专利名称：气体冷却器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如用于生物质气化装置的气体冷却器，其设有进气口，出气口，安装于进气口和出气口之间使进气口和出气口以气密方式彼此连接的外壁，以及连接至外壁的冷却设备。
背景技术：
这种类型的气体冷却器可从例如专利文件US 5，658，359中了解。该公开文件描述了一种气体冷却器，由于从流体床气化器引入到气流中的固体颗粒将焦油或灰沉积物从气体冷却器的壁刮下，该气体冷却器能通过这些固体颗粒从而被清洁。这些固体颗粒以注射的方式或通过将液体注射到存在于气体冷却器上游的旋风分离器中而被引入到冷却器上游或冷却器中的气流中，这导致旋风分离器的分离效率降低，且来自流体床气化器的固体颗粒穿过并达至气体冷却器。为了使固体颗粒重新引入至气体冷却器上游或冷却器中或回到流体床气化器，可以用连接于气体冷却器输出的第二旋风分离器将固体颗粒分离。气体冷却器的一个问题，正如专利文件US 5，658，359所披露的，在于清洁过程相对低效，结果造成固体颗粒与气体冷却器的壁的接触相对不足。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种气体冷却器，其消除和/或减少现有技术的不足。该目的通过提供一种下述的气体冷却器来实现该气体冷却器具有进气口，出气口，安装于进气口和出气口之间使进气口和出气口以气密方式彼此连接的外壁，以及连接至外壁的冷却设备，其中，所述外壁具有截头圆锥体形状，其中，进气口位于圆锥体的底座侦牝出气口位于圆锥体的顶侧，距外壁一段距离处设有内壁，其中，所述内壁具有截头圆锥体形状，其中，内壁的圆锥体的中轴线与所述外壁的圆锥体的中轴线大体一致，其中，所述外壁相比内壁具有更大的直径，通过为外壁设置覆盖体，所述覆盖体将内壁和外壁的端部彼此连接，并且遮盖由内壁和外壁围成的空间，进气口和出气口与由内壁、外壁和覆盖体围成的空间气体连通；设于内壁和外壁之间的气流引导体，其中所述气流引导体被构造为形成在进气口和出气口之间的螺旋管道。存在于气体中并经进气口进入气体冷却器的颗粒被气流引导体强制遵循从进气口到出气口的螺旋路径，在这种情况下，由于离心力的作用，气流中较大的颗粒朝外壁移动。所述较大的颗粒因此得以与外壁上的焦油或灰沉积物接触，并将它们从外壁刮落。气流中的这些较大的颗粒因此成为磨粒。已脱离外壁的刮落的沉积物也被所述刮擦颗粒进行细磨。这些颗粒(既包括刮擦颗粒，又包括刮落的焦油或灰沉积物)随后被气体净化装置(未示出)从气流中清除。由于刮擦颗粒上的离心力，所述刮擦颗粒与冷却壁之间的接触最为理想，因而所述焦油和灰沉积物的清除，以及因此气流与气体冷却器的外壁上的冷却体之间的热交换也保持最优化。
通过附图参照实施方式，将对本发明进行更详细地描述。图I示出了生物质气化装置中根据本发明的气体冷却器的示意简图；图2示出了根据本发明的气体冷却器的透视图；图3示出了根据本发明的气体冷却器的横截面图；以及图4示出了根据本发明的气体冷却器的脏的外壁经由气体中颗粒的刮擦作用而被清洁的透视细节图。
具体实施例方式在下述对附图的描述中，相同的部件由相同的附图标记来表示。图I示出了生物质气化装置中根据本发明的气体冷却器的示意简图。如图I所示，所述生物质气化装置由例如ECN(荷兰能源研究中心)生产的MILENA气化器的流体床气化器A，和例如ECN(荷兰能源研究中心)生产的OLGA气体净化装置的气体净化装置B组成，其中，气体冷却器C安装于这两者之间。流体床气化器A在温度约为850°C时，将生物质气化。产生的气体由多种成分构成，还包括焦油、灰和尘土。在适合在气体净化装置B中作进一步处理之前，在气体冷却器C中气体被冷却至大约350-550°C的温度。后者(气体净化装置B)清洁所述气体，以便使它适合在例如燃气轮机中使用。