用于气流床气化反应器的组合式急冷及清洗系统的分部型中央管道技术方案

本发明专利技术涉及一种用于气流床气化反应器的组合式急冷及清洗系统的分部型中央管道。本发明专利技术示出用于在气流床气化之后处理热的粗制气和流态的熔渣的三级清洗系统的装置。在此粗制气和熔渣在分成两个部分的中央管道内向下导入到水池中。中央管道的上部由双通路的气密焊接的管棚构成，在该管棚的内部空间中直接作为第一清洗及冷却级喷入水。在水池中形成吹气柱，该吹气柱同时是第二清洗及冷却级。分三层布置的表面体在此提升清洗效果。在离开吹气柱之后，粗制气又被喷入到开放空间中，其中布置有一个或者多个喷嘴环。所述喷嘴环形成第三冲洗级。然后粗制气在200至220℃的温度下水蒸汽饱和地离开急冷及清洗装置并且被输送进行接下来的处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于冷却和清洁气流床气化设备的粗制气的组合式急冷及清洗系统，在所述气流床气化设备中含有氧气和像水蒸汽或二氧化碳这样的缓和剂的燃烧粉尘在1200到1900℃之间的温度和高达10MPa的压力下转化为富含一氧化碳和氢气的粗制气，所述组合式急冷及清洗系统具有权利要求1所述的特征。
技术介绍
燃烧粉尘要理解为精细研磨的不同煤化程度的煤、由生物质构成的粉尘、像焦炭这样的热预处理的产物、通过“烘焙”得到的干燥物以及来自公共的及工商业的余料及废料的富含热量的馏分。所述燃烧粉尘能够作为气体-固体-悬浮物或作为液体-固体-悬浮物被输送给气化系统。气化反应器能够配有冷却棚或者耐火的内衬，正如专利文献DE 4446803和EP 0677567示出的那样。根据在这项技术中引入的不同系统，在此能够将粗制气和熔流的熔渣分开地或共同地从气化装置的反应室中排出，正如例如在DE 19718131中所描述的那样。气流床气化由于气化室中短的反应时间和研磨成细密粉尘的燃料颗粒导致粗制气中的粉尘含量增大。这种飞尘根据燃料的反应能力由炭黑、未转换的燃料颗粒以及细小的熔渣颗粒和灰烬颗粒构成。大小在直径大于0.5mm的粗颗粒和直径不大于0.1μm的细颗粒之间变化。颗粒与粗制气的可分离性与直径有关，但是也与其组成有关。原则上能够区分炭黑和灰烬或者说熔渣颗粒，其中炭黑颗粒一般来说更小并且更难以与粗制气分离开。熔渣颗粒具有更大的密度并且因此具有更好的可分离性，但是与之相对地具有更高的硬度并且因此具有腐蚀作用。这导致分离器和引导粗制气的管路中的更严重的磨损并且可能造成影响安全的泄漏和使用寿命受限的后果。为了去除由燃烧材料产生的粉尘使用不同的清洗系统。迄今为止的现有技术在专利文献DE 102005041930以及“Die Veredlung von Kohle”（精炼煤）DGMK，汉堡，2008年12月，Schignitz，章节“GSP-Verfahren”中得以描述。据此，气化粗制气连同由燃烧材料灰烬形成的熔渣一起在温度为1200到1900℃时离开气化室并且在后面的急冷室中通过喷入过剩水得以冷却并且与熔渣分开并且在小的程度上与携带的粉尘分开，其中急冷室能够构造成开放空间急冷器或者装备有引导粗制气的中央管道。例如在DE 102007042543中公开了一种开放空间急冷系统，其中用水喷洒正在离开气化室的粗制气并且在一种屋顶结构之下在下部将所述粗制气抽走。DE 102006031816示出了一种完全没有装入件的开放的急冷室，其中在一个或者多个平面内喷入一定量的急冷水，使得粗制气能够被冷却并且饱含水蒸汽，并且过剩的急冷水在下部单独地或者连同分离的熔渣一起被抽走。专利DE 19952754、DD 145860和DD 265051示出了具有中央管道的变化方案，其中在DE 19952754中中央管道构造成文丘里管的形式，在DD 145860中粗制气在中央管道的末端上以大型泵的形式经受额外的清洗，在DD 265051中在中央管道的末端上用于分配流出的粗制气的元件要负责均匀的出流。