[发明专利]一种具有隔墙式冷却装置的汽化设备

说明书

本发明是关于一种用压力气化方法从细碎的碳载体，特别是从细粒状的煤至粉末状的煤中制取粗煤气的设备。该设备有一个垂直反应器，反应器包括气化部分和辐射冷却器二部分，气流由下往上流经该反应器，该设备还有一个气流在其内是由上往下流过的垂直对流冷却装置，以及一个冷却连接管道，该连接管道位于反应器的顶端与对流冷却装置的顶端之间。其中，反应器具有一个呈管筒状的炉体，其下端是一个液态炉渣排出口，其上端是一个用来连接管道的缩口连接件。反应器使粗煤气产品在反应器内被冷却到足够的程度以便能夹带着呈微粒状的炉渣同时运行。在对流冷却装置的下端有一个排出口，粗煤气产品和与粗煤气同时运行的炉渣微粒由该排出口排出，在反应区的气化部分内，下面是第一级反应区，上面是第二级反应区，在一级反应区内主要进行产生CO₂和H₂O的反应，在第二级反应区内主要进行水气反应，产生出基本上由CO和H₂组成的粗煤气。所生成的粗煤气是未经加工的气体产品，被净化后可以投入使用，例如可作为燃气轮机的燃料气体，也可以作为还原气体用于冶金学目的。关于压力气化的化学和物理过程，特别是有关煤的加压气化，可以从有关专业文献中得到指导。粗煤气气流在离开气化部分时所具有的温度是在1300℃至1700℃的范围内，粗煤气产品的温度一般在1400℃左右。当然，在整个过程中还包括供料、传送、排出，这些都设有相应的设备。

本发明是在已有的设备（EP0115094，EP0150533）的基础上提出的，在该已知的设备中，反应器中没有设置冷却隔墙或其它类似于隔墙的构件。本发明提出了隔墙的设备，特别值得指出的是，隔墙可一直伸延到气化部分。实际上，根据隔墙表面的状况冷却隔墙，能产生显著的致冷作用，同时对气化反应的吸热部分产生干扰。在先有技术中，为了保证在气化反应结束后，从气化部分出来的粗煤气能以大约1300℃至1700℃的温度进入辐射冷却器，需要在气化部分致冷，因而使其建筑高度比较高，这个高度大约为20m或高于20m，此外，可根据溶渣中间集料来计算出该建筑高度，即使煤气在受干扰的尺度内不与细颗粒炉渣同时运行，且能使主要呈液态的溶渣从气化部分排出。气化部分的建筑高度的限度按如下设计：即要获得足够大的气化效率，并且使粗煤气产品与未气化的细碎的碳载体在受干扰的尺度内不同时运行。当采用已知的设备时，人们希望减少原气化部分的建筑高度，而不影响溶渣中间集料及气化效率，希望从粗煤气中除去过多的溶渣，并在干扰尺度内粗煤气不与未气化的碳载体同时运行。

本发明的任务是提供一种设备，这种设备能完成本文开始时所描述的目的和用途，且大体上具有本文开始时所说的结构，这种结构的气化部分的建筑高度可明显减少，且对气化效率和炉渣中间集料不存在明显的干扰影响，而且并不扩大气化部分的横截面。

为完成本发明的任务所采用的解决方案是：在气化部分内，至少在第二级反应区内装有径向隔墙，这些隔墙用水冷却，隔墙的中间是一个敞开的区域，隔墙的表面装有销钉，并涂覆了一层耐火材料。

本发明采用了与普通建筑学所说的不同的方法，使所安装的上面所说的隔墙一直伸到气化部分内，从而实现减少气化部分的建筑高度而又不扩大横截面的目的。本发明发现，在气化部分装有冷却的隔墙，不会对热力关系引起明显的干扰，尤其是对反应过程。尽管气化部分的建筑高度明显减少，但所生成的粗煤气的温度仍可被冷却到1300℃至1700℃的范围内，且基本上在1400℃左右。这是因为，一方面，隔墙的中心区域是可自由流动的敞开的区域，另一方面，由于在该中心流动区域内含尘量高，隔墙的影响几乎还没有产生。装在气化部分内的隔墙用所述的方法涂覆着耐火材料。液态炉渣凝聚在这些墙上并顺着墙向下排出。对于改型后的构件的相互辐射作用来说，主要是那些挂在这些构件上并向下排出的熔渣的表面温度的辐射作用，这些炉渣的表面温度显然比隔墙的温度或隔墙内的冷却管的温度高。一般把径向隔墙之间的空间称为碳化室。对于所进行的反应来说，适当选择隔墙之间的距离，可使对在径向隔墙之间空间的中心部位，隔墙的致冷影响相对比较小，以致辐射效率不受其扰乱的影响。另一方面，隔墙设有迎流边缘并且其表面经过涂覆，故可促使炉渣排出加强，这样，当以相对比较大的流速运行时，尽管气化部分的建筑高度减少，但并不影响熔渣中间集料，而且在以后的部分也不会。当然，如隔墙的下端一直伸到第一个反应区内仍属于本发明的范畴，在那儿，隔墙可伸入炉渣之中。