HUT74475A - Gasifir, throat assembly for a gasifier, and a method for the partial oxidation of a carbonaceous fuel mixture - Google Patents

Description

Gázgenerátor és torokszerelvény gázgenerátorhoz, valamint eljárás széntartalmú tüzelőanyagkeverék részleges oxidálására

A találmány tárgya gázgenerátor és torokszerelvény gázgenerátorhoz, valamint eljárás széntartalmú tüzelőanyagkeverék részleges oxidálására.

A szintézisgáznak hagyományos gázgenerátorban történő előállításakor a tüzelőanyagkeverék viszonylag magas hőmérsékleten részlegesen oxidálódik. A kapott égéstermékek a' kívánt szintézisgáz és bizonyos mennyiségű elégetlen kilépő termék.

Ha a tüzelőanyag szilárd, igy például koksz vagy szén, akkor a koksz vagy szén összetétele olyan lehet, hogy változó mennyiségek nem égnek el, átmennek a gázgenerátoron, és szilárd állapotban maradnak. Bár jelentős mennyiségű szilárd kilépő termék kijut a gázgenerátor oltókamrájába, mégis a szilárd kilépő termék egy része a gázgenerátor falain marad és salakot képez. A salak forró, képlékeny állapotban fokozatosan' lefolyik a gázgenerátor oltófürdőjébe, vagy esetleg megszilárdul, amikor a gázgenerátort lezárják és a hőmérséklet csökken.

A szintézisgáz előállítási folyamatának egy bizonyos pontján nyilvánvalóvá válik, hogy túl nagy mennyiségű salak jelenléte a gázgenerátorban gátolja a gázosítási folyamatot. Ekkor a ·· ·· ·· ···· · · ··· · · · · · • ··· ·*· · · · ···· ·· ·· · ·· gázgenerátort külön a salak megolvasztása vagy salaktalanítási művelet elvégzése céljából kézileg lezárják.

Ez a művelet lényegében abból áll, hogy éghető keveréket vezetnek be a gázgenerátor égőterébe, úgyhogy kellően magas hőmérséklet elérésekor a salak megolvad, és a nehézségi erő hatására lefolyik az oltófürdőbe.

Ennek az eljárásnak az egyik hátránya különösen akkor nyilvánul meg, ha a részben elégett keverék bizonyos mennyiségű vanádiumot tartalmaz. Ennek az elemnek a jelenléte gátolja a salaktalanítási műveletet. Ennek következtében a gázgenerátor szűkített torka nagyon gyakran gyorsabban elhasználódik, mint a gázgenerátor tűzálló anyagának többi része. A tűzálló anyag fizikailag erodeálódik vagy korrodeálódik, mivel a· salak a kilépő termék áramlási útjának ekörül a szűkített része körül összegyűlik és gyakran lép fel hőlökés.

Találmányunk célja - röviden összefoglalva - újszerű torokszerelvény gázgenerátorhoz, ami keringő közeget tartalmazó hűtőrendszerrel van ellátva.

Az újszerű torokszakasz a gázgenerátor salaktalanítási folyamatában jelentkező nagyobb hibák elkerülését szolgálja, és ellenáll azoknak a hatásoknak, - a magas hőmérsékletnek és a hőlökéseknek - amelyek gyakran a torok erózióját idézik elő. A gázgenerátor leírásra kerülő torokszerelvénye elsődlegesen tűzálló anyagból áll, amely kibírja a gázosítási folyamat közben fellépő, rendszerint magas hőmérsékleteket.

• ·

- 3 A torok el van látva belső hűtőrendszerrel, amely egymással összekötött vezetékek és/vagy csövek által képzett hálózatból vagy tartóvázból áll. A csövek folyékony hűtőközeget szállítanak át a torkon. A folyékony hűtőközegnek a leghatékonyabb a hűtőhatása, különösen a toroknak a kilépő termékkel érintkező oldalán.

