本实用新型涉及一种用于从含碳的燃料中生产合成气体的气流床反应器。
背景技术：
一个此类的气流床反应器通常包括一个外部的、承压的反应器壁，该反应器壁包围用于形成粗气体和残渣的一个反应室和一个圆柱形的冷却屏，该冷却屏使该反应室与该反应器壁分界。该冷却屏由冷却水可流经的盘管形成并且具有一个圆锥形的下部区段。在冷却屏和反应器壁之间存在一个环形空间，能够用一种惰性气体来吹扫该环形空间。该气流床反应器还具有一个淬火空间，该淬火空间连接该反应室并且用于冷却粗气体，其方式为，使该粗气体与水接触。该冷却屏的圆锥形的下部区段通过一个漏斗状的主体延续，该漏斗状的主体包围在反应器壁和淬火空间之间的一个同心的开口。该漏斗状的主体用于使粗气体和残渣从该反应室中溢流到该淬火空间中并且被称为渣排出体。该渣排出体具有漏斗状的且冷却水流经的、具有保护涂层的一个盘管。
气流床反应器是如下反应器，该反应器基本由一个反应室和连接在该反应室处的一个冷却空间(淬火器)组成，其中在烟气(Flugwolke)中或在气流中的反应伙伴(Reaktionspartner)在该反应室中彼此反应。气流床反应器例如能够用于生产富含氢气和富含一氧化碳的气体，这些气体作为合成气体、还原气体、城市煤气或煤气，被用于能量目的。在被称为“气化”的工艺中，有机的燃料与一种包含氧气的气化剂在高压和高温下反应。在此，在放热的部分氧化中碳反应为一氧化碳，其中除所希望的粗气体外也产生残渣形式的熔融液态的矿物残留物。
在生产合成气体时，灰状的煤在氧气和水蒸气或二氧化碳的参与下在火焰反应中在一个烟气中在1200℃至1800℃的温度下和最高至80巴的压力下气化，原理上类似的方法用于液态燃料(焦油、残油)、来自液态或固态燃料的悬浮物或用于烘焙的生物质的气化。
一个或多个气化燃烧器的位置位于气流床反应器的反应室的上部中，反应介质通过这些气化燃烧室被供应给燃料或氧气。合成气体和液态的残渣通过在该中间底板下方的一个渣排出开口被排出到该淬火空间中。
在气流床气化炉中已知的是，通过一个多线的、呈螺旋状地由管道盘绕成的圆柱形的热交换器(该热交换器也被称为冷却屏)来限制该反应室，并且由此保护承压的反应器壁免受放热的部分氧化的热反应产物影响。该冷却屏通常在上部处在朝向这个/这些燃烧器的方向上呈圆锥状地变窄，并且在下部处在朝向气体排出开口和渣排出开口的方向上呈圆锥状地变窄。能够用惰性气体吹扫的一个环形空间位于该压力罩和该冷却屏之间。流经该冷却屏的冷却水借助于连接支管通过该反应器壁被送入或排出。
为了避免冷却屏局部过热，在气化炉功率升高的情况下并联连接的管线数量增多。由于更多的管线数量可能产生更多的通过压力容器的支管，例如通过在该下部区域中的内部的环形分配器线路和环形收集器线路的安排来减少每个正流和回流的连接支管和支管穿通部的数量。
该气化反应器以如下方式构型，使得熔融液态的渣粒能够不受干扰地从该反应室排出到在该反应室下方安排的冷却空间或淬火空间中，这些渣粒在煤颗粒氧化期间在该气化燃烧器的火焰区域中产生并在该反应室壁处沉淀。为此，由冷却屏包围的反应室的底板在朝向中央的渣排出开口的方向上呈漏斗状地形成。
还保留在该气体流中的熔融液态的渣粒通常在该气流床反应器的淬火空间中借助于喷入水或引导装载有渣的粗气体通过一个水浴而被冷却至熔点以下并且作为悬浮在水中的颗粒从该反应器中送出。
在围绕该渣排出体的中间底部区域中的这些反应器元件(例如淬火喷嘴、气体引导元件或管线)遭受到剧烈的磨损并且基本上共同决定了气化反应器的使用寿命。这些反应器元件被熔融液态的渣流腐蚀，同时热的、腐蚀性的粗气体从反应室出来通过渣排出开口被引导到相连接的淬火空间中，并且额外地，在反应室和淬火空间之间的该中间底板区域经受来自装载湿气的淬火空间的热作用和气氛作用。因此，在该渣排出开口(该渣排出开口具有在该区域中布置的冷却水管道)周围的中间底板区域是腐蚀要求最强的反应器区域之一。
