專利名稱：用于氣化含碳填料的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置，用于氣化含碳填料如煤焦油、焦油砂、塑料廢料、造紙和制紙漿的殘?jiān)?、石化工業(yè)殘?jiān)?、電子行業(yè)廢料和粉碎機(jī)粉碎物輕質(zhì)部分(Schredderleichtfraktion)，特別是用于氣化生物填料，如農(nóng)產(chǎn)品廢物、能量植物(Miskantus)或者碎木屑。該裝置特別用于產(chǎn)生熱值為至少8000到10000kJ/m3的可燃?xì)怏w。
上述填料的能源性利用目前很大程度地局限于燃燒上。氣化方法主要使用在制造熱值低于6000kJ/kg的貧煤氣上。但是這樣的燃?xì)獠贿m合例如用于燃?xì)馔钙交蛉剂想姵刂小?br> 為了制造熱值為8000到10000kJ/m3的燃?xì)?，必須進(jìn)行所謂的異熱(allotherme)氣化。為此，必須向待氣化的填料輸送足夠的外部熱量，使其達(dá)到500至900℃高的溫度水平，迄今這在技術(shù)上很費(fèi)事。
一個(gè)廣泛應(yīng)用的主要?dú)饣椒ㄊ橇骰卜椒ā＠么朔椒?，較小型的設(shè)備也可以經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，但不能產(chǎn)生高熱量的燃?xì)?。為了在流化床中進(jìn)行異熱氣化，目前主要研究了以下方法和設(shè)備。
巴特勒(Batelle)氣化器在巴特勒氣化器(兩級(jí)流化床氣化)中，用于流化床的反應(yīng)熱在外部的流化床燃燒中產(chǎn)生。通過(guò)熱砂床的更換實(shí)現(xiàn)熱傳遞，因此在技術(shù)上很費(fèi)事。參看Peter Jansen，再生原材料和有機(jī)廢料的熱氣化；聯(lián)邦農(nóng)業(yè)局科學(xué)院報(bào)告，不倫瑞克，1997年。
DMT氣化器在DMT氣化器中，氣化所必需的熱量的主要部分這樣產(chǎn)生，即為了流化，使用溫度為750℃的過(guò)熱水蒸汽。為了氣化生物質(zhì)，額外需要將熱交換器管穿過(guò)流化床布置，1150℃溫度的煙氣流過(guò)該管道。根據(jù)目前的知識(shí)水平來(lái)看，利用這樣的裝置要達(dá)到10000kJ/kg的熱值是幾乎不可能的。根據(jù)這種原理工作的裝置已由文獻(xiàn)US 5,064,444和US 5,439,491公開(kāi)。
因此，為了提高化學(xué)轉(zhuǎn)化率，研究了通過(guò)使用脈沖燃燒器提高流化床的輸入熱量，如在文獻(xiàn)US 5,306,481中公開(kāi)的那樣。此方法可以從原理上提高輸入熱量并從而提高化學(xué)轉(zhuǎn)化率，化學(xué)轉(zhuǎn)化率對(duì)于異熱氣化是必要的。但使用脈沖燃燒器是相當(dāng)昂貴的。
此外，從US 4,160,720中已知一種用于氣化焦油砂的裝置，其中，借助于導(dǎo)熱管(Heat-Pipes)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)室中的熱傳導(dǎo)。在這種裝置中，焦油砂流過(guò)反應(yīng)床和燃燒區(qū)。由于熱解燃?xì)馀c煙氣混合，降低了燃?xì)獾臒嶂?，這種燃?xì)獠贿m合直接用于燃?xì)馔钙胶腿剂想姵亍?br> 因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于氣化含碳填料、特別是生物填料的裝置，該裝置保證一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和安全的工作方式，并且，利用該裝置能夠產(chǎn)生熱值為至少8000到10000kJ/m3的可燃?xì)怏w。本發(fā)明進(jìn)一步的任務(wù)還在于，提供一種特別適合于這種裝置的流化床反應(yīng)器。
本發(fā)明任務(wù)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝置和根據(jù) 10所述的一種流化床反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)。
被增壓的流化床氣化室具有一個(gè)用于裝填待氣化填料的耐壓爐門。流化床氣化室通過(guò)一個(gè)連接通道與一個(gè)過(guò)濾室連接，從而，所產(chǎn)生的氣體可以從流化床氣化室流出到過(guò)濾室中，在那里，氣體被引導(dǎo)穿過(guò)濾層。通過(guò)一個(gè)外部熱源提供異熱氣化所必需的熱量。借助于一個(gè)導(dǎo)熱管裝置(Heatpipes)將熱量從外部熱源導(dǎo)入到流化床氣化室的氣化床中，以提供氣化所必需的溫度。
按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式，該外部熱量借助燃燒、特別是在流化床燃燒室中的燃燒提供。
為了使濾層不由于從可燃?xì)怏w中過(guò)濾出來(lái)的物質(zhì)而增厚，增長(zhǎng)的濾層的一部分被不斷地通過(guò)固體燃料流動(dòng)通道排出到燃燒室中。因?yàn)檫^(guò)濾出的物質(zhì)(灰燼和焦碳顆粒)一部分還是可以燃燒的，它們會(huì)在燃燒室中燃燒。為此，燃燒室優(yōu)選通過(guò)一個(gè)向上朝過(guò)濾室指向的固體燃料流動(dòng)通道與過(guò)濾室連接。為了將材料從過(guò)濾室輸送到燃燒室中，在固體燃料流動(dòng)通道的下端部段具有一個(gè)虹吸裝置。
按照一個(gè)更優(yōu)化的構(gòu)造，濾層的排出通過(guò)固體燃料流動(dòng)通道下端部段上的一個(gè)第一排放裝置實(shí)現(xiàn)。在此，固體燃料流動(dòng)通道最好是豎直的，但總是被這樣傾斜和確定尺寸，使得在固體燃料流動(dòng)通道下端部段自由排放時(shí)固體燃料在自身重力作用下向下滑下。
優(yōu)選在固體燃料流動(dòng)通道的上端部段上設(shè)置一個(gè)第二排放裝置。該排放裝置用于重新堆疊濾層和/或使濾層松散。
通過(guò)技術(shù)人員已知的控制與調(diào)節(jié)技術(shù)措施并特別經(jīng)過(guò)測(cè)量氣體壓力推算出，為了得到最佳效率，必須什么時(shí)候和以什么樣的頻率操作排放裝置。
本發(fā)明特別的優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)壓力比的調(diào)整，或者可以產(chǎn)生較多的燃?xì)?，或者可以產(chǎn)生較多的煙氣(熱量)。優(yōu)選借助于一個(gè)煙氣調(diào)節(jié)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所希望的燃?xì)?煙氣比的調(diào)整，例如通過(guò)煙氣排出通道的橫截面變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種橫截面變化通過(guò)一個(gè)煙氣活門達(dá)到。
根據(jù)權(quán)利要求7的一個(gè)改進(jìn)方案，在空間上，流化床氣化室安置在過(guò)濾室的上方，過(guò)濾室安置在燃燒室的上方。這種布局產(chǎn)生具有較好能量平衡的一個(gè)非常緊湊的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)權(quán)利要求8的一個(gè)改進(jìn)方案，設(shè)置了一個(gè)附加的熱交換器裝置，它吸收排出的煙氣的余熱并傳送給產(chǎn)品氣，這也同樣改善了能量平衡。