A feladatot a találmány értelmében a gázgenerátor tekintetében úgy oldjuk meg, hogy a széntartalmú tüzelőanyagkeverék, többek között szintézisgáz részleges oxidálására szolgáló gázgenerátor tartalmaz

a) egy égőteret, amelybe a széntartalmú tüzelőanyagkeverék bejut és részben oxidálódik, és amelynek van egy padozata,

b) egy fürdőrészt az égőtér padozata alatt a folyékony hűtőközeg tárolására,

c) egy torokszerelvényt, amely az égőtér padozatán helyezkedik el, és van egy toroknyílása, amelyen át az égőtér összeköttetésben van a fürdőrésszel, és így a részleges oxidálás termékei az égőtérből a fürdőrészbe jutnak.

A torokszerelvény tartalmaz

1) fallal ellátott gyűjtőcsövet a padozat és a fürdőrész között a folyékony hűtőközeg befogadására,

2) több csövet, amelyeknek az egyik vége a gyűjtőcső falához kapcsolódik és hűtőközeget fogad a gyűjtőcsőtől. A csöveknek van egy U-alakú része, ami az égőtér padozatával szomszédos hűtőcsatornát határol, és van egy nyitott ürítővége, ami a fürdőrész felé irányul.

·· ·· · · ···· ·· ··· ·· ···

999 999 999 ···· ·· ·· · · ·

- 4 A feladatot a gázgenerátor égőterében alkalmazott, az égőtér padozatán elhelyezett, és a gázgenerátor égőtere és fürdőrésze között összeköttetést létesítő torokszerelvény tekintetében a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a torokszerelvény tartalmaz

a) egy gyűrű alakú hűtő gyűjtőcsövet a folyékony hűtőközeg fogadására,

b) több csövet, amelyeknek az egyik vége a gyűjtőcső falához kapcsolódik és hűtőközeget fogad a gyűjtőcsőtől; a csöveknek van egy U-alakú része, ami hűtőcsatornát határol,

c) a csöveknek van egy nyitott ürítővége, ami az U-alakú résztől áll ki és a fürdőrész felé irányul; a csövek vázszerkezetet képeznek a tűzálló anyag számára, és egy toroknyílást határolnak, ami az égőtér és fürdőrész között összeköttetést létesít .

A feladatot a széntartalmú tüzelőanyagnak magas hőmérsékletű atmoszférában, egy gázgenerátorban forró kilépő termék, ezen belül szintézisgáz előállítása végett történő részleges oxidálására szolgáló eljárás tekintetében a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy annak lépései során egy égőteret használunk, amelybe a széntartalmú tüzelőanyagot bevezetjük és ott részben oxidáljuk, a gázgenerátorban folyékony hűtőközeges fürdőt használunk, a gázgenerátorba torkot helyezünk, amelyben van egy lényegében függőleges beömlőnyílás a gázgenerátorhoz,

• · a részleges oxidálás forró égéstermékeit az égőtérből a folyékony hűtőközegbe vezetjük, a torokban belső hűtőrendszert használunk, amely összeköttetésben van a folyékony hűtőközeg forrásával, és a folyékony hűtőközeget a hűtőrendszeren át keringtetjük .

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben ábráink segítségével, amelyek közül az

1. ábra egy gázgenerátor keresztmetszete, a

2. ábra az 1. ábra egy részlete nagyobb méretarányban ábrázolva, a

3. ábra a torokszakasz belső tartó- és hű-tőszerkezetének részlete, a

4. ábra a 3. ábra részlete.

Az 1. ábrán látható a szóban forgó típusú 10 gázgenerátor. A 10 gázgenerátornak van egy hosszúkás, héjszerű 11 háza, amelyben tűzálló téglából vagy hasonlóból álló 12 tűzálló bélés van. Ez képezi a 13 égőteret, amelyben a befúvott tüzelőanyagkeverék részlegesen elég.

A 10 gázgenerátor felső vége részleges oxidáláshoz vagy egy salaktalanítási művelethez szolgál, és van rajta egy nyílás, amelybe egy 14 égő van behelyezve. A 14 égőt az egyik kiviteli alakban egy vagy több, szeleppel ellátott vezeték, itt a 16 és 17 vezeték összeköti egy nyomás alatt álló 18 tüzelőanyag- vagy tüzelőanyagkeverékforrással. A tüzelőanyag lehet például részecske alakú szén vagy koksz és égést tápláló gáz, például oxigén, és/vagy egyéb adalékanyagok.