能够用于气化的运行寿命对于煤气化反应器的经济性具有重大影响。每次过程中断(由于气化参数不稳定或由于维修磨损的设备部件)由于与之相关联的、在耐压地形成的气化反应器处的高耗费的启动和关闭过程以及安装和拆卸工作而导致高的成本和停机时间。对于减少维修成本，在反应室和淬火空间之间的中间底板区域的耐腐蚀且同时利于维修的构型具有很重要的贡献。
从DE 40 25 916 A1中已知一种气流床反应器，其漏斗状的渣排出体由一个带有渣保护涂层的冷却盘管组成并被插入一个冷却屏的圆锥形的区段中。该渣排出体与该冷却屏一起支承在该反应器壁处的一个支承环上。用一种耐火材料来填满在渣排出体和冷却屏之间的间隙。该安排的缺点在于，冷却水送入通道和冷却水排出通道开放式地被引导通过该淬火空间的上部区域并且由此腐蚀性的气体能够不受阻碍地侵入。
DE 40 25 955 A1或EP 0 459 023 A1是另外的、针对不受保护的冷却水导管安排的示例，这些冷却水导管位于渣排出体和反应器壁之间的淬火空间的上部区域中。
从DE 20 2013 105 709 U中已经能够得知用于保护冷却屏的冷却水连接件的措施。用于该冷却屏的冷却水连接件在一个惰性化的区域中布置在该冷却屏外部的环形空间的下部圆锥区段中，其中为了获得构造空间，串式的冷却水馈入通道和冷却水排出通道被引导到直立的收集容器或分配器，这些收集容器或分配器借助仅另一条管线与该反应器外部的一个冷却系统相连接。从该文献中不能得知用于保护该渣排出体的冷却水管道的措施。
还已知的是：使用耐腐蚀的管材料来保护在该淬火空间中的管线，或者高耗费地用惰性气体来吹扫由结构导致的、围绕该渣排出体的死空间以避免在该中间底板的支承元件处的隐藏的腐蚀，或者提供从环形空间出来的通风。
这些解决方案的缺点在于，这些解决方案是高成本的并且仅形成用于抑制腐蚀损坏的单独措施，这些单独措施没有实现完全的保护。
技术实现要素：
因此，本实用新型所基于的目的在于，在该渣排出区域中提供一种结构性的改进，该改进克服在现有技术中所提及的缺点并且确保有效地、永久地保护在该渣排出体的区域中和该中间底板的区域中的所有反应器部件。
对于该目的所建议的解决方案提供的是，使得该环形空间借助于一个中间底板与该淬火空间气体密封地分离。为此，该中间底板在该渣排出体的高度上从该反应器壁延伸至该渣排出体并且与该反应器壁和该渣排出体气体密封地相连接。在该冷却屏和该渣排出体之间存在另一个气体密封的连接。此外，在该反应器中、配属于该冷却屏和该渣排出体的的所有冷却水送入通道和冷却水排出通道在该中间底板(该中间底板水平向上地关闭该淬火空间)上方被引入该反应器的、被惰性气体吹扫的环形空间(也被称为惰性化的区域)中并且在那里与该冷却屏和该渣排出体的这些盘管相连接。在该反应室根据已知的构型也与该环形空间气体密封地分离的情况下，也能够可靠地避免腐蚀性气体从该反应室侵入到该环形空间中。
根据本实用新型的优选实施方式，该气流床反应器用于从一种含碳的燃料生产合成气体、具有一个外部的承压的反应器壁，该反应器壁包围
-一个反应室，用于形成粗气体和残渣，
-一个圆柱形的冷却屏，该冷却屏使该反应室与该反应器壁分界，该冷却屏由冷却水可流经的盘管形成并且具有一个圆锥形的下部区段，
-在冷却屏和反应器壁之间的一个环形空间，能够用一种惰性气体来吹扫该环形空间，
-连接该反应室的一个淬火空间，在该淬火空间中粗气体与水接触而被冷却，以及
-被称为渣排出体的一个漏斗状的主体，用于使粗气体和残渣从该反应室中溢流到该淬火空间中，该漏斗状的主体延续该冷却屏的该圆锥形的下部区段并且包围一个在反应室和淬火空间之间的同心的开口，其中该渣排出体具有漏斗状的且冷却水流经的、具有保护涂层的一个盘管，
