专利名称：气化炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气化炉。特别地，本发明涉及固体处理设备旋转犁部、用于使产生灰的含碳物质气化的气化炉的可旋转的炉栅组件、以及用于使含碳物质气化的气化炉。
背景技术：
对于诸如Sasol FBDB 气化炉之类的一些气化炉，断续地或者连续地装载或卸除颗粒物质、例如颗粒状的含碳物质(例如煤)和灰是必要的。因此，例如，在加压的气化炉(例如，固定床型干底气化炉)的情况下，颗粒状的含碳的给料、例如煤被装载到气化炉的加压的气化腔中，以形成床(在固定床型气化炉的情况下)，并且在升高的温度和压力下气化，并在气化之后，任何剩余的未气化的物质作为灰经由可旋转的炉栅组件和灰锁从气化炉中除去。可旋转的炉栅组件具有两个主要的机械功能。首先，可旋转的炉栅组件用于从气化腔的底部提取灰，但还用于压碎并除去可能在气化过程中形成的任何灰聚集物(炉渣)。可旋转的炉栅组件还用于将气化剂(通常为蒸汽和氧气的混合物)分配到含碳物质的床中。通常，传统的可旋转的炉栅组件包括多个部件，这些部件主要是:上部的大致圆锥形的可旋转的炉栅部件、下部的可旋转支承结构、以及连接在可旋转支承结构的下周边的齿圈，其中下部的可旋转支承结构在可旋转支承结构的上周边刚性地连接到上部的可旋转炉栅部件上，使得可旋转的炉栅部件和可旋转的支承结构绕共同的旋转轴线一起旋转。设置有最下方的固定支承结构，可旋转的部件支承在该固定支承结构上。在使用中，当驱动性地连接到下部的可旋转的支承结构上的齿圈经由使可旋转的炉栅组件的可旋转的部件旋转的马达和齿轮箱组件驱动时，可旋转的炉栅组件旋转。当可旋转 的炉栅组件旋转时，刚性地连接到上部可旋转炉栅部件的外周的一个或多个对称地周向间隔开的犁部用于从气化炉的底部除灰。灰包括干的粗灰和炉渣，炉渣是气化过程的副产品。炉渣是熔化的灰的颗粒的固体聚积物。炉渣需要被压碎，以便有效地从气化炉中除去。犁部通过排灰通道连续地将灰刮掉，该排灰通道限定在可旋转炉栅组件的上部可旋转炉栅部件与气化炉的壁之间。当可旋转炉栅组件旋转时，炉渣在安装在上部可旋转炉栅部件上的护板与安装在气化炉的壁上的耐磨砖之间被压碎。灰和炉渣在重力作用下从排灰通道下落到与排灰通道连通的灰锁中，从而离开气化炉。固定床气化炉的操作和灰从固定床气化炉的去除是本领域所公知的，并且在WO2006/061738中进行了详细的描述。本发明人已经体验过两个已有的犁部设计。第一个是传统的“短直犁部”，第二个是目前在南非的Sasol FBDB 气化炉中进行商业使用的“Sasol .香蕉型犁部(Sasol Banana Plough )，，。短直犁部与Sasol 香蕉型犁部的主要不同在于，短直犁部具有平面的前导面和后曳面，而Sasol .香蕉型犁部具有弯曲的前导面和后曳面，其中前导面和后曳面沿着相同的方向弯曲，在一定程度上与香蕉类似。短直犁部和Sasol .香蕉型犁部均安装在可旋转炉栅组件的上部可旋转炉栅部件上，与旋转方向成一角度，使得犁部的前导面的功能为从气化腔中的灰床上将灰颗粒刮掉并使灰颗粒径向向内地经由中心排灰通道或环形空间进入到布置在可旋转炉栅组件的下方的灰腔中。通常，多个犁部、例如四个犁部对称地安装在可旋转炉栅组件上。因此，在可旋转炉栅组件的正向旋转期间，每个犁部的前导面通过刮擦和切割运动从气化炉中除灰并压碎炉渣颗粒，其造成灰颗粒沿着径向向内的路径从气化炉的壁到达中心排灰环形空间并进入灰腔。在短直犁部的操作中，已经观察到可旋转炉栅组件的犁部和其他部件上的严重的腐蚀。这导致了对可旋转炉栅组件的构造材料做出的改进，例如通过引入定制的硬化表面以减轻腐蚀以及通过引入犁部和暴露于灰颗粒的其他耐磨面的几何形状的多种改变来进行改进。这些改变等等导致了目前正处于商用并已经有了大约40年的历史的Sasol .香蕉型犁部的发展。