[发明专利]气化器骤冷圈的改进

说明书

在由含碳燃料混合物燃烧制备有用的合成气的生产中，反应过程在高温高压条件下进行是最为有效的。例如，由颗粒化的煤、焦炭或油等含碳燃料燃烧生产气体时，在压力为5～250大气压下，温度最好维持在2000～3000°F范围内。在这样的反应过程中如此苛刻的操作条件，尤其是大幅度的温度变化，使得气化器或反应器的许多部位以及相关设备发生了严重的变形。

本发明是关于气化器结构的改进，特别是骤冷圈和下降管的安排。就其作用而言，后者处于气化器最恶劣的温度条件下，这是因为当气体离开反应室时，反应得到的热气体或流体接触到这些部件。

在现有技术中，1980年8月19日颁布的Robin等人的美国专利4218423中，公开了一种形式的骤冷圈和下降管，它们可以应用本发明予以改进。1984年4月24日颁布的Crotty等人的美国专利4444726也公开了一种用于反应器容器的下降管和骤冷圈。后者的发明中，气化器的冷却系统部分是隔热的，但没有提供有效的方法避免或减小由于热气流与骤冷圈紧密接触引起的危害。

由反应器内的高温条件引起的问题之一，就是在流导冷却水的骤冷圈中经常出现的热变形，这是骤冷圈与热流体甚为接近引起的，而冷却又必须接近。通常出现的问题是骤冷圈的一些部位（主要是发生突然过渡的部位）发生破裂和裂缝。出现裂缝时，物理变形和热变形加剧，最终引起不应有的冷却剂泄漏。

为了克服上述缺陷，在设想的气化器中，揭示了一种内部具有水环流通道的气化器骤冷圈。在本发明的一个实施例中，该环流通道是由一附件来确定的，该附件从骤冷圈体的内侧伸出，用外罩或隔板圈封闭起来，从而形成水分配圈或环路。流过冷却剂的通道覆盖了分配环的全部内壁，此环的外壁暴露于热气流中，而且处于最恶劣条件下。上述通道内的水快速流过，然后对着下降管的导向面排出。此步操作有助于流体在气化器反应室和液体浴中间流动。

另一方面需要指出的是，目前已经有一种反应器可使含碳燃料混合物气化以产生含有残渣和至少一种有用的合成气体的热气流，此反应器包括混合燃料在其中气化的反应室1反应室底部做成能使液化残渣流出的形状。

一个安装有液体浴的骤冷室位于反应器下部，以接收和冷却热流出物。连接反应室和骤冷室的喉管将流出物流引入下降管。此管按通常的方式，确定将流出物导入水浴的导向通道。

气化器中一个环形的骤冷圈配合一个位于下降管上方的分配环，该分配环使冷却水流正对着下降管的导向面。

骤冷圈包括一个壳体，此壳体是一个与加压水源相连接的室或管。而此管又与相邻的分配环连接，分配环通过环形冷却剂通道接收水，并使水作环形流动。由于通道很狭窄，所以水能快速地流过通道，这样就稳定和冷却了暴露于高温流体中的骤冷圈外壁。

这样，环流水就得以沿与热体相接触的下降管导向面分面。

因此，本发明的一个目的就是提供一种改进的气化器，用于生产有用的合成气。在该反应器中，浸没管由一个含有内部水环流系统的急冷圈所湿润。

另一目的是提供一种气化器中携带液体的骤冷圈。此圈通过内部水环流系统可避免暴露在气化过程产生的热气流中。

再一个目的就是提供一种精心设计的具有有效内部冷却系统的骤冷圈，以减轻此圈金属结构热变形的加剧。

图1表示所思的气化器正面视图，

图2是沿图1中2～2线取的放大的局部视图。

图3是沿图2中3～3线剖开的局部视图。

简言之，为达到上述目的，在图1中示出一种燃用固体或气体含碳燃料的气化器或称反应器。气化器中反应将产生一种可用气体和一种热流体，这种热流体通常由粒状灰分和气体组成。气化器或反应器装在一个衬有绝热耐火材料的壳体内。壳体垂直放置，以使含有高温反应生成气体和灰粒的流体向下流动。

壳体内的燃烧室接受来自燃料注射喷嘴的加压混合燃料射流。燃料注射喷嘴则与一含碳燃料源和一个提供诸如氧气或空气之类的助燃气源相连。

在燃烧室中产生的高温产物通过一个装在气化器壳体中的狭窄喉口，在一带有液槽的骤冷室中冷却。

为了便于来自狭窄喉口的气流通过，一下降管将高温生成物引入液槽内。下降管通常是垂直放置，下降管上带有一骤冷环。骤冷环沿下降管暴露的导向面引入一股冷却液，同时该导向面与反应生成气紧密接触。

参照图1，这种类型的气化器10装有一层伸长的金属壳体11，通常运行在垂直位置，壳体上部包括一个燃烧室12。为使它能承受气化过程中所产生的高温。燃烧室12有一层用耐火材料制成的绝热内壁13。