A gázgenerátor hosszúkás, héjszerű 11 házának alsó végén van egy 19 padozat, ami általában kúp alakú, és a lefelé folyó, gázalakú égéstermékeket, valamint a szilárd kilépő termékeket a szűkített 21 toroknyílásba irányítja. A 19 padozat a 11 ház oldalfalának hosszabbítását képezi, és ugyancsak el van látva 22 tűzálló réteggel, ami kibírja az égőtér normális, közelítőleg 1370°C hőmérsékletét.

A szűkített 21 toroknyílásnak az a funkciója, hogy a lefelé folyó forró gázokat vagy kilépő terméket a 23 oltókamrába vezesse, ahol ürítés előtt mind a gázok, mind a szilárd, részecske alakú anyag oltása bekövetkezik. A 23 oltókamrában van egy 24 merülőcső, amely a szűkített 21 toroknyílás alatt bizonyos távolságban úgy van elhelyezve, hogy a lefelé folyó forró gázokat, valamint a folyóképes szilárd anyagot a 26 vízfürdőbe vezesse.

A 24 merülőcső el van látva egy 27 oltógyűrűvel, ami arra szolgál, hogy hűtővizet fecskendezzen egy külső, nyomás alatt lévő 42 hűtővízforrásból a 24 merülőcső falaira, és ezzel védje a károsodás ellen, amit a fentemlített magas hőmérsékletű gázokkal és szilárd anyagokkal való érintkezés okozhat.

Az oltási folyamat után a szintézisgáz, ami normálisan bizonyos mennyiségű részecske alakú anyagot hordoz, a gázgenerátorból a 28 kiömlőnyíláson át kiürül egy vagy több hőcserélő tagba további feldolgozás végett. A 26 vízfürdőbe bekerülő szi• · • · · · ··· · · · « ♦ · · · · · ···· ·· ·· · ··

- Ί lárd anyagok a nehézségi erő hatására áthullanak a fürdőn, és egy zárt 29 bunkerba kerülnek, amit ennek a szilárd összetevőnek az elhelyezése végett időszakosan kiürítenek.

Áttérve a 2., 3. és 4. ábrára, látható, hogy a 10 gázgenerátor 31 torokszerelvénye lényegében a gázgenerátor 19 padozata 22 tűzálló rétegének a folytatása. A 31 torokszerelvény igy alapjában tűzálló anyagból áll, ami messzemenően kibírja a folyamat magas hőmérsékletét, valamint a mozgó salak hatását, ami az égőtér falairól és padozatáról a 26 vízfürdőbe folyik. A torok mértani tengelye előnyös módon lényegében függőlegesen van elhelyezve.

A 31 torokszerelvény fizikailag 32 vezetékek vagy csövek által képzett belső vázszerkezetből áll. A 32 vezetékek rendszerint minőségi acélból vagy hasonlóból készülnek. Az előnyös kiviteli alakban a vezetékek egymástól azonos távolságban, kifelé álló 33 szegmensekként vannak elhelyezve a függőleges 21 toroknyílás körül, és távolabbi vagy bevezető 34 csővégük egy 36 gyűjtőcsőhöz csatlakozik. A 36 gyűjtőcsövet egy 37 vezeték köti össze a nyomás alatt álló 42 hűtővízforrással. A 36 gyűjtőcső beágyazható a torok tűzálló anyagába vagy azon kívül van elhelyezve.

Mindegyik 32 vezetéknek van egy belső függőleges vezetékrésze vagy 33 szegmense, ami lényegében párhuzamos a 21 toroknyílás mértani tengelyével. Mindegyik 32 vezeték felső része felfelé szögben meghajolhat, és így a gázgenerátor 19 padozaté val szomszédos hűtőcsatornát képez. A hűtőcsatorna harmadik szakasza lefelé terjed ki, és egy 38 ürítőcsőben végződik.

Amint ezt fentebb említettük, a 38 ürítőcső mindegyik 33 szegmense hűtőközegként előnyös módon vizet keringtet, és úgy van kialakítva, hogy a felmelegedett hűtőközeget közvetlenül a 26 vízfürdőbe vezeti. Ezt a vízáramot azonban ellenőrizni kell annak biztosítása végett, hogy kellő, de nem túl magas vízszint álljon fenn a 26 vízfürdőben a salaktalanítás, valamint a gázelőállítási műveletiázisok közben.

Miután a hűtővíz átment a 32 vezetékekből álló vázszerkezeten, a 38 üritőcsövön át előnyös módon a 26 vízfürdőbe ürül ki. Egy másik változat szerint azonban a vázszerkezetből kilépő meleg víz a 27 oltógyűrűhöz vezethető, ahonnan a 24 merülőcső falára irányul.

A 31 torokszerelvény 32 vezetékekből álló vázszerkezete merevíthető a 39 rácsrudazattal vagy külső, hosszirányú lapátokkal, amelyek a vezeték külső felületéből állnak kifelé, úgyhogy a szomszédos vezetékszakaszokat összetett szerkezetté lehet összehegeszteni.

A 31 torokszerelvény hőálló gyűrű alakú részét vagy testét önthető tűzálló anyag képezi, ami kezdetben eléggé hajlékony ahhoz, hogy a 32 vezetékekből álló, merevített vázszerkezet közé és köré be lehessen szorítani, mechanikailag a kívánt alakzatra lehessen összenyomni, és így méreteiben a gázgenerátor 19 padozatához és 22 tűzálló rétegéhez vagy bevonatához lehessen alakítani. Bár az önthető tűzálló anyag szilárd masszává kémé nyedik, mégis megerősíthető tűzálló 41 horgonyokkal, amelyek egymástól kis távolságban vannak, és amelyek kívül a 39 rácsrudazatról vagy a csőszerkezetről lógnak le, és tartják a tűzálló anyagot.

Az önthető tűzálló anyagnak a 32 vezetékekből álló, merevített vázszerkezetbe való bepréselésekor a torok megfelelő felülete kialakítható úgy, hogy legalább egy 43 salakcsepegtető pont vagy gyűrű legyen rajta, ami elősegíti a lefelé folyó salak elválását a torok falától és belehullását a 26 vízfürdőbe. A gázgenerátor 31 torokszerelvénye szerkezetileg eredeti berendezésként rögzíthető a 19 padozathoz, vagy leválasztható és cserélhető elemként beépíthető a padozat szerkezetébe. Ki lehet alakítani úgy, hogy eltávolítható a gázgenerátor 19 padozatáról, és ideiglenesen a gázgenerátor acél tartópadozata, valamint magába a padozatba benyúló csavarok tartják a helyén.

Nyilvánvaló, hogy a találmány szellemétől és terjedelmétől való eltérés nélkül a találmánynak lehetnek módosításai és változtatásai, és a találmányt csak a csatolt igénypontok korlá tozzák .

Claims (13)

1) fallal ellátott gyűjtőcsövet (36) a padozat (19) és a fürdőrész között a folyékony hűtőközeg befogadására,

1. Gázgenerátor széntartalmú tüzelőanyagkeverék, többek között szintézisgáz részleges oxidálására azzal jellemezve, hogy a gázgenerátor tartalmaz

a) egy égőteret (13), amelybe a széntartalmú tüzelőanyagkeverék bejut és részben oxidálódik, és amelynek van egy padozata (19),

b) egy fürdőrészt az égőtér (13) padozata (19) alatt a folyékony hűtőközeg tárolására,

c) egy torokszerelvényt (31), amely az égőtér (13) padozatán (19) helyezkedik el, és van egy toroknyílása (21), amelyen át az égőtér (19) összeköttetésben van a fürdőrésszel, és így a részleges oxidálás termékei az égőtérből (13) a fürdőrészbe jutnak; a torokszerelvény (31) tartalmaz

2. Az 1. igénypont szerinti gázgenerátor azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy oltógyűrűt (27) a torokszerelvény (31) és a fürdőrész között, az oltógyűrűtől (27) egy merülőcső (24) áll ki a fürdőrész felé, és a vezeték (32) ürítővégei úgy vannak elhelyezve, hogy a merülőcsőbe (24) közvetlenül hűtőközeget ürítenek.

2) több vezetéket (32) vagy csövet, amelyeknek az egyik vége a gyűjtőcső (36) falához kapcsolódik és hűtőközeget fogad a gyűjtőcsőtől (36); a csöveknek van egy U-alakú része, ami az égőtér (13) padozatával (19) szomszédos hűtőcsatornát határol, és van egy nyitott ürítővége, ami a fürdőrész felé irányul.

3. Az 1. igénypont szerinti gázgenerátor azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy oltógyűrűt (27) a torokszerelvény (31) és a fürdőrész között, az oltógyűrűtől (27) egy merülőcső (24) áll ki a fürdőrész felé, és a vezeték (32) ürítővégei úgy vannak elhelyezve, hogy hűtőközeget ürítenek az oltógyűrűbe (27) .

4. Az 1. igénypont szerinti gázgenerátor azzal jellemezve, hogy a vezetékek (32) a gyűjtőcső (36) körül vannak elosztva úgy, hogy a vezetékek (32) vázszerkezetet képeznek a tűzálló anyag számára és határolják a toroknyílást (21).

5. Az 1. igénypont szerinti gázgenerátor azzal jellemezve, hogy-a toroknyílásnak (21) van egy mértani tengelye, és a vezetékek (32) U-alakú része ellentett vezetékszakaszokat tartalmaz, amelyek lényegében párhuzamosak a toroknyílás (21) mértani tengelyével.

6. Az 1. igénypont szerinti gázgenerátor azzal jellemezve, hogy az égőtér (13) tartalmaz egy üreget a padozatban (19), és a torokszerelvény (31) eltávolíthatóan ebbe az üregbe van bedugva .

7. Az 1. igénypont szerinti gázgenerátor azzal jellemezve, hogy a gyűjtőcső (36) körülveszi a toroknyílást (21).

8. Torokszerelvény gázgenerátor égőteréhez, amely az égőtér padozatán van elhelyezve, és összeköttetést létesít a gázgenerátor égőtere és fürdőrésze között, azzal jellemezve, hogy a torokszerelvény tartalmaz

a) egy gyűrű alakú hűtő gyűjtőcsövet (36) a folyékony hűtőközeg fogadására,

b) több vezetéket (32) vagy csövet, amelyeknek az egyik vége a gyűjtőcső (36) falához kapcsolódik és hűtőközeget fogad a gyűjtőcsőtől (36); a csöveknek van egy U-alakú része, ami hűtőcsatornát határol,

c) a vezetékeknek (32) vagy csöveknek van egy nyitott ürítővége, ami az U-alakú résztől áll ki és a fürdőrész felé irányul; a csövek vázszerkezetet képeznek a tűzálló anyag számára, és egy toroknyílást (21) határolnak, ami az égőtér (13) és fürdőrész között összeköttetést létesít.

9. A 8. igénypont szerinti torokszerelvény azzal jellemezve, hogy a vezetékek (32) ürítővége a vezetékek (32) beömlési vége felé bemélyed, úgyhogy a tűzálló anyag a vezetékek (32) bemélyedő részén hordozható és salakcsepegtető pontot (43) képez, ami elősegíti a salak leválását a torokról a fürdőrészbe.

10. A 8. igénypont szerinti torokszerelvény azzal jellemezve, hogy a vezetékek (32) a gyűjtőcső (36) körül vannak elosztva, és így elősegítik a toroknyílás (21) határolását.

11. A 8. igénypont szerinti torokszerelvény azzal jellemezve, hogy a gyűjtőcső (36) körülveszi a toroknyílást (21).

12. Eljárás széntartalmú tüzelőanyagnak magas hőmérsékletű atmoszférában, egy gázgenerátorban forró kilépő termék, ezen belül szintézisgáz előállítása végett történő részleges oxidálására, azzal jellemezve, hogy lépései során egy égőteret használunk, amelybe a széntartalmú tüzelőanyagot bevezetjük és ott részben oxidáljuk, a gázgenerátorban folyékony hűtőközeges fürdőt használunk, a gázgenerátorba torkot helyezünk, amelyben van egy lényegében függőleges beömlőnyílás a gázgenerátorhoz, a részleges oxidálás forró égéstermékeit az égőtérből a folyékony hűtőközegbe vezetjük, a torokban belső hűtőrendszert használunk, amely összeköttetésben van a folyékony hűtőközeg forrásával, és a folyékony hűtőközeget a hűtőrendszeren át keringtetjük.

13. A 12. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a keringtetési lépés során csövekből álló hálózatot ágyazunk- be a folyékony hűtőközeg számára egy hőálló, tűzálló anyagba.