用于对含碳燃料进行气流床气化的反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对含碳燃料进行气流床气化的反应器，其带有一个反应室以及一个在承压的反应器壁之内的邻接该反应室的冷却室。本发明专利技术所基于的目的是提供一种用于中间底板的结构解决方案，该解决方案提高气流床气化器的有效运行时间，其方式为，降低在中间底板区域中的腐蚀性磨损，并且在维修情况下也减少渣排出装置拆卸和安装的耗费。这个目的是如下实现的，该中间底板的多个元件相互无间隙地并且与该渣排出体如下地连接，使得在该渣排出体与该反应器壁之间形成该中间底板的一个气体密封的、限定该冷却室的气体空间的下侧，并且该中间底板的这些元件之间的空腔通过压力平衡通道彼此、与一个惰性气体吹扫装置以及与该冷却室的气体空间连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于对含碳燃料进行气流床气化的反应器，该反应器带有一个反应室以及在一个承压反应器壁之内的与该反应室相连的冷却室。
技术介绍
这种含碳燃料的气流床气化用于富含氢气和一氧化碳气体的产生，这些气体作为合成气体、还原性气体、城市煤气或用于能量目的的气体得以应用。在气体产生时，在1200℃到1800℃的温度且直到80巴的压力下，在氧气和水蒸气或者二氧化碳参与下灰状的煤的气化在飘浮雾(Flugwolke)中以火焰反应实现，其中除了所希望的粗气体，还有熔融液体的矿物残留物以渣粒的形式出现。相同原理的气化方法应用于液体燃料的气化(焦油、残油)、液体和固体燃料的悬浮物或焙干的生物质的气化。在高压和高温的气流床气化过程中决定性的是，气化过程在该反应室中稳定地进行。这也包括该气化反应体这样被实施，使得该熔融液体渣粒能够无干扰地从该反应室中排出到安排在该反应室下方的冷却室或淬火室中，其中该熔融液体渣粒在来自矿物余料的煤颗粒氧化过程中在一个气化燃烧器的火焰区域中产生并沉淀在该反应室壁处。为此，该反应室的底板在一个中央的渣排出开口的方向上呈漏斗状形成。仍然在气流中残余的熔融液体渣粒通常在该气流反应器的冷却室
中借助于喷水或将加载有渣的粗气体的引导通过一个水浴被冷却到熔点以下，并且作为颗粒从该反应器中以悬浮在水中的方式送出。该反应器元件在渣排出的区域中经受强烈的磨损。这些反应器元件被熔融液体渣流侵蚀，同时热的腐蚀性的反应气体从该反应室中通过该渣排出开口引导进入紧挨着的冷却室中，并且额外地，位于反应室与冷却室之间的中间底板区域暴露于装载有湿气的冷却室的热影响和气氛影响。因此该带有渣排出开口的中间底板区域是对腐蚀要求最强烈的磨损部件之一，这些磨损部件的磨损状况共同决定该反应器的运行时间。可用于气化的运行时间(“running time”)对煤气化反应器的经济性有巨大的影响。由于不稳定的气化参数或磨损的设备部件的维修造成的每次过程中断导致的结果是：由于与此相关的高耗费的启动和停机过程以及安装和拆卸工作，在耐压力地形成的气化反应器处产生高昂的费用和长的停工时间。位于反应室与冷却室之间的中间底板与该渣排出装置的耐磨损的设计以及用于简化在维修情形时在该渣排出装置处的安装和拆卸耗费的措施对降低维修成本做出非常重要的贡献。在DD-PS 1 19 266中已经描述了一种用于在压力下使煤粉气化的反应器，该反应器的反应室被一个水加载的、通过一层耐火的冲压块(Stampfmasse)保护的管壁构造限定。为了使液体渣排出到颗粒部件(Granulierteil)中，在该反应室的底板里设置有一个中央的开口，该开口的轮廓通过相应地设计有耐火涂层的管壁构造构成。由于必须使用该追求耐磨损性的高质量的材料，在DD-PS 1 19 266中，该渣排出开口的实施方式成本高，并且由于较高的热负载的和动态负载只能有条件地适合于通过该漏斗状的底板开口将热的粗气体和渣熔体共同排出。由于与渣直接接触，经过一段较长的运行时间之后，在该渣排出体的高度磨损是不可避免的，所以至少应该尽量减少用于更换该磨损的渣排出体的耗费。在安装后状态下的维修或该渣排出体的简单、快速的拆卸和安装为此是有利的。