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_3

文档序号:8394139阅读:来源:国知局
用于粉尘燃料的进入开口的横截面积,使得至少在该燃烧器5的进入侧 上主要有恒定的流速,该基本上阻止了在粉尘燃料致密流中的去混合现象。
[0041] 更高数目的粉尘燃料通道5. 18也是可行的。
[0042] 每个粉尘燃料通道5. 18是相应地通过一个轴向取向的直U或C型材形成于该中 央管5. 4的外部面上的,其中该U或C型材W开放的侧面焊接到中央管5. 4或者W其他方 式与中央管5. 4气密地相连。
[0043] 该H个粉尘燃料通道5. 18在燃烧器口之前终止在一个螺旋形的收集室5. 22中, 该收集室由一个上部盘管5. 19 (该盘管将在粉尘燃料通道5. 18的退出开口之间的环形 通道5. 14的间隙封闭)、一个与此平行延伸的用于在粉尘燃料流中产生扭转的下部盘管 5. 20、W及一个将该两个盘管5. 19、5. 20相连的接片5. 21来限定。
[0044] 在图4中展示了收集室5. 22的展开图。
[0045] 接片5. 21在输送方向的反向上在最短的粉尘燃料通道5. 18处限定了收集室5. 22 并且在从其中退出的煤粉流的区域中形成相对于该最短的粉尘燃料通道的延长的纵轴小 于90°的角度下的一个引导面。替选地,也可W使用锐角,也就是说小于45°的角度。接 片5. 21的一个直的区段W-个弯曲部跨过下方的盘管5. 20。倾斜设置的接片5. 21形成一 个引导面,该引导面用于将从通道退出的粉尘流转向到一个切向上。
[0046] 盘管5. 19、5. 20和接片5. 21在(所示)的最简单的情况下由焊接的圆形材料制成。 由于在拉出中央管5. 4W及安排在其上的粉尘引导元件之后良好的可接近性,在高度磨损 下,该些粉尘引导元件的更换是可W简单的方式进行的。但是硬金属材料的使用、或者在特 别需要的区域中应用陶瓷的磨损保护元件(接片5. 21)、或者在粉尘引导元件上的陶瓷的磨 损保护元件(盘管5. 19、5. 20)也延长了燃烧器5的使用寿命。
[0047]由于所供应的工作材料的温度不同,中央管5. 4和外部的管套筒5. 5在长度上的 膨胀有所不同。例如粉尘燃料一般在冷的状态下供应,而氧化性的氧气-水蒸气混合物具 有大约20(TC的温度。在该些通道之间的热膨胀差异也不能通过冷却来完全地补偿。因此 便利的是,将用于补偿不同热膨胀的补偿器5. 8应用于同也的管套筒5. 4、5. 5中。在根据 图2的实施例中,中央管5. 4在该气流床气化炉1的内室之外的一个区段中包含一个测量 膨胀的补偿器5. 8。
[0048] 在粉尘燃料供应的有利的实施方式中,分配器5. 17上方安排有一个环形的瑞流 抑制器(Wirbe化recher)5. 16 (图3)用于阻尼进入的致密流的旋转分量,该瑞流抑制器在 该致密流入口侧具有一个阻尼瑞流的轮廓,例如像一个类似链轮状的端面。
[0049] 另一个在流工艺上有利的燃烧器实施方式在于,在中央管5. 4之内在燃烧器口之 前安排一个扭转体5.9 (图2)用于在氧化剂流中产生一个切向的或旋转的流分量。扭转角 度通过燃烧器设计而构造性地确定。依据燃料和反应室设计,通过该种构造将氧气/水蒸 气或多或少地在旋转方面进行偏移,W使混合W及火焰形成最优化。
[0050] 扭转体5. 9可W具有倾斜设置的翼状的引导面巧日在该实施例中的)。通过在轴向 上退出的氧化剂流的旋转分量,将把该自由流束与来自环形通道5. 14的粉尘燃料流更紧 密地混合并且导致在火焰区域中的一个均匀进行的氧化过程。
[0051] 为了使燃烧器口处的冷却更集中,有利的是,将两层壁的中央管5. 4的冷却水通 过与在燃烧器口区域中的外部的管套筒5. 5扩宽并且借助于在该扩宽中加入的金属的挤 压体5. 10来创造非常窄缝隙的(engspaltige)冷却水通道,该改进了在燃烧器口与冷却水 之间的热传递(图2)。
[0052] 除了内部冷却之外,燃烧器5的工作寿命还可W按如下方式改进,即;在中央管 5. 4和环形通道5. 14的管套筒5. 5处在有特别要求的燃烧器口(图2)的区域中焊接有环形 的末端件5. 11,该些末端件与该燃烧器5的其余部分所采用的较不耐温度的钢不同、是由 一种耐高温的钢制成,该些末端件形成了一个耐高温的燃烧器口件并且具有与该些管套筒 共用的内部冷却。
[0053] 除了所述的热保护措施之外,还已知的是,中央管5. 4和管套筒5. 5在直接暴露于 热的腐蚀性的反应器内部气氛的燃烧器口处用耐火的或陶瓷的磨损保护层来涂覆。为了改 进耐火的磨损保护层的附着性,通常焊接一个额外的保持装置5. 12,例如像所示的销。还已 知借助于等离子体喷射或激光烧结来安置陶瓷的保护层。
[0054] 对于H个燃烧器5所描述的解决方案、尤其是在该些燃烧器5中的粉尘供应的设 计,同样可应用于一个、两个、四个或多个燃烧器5的安排中,其中可W设置一个中央的起 始燃烧器6,替代性地也可W将起始燃烧器6整合到燃烧器5中。
[00巧]本发明的设备的工作方式:
[0056] 在一个气流床气化炉1中,用氧气和水蒸气作为气化剂或氧化剂将煤粉转化为粗 合成气体。气化温度为大于1400°C,气化压力最少40bar。
[0057] 在气流床气化炉1的头部安排有一个起始燃烧器6W及对称地处于120度间隔的 H个燃烧器5。煤粉作为煤粉-辅助气体-致密流被气动地送入燃烧器5,在气化室或反应 室中进行完全转化(转换),其轮廓通过冷却屏障2来限定,其中冷却屏障2通过气密地彼此 焊接的并且用冷却水流通的管件形成。热的合成粗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(未示出的)浑火室,在该浑火室中该炉渣被冷却到其烙 点W下并且从该粗气体流分离。粗气体进一步经受其他处理过程并且在结束时作为具有所 要求的H-C0组成的纯化的合成气体W用于不同类型的合成方法,该些合成方法导致所希 望的最终产品。
[0058] 通过安排在中央的起始燃烧器6(通常实质上用天然气和氧气来工作)来进行气 流床气化炉1的加热和该H个煤粉燃烧器5的点燃。
[0059] 有待气化的含碳的粉尘燃料(尤其是煤粉)和氧化剂通过连接喷嘴5. 1,5. 2供应到 燃烧器5中,在该些燃烧器5中相应地分离地在中央通道5. 13和环形通道5. 14中被输送 直到燃烧器口。在从燃烧器5退出之后,将粉尘燃料和氧化剂混合W进行部分氧化-火焰 反应。
[0060] 氧化剂在此在中央通道5. 13中通过固定的扭转体5. 9在旋转上偏移并且供应到 反应室。扭转角度决定性地影响火焰形状和长度并且因此也影响在冷却屏障2中的温度输 入。
[0061] 粉尘燃料在切向上供应给分配器5. 17,W旋转的粉尘燃料流均匀地在环形通道 5. 14的圆周上分布,并且在瑞流抑制器5. 16的瑞流阻尼作用下分配到带有H个漏斗形凹 陷部的环形分配器5. 17中。通过在该些凹陷部中的退出开口,粉尘燃料进入该H个相应 地偏置120°的粉尘燃料通道5. 18中并且在其中直线地沿着燃烧器轴线被输送到收集室 5. 22中。倾斜设置的接片5. 21将来自下一个粉尘燃料通道5. 18的轴向的粉尘燃料流转向 到一个螺旋流中,该螺旋流本身将从另外两个粉尘燃料通道5. 18退出到收集室5. 22中的 粉尘燃料流偏转为一个由盘管5. 19、5. 20限定的朝向燃烧器口的螺旋流中,在此该粉尘燃 料流旋转地退出并且在火焰区域中与氧化剂混合。
[0062] 粉尘燃料流或氧化剂流的旋转分量影响燃烧器火焰的铺展并由此提供了用于火 焰区域中的部分氧化过程的最优可能性。在所供应的粉尘燃料流中的时间上的波动,由于 收集室5. 22的缓冲效应,能够在已知的限度内进行补偿。
[0063]参考标号清单
[0064] 1气流床气化炉
[0065] 2 冷
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