用于制造合成气体的粉尘燃料燃烧器和气流床气化炉的制作方法

文档序号:8394139阅读:643来源:国知局
用于制造合成气体的粉尘燃料燃烧器和气流床气化炉的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及根据第一个权利要求的前序部分的一种用于通过在气流床气化炉中 部分氧化粉尘状燃料来制造合成气体的粉尘燃料燃烧器W及一种气流床气化炉。
【背景技术】
[0002] 粉尘状燃料应理解为是固体燃料,如不同碳化等级的碳W及不同规格的焦炭。
[0003] 在气体生产工艺中,由固体、液体和气态的燃料进行自热式气流床气化是长久W 来就已知的。
[0004] 在气流床气化的情况下,燃烧器安排在气化反应器的头部,气流被向下引导。在碳 的部分氧化的情况下出现的粗气体和炉渣通过气化室底部处的一个中央开口排出。例如 DE4109231C2展示了此类的气化反应器。
[0005] 通过气化燃烧器,将燃料、氧气和在适当时蒸汽供应到反应空间中,使得它们充分 混合并且在还原性条件下转化成富含H和C0的合成气体。在此燃料对含氧的气化剂的比 例如下地选择,使得出于合成气体品质的原因将高级的碳化合物完全分裂成合成气体组 分C0和肥,并且将该些无机成分作为烙融液态的炉渣排出(J.Carl,P.化itz,诺尔转化方 法(Noell-Konversionsve;rf址ren),EF-能源与环境技术出版社股份有限公司(EF-Verlag fiirEnergie-undUmwelttechn;LkGmbH) 1996,第 33 页和第 73 页)。
[0006] 在气化煤粉时的气化温度在140(TC与170(TC之间,气化压力为40-8化ar。在气流 床气化炉的头部安排有至少一个起始燃烧器和至少一个气化燃烧器。煤粉作为煤粉-辅助 气体-致密流被气动地送入气化燃烧器,在气化室中进行完全转化,其轮廓通过冷却屏障 来限定,其中冷却屏障通过气密地彼此焊接的并且用冷却水流通的管件形成。
[0007] 热的气化气体与液态的炉渣一起离开气化室并通过粗气体出口和炉渣出口达到 一个浑火室,在该浑火室中该合成粗气体和该炉渣被冷却。然后,冷却的且基本不含炉渣的 合成气体经受进一步的气体处理过程,并且最后在一种合成方法中加工成化学产品。
[0008] 由孤237363A1已知一种煤粉燃烧器,该煤粉燃烧器具有多个煤粉通道用于更好 地混合氧化剂与煤粉流,该些煤粉通道围绕成一个中也管周围的盘管的形式并且封闭在一 个与该中也管共轴的环形通道中。该中也管包含一个气体燃烧器或起始燃烧器。来自该些 煤粉通道的煤粉流被一起送入在燃烧器口之前的一个瑞流室中。煤粉通道的抬升在朝向瑞 流室的方向上减小,使得煤粉通道切向地进入该瑞流室中。通过与一个轴向引出的氧化剂 流(来自在一个外部的水冷的环形通道的底部中的向内倾斜的喷嘴)进行混合,应当能够实 现一种最优的且稳定的火焰形成,其结果是与此相应地良好的合成气体品质。
[0009] 该种安排的缺点是煤载气流的高流速,该是由于在环形缝隙中受限的圆形的通道 横截面,该造成了煤通道中的较高磨损和去混合问题(Entmischungsprob1emen)。在来自容 器(Bunker)的燃料供应器中的脉动可能迅速导致在煤通道中的堵塞,但是该些脉动至少同 时作用在两个煤通道上并且增强了燃料-氧气-比率中的不均匀性。
[0010] 在DE3628865A1中描述了一种具有蜗状的扭转装置的煤粉燃烧器,其中一个具有 圆形横截面的煤粉供应管在上部的燃烧器区段中轴向地沿一个中也管延伸,并且在此过渡 为矩形的横截面,该横截面螺旋状盘绕在该中也管处并且切向地向一个瑞流室中开放。煤 流通过一个位于其中的扭转蜗部获得所希望的方向分量并且然后通过一个不断变细的环 形缝隙输送到水冷的燃烧器口。
[0011] 在此,在该中也管中还安排一个起始燃烧器,该起始燃烧器储存有燃烧气体。该个 解决方案的一个缺点在于,在环形通道中仅仅设置有一个煤供应管,由此限制了燃烧器效 能。另一个缺点是,由于煤粉在通道的弯曲区域中的摩擦作用,存在该煤供应管磨损的危 险。
[0012] 用于气流床气化炉的煤粉燃烧器是在与气化室直接相邻的燃烧器部分的区域中 暴露于大于loooc的强热作用。通过燃烧器口与在气化反应时产生的腐蚀性反应产物的接 触而产生了另一种负载。煤粉燃烧器的通道元件和引导元件通过煤粉额外地暴露于高的摩 擦负载,并且由于将氧气供应到火焰区域中,所W燃烧器的被流环绕的金属部分受到侵蚀 性氧化性气氛的负载。
[0013] 常规的保护措施是通过燃烧器的水冷由燃烧器口区域进行集中的散热。该种散热 可W通过具有高热导率的材料来辅助。不管保护手段如何,都必须至少在燃烧器口区域中 制造一个耐热且耐腐蚀材料的气化燃烧器。为此尤其使用含铜的媒基合金。
[0014] 在DE102008006572A1中描述了一种用于气化反应器的燃烧器,其具有特别高热 负载的部分由一种媒基合金制成并且在燃烧器口处额外地由一种陶瓷保护层保护而免受 反应器中的高温负载。
[0015] 为了使通过在燃烧器中循环的冷却水进行的散热更集中,已 知的是(0610200800657241,£?036378741),通过焊入冷却水挤压体 (K祉IwasserverdrangungskOrper)将冷却水通道在燃烧器口区域中收紧,W便通过提高 冷却介质的流速来实现燃烧器向冷却介质的集中的热传递。
[0016]为了将气化反应器升温并为了点燃气化燃烧器,还使用了被称为点火燃烧器或辅 助燃烧器的起始燃烧器,该些燃烧器实质上具有一个燃烧气体通道和一个氧气通道W及一 个点火电极(例如根据EP0363787A2)W产生用于该起始燃烧器的点火电势。起始燃烧器一 般整合在该气化燃烧器的一个中也管中(孤228338A1,孤237363A1,DE102008006572A1)。然 而还已知具有分离的起始燃烧器的燃烧器配置。例如在DE102008020204A1中描述了已知 多燃烧器系统,其中在气化反应器的一个盖部凸缘中安排有H个气化燃烧器,该H个气化 燃烧器在一个安排在中也的起始燃烧器周围W120°的角度轴平行地安排。盖部凸缘下方 安置有一个外部冷却的燃烧器匯,该燃烧器匯接收该燃烧器并且在燃烧器接收套筒之间用 热导率不同的隔热材料填充。

【发明内容】

[0017] 本发明的基本目的在于,从由已知现有技术的缺点出发,创造一种用于制造合成 气体的、具有更高的耐磨损性、更小的堵塞倾向W及粉尘燃料与氧化剂的最优混合的、适合 用于气流床气化炉中的粉尘燃料燃烧器。
[0018] 根据本发明,该个目的是通过具有权利要求一所述特征的一种设备来实现的。
[0019] 在所提出的用于通过粉尘状燃料在气流床气化炉中部分氧化来制造合成气体的 粉尘燃料燃烧器中,其中该燃烧器具有多个连接喷嘴用于供应气动地输送的粉尘燃料、供 应包含氧气和水蒸气的氧化剂、并且供应冷却水,用于氧化剂和用于冷却水的连接喷嘴安 排在一个用于将氧化剂供应到一个燃烧器口的双层壁的中央管处,用于供应粉尘燃料和用 于冷却水的连接喷嘴安排在一个外部的双层壁的管套筒处,该管套筒W-个径向间距同也 地包围该中央管并且在中央通道周围形成一个环形通道用于将粉尘燃料输送到该燃烧器 口,该中央管可松脱地安置在该外部的管套筒中,为了将粉尘燃料供应到燃烧器口,在该环 形通道中的用于粉尘燃料的一个切向地开放的进入开口下方,存在一个分配器,该分配器 具有多个圆环区段式地分布在圆周上的、具有退出开口的漏斗形的凹陷部。每个退出开口 向一个轴平行的粉尘燃料通道中开放,该粉尘燃料通道在该用于粉尘燃料供应的环形通道 之内具有几乎矩形的横截面,其中该些燃料粉通道的横截面积总和对应于用于燃料粉的进 入开口的横截面积,并且每个粉尘燃料通道分别通过一个直的U型材形成于该中央管的外 面上,并且该U型材是与该中也管气密地连接的。该些粉尘燃料通道在燃烧器口之前向一 个螺旋形的收
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