因此该渣排出体在现代的反应器中已经部分地构形为带有热和渣保护涂层及缠绕的冷却水管道的冷却屏的可更换的分离的底板零件。然而这些已知的解决方案的一个缺点是：在该中间底板的结构性构形中对该渣排出体在较长的运行时间后简单的可更换性考虑得太少。根据现有技术，渣排出装置或牢固地或以较高耗费可移除地装配到所谓的“支撑板”(中间底板)上，该支撑板将该反应室与冷却室分离。当一个不可更换的渣排出装置必须与该支撑板共同更换时，那么例如根据DE 10 2006 031 816 A1，DE 20 2008 009 249 U1以及DE 202010 015 889 U1所述，这些支撑板的已知的实施方式的一个缺点在于，这些支撑板要求一个锻造的接收圈，该接收圈必须被焊接到该承压反应器壁的套段(Mantelschuss)中，并且该反应器壁在装入该接收圈后必须进行一个后续的、昂贵的热处理。与该渣排出区域的已知的结构性构形有关的另一个缺点在于：在渣排出调节器(Schlackeablauftrichter)的周围常常存在不通风的空腔或死空间，来自该反应室的侵蚀性气体和来自该冷却室的湿气可能在这些空腔或死空间中汇集，并导致在该渣排出装置处快速的高度腐蚀以及耗费时间的维修。根据DE 10 2006 031 816 A1的反应器构形是其一个例子。
技术实现思路
因此本专利技术的基本目的在于，从现有技术的缺点出发，提供一种用于中间底板的结构性的解决方案，该解决方案提高气流床气化器的有效运行时间，其方式为，降低在中间底板区域中的腐蚀性磨损以及维修时在该渣排出装置处的拆卸和安装耗费。在建议的解决方案的框架内，所述目标通过多个互补的结构性手段的共同作用实现。为了在该中间底板处有效地减少磨损，该中间底板由多个元件组装，该多个元件无间隙地相互连接并且与该渣排出体连接，使得在该渣排出体与该反应器壁之间形成该中间底板的一个气体密封的、限定该冷却室的气体空间的下侧，该下侧保护该用于反应器壁的中间空间不受来自冷却室的腐蚀性气体的影响。为了实现压力平衡和针对进入的腐蚀性气体的保护，该中间底板的这些元件之间的空腔通过压力平衡通道彼此连接、与一个惰性气体清洗装置连接以及与该冷却室的气体空间连接，以使该中间底板全面地免受腐蚀。这些压力平衡通道，由于该空腔与该冷却室的气体空间之间的气体方面的连接，还使得该中间底板必须用其中存在的死空间以无昂贵成本耗费的方式耐压力地铺设。因此这种情况是可能的，即在这些空腔内的压力追随主导的运行压力，该运行压力由于运行参数的不可避免的波动通常不能保持稳定。如果分离的惰性气体输送装置安排在这些压力平衡通道的这些伸出到该冷却室中的下方口部处，则这些空腔还能够更有力地用一个较高的惰性气体体积流量按相反的方向吹扫。为了保护该中间底板免受腐蚀的损害，所建议的结构性解决方案提供为，相对于该冷却室的气体空间通过一个由抗腐蚀材料制成的气体密封地封闭的表面遮蔽该中间底板的这些没有被防腐蚀保护的元件。尤其是由简单的C钢制成的元件(例如该渣排出体和这些用于冷却屏的支撑结构元件)通过其他的中间底板元件保护免受腐蚀影响。这些中间底板元件免受腐蚀的保护在所建议的中间底板结构上因此也十分重要，因为这涉及一个未被冷却的中间底板。所建议的解决方案的原则上的优点因此在于，用于无间隙地气体密封地限制该冷却室的气体空间的该中间底板的结构性新设计不仅降低了通过来自冷却室的侵蚀性气体在该中间底板处的腐蚀，而且还借助易于连接和分离的连接器件设计为容易安装(拆卸)的，使得该渣排出体不仅具有一个更长的使用时间，而且还能够用短时间维修并用较低的耗费进行更换。在此背景下，可以看出所建议的解决方案的另一个优点在于：不仅是安装，在更换该反应器中的整个中间底板组件同样比以往常见的耗费更少，因为现在用根据本专利技术所述的中间底板构造也能够省略多个用于反应器壁的锻造的中间圈和与其相联系的热处理。