其特征在于，
-一个水平的中间底板向上关闭该淬火空间，其中该中间底板在该渣排出体的高度上从该反应器壁延伸至该渣排出体并且与该反应器壁和该渣排出体气体密封地相连接，
-在该冷却屏与该渣排出体之间存在一个气体密封的连接件，并且
-在该反应器中的、配属于该冷却屏和该渣排出体的所有冷却水送入通道和冷却水排出通道在该中间底板上方被引入该反应器中并且在该中间底板上方与该冷却屏和该渣排出体的这些盘管相连接。
优选地，
-该中间底板通过一个盘状的或一个拱形的支承板形成，
-该支承板在该渣排出体的高度上水平地与该反应器壁气体密封地焊接并且具有一个中央的开口，该开口大于该渣排出体的外直径，
-其中该中央的开口由该支承板的一个环形的强化件限制，
-一个环焊接在该渣排出体的外圆周上，一个水平的环形板进而气体密封地被焊接在该环处，其中该环形板的外直径大于该支承板的环形的强化件的内直径，
-该环形板通过一个密封件与该支承板12的环形的强化件相连接，并且
-在竖直方向上挠性地形成的一个环形的环形板封闭在该渣排出体和该冷却屏之间的一个环形间隙。
优选地，该支承板的环形的强化件由一个支承环形成。
优选地，用于该冷却屏和该渣排出体的冷却水送入通道和冷却水排出通道的收集器被安排在该环形空间中该支承板的上方，并且通过在该环形空间中的连接管与该冷却屏和该渣排出体的这些盘管相连接，其中这些收集器分别通过在该反应器壁中的一个管穿通部与在该反应器外部的一个冷却系统相连接。
优选地，该冷却屏借助于至少三个可调节的支撑件支承在该支承板上方的该反应器内壁处，其中这些支撑件包含多个高度调节装置用于补偿冷却屏的长度偏差和位置偏差以及用于针对安装目的来调节该冷却屏的高度。
优选地，用于该冷却屏和用于该渣排出体的所有其他的送入通道或连接件同样被安排在该环形空间中该支承板上方的惰性化的区域中。
通过该渣排出体相对于惰性气体吹扫的环形空间开放的构造方式(以便同样用惰性气体吹扫该渣排出体的外面)以及该淬火空间向上在渣排出体的高度上的气体密封的关闭以及在冷却屏和渣排出体之间的气体密封的连接，可靠地避免了腐蚀性气体从该淬火空间以及从该反应室侵入到该环形空间区域中。由此省去了吹扫在该渣排出体中的死空间的必要性。
所有从冷却水管线出来和朝向冷却水管线的送入通道以及这些冷却水管线自身都可以成本有效地以C钢制成。
通过使用用于冷却屏和用于渣排出体的冷却件的收集器能够减少在环形空间中的构造空间和用于反应器壁通孔的支管的数量。
冷却管和支撑器件及密封器件的接触面(这些接触面不可避免地暴露于淬火空间气氛)被减小并且构型为完全具有保护防腐的表面。
所提出的解决方案还有利的是，如下程度地简化了在该中间底板区域中的结构性构造，使得仅还保留少量的残渣污物和粘附的侵蚀点。该渣排出体的伸出到该淬火空间中的部分比已知的实施方式更短，由此降低了在渣排出体中的粘附和堵塞的风险。
由于用于该冷却屏的支承元件的改善的可接近性，可以提出有利地使用高度调节装置，除了在安装时调节冷却屏以外，这些高度调节装置也能够实现在该反应器中暂时地降低冷却屏，使得能够更容易地接近、实施和检查在上部反应器区域中的安装接缝。
由于在该中间底板下方不存在用于该渣排出体的连接管线，在该上部淬火区域中也可以实现其他组件的简单连接。此外，也存在风险较少的、可能产生粘附的表面。
本领域技术人员可以毫无困难地将上述的本实用新型特征在与所描述的不同的其他实施方式中彼此组合，如果他认为这是显而易见的并且有意义的。
附图说明
下面应示例性地解释本实用新型。所属的附图在此示出：
图1：示出了围绕该渣排出体的环形空间的示意性的截面图示
具体实施方式