CN 101003754 B描述了一种具有中央管道的浸入式急冷装置，其中来自气化反应器的热的粗制气连同同样热的熔渣一起向下被导入到水浸池中并且作为气体-水-悬浮物在构造成双管道的引导管道的环形间隙中向上流动。气体-水-分离在引导管道的上端部处进行。在环形间隙中向上流动的气体-水-悬浮物应该保护内部的中央管道不过热。根据专利文献DE 102007042543的解决方案具有以下缺点：开放空间（Freiraum）通过为了粗制气导出和屋顶结构具有较大直径的管道导管为携带的熔渣和粉尘提供沉积面，这根据本专利技术会导致堵塞。DE 102006031816要求热的粗制气从气化室中均匀地流出，因为否则可能存在承压的容器壁热过载的危险。按照DE 19952754的文丘里管的布置方案可能导致气化室中发生不希望出现的压力波动，由于压力波动的作用时间短，所以几乎无法用调节技术平衡这种压力波动。急冷及清洗室中的装入件，正如在专利DD 265051和DD 224045中那样，可能因为尤其特定煤和灰烬类型中的精细粉尘成分的火山灰特性，导致产生水泥一样坚固的增长物，这同样会导致堵塞和压力损耗的增加。在按照CN 101003754 B所述的解决方案中同样也存在这样的危险。如果在中央管道的内管和外管之间添加间隙，那么热的粗制气在未冷却的内管道中向下流动，这可能导致其热损坏并且因为过热额外地危及急冷室的压力罩。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种急冷及清洗系统，其中一方面入口侧所输送的热的气化气体和所携带的液态熔渣经历冷却，与此同时像熔渣和粉尘这样的颗粒被分离，并且另一方面从出口侧离开急冷及清洗系统的粗制气具有提高的氢气含量。该任务通过一种具有第一权利要求所述的特征的粗制气清洗系统得以解决。从属权利要求体现了本专利技术的有利的构造方案。根据本专利技术的组合式急冷及清洗系统用于通过其对粗制气的多级冷却并且让粗制气与急冷水接触来冷却热的气化气体和所携带的液态熔渣，在这种急冷及清洗系统中，所进行的一氧化碳和水蒸汽之间的转换反应引起粗制气中的氢气含量增高连带着尽可能地从粗制气中分离颗粒。根据本专利技术，除了喷入急冷水和清洗水，还额外地将中央管道分部，其中上部得到一个管壁形式的特别结构，其使得能够额外地冷却管道材料。中央管道在面向气体侧的部分中具有包层，所述包层保护管壁不被腐蚀并且通过平滑的表面防止熔渣粘在上面。通过所述管壁同样在一种特别结构中集成了喷嘴，所述喷嘴使得上述急冷水和清洗水能够被输送到内部空间中。中央管道的下部由平滑的管道构成。在这里，粗制气和熔渣被冷却到不存在热学方面过热的危险的程度。在下部的端部处设置有额外的尤其用于改善清洗过程的装置。附图说明下面借助四个附图用一实施例阐述了本专利技术。图中：图1示出根据本专利技术的急冷及清洗系统，图2示出中央管道的上部，图3示出中央管道的上部中的喷嘴穿通部，图4示出用于强化清洗效果的装置。附图标记列表：1 气化反应器2 冷却棚3 气体及熔渣排出机构4 中央管道5 急冷及清洗装置，急冷器6 喷嘴7 水池8 吹气柱9 环形间隙10 熔渣排出机构11 中央管道上部12 中央管道下部13 桥接件14 第一熔渣滴落檐15 过渡段16 第二熔渣滴落檐17 喷嘴穿通部的结构18、19 接到具有冷却水入口和出口的管棚上的接头20 环形插件、用于喷嘴6的柱形支座21 下面的引导管道22 法兰连接部23 分三层的表面体、网格栅板24 交错的棱边板25 开放空间26 开放空间中的喷嘴27 粗制气出口28 过剩水的导出机构29 冷却水入口30 冷却水出口31 桥接件32 环形件。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。...

