用于均匀化流动的固定床气化的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于静态和/或动态地均匀化流动的固定床气化的方法和所属的设备。为此，将气化剂在固定床气化器内从旋转炉栅的不同的扇区以不同的扇区载荷在旋转炉栅附近的装料的圆柱扇区内动态地促进或削弱地供给，其中，被促进的旋转炉栅扇区的扇区载荷比被削弱的旋转炉栅扇区的扇区载荷高20％至100％，且旋转炉栅扇区在炉栅装料扇区内的驻留时间保持相同或变化。此外，带有悬挂炉身以及悬挂炉身附近的煤装料圆柱扇区的固定床气化器以由在装料的朝向气体收集空间的上边界处的气体离开面积的水平投影与圆柱扇区的横截面积的比所形成的扇区‑面积比如此地运行，使得扇区‑面积比在至少两个圆柱扇区中彼此不同，其中，最大扇区‑面积比与最小扇区‑面积比的比>1.1且作为整个气体离开面积的水平投影与装料的床横截面积的比的床‑面积比>0.25。

Method and apparatus for fixed bed gasification for homogeneous flow

The present invention relates to a fixed bed gasification process for the static and / or dynamic homogenization of the flow and the associated equipment. To this end, the cylindrical sector gasification in fixed bed gasifier from rotary grate of different sectors in different sectors in the vicinity of the loading gate charge in rotary furnace dynamically promote or weaken the supply, the rotary grate sector is to promote the sector rotation load ratio sector is weakened by the grate sector load high 20% to 100%, maintaining the same or changing and rotating grate grate in the sector loading sector in the dwell time. In addition, a suspension shaft and fixed bed gasifier coal charging cylinder shaft near the suspension sector to the cross-sectional area of the horizontal projection by the gas boundary in the charging towards the gas collecting space to leave the area and the cylindrical sector than the sector area ratio so that the area of operation, sector than in at least two cylindrical sectors are different from each other, and the largest sector area ratio and the minimum sector area ratio than > ratio of bed surface bed cross-sectional area of horizontal projection and charging 1.1 and as the gases leaving the area of the volume ratio of > 0.25.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于静态和/或动态均匀化流动的固定床气化的方法和所属的设备，尤其涉及一种高比容量气化器。
技术介绍
