion de escoria conformado en la parte inferior de la carcasa inferior y un puerto de descarga de gas conformado en una parte superior de la pared lateral de la carcasa inferior, en donde la camara de gasificacion esta comunicada con la camara de evacuacion de escoria a traves de la salida de la carcasa externa y la salida de la carcasa interna; un refrigerador conectado con una pared inferior externa de la carcasa externa alrededor de la salida de la carcasa externa y que tiene un paso de refrigeracion conformado en el, una entrada de agua del refrigerador y una salida de agua de refrigerador; un miembro de posicionamiento colocado entre la carcasa interna y una pared inferior interna de la carcasa externa; y un tubo de conduccion de gas que define un extremo superior conectado con el refrigerador y un extremo inferior que se prolonga en direccion inferior en la camara de evacuacion de escoria, donde el tubo de conduccion de gas tiene un paso de agua de refrigeracion conformado en una pared del tubo de conduccion de gas, una entrada de agua y una salida de agua que se comunican con el paso de agua de refrigeracion respectivamente.

[0006] Con la caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion, como la camara de gasificacion esta definida por la carcasa interna particular fabricada con la pared de membrana, la temperatura en la camara de gasificacion se puede mejorar de tal manera que se pueda usar como materia prima el carbon con un punto de fusion de la ceniza alto para producir un gas sintetico. Ademas, con la caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion, el miembro de posicionamiento colocado entre la pared inferior interna de la carcasa externa y la carcasa interna tiene la capacidad de resistir la erosion del gas mejor que el ladrillo refractario y es comodo de sustituir. Ademas, como esta colocado el refrigerador capaz de refrigerar el gas y la ceniza que caen de la camara de gasificacion, el efecto de refrigeracion se mejora prolongando asf la vida util de la caldera de gasificacion.

[0007] En algunas realizaciones la carcasa interna comprende: un cabezal superior que es anular para definir la entrada de la carcasa interna; un cabezal inferior que es anular para definir la salida de la carcasa interna y una pluralidad de tubos de refrigeracion que se prologan unos al lado de otros en direccion ascendente y descendente, en los que dos extremos de cada tubo de refrigeracion estan conectados con los cabezales superior e inferior, respectivamente.

[0008] Con la caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion, la carcasa interna esta compuesta por los cabezales superior e inferior de forma anular y la pluralidad de tubos de refrigeracion que se prolongan unos al lado de otros en direccion ascendente y descendente entre los cabezales superior e inferior, de manera que la carcasa interna es mas comoda de fabricar.

[0009] En algunas realizaciones cada uno de los cabezales superior e inferior esta configurado como un tubo anular. Asf, por ejemplo, dos extremos de cada uno de la pluralidad de tubos de refrigeracion estan soldados a los cabezales superior e inferior respectivamente, lo que mejora en mayor grado la comodidad de la fabricacion de la carcasa interna.

[0010] En algunas realizaciones la entrada de agua de refrigeracion esta situada en una parte inferior de la carcasa interna y la salida de agua de refrigeracion esta situada en una parte superior de la carcasa interna.

[0011] Con la entrada de agua de refrigeracion situada en la parte inferior de la carcasa interna y la salida de agua de refrigeracion situada en la parte superior de la carcasa interna, el agua de refrigeracion circula en direccion contraria a la ceniza, el gas y otros materiales solidos de la carcasa interna, de manera que se mueve una mezcla de agua y vapor tras el intercambio termico en direccion ascendente en base al principio de circulacion natural, lo que mejora en mayor grado el efecto de la refrigeracion de la carcasa interna.

[0012] En algunas realizaciones la carcasa externa comprende: una tapa superior, una tapa inferior y un cilindro recto que define dos extremos conectados con la tapa superior y la tapa inferior, respectivamente.

[0013] De este modo, por ejemplo, la tapa superior, la tapa inferior y el cilindro recto se pueden soldar juntos para mejorar la comodidad de la fabricacion de la carcasa externa.

[0014] En algunas realizaciones el extremo inferior del tubo de conduccion de gas se prolonga por debajo de un nivel de lfquido de agua de refrigeracion en la carcasa inferior. El gas de la camara de gasificacion entra en el agua de refrigeracion de la carcasa inferior, despues sale del agua de refrigeracion y se descarga en el puerto de descarga de gas, lo que disminuye en mayor grado la temperatura del gas.

[0015] En algunas realizaciones el refrigerador es una placa anular y la salida de agua esta configurada como una ranura plana y anular que se prolonga en direccion circunferencial de la placa anular.

[0016] Una gran cantidad de escoria no fundida y carbon no quemado procedentes de la camara de gasificacion pueden erosionar la salida anular del refrigerador al pasar a traves de el. Como la salida del refrigerador de agua esta configurada como una ranura anular y plana, la forma de la salida de agua plana no cambia aunque la salida anular se erosione y el patron del agua expulsada no cambia tampoco, lo que asegura el funcionamiento normal de la caldera de gasificacion.

[0017] En algunas realizaciones el refrigerador es una placa anular y una direccion de apertura de la salida de agua de este elemento esta orientada hacia o lejos del eje central de la placa anular en direccion horizontal.

[0018] Alternativamente, el refrigerador es una placa anular y una direccion de apertura de la salida de agua de este elemento esta inclinada en direccion descendente y orientada hacia o lejos de un eje central de la placa anular.

[0019] En consecuencia, con la caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion, el efecto refrigerante se puede ajustar convenientemente cambiando la direccion de apertura de la salida del refrigerador de agua.

[0020] El miembro de posicionamiento comprende: una cubeta anular montada en la pared inferior interna de la carcasa externa alrededor de la salida de la carcasa externa y que define una acanaladura anular, y una placa de insercion anular que define un extremo superior montado en una pared inferior externa de la carcasa interna alrededor de la salida de la carcasa interna y un extremo inferior insertado en la acanaladura anular.

[0021] El miembro de posicionamiento conforme a las realizaciones de la presente invencion tiene una estructura simple, una vida util larga y es comodo de fabricar y montar.

[0022] La caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion comprende ademas un panel de refrigeracion que tiene un paso del panel de refrigeracion, una entrada de agua del panel de refrigeracion y una salida de agua del panel de refrigeracion que estan comunicadas con el paso del panel de refrigeracion respectivamente, en el que un extremo superior del panel de refrigeracion esta conectado con la pared inferior externa de la carcasa externa. El panel de refrigeracion esta instalado sobre el tubo de conduccion de gas para definir un espacio de descarga de gas entre ellos y el puerto de descarga de gas esta comunicado con una parte superior del espacio de descarga de gas.

[0023] En algunas realizaciones un extremo inferior del panel de refrigeracion esta situado por debajo del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior y el extremo inferior del tubo de conduccion de gas esta situado por encima del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior.

[0024] Al colocar el panel de refrigeracion y hacer que el extremo inferior del tubo de conduccion de gas se situe por encima del nivel de lfquido del agua de refrigeracion, el gas producido en la camara de gasificacion entra en el espacio de descarga de gas y la temperatura del gas disminuye y en el proceso ascendente del gas este se puede enfriar mas por el panel de refrigeracion. Ademas, el calor del gas se puede recuperar por el panel de refrigeracion, lo que mejora la eficiencia termica de la caldera de gasificacion.

[0025] La caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion comprende ademas un panel de refrigeracion que tiene un paso del panel de refrigeracion, una entrada de agua del panel de refrigeracion y una salida de agua del panel de refrigeracion que estan comunicadas con el paso del panel de refrigeracion respectivamente, en el que el extremo superior del panel de refrigeracion esta conectado con la pared inferior externa de la carcasa externa. El panel de refrigeracion esta instalado en el tubo de conduccion de gas para definir un espacio de descarga de gas entre ellos, y el puerto de descarga de gas esta comunicado con una parte superior del espacio de descarga de gas.

[0026] En algunas realizaciones se situa un extremo inferior del panel de refrigeracion por encima del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior y el extremo inferior del tubo de conduccion de gas esta situado por debajo del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior.

[0027] Al colocar el panel de refrigeracion en el tubo de conduccion de gas, el puerto de descarga de gas no tiene que pasar por el panel de refrigeracion de manera de que la estructura es simple.

[0028] En algunas realizaciones una pluralidad de las salidas de agua del tubo de conduccion de gas estan conformadas en una pared circunferencial interna del tubo de conduccion de gas y distribuidas en direccion ascendente y descendente y direccion circunferencial del tubo de conduccion de gas.

[0029] Con la pluralidad de salidas de agua distribuidas en la direccion ascendente y descendente y la direccion circunferencial del tubo de conduccion de gas en la pared circunferencial interna del tubo de conduccion de gas, el efecto refrigerante sobre la ceniza, el gas y otros materiales solidos se mejora en mayor grado y la deformacion de la caldera de gasificacion se reduce para prolongar su vida util.

[0030] En algunas realizaciones el refrigerador y el tubo de conduccion de gas estan conformados fntegramente. En consecuencia, la fabricacion del refrigerador y el tubo de conduccion de gas es simple.

[0031] En las siguientes descripciones se aportaran en parte aspectos y ventajas adicionales de las realizaciones de la presente invencion, se pondran de manifiesto en parte a partir de las siguientes descripciones o se aprenderan a partir de la practica de las realizaciones de la presente invencion.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

[0032] Estos y otros aspectos y ventajas de las realizaciones de la presente invencion se pondran de manifiesto y se apreciaran mas rapidamente a partir de las siguientes descripciones con referencia a los dibujos, en los que:

La Fig. 1 es una vista esquematica de una caldera de gasificacion conforme a una realizacion de la presente invencion:

La Fig. 2 es una vista esquematica de una caldera de gasificacion conforme a otra realizacion de la presente invencion;

La Fig. 3 es una vista esquematica de una caldera de gasificacion conforme a otra realizacion de la presente invencion;

La Fig. 4 es una vista alargada esquematica de una seccion que se muestra en un cfrculo A en las Fig. 1-3; y

La Fig. 5 es una vista alargada esquematica de una seccion que se muestra en un cfrculo B en las Fig. 1-3.

DESCRIPCION DETALLADA

[0033] Se hara referencia en detalle a las realizaciones de la presente invencion. Las realizaciones descritas aquf con referencia a los dibujos son explicativas, ilustrativas y se usan para comprender de forma general la presente invencion. Las realizaciones no se interpretaran de manera que limiten la presente invencion. Los mismos elementos o similares y los elementos que tengan las mismas funciones o similares se indicaran con numerales como referencia en todas las descripciones.

