原料气体淬火系统技术方案

本发明专利技术涉及一种原料气体洗涤系统，在气流床气化装置中能够高度地分离灰尘，用于将含灰燃料通过含游离氧的气化剂转化为氢含量高的原料气体，其中燃料在气化反应器中在1200℃至1900℃的温度和高达10MPa的工艺压力下转化为原料气体和液态炉渣。根据本发明专利技术，在构造为自由空间淬火的淬火室中布置有额外的洗涤环，该洗涤环对淬火的原料气体进行相同流量地洗涤。通过这种配置，在原料气体出口中显著降低原料气体的颗粒负载，从而缓解随后的原料气体净化阶段。

Raw Material Gas Quenching System

The invention relates to a raw material gas washing system, which can highly separate dust in an entrained flow gasifier, and is used to convert ash-containing fuel into high hydrogen content raw material gas through a gasifier containing free oxygen, in which fuel is converted into raw material gas and liquid slag in a gasification reactor at temperatures from 1200 to 1900 degrees centigrade and at process pressures up to 10 MPa. According to the present invention, an additional washing ring is arranged in a quenching chamber constructed for free space quenching, which washes the quenched raw material gas at the same flow rate. Through this configuration, the particle load of the feed gas can be significantly reduced in the outlet of the feed gas, thereby alleviating the subsequent purification stage of the feed gas.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】原料气体淬火系统
本专利技术涉及一种气流床气化装置中的原料气体洗涤系统，用于将含灰燃料通过含游离氧的气化剂转化为氢含量高的原料气体，其中燃料在气化反应器中在1200℃至1900℃的温度和高达10MPa的工艺压力下转化为原料气体和液态炉渣。本专利技术涉及一种用于对气流床气化器的原料气体进行淬火和净化的设备，其中淬火空间被布置在反应空间下的压力套内，将原料气体从反应空间引入淬火空间的导管突出到淬火空间中，并且淬火槽上方的淬火空间具有穿过压力套的原料气体出口。
技术介绍
气流床气化被用于各种含碳燃料的气化。所使用的反应器包括两个空间。在上部中，燃料被气化，并且灰(如果存在)被熔化。热的原料气体与液态炉渣一起被送入第二空间(淬火器)。通过注入水，除了使原料气体冷却之外，还使炉渣发生突然凝固。力求达到的原料气体冷却至饱和温度被称为完全淬火。所需的淬火水量被设置安全系数，以防止热原料气体进入原料气体出口。在自由空间淬火中，粗颗粒、炉渣块和大量颗粒物质被夹带到原料气体出口中。特别地，下游设施被颗粒物损害。在自由空间淬火中，水通过淬火喷嘴注入原料气体流中。热的原料气体被冷却至其饱和温度。反应器中的熔渣在该过程中凝固并落入淬火器槽的水浴中。然后，原料气体被转向，并且通过原料气体出口离开反应器。粗颗粒可以通过残留淬火水(通过使用安全系数从剩余水中)洗掉。通过原料气体的转向和相关的加速，在紧邻原料气体出口之前，液滴和颗粒被夹带。专利文献DE102013218830.7提出了一种集成洗涤的淬火器，也可以称为洗涤器淬火。指定的内部构件(特别是中心管的冷却区域)是昂贵的。除了自由空间淬火和洗涤器淬火之外，还有浸入式淬火，其中将原料气体通过插入的管道浸入到淬火器槽的水浴中，转向并送入原料气体出口。首先，气体在水浴中冷却至饱和温度。粗颗粒和熔渣应当通过将原料气体浸入水浴中而被除去。在浸入管道中，由于水和热原料气体之间的直接接触，出现原料气体的部分冷却。
技术实现思路
本专利技术基于的问题是：构造用于气流床气化装置的淬火器，使得一方面原料气体被有效地冷却，并且在离开淬火器时具有显著减少的颗粒物，另一方面可以安全地操作淬火器。该问题通过具有权利要求1所述的特征的淬火器解决。根据本专利技术，淬火管道4和中心管8被构造为双层套管。因此可以对两个部件进行冷却。因此，与卷绕的部件(用线圈管道冷却)相比，可以实现较低成本的生产。通过以冷却水流过双层套管，能够防止淬火管和中心管的烧穿。在变型1至3中，通过使用淬火和洗涤水作为冷却介质可以提供非常高的水量，从而可以确保非常好的部件冷却。管道损坏可以通过控制技术被检测。如果发生管道损坏，则水会从浸入管道中漏出。在控制技术中存储喷嘴特性曲线，由此已知双层套管和淬火之间出现的压力差和流过淬火喷嘴的质量流。如果出现淬火管损坏，则压力差减小，同时质量流量增加。在变型4和5中，中心管的损坏可以非常容易地被检测到。如果管道在变型4中损坏，则水会通过该损坏而从管道中流出。补充的水量增加，这可以通过测量而被检测到。在变型5中，中心管的损坏可以通过流量和返回量之间的差异来确定。通过冷却内部构件，特别是在变型1-3中，材料的热负荷降低。因此可以使用廉价的材料。在变型1至3中，淬火水作为对淬火管的淬火水并且作为对淬火管的冷却水而起作用。因此，淬火水具有附加功能。优点在于额外的部件冷却，而无需扩展现有的冷却系统。淬火水被预处理，特别是根据固体含量和溶解的碳酸盐的比例被预处理。根据本专利技术的淬火装置具有基于淬火效果的较低的水耗。所描述的淬火器中的冷却中心管的方案可以应用于更高功率的反应器(大于500MW)。在管道中的淬火后，可以在水浴中浸渍(取决于图3中所示的设备方案)，外部环形空间中的下游逆流洗涤是可实现的。可以省略具有整个测量技术的传统布置的裙部。在根据本专利技术的淬火装置中，可以将监控集成在现有的淬火水循环的测量和控制技术中。在从属权利要求中给出了本专利技术的有利改进。附图说明下面将在理解所需的范畴内结合附图以实施例来更详细地解释本专利技术。其中：图1示出了具有封闭的自冷却中心管的自由空间淬火的变型1；图2示出了图1的细节A；图3示出了具有封闭的自冷却中心管的自由空间淬火的变型2；图4示出了图3的细节A；图5示出了具有开放的冷却中心管的自由空间淬火的变型3；图6示出了图5的细节A；图7示出了具有独立的冷却中心管的自由空间淬火的变型4；图8示出了图7的细节A；图9示出了具有独立的中心管和流动冷却的自由空间淬火的变型5；和图10示出了图9的细节A。具体实施方式本文描述了具有中心管的低耗费构造的管道中的淬火。为了执行管道淬火，示出了用于冷却的中心管的5个变型。淬火后，进行另外的洗涤步骤。图1示出了变型1。热原料气体和熔渣将从反应器(1)通过炉渣排放体(3)进入淬火区(7)。淬火区(7)通过中心安装的管(4，8)界定。该管由冷却的淬火管(4)和冷却的中心管(8)组成。淬火管可以构造成圆锥形。在变型1中，冷却的淬火管(4)与炉渣排放体(3)气密地连接。该淬火管(4)和中心管(8)具有双层套管。在中间空间中是用于冷却套管的水，特别是用于界定淬火区(7)的侧面。淬火喷嘴(5)被拧紧在淬火管(4)中。该淬火喷嘴(5)通过淬火管(4)的中间空间、水套供应。因此，具有大的水量以用于冷却淬火管，而无需新的水源。因此，淬火水(6)以冷却淬火管的形式被赋予新的功能。淬火水(6)通过淬火喷嘴(5)被提供给淬火区(7)，并且确保中心管(8)中的完全淬火。为了实现安全的完全淬火，淬火水被设置安全系数。在淬火期间，热液态炉渣完全凝固。中心管(8)也通过中间空间、水套冷却。