根据下游原则(Downstream-Prinzip)用于从含碳的燃料中生产合成气体的气流床反应器首先由一个外部的、承压的护套(反应器壁1)组成。在该反应器的上部中安排有一个反应室，在该反应室中在高的温度下和在高的压力下形成粗气体和残渣。为了保护承压的反应器壁1，该反应室由一个圆柱形的冷却屏2限制，该冷却屏具有一个圆锥形的下部区段并且由冷却水流经的盘管组成，这些盘管气体密封地彼此相连接。
在反应器壁1和冷却屏2之间存在一个环形空间16，能够用一种从外部可送入的惰性气体来吹扫该环形空间以便保护该反应器壁1和该冷却屏2免受由杂散的反应气体造成的腐蚀。
一个淬火空间17在粗气体的流动方向上连接该反应室，粗气体在该淬火空间中直接地或间接地与水接触而被冷却。
一个水平的中间底板向上关闭该淬火空间17并且包含一个中央的开口，一个被称为渣排出体6的漏斗状的主体被支承在该中央的开口中。该漏斗状的主体延续该冷却屏2的一个圆锥形的下部区段并且包围在反应室和淬火空间17之间的一个同心的开口，粗气体和残渣通过该同心的开口从该反应室溢流到该淬火空间17中。该渣排出体6在朝向该开口的内侧上具有冷却水流经的、具有耐火且耐受残渣的保护涂层的至少一个盘管。
该渣排出体6的突出之处在于，该渣排出体在伸入到该淬火室中的下部区段中由盘管(这些盘管彼此液压地相连接)的两个彼此内置的、圆柱形的层组成，也就是说，由一个连续的冷却管道系组成。该盘管的外层13由一种耐腐蚀的钢组成，该渣排出体6的盘管的内层14由C钢组成。
C钢和耐腐蚀的材料在一个限界板15处分离，该限界板由一种耐热的材料组成。该限界板15形成为环形的并且在盘管的该内层和外层13、14之间的该渣排出体6的下部末端处与该渣排出体6相焊接。该限界板同时用作用于一个耐火里衬的挡块。
该渣排出体6在该上部末端处同样地具有一个外部的盘绕部，该外部的盘绕部呈套环状地从外部包围该内部的盘管14的该漏斗状的部分并且同时在此延伸其盘绕系。该盘绕套环19位于该冷却屏2的呈圆锥状变窄的下部区段的高度上，其中在该渣排出体6的盘绕套环19和该冷却屏2之间保留一个细长的间隙。该环形间隙借助在竖直方向上挠性地形成的、槽状的或U形的环形板8向下气体密封地闭合。
为此，该环形板8沿着相应的下部盘绕部与该渣排出体6的盘绕套环19以及与该冷却屏2相焊接。该环形板8的挠性用于补偿冷却屏和渣排出体的冷却水盘管的不同的热膨胀并且能够例如通过在竖直方向上的一个半圆形的、弹性的弯曲件(正如在图1中所示)实现。
在附图中示出的环形板8的实施方式只是一个示例，其他的构型不脱离保护范围。
针对检查目的，该环形板8是可充分地接近的，以便使该环形板能够在需要时分开并再次焊接。
该中间底板在该渣排出体6的高度上、优选在该渣排出体6的圆柱形的下部区段的高度上从该反应器壁1延伸至该渣排出体6。该中间底板与该反应器壁1和该渣排出体6气体密封地相连接，其中该中间底板优选与该反应器壁1焊接。
在该反应器中的、配属于该冷却屏2和该渣排出体6的所有冷却水送入通道和冷却水排出通道在该中间底板上方被引入该反应器中并且在该环形空间16中的中间底板上方与该冷却屏2和该渣排出体6的这些盘管相连接。
一个盘状的或拱形的支承板12用作中间底板，该支承板在该渣排出体6的高度上水平地、气体密封地焊入该反应器壁1中。该支承板12能够在其朝向该淬火空间的下侧上具有一个防腐蚀的涂层，该涂层例如能够实施为耐腐蚀的焊接镀层。
该支承板12具有大于该渣排出体6的外直径的一个中央的开口，其中该中央的开口由一个环形的强化件限制。在该实施例中，该环形的强化件形成为支承环，该支承环与该支承板12相连接。替代性地，该环形的强化件可以单件式地在该支承板12自身中形成或以其它适合的方式形成。