【技术保护点】
粗制气清洗系统，具有对气流床气化装置中的颗粒的高分离度，所述气流床气化装置用于将含灰的燃料借助含游离氧的气化介质转化为氢气含量高的粗制气，其中‑ 气化反应器（1）中的燃料在温度为1200至1900℃并且过程压力高达10MPa的情况下转换成粗制气和流态的熔渣，‑ 所述粗制气和流态的熔渣经由气体及熔渣排出机构（3）转移到布置在所述气化反应器（1）下方的急冷器（5）中，‑ 在所述急冷器（5）中，与所述气体及熔渣排出机构（3）连接的中央管道（11、12）浸入到位于所述急冷器的下端部处的水池（7）中，‑ 所述中央管道的上区段构造为被冷却水穿流的管棚（11），并且所述中央管道的下区段构造为平滑的管道（12），‑ 在所述管棚（11）的区域内，将急冷水（6）喷入到粗制气体及熔渣流中，‑ 在所述中央管道（12）的下端部处，所述熔渣被分离到所述水池（7）中，并且所述粗制气在所述中央管道（12）之外的吹气柱（8）中向上抬升，‑ 所述粗制气经由布置在所述急冷器的压力罩中的粗制气出口（27）离开所述急冷器，‑ 所述粗制气在所述水池（7）的表面和所述粗制气出口（27）之间的路径上被至少一个喷嘴环（26）喷急冷水。

【技术特征摘要】
2013.09.19 DE 102013218830.71. 粗制气清洗系统，具有对气流床气化装置中的颗粒的高分离度，所述气流床气化装置用于将含灰的燃料借助含游离氧的气化介质转化为氢气含量高的粗制气，其中
- 气化反应器（1）中的燃料在温度为1200至1900℃并且过程压力高达10MPa的情况下转换成粗制气和流态的熔渣，
- 所述粗制气和流态的熔渣经由气体及熔渣排出机构（3）转移到布置在所述气化反应器（1）下方的急冷器（5）中，
- 在所述急冷器（5）中，与所述气体及熔渣排出机构（3）连接的中央管道（11、12）浸入到位于所述急冷器的下端部处的水池（7）中，
- 所述中央管道的上区段构造为被冷却水穿流的管棚（11），并且所述中央管道的下区段构造为平滑的管道（12），
- 在所述管棚（11）的区域内，将急冷水（6）喷入到粗制气体及熔渣流中，
- 在所述中央管道（12）的下端部处，所述熔渣被分离到所述水池（7）中，并且所述粗制气在所述中央管道（12）之外的吹气柱（8）中向上抬升，
- 所述粗制气经由布置在所述急冷器的压力罩中的粗制气出口（27）离开所述急冷器，
- 所述粗制气在所述水池（7）的表面和所述粗制气出口（27）之间的路径上被至少一个喷嘴环（26）喷急冷水。
2. 按照权利要求1所述的粗制气清洗系统，其特征在于，所述管棚（11）基本上钟形地构造为被冷却水穿流的管道的盘绕体，其中所述盘绕部相互之间气密地焊接起来。
3. 按照权利要求1所述的粗制气清洗系统，其特征在于，所述管棚（11）构造成被冷却水穿流的管道的多通路的盘绕体、尤其双路盘绕体。
4. 按照上述权利要求中任一项所述的粗制气清洗系统，其特征在于，所述管棚（11）在其内侧上具有包层。
5. 按照上述权利要求中任一项所述的粗制气清洗系统，其特征在于，所述管棚（11）具有柱体成形的延长部，所述延长部与所述气体及熔渣排出机构（3）重合并且在重合部位的内直径上形成第一熔渣滴落檐（14）。
6. 按照上述权利要求中任一项所述的粗制气清洗系统，其特征在于，所述管棚（11）在过渡段（15）内锥形地扩大并且在所述过渡段（15）的小直径处形成第二熔渣滴落檐（16）。
7. 按照上述权利要求中任一项所述的粗制气清洗系统，其特征在于，在所述管棚（11）中布置了喷嘴穿通部（6）用于容纳穿透所述管棚的喷嘴，所述喷嘴用于将冷却水注入到所述粗制气及熔渣流中。
8. 按照权利要求7所述的粗制气清洗系统，其特征在于，所述喷嘴穿通部（6）布置在所述熔渣滴落檐（14、16）之外。
9. 按照权利要求7或8所述的粗制气清洗系统，其特征在于，所述喷嘴穿通部（6）经由两个分别具有接头（18）和（19）的管道区段接入到所述管棚（11）的两个相邻的盘绕部中，并且所述管棚的冷却水围绕着环形的插件（20）流动，在所述插件的支座上借助法兰连接部（22）固定着喷嘴（6）。
10. 按照上述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：F汉内曼，A赫克洛茨，H霍佩，T尤斯特，M兴尼茨，D施毛赫，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE