具有氣流床氣化反應(yīng)器用的導(dǎo)管的組合式急冷及洗滌系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣流床氣化裝置中粉塵分離度高的多級粗制氣洗滌系統(tǒng)，所述氣 流床氣化裝置用于借助含有游離氧的氣化劑將含灰的燃料轉(zhuǎn)化成氫氣含量高的粗制氣。
[0002] 此外，本發(fā)明還涉及在對氣流床氣化設(shè)備的粗制氣進(jìn)行凈化時用于處理循環(huán)水的 裝置中的方法步驟，其中燃燒粉塵借助氧氣和像水蒸汽或二氧化碳一樣的緩和劑在溫度為 1200?1900°C并且壓力高達(dá)IOMPa的條件下轉(zhuǎn)化成富含CO和H 2的粗制氣。所謂燃燒粉塵 指的是不同煤化程度的磨成細(xì)粉的煤、由生物質(zhì)組成的粉塵、像焦炭一樣的在熱學(xué)方面經(jīng) 過預(yù)處理的產(chǎn)物、通過"烘焙（Torrefaction) "開$成的烘干制品以及源自社區(qū)和工業(yè)的余料 廢料的高熱值的餾出物。燃燒粉塵能夠作為氣體-固體-懸浮物或者液體-固體-懸浮物被 供應(yīng)給氣化裝置。氣化反應(yīng)器能夠配有冷卻罩或者耐火內(nèi)襯，如專利文獻(xiàn)DE 4446803和EP 0677567所展示的那樣。在此，根據(jù)技術(shù)上引入的不同系統(tǒng)能夠分離出粗制氣和熔融液態(tài)的 熔渣或者從氣化裝置的反應(yīng)室中共同排出粗制氣和熔融液態(tài)的熔渣，如在DE 19718131中 所述那樣。
【背景技術(shù)】
[0003] 由于被磨成細(xì)小粉塵的燃料顆粒和氣化室中的短的反應(yīng)時間，氣流床氣化會導(dǎo)致 粗制氣中提高的粉塵含量。根據(jù)燃料的反應(yīng)能力，這種飛灰由炭黑、未轉(zhuǎn)化的燃料顆粒以及 細(xì)小的恪澄及灰分顆粒構(gòu)成。其大小在直徑大于〇. 5mm的粗顆粒和直徑小于0. 1 μπι的細(xì) 顆粒之間變化。粗制氣中顆粒的可分離性取決于直徑，但也取決于其成分。原則上能夠區(qū) 分炭黑和灰分或熔渣顆粒，其中炭黑顆粒通常較小并且難以從粗制氣中分離。熔渣顆粒具 有較高的密度并且因此有較好的可分離性，但是相對來說硬度較高因此有侵蝕作用。這會 使得分離器和粗制氣輸送管道中的磨損加劇并且可能會引起危及安全的泄漏和使用壽命 縮短。
[0004] 為了去除源自燃料的粉塵，傳統(tǒng)上使用不同的洗滌系統(tǒng)，例如專利DE 10 2005 041 930 以及在"Die Veredlung von Kohle (煤炭精煉）"，DGMK，Hamburg，Dezember 2008， Schingnitzd的"GSP-Verfahren" 一章中所述那樣。氣化粗制氣與燃料灰分所構(gòu)成的恪 渣在1200?1900°C的溫度下一起離開氣化室并且在后置的急冷室中通過噴入過量水得 以冷卻并且除去了熔渣和少量夾帶的粉塵，其中所述急冷室能夠設(shè)計成自由空間急冷室或 者配備有輸送粗制氣的中央管。例如在DE 10 2007 042543就公開了一種自由空間急冷 系統(tǒng)，其中離開氣化室的粗制氣被水噴淋并且在下部在穹頂結(jié)構(gòu)之下被抽出。DE 10 2006 031816示出一種全球沒有內(nèi)裝構(gòu)件的空著的急冷室，其中在一個或者多個平面中噴入適量 的急冷水使得粗制氣冷卻下來并且飽含水蒸汽并且所述過量的急冷水在底部單獨(dú)地或者 與分離出來的熔渣一起被抽出。專利DE 199 52 754、DD 145 860、DD 265 051闡述了配 有中央管的變體方案，其中在DE 199 52 754中中央管以文丘里管的形式構(gòu)造，在DD 145 860中粗制氣在中央管的端部處以氣提泵的形式受到附加洗滌，在DD 265 051中在中央管 的端部處用于分配流出的粗制氣的元件負(fù)責(zé)使其均勻流出。
[0005] 根據(jù)專利DE 10 2007 042 543所述的解決方案的缺點(diǎn)在于，自由空間通過用于 排出粗制氣的直徑較大的管道和作為用于所夾帶的熔渣和粉塵的沉積面的穹頂結(jié)構(gòu)提供， 這根據(jù)經(jīng)驗(yàn)會引起堵塞。DE 10 2006 031816要求熱的粗制氣從氣化室中均勻流出，否則可 能會存在承壓容器壁熱過載的危險。DE 199 52 754所述的文丘里管結(jié)構(gòu)可能會引起氣化 室中不期望的壓力波動，所述壓力波動由于其作用時間很短而幾乎無法通過調(diào)節(jié)技術(shù)予以 消除。如專利DD 256 051和DD 224 045所述的安裝于急冷及洗滌室中的構(gòu)件，就特定類 型的煤和灰分而言，可能會由于尤其超細(xì)粉塵成分的凝結(jié)硬化特性而引起硬如水泥的生長 物，這些生長物同樣會導(dǎo)致堵塞和壓力損失增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的任務(wù)在于提供用于氣流床氣化反應(yīng)器的急冷及洗滌系統(tǒng)用于冷卻熱的 氣化氣體和夾帶的液態(tài)熔渣，其中不僅應(yīng)將熱的粗制氣冷卻到由工藝壓力所決定的水蒸汽 飽和溫度并且同時還應(yīng)分離熔渣和粉塵。此外，一氧化碳與水蒸汽之間進(jìn)行的轉(zhuǎn)化反應(yīng)使 得粗制氣中氫氣含量提高。
[0007] 該任務(wù)通過具有第一權(quán)利要求所述特征的組合式粗制氣洗滌系統(tǒng)來解決，其中從 屬權(quán)利要求給出了本發(fā)明的有利的實(shí)施方式。
[0008] 通過本發(fā)明形成用于氣流床氣化反應(yīng)器并且具有初級、次級和第三級的組合式急 冷及洗滌系統(tǒng)。一方面通過急冷系統(tǒng)中多個前后連接的級實(shí)現(xiàn)高的顆粒分離度并且另一方 面實(shí)現(xiàn)了將粗制氣冷卻到由設(shè)備壓力所決定的水蒸汽露點(diǎn)，這能夠?qū)崿F(xiàn)粗制氣中高的氫氣 含量。
[0009] 按照本發(fā)明，溫度為1200?1900°C的熱的氣化粗制氣在高達(dá)IOMPa的壓力下經(jīng)過 多級冷卻及洗滌系統(tǒng)。通過共同的水冷式氣渣排出裝置3、隨后連接的同樣水冷式的導(dǎo)管4 以及位于急冷室中央的中央管5將粗制氣從氣化室1供應(yīng)給水浴9。在導(dǎo)管的端部處在第 一冷卻級中將適量的水噴入到氣渣流中，從而低于800?1000°C的熔渣軟化溫度。如此選 擇其他級中被水噴淋的中央管的直徑，使得速度不超過20m/s。中央管浸入到作為第二冷卻 及凈化級的水浴中，粗制氣細(xì)致地分布在水浴中并且在其上方的自由的環(huán)狀間隙中向上流 動并且同時進(jìn)一步去除粗大的粉塵及熔渣微粒。此外，所述沒有內(nèi)裝構(gòu)件的環(huán)形空間在多 個級中通過作為第三凈化級的噴嘴環(huán)噴淋。如此設(shè)計環(huán)形空間的尺寸，使得粗制氣的流動 速度不超過〇. 5m/s。被冷卻到飽和溫度的粗制氣從上方離開急冷裝置并且被送往下一個 處理級以產(chǎn)生能夠應(yīng)用的純凈氣或者說凈煤氣。壓力罩能夠通過內(nèi)罩被保護(hù)以抵抗過熱、 磨損和腐蝕，其中用水連續(xù)噴淋中間空間，該水在內(nèi)罩的內(nèi)側(cè)作為水膜向下流動。內(nèi)罩連同 其水膜有助于進(jìn)一步冷卻和凈化粗制氣。分離出的熔渣與粗粉塵一起在下方從急冷裝置排 出。通過有調(diào)節(jié)地排出過量水16將環(huán)形空間中的水位保持在所期望的水平。中央管5能 夠構(gòu)造為雙壁的中央管24,所述中央管形成環(huán)形通道，在上端將冷卻水25輸入到所述環(huán)形 通道中。冷卻水25通過環(huán)狀間隙在下端流出到水浴9中。冷卻水25用于冷卻中央管24， 由此也會冷卻從其旁邊流過的粗制氣。
【附圖說明】
[0010] 下面根據(jù)三個附圖按三種實(shí)施例來闡述本發(fā)明。其中：
[0011] 圖1示出具有中央管和被水作用的內(nèi)罩的急冷系統(tǒng)；
[0012] 圖2示出具有中央管和導(dǎo)流裝置的急冷系統(tǒng)；并且
[0013] 圖3示出具有水冷式中央管作為雙層罩的急冷系統(tǒng)。
[0014] 附圖中相同的附圖標(biāo)記均表示相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 在按圖1所示的氣化反應(yīng)器1中，通過冷卻罩2形成反應(yīng)室的邊界，其中在 500MW 68t/h的總功率下煤粉在添加含氧的氣化劑和蒸汽的情況下借助自熱的部分氧化在 4. IMpa的運(yùn)行壓力下轉(zhuǎn)變?yōu)榇种茪夂鸵簯B(tài)熔渣。所產(chǎn)出的產(chǎn)量為145000m3i. N. /h的潮濕 的粗制氣以及4. 7Mg/h的由燃料灰組成的液態(tài)熔渣在1700°C的溫度下共同穿過氣渣排出 口 3和導(dǎo)管4流入急冷及洗滌裝置6的中央管5中。在導(dǎo)管4的下端處布置著初級的第一 冷卻及洗滌級，通過導(dǎo)管4的端部處并且直接在作為噴淋裝置8的中央管5的頂部處的噴 水裝置7予以表示。所噴入的水量經(jīng)過如此得以確定，使得粗制氣和液態(tài)熔渣一直被冷卻 到800?KKKTC的熔渣軟化溫度以下。該溫度范圍同時借助灰分的催化效果能夠?qū)崿F(xiàn)足夠 高的轉(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)速度，使得粗制