本发明人已在随后了解到利用Sasol 香蕉型犁部除灰的方式造成可旋转炉栅组件的一些部件、犁部和暴露于灰的气化炉壁的腐蚀。离散元件建模已经出人意料地表明了安装了 Sasoi .香蕉型犁部的可旋转炉栅组件的正向旋转造成在后面的犁部的前导面迫使灰颗粒积聚在前面的犁部的后曳面上。因此，灰颗粒在前面的犁部的后曳面、气化炉壁以及后面的犁部的前导面之间被压缩。这造成了灰颗粒在两个犁部之间的积聚和压缩，其导致了在气化炉壁上的向外的力。 楔入在犁部与气化炉壁之间的灰颗粒造成了气化炉壁上和炉栅组件的部件上的腐蚀图案。为了试图释放楔入的灰颗粒，炉栅可以暂时地按照反向模式操作。然而，该操作引起驱动系统上的高转矩载荷，其可最终导致机械设备失效。另外，在反向操作时期，腐蚀有所增加，并且灰提取率也极大地降低。腐蚀导致了增加的维护成本、设备停机时间和产量的损失。这些是由现有技术的犁部在可旋转的炉栅组件的正向和反向操作模式中除灰能力不足导致的主要的操作低效。WO 2006/061738描述了固定床型煤气化炉的部件和操作。WO 2006/061738公开了Sasol 香蕉型犁部在固定床型气化炉中的使用及其反向操作模式。现有技术的Saso膽香蕉型犁部附接在可旋转炉栅部件上，使得Sasol.香蕉型犁部以有限的间隙在灰收集表面上经过。通过可旋转炉栅部件的旋转，灰被连续地从气化区域的底部抽出，并且Sasol 香蕉型犁部经由排灰通道连续地将灰排出。WO 2006/061738公开了Sasol 香蕉型犁部的定位和使用，但是没有述及Sasol .香蕉型犁部的功能设计。而且，wo2006/061738没有公开与Sasol -香蕉型犁部相关联的任何操作问题或者解决问题的方法。WO 1999/10094特别地着重于固定床型煤气化炉的炉栅部件并且公开了关于灰提取组件的操作的信息。WO 1999/10094还公开了在反向模式下操作的Sasol 香蕉型犁部的使用，但是没有公开关于其操作方法的任何信息。US 4，014，664描述了用于固定床型煤气化炉的旋转炉栅组件的构成部分和操作，并且该组件似乎与在WO 2006/061738和WO 1999/10094中描述的炉栅组件类似。US4，014，664公开了刮刀设置在炉栅部件的周边上并且刮刀可以在反向模式下操作。GB389251描述了在Kerpely煤气发生炉(Kerpely煤气发生炉通常用于底部加热的焦炉)中的排灰机构的改进。GB389251公开了刮刀定位在炉栅部件的周边并且设置为与半径倾斜，使得刮刀的旋转将灰扫向炉栅部件的中心并且进入排灰料斗中。US 5，230，716描述了用于固定床型煤气化炉的反向旋转炉栅组件的构成部分和操作，US 5，230，716公开了铲部(犁部)位于圆锥炉栅部件的上表面上并且邻近顶端。另外，每个铲部定位为与气化腔的半径倾斜，并且从气化腔中的气化区域的中心区朝向炉栅部件的周边区将灰排到排灰通道。铲部的定位和操作因此与前文描述的现有技术的Sasol 香蕉型犁部不同。US5, 138，957描述了从底部给料的生物质气化系统，其不使气体再循环通过固定床。气体被导入二级加热腔，以保持在初级加热腔中的期望的工作温度。US5, 138，957公开了排灰系统具有四个对称地间隔开的桨部，这些桨部安装在沿顺时针方向旋转的旋转带的周边上。桨部包括似乎是竖直的“大致径向的前壁”。桨部表面(径向的前壁)将灰向前扫到位于腔壁与排灰系统之间的排灰通道中。当形成炉渣时，其在桨部的后壁与反应腔的壁之间被压碎。在US5，138，957中没有提到位于犁部之间的灰或者桨部或腔壁的腐蚀。JP2011083773描述了将生物质气化过程中产生的熔化的灰除去的过程。旋转刮刀横越反应腔的底面的水平面。“刮指”连接到旋转刮刀的端部。熔渣通过“刮指”被向前引导，并在旋转刮刀的单次旋转之后，熔渣经由设置在反应腔的壁与旋转刮刀之间的排放出口排出。“刮指”的设计没有被公开，然而，由“刮指”的俯视图得出其为具有竖直面的长方形。