專利名稱：固體燃料氣化裝置的操作方法和實施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及細粒至粉塵狀固體燃料的氣化。固體燃料尤其指煤、焦炭、石油焦炭等類似物質(zhì)。氣化發(fā)生在氧和/或空氣、必要時還發(fā)生在流動水蒸汽作用下，并最后形成一種主要組成為一氧化碳和氫的粗煤氣。粗煤氣攜帶的飛塵具有殘余碳成份。這種氣化為加壓氣化。
本發(fā)明具體涉及細粒和粉塵狀固體燃燒氣化裝置的一種操作方法。該裝置包括裝配有氣化燃燒器的氣化反應(yīng)器、從粗煤氣中析出飛塵的裝置、飛塵收集器以及使飛塵返回氣化反應(yīng)器的裝置。在此過程中，氣化燃燒器出口處對稱旋轉(zhuǎn)的燃料/反應(yīng)劑射束一直進入氣化反應(yīng)器內(nèi)，并由燃料/反應(yīng)劑射束在氣化反應(yīng)器中形成一個高溫初級反應(yīng)區(qū)域。本發(fā)明還涉及一種裝置，該裝置尤其適用于上述方法的實施。在燃料/反應(yīng)劑射束這個詞語中，反應(yīng)劑既指氧化劑也指已形成的反應(yīng)產(chǎn)物，必要時還指緩沖氣體(Moderatorgas)和載氣。
在作為本發(fā)明出發(fā)點的已有技術(shù)措施范圍內(nèi)(歐洲專利申請第0，072，457B1和0.109，109B1)，飛塵與新鮮燃料相混合并同燃料一起進入氣化燃燒器。這種方法很昂貴，并要求對飛塵進行特殊處理，即要求具有很大防護安全性的許多復(fù)雜的技術(shù)設(shè)施。由煤氣中抽出的飛塵的孔隙或空隙中充滿了含有一氧化碳和氫的粗煤氣，只有通過多次用惰性氣沖洗和置換才能稀釋至危險界限以下或被清除掉。對由飛塵中離析出的粗煤氣的處理也很復(fù)雜和昂貴，原因是，粗煤氣中常常含硫，出于保護環(huán)境的緣故既不能點火燃掉，也不能以其他任何方法燒毀或排入大氣中。此外的問題還有由于摻入新鮮燃料中的飛塵降低燃料的熱值，而對氣化過程的熱力學(xué)和反應(yīng)動力學(xué)產(chǎn)生影響。
本發(fā)明的任務(wù)在于，在實施本文一開頭敘述的方法時，在對飛塵不做特殊處理、不影響氣化過程熱力學(xué)或反應(yīng)動力學(xué)的情況下，使飛塵充分進入熔渣并同時燃燒殘余碳。
為完成此任務(wù)，本發(fā)明指出將飛塵及其粗煤氣成份和殘余碳用氣流輸送入至少一個燃料/反應(yīng)劑射束的軸心，再由該射束送入初級反應(yīng)區(qū)并在這個反應(yīng)區(qū)中熔化。根據(jù)本發(fā)明的較好的實施方案，飛塵沿氣化燃燒器的軸引入。本發(fā)明利用這個事實，即在用對稱旋轉(zhuǎn)的燃料/反應(yīng)劑射束來氣化固體燃料的過程中，燃料/反應(yīng)劑射束在氣體動力學(xué)方面極為穩(wěn)定，可將一股飛塵送入初級反應(yīng)區(qū)域。氣化反應(yīng)顯然在燃料-反應(yīng)劑流中就已開始，在此以及在初級反應(yīng)區(qū)域內(nèi)氣化反應(yīng)不受飛塵的影響，這種情況有助于使其中的殘余碳也被氣化。飛塵流量無論如何不可過大。在初級反應(yīng)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)常見的高溫情況，例如2000℃度或更高，這是熔化飛塵所必須的。令人吃驚的是，盡管按本發(fā)明返回了飛塵，但是，由初級反應(yīng)區(qū)排出的飛塵幾乎不增加，在非凈化的粗煤氣中，飛塵并未產(chǎn)生有不良影響的富集，因此，所述循環(huán)運動是可能的。原則上講，飛塵返回氣化反應(yīng)器，即通過特殊的、與氣化燃燒器相分離的輸送噴嘴返回氣化反應(yīng)器是已知的(DE2409008C2)。這種方法影響氣化反應(yīng)，幾乎沒有得到應(yīng)用。實踐中更常見的是(DE-AS2325204)，在一個反應(yīng)器中將飛塵頂吹成熔渣，在此過程中，一同帶入的殘余碳通常也變成熔渣。
在各方面還有許多完善本發(fā)明方法的多種可能性。采用下述氣化燃燒器具有優(yōu)越性，該氣化燃燒器具有一條與氣化燃燒器軸同心的一次氧氣輸送通道，一條在外圍繞著的環(huán)形燃料輸送通道和一條緊挨著或非緊挨著地圍繞上述通道的環(huán)形二次氧氣輸送通道。在此，本發(fā)明建議，用一條特別的輸送通道來輸送一次氧氣輸送通道軸中的飛塵。初級氧氣流可分為兩個同心的支流。為不影響氣化反應(yīng)，較好的是設(shè)置一些用于輸導(dǎo)飛塵的氣化燃燒器，使飛塵流量比燃料流量小一個為0.01至0.15的系數(shù)。這實際上相應(yīng)地適用于氣化燃燒器的其他設(shè)計參數(shù)。如飛塵通過所有氣化燃燒器輸送，這種比例關(guān)系便可以在開頭所述結(jié)構(gòu)的一般的氣化反應(yīng)器上毫無困難地實現(xiàn)。在氧氣輸送和氧氣輸送調(diào)節(jié)方面無須采取額外措施。相反，根據(jù)飛塵中殘余碳的含量比例提高一次氧氣和/或二次氧氣的量就足以了。
本發(fā)明的內(nèi)容也包括尤其適用于實施本發(fā)明的一個裝置。下面將借助一附圖
對其做進一步說明。這唯一一張圖為依照本發(fā)明裝置的略圖。
圖中所示裝置的基本構(gòu)造是一個裝備有氣化燃燒器2的氣化反應(yīng)器1、一個用于從粗煤氣中析出飛塵的裝置3、一個飛塵收集器4(它具有使飛塵返回氣化反應(yīng)器1的裝置)。氣化燃燒器2出口處對稱旋轉(zhuǎn)的燃料/反應(yīng)劑射束5一直進入氣化反應(yīng)器1，并在此產(chǎn)生一個高溫初級反應(yīng)區(qū)6。正如放大了的斷面A所示，氣化燃燒器2具有一條飛塵中央輸送通道7。它被一條輸送一次氧氣的環(huán)形通道8所圍繞。此外，該裝置的結(jié)構(gòu)使中央輸送通道7通過一個劑量給定裝置9與飛塵收集器4相接。很明顯，可按一般的對固體燃料氣化時常見的那種方式設(shè)置氣化燃燒器2。
由氣化反應(yīng)器1中出來的載有飛塵的粗煤氣通過管道10進入飛塵析出裝置3，該裝置為旋風(fēng)分離器。飛塵在此被分離。被分離的飛塵(在其孔隙或空隙中還含有粗煤氣)通過管道11沉入飛塵收集器4中。由該飛塵收集器4處操縱劑量給定裝置9。劑量給定裝置9包括兩個配料器12。飛塵從飛塵收集器中定時自由降落通過管道13進入配料器12。通過管道14用凈化粗煤氣或惰性氣體使各自盛有飛塵的配料器12受壓，這種壓力無關(guān)緊要，只要高于氣化反應(yīng)器1中的壓力。通過管道15飛塵在足夠的壓力下經(jīng)過管道16進入通入氣化燃燒器2的管道。氣化燃燒器2通入中央飛塵輸送通道7，該通道被一次氧氣環(huán)形輸送通道8所圍繞。管道17為各個空配料器12的減壓管道，通入由飛塵析出裝置3伸出的凈化粗煤氣管道18。很明顯，該方法須輔以現(xiàn)代過程工程方面的技術(shù)手段。為此裝配了常見的測量和控制機構(gòu)，必要的調(diào)節(jié)和控制措施在計算機輔助下實施(參見P3813357.1)。
實施例燃料(煤)分析C68.40重量%wfH4.40重量%wfO6.03重量%wfN1.60重量%wfS1.10重量%wfCl0.17重量%wf灰18.30重量%wf共100.00重量%wfHu27.1326MJ/kgwf每個燃燒器的煤粉量13，005kgwf/h每個燃燒器的煤的化學(xué)熱量352，860MJ/h每個燃燒器的粉塵量540kgwf/h每個燃燒器的粉塵的化學(xué)熱量2，824MJ/h粉塵間隙中粗煤氣的量 17.25 m3ntr/h粗煤氣的化學(xué)熱量192.8MJ/h這些量的關(guān)系是由下述理由得出的和燃料一起投入氣化反應(yīng)器中的灰的80%成為熔渣排，20%灰加上未氣化的煤粉和氣體一起被排出。含在氣體中的固體物質(zhì)(飛塵)的80%在飛塵分離器中被析出并在所述條件下返回氣化燃燒器。
權(quán)利要求
1.細粒至粉塵狀固體燃料氣化裝置的使用方法，該裝置包括裝備有氣化燃燒器的一個氣化反應(yīng)器、一個用于從粗煤氣中析出飛塵的裝置、一個飛塵收集器和一個使飛塵返回氣化反應(yīng)器的裝置，氣化燃燒器出口處對稱旋轉(zhuǎn)的燃料/反應(yīng)劑射束一直進入氣化反應(yīng)器，燃料/反應(yīng)劑射束在氣化反應(yīng)器中形成一個高溫初級反應(yīng)區(qū)，其特征在于，飛塵及其粗煤氣成份和殘余炭由輸送氣流送入至少一個燃料/反應(yīng)劑射束的軸心，并由燃料/反應(yīng)劑射束帶入初級反應(yīng)區(qū)并在此熔化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，飛塵沿各個氣化燃燒器的軸引進。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2之一的方法，用氣化燃燒器工作，氣化燃燒器具有一條與氣化燃燒器軸同心的一次氧氣輸送通道、一條在外圍繞著的環(huán)形燃料輸送通道，以及一條再在外圍繞著環(huán)形輸送通道的二次氧氣環(huán)形輸送通道，其特征在于，一次氧氣輸送通道軸內(nèi)的飛塵通過一條特殊的輸送通道輸送。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于，氣化燃燒器用于輸送一股飛塵流，這股飛塵流量比燃料流量小一個為0.01至0.15的系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于，根據(jù)飛塵中殘余炭含量來提高一次氧氣和/或二次氧氣的量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的方法，其特征在于，飛塵經(jīng)所有氣化燃燒器送入。
7.實施根據(jù)權(quán)利要求1至5之一的方法的裝置，其具有權(quán)利要求1中給出的基本結(jié)構(gòu)，其特征在于，氣化燃燒器(2)具有一條用于飛塵的中央輸送通道(7)，該通道被一條一次氧氣環(huán)形輸送通道(8)所圍繞，中央輸送(7)通過一個劑量給定裝置(9)與飛塵收集器(4)相接。
全文摘要
細粒至粉塵狀固體燃料氣化裝置的使用方法，該裝置包括一個裝備有氣化燃燒器的氣化反應(yīng)器、一個用于從粗煤氣中析出粉塵的裝置、一個粉塵收集器和一個使粉塵返回氣化反應(yīng)器的裝置。氣化燃燒器出口處對稱旋轉(zhuǎn)的燃料/反應(yīng)劑射束一直進入氣化反應(yīng)器，飛塵及其粗煤氣成分和殘余炭通過輸送氣流進入至少一個燃料/反應(yīng)劑射束的軸心，并由燃料/反應(yīng)劑射束帶入初級反應(yīng)區(qū)并在此熔化，本發(fā)明還包括實施本方法的一個裝置。
文檔編號C10J3/48GK1042560SQ8910823
公開日1990年5月30日 申請日期1989年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月5日
發(fā)明者卡爾-漢茲·杜茨, 阿道夫·林克, 諾伯特·尤爾利奇 申請人:克魯普科普斯有限公司