图2示出了根据本发明的气体冷却器I的透视图。该图示出了具有冷却体7的外壁3，进气侧上的覆盖体4和出气侧上的覆盖体5，所述冷却体7安设于所述外壁3的外侧，所述覆盖体遮盖由外壁3、进气口 8和出气口 9围成的空间。参照图3的下述描述，将详细描述如图2中所示的结构。图3示出了根据本发明的气体冷却器的横截面图。根据本发明的气体冷却器 的这一实施方式示出了气体冷却器1，所述气体冷却器I包括内壁2，其具有截头圆锥体形状；外壁3，安装在距内壁2 —段距离处，同样具有截头圆锥体形状，其中，外壁3的圆锥体的中轴线与所述内壁2的圆锥体的中轴线大体一致，其中，外壁3相比内壁2直径更大；进气侧上的覆盖体4和出气侧上的覆盖体5，它们分别遮盖内壁2和外壁3的端部，并且使这些端部彼此连接；气流引导体6，其安装于内壁2和外壁3之间，在进气口 8和出气口 9间，同时也在内壁2和外壁3间形成螺旋管道；冷却体7，其与外壁3连接；以及进气口 8和出气口9。在使用中，热气体经由进气口 8进入所述气体冷却器I，所述气流引导体6被构造为形成在所述内壁2和外壁3之间的螺旋管道，因此，所述气体被迫沿螺旋路线穿过该管道达至出气口 9。由于高流速以及内壁2和外壁3的圆锥体形状，所述气体被迫受离心力。为了产生上述离心力，所述内壁2和外壁3具有截头圆锥体形状。通过在气体冷却器I中气体要行经的整个部段中产生恒常的并且足够高的流速，所述圆锥体形状还确保防止气体中的颗粒在圆锥体的角落(也就是说，外壁3与覆盖体4或5交叉处)降落或沉积。由于离心力的作用，存在于气体中的较大颗粒移动至所述气体冷却器I的外壁3。这些较大颗粒将焦油或者灰以及通过粘附而捕获于其中的其他颗粒的任何沉积物从所述外壁3刮落。参考图4，将更详细地说明这一清洁机构。如上所述，冷却体7设于所述外壁3上，以冷却外壁3和流过所述外壁3的热气体。图3中，该冷却体7具有螺旋形状，但只要能够实现整个外壁3的均匀冷却，它也可以具有其他形状。图3中，所述覆盖体4和5均为扁平圆盖的形式，但其他实施方式显而易见也是可行的。图4示出了根据本发明的气体冷却器I的脏的外壁3正通过气体中颗粒的刮擦作用而被清洁的透视细节图。此外，为了更好地理解附图，还示出了内壁2和冷却体7，并且没有不出覆盖体4和5。所述图被分为不出所述脏的外壁3的部分(左侧)，以及不出干净的外壁3的部分(右侧)。图4的左侧示出了在外壁3上的焦油或灰沉积物12。这些焦油或灰沉积物12可能还含有通过粘附而捕获于其中的灰尘颗粒。离心力迫使所述气体中存在的较大颗粒11移至外壁3，所述较大颗粒11在此将所述焦油或灰沉积物12从所述外壁3上刮落。图的右侧示出了干净的外壁3。此外，它还示出了刮擦颗粒11连同沉积物12’，所述沉积物12’已被这些颗粒11刮掉并从所述外壁3脱离，而且好像已被刮擦颗粒11磨得很细。这些颗粒(包括所述刮擦颗粒11和所述刮落的焦油或灰沉积物12’)随后被气体净 化装置(未示出)从气流中清除。通过清除所述焦油或灰沉积物12，气流和所述外壁3上的冷却体7之间的传热是理想的。此外，为了防止已冷却的外壁3与要保持在更高温度(较佳地，为气体本身的温度)的内壁2接触，使气流引导体6与外壁3热绝缘是有利的。为了防止气体颗粒，尤其是焦油、灰和尘土，以例如冷凝或粘附于已经沉积在内壁2上的颗粒的方式在该壁上沉积，该内壁2被保持在一个更高的温度。为了再次防止已冷却的外壁3与所述内壁2接触，使所述覆盖体4和5热绝缘也是有利的。这也可以防止所述气体与周围环境之间的热交换。此外，在所述内壁2上设置能够调节该壁温度的机构是有利的。这可利用例如连接至所述内壁2的加热体来实施。使用中，所述内壁2的温度也可以通过让液体流过由内壁2围成的空间来进行调节。在这种情况下，可以考虑气化装置其他部分产生的另一热气体或者液体。还有利的是，所述气体冷却器I设置有注射体13，以能将额外的刮擦颗粒如沙粒引入到气流中，从而优化所述气体冷却器I的清洁。所述注射体13可以安装在气体冷却器I中的多个位置。所述注射体13也可安装于上游，也就是说所述气体冷却器I的外面。将所述外壁3的圆锥体顶角保持在f 15°也是有利的。更钝的角度可能导致在所述外壁3的圆锥体底座的边缘区域气体颗粒的沉积增加；更锐的角度可能在所述外壁3的圆锥体顶侧具有同样效果。此外，赋予在与所述内壁2的圆锥体或外壁3的圆锥体的中轴线成直角处的截面以椭圆形状也可能是有利的。这样，在局部或者存在于气体冷却器I中的整个气体管道中，流动的条件能得到优化。