GB548082描述了用于将可 旋转的气体发生炉中的旋转的犁部保持固定的机构。在正常操作中，犁部与灰盘和气体发生器一起旋转，并且不排出灰。当该机构被接合并且犁部保持固定时，灰将会从发生器中除去。灰犁部本身没有被示出，并且其设计或者具体的功能也没有被描述。CN2518061描述了从竖直的石灰窖中提取块状石灰。提取装置是可旋转的且可反转的，并且具有绕其圆周对称地设置的六个刮刀。CN2518061公开了刮刀是“三角形”的，并且“将灰向内刮到排灰管中”。需要反向操作模式以“破坏熔炉状态”。CA2188736描述了固定床型生物质气化系统，该系统的初级腔具有用于支承生物质的床的升高的台。废物去除系统包括位于旋转台上的环构件的周边上的对称地设置的四个犁部，并且该系统从腔中除去灰和废物，以使其积聚在跨越腔壁的通道中。灰和废弃物质随后被推到位于腔的底面中的废物孔口中。所述犁部中的两个形成有朝向台的顶端向内延伸的刮除构件，以将灰从环形区域刮到废物孔口。刮除构件还对形成在台的边缘上的炉渣进行破碎。从废物处理系统的俯视图中看到，犁部是鳍状的并且刮除构件是长方形的。然而，CA2188736没有提供对犁部的设计或形状的任何实际的描述。CA2188736也没有述及废物处理系统的反向可操作性。GB141056涉及对在气体发生器中使用的旋转炉栅的改进。所公开的灰炉栅是圆锥形的并且附接到炉栅的顶面，灰炉栅是径向的突起，其中突起的前导面从导边缘向后升高。突起的前表面是凸形的，当炉栅旋转时，会将可燃的物质和灰升起到炉栅之上，以防止熔结。这些突起不将灰从灰床除去。炉栅的圆锥形还造成灰朝向设有环形空间的侧面运动，其中固定式刮刀附接到气体发生器的容器壁的内侧，用于除灰。在GB141056中的灰炉栅突起用于在炉栅的上方将炉渣破碎并混合。GB141056没有述及刮刀本身的功能设计。当朝向GB141056中的周边除灰时，没有设置让灰径向向内地移动的表面。EP0159420描述了固定床系统中的固体燃料的气化。在固定床气化炉中，存在用于提取灰的两组不同的刮刀。径向延伸的壁持续向下并向内延伸到位于炉栅部件上方的腔中，以形成“上部刮刀构件”。这些刮刀固定到腔壁上。另外，存在附接在炉栅部件下方的被称作“可往复竖直运动的刮刀”的一组刮刀。从气化系统的纵截面图中可以看到，每个“可往复竖直运动的刮刀”跨越炉栅的左侧底面和右侧底面，并且延伸到炉栅的顶端和中部。炉栅部件和“可往复竖直运动的刮刀”的摆动旋转运动被控制为略微大于或小于30°的圆周角。“可往复竖直运动的刮刀”将灰从炉栅部件的周边上扫到排灰管中。在EP0159420中没有公开刮刀的设计方面。需要这样一种犁部:其至少改善了与现有技术的犁部相关联的问题，并且优选地能够在可旋转炉栅组件的正向和反向操作模式下都能够有效地除灰。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种固体处理设备旋转犁部，该旋转犁部包括:具有前导面和后曳面的长形金属体，所述长形金属体构造为安装到旋转部件上，用于至少沿着是正向操作方向的一个方向绕旋转轴线旋转，使得所述前导面在所述后曳面的前面，至少所述前导面具有不共面的至少两个主要的操作性地向上并向外延伸的表面，第一主表面以与竖直方向成至少1°的角度相对于正向旋转方向操作性地向后并向上倾斜，并且第二主表面相对于在使用中由所述旋转犁部在沿着正向操作方向旋转时所绘出的圆的半径成至少1°的角度操作性地向前并向外倾斜。面的“主表面”意思是在面上不存在比该主表面大的其他表面。每个主表面通常是平面的。在本说明书中，除非在使用的上下文中明确地另有所指，否则，词语“半径”或“径向”用于描述相对于在使用中由旋转犁部在所述旋转轴线延伸穿过的平面内旋转时所绘出的圆的半径的方向或位置或者与该半径一致的方向或位置。因此，径向外部的或者径向向外的物体或部分比径向内部的或者径向向内的物体或部分更加远离旋转犁部的金属体的所述旋转轴线。然而，应当注意，“向外”是指从所述旋转轴线向外地离开——不一定沿着所述圆的半径，除非这样指定；词语“向内”具有相反的意思。通常，在使用中，所述旋转轴线延伸通过的所述平面是水平面。金属体可以是硬化钢。可替代地，金属体可以是铸钢，例如，ASTMA297Grade HF的特别改良的耐热铁铬镍合金。主表面可以由特殊硬化的材料覆盖，例如，诸如PR0100 (商标名)表面硬化材料之类的表面硬化材料。后曳面可以具有不共面的至少两个主表面，第一主表面以与竖直方向成至少1°的角度相对于正向旋转方向向前并向上地倾斜，第二主表面相对于在使用中由旋转犁部在沿着正向方向旋转时所绘出的圆的半径成至少1°的角度向后并向外地倾斜。前导面的第一主表面和第二主表面可以共有位于它们之间的公共的周边或边缘。换句话说，第一主表面和第二主表面可以彼此相邻或邻接。前导面的第一主表面 和第二主表面的公共的周边或边缘可以是直线的并且可以沿着向外的方向向下延伸。
前导面的第一主表面和第二主表面的公共的周边或边缘可以相对于在使用中由旋转犁部在沿着正向方向旋转时所绘出的圆的半径向前地倾斜。前导面的第一主表面和第二主表面的公共的周边或边缘可以限定第二主表面的顶外缘的至少一部分。前导面的第一主表面和第二主表面的公共的周边或边缘可以限定第一主表面的底外缘的至少一部分。后曳面的第一主表面和第二主表面可以共有位于它们之间的公共的周边或边缘。后曳面的第一主表面和第二主表面的公共的周边或外缘可以是直线的并且可以沿向外的方向向下延伸，并且可以相对于在使用中由旋转犁部在沿着正向方向旋转时所绘出的圆的半径向后地倾斜。第一表面与竖直方向的角度可以在大约1°至大约35°的范围内，例如为大约
15。。第二表面相对于在使用中由旋转犁部在沿着正向方向旋转时所绘出的所述圆的所述半径所成的角度可以在从大约1°至大约18°的范围内，例如为大约6°。第二表面可以操作性地竖直延伸。旋转犁部的本体的后曳面可以是旋转犁部的本体的前导面的镜像。因此，后曳面和前导面可以关于由在使用中的旋转犁部限定的半径平面互为镜像。本体可以具有直线形式的中心线，或者可以构造为安装成使得本体从其安装到旋转部件的位置径向向 外地延伸。可以在前导面和后曳面之间限定出脊部。脊部可以是平面的，并且，脊部可以与在使用中由旋转犁部在沿着正向操作方向旋转时所绘出的所述圆的半径相一致。脊部可以在脊部的长度的至少一部分上具有弯曲的上部周边。在本发明的一个实施方式中，脊部的上部周边的径向外部是平的，并且，脊部的上部周边的径向内部是凸状弯曲的。本体的径向向外的部分可以具有与本体的径向向内的部分相比增加的高度。优选地，本体的底面径向向外地下降，以终止在圆形的向上弯曲的趾部中。根据本发明的另一方面，提供了一种用于使产生灰的含碳材料气化的气化炉的可旋转炉栅组件，该炉栅组件包括:构造为绕向上延伸的旋转轴线旋转的旋转部件，该旋转部件构造为至少沿着一个方向旋转，所述一个方向是正向操作方向；以及如前文描述的多个旋转犁部，所述旋转犁部安装在旋转部件上，用于与旋转部件一起绕旋转轴线旋转，并且旋转犁部背离所述旋转轴线向外延伸。旋转部件可以是可旋转的上部炉栅部件，可旋转炉栅组件另外包括紧固到可旋转的上部炉栅部件上的可旋转的下部支承结构，用于与可旋转的上部炉栅部件一起旋转，可旋转的下部支承结构构造为绕旋转轴线驱动性地旋转，该旋转轴线与可旋转的上部炉栅部件的所述旋转轴线一致。通常，可旋转的上部炉栅部件的所述旋转轴线是竖直的。旋转部件可以构造为沿着所述正向操作方向和反向操作方向都能够旋转。因此，炉栅组件也能够在所述正向方向和所述反向方向上操作。旋转犁部可以背离所述旋转轴线径向延伸。因此，旋转犁部的端部——旋转犁部在该端部安装到旋转部件上——可以与所述旋转犁部的自由端径向地一致。