[0034] En la especificacion, salvo que se especifique o limite de otro modo, terminos relativos como "central", "longitudinal", "lateral", "delantero", "trasero", "derecho", "izquierdo", "interno", "externo", “inferior", "superior", "horizontal", "vertical", "encima de", "debajo de", "arriba", "superior", "inferior", asf como sus derivados (p. ej., "horizontalmente", "en direccion descendente", "en direccion ascendente", etc.) deben interpretarse para hacer referencia a la orientacion como se describe o se muestre despues en los dibujos tratados. Estos terminos relativos son para comodidad de la descripcion y no requieren que la presente invencion se interprete o haga funcionar en una orientacion concreta.

[0035] Los terminos sobre anexos, acoplamientos y similares, como "montado", "conectado" e "interconectado" hacen referencia a una relacion en la que las estructuras estan aseguradas o anexas a otra directa o indirectamente a traves de estructuras intermedias, asf como relaciones o anexos moviles o rfgidos, salvo que se describan expresamente de otro modo.

[0036] La caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion se describira mas abajo con referencia a los dibujos.

[0037] Como se muestra en la Fig. 1 y las Fig. 4-5, la caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion comprende una carcasa externa 100, una carcasa interna 200, una tobera 1, una carcasa inferior 300, un refrigerador 9, un miembro de posicionamiento 11 y un tubo de conduccion de gas 10.

[0038] La carcasa externa 100 es una carcasa de presion. En una parte superior de la carcasa externa 100 se conforma una entrada de la carcasa externa y en la parte inferior de la carcasa externa 100 se conforma una salida de la carcasa externa. La carcasa interna 200 esta colocada en la carcasa externa 100 y separada de ella para definir un espacio entre la carcasa interna 200 y la carcasa externa 100. No existen limitaciones especiales en la forma de montar la carcasa interna 200 dentro de la carcasa externa 100. Por ejemplo, la carcasa interna 200 puede estar colgada en un soporte situado fuera de la caldera de gasificacion.

[0039] En la carcasa interna 200 esta definida una camara de gasificacion y la presion interna de esta es esencialmente 0,1 MPa a 9,0 MPa. Una entrada de la carcasa interna que corresponde con la entrada de la carcasa externa esta conformada en una parte superior de la carcasa interna 200 y una salida de la carcasa interna que se corresponde con la salida de la carcasa externa esta conformada en la parte inferior de la carcasa interna 200.

[0040] Por ejemplo, la entrada de la carcasa interna y la entrada de la carcasa externa estan alineadas en direccion ascendente y descendente y la salida de la carcasa interna y la salida de la carcasa externa estan alineadas en direccion ascendente y descendente.

[0041] La carcasa interna 200 esta fabricada con una pared de membrana que tiene una entrada de agua de refrigeracion N2 y una salida de agua de refrigeracion N3. En consecuencia, se puede usar agua para enfriar la carcasa interna 200 en lugar del ladrillo refractario de la carcasa externa 100, mejorando asf la temperatura que puede resistir la camara de gasificacion. Por ejemplo, la temperatura que puede resistir la camara de gasificacion puede alcanzar los 1400 grados centfgrados o mas. Por tanto, se puede usar el carbon con un punto de fusion de la ceniza alto como materia prima para producir gas de hulla crudo que contenga monoxido de carbono e hidrogeno.

[0042] De forma ventajosa, se puede suministrar un gas inerte al espacio definido entre la carcasa interna 200 y la carcasa externa 100 por un tubo independiente, lo que evita que el gas producido en la camara de gasificacion entre en el espacio y mantiene el equilibrio de la presion entre el espacio y la camara de gasificacion.

[0043] La tobera 1 esta situada en las partes superiores de la carcasa externa 100 y la carcasa interna 200 para prolongarse en la camara de gasificacion por la entrada de la carcasa externa y la entrada de la carcasa interna. En otras palabras, la tobera 1 se puede montar dentro de la entrada de la carcasa externa y la entrada de la carcasa interna y un extremo superior de la tobera 1 se prolonga fuera de la carcasa externa 100 y un extremo inferior de la tobera 1 se prolonga hasta la camara de gasificacion. Por ejemplo, la tobera 1 puede tener tres entradas N1a, N1b, N1c que se usen para inyectar la lechada de carbon-agua y un oxidante en la camara de gasificacion, respectivamente.

[0044] La carcasa inferior 300 esta conectada con una parte inferior de la carcasa externa 100 y define una camara de evacuacion de escoria 6 en la carcasa inferior 300. En una parte inferior de la carcasa inferior 300 esta conformado un puerto de evacuacion de escoria 7 y se puede conformar una parte inferior de la carcasa inferior 300 para que tenga forma conica. En una parte superior de la pared lateral de la carcasa inferior 300 esta conformado un puerto de descarga de gas N5. La camara de gasificacion esta comunicada con la camara de evacuacion de escoria 6 a traves de la salida de la carcasa externa y la salida de la carcasa interna y, por consiguiente, el gas de alta temperature producido por una reaccion de combustion de la lechada de carbonagua con el oxidante inyectado en la camara de gasificacion por la tobera 1 entra en la camara de evacuacion de escoria 6 a traves de la salida de la carcasa externa y la salida de la carcasa interna junto con cenizas (que contienen escoria fundida, escoria no fundida y otros materiales solidos).

[0045] El refrigerador 9 esta conectado con una pared inferior externa de la carcasa externa 100 alrededor de la salida de la carcasa externa. De forma ventajosa, el refrigerador 9 puede ser una placa anular conformada con un paso de refrigeracion en ella. En la placa anular estan conformadas una entrada de agua del refrigerador y una salida de agua del refrigerador 91 comunicadas con el paso de refrigeracion. El agua se inyecta del refrigerador 9 desde la salida de agua del refrigerador 91 para refrigerar el gas y la ceniza descargados de la camara de gasificacion. De forma ventajosa, la salida de agua del refrigerador 91 esta conformada como una ranura anular y plana que se prolonga a lo largo de una direccion circunferencial de la placa anular. En consecuencia, aunque el agua inyectada erosione la placa anular esto solo provoca que el diametro interno de la placa anular se agrande, pero la salida de agua del refrigerador 91 no se vera afectada, de manera que el patron del chorro de agua no cambiara, lo que facilita el uso del carbon con punto de fusion de la ceniza alto como materia prima y mejora la fiabilidad del funcionamiento.

[0046] El miembro de posicionamiento 11 esta situado entre la carcasa interna 200 y la pared inferior interna de la carcasa externa 100 para posicionar la parte inferior de la carcasa interna 200.

[0047] El tubo de conduccion de gas 10 define un extremo superior conectado con el refrigerador 9 y un extremo inferior que se prolonga en direccion descendente a la camara de evacuacion de escoria 6. En una pared del tubo de conduccion de gas 10 se conforma un paso de agua de refrigeracion y en el tubo de conduccion de gas 10 se conforman las entradas de agua N4a, N4b y una salida de agua 101 comunicada con el paso de agua de refrigeracion, respectivamente.

[0048] Como se muestra en las Fig. 1 y la Fig. 4 en una pared circunferencial interna del tubo de conduccion de gas 10 estan conformadas una pluralidad de salidas de agua 101 y las entradas de agua N4a, N4b del tubo de conduccion de gas 10 se pueden conectar con una fuente de agua externa a traves del tubo de la carcasa inferior 300. El agua entra en el tubo de conduccion de gas 10 a traves del tubo y las entradas de agua N4a, N4b y luego es inyectada en el interior del tubo de conduccion de gas 10, enfriando de este modo el gas y la ceniza que caen al tubo de conduccion de gas 10.

[0049] Debe entenderse que la salida de agua 101 y las entradas de agua N4a, N4b del tubo de conduccion de gas 10 pueden conformarse en la pared circunferencial externa del tubo de conduccion de gas 10. En este caso, el agua de refrigeracion solo enfrfa el tubo de conduccion de gas 10, pero no se inyecta fuera de la pared circunferencial interna del tubo de conduccion de gas 10 para entrar en contacto directamente con el gas y las cenizas que caen.

[0050] Debe explicarse que en la presente invencion las apertures como el puerto de descarga de escoria, el puerto de descarga de gas y la entrada de agua deben entenderse en terminos generales. A modo de ejemplo y sin limitacion, cada apertura puede ser una longitud predeterminada de tubo correspondiente y se pueden situar las valvulas correspondientes en el tubo para controlar la apertura a abierta o cerrada. Por ejemplo, el puerto de descarga de gas y el tubo de descarga de gas tienen el mismo proposito.

[0051] En otro ejemplo de la presente invencion, como se muestra en las Fig. 1 y Fig. 4, el refrigerador 9 y el tubo de conduccion de gas 10 pueden estar conformados fntegramente, a modo de ejemplo y sin limitacion, el refrigerador 9 y el tubo de conduccion de gas 10 estan conformados como un cilindro que tiene una apertura circular en una superficie del extremo superior. En consecuencia, el refrigerador 9 y el tubo de conduccion de gas 10 pueden compartir las entradas de agua N4a, N4b y el paso de agua de refrigeracion en el refrigerador 9 esta comunicado con el paso de agua de refrigeracion en el tubo de conduccion de gas 10, lo que simplifica en mayor grado las estructuras del refrigerador 9 y el tubo de conduccion de gas 10.

[0052] Como se muestra en la Fig. 1, en esta realizacion el extremo inferior del tubo de conduccion de gas 10 se prolonga por debajo del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior 300. Cuando el gas y la ceniza de la camara de gasificacion caen al tubo de conduccion de gas 10 el gas se descarga fuera de la caldera de gasificacion desde el puerto de descarga de gas N5 conformado en la parte superior de la carcasa inferior 300 tras pasar por el agua de refrigeracion en la carcasa inferior 300, lo que disminuye en mayor grado la temperatura del gas mientras la ceniza cae en el agua de refrigeracion en la parte inferior de la carcasa inferior 300 y se descarga fuera de la carcasa inferior 300 desde el puerto de descarga de escoria 7.

[0053] Con la caldera de gasificacion conforme a las realizaciones de la presente invencion, la camara de gasificacion esta conformada por la carcasa interna 200 fabricada por una pared de membrana unica, la temperatura en la camara de gasificacion se puede mejorar de manera que se pueda usar carbon con un punto de fusion de la ceniza alto como materia prima para producir un gas, y es comoda de fabricar, sustituir y mantener la carcasa interna 200. Ademas, el miembro de posicionamiento 11 situado entre la pared inferior interna de la carcasa externa 100 y la carcasa interna 200 es comoda de sustituir y tiene la capacidad de resistir a la erosion del gas mejor que el ladrillo refractario.

[0054] Como se muestra en la Fig. 1 y la Fig. 5, en algunas realizaciones de la presente invencion, la carcasa interna 200 comprende un cabezal superior, un cabezal inferior y una pluralidad de tubos de refrigeracion. El cabezal superior es anular para definir la entrada de la carcasa interna. De forma similar, el cabezal inferior es anular para definir la salida de la carcasa interna. A modo de ejemplo y sin limitacion, el cabezal superior y el cabezal inferior son tubos anulares, de manera que son faciles de fabricar.

[0055] Dos extremos de cada uno de los tubos de refrigeracion estan conectados con los cabezales superior e inferior respectivamente y una pluralidad de tubos de refrigeracion se prolongan unos al lado de otros en direccion ascendente y descendente. Cabe destacar que: la descripcion "los tubos de refrigeracion se prolongan en direccion ascendente y descendente" no quiere decir que todos los tubos de refrigeracion deben ser un tubo recto que se prolonga en direccion vertical, sino que quiere decir que cada uno de los tubos de refrigeracion puede ser parcialmente curvado hacia afuera en direccion radial, como se muestra en la Fig. 1, pero esencialmente se prolongan en direccion ascendente y descendente. En consecuencia, es mas comodo fabricar la carcasa interna 200 e instalarla in situ, lo que reduce el coste.

[0056] Como se muestra en la Fig. 1, la entrada de agua de refrigeracion N2 esta situada en una parte inferior de la carcasa interna 200 y la salida de agua de refrigeracion N3 esta situada en una parte superior de la carcasa interna 200. Como se describe anteriormente, el agua de refrigeracion que entra en la carcasa interna 200 procedente de la entrada de agua de refrigeracion inferior N2 se transforma en una mezcla de agua y vapor tras el intercambio termico y la mezcla se puede descargar fuera de la carcasa interna 200 desde la salida de agua de refrigeracion superior N3 conforme al principio de la circulacion de agua natural, lo que facilita la circulacion del agua.

[0057] En un ejemplo de la presente invencion, como se muestra en la Fig. 1, la carcasa externa 100 comprende una tapa superior 2, una tapa inferior 4 y un cilindro recto 3 que tiene dos extremos conectados con la tapa superior 2 y la tapa inferior 4, respectivamente. A modo de ejemplo y sin limitacion, la tapa superior 2, la tapa inferior 4 y el cilindro recto 3 se pueden soldar juntos tras ser fabricados por separado, de manera que la carcasa externa 100 tiene una seccion longitudinal oblonga.

[0058] Como se muestra en la Fig. 1, el miembro de posicionamiento 11 comprende una cubeta anular 112 y una placa de insercion 111. La cubeta anular 112 esta montada en la pared inferior interna de la carcasa externa 100 alrededor de la salida de la carcasa externa y define una acanaladura anular en ella. Un extremo superior de la placa de insercion anular 111 esta montado en la pared inferior externa de la carcasa interna 200 alrededor de la salida de la carcasa interna y un extremo inferior de la placa de insercion anual 111 esta insertado e instalado en la acanaladura anular, posicionandose de este modo en la parte inferior de la carcasa interna 200.

Como se muestra en la Fig. 1 y la Fig. 4, en algunas realizaciones de la presente invencion, de forma ventajosa, una pluralidad de salidas de agua 101 del tubo de conduccion de gas esta conformada en una pared circunferencial interna del tubo de conduccion de gas 10 y distribuida en direccion ascendente y descendente, asf como en direccion circunferencial del tubo de conduccion de gas 10. En consecuencia, durante la cafda del gas y la ceniza descargados desde la camara de gasificacion, el gas y la ceniza primero son enfriados por el refrigerador 9 y luego caen al tubo de conduccion de gas 10 y son refrigerados por el agua inyectada desde las salidas de agua 101 distribuidas en un direccion de la longitud completa del tubo de conduccion de gas 10, asf como en la direccion circunferencial del tubo de conduccion de gas 10 en la pared circunferencial interna del tubo de conduccion de gas 10, lo que mejora el efecto refrigerante.

[0059] En algunas realizaciones de la presente invencion, el refrigerador 9 es una placa anular y una direccion de apertura de la salida de agua del refrigerador 91 del refrigerador 9 esta orientada hacia o lejos de un eje central de la placa anular en una direccion horizontal. Cuando la direccion de apertura de la salida de agua del refrigerador 91 del refrigerador 9 esta orientada lejos del eje central de la placa anular en direccion horizontal, el agua inyectada desde la salida de agua del refrigerador 91 del refrigerador 9 puede formar un remolino, lo que mejora en mayor medida el efecto refrigerante. Alternativamente, el refrigerador 9 es una placa anular y la direccion de apertura de la salida de agua del refrigerador 91 del refrigerador 9 esta inclinada en direccion descendente y orientada hacia o lejos del eje central de la placa anular.

[0060] En consecuencia, conforme a las realizaciones de la presente invencion, se pueden conformar diferentes chorros de agua ajustando la direccion de apertura de la salida de agua del refrigerador 91 del refrigerador 9, lo que ajusta el efecto refrigerante del gas y la ceniza.

[0061] El funcionamiento de la caldera de gasificacion conforme a la realizacion mostrada en la Fig. 1 se describira de forma sencilla mas abajo.

[0062] Se inyectan una lechada de carbon-agua y un oxidante en la camara de gasificacion por la tobera 1 y se produce la reaccion de gasificacion en la camara de gasificacion. El producto de la reaccion contiene un gas (que incluye CO, H², H²O, CO², CH⁴, etc.), cenizas que contienen carbon fundido y no fundido y una cantidad pequena de otros componentes que proceden del combustible bruto. El gas de alta temperatura y las cenizas producidos pasan en direccion descendente por el refrigerador 9 y el tubo de conduccion de gas 10 para ser refrigerados. De este modo, la temperatura del gas y la ceniza disminuye, a modo de ejemplo y sin limitacion, la temperatura disminuye rapidamente de una temperatura por encima de 1300 grados centfgrados para solidificar la mayorfa de la escoria fundida. La escoria fundida solidificada, los materiales solidos no fundidos y el gas entran en el agua en la camara de descarga de escoria y luego la escoria se descarga desde el puerto de descarga de escoria 7 y el gas se descarga desde el puerto de descarga de gas N5 comunicado con el espacio de descarga de gas tras salir del agua.

[0063] La caldera de gasificacion conforme a otra realizacion de la presente invencion se describira mas abajo con referencia a la Fig. 2.

[0064] Como se muestra en la Fig. 2, la caldera de gasificacion conforme a la presente realizacion de la presente invencion comprende ademas un panel de refrigeracion 8. Por ejemplo, el panel de refrigeracion 8 puede ser cilfndrico. El panel de refrigeracion 8 comprende una entrada de agua del panel de refrigeracion N7, una salida de agua del panel de refrigeracion N8 y un paso del panel de refrigeracion comunicado con la entrada de agua del panel de refrigeracion N7 y la salida de agua del panel de refrigeracion N8.

[0065] Un extremo superior del panel de refrigeracion 8 esta conectado con la pared inferior externa de la carcasa externa 100 y el panel de refrigeracion 8 esta instalado sobre el tubo de conduccion de gas 10 para definir un espacio de descarga de gas entre el panel de refrigeracion 8 y el tubo de conduccion de gas 10. El puerto de descarga de gas N5 esta comunicado con una parte superior del espacio de descarga de gas. Por ejemplo, el puerto de descarga de gas N5 esta comunicado con la parte superior del espacio de descarga de gas por el panel de refrigeracion 8.

[0066] En un ejemplo de la presente invencion, como se muestra en la Fig. 2, un extremo inferior del panel de refrigeracion 8 se prolonga por debajo del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior 300 y el extremo inferior del tubo de conduccion de gas 10 se situa por encima del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior 300 para evitar que el gas entre en el espacio entre el panel de refrigeracion 8 y la carcasa inferior 300.

[0067] Como se muestra en la Fig. 2, como se describe anteriormente, conforme al principio de la circulacion natural del agua, de forma ventajosa la entrada de agua del panel de refrigeracion N7 esta situada en una parte inferior del panel de refrigeracion 8 y la salida de agua del panel de refrigeracion N8 esta situada en una parte superior del panel de refrigeracion 8.

[0068] Otras estructuras de la caldera de gasificacion conforme a la realizacion de la presente invencion mostrada en la Fig. 2 pueden ser las mismas que las descritas con referencia a las realizaciones anteriores mostradas en la Fig. 1, de modo que se omitiran aquf las descripciones detalladas de las mismas.

[0069] Conforme a esta realizacion de la presente invencion, la ceniza de la camara de gasificacion cae al agua de refrigeracion en la carcasa inferior 300 y el gas producido entra en el espacio de descarga de gas tras dejar el tubo de conduccion de gas 10 y se mueve en direccion ascendente al espacio de descarga de gas. Durante el movimiento ascendente el gas puede refrigerarse mas por el panel de refrigeracion 8 y luego descargarse desde el puerto de descarga de gas N5.

[0070] El funcionamiento de la caldera de gasificacion conforme a la realizacion mostrada en la Fig. 2 se describira de forma sencilla mas abajo.

[0071] Se inyectan una lechada de carbon-agua y un oxidante en la camara de gasificacion por la tobera 1. El gas de alta temperatura y las cenizas producidos pasan en direccion descendente por el refrigerador 9 y el tubo de conduccion de gas 10 para ser refrigerados. De este modo, la temperatura del gas y la ceniza disminuye, a modo de ejemplo y sin limitacion, la temperatura disminuye rapidamente de una temperatura por encima de 1300 grados centfgrados para solidificar la mayorfa de la escoria fundida. La escoria fundida solidificada, los materiales solidos no fundidos y el gas entran en el agua en la camara de descarga de escoria y luego la escoria se descarga desde el puerto de descarga de escoria 7 y el gas se descarga desde el puerto de descarga de gas N5 despues de entrar en el espacio de descarga de gas desde el tubo de conduccion de gas 10 y ser refrigerado por el panel de refrigeracion 8.

