专利名称：用于冷却炉渣池气化器的反应器上部中的粗煤气的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及废物利用领域特别是在炉渣池气化器中气化不均匀材料混合物，其中不均匀材料混合物由含碳的固体废物和含碳的固体燃料组成。
本发明涉及一种用于冷却炉渣池气化反应器上部中的粗煤气的方法和装置，以避免在气化器的顶部中形成焦碳式沉积物，特别是在粗煤气排出孔上。
背景技术：
气化本身作为自动热学过程在大于20bar的压力下进行。通过一个已知的添加系统间断地实现用上述不均匀材料混合物对炉渣池气化器装料。加料的初始温度相对恒定。固体散料在反应器中的高度借助于间断加料保持在一个所期望的水平上，其中，该反应器仅仅按照下降散料的方法运行(DE 195 09 570 C2)。需要以下降散料的条件在气化器中运行，以使不同的塑料废物处于快速的焦化和热解，并由此规避其在缓慢加热时的粘结倾向。粘结的废物-煤材料混合物在气化器中引起在通流条件方面的固体散料干扰，因此可能产生不再受控的运行状况，其结果是气化器必需停机。
在按照这种运行方式运行期间在连续排出的粗煤气中产生压力、流量和质量变化。在此粗煤气的变化主要受到工艺温度、工艺压力、所使用物质的组分和颗粒大小、加热速度以及添加量和添加频率这些条件的影响。
所述变化除了物理的过程以外也由于在不同时刻的工艺条件下出现的粗煤气成分、水蒸汽、热解气、焦化气和气化煤气而引起。各种气体对应于其反应动力学具有一个不同的组分。在此具有特殊意义的是热解反应，它直接在炉口加料后在达到热解温度时首先在添加废物时强烈地产生并且大多在短时间后超过最大值。热解气峰值明显地使平均的粗煤气组分和粗煤气量偏移。
所使用的废物具有一个相对较低的耐热性并且含有大量的重金属。
对于这些在焦化反应时产生的极细的焦碳颗粒，在＞750℃的控制温度下与含有的重金属经过一个烧结式的过程。由此使焦碳颗粒具有粘结的特性并且沉积在气化器的顶部，还由于压力和温度变化促使沉积在炉体上和配件如粗煤气出口上及在加料井筒上。
所述炉渣池气化器用一个非常少的约1kg蒸汽/Nm3氧气的蒸汽成分以气化剂中运行，以使炉渣在气化剂喷雾嘴前被置于液体状态，与旋转炉栅-固体床气化器不同，它们以8至10倍的蒸汽量在气化剂-材料混合物中运行，以便冷却炉渣并因此保持在颗粒的状态。因此所述炉渣池气化器的所产生的粗煤气当然是非常干燥的，这有利于粘结和晶体形成过程。此外具有＜0.1mm的焦碳颗粒的颗粒大小明显小于在旋转炉栅-固定床气化器中出现的焦碳颗粒的颗粒大小。
所述晶体形成减小了在气化器顶部区域中的自由横截面，特别是在粗煤气出口的方向上，这随着持续的运行时间导致流体技术和检测技术上的问题，使气化过程在技术上、也在设备工艺上不再能可靠地受控并且必需使气化器停止运行。
由此不乏许多建议，使反应器运行方式更加受控。因此已经建议，改变反应器上部的加料井筒(Akt.-Z.20 2004 005 918.5)。
还建议一种变化的排料装置，用于将所添加的材料混合物从装料炉口添加到反应器的顶部中(Akt.-Z.10 2004 001 708.5)，该装置能够按照一个特殊的规则运行。
还建议(Akt.-Z.103 30 512.2)，在粗煤气出口通过一个含水介质在粗煤气与管壁之间建立一个等时线的、等盐度线的和/或一个绝热的和/或在温度上可以变化的环流并稳定地保持。通过这个建议期望防止在粗煤气出口中产生沉积，该建议在技术上是非常苛求的并且前提是均匀的运行状态，如粗煤气量、压力等，它们在粗放的运行中非常难以保持。
上述建议无疑用于改善上述困难的运行状况，但是不能彻底解决所存在的问题。
发明内容
因此本发明的目标和任务是，防止由于所期望的使用上述不均匀的由含碳固体废物和含碳固体燃料构成的材料混合物在反应器顶部的自由横截面中以及同样也在粗煤气出口中引起的粘结和晶体形成过程并且保证自由通流的运行过程。
按照本发明这个目的由此得以实现，从反应器上部的自由横截面中与从固体散料上升流动的粗煤气的流动方向相反地使细喷出来的水这样给到下降的固体散料上方的自由空间中，因此使这个空间的整个自由横截面均匀地被覆盖。
水的输入通过多个均匀地设置在反应器上部圆周上的、在加料井筒下部高度上、只在一个水平面中的喷嘴来实现。水以一个喷射角离开喷雾嘴，该喷射角保证可达固体物质散料上方的整个自由横截面。通过水雾覆盖固体物质散料上方的整个自由横截面避免了固体物质散料的部分表面的局部冷却或分离的危险。同样防止中断氧气的危险。
由此也抑制和尽可能避免各种化学-物理的过程，它们诱发这些所谓的粘结和晶体形成并且在温度＞750℃时运行。
所需的水量可以通过调节配件对于每个喷嘴独立地根据功率和温度进行调节。为了监控单个喷雾嘴的功能效率，分别检测水入口压力与气化器压力之间的压差。在需要停止喷水时可以独立地通过氮气冲洗并冷却每个喷嘴。
当气化器故障时在安全技术上通过一个快速关闭附件中断供水。
通过使一定的水量在气化器上部雾化，由于水的大的热容量使顶部温度和粗煤气温度下降，其所期望的温度范围可以相对精确地借助于气化器的功率参数提前计算出来并且在实践上也可以良好地控制流量调节器。
通过对粗煤气加湿，防止废物焦碳颗粒的粘结特性，由此明显提高气化器的使用性并且由此减少维修和清洁费用并对整个运行结果具有积极影响。
通过在反应器上部中冷却粗煤气实现两个其它的效应，它们对于尤其是后置于气化器的煤气利用设备的运行具有积极的影响。
由于更低的粗煤气和顶部温度，焦化和热解反应明显变慢并且不是如此剧烈，这导致一个可以明显感觉到的平滑的粗煤气压力变化和粗煤气流量变化并且改善后置设备的运行方式。
通过更低的温度和将湿气加到气化器中，粗煤气组分(分解)同样改变。反应平衡在减少甲烷成分的条件下向有利于形成氢气偏移。合成气体的这种分解变化尤其对于物质上的利用具有重要意义。
下面要借助于附图详细描述本发明。
具体实施例方式
如图1所示，由含碳固体废物和含碳固体燃料组成的不均匀(inhomogene)的材料混合物从配量炉口1通过间断地操纵配量锥形阀2穿过加料井筒4到达散料的表面上。在加料井筒4的下边缘的高度上设置4个在一个水平面内均匀分布在反应器上部圆周上的喷雾嘴5，其水输入管道6穿过反应器壁。所述喷雾嘴5以一个这样的角度相对于水平面设置，使得其喷雾锥以其水雾7覆盖散料表面上方的整个自由横截面面积。即，所有从散料表面流出的粗煤气流8在其到达粗煤气排出锥3之前必需与水喷雾进行强烈的反应。
附图标记清单1配量炉口2配量锥形阀3粗煤气排出锥4加料井筒5喷雾嘴6水输入管道7水喷雾8粗煤气流
权利要求
1.一种用于冷却炉渣池气化器的反应器上部中的粗煤气的方法，该炉渣池气化器用于在压力＞20bar和下降散料的条件下气化由含碳固体废物和含碳固体燃料组成的不均匀材料混合物，其特征在于，从反应器上部的自由横截面中细喷出来的水与从固体散料上升流动的粗煤气方向相反地这样被给到下降的固体散料上方的空间中，因此使整个自由横截面被均匀地覆盖，与从固体散料上升流动的粗煤气实现强烈的反应，并且使温度下降到＜700℃。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所需的水量通过调节配件对于每个喷雾嘴独立地根据功率和温度进行调节。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各个喷雾嘴的功能效率通过水入口压力与气化器压力之间的压差确定。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在加料井筒的下边缘高度上这样设置多个在一个水平面内均匀分布在反应器上部圆周上的喷雾嘴，使得其喷射锥对准散料表面的方向。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，设置至少4个喷雾嘴。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述喷雾嘴的喷射锥＞90°。
全文摘要
一种用于冷却炉渣池气化器的反应器上部中的粗煤气的方法和装置，该气化器用于在压力＞20bar的条件下气化由含碳固体废物和含碳固体燃料组成的不均匀材料混合物，其特征在于，细喷出来的水这样喷入到散料表面上方的自由空间中，使得可以控制并覆盖反应器上部的整个自由横截面，并且与从固体散料上升流动的粗煤气实现强烈的反应。为此在加料井筒下方设置多个均匀地固定在反应器圆周上且安置在一个水平面内的喷雾嘴。
文档编号C10J3/82GK1876768SQ200510113659
公开日2006年12月13日 申请日期2005年10月14日 优先权日2005年6月11日
发明者H·鲁巴特, F·卡姆卡, B·迈尔, A·约赫曼, G·延奇 申请人:祖斯泰克低功率泵有限公司