[发明专利]气化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气化反应器，所述气化反应器具有热交换单元，所述热交换单元包括从入口区域行进至出口区域的气体流道和布置在气体流道内的一个或多个热交换器，所述热交换器包括热交换表面和将气流引向热交换表面的相关联结构，所述相关联结构诸如是支撑结构和导流装置或者盖板。

背景技术

这样的气化反应器可用于生产合成气体或合成气。在这种工艺中，诸如煤、生物质或者石油的含碳进料在气化反应器的气化器单元中部分氧化。随后，合成气流到热交换单元以进行冷却。

US5,482,110公开了一种用于冷却来自部分燃烧反应器的合成气的热交换器，所述部分燃烧反应器包括嵌套的热交换表面和位于由外通道壁所限定的通道中的相关联结构。热交换表面由互相连接以形成气密壁的蜿蜒曲折、螺旋盘绕或竖直的管形成。相关联结构包括：支撑结构，所述支撑结构承载热交换表面；和板，所述板阻塞通过中心热交换表面的中心通路，以为了尽可能地沿着热交换表面引导热气体。

当热合成气离开气化器单元时，所述热合成气携带在气化处理期间产生为副产品的飞尘。飞尘趋于导致污垢和熔渣沉积，尤其是当飞尘仍然热并且粘时。沉积在热交换表面上的污垢和熔渣的沉积物降低了热交换表面的冷却效率。通常，间歇地使用敲击器撞击热交换表面以移除污垢和飞尘沉积物。

发明内容

本发明的目的是进一步防止由于飞尘污垢和熔渣沉积物而降低气化反应器的热交换部段中的热交换器的效率。

通过提供一种气化反应器来实现本发明的目的，该气化反应器具有包括热交换表面和相关联结构的热交换单元，其中，所述相关联结构设置有一个或多个防结垢装置。

尽管相关联结构对气体冷却的贡献受到限制，但是仍惊奇地发现防止熔渣累积在这些部件上大大地有助于整体提高热交换器的总效率。

一个或多个防结垢装置例如可包括一个或多个在致动时主动移除熔渣的吹风机或者鼓风枪（lance）。利用鼓风机沿着垂直于主气流的径向方向鼓风获得良好的结果。鼓风机例如可具有在具有上部入口和下部出口的竖直气体流道中水平定向的喷嘴。

另外，一个或多个防结垢装置可以包括导流表面，从而引导含有飞尘的气体流动远离要保护的部件。这样的导流表面可例如被冷却，例如，所述导流表面可由一根或多根互相连接的冷却介质管道（例如互相连接的平行的或者螺旋盘绕的管道）形成，或者所述导流表面由成型板所形成的表面形成，成型板的一个侧部形成导流表面，可选地，使相对的侧部热传导地连接到冷却介质通道。

注意的是，WO2010/023306公开了一种骤冷容器，所述骤冷容器通过使用设置有自清洁设备的喷淋管道来冷却热合成气。没有使用热交换表面以及相关联结构。

热交换器包括热交换表面和相关联结构。热交换表面可例如由竖直、蜿蜒曲折或螺旋盘绕的冷却介质管道构造而成，所述冷却介质管道可例如互相连接以形成气密壁。热交换表面可例如共轴地嵌套在管状表面中。

热交换器的相关联结构可例如包括一种或多种承载一个种或多个热交换器的支撑结构。所述支撑结构可例如位于热交换通道的入口侧处，例如，其中，被支撑的热交换表面从支撑结构上悬垂下来。支撑结构可设置有防结垢装置，诸如，一个或多个定向成在支撑结构的上游表面上方鼓风的鼓风机。在气化反应器的热交换部段中的气流通常竖直向下流动的情况中，支撑结构的上游表面将大体为其顶部表面。该种支撑结构可例如包括多条径向臂，例如，所述径向臂从中心点延伸出，其中，臂的至少一部分位于一个或多个鼓风机的范围内。鼓风机可例如包括在臂的上游表面上方延伸的鼓风气供应管路，鼓风气供应管路的一个纵向侧部连接到臂，而相对的纵向侧部设置有至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴定向成平行于鼓风气供应管路的纵向方向的方向。可选地，鼓风机可具有一对或多对相对定向的喷嘴。

相关联结构还可包括一个或多个导流装置，以将气流引向热交换表面。例如，如果热交换表面包括一组共轴嵌套的管状表面，则盖板用于阻塞中心通路，以为了防止气体在距热交换表面一距离处流动，所述距离太大以致不能有效冷却经过的气体。用于该种结构的适当的防结垢装置可例如是导流表面，所述导流表面覆盖盖板的上游表面以在盖板的旁边引导进入的气体。这种导流表面可例如是指向上游方向的圆锥或者圆锥形的导流件。这种圆锥形的导流件可例如由一根或多根圆锥形地螺旋的冷却介质管道形成，所述冷却介质管道操作地连接到冷却介质源。