[0072] La caldera de gasificacion conforme a otra realizacion de la presente invencion se describira mas abajo con referencia a la Fig. 3.

[0073] Como se muestra en la Fig. 3 la caldera de gasificacion conforme a esta realizacion de la presente invencion comprende ademas un panel de refrigeracion 8. Por ejemplo, el panel de refrigeracion 8 puede ser cilfndrico. El panel de refrigeracion 8 comprende una entrada de agua del panel de refrigeracion N7, una salida de agua del panel de refrigeracion N8 y un paso del panel de refrigeracion comunicado con la entrada de agua del panel de refrigeracion N7 y la salida de agua del panel de refrigeracion N8.

[0074] Un extremo superior del panel de refrigeracion 8 esta conectado con la pared inferior externa de la carcasa externa 100 y el panel de refrigeracion 8 esta instalado en el tubo de conduccion de gas 10 para definir un espacio de descarga de gas entre el panel de refrigeracion 8 y el tubo de conduccion de gas 10. El puerto de descarga de gas N5 esta comunicado con una parte superior del espacio de descarga de gas. Por ejemplo, la longitud de un tubo de descarga de gas (es decir, el puerto de descarga de gas N5) pasa por el tubo de conduccion de gas 10 de manera que el puerto de descarga de gas N5 esta comunicado con la parte superior del espacio de descarga de gas. Debe entenderse que, por ejemplo, como el panel de refrigeracion 8 esta instalado en el tubo de conduccion de gas 10, el extremo superior del panel de refrigeracion 8 se puede conectar con la pared inferior externa de la carcasa externa 100 a traves de un miembro como un tirante que pasa por el refrigerador 9.

[0075] En un ejemplo de la presente invencion, como se muestra en la Fig. 3, el extremo inferior del tubo de conduccion de gas 10 se prolonga por debajo del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior 300 y un extremo inferior del panel de refrigeracion 8 esta situado por encima del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior 300.

[0076] En esta realizacion de la presente invencion, la salida de agua 101 del tubo de conduccion de gas 10 puede estar conformada en la pared interna del tubo de conduccion de gas 10 o conformada en la pared externa del tubo de conduccion de gas 10.

[0077] Puede que otras estructuras y funcionamientos de la caldera de gasificacion mostrada en la Fig. 3 sean las mismas que las mostradas en las realizaciones anteriores de la Fig. 1 y la Fig. 2, de modo que se omitiran aqu las descripciones detalladas de estas.

[0078] La referencia a toda esta especificacion como "una realizacion", "algunas realizaciones", "una realizacion", "otro ejemplo", "un ejemplo", "un ejemplo espedfico" o "algunos ejemplos" significa que un elemento, estructura, material o caractenstica particular descrito en relacion con la realizacion o ejemplo se incluye en al menos una realizacion o ejemplo de la presente invencion. De este modo, las apariciones de expresiones como "en algunas realizaciones", "en una realizacion", "en una realizacion", "en otro ejemplo", "en un ejemplo", "en un ejemplo espedfico" o "en algunos ejemplos" en diversos lugares a lo largo de esta especificacion no hacen referencia necesariamente a la misma realizacion o ejemplo de la presente invencion. Ademas, los elementos, estructuras, materiales o caractensticas particulares se pueden combinar de cualquier manera adecuada en una o mas realizaciones o ejemplos.

[0079] Aunque se han mostrado y descrito realizaciones explicativas aquellos con conocimientos en la tecnica aprecianan que las realizaciones anteriores no se pueden interpretar de manera que limiten la presente invencion y se pueden realizar cambios, alternativas y modificaciones en las realizaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una caldera de gasificacion que comprende:

una carcasa externa (100) que tiene una entrada de la carcasa externa conformada en la parte superior de la carcasa externa y una salida de la carcasa externa conformada en la parte inferior de la carcasa externa (100);

una carcasa interna (200), que esta colocada en la carcasa externa y separada de ella, define una camara de gasificacion en ella, tiene una entrada de la carcasa interna correspondiente con la entrada de la carcasa externa y esta conformada en la parte superior de la carcasa interna y una salida de la carcasa interna correspondiente con la salida de la carcasa externa conformada en la parte inferior de la carcasa interna y esta fabricada por una pared de membrana que tiene una entrada de agua de refrigeracion (N2) y una salida de agua de refrigeracion (N3);

una tobera (1) dispuesta en las partes superiores de la carcasa externa (100) y la carcasa interna (200) para prolongar la camara de gasificacion por la entrada de la carcasa externa y la entrada de la carcasa interna;

una carcasa inferior (300) conectada con una parte inferior de la carcasa externa (100), que define una camara de evacuacion de escoria (6) en ella y que tiene un puerto de evacuacion de escoria (7) conformado en una parte inferior de la carcasa inferior (300) y un puerto de descarga de gas (N5) conformado en una parte superior de una pared lateral de la carcasa inferior (300), en la que la camara de gasificacion esta comunicada con la camara de evacuacion de escoria (6) a traves de la salida de la carcasa externa y la salida de la carcasa interna;

