TWI440708B - 用於製造含ｃｏ或ｈ之原料氣體的氣化反應器 - Google Patents

用於製造含ｃｏ或ｈ之原料氣體的氣化反應器 Download PDF

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Description

用於製造含CO或H 2 之原料氣體的氣化反應器
本發明係一種如申請專利範圍第1項描述之用於製造含CO或H2 之原料氣體的氣化反應器。
例如本發明之專利申請人在WO2009/036985 A1即揭示此類的氣化反應器，另外在許多其他專利中也揭示與此類氣化反應器有關的技術，例如US 4 474 584，尤其是如何將高溫的合成氣體冷卻的技術。
本發明致力於解決此類反應器出現的問題，本發明之應用範圍並不限於此處提及之特定氣化反應器，而是亦可應用於可能出現將在以下描述之類似問題的器具。
此類器具必須適於用來執行對分佈得很均勻之燃料進行高壓氣化/燃燒的方法，為此需要將反應器內的煤灰、分佈均勻之生質燃料、油、焦油等燃料部分氧化。另外也需要個別或一起將爐渣或飛灰及製造出的合成氣體/原料氣體排出。此外還必須能夠冷卻反應產物(氣體及爐渣/飛灰)，例如視所使用的製造方法採用噴淋驟冷、吹氣驟冷、輻射驟冷、對流加熱面等冷卻方式，最後還必須考慮從壓力罐中將反應產物束流引出的方式。
在前面提及之WO2009/036985 A1會形成渦流，以便能夠將較粗的顆粒全部移開，以及保護加熱面的臨界區域免於過高的熱流密度。透過燃燒器，得以實現在水平面上1至20度的定位調整。所形成的渦流在離開氣化器後，必須從流體中被去除，以免高溫且具有黏性的爐渣顆粒被潛向保護壓力罐、但是自身未受保護的加熱面，因而在加熱面形成爐渣餅或導致加熱面受損。
DE 10 2009 005 464.2有描述類似的渦流制動裝置。
本發明的目的是提出一種解決方案，這個解決方案一方面可以使流出的灰分結成束，另一方面還要提供另一個爐渣滴落邊，以確保爐渣能夠順利的流出。
為達到上述目的，本發明的作法是使本文開頭提及的氣化反應器在隔板下方支承隔板的內壁經由一個具有波浪形表面的台階過渡到直徑較小的圓筒壁。
透過波浪形表面及隔板下方的測深點使爐渣能夠成束的從波谷流出，這樣就不會有封閉的爐渣膜形成。
此外，直徑變小的圓筒壁被直徑變大的另外一個圓柱形壁所圍繞，在重力方向上該另外一個圓柱形壁的尾端形成第二個爐渣滴落邊，其中該另外一個圓柱形壁的垂直位置可以相對於第一個滴落邊移動。
此處所稱之“可移動性”是指按規定及運轉條件相對於滴落邊所作的最佳化調整。經過最佳化調整後，就不需要另外一個可移動性，尤其是在反應器運轉期間不需要另外一個可移動性。
根據本發明，圓柱形的第二個滴落邊被直徑變大的另外一個圓柱形壁所圍繞，該另外一個圓柱形壁至少將氣體過渡區的一部分所圍繞。實務上該另外一個圓柱形壁(外圓柱形壁)是在驟冷區或驟冷通道與氣體過渡區鄰接。
此外，根據本發明，渦流制動裝置的至少一個隔板有配備測量熱流密度的裝置。
根據本發明的一種實施方式，第二個圓柱形壁及另外一個圓柱形壁都具有光滑平坦且耐腐蝕的表面，例如使用電鍍的超級Ω管，其中減少渦流的隔板、波浪形過渡面、以及提供第一個滴落邊的圓筒壁構成帶有銷釘及夯實的標準-管-接片-管壁。
第1圖中的氣化反應器1具有一個壓力罐2，壓力罐2內有一個與壓力罐2之內壁間隔一段距離的由上往下設置並被隔膜3圍繞住的反應空間4。冷卻劑輸入管5會對隔膜施加負荷。隔膜3經由一下方錐形區6轉變成一變窄的通道，該通道構成過渡區8的一部分，其中在變窄的過渡通道7內設有渦流式制動裝置9。在供液態灰分流動之過渡區8內之過渡通道7的尾端設有一與第一滴落邊10相距一段距離的滴落邊10a。
過渡區8連接一個驟冷空間或驟冷通道11，之後是一置於水池13中的爐渣收集槽12。
從第2圖及第3圖可以看出，配備有構成渦流制動裝置的隔板9的內壁14過渡到一個台階15，如第3圖所示，台階15的表面為帶有多個起伏16的波浪形表面。接著再從台階15連接到一個具有不同直徑的光滑的圓筒壁17，該圓筒壁17提供一個滴落邊。
包括使爐渣集成束的介於內壁19及內壁18之間的過渡區在內的過渡通道7被另外一個圓柱形壁所圍繞，如第2圖所示，該另外一個圓柱形壁經由一傾斜的壁板20與一個將過渡區8圍繞住的圓柱形壁21氣密連接。
本發明的一個特殊處是，將過渡通道7所圍繞的圓柱形壁提供給第二個滴落邊10。如箭頭22所示，根據本發明，由圓柱形壁19及壁板20構成的系統所在的高度是可以調整的。第2圖中以示意方式標示之管子23，24的密封區或過渡區使這種可調整性得以實現。
第2圖僅以示意方式顯示，渦流制動裝置的至少一個隔板9有配備測量熱流密度的裝置25。
當然以上描述的實施方式仍有許多可能的變化方式，但都不會離開本發明的基本構想。例如第3圖顯示的波浪形起伏16可以是有稜角的、也可以是彎曲的，另外也可以視使用上的需要改變內壁區的配管方式。
1．．．氣化反應器
2．．．壓力罐
3．．．隔膜
4．．．反應器室
5．．．冷卻劑輸入管
6．．．錐形區
7．．．過渡通道
8．．．過渡區
9．．．隔板/渦流制動裝置
10，10a．．．(爐渣)滴落邊
11．．．驟冷通道
12．．．爐渣收集槽
13．．．水池
14．．．內壁
15．．．台階
16．．．過渡面/起伏
17．．．圓筒壁
18．．．(爐渣)滴落邊/內壁
19．．．內壁/另外一個圓柱形壁/第二個圓柱形壁
20．．．壁板
21．．．另外一個圓柱形壁
22．．．箭頭
23，24．．．管子
25．．．裝置
以下配合圖式及實施例對本發明的細節、特徵及優點做進一步的說明。其中：
第1圖：本發明之氣化反應器的原理示意圖。
第2圖：半個氣化反應器的原理示意圖，圖中所示為過渡區內從反應室到過渡到未詳細繪出之驟冷室的區域。
第3圖：構成帶有渦流制動裝置之過渡通道的反應器區。
2．．．壓力罐
4．．．反應器室
7．．．過渡通道
8．．．過渡區
9．．．隔板/渦流制動裝置
10．．．(爐渣)滴落邊
14．．．內壁
15．．．台階
16．．．過渡面/起伏
17．．．圓筒壁
18．．．(爐渣)滴落邊/內壁
19．．．圓柱形壁
20．．．壁板
21．．．圓柱形壁
22．．．箭頭
23，24．．．管子
25．．．裝置