根據(jù)權(quán)利要求9的一個(gè)改進(jìn)方案，在導(dǎo)熱管的熱交換器段上安置了熱交換器筋條。這些熱交換器筋條被這樣成形，使得與由流化裝置產(chǎn)生的流體流和流體渦流達(dá)到這樣的作用關(guān)系，即，被流化的微粒相對(duì)于其原來(lái)的流動(dòng)方向被橫向加速。這樣實(shí)現(xiàn)了流化床良好的橫向混合，微粒在流化床中的停留時(shí)間延長(zhǎng)，氣泡被良好地分散，從熱交換器筋條到流化床的熱傳遞明顯改善。通過(guò)此還可以實(shí)現(xiàn)一種緊湊的結(jié)構(gòu)形式。
根據(jù)權(quán)利要求10所述的流化床反應(yīng)器特別適合使用于一種裝置中，這種裝置用于根據(jù)本發(fā)明用含碳填料生產(chǎn)可燃?xì)怏w。在該流化床反應(yīng)器中設(shè)置了一個(gè)容納流化床的反應(yīng)器容器。設(shè)置了流化裝置，它們將流化床的一個(gè)預(yù)先確定的區(qū)域流化。為了在該區(qū)域中送入或供給附加的熱量，安置了熱交換器裝置。熱交換器裝置與流化床之間的熱傳遞越好，設(shè)備的效率就越高。為了改善該熱傳遞過(guò)程，熱交換器裝置的熱交換器段作為特殊的熱交換器筋條構(gòu)成，它們被這樣成形和安置，以使得與由流化裝置產(chǎn)生的流體流和流體渦流達(dá)到這樣的作用關(guān)系，使得被流化的微粒相對(duì)于其原來(lái)的流動(dòng)方向被橫向加速，由此，改善了流化床的橫向混合，延長(zhǎng)了微粒在流化床中的停留時(shí)間，同時(shí)明顯改善了從熱交換器筋條到流化床的熱傳遞。
通過(guò)使用這樣的流化床反應(yīng)器，在功率相同的情況下，由于熱傳遞改善，可以實(shí)現(xiàn)較小并且成本較低的結(jié)構(gòu)尺寸。這種流化床反應(yīng)器不僅可以安裝在用于用含碳填料生產(chǎn)可燃?xì)怏w的裝置的燃燒室中，也可以安裝在這種裝置的可燃?xì)怏w反應(yīng)器中。
要強(qiáng)調(diào)的是，給出這種特殊熱交換器筋條的具體尺寸是不可能的，也是沒(méi)有意義的，因?yàn)榧夹g(shù)人員只要結(jié)合具體的流化床反應(yīng)器就可以得到其最優(yōu)方案。因此，在個(gè)別情況下可能使用很特殊地構(gòu)成的熱交換器筋條，它們甚至可能在有些情況下不一樣地、非對(duì)稱地構(gòu)成，如果這樣能夠?qū)崿F(xiàn)前面所述的微粒偏轉(zhuǎn)并具有與此相關(guān)的積極效果。
熱交換器筋條的優(yōu)選形狀在權(quán)利要求11和12中給出。這些形狀可以很好地制造。
根據(jù)權(quán)利要求13，熱交換器筋條與熱交換器段可松開(kāi)地連接。該實(shí)施形式具有一系列的優(yōu)點(diǎn)因?yàn)槔缭谄渲羞M(jìn)行燃燒過(guò)程的流化床由于較高的溫度并結(jié)合流化床中的砂，對(duì)內(nèi)裝部件產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損作用，熱交換器筋條與此特別有關(guān)，就是說(shuō)，它們承受大的磨損。因此，磨損件具有可更換性是非常經(jīng)濟(jì)的。
根據(jù)權(quán)利要求14，安裝了導(dǎo)熱管(Heatpipes)。技術(shù)人員清楚，僅通過(guò)熱交換器筋條的特殊構(gòu)型與流化床結(jié)合就能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所要達(dá)到的積極效果。特殊熱交換器筋條與導(dǎo)熱管的組合可以再次實(shí)現(xiàn)在同樣功率的條件下更加小的結(jié)構(gòu)尺寸。
下面借助兩個(gè)實(shí)施例結(jié)合附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。


圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施形式的一個(gè)剖視圖，圖2表示本發(fā)明的第二實(shí)施形式的一個(gè)剖視圖，圖3表示上部排放噴嘴的作用，圖4表示下部排放噴嘴的作用，圖5表示在一個(gè)熱交換器裝置的熱交換器段上的螺旋形熱交換器筋條的立體視圖，圖6表示葉片狀構(gòu)成的熱交換器筋條的立體視圖，圖7表示圖6所示熱交換器筋條的功能的立體視圖，圖8表示設(shè)置在水平安置的熱交換器段上的熱交換器筋條。
圖1示出本發(fā)明的第一實(shí)施形式。一個(gè)第一管狀容器1在它的上端部段1a上具有一個(gè)耐壓的爐門2，用于裝填用箭頭象征標(biāo)示的待氣化填料3。在容器1的下端部段1b中設(shè)置了一個(gè)流化床燃燒室4，蒸汽輸入噴嘴和/或空氣混合氣輸入噴嘴5伸入其中。為了點(diǎn)火、也就是說(shuō)為了點(diǎn)燃，在燃燒室4內(nèi)部安裝了一個(gè)用于吹送可燃?xì)怏w的燃料輸送噴嘴6，用所述可燃?xì)怏w點(diǎn)燃流化床燃燒室4。
一個(gè)第二管狀容器7被同心地安置在容器1中，并且從上端部段1a延伸至流化床燃燒室4。該容器7在其上端部段7a上與爐門2密封地連接。在容器7的下端部段7b上安置了一個(gè)用于導(dǎo)出獲得的可燃?xì)怏w9的可燃?xì)怏w出口8，它不與容器1的內(nèi)室連通。
在容器7的上段中安置了一個(gè)流化床氣化室10，在下面進(jìn)行闡述。
流化床氣化室10是一個(gè)上面敞開(kāi)的、管狀的容器11。容器11這樣安置，使得通過(guò)爐門2裝入的填料3落入到容器11中。在容器11的下端部段11a上設(shè)置了一個(gè)帶孔底板12，在其下方安置了一個(gè)用于導(dǎo)入過(guò)熱水蒸汽的水蒸汽輸入噴嘴。在帶孔底板12上方安置了一個(gè)用于加入燃料的燃料輸入噴嘴15，所述燃料為了點(diǎn)火和可能為了控制氣化是必需的。
流化床氣化室10被這樣同心地安置在容器7中，使得留出的環(huán)形間隙16具有一個(gè)預(yù)先確定的橫截面。
在容器7的下段中安置了一個(gè)過(guò)濾室17，在下文中進(jìn)行闡述。
過(guò)濾室17由第二管狀容器7的一個(gè)壁段7c和一個(gè)安置在可燃?xì)怏w出口8上面的過(guò)濾室?guī)Э椎装?8組成。固體燃料流動(dòng)通道19管狀構(gòu)成，并且從過(guò)濾室17穿過(guò)過(guò)濾室?guī)Э椎装?8一直延伸到流化床燃燒室4中，在此，固體燃料流動(dòng)通道19的下部段19a向上彎曲。在該段19a中伸出一個(gè)向上指向的下部排放噴嘴20，其功能以后闡述。另一個(gè)向上指向的上部排放噴嘴21安置在固體燃料流動(dòng)通道19的上部段19b中。
導(dǎo)熱管22(Heat-pipes)從流化床燃燒室4經(jīng)過(guò)過(guò)濾室17一直延伸到流化床氣化室10，在此，導(dǎo)熱管22伸入到流化床燃燒室4中的端部段吸收熱量，伸入到流化床氣化室10中的端部段又在那里放出熱量，以產(chǎn)生所要求的氣化溫度。
在本實(shí)施例中，在導(dǎo)熱管22伸入到流化床氣化室10中的端部段上設(shè)置了螺旋形的熱交換器筋條23，這樣，通過(guò)向上指向的蒸汽和床層材料流(Bettmaterialstroemung)產(chǎn)生一個(gè)橫向加速度，通過(guò)此，不僅可以分散所產(chǎn)生的氣泡，而且可以實(shí)現(xiàn)氣化床中的橫向混合，通過(guò)橫向混合，延長(zhǎng)了固體燃料顆粒在氣化床上的停留時(shí)間，從而提高了氣化時(shí)的轉(zhuǎn)化率。此外，熱交換器筋條23與氣化床之間的熱傳遞也大大改善。
下面對(duì)氣化過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明具有填料3的氣化流化床借助通過(guò)帶孔底板12輸入的過(guò)熱水蒸汽被流化，這樣，保證了流化床與通過(guò)爐門裝置裝填的固體燃料良好地混合。流化床氣化的基本工作方式是技術(shù)人員已知的，因此在這里不作詳細(xì)闡述。
從導(dǎo)熱管22的熱量輸入端22到流化床的高額熱傳遞保證了流化床氣化室中的高額熱量輸入。輸入的水蒸汽的高度過(guò)熱額外地保證了為了熱解，能夠在氣化床中保持500℃至700℃之間的溫度，為了氣化，能夠保持高至800℃的溫度。這樣的高溫首先導(dǎo)致燃料釋放出揮發(fā)性成分，并且最終導(dǎo)致被釋放的碳?xì)浠衔?均勻的水蒸汽氣化)和殘余焦碳(不均勻的水蒸汽氣化)的轉(zhuǎn)化。水蒸汽過(guò)量有利于使首先形成的帶有水蒸汽的一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳和氫氣，通過(guò)此，額外提高了對(duì)于在燃料電池中的利用很重要的氫氣成分量。
在流化床氣化室10中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w9按照可燃?xì)怏w箭頭9所示的方向，通過(guò)環(huán)形間隙16被輸送到過(guò)濾室17中，在過(guò)濾室17中，首先分離出焦碳顆粒和灰燼顆粒。在可燃?xì)怏w9流經(jīng)過(guò)濾器固定床時(shí)，可燃?xì)怏w與還沒(méi)有轉(zhuǎn)化的水蒸汽發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)此，在殘余焦碳催化作用的支持下，轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提高。
可燃?xì)怏w9的一部分通過(guò)固體燃料流動(dòng)通道19流入流化床燃燒室4中，另一部分經(jīng)過(guò)過(guò)濾室?guī)Э椎装?8直接流入到可燃?xì)怏w出口8中，以輸送給一個(gè)外部用戶。兩股可燃?xì)怏w流的分配由可燃?xì)怏w在固體燃料流動(dòng)通道19中的壓力損失確定，此外還通過(guò)過(guò)濾室17中、可燃?xì)怏w出口8的管路中和流化床燃燒室4中的壓力水平確定。
通過(guò)將濾床床層材料(Filterbettmaterial)脈動(dòng)式從固體燃料流動(dòng)通道19的段19a中排出，實(shí)現(xiàn)將灰燼顆粒和殘余焦碳顆粒從過(guò)濾室17的濾層上輸出到流化床燃燒室4中。為此，排放噴嘴20起作用。
為了將床層材料從固體燃料流動(dòng)通道19中排送到過(guò)濾室17的濾層中，通過(guò)排放噴嘴21吹入蒸汽，參看圖3。這樣可實(shí)現(xiàn)，床層材料堆積式覆蓋已沉積的灰燼和殘余焦碳顆粒。
被輸送到流化床燃燒室4中的可燃?xì)怏w9與在濾床上分離出的煤焦油和殘余焦碳成分一起燃燒。此處釋放出的熱量的一部分被傳送給導(dǎo)熱管22的熱量吸收段，它將熱量導(dǎo)送給流化床氣化室10。
剩余的熱量作為可被感知的熱量與煙氣24一起被從流化床燃燒室4中排出并且在用于制造熱蒸汽的該裝置之外被使用。所述熱蒸汽全部或部分作為氣化和流化劑被送回到該裝置中。
在本實(shí)施形式中，在流化床燃燒室4中和在流化床氣化室10中附加安置了用于導(dǎo)入液體或氣體燃料的噴嘴6和15。這些噴嘴主要用于在點(diǎn)火過(guò)程中裝置的高溫加熱，以便例如能夠使用液體的生物燃料或者能夠利用在外部過(guò)程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w或液體燃料。這特別在下述情況下具有意義，例如，在與氣化裝置連接的燃料電池工作時(shí)在中間連接的分離過(guò)程中分離出氫，并且在可燃?xì)怏w中包含的其它成分(一氧化碳、甲烷和較高的碳?xì)浠衔?應(yīng)被輸送回去以產(chǎn)生熱量。
為了產(chǎn)生熱水、飽和蒸汽或者過(guò)熱蒸汽，可以將蒸汽發(fā)生器管、例如作為加肋管或浸入式加熱面全部或部分地也集成在流化床燃燒室中。
此外要提到的是，流化床燃燒室具有一個(gè)傳統(tǒng)的灰燼排出裝置。
圖2示出本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施形式。在此實(shí)施形式中，流化床氣化室10、過(guò)濾室17和流化床燃燒室4并列安置，并且同樣通過(guò)導(dǎo)熱管22熱聯(lián)接。用同樣的標(biāo)號(hào)標(biāo)示同樣的功能元件。對(duì)于與第一實(shí)施形式一致的功能，省略了再次的解釋，因此，參閱對(duì)圖1的說(shuō)明。
通過(guò)耐壓的爐門2加入待氣化的填料3，并且如在第一實(shí)施形式中一樣氣化。可燃?xì)怏w9通過(guò)通道16′流出到過(guò)濾室17中，流過(guò)過(guò)濾室17并從可燃?xì)怏w出口8中被過(guò)濾后排出。所述可燃?xì)怏w的一部分通過(guò)固體燃料流動(dòng)通道19被導(dǎo)送并在流化床燃燒室4中燃燒。
如在第一實(shí)施形式中一樣，在固體燃料流動(dòng)通道19的端部段19a中設(shè)置了排放噴嘴20和21。
圖3示出上部排放噴嘴21的功能。箭頭表示材料怎樣形成渦流和被重新堆積。
圖4示出下部排放噴嘴20的功能。箭頭表示過(guò)濾器材料怎樣被從過(guò)濾室中排出以及怎樣被輸送到燃燒室用于燃燒。
最后還要提到的是，借助于排放噴嘴20和21實(shí)現(xiàn)的材料排送特殊方式可以通過(guò)一個(gè)機(jī)械的排送裝置代替。但這種排送裝置、如螺旋式輸送機(jī)比排放噴嘴昂貴，并且在絕大部分運(yùn)行條件下易受干擾，因此使用排放噴嘴的方案是優(yōu)選的。
下面借助于附圖5至圖8說(shuō)明導(dǎo)熱管熱交換器段上的加熱或制冷筋條的不同實(shí)施形式。根據(jù)本發(fā)明，所述加熱或制冷筋條特別適合于流化床反應(yīng)器，從而也特別適合于流化床氣化室10和流化床燃燒室4。
圖5示出一個(gè)熱交換器裝置的一個(gè)端部段24，特別是以導(dǎo)熱管22的形式在端部段24上安置了葉片狀構(gòu)成的熱交換器筋條25。
圖6示出一個(gè)管狀熱交換器裝置或者說(shuō)一個(gè)導(dǎo)熱管22的一個(gè)端部段24，在其上安置了螺旋形的熱交換器筋條23。
圖7示出在流化床26中的、帶有螺旋形的熱交換器筋條23(如圖6)的熱交換器裝置22的管狀端部段24，流化床26例如由燃料微粒28組成，氣泡30在其中上升。箭頭32表示燃料微粒28和氣泡30向什么方向偏轉(zhuǎn)。流化床26安置在一個(gè)反應(yīng)容器中，該反應(yīng)容器相當(dāng)于圖1中的管狀容器7。側(cè)面還示出了圖1中的外部容器1。因此，圖7表示的是圖1的一個(gè)局部細(xì)節(jié)。
通過(guò)這種側(cè)向偏轉(zhuǎn)，流化床被均勻化。同時(shí)，燃料微粒28較長(zhǎng)時(shí)間停留在流化床中，從而完全燃燒。在其它的反應(yīng)、例如氣化中，也希望填料有較長(zhǎng)的停留時(shí)間。通過(guò)側(cè)向偏轉(zhuǎn)，微粒與熱交換器筋條23之間具有一個(gè)很好的熱接觸，通過(guò)此，顯著改善了熱傳遞并從而提高了效率。
圖8示出一個(gè)流化床反應(yīng)器的一個(gè)剖面，帶有具有熱交換器段24的水平安置熱交換器管22，在其上安置了熱交換器筋條34。熱交換器段24水平地伸入到流化床26中，流化床26被安置在一個(gè)反應(yīng)容器36中。反應(yīng)容器36包括一個(gè)底板，該底板作為具有孔40的帶孔底板38構(gòu)成。通過(guò)孔40并借助箭頭42表示了一個(gè)流化裝置。
在本實(shí)施形式中熱交換器筋條34被傾斜安置，其中，熱交換器筋條34的傾斜方向在位于其上方的熱交換器段24上被改變。因此，微粒28和蒸汽泡30交替地向左或向右偏轉(zhuǎn)，這樣產(chǎn)生一個(gè)較好的橫向混合。技術(shù)人員清楚，在傾斜安置熱交換器段24時(shí)應(yīng)按照本發(fā)明的教導(dǎo)設(shè)置熱交換器筋條34。
權(quán)利要求
1.用于由含碳填料、特別是生物填料通過(guò)異熱水蒸汽氣化產(chǎn)生可燃?xì)怏w的裝置，其中，該裝置具有以下特征一個(gè)被增壓的流化床氣化室(10)，具有一個(gè)用于裝填待氣化的填料(3)的耐壓爐門(2)，一個(gè)過(guò)濾室(17)，其通過(guò)一個(gè)連接通道(16，16′)與流化床氣化室(10)連接，一個(gè)外部熱源(4)和一個(gè)導(dǎo)熱管裝置(22)，它吸收來(lái)自外部熱源(4)的熱量并在流化床氣化室(10)中將熱量傳送給氣化床。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于外部熱源(4)是一個(gè)燃燒室，特別是一個(gè)流化床燃燒室(4)，并且具有一個(gè)煙氣排出管道(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述燃燒室、特別是流化床燃燒室(4)通過(guò)一個(gè)向上指向過(guò)濾室(17)的固體燃料流動(dòng)通道(19)與過(guò)濾室(17)連接；固體燃料流動(dòng)通道(19)具有一個(gè)下端部段(19a)，其與燃燒室(4)連接；固體燃料流動(dòng)通道(19)具有一個(gè)上端部段(19b)，其與過(guò)濾室(17)連接；并且，在下端部段(19a)上安置了一個(gè)虹吸裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于在下端部段(19a)中安置一個(gè)第一吹送裝置(20)，以借助抽吸作用受控制地將固體燃料優(yōu)選脈動(dòng)地從過(guò)濾室(17)的濾床送出到燃燒室(4)的燃料床中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于在固體燃料流動(dòng)通道(19)的上端部段(19b)中或在過(guò)濾室(17)中安置一個(gè)第二吹送裝置(21)，以受控制地將過(guò)濾室(17)的濾床重新堆疊和/或松散。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求2至5之一所述的裝置，其特征在于在煙氣排出管道(24)中設(shè)置一個(gè)煙氣調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)整煙氣與產(chǎn)品氣的比例。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于流化床氣化室(10)安置在過(guò)濾室(17)上方，過(guò)濾室(17)安置在燃燒室(4)上方。
8..根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于設(shè)置一個(gè)附加的熱交換器裝置，它將排出的煙氣(24)的余熱吸收并傳送給產(chǎn)品氣。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征在于導(dǎo)熱管(22)的熱交換器段(24)具有熱交換器筋條(23；25；34)，它們被這樣成形和安置，以使得與由流化裝置產(chǎn)生的流體流和流體渦流達(dá)到這樣的作用關(guān)系，使得被流化的微粒(28)相對(duì)于其原來(lái)的流動(dòng)方向被橫向加速，由此，改善了流化床的橫向混合，延長(zhǎng)了微粒在流化床中的停留時(shí)間，氣泡(30)被良好地分散，并且，從熱交換器筋條(23；25；34)到流化床(26)的熱傳遞明顯改善。
10.流化床反應(yīng)器，特別是用于根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置中，具有一個(gè)反應(yīng)容器(7；36)，用于容納一個(gè)流化床(26)，其借助于流化裝置(38，40，42)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)被流化，以及帶有熱交換器段(24)的熱交換器裝置(22)，它們被安置在被流化的區(qū)域內(nèi)，其特征在于熱交換器筋條(23；25；34)在熱交換器裝置(22)的熱交換器段(24)上被這樣成形和安置，以使得與由流化裝置(38，40，42)產(chǎn)生的流體流和流體渦流達(dá)到這樣的作用關(guān)系，使得被流化的微粒(28)相對(duì)于其原來(lái)的流動(dòng)方向被橫向加速，由此，改善了流化床(26)的橫向混合，延長(zhǎng)了微粒(28)在流化床(26)中的停留時(shí)間，氣泡(30)被良好地分散，并且，從熱交換器筋條(23；25；34)到流化床(26)的熱傳遞明顯改善。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流化床反應(yīng)器，其特征在于熱交換器筋條(23；25；34)螺旋形或葉片狀地構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的流化床反應(yīng)器，其特征在于在水平安置的熱交換器段(24)上，熱交換器筋條(34)相對(duì)于流化裝置(38，40，42)的吹送方向傾斜地傾斜安置，其中，熱交換器筋條(34)的傾斜方向不同于相鄰安置的熱交換器段(24)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求10至12之一所述的流化床反應(yīng)器，其特征在于熱交換器筋條(23；25；34)與熱交換器段(24)可松開(kāi)地連接，其中，這種連接具有良好的熱傳遞性。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求10至13之一所述的流化床反應(yīng)器，其特征在于熱交換器裝置(22)具有導(dǎo)熱管(Heatpipes)。
全文摘要
提供一種用于氣化含碳填料、特別是生源填料的裝置,其保證簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和安全的工作方式。此外,提供一種適合于此的流化床反應(yīng)器。按照本發(fā)明,被增壓的流化床氣化室包括一個(gè)用于填裝待氣化填料的耐壓爐門。流化床氣化室通過(guò)一個(gè)連接通道與一個(gè)過(guò)濾室連接,從而,所產(chǎn)生的氣體可以從流化床氣化室流出到過(guò)濾室中,在那里,氣體被引導(dǎo)穿過(guò)濾層。通過(guò)一個(gè)外部熱源提供為異熱氣化所必需的熱量。借助一個(gè)導(dǎo)熱管裝置將熱量從外部熱源導(dǎo)入到流化床氣化室的氣化床中,以提供氣化所必需的溫度。
文檔編號(hào)C10J3/56GK1354778SQ00808583
公開(kāi)日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2000年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月9日
發(fā)明者于爾根·卡爾 申請(qǐng)人:慕尼黑工業(yè)大學(xué)熱動(dòng)力設(shè)備教研室