用于去除熔渣的气流床气化炉及方法技术

本申请涉及一种用于去除熔渣的气流床气化炉及方法。气流床气化炉反应器包括容器和在容器内的第一衬套。第一衬套围绕容器中的反应区延伸并且具有相对于反应区的入口端和出口端。第一衬套包括在出口端处的滴嘴。隔离器设置在滴嘴附近。隔离器是可操作的，以使所述滴嘴与所述反应区下游的急冷区热隔离，使得滴嘴处的熔渣保持熔融。处的熔渣保持熔融。处的熔渣保持熔融。

【技术实现步骤摘要】
用于去除熔渣的气流床气化炉及方法
[0001]本申请是申请日为2014年6月2日，申请号为201480033533.8，专利技术名称为“用于去除熔渣的气流床气化炉及方法”的申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本公开要求于2013年6月12日提交的序列号为61/834,072的临时申请的权益。
[0004]背景
[0005]本公开涉及产生熔融副产品的反应器容器。
[0006]碳质燃料气化炉用于使氧气、水蒸气和碳质材料反应以产生合成气体(主要地一氧化碳和氢气)的气态反应产品。该反应也从碳质燃料中的惰性成分中产生渣副产品。该渣通常与气态反应产品一起从反应器中排出。
[0007]概述
[0008]根据本公开的示例的气流床气化炉反应器(entrained-flow gasifier reactor)包括容器和在容器内的第一衬套。第一衬套围绕容器中的反应区延伸并且具有相对于反应区的入口端和出口端。滴嘴位于第一衬套的出口端处，以及隔离器设置于滴嘴附近。隔离器是可操作的，以使滴嘴与反应区下游的急冷区(quench zone)热隔离，使得滴嘴处的熔渣保持熔融。
[0009]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，隔离器从第一衬套的出口端偏离。
[0010]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，隔离器为内冷型衬套。
[0011]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，隔离器围绕滴嘴周向地延伸。
[0012]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，在隔离器和滴嘴之间具有径向间隙。
[0013]前述实施方式中的任一个的进一步实施方式包括第二衬套，其设置于第一衬套的下游，第二衬套围绕容器中的急冷区延伸。
[0014]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，第一衬套和第二衬套均为内冷型的。
[0015]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，第一衬套具有最大直径并且第二衬套具有最小直径，该最小直径大于该最大直径。
[0016]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，容器包括急冷喷嘴，该急冷喷嘴相对于容器的纵向轴线轴向地设置在隔离器下方。
[0017]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，反应区具有沿着容器纵向轴线的恒定的横截面面积。
[0018]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，该滴嘴包括面向反应区的竖直内表面、相对的竖直外表面和相对于容器的纵向轴线的轴向端表面，并且轴向端表面包括倒退的部分。
[0019]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，第一衬套与容器径向隔开以提供在其间的间隙，并且包括在容器和第一衬套之间延伸的环形挡板，该环形挡板是可操作
的，以将气流从第一衬套与容器之间的间隙引导到隔离器和第一衬套之间的径向间隙中。
[0020]根据本公开的示例的气流床气化炉反应器包括长形的容器，其具有顶端和底端。该长形的容器在竖直方向是可操作的，并且具有在顶端处的喷射器。第一内冷型衬套位于所述长形的容器内。第一内冷型衬套围绕长形的容器中的反应区延伸，并且具有相对于反应区的入口端和出口端。滴嘴在第一内冷型衬套的出口端处。集渣器位于所述滴嘴下方，并且围绕所述滴嘴设置有隔离器。该隔离器是可操作的，以使滴嘴与反应区下游的急冷区热隔离，使得滴嘴处的熔渣保持熔融。
[0021]前述实施方式中的任一个的进一步实施方式包括第二内冷型衬套，其设置于长形的容器内在第一内冷型衬套的下游，第二内冷型衬套围绕长形的容器中的急冷区延伸，且隔离器是第三内冷型衬套。
[0022]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，第一内冷型衬套、第二内冷型衬套和第三内冷型在彼此分离的冷却回路上。
[0023]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，长形的容器包括分别排出渣和产品气体(product gas)的在底端处和靠近底端的容器排放口。
[0024]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，隔离器从第一内冷型衬套的出口端偏离。
[0025]根据本公开的示例的用于在气流床气化炉反应器中管理熔渣的方法包括：将反应物引入容器中的反应区中。反应物发生反应并且产生气体反应产品和熔渣。通过允许熔渣从滴嘴流出并且经过冷却急冷区自由下落且进入集渣器中来从反应区去除熔渣。冷却急冷区处于比反应区低的温度。滴嘴与冷却急冷区热隔离，使得滴嘴处的熔渣保持熔融。
[0026]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，反应物中的至少一种是固态的碳质材料。
[0027]前述实施方式中的任一个的进一步实施方式包括将滴嘴周围的环境保持在大于1500
°
F(815℃)的温度处。
[0028]在前述实施方式中的任一个的进一步实施方式中，滴嘴的热隔离包括使用围绕滴嘴布置的内冷型衬套。
[0029]前述实施方式中的任一个的进一步实施方式还包括注射围绕滴嘴的气帘以限制当熔渣从滴嘴自由下落时熔渣的沉积。
[0030]附图简述
[0031]从下面详细的描述中，本公开的各种特点和优点将对于本领域技术人员变得明显。伴随详细描述的附图可以简要说明如下。
[0032]图1示出了示例性气流床气化炉反应器。
[0033]图2示出了另一示例性气流床气化炉反应器。
[0034]图3示出了根据图2中所示的剖面的气流床气化炉反应器的一部分。
[0035]图4示出具有倒退部分的示例性滴嘴。
[0036]图5示出另一示例性滴嘴。
[0037]图6示出另一示例性滴嘴。
[0038]图7示出具有在第一衬套和隔离器之间的径向间隙的另一示例性气流床气化炉反应器。
[0039]图8示意性地示出图5的气流床气化炉反应器。
[0040]详细描述
[0041]图1示出了气流床气化炉反应器20(此后称为“反应器”20)。从本公开中应了解，反应器20是可操作的以使氧气、水蒸气和碳质材料反应以形成合成气体，该合成气体通常包括一氧化碳和氢气。虽然这些示例可存在于碳质燃料气化的情形下，但是应了解，本公开也可以应用于其他类型的气流床反应器，其产生渣副产品。如本文用来描述反应器的，术语“气流床”指的是一种反应器，该反应器适合于接收反应物输入并管理由固态材料反应生成的渣，该反应物输入包括在运载气体(例如：氮气、二氧化碳等等)中夹带的固态的、通常为颗粒的材料。术语“渣”是指固态或液态的反应副产品，如果不管理，其可能积聚在反应器中。因此，反应器20适合于垂直的操作，以促进重力清除渣。将进一步详细地描述，反应器20包括增强熔渣管理的特征。举例来说，如果不适当管理熔渣，其可在反应器内部部件上沉积和固化，并且随着时间的推移需要维护，这可降低耐久性并增加成本。
[0042]参考图1，为了描述目的，示意性地示出了反应器20。然而，应了解，反应器20可以包括排除在示出的视图之外的附加部件，例如但不限于控制器、阀门、端口、仪表、传感器等等。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气流床气化炉反应器，包括：容器；第一衬套，其在所述容器内，所述第一衬套围绕所述容器中的反应区延伸并且具有相对于所述反应区的入口端和出口端；滴嘴，其在所述第一衬套的所述出口端处；隔离器，其布置在所述滴嘴附近，所述隔离器是可操作的，以使所述滴嘴与所述反应区下游的急冷区热隔离，使得所述滴嘴处的熔渣保持熔融，其中所述隔离器围绕所述滴嘴周向地延伸，并且在所述隔离器和所述滴嘴之间存在径向间隙；并且其中所述第一衬套与所述容器径向隔开以提供在其间的间隙，并且包括在所述容器和所述第一衬套之间延伸的环形挡板，所述环形挡板是可操作的以将气流从所述第一衬套与所述容器之间的所述间隙引导到所述隔离器和所述滴嘴之间的所述径向间隙中，其中所述反应区在所述入口端和所述滴嘴的端表面之间沿着所述容器的纵向轴线具有恒定的横截面面积，并且其中所述滴嘴包括面向所述反应区的竖直内表面、相对的竖直外表面和相对于所述容器的纵向轴线的轴向端表面，并且所述轴向端表面包括倒退的部分。2.根据权利要求1所述的气流床气化炉反应器，其中所述隔离器从所述第一衬套的所述出口端偏离。3.根据权利要求1所述的气流床气化炉反应器，其中所述隔离器为内冷型衬套。4.根据权利要求1所述的气流床气化炉反应器，还包括第二衬套，所述第二衬套布置在所述第一衬套的下游，所述第二衬套围绕所述容器中的所述急冷区延伸。5.根据权利要求4所述的气流床气化炉反应器，其中所述第一衬套和所述第二衬套各自被内部流过所述衬套的流体内部冷却。6.根据权利要求4所述的气流床气化炉反应器，其中所述第一衬套具有最大直径并且所述第二衬套具有最小直径，所述最小直径大于所述最大直径。7.根据权利要求1所述的气流床气化炉反应器，其中所述容器包括急冷喷嘴，所述急冷喷嘴相对于所述容器的纵向轴线轴向地布置在所述隔离器下方。8.一种气流床气化炉反应器，包括：长形的容器，其包括顶端和底端，所述长形的容器在竖直方向是可操作的并且具有在所述顶端处的喷射器；第一内冷型衬套，其在所述长形的容器内，所述第一内冷型衬套围绕所述长形的容器中的反应区延伸，并且具有相对于所述反应区的入口端和出口端；滴嘴，其在所述第一内冷型衬套的所述出口端处；集渣器，其位于所述滴嘴下方；以及隔离器，其围绕所述滴嘴布置，所述隔离器是可操作的，以使所述滴嘴与所述反应区下游的急冷区热隔离，使得所述滴嘴处的熔渣保持熔融，其中在所述隔离器和所述滴嘴之间存在径向间隙；以及环形挡板，其在所述长形的容器和所述第一内冷型衬套之间延伸，所述环形挡板是可操作的以将气流从所述第一内冷型衬套与所述长形的容器之间的间隙引导到所述隔离器和所述滴...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬，
申请(专利权)人：瓦斯技术研究所，
类型：发明
国别省市：