用于固定床气化的气化器由于经济性原因以高容量运行。对于气化器的可实现的容量，在此关键的是尽可能均匀地流过装料。其特征是反应区在固定床气化器的固定床的装料内的逐级的形成。从下向上以理想的方式为氧化的反应区(燃烧区)、汽化的反应区(气化区)、热解的反应区(热解区)和预热和干燥的反应区(干燥区)。在发生不均匀地流过装料而带有优选地在壁附近或通道内的流动时，反应区混乱。燃烧区可能局部向上迁移远至本来的干燥区的区域内，粗煤气内的CO2含量升高，且更多的粉尘随粗煤气排出。更高的粉尘排出量成为气化物的损失，且使得粗煤气和在脱气时形成的碳氢化合物的制备变得困难。所出现的粉尘量基本上通过随气化物带入的初级微粒和在气化物的加热、干燥、脱气和气化时形成的次级微粒决定。由于高的温度梯度决定了气化物的颗粒特别地在加热、干燥、脱气的部分过程中受到高的热应力，所述热应力导致颗粒的碎解且因此导致微粒的次级形成。此外，微粒由于颗粒在装料的下游运动时的机械应力导致。通过颗粒的破碎和微粒的形成，装料的可流过性很大程度地恶化。在极端情况下局部达到流化点速度且装料将不稳定。此不稳定性导致间歇地出现的高粉尘排出量且导致在装料内形成被优选流过的区域，这也降低了焦油产量。气化物的热稳定性和机械稳定性在此对于微粒和粉尘排出量的形成且因此对于可达到的气化器比容量具有决定性意义。相对于热应力和机械应力的强度以无烟煤-硬褐煤-软褐煤的次序降低。因此，通常在使用非结焦或弱结焦的无烟煤时可实现最高的气化器比容量，且在使用软褐煤时可实现最低的气化器比容量。软褐煤主要作为褐煤团块使用。此褐煤团块在气化器上部分内特别强地破碎且产生许多微粒。所形成的装料因此在低的气化器比容量下就已不稳定且出现大粉尘量的间歇排出。在极限情况下，在不均匀地流过装料时，甚至在固定床气化器内由于热点而出现结渣。为避免此不利的运行结果，固定床气化器的容量必须降低。此外，可能要求气化剂的蒸气与氧的量比(蒸气/氧比以kg/Nm3为单位)升高，以降低气化的最高温度。此措施在运行经济性上存在缺点。非均匀地流过装料的另一个决定性的缺点是，所使用的煤的颗粒度下限必须提高，即必须从使用的煤中排除微粒。在无烟煤气化时，因此将颗粒度下限限制在大约5mm。在气化褐煤团块时，在气化期间发生直至大约0至4mm的团块颗粒度的破碎，此时为避免不均匀的穿流，仅实现了在块状无烟煤气化时的气化器比容量的大约一半。带有直至50％的粗煤含水量的块状粗褐煤由于不能实现通常的穿流的原因，因而目前不使用在固定床气化器中。为解决此问题，因此大力寻求在固定床气化器的装料的横截面上均匀地流过所述装料，因此使由旋转炉栅供给的气化剂与运行情况无关地均匀地在装料的横截面上流过气化物。为此，根据DE112005002983B4建议，将垂直及径向间隔开的、处在旋转炉栅的表面上的气化剂出口在开口尺寸方面相应地构造为使得最外部的气化剂出口将最高份额的气化剂且最内部的气化剂出口将最低份额的气化剂供给到装料内。由此最多相当于待流过的装料横截面的面积份额。由于装料的非均质性导致的不均匀性不能被补偿。在DD141246A3中建议，通过炉栅构造改进均匀分布，其中气化剂出口的压力损失高于装料的压力损失。DD260192A3最后建议有针对性地形成流动通道。为此记载了旋转炉栅，其中，气化剂出口的间隔大小被选择为使得在保持阶段内炉栅的所限定的分级的旋转在每个气化剂出口上形成流动通道。另外的用于均匀化气体从旋转炉栅的离开的原理上的构造可能性从贫煤气发生器已知，其中应特别地注意与固定床气化的比较。贫煤气发生器以空气且附属地以水蒸气作为气化剂在相对于环境压力的最高50毫巴水柱的低过压下运行。为在不利的预压条件下可供给所要求的气化剂，气化剂通过旋转炉栅的流动阻力与装料的压力损失相比必须明显地被限制，即旋转炉栅的气化剂出口的横截面相应地构造为大的横截面。相应地，气化剂在装料的横截面上的分布可不由旋转炉栅承担，而是相应于装料的存在最高的压力损失之处的非均质性、优选在高度上的非均质性实现分布。这导致气化剂通常极不均匀地在床横截面上分布地流动，使得气化器容量必须被节制。由于此背景，DE656988A和DE1086001B的技术方案建议被理解为将气化剂或不同的气化剂有针对性地地供给到贫煤气发生器的旋转炉栅的一个或多个扇区。DE656988A意图于在气体发生器炉身的整个横截面上实现蒸气-空气混合物的均匀的分布，其中，分布不在炉栅开口上而是在位于外部的与炉栅部分相关的节流位置处进行。在此，特别地将气化剂通过分开的分配盒供给到多边形炉栅的扇形部分。该专利技术的目的在于将旋转炉栅的开口均匀地加载。除了通过旋转炉栅不能实现在装料的横截面上的均匀分布之外，也根本没有实现在旋转炉栅的扇区上的均匀分布，因为在扇区上也不能实现更高的预压。DE656988A因此无助于实现在贫煤气发生器或固定床压力气化器的横截面上的流过装料的均匀化。在DE1086001B中提供了对于以大气运行的旋转炉栅发生器的装料的各个扇区单独地供给和调节气化剂的建议。在此，装料的扇区以在量和质上被个别调节的方式供给以气化剂，这仅在将气化剂动态地完全密封地供给到各个扇区的理想情况下才可实现。此理想情况的可实现性的前提条件是装料的具有最高穿流阻力的扇区被最少地流过。如果尝试提高气化剂量以使此难于穿流的扇区实现所希望的更强的穿流，则施加以水的罐密封部会穿透。因此，很明显，气化剂量不可个别地调节。相反，气化剂量受限于装料的最差可流过扇区的最高压力损失。因此，理论上仅可通过个别地供给气化剂来逐扇区地调节气化剂的质。专业人员对此已知，旋转炉栅发生器基本上在最高可能的温度下在氧化区内运行，以将灰分颗粒化且将作为所有区内的最差可流过区的灰分区的流动阻力保持为尽可能低。转到DE1086001B中建议的技术方案，这意味着所要求的分扇区的附加的蒸气供给(其结果是冷却到灰分颗粒化的温度以下)或氧供给(其结果是温度升高到超过临界温度以上而带来结渣风险)都不可行。