一个构型为圆柱形的外部支承环的竖直的环11气体密封地被焊接在该渣排出体6的外圆周上，一个水平的环形板18进而气体密封地被焊接在该环处，其中该环形板18的外直径大于该支承环的内直径。
该环形板18通过一个密封件10与该支承环可松脱地连接、优选拧接，在此尤其使用软密封。该环形板18至少在该下侧处被耐腐蚀地涂覆或由一种耐腐蚀的不锈钢组成，该环11优选由一种耐腐蚀的合金制成。对于至少相对于该淬火空间17耐腐蚀的环形板18的气体密封的连接和构型，替代性的实施方式也是可行的。
四个直立安排的收集器7被安排在该环形空间16中的支承板12的上方以用于该冷却屏2和该渣排出体6的冷却水送入通道和冷却水排出通道，并且通过在该环形空间16中的连接管与该冷却屏2和该渣排出体6的这些盘管相连接，其中这些收集器7自身分别通过在该反应器壁1中的一个管穿通部与在该反应器外部的一个冷却系统相连接。“收集器(Sammler)”被理解为一个扩展的管件，从该冷却屏2或该渣排出体6的冷却管道系出来的所有送入通道和排出通道汇入该扩展的管件中。通过在该反应器壁1中的渣排出体6的高度上安排的(未示出)一个人孔，在盘管和收集器7之间径向地引导的连接管线9是可接近的、可简单连接的以及可检测密封性的。
该冷却屏2被支承在该支承板12上方的反应器内壁处的至少三个支撑件上，其中这些支撑件以如下方式被设定尺寸，使得这些支撑件能够共同接收该冷却屏2的总负载和附加负载。
这些支撑件中的每个由在该冷却屏2的圆锥形的盘绕区段下方的一个第一紧固板3、在该反应器壁1处焊接的一个第二紧固板5和在该第一和第二紧固板3、5之间的一个高度调节装置4组成。这些支撑件沿着该冷却屏圆周均匀间隔开地安排并且以如下方式设定尺寸，使得能够借助于这些高度调节装置4来补偿制造公差、尤其该冷却屏2的长度偏差和位置偏差。
此外针对安装目的、例如针对在该反应器壁1处的安装接缝的生产，该冷却屏2可以借助于高度调节装置4比实际的末端位置下降得更深，以便在该冷却屏2上方产生一个额外的安装自由空间。
由于所提出的构造方式在位于冷却屏2的圆锥形区段之后的该环形空间16中提供了一个更大的自由空间，这些高度调节装置4通过人孔是可接近的。这些高度调节装置4例如能够形成为长度可调节的螺纹杆、可调节的楔、剪式传动器或偏心传动器。
所提出的解决方案也提供如下可能性，用于冷却屏2和用于渣排出体6的所有其他的送入通道或连接件、例如信号管线或介质管线同样被安排在该支承板12上方的惰性化的区域中。
在一个实施例中，用于该渣排出体6的冷却水从一个外部的冷却系统经过该收集器7和该径向的连接管线9被送入到该渣排出体6的盘管的下部外层13中，在限界板15的方向向下流经该盘管的外层13，接着向上流经该渣排出体6的盘管的整个内层14，并且接着向下流经该上方的盘绕套环19直到环形板8。冷却水在该环形板8上的最后的盘绕部中向外排出到在该环形空间中的另一个(未示出)收集器中并从那里通过反应器壁1向外到达一个外部的冷却系统。
借助在该渣排出体中的盘管的特别的安排和该淬火空间17的气体密封地分离，在该支承板12上方的惰性化的构造空间中的冷却水送入和冷却水排出是可能的。与盘管的外层13、环11和环形板18的保护腐蚀的表面相关，有效地避免了对该气流床反应器的冷却水系统的腐蚀侵蚀。
本领域的技术人员可以在其他的实施方式中便利地组合前面在本实用新型的不同的构型中实现的特征。
附图标记列表
1 反应器壁
2 冷却屏
3 第一紧固板
4 高度调节装置
5 第二紧固板
6 渣排出体
7 收集器
8 环形板
9 收集器的连接导管
10 密封件
11 环
12 具有支承环的支承板
13 盘管的外层
14 盘管的内层
15 限界板
16 环形空间
17 淬火空间
18 环形板
19 盘绕套环