氣化反應器制造技術

本發明專利技術涉及一種氣化反應器（1），該氣化反應器具有：熱交換單元（4），所述熱交換單元包括氣體流道（7）和布置在所述氣體流道內的一個或多個熱交換器（9），所述熱交換器包括一個或多個熱交換表面（10）；和一種或多種相關聯結構（6、11、12、13），諸如支撐結構或者導流板。相關聯結構設置有防結垢裝置（19、20、31、36、40），諸如鼓風機或者導流表面。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種氣化反應器，所述氣化反應器具有熱交換單元，所述熱交換單元包括從入口區域行進至出口區域的氣體流道和布置在氣體流道內的一個或多個熱交換器，所述熱交換器包括熱交換表面和將氣流引向熱交換表面的相關聯結構，所述相關聯結構諸如是支撐結構和導流裝置或者蓋板。
技術介紹
這樣的氣化反應器可用于生產合成氣體或合成氣。在這種工藝中，諸如煤、生物質或者石油的含碳進料在氣化反應器的氣化器單元中部分氧化。隨后，合成氣流到熱交換單元以進行冷卻。US5, 482, 110公開了一種用于冷卻來自部分燃燒反應器的合成氣的熱交換器，所述部分燃燒反應器包括嵌套的熱交換表面和位于由外通道壁所限定的通道中的相關聯結構。熱交換表面由互相連接以形成氣密壁的蜿蜒曲折、螺旋盤繞或豎直的管形成。相關聯結構包括:支撐結構，所述支撐結構承載熱交換表面；和板，所述板阻塞通過中心熱交換表面的中心通路，以為了盡可能地沿著熱交換表面引導熱氣體。當熱合成氣離開氣化器單元時，所述熱合成氣攜帶在氣化處理期間產生為副產品的飛塵。飛塵趨于導致污垢和熔渣沉積，尤其是當飛塵仍然熱并且粘時。沉積在熱交換表面上的污垢和熔渣的沉積物降低了熱交換表面的冷卻效率。通常，間歇地使用敲擊器撞擊熱交換表面以移除污垢和飛塵沉積物。
技術實現思路
本專利技術的目的是進一步防止由于飛塵污垢和熔渣沉積物而降低氣化反應器的熱交換部段中的熱交換器的效 率。通過提供一種氣化反應器來實現本專利技術的目的，該氣化反應器具有包括熱交換表面和相關聯結構的熱交換單元，其中，所述相關聯結構設置有一個或多個防結垢裝置。盡管相關聯結構對氣體冷卻的貢獻受到限制，但是仍驚奇地發現防止熔渣累積在這些部件上大大地有助于整體提高熱交換器的總效率。一個或多個防結垢裝置例如可包括一個或多個在致動時主動移除熔渣的吹風機或者鼓風槍(lance)。利用鼓風機沿著垂直于主氣流的徑向方向鼓風獲得良好的結果。鼓風機例如可具有在具有上部入口和下部出口的豎直氣體流道中水平定向的噴嘴。另外，一個或多個防結垢裝置可以包括導流表面，從而引導含有飛塵的氣體流動遠離要保護的部件。這樣的導流表面可例如被冷卻，例如，所述導流表面可由一根或多根互相連接的冷卻介質管道(例如互相連接的平行的或者螺旋盤繞的管道)形成，或者所述導流表面由成型板所形成的表面形成，成型板的一個側部形成導流表面，可選地，使相對的側部熱傳導地連接到冷卻介質通道。注意的是，W02010/023306公開了一種驟冷容器，所述驟冷容器通過使用設置有自清潔設備的噴淋管道來冷卻熱合成氣。沒有使用熱交換表面以及相關聯結構。熱交換器包括熱交換表面和相關聯結構。熱交換表面可例如由豎直、蜿蜒曲折或螺旋盤繞的冷卻介質管道構造而成，所述冷卻介質管道可例如互相連接以形成氣密壁。熱交換表面可例如共軸地嵌套在管狀表面中。熱交換器的相關聯結構可例如包括一種或多種承載一個種或多個熱交換器的支撐結構。所述支撐結構可例如位于熱交換通道的入口側處，例如，其中，被支撐的熱交換表面從支撐結構上懸垂下來。支撐結構可設置有防結垢裝置，諸如，一個或多個定向成在支撐結構的上游表面上方鼓風的鼓風機。在氣化反應器的熱交換部段中的氣流通常豎直向下流動的情況中，支撐結構的上游表面將大體為其頂部表面。該種支撐結構可例如包括多條徑向臂，例如，所述徑向臂從中心點延伸出，其中，臂的至少一部分位于一個或多個鼓風機的范圍內。鼓風機可例如包括在臂的上游表面上方延伸的鼓風氣供應管路，鼓風氣供應管路的一個縱向側部連接到臂，而相對的縱向側部設置有至少一個噴嘴，所述至少一個噴嘴定向成平行于鼓風氣供應管路的縱向方向的方向。可選地，鼓風機可具有一對或多對相對定向的噴嘴。相關聯結構還可包括一個或多個導流裝置，以將氣流引向熱交換表面。例如，如果熱交換表面包括一組共軸嵌套的管狀表面，則蓋板用于阻塞中心通路，以為了防止氣體在距熱交換表面一距離處流動，所述距離 太大以致不能有效冷卻經過的氣體。用于該種結構的適當的防結垢裝置可例如是導流表面，所述導流表面覆蓋蓋板的上游表面以在蓋板的旁邊引導進入的氣體。這種導流表面可例如是指向上游方向的圓錐或者圓錐形的導流件。這種圓錐形的導流件可例如由一根或多根圓錐形地螺旋的冷卻介質管道形成，所述冷卻介質管道操作地連接到冷卻介質源。可替代地或者另外地，蓋板可布置在一個或多個鼓風機的鼓風范圍內。鼓風機可例如具有一個或多個定向成沿著平行于蓋板的上游表面的方向鼓風的噴嘴。以這種方式，一個或多個鼓風機在表面上方鼓風，以便以有效方式保持所述表面清潔。一個或多個鼓風機可例如具有一個或多個徑向延伸的噴嘴，所述噴嘴從噴槍或者中心鼓風氣供應管道以直角分支出。管道或者噴槍可定位成與蓋板的上游表面成直角。可選地，相關聯結構還可包括管狀內壁，所述管狀內壁限定了圍繞熱交換表面的通道，所述內壁被外壁包圍。這種內壁可例如由一根或多根豎直的或者螺旋盤繞的冷卻介質管道形成，所述冷卻介質管道互相連接以形成氣密壁結構或氣密膜。這種管狀內壁典型地為圓筒形壁，但是也可以具有不同類型的管狀構造。內壁與外壁之間的環形空間可與由內壁所包封的流動通道的下端部開口連通，以或多或少地平衡內壁兩側的壓力。這樣，內壁主要承受熱應力，而外壁主要承受因氣體壓力所導致的應力。由于由熱力和壓力所誘發的載荷的分離，因此可以以更加經濟的方式構造內通道壁和外通道壁。這樣的內壁或膜可設置有防結垢裝置，優選地在氣體流道的入口區域處設有防結垢裝置。例如，一個或多個徑向延伸的鼓風槍可延伸通過內壁，使噴嘴位于氣體流道內。噴嘴例如可由一根或多根定位在內壁和外壁之間的共用鼓風氣供應管路互相連接起來。通常，熱氣體入口與熱交換通道的中心線未對準。已經發現的是，鼓風槍僅僅設置在熱氣體入口下方的橫截面區域(例如橫截面區域的180度半圓形截面)中即可。例如，可使用延伸超過90度的兩根共用供應管路來提供布置在熱氣體入口下方的管狀內壁的橫截面區域的半圓形180度截面上的鼓風槍。如需要的話，例如還可使用跨度為270度、300度或者360度或者任意其它角度的其它構造。通過僅僅對特別暴露于熔渣形成物中的部件吹風，可節省鼓風氣消耗。通常，所使用的冷卻介質是水。這樣，熱交換器可用作蒸汽發生器。所產生的蒸汽可用于其它有用的目的，從而有助于整體提高氣化過程的經濟效率。鼓風氣可例如是氮氣。可替代地或另外地，如果需要的話，可以使用其它類型的鼓風氣。附圖說明現在將參照附圖更加詳細地以舉例的方式描述本專利技術的實施例。圖1示出了根據本專利技術的氣化反應器的示例性實施例的截面；圖2詳細示出了圖1的實施例的具有鼓風機構造的相關聯結構；圖3A以縱向橫截面示出了圖1的實施例的鼓風機的噴嘴；圖3B以橫截面示出了圖3A的噴嘴；圖4以平面視圖示出了用于圖1的實施例中的內管壁的鼓風機構造；圖5示出了圖1的反應器中的鼓風機的構造而沒有示出反應器的其余部分；圖6示意性示出了用于根據本專利技術的反應器的可替代實施例的導流裝置的防結垢裝置；圖7以橫截面示意性示出了根據本專利技術的氣化反應器的熱交換部段的又一個示例性實施例。具體實施例方式圖1以橫截面示出了用于部分燃燒含碳進料以形成合成氣的氣化反應器I的頂部部段。反應器I包括氣化器單元2，所述氣化器單元2具有向上傾斜的排放部段3，在冷卻所產生的合成氣的情況本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.30 EP 10174505.71.一種氣化反應器(I )，所述氣化反應器具有熱交換單元(4)，所述熱交換單元包括氣體流道(7 )和布置在所述氣體流道內的一個或多個熱交換器(9 )，所述熱交換器包括:一個或多個熱交換表面(10);承載至少一個熱交換器(9)的一個或多個支撐結構(12);和將氣流弓I向所述熱交換表面(10)的至少一個導流裝置，其中，所述支撐結構(12)設置有一個或多個鼓風機(20),所述一個或多個鼓風機定向成在所述支撐結構(12)的上游表面上方鼓風，并且其中，所述導流裝置包括蓋板(13)，所述蓋板具有設置有一鼓風機(31)的上游表面，該鼓風機具有定向成沿著平行于蓋板的上游表面的方向鼓風的一個或多個噴嘴(32 )。2.根據權利要求1所述的氣化反應器，其中，所述支撐結構包括多條從中心點(16)延伸出的徑向臂(15)，所述徑向臂的至少一部分處于所述一個或多個鼓風機(20)的范圍內。3.根據權利要求2所述的氣化反應器，其中，所述支撐結構的徑向臂(15)中的一條或多條承載鼓風機(20)，該鼓風機包括在所述臂的上游表面上方延伸的鼓風氣供應管路(21)，所述鼓風氣供應管路的一個縱向側部連接到所述徑向臂，而相對的縱向側部設置有沿著平行于所述徑向臂的方向定向的多個噴嘴(23、24)。4.根據權利要求3所述的氣化反應器，其中，所述徑向臂上的所述噴嘴(24)至少部分地布置成成對的相對定向的噴嘴。5.根據前述權利要求中的任意一項所述的氣化反應器，其中，所述噴嘴(32)從中心供應管道(3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·海特曼，T·P·馮科薩克格洛切夫斯基，J·科瓦洛，
申請(專利權)人：國際殼牌研究有限公司，
類型：
國別省市：