在本说明书中，词语“部件”意于包括组装的部件，该组装的部件包括多于一个部分，例如包含被组装起来以形成炉栅部件的多个部分的可旋转炉栅部件。可旋转炉栅部件可以具有向上地向内渐缩的外表面。当在竖直截面中观察时，该向上地向内渐缩的外表面可以是交错的或者阶梯状的，以限定竖直地且径向地隔开的台阶。台阶可以由护板覆盖，以保护可旋转炉栅部件免受诸如灰之类的磨蚀物质影响。旋转犁部可以是等角地间隔开的。因此，例如，当只存在两个旋转犁部时，其可以隔开大约180°，当存在三个旋转犁部时，其可以隔开大约120°，当存在四个旋转犁部时，其可以隔开大约90°，而当存在六个旋转犁部时，其可以隔开大约60°。然而，由于构造限制(其他部件阻碍等)，特别地，当本发明的旋转犁部改装到现有的可旋转的炉栅组件上时，旋转犁部的布置不对称。可以使用旋转犁部之间的间隔的大的差异、例如达到60°的差异。预计多达六个旋转犁部可以安装到旋转部件上。根据本发明的另一 方面，提供了一种用于使含碳物质气化的气化炉，该气化炉包括如前文描述的可旋转炉栅组件，炉栅组件安装在由气化容器限定的气化腔内，其中所述炉栅组件的可旋转的下部支承结构连接到驱动装置。气化炉可以是固定床型气化炉，特别地，气化炉可以是固定床型干底气化炉。气化炉可以是煤、废料或生物质气化炉，或者是构造为使煤、废料和生物质中的两个或多个的组合物气化的气化炉。然而，通常，气化炉是在5bar (g)至100bar(g)之间的压力以及400°C至1600°C之间的温度的条件下工作的煤气化炉。可旋转炉栅部件通常具有竖直的尺寸和径向的方向，并且能够绕气化腔的排灰出口的竖直轴线旋转，可旋转炉栅部件的下周边位于可旋转炉栅部件的顶端或上端的下方。
现在将参考示意性附图通过示例对本发明进行进一步描述，其中:图1示出了安装在固定床型干底煤气化炉中的可旋转炉栅组件的竖直截面图；图2示出了根据本发明的旋转犁部的立体图；图3示出了图2的旋转犁部的俯视图；图4示出了图2的旋转犁部的侧视图；图5示出了图2的旋转犁部的端视图；图6示出了从图4的V1-VI截取的图2的旋转犁部的竖直截面图；图7示出了从图4的VI1-VII截取的图2的旋转犁部的竖直截面图；图8示出了从图4的VII1-VIII截取的图2的旋转犁部的竖直截面图；图9示出了通过短直犁部移动的灰颗粒的沿着正向方向(A)以及沿着反向方向(B)的速度；图10示出了通过Sasol 香蕉型犁部(Sasol Banana Plough )移动的灰颗粒的沿着正向方向㈧以及沿着反向方向⑶的速度；以及图11示出了通过根据本发明的具有互为镜像的前导面和后曳面的旋转的灰犁部移动的灰颗粒的沿着正向方向以及沿着反向方向的速度。
具体实施例方式参考附图的图1，附图标记10整体指代安装在固定床型干底煤气化炉的气化容器100中的炉栅组件10。气化容器100限定气化腔102 (压力容器)，炉栅组件10定位在该气化腔102内。气化腔102具有壁18。炉栅组件10包括可旋转的上部炉栅部件11，该炉栅部件11通过多个连接螺栓15连接到可旋转的下部支承结构12上。该可旋转的下部支承结构12驱动性地连接到齿圈13上，齿圈13又通过齿轮箱连接到电动马达(未示出)。在使用中，电动马达和齿轮箱用来使炉栅组件10的旋转部件11、12和13转动。可旋转部件11、12和13由固定的支承结构14支承在气化容器100的排灰出口或通道20的上方。一个或多个旋转金属灰犁部17连接到可旋转的上部炉栅部件11的径向最外周。犁部17用于在气化腔102内通过排灰环形空间19从灰床上将灰刮掉，该排灰环形空间19被限定在可旋转的上部炉栅部件11的外周与气化腔102的壁18之间。犁部17可以是短直型、或如在上文中描述的Sasol 香蕉型犁部、或根据本发明的改进的旋转灰犁部。便利地，可旋转的上部炉栅部件11构造为允许犁部17容易地互换。可旋转的上部炉栅部件11设有以阶梯方式布置的护板22。