权利要求
1.一种气体冷却器(I)，设有进气口(8)，出气口(9)，安装于进气口(8)和出气口(9)之间使进气口(8)和出气口(9)以气密方式彼此连接的外壁(3)，以及连接至外壁(3)的冷却设备(7)，其特征在于，所述外壁(3)具有截头圆锥体形状，其中，进气口(8)位于圆锥体的底座侧，出气口(9)位于圆锥体的顶侧；并且，距外壁(3) —段距离处设有内壁⑵，其中，所述内壁(2)具有截头圆锥体形状，其中，内壁(2)的圆锥体的中轴线与所述外壁(3)的圆锥体的中轴线大体一致，其中，所述外壁(3)相比内壁(2)具有更大的直径；并且，所述外壁(3)设有覆盖体(4，5)，所述覆盖体(4，5)将内壁(2)和外壁(3)的端部彼此连接，并且遮盖由内壁⑵和外壁⑶围成的空间；并且，进气口⑶和出气口(9)与由内壁(2)、外壁⑶和覆盖体(4，5)围成的该空间气体连通；并且，所述内壁⑵和外壁(3)之间设有气流引导体(6)，其中，所述气流引导体(6)被构造为形成在进气口(8)和出气口(9)之间的螺旋管道，所述气流引导体(6)与外壁(3)热绝缘。
2.根据权利要求I所述的气体冷却器(I)，其特征在于，所述覆盖体(4，5)使所述内壁(2)与所述外壁(3)热绝缘。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的气体冷却器(I)，其特征在于，所述内壁⑵上或由内壁⑵围成的空间内设有在使用中调节内壁⑵的温度的机构。
4.根据权利要求3所述的气体冷却器(I)，其特征在于，所述温度调节机构包括连接至所述内壁⑵的加热体。
5.根据权利要求3或4所述的气体冷却器(I)，其特征在于，所述温度调节机构在使用中包括流经由所述内壁⑵围成的空间的流体。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的气体冷却器(I)，其特征在于，其设有用于将刮擦颗粒注射至气流中的注射机构(13)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的气体冷却器(I)，其特征在于，所述外壁(3)的圆锥体的顶角角度在广15°之间。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的气体冷却器(1)，其特征在于，与所述内壁(2)的圆锥体或者外壁(3)的圆锥体的中轴线成直角的横截面具有椭圆形状。
9.由流体床气化器、气体净化装置以及根据前述权利要求中的任一项所述的气体冷却器⑴构成的组件。
全文摘要
气体冷却器(1)，设有进气口(8)，出气口(9)，安装于进气口(8)和出气口(9)之间使进气口(8)和出气口(9)以气密方式彼此连接的外壁(3)，连接至外壁(3)的冷却设备(7)，其中，所述外壁(3)具有截头圆锥体形状，其中，进气口(8)位于圆锥体的底座侧，出气口(9)位于圆锥体的顶侧，其中，所述内壁(2)在距外壁(3)一段距离处设置，其中所述内壁具有截头圆锥体形状。
文档编号F28D7/02GK102741642SQ201080061758
公开日2012年10月17日 申请日期2010年12月3日 优先权日2009年12月7日
发明者C·M·范德梅赫登, R·巴滕堡 申请人:荷兰能源建设基金中心