un refrigerador (9) conectado con una pared inferior externa de la carcasa externa (100) alrededor de la salida de la carcasa externa y que tiene un paso de refrigeracion conformado en ella, una entrada de agua del refrigerador (91) y una salida de agua del refrigerador;

un miembro de posicionamiento (11) situado entre la carcasa interna (200) y la pared inferior interna de la carcasa externa (100); y

un tubo de conduccion de gas (10) que define un extremo superior conectado con el refrigerador (9) y un extremo inferior prolongado en sentido descendente en la camara de evacuacion de escoria (6), en el que el tubo de conduccion de gas (10) tiene un paso de agua de refrigeracion conformado en una pared del tubo de conduccion de gas (10), una entrada de agua (N4a) y una salida de agua (N4b) que estan comunicadas con el paso de agua de refrigeracion respectivamente, caracterizado en que el miembro de posicionamiento (11) comprende:

una cubeta anular (112) montada en la pared inferior interna de la carcasa externa (100) alrededor de la salida de la carcasa externa y que define una acanaladura anular; y

una placa de insercion anular (111) que define un extremo superior montado en una pared inferior externa de la carcasa interna (200) alrededor de la salida de la carcasa interna y un extremo inferior insertado en la acanaladura anular.

2. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 1, en la que la carcasa interna (200) comprende:

un cabezal superior que es anular para definir la entrada de la carcasa interna;

un cabezal inferior anular para definir la salida de la carcasa interna; y

una pluralidad de tubos de refrigeracion que se prolongan unos junto a otros en direccion ascendente y descendente, en la que dos extremos de cada tubo de refrigeracion estan conectados con los cabezales superior e inferior respectivamente.

3. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 2, en la que cada uno de los cabezales superior e inferior esta configurado como un tubo anular.

4. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 1, en la que la entrada de agua de refrigeracion (N2) esta situada en una parte inferior de la carcasa interna (200) y la salida de agua de refrigeracion (N3) esta situada en una parte superior de la carcasa interna (200).

5. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 1, en la que la carcasa externa (100) comprende:

una tapa superior (2);

una tapa inferior (4); y

un cilindro recto (3) que define dos extremos conectados con la tapa superior (2) y la tapa inferior (4) respectivamente.

6. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 1, en la que el extremo inferior del tubo de conduccion de gas (10) se prolonga por debajo de un nivel de lfquido de agua de refrigeracion en la carcasa inferior (200).

7. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 1, en la que el refrigerador (9) es una placa anular y la salida de agua (91) esta configurada como una ranura anular y plana prolongada en direccion circunferencial de la placa anular.

8. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 1, en la que el refrigerador (9) es una placa anular y una direccion de apertura de la salida de agua (91) del refrigerador (9) esta orientada hacia o lejos del eje central de la placa anular en una direccion horizontal.

9. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 1, en la que el refrigerador (9) es una placa anular y una direccion de apertura de la salida de agua (91) del refrigerador (9) esta inclinada en direccion descendente y orientada hacia o lejos de un eje central de la placa anular.

10. La caldera de gasificacion conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-9, que comprende ademas:

un panel de refrigeracion (8) que tiene un paso de panel de refrigeracion, una entrada de agua del panel de refrigeracion (N7) y una salida de agua del panel de refrigeracion (N8) que estan comunicadas con el paso del panel de refrigeracion respectivamente, en el que un extremo superior del panel de refrigeracion (8) esta conectado con la pared inferior externa de la carcasa externa (100), el panel de refrigeracion (8) esta instalado sobre el tubo de conduccion de gas (10) para definir un espacio de descarga de gas entre ellos y el puerto de descarga de gas (N5) esta comunicado con una parte superior del espacio de descarga de gas.

11. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 10, en la que un extremo inferior del panel de refrigeracion (8) esta situado por debajo del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior (300) y el extremo inferior del tubo de conduccion de gas (10) esta situado por encima del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior (300).

12. La caldera de gasificacion conforme a cualquiera de las reivindicaciones 1-9, que comprende ademas:

un panel de refrigeracion (8) que tiene un paso del panel de refrigeracion, una entrada de agua del panel de refrigeracion (N7) y una salida de agua del panel de refrigeracion (N8) que esta comunicadas con el paso del panel de refrigeracion respectivamente, en el que un extremo superior del panel de refrigeracion (8) esta conectado con la pared inferior externa de la carcasa externa (100), el panel de refrigeracion (8) esta instalado en el tubo de conduccion de gas (10) para definir un espacio de descarga de gas entre ellos, y el puerto de descarga de gas (N5) esta comunicado con una parte superior del espacio de descarga de gas.

13. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 12, en la que un extremo inferior del panel de refrigeracion (8) esta situado por encima del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior (300) y el extremo inferior del tubo de conduccion de gas (10) esta situado por debajo del nivel de lfquido del agua de refrigeracion en la carcasa inferior (300).

14. La camara de gasificacion conforme a la reivindicacion 1, en la que una pluralidad de salidas de agua (101) del tubo de conduccion de gas (10) estan conformadas en una pared circunferencial interna del tubo de conduccion de gas (10) y distribuidas en una direccion ascendente y descendente y una direccion circunferencial del tubo de conduccion de gas (10).

15. La caldera de gasificacion conforme a la reivindicacion 1, en la que el refrigerador (9) y el tubo de conduccion de gas (10) estan conformados fntegramente.