然后，通过中心管(9)的洗涤喷嘴将用于冷却的水注入淬火区(7)中。这确保了对中心管的充分冲洗，以防止沉积和堵塞。完全淬火的原料气体离开中心管(9)，并且被转向以及在外部环形空间(13)中流向原料气体出口(16)。在外部环形空间(13)中，可以安装额外的洗涤装置(这里示出逆流洗涤器14和15)。原料气体通过原料气体出口(16)离开反应器。固化的炉渣、残留的淬火水(来自6)、来自中心管(8)的洗涤水(10)以及可选地注入环形空间(13)的洗涤水(15)积聚在淬火水槽(11)中的水浴中。这些水被抽入闪蒸系统(12)。具有淬火器槽(11)的一部分水的炉渣通过炉渣出口(17)供给下游炉渣排放系统。图3示出了变型2。在变型2中，冷却的中心管(8)(与变型1相同)浸没在淬火槽(11)中的水浴中。在中心管(8)中，完全淬火的原料气体被转向到水浴中，并且上升到外部环形空间(13)中的水表面上。原料气体通过浸渍进行洗涤。在环形空间(13)中，可以安装逆流洗涤器(14，15)。固化的炉渣、残留的淬火水(来自6)、来自中心管(8)的洗涤水(10)以及可选地注入环形空间(13)的洗涤水(15)积聚在淬火器槽(11)中的水浴中。这些水被抽入闪蒸系统(12)。具有淬火器槽(11)的一部分水(未被抽入闪蒸系统)的炉渣通过炉渣出口(17)供给下游炉渣排放系统。图5示出了变型3，具有冷却的淬火管和中心管(4，8)。工作原理对应于变型1。与变型1不同，淬火管(4)不以气密方式固定在炉渣排放体(3)上。在炉渣排放体(3)和淬火管(4)之间存在确定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气流床气化装置中的原料气体淬火系统，用于将含灰燃料通过含游离氧的气化剂转化为氢含量高的原料气体，其中：所述燃料在一个气化反应器(1)中在1200℃至1900℃的温度和高达10MPa的工艺压力下转化为原料气体和液态炉渣；所述原料气体和所述液态炉渣通过一个气体和炉渣排放器(3)被转移到布置在所述气化反应器下方的淬火器中；在所述淬火器的下端设有一个水浴(11)；在所述气体和炉渣排放器(3)处连接有一个中心管(4，8)；所述中心管具有由淬火水(6)流过的上部的一个淬火水套(4)以及由洗涤水流过的下部的一个洗涤水套(8)；多个淬火喷嘴(5)被布置在所述淬火水套(4)中，所述多个淬火喷嘴将淬火水从所述淬火水套(4)注入到原料气体和炉渣流(2，7)中；多个洗涤喷嘴(9)被布置在所述洗涤水套(8)中，所述多个洗涤喷嘴将洗涤水(10)从所述洗涤水套(8)注入到所述原料气体和炉渣流(2，7)中；所述原料气体通过布置在所述淬火器的压力套中的一个原料气体出口(16)离开所述淬火器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.29 DE 102016218855.01.一种气流床气化装置中的原料气体淬火系统，用于将含灰燃料通过含游离氧的气化剂转化为氢含量高的原料气体，其中：所述燃料在一个气化反应器(1)中在1200℃至1900℃的温度和高达10MPa的工艺压力下转化为原料气体和液态炉渣；所述原料气体和所述液态炉渣通过一个气体和炉渣排放器(3)被转移到布置在所述气化反应器下方的淬火器中；在所述淬火器的下端设有一个水浴(11)；在所述气体和炉渣排放器(3)处连接有一个中心管(4，8)；所述中心管具有由淬火水(6)流过的上部的一个淬火水套(4)以及由洗涤水流过的下部的一个洗涤水套(8)；多个淬火喷嘴(5)被布置在所述淬火水套(4)中，所述多个淬火喷嘴将淬火水从所述淬火水套(4)注入到原料气体和炉渣流(2，7)中；多个洗涤喷嘴(9)被布置在所述洗涤水套(8)中，所述多个洗涤喷嘴将洗涤水(10)从所述洗涤水套(8)注入到所述原料气体和炉渣流(2，7)中；所述原料气体通过布置在所述淬火器的压力套中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·尤斯特，F·梅尔霍泽，D·施毛赫，A·梅斯内，R·舒曼，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE