[发明专利]具有气流床气化反应器用的导管的组合式急冷及洗涤系统

说明书

本发明涉及具有用于气流床气化反应器的导管的组合式急冷及洗涤系统。本发明展示出用于在气流床气化之后处理热的粗制气和液态熔渣的三级急冷及洗涤系统。在最初的第一级中直接在反应器出口处的导管端部处喷入适量的冷却及洗涤水，从而使熔渣不再附着在中央管的管壁上并且一氧化碳与水蒸汽转化成氢气的转化反应能够一直进行到接近平衡。在构造为鼓泡塔的次级急冷及洗涤级中继续进行冷却并且在水浴中分离粗粉尘和熔渣并且将其从工艺流程中排出。在第三急冷及洗涤级中通过强力喷淋进行剩余的处理，其中通过一级或者多级喷嘴环洗涤气体主要是为了分离细小熔渣及部分细小粉尘。所有三个急冷及洗涤级均能将粗制气冷却到由设备压力所决定的水蒸汽露点。

技术领域

本发明涉及一种气流床气化装置中粉尘分离度高的多级粗制气洗涤系统，所述气流床气化装置用于借助含有游离氧的气化剂将含灰的燃料转化成氢气含量高的粗制气。

此外，本发明还涉及在对气流床气化设备的粗制气进行净化时用于处理循环水的装置中的方法步骤，其中燃烧粉尘借助氧气和像水蒸汽或二氧化碳一样的缓和剂在温度为1200～1900℃并且压力高达10MPa的条件下转化成富含CO和H₂的粗制气。所谓燃烧粉尘指的是不同煤化程度的磨成细粉的煤、由生物质组成的粉尘、像焦炭一样的在热学方面经过预处理的产物、通过“烘焙(Torrefaction)”形成的烘干制品以及源自社区和工业的余料废料的高热值的馏出物。燃烧粉尘能够作为气体-固体-悬浮物或者液体-固体-悬浮物被供应给气化装置。气化反应器能够配有冷却罩或者耐火内衬，如专利文献DE 4446803和EP0677567所展示的那样。在此，根据技术上引入的不同系统能够分离出粗制气和熔融液态的熔渣或者从气化装置的反应室中共同排出粗制气和熔融液态的熔渣，如在DE 19718131中所述那样。

背景技术

由于被磨成细小粉尘的燃料颗粒和气化室中的短的反应时间，气流床气化会导致粗制气中提高的粉尘含量。根据燃料的反应能力，这种飞灰由炭黑、未转化的燃料颗粒以及细小的熔渣及灰分颗粒构成。其大小在直径大于0.5mm的粗颗粒和直径小于0.1μm的细颗粒之间变化。粗制气中颗粒的可分离性取决于直径，但也取决于其成分。原则上能够区分炭黑和灰分或熔渣颗粒，其中炭黑颗粒通常较小并且难以从粗制气中分离。熔渣颗粒具有较高的密度并且因此有较好的可分离性，但是相对来说硬度较高因此有侵蚀作用。这会使得分离器和粗制气输送管道中的磨损加剧并且可能会引起危及安全的泄漏和使用寿命缩短。

为了去除源自燃料的粉尘，传统上使用不同的洗涤系统，例如专利DE 10 2005041 930以及在“Die Veredlung von Kohle(煤炭精炼)”，DGMK，Hamburg，Dezember 2008，Schingnitzd的“GSP-Verfahren”一章中所述那样。气化粗制气与燃料灰分所构成的熔渣在1200～1900℃的温度下一起离开气化室并且在后置的急冷室中通过喷入过量水得以冷却并且除去了熔渣和少量夹带的粉尘，其中所述急冷室能够设计成自由空间急冷室或者配备有输送粗制气的中央管。例如在DE 10 2007 042543就公开了一种自由空间急冷系统，其中离开气化室的粗制气被水喷淋并且在下部在穹顶结构之下被抽出。DE 10 2006 031816示出一种全球没有内装构件的空着的急冷室，其中在一个或者多个平面中喷入适量的急冷水使得粗制气冷却下来并且饱含水蒸汽并且所述过量的急冷水在底部单独地或者与分离出来的熔渣一起被抽出。专利DE 199 52 754、DD 145 860、DD 265 051阐述了配有中央管的变体方案，其中在DE 199 52 754中中央管以文丘里管的形式构造，在DD 145 860中粗制气在中央管的端部处以气提泵的形式受到附加洗涤，在DD 265 051中在中央管的端部处用于分配流出的粗制气的元件负责使其均匀流出。