Claims (5)

  1. 一種製造含CO或H2 之原料氣體的氣化反應器，其製造方法是以高於灰分之熔化溫度利用含氧氣體將含灰分的燃料氣化，其中在一壓力罐內有一個由可讓冷卻劑透過之隔膜形成的反應室，該反應室以一條逐漸變窄的過渡通道與一氣體冷卻室連接，其中在該過渡通道內設有可減少渦流的冷卻隔板，這種氣化反應器的特徵為：--在隔板下方支承隔板(9)的內壁(14)經由一個具有波浪形表面的台階(21)過渡到直徑較小的圓筒壁(17)；--直徑變小的圓筒壁(17)被直徑變大的另外一個圓柱形壁(19)所圍繞，在重力方向上該另外一個圓柱形壁(19)的尾端形成第二個爐渣滴落邊(10)；--另外一個圓柱形壁(19)的垂直位置可以相對於第一個滴落邊(18)移動(箭頭22)。
  2. 如申請專利範圍第1項的氣化反應器，其中：圓柱形的第二個滴落邊(10)被直徑變大的另外一個圓柱形壁(21)圍繞住，該另外一個圓柱形壁至少將氣體過渡區(8)的一部分圍繞住。
  3. 如申請專利範圍第1項的氣化反應器，其中：渦流制動裝置的至少一個隔板(9)有配備測量熱流密度的裝置。
  4. 如申請專利範圍第2項的氣化反應器，其中：渦流制動 裝置的至少一個隔板(9)有配備測量熱流密度的裝置。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項的氣化反應器，其中：第二個圓柱形壁(19)及另外一個圓柱形壁(21)都具有光滑平坦且耐腐蝕的表面，例如使用電鍍的超級Ω管，其中減少渦流的隔板(9)、波浪形過渡面(16)、以及提供第一個滴落邊(10)的圓筒壁(18)構成帶有銷釘及夯實的標準-管-接片-管壁。
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