与希望的改进相抵触，通过此措施明显地干扰了气化器运行，且装料的混乱将增加而非降低。目前的用于改进旋转炉栅及其运行的建议不适合于实现在固定床气化器的高比容量的情况下对流动的均匀化，因为流动在装料内就发生了不可调控且不受控制的分布。尚未发现可如何主动消除流动的不平衡导致的提高的燃烧层乃至固定床气化器的中心或壁附近的热点而不会明显地要求降低容量直至气化器无法运行的技术方案。为影响装料，特别地对于与使用软褐煤制成的团块相关的情况，已对于所形成的装料的微粒形成以及可流过性的问题投入很大精力，且制定出一系列建议以均匀化在装料的上部内的流动且降低粉尘排出量。为降低由于气化器的上部内的温度降低导致的热应力：●在DD38791A1和DD136505A1中建议了将所生成的气化气的部分量通过特殊的排气通道导出，●DD120043A1和DD121796A1中建议了提高气化物的含水量，●DD138221A1和DD26392A1中建议了引入气体水或粉尘重焦油产物。为限制或消除在装料内的通道的形成，在DD1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于静态和/或动态均匀化流动且提高固定床气化器内的气化器比容量的固定床气化的方法，所述固定床气化器带有具有圆柱形悬挂炉身(6)的形式的静态的煤分配器，所述悬挂炉身的上边缘与固定床气化器的拱顶连接，带有连续或非连续地旋转的旋转炉栅(15)，所述旋转炉栅可构造为作为分级炉栅，以及能够不可逆地或可逆地运行，且具有开口到无填料的环形空间内的气化剂出口开口，其特征在于，气化剂由旋转炉栅(15)的不同的扇区(旋转炉栅扇区)以不同的扇区载荷(在数量上促进地或削弱地)供给到固定床的装料的旋转炉栅附近的若干圆柱扇区内，或动态地促进地或削弱地供给到这些扇区的区域内，其中，被促进的旋转炉栅扇区的扇区载荷比被削弱的旋转炉栅扇区的扇区载荷高20％至100％，且，旋转炉栅扇区在炉栅装料扇区内的驻留时间保持相同或变化，和/或a)固定床气化器带有悬挂炉身，带有在高度上恒定的下边沿，带有装料(11)的圆柱扇区(炉身装料扇区)，带有由在装料(11)的朝向气体收集空间的上边界(10)处的气体离开面积的水平投影与圆柱扇区的横截面积的比所形成的扇区‑面积比，所述固定床气化器通过悬挂炉身(6)的构造和/或布置如此地运行，使得在装料(11)的朝向气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量与扇区‑面积比成比例地被静态促进地或削弱地抽取，其中，从至少两个炉身装料扇区抽取的粗煤气量按照最大扇区‑面积比与最小扇区‑面积比的比>1.1地彼此不同，或b)固定床气化器带有对称地布置的悬挂炉身且带有在高度上倾斜的和/或锯齿状或波状的下边沿，所述固定床气化器通过悬挂炉身(6)的构造如此地运行，使得在装料的朝向在装料(11)的周部上至少具有一个径向定向的升高(波峰)和径向定向的降低(波谷)的气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量相应于波峰和波谷之间的高度差被增强地从波峰抽取且削弱地从波谷抽取，或c)固定床气化器带有不对称布置的悬挂炉身(6)，带有在高度上倾斜的和/或锯齿状或波状的下边沿，所述固定床气化器通过悬挂炉身(6)的构造和/或布置如此地运行，使得在装料(11)的朝向气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量与扇区‑面积比成比例地被静态促进地或削弱地抽取，其中，从至少两个炉身装料扇区抽取的粗煤气量按照最大扇区‑面积比与最小扇区‑面积比的比>1.1地彼此不同，且在装料(11)的朝向在装料的周部上至少具有一个径向定向的升高(波峰)和径向定向的降低(波谷)的气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量相应于波峰和波谷之间的高度差被增强地从波峰抽取且削弱地从波谷抽取，且在a)、b)和c)中固定床气化器带有悬挂炉身，带有在高度上恒定的、倾斜的和/或锯齿状或波状的下边沿，所述固定床气化器如此地运行，使得作为在朝向气体收集空间的边界上的总气体离开面积的水平投影与装料的床横截面积的比的床‑面积比>0.25。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.29 DE 102014014154.3;2014.07.29 DE 10201401.一种用于静态和/或动态均匀化流动且提高固定床气化器内的气化器比容量的固定床气化的方法，所述固定床气化器带有具有圆柱形悬挂炉身(6)的形式的静态的煤分配器，所述悬挂炉身的上边缘与固定床气化器的拱顶连接，带有连续或非连续地旋转的旋转炉栅(15)，所述旋转炉栅可构造为作为分级炉栅，以及能够不可逆地或可逆地运行，且具有开口到无填料的环形空间内的气化剂出口开口，其特征在于，气化剂由旋转炉栅(15)的不同的扇区(旋转炉栅扇区)以不同的扇区载荷(在数量上促进地或削弱地)供给到固定床的装料的旋转炉栅附近的若干圆柱扇区内，或动态地促进地或削弱地供给到这些扇区的区域内，其中，被促进的旋转炉栅扇区的扇区载荷比被削弱的旋转炉栅扇区的扇区载荷高20％至100％，且，旋转炉栅扇区在炉栅装料扇区内的驻留时间保持相同或变化，和/或a)固定床气化器带有悬挂炉身，带有在高度上恒定的下边沿，带有装料(11)的圆柱扇区(炉身装料扇区)，带有由在装料(11)的朝向气体收集空间的上边界(10)处的气体离开面积的水平投影与圆柱扇区的横截面积的比所形成的扇区-面积比，所述固定床气化器通过悬挂炉身(6)的构造和/或布置如此地运行，使得在装料(11)的朝向气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量与扇区-面积比成比例地被静态促进地或削弱地抽取，其中，从至少两个炉身装料扇区抽取的粗煤气量按照最大扇区-面积比与最小扇区-面积比的比>1.1地彼此不同，或b)固定床气化器带有对称地布置的悬挂炉身且带有在高度上倾斜的和/或锯齿状或波状的下边沿，所述固定床气化器通过悬挂炉身(6)的构造如此地运行，使得在装料的朝向在装料(11)的周部上至少具有一个径向定向的升高(波峰)和径向定向的降低(波谷)的气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量相应于波峰和波谷之间的高度差被增强地从波峰抽取且削弱地从波谷抽取，或c)固定床气化器带有不对称布置的悬挂炉身(6)，带有在高度上倾斜的和/或锯齿状或波状的下边沿，所述固定床气化器通过悬挂炉身(6)的构造和/或布置如此地运行，使得在装料(11)的朝向气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量与扇区-面积比成比例地被静态促进地或削弱地抽取，其中，从至少两个炉身装料扇区抽取的粗煤气量按照最大扇区-面积比与最小扇区-面积比的比>1.1地彼此不同，且在装料(11)的朝向在装料的周部上至少具有一个径向定向的升高(波峰)和径向定向的降低(波谷)的气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量相应于波峰和波谷之间的高度差被增强地从波峰抽取且削弱地从波谷抽取，且在a)、b)和c)中固定床气化器带有悬挂炉身，带有在高度上恒定的、倾斜的和/或锯齿状或波状的下边沿，所述固定床气化器如此地运行，使得作为在朝向气体收集空间的边界上的总气体离开面积的水平投影与装料的床横截面积的比的床-面积比>0.25。2.根据权利要求1所述的固定床气化的方法，其特征在于，气化剂从旋转炉栅(15)的不同的扇区(旋转炉栅扇区)以不同的扇区载荷(在数量上促进地或削弱地)动态促进或削弱地供给旋转炉栅附近的固定床的装料的圆柱扇区(炉栅装料扇区)或这些扇区的区域，其中，被促进的旋转炉栅扇区的扇区载荷比被削弱的旋转炉栅扇区的扇区载荷高20％至100％，且旋转炉栅扇区在炉栅装料扇区内的驻留时间保持相同或变化，和a)固定床气化器带有悬挂炉身，带有在高度上恒定的下边沿，带有装料(11)的圆柱扇区(炉身装料扇区)，带有由在装料(11)的朝向气体收集空间的上边界(10)处的气体离开面积的水平投影与圆柱扇区的横截面积的比所形成的扇区-面积比，所述固定床气化器通过悬挂炉身(6)的构造和/或布置如此地运行，使得在装料(11)的朝向气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量与扇区-面积比成比例地被静态促进地或削弱地抽取，其中，从至少两个炉身装料扇区抽取的粗煤气量按照最大扇区-面积比与最小扇区-面积比的比>1.1地彼此不同，或b)固定床气化器带有对称地布置的悬挂炉身且带有在高度上倾斜的和/或锯齿状或波状的下边沿，所述固定床气化器通过悬挂炉身(6)的构造如此地运行，使得在装料的朝向在装料(11)的周部上至少具有一个径向定向的升高(波峰)和径向定向的降低(波谷)的气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量相应于波峰和波谷之间的高度差被增强地从波峰抽取且削弱地从波谷抽取，或c)固定床气化器带有不对称布置的悬挂炉身(6)，带有在高度上倾斜的和/或锯齿状或波状的下边沿，所述固定床气化器通过悬挂炉身(6)的构造和/或布置如此地运行，使得在装料(11)的朝向气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量与扇区-面积比成比例地被静态促进地或削弱地抽取，其中，从至少两个炉身装料扇区抽取的粗煤气量按照最大扇区-面积比与最小扇区-面积比的比>1.1地彼此不同，且在装料(11)的朝向在装料的周部上至少具有一个径向定向的升高(波峰)和径向定向的降低(波谷)的气体收集空间的上边界(10)处的粗煤气量相应于波峰和波谷之间的高度差被增强地从波峰抽取...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯恩特·迈耶，迪特·埃德纳，米夏埃拉·阮，
申请(专利权)人：伯恩特·迈耶，
类型：发明
国别省市：德国;DE