在使用中，炉栅组件10绕竖直旋转轴线21旋转，该旋转轴线21与排灰通道20的中心线一致，排灰通道20的中心线也是炉栅组件10的中心线。煤被分批地供给到气化炉(未示出)的顶部，并且，气 化剂经由位于外部护板22的下边缘的下方的气化剂出口 23供给到气化腔102的下部，从而使位于气化腔102中的缓慢移动的床中的煤发生气化。灰经由设置在气化腔102的壁18与可旋转的上部炉栅部件11之间的排灰环形空间19并且经由排灰通道20从气化腔102的底部被连续地抽出。犁部17与可旋转的上部炉栅部件11一起旋转，从而通过将灰刮掉而经由排灰环形空间19进行排灰。当可旋转的上部炉栅部件11旋转时，在可旋转的上部炉栅部件11的护板22与气化腔102的壁18之间执行炉渣碾压。参考附图的图2至图8，附图标记200整体地指代根据本发明的旋转灰犁部。犁部200具有长形的、硬化的、在俯视图中呈楔形的钢体201，钢体201限定操作前导面210和操作后曳面212。后曳面212是前导面210的镜像。尽管没有在附图中示出，但是犁部200通常包括朝向如图4所示的钢体201的右手端的安装构型，例如螺栓接收孔，以允许将犁部200安装到可旋转的炉栅部件11上。前导面210和后曳面212中的每一个限定两个成角度的或倾斜的主平面202.1、202.2以及204.1,204.2。面202.1、202.2构造为与竖直方向倾斜，使得前导面210的底部前导边缘206在正向操作旋转方向203上位于顶部前导边缘208的径向前方，在该实施方式中，正向操作旋转方向203是逆时针方向。因此，面202.1相对于正向旋转方向203向后地倾斜，并且向上地离开使用中的犁部200旋转所在的水平面。对于后曳面212，当犁部200如由箭头203示出的那样逆时针旋转时，面202.2的情况与此相反。面202.1、202.2通常由30°的角度切割220 (见图6)形成，S卩，与竖直方向各成15°的切割(当在操作状态下观察犁部200时)。然而，角度220可以是处于从大约2°到大约70°的范围内的任何角度。因此角度220能够减小到接近大约2°或者增大到接近大约70° ;然而，过窄或过宽的角度220可对灰提取效率有不利的影响。在使用中，第二面204.1是竖直平面，其相对于半径222 (见图3)向前并向外地倾斜，其中半径222是旋转的犁部200在使用中沿着正向方向203旋转时所绘出的圆(未示出)的半径。作为面204.1的镜像，当犁部200沿着正向方向203旋转时，面204.2的情况与此相反。面204.1、204.2通常由12°的径向切割进行切割，通过角度224示出(见图3)，使得犁部200的钢体201沿着离开钢体201的径向内边缘214的方向变宽。面204.1,204.2的径向切割或角度224可以是处于从大约2°至大约36°的范围内的任何角度。因此，角度224能够减小到接近大约2°或者增大到接近大约36° ;但是，过窄或过宽的角度224也可对灰提取效率有不利的影响。钢体201具有与半径222 —致的中心平面，该中心平面限定出前导面210与后曳面212之间的脊部226。脊部226是平面的，并且具有在钢体201的径向内部中的弯曲的上外周228以及在钢体201的径向外部中的平外周230。如在附图的图4中能够看到的，钢体201的径向外部具有与钢体201的径向内部相比增加的高度，其中钢体201的底面232径向向外地下降，然后再次向上弯曲以限定圆形的或弯曲的趾部234。在使用中，通过位于钢体201的所述径向内边缘214附近的紧固装置(未示出)，一个或多个犁部200被紧固到炉栅组件10的可旋转的上部炉栅部件11。当炉栅组件10以及因此犁部200沿着正向方向203旋转通过气化腔102的灰床中的灰颗粒时，倾斜的面202.1和204.1导致在灰颗粒上的力，这些力的接触向量是轴向向上并且朝向旋转轴线向内的。离散元件建模出人意料地发现了先前没有在安装有现有技术的犁部的炉栅组件的操作中发现的问题。在炉栅的旋转期间，发生在两个接连的犁部之间的颗粒的压缩，导致炉栅组件的部件和气化炉壁的腐蚀。在犁部200的前导面210上包括两个倾斜的面202.1和204.1则出人意料地克服了该问题并降低了在现有技术的短直犁部或Sasol .香蕉型犁部的操作中发现的压缩影响。倾斜的面202.1将灰颗粒竖直地向上升起，从而填充由不同的灰颗粒尺寸造成的灰床中的空的空间。面204.1引起相对于法向的(即90° )接触向量朝向旋转轴线的灰颗粒的向内的移动，从而保证经由排灰环形空间19将颗粒除去。通过将灰颗粒升起并朝向旋转轴线向内地移动，倾斜的面202.1和204.1使得灰尘颗粒能够具有颗粒对颗粒的接触面，从而使犁部200和其他表面、例如护板22或气化炉壁18的磨损降到最低。使用的犁200的数量将由需要的灰提取率来确定。通常会使用多达六个犁部200。建模还示出了在正向操作方向203以及反向方向上，犁部200的提取效率均超过了现有技术的犁。犁部200设计为使得前导面210 (包括倾斜的面202.1和204.1)和后曳面212 (同样包括倾斜的面202.2和204.2)互为镜像。 这使得犁部能够200在沿着正向方向203或者沿着反向方向旋转时有效地除灰而不降低灰提取效率或者导致腐蚀特性的变化。这极大地延长了犁部200的工作寿命并且防止了当炉栅组件10和犁部200在反向模式下操作时的高度磨损以及提取的损失。示例
本发明人已经进行了建模研究，以确定现有技术的短直犁部和Sasol 香蕉型犁部、以及犁部200的固体流动特性。结果反映在图9、10和11中。在这些图中，阴影表示在某一时刻的灰颗粒的速度，其中，浅灰色阴影表示缓慢运动的或者固定的灰颗粒，而较深的阴影表示具有更快的速度的颗粒。特别地参照图9A (短直犁部)和图1OA (Sasol .香蕉型犁部)，能够看到在向前操作中(由附图标记301和401示出)，在犁部的前导面处的灰颗粒运动得最快，并且因此也是造成犁部和气化炉壁的最大程度的磨损的原因。当短直犁部以反向模式操作时(由图9B中的附图标记302示出)，几乎所有的灰颗粒保持滞止，这清楚地表明了短直犁部不能够在反向模式下操作。如图1OB所示，以沿着箭头402的反向模式操作的Sasol 香蕉型犁部造成灰朝向气化壁向外地移动。这导致了气化炉壁上的磨损或腐蚀的程度增加。参考附图的图11，示出了当通过根据本发明的犁部200移动时的灰颗粒的速度。图11表示沿着正向或反向方向的犁部的操作。与Sasoi 香蕉型犁部(图10)和短直犁部(图9)相比，犁部200的操作的差异因素是犁部200在前导面上具有灰的恒定运动层。这是因为，犁部200沿着与旋转方向垂直的方向安装在炉栅上一即径向地延伸，所以犁部200在其之前产生灰颗粒的滞止层。随着恒定的滞止层在犁部200之前积聚，在犁部之前的灰与灰之间的摩擦提高并促进了固体流动，并因此防止了犁部200上的腐蚀。在建模操作期间，将犁部200的性能与现有技术的短直犁部和Sasol 香蕉型犁部进行了对比。
权利要求
1.一种固体处理设备旋转犁部，所述旋转犁部包括: 具有前导面和后曳面的长形金属体，所述长形金属体构造为安装到旋转部件上，用于至少沿着是正向操作方向的一个方向绕旋转轴线旋转，使得所述前导面在所述后曳面的前面，至少所述前导面具有不共面的至少两个主要的操作性地向上并向外延伸的表面，第一主表面以与竖直方向成至少1°的角度相对于正向旋转方向操作性地向后并向上倾斜，并且第二主表面相对于在使用中由所述旋转犁部在沿着正向操作方向旋转时所绘出的圆的半径成至少1°的角度操作性地向前并向外倾斜。
2.根据权利要求1所述的固体处理设备旋转犁部，其中，所述第一表面与竖直方向所成的角度在从1°到35°的范围内，并且所述第二表面相对于在使用中由所述旋转犁部在沿着正向方向旋转时所绘出的所述圆的所述半径所成的角度在从1°到18°的范围内。
3.根据权利要求1所述的固体处理设备旋转犁部，其中，所述第二表面操作性地竖直延伸。
4.根据权利要求1所述的固体处理设备旋转犁部，其中，所述前导面的所述第一主表面和所述第二主表面共有位于它们之间的公共的周边或边缘。
5.根据权利要求4所述的固体处理设备旋转犁部，其中，所述前导面的所述第一主表面和所述第二主表面的公共的周边或边缘是直线的并且沿着向外的方向向下地延伸，并且其中，所述第一主表面和所述第二主表面的公共的周边或边缘相对于在使用中由所述旋转犁部在沿着正向方向旋转时所绘出的所述圆的所述半径向前地倾斜。
6.根据权利要求1所述的固体处理设备旋转犁部，其中，所述旋转犁部的所述金属体的所述后曳面是所述旋转犁部的所述金属体的所述前导面的镜像。
7.根据权利要求1所述的固体处理设备旋转犁部，其中，所述金属体构造为安装成使得所述金属体从其安装到所述旋转部件的位置径向向外地延伸。
8.根据权利要求1所述的固体处理设备旋转犁部，其中，所述金属体的径向外部具有与所述金属体的径向内部相比增加的高度。
9.根据权利要求8所述的固体处理设备旋转犁部，其中，所述金属体的底面径向向外地下降，以终止在圆形的向上弯曲的趾部中。
10.用于使产生灰的含碳材料气化的气化炉的可旋转炉栅组件，所述炉栅组件包括: 构造为绕向上延伸的旋转轴线旋转的旋转部件，所述旋转部件构造为至少沿着一个方向旋转，所述一个方向是正向操作方向；以及 多个根据权利要求1所述的旋转犁部，所述旋转犁部安装在所述旋转部件上，用于与所述旋转部件一起绕所述旋转轴线旋转，并且所述旋转犁部背离所述旋转轴线向外延伸。
11.根据权利要求10所述的可旋转炉栅组件，其中，所述旋转部件构造为沿着所述正向操作方向和反向操作方向都能够旋转，并且其中，所述旋转犁部背离所述旋转轴线径向延伸。
12.根据权利要求10所述的可旋转炉栅组件，其中，所述旋转部件是可旋转的上部炉栅部件，所述可旋转炉栅组件进一步包括可旋转的下部支承结构，所述可旋转的下部支承结构紧固到所述可旋转的上部炉栅部件上，用于与所述可旋转的上部炉栅部件一起旋转，所述可旋转的下部支承结构构造为绕与所述可旋转的上部炉栅部件的所述旋转轴线一致的旋转轴线驱动性地旋转，并且其中，所述可旋转的上部炉栅部件的所述旋转轴线是竖直的。
13.用于使含碳物质气化的气化炉，所述气化炉包括根据权利要求12所述的可旋转炉栅组件，所述可旋转炉栅组件安装在由气化容器限定的气化腔内，其中所述炉栅组件的所述可旋转的下部支承结构连接到驱动装置上。
14.根据权利要求13所述的气化炉，其中，所述气化炉是固定床型气化炉或者固定床型干底气化炉。
15.根据权利要求13所述的气化炉,其中，所述气化炉是在5bar(g)至100bar(g)之间的压力以及400°C至16 00°C之间的温度的条件下操作的煤气化炉。
全文摘要
一种气化炉。一种固体处理设备旋转犁部(200)，所述旋转犁部(200)包括具有前导面(210)和后曳面(212)的长形金属体(201)。所述金属体(201)构造为安装到旋转部件上，用于至少沿着是正向操作方向的一个方向绕旋转轴线旋转，使得所述前导面(210)在所述后曳面(212)的前面。至少所述前导面(210)具有不共面的至少两个主要的操作性地向上并向外延伸的表面(202.1、204.1)。第一主表面(202.1)以与竖直方向成至少1°的角度相对于正向旋转方向操作性地向后并向上倾斜，并且第二主表面(204.1)相对于在使用中由所述旋转犁部(200)在沿着正向操作方向旋转时所绘出的圆的半径成至少1°的角度操作性地向前并向外倾斜。
文档编号C10J3/42GK103215076SQ20131002796
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月24日 优先权日2012年1月24日
发明者雅各布斯·安德烈亚斯·斯塔德勒 申请人:沙索技术有限公司