所建议的结构尤其有利的是，该渣排出体具有较小的刚性，即，例如基本上由多个冷却水管缠绕形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对含碳燃料进行气流床气化的反应器，该反应器带有一个反应室(2)以及在一个承压反应器壁(1)之内的与该反应室相连的冷却室(4)，其中‑在该反应室(2)中安排至少一个用于将该燃料部分氧化成粗合成气体的燃烧器(3)以及一个用于限制该反应空间的冷却屏(5)，‑在该冷却室(4)中，该粗合成气体和一起输送的渣粒与一种冷却液体相接触而能够被冷却到低于灰熔点以及‑一个由多个同中心的环形元件组装的中间底板(B)使这两个室相互分离并且包围一个中央的渣排出体(S)，其中该渣排出体(S)具有一个中央开口，该开口用于粗合成气体的溢流以及熔融液体渣从该反应室(2)到该冷却室(4)的排出，其特征在于，‑该中间底板(B)的多个元件相互无间隙地连接并且与该渣排出体(S)如下地连接，使得在该渣排出体(S)与该反应器壁(1)之间形成该中间底板(B)的一个气体密封的、限定该冷却室(4)的气体空间的下侧并且‑该中间底板(B)的这些元件之间的空腔(H1，H2)通过压力平衡通道(21a，21b)彼此连接、与一个惰性气体吹扫装置连接以及与该冷却室(4)的气体空间连接。

【技术特征摘要】
2014.09.22 DE 102014113653.51.用于对含碳燃料进行气流床气化的反应器，该反应器带有一个反应室(2)以及在一个承压反应器壁(1)之内的与该反应室相连的冷却室(4)，其中-在该反应室(2)中安排至少一个用于将该燃料部分氧化成粗合成气体的燃烧器(3)以及一个用于限制该反应空间的冷却屏(5)，-在该冷却室(4)中，该粗合成气体和一起输送的渣粒与一种冷却液体相接触而能够被冷却到低于灰熔点以及-一个由多个同中心的环形元件组装的中间底板(B)使这两个室相互分离并且包围一个中央的渣排出体(S)，其中该渣排出体(S)具有一个中央开口，该开口用于粗合成气体的溢流以及熔融液体渣从该反应室(2)到该冷却室(4)的排出，其特征在于，-该中间底板(B)的多个元件相互无间隙地连接并且与该渣排出体(S)如下地连接，使得在该渣排出体(S)与该反应器壁(1)之间形成该中间底板(B)的一个气体密封的、限定该冷却室(4)的气体空间的下侧并且-该中间底板(B)的这些元件之间的空腔(H1，H2)通过压力平衡通道(21a，21b)彼此连接、与一个惰性气体吹扫装置连接以及与该冷却室(4)的气体空间连接。2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，该气体密封的下侧由该中间底板(B)的这些元件构成：底部面板(6)、支撑环(7)、外部密封圈(9)、内部密封圈(10)、下部支撑板(11)、下部稳定圈(12)以及套支撑圈(18)。3.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，该中间底板(B)用该套支撑圈(18)、一个套圈(19)以及径向安排的肋片(20)紧固在该反应器壁(1)的内侧，其中这些元件由单层焊接的可商购的
\t板组成。4.根据权利要求1或2所述的反应器，其特征在于，该中间底板(B)的下侧具有抗腐蚀的表面。5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，该抗腐蚀的表面由元件的抗腐蚀的涂层和/或抗腐蚀的材料构成。6.根据权利要求5所述的反应器，其特征在于，-抗腐蚀的涂层被施用到该底部面板(6)、支撑环(7)以及套支撑圈(18)的下侧并且-外部密封圈(9)、内部密封圈(10)、下部支撑板(11)以及下部稳定圈(12)由抗腐蚀的金属合金制成。7.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，该中间底板(B)的支撑环(7)相对于该反应器套(1)同中心地实施，其中-该支撑环(7)在一个上部的水平平面中借助于螺栓(15...

【专利技术属性】
技术研发人员：法比安·艾佐尔德，
申请(专利权)人：科林工业技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE