專利名稱：細粒至粉末燃料的氣化裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種在氣化反應器中用氧氣和/或空氣、必要時用水蒸汽對煙霧云狀的細粒至粉末燃料進行氣化的裝置，該裝置至少具有兩個布置在反應器側壁上、位于一個平面內的噴嘴。
用氧氣和/或空氣、必要時用水蒸汽對平均顆粒尺寸為50微米左右的煙霧云狀細粒至粉末燃料進行自熱氣化，長期來已由Koppers-Totzek方法公知。在這種方法中，待氣化的燃料和反應物經噴嘴送入一個空的氣化反應器中，在那里在高于灰熔融點的溫度下，經部分氧化而變成粗煤氣，該粗煤氣能進一步加工成合成氣或者氣體燃料。若該方法在常壓下進行，燃料可由一個流量調節性能很好的螺旋輸送機送至噴嘴。在這種情況下，燃料首先由螺旋輸送機送到一個所謂的混合頭，再從那里由氣體或者蒸氣反應物經噴嘴頭部吹入氣化反應器中。然而近來出現了該方法進一步發展的趨勢可以在10-100巴，最好在25-45巴之間的加壓操作下進行氣化。加壓Koppers-Totzek方法稱作PRENFLO方法。在這種情況下螺旋輸送機不適于用來向噴嘴輸送燃料。取而代之的是，最好采用惰性輸送氣體來進行氣動輸送。
煙霧云氣化要求燃料與反應物準確配合。高生產能力的氣化反應器最好裝有兩個或多個噴嘴。為達到最佳運行結果，提供給氣化反應器所有噴嘴的燃料應盡可能均勻。這在正常情況下，燃料供給的輸送流量密度的擺動范圍應該為±2%左右。
為解決此問題，西德發明專利申請的公開說明書DE-OS3509221已提出一個建議氣化反應器每個個噴嘴由一個公共的燃料供給裝置經對稱布置的管道供給燃料。然而對于設置燃料供給裝置，對于管線布置來說該方案要求其到氣化反應器有確定的對稱條件，在多于兩個氣化噴嘴情況下還需要設置輔助的燃料供給裝置。這種條件限制導致了相應的投資和運行成本，因而不是解決問題的最佳方案。
本發明的任務是提供一種本文開始部分所提到的那一類裝置，它能保證向氣化反應器所有噴嘴均勻地供給燃料。作為該任務解決方案的裝置其設備費用還應該盡可能少，此外對于向噴嘴供給燃料的管線布置應允許有盡可能大的結構回旋余地。
作為上述任務解決方案，本文開始部分提到的那類裝置按照本發明有下述特征氣化反應器的所有噴嘴由一個唯一的供料容器經一個布料器供給燃料，從布料器到各個噴嘴的燃料供給管道具有不同的長度和/或管線布置。
也就是說，在本發明的裝置中，捨棄了西德發明專利申請公開說明書DE-OS3509221的技術教導，不再采用對稱的管道向氣化反應器的噴嘴供給燃料。而是使這些管道具有不同的長度和/或管線布置，因而能以最佳的方式來考慮其特殊的運行情況以及保養和使用的要求。此處出現的、由其長度和/或管線布置(管道拐彎的數量)所引起的壓力損失(在這種情況下，每一管道中的壓力損失自然不一樣大)將由特有的節流閥結構來均衡。代替這些節流閥，還可以采用常規結構的調節閥。在預期有最高壓力損失的管道上完全可以不安裝節流閥。此外，在本發明的裝置中，由一個唯一的供料容器向氣化反應器的所有噴嘴供應燃料。如果氣化反應器具有兩個以上的噴嘴則就更為有利。在最新反映目前現有技術的大型設備中，可以得知，氣化反應器設置了兩個以上、最好成對布置的噴嘴。如果噴嘴數量更多，例如＞6，則也可以不采用成對布置噴嘴的方式。這些噴嘴可以布置在一個平面內，均勻地分布在氣化反應器的整個周邊上。在所有提到的情況中，僅由一個唯一的供料容器向噴嘴供給燃料就意味著大大節約了設備費用和運行費用。這里特別要考慮到，每個供料容器必須要配備所需要的輸送裝置和閘裝置，借助于這些裝置使由預加工裝置送來的燃料達到所要求的操作壓力，並將其轉送到供料容器中。
在本發明的裝置中，噴嘴的燃料供給管道與一個布料器相連接，該布料器由供料容器供給燃料。為此，該布料器垂直、且盡可能近地設置在供料容器出口的下方，並由一根固定不變的輸送管道與其相連接，在那里不再向此管道添加輸送氣體。在正常情況下，從布料器出發有四條向噴嘴輸送燃料的管道。如果在氣化反應器中繾斕氖看笥 ，那么可以有兩個或者多于兩個(相應于更多的噴嘴時)布料器，在此情況下，第二個和隨后每一個布料器設置在從第一個布料器到噴嘴的燃料輸送管道上。顯然，這些附加的布料器同樣具有通往其相應噴嘴的燃料供給管道。
本發明裝置中的節流閥由一個圓柱形外套和一個由耐磨材料制成的襯層組成襯層內部有一個由耐磨材料制成的柱塞體，使襯層和柱塞體之間形成一個環形間隙。柱塞體的形狀是兩端錐形收縮，中間為圓柱形。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
圖1是帶有一個布料器的本發明裝置的流程圖。
圖2是節流閥的斷面圖。
圖1所描述的裝置由供料容器1組成，待氣化的燃料置于此容器中。對供料容器充壓，使之有可能用氣動輸運的方式將燃料經串接在其后、通住噴嘴3至6的管道輸送到氣化反應器2中。為此，燃料離開供料容器1經輸送管道7而到達布料器8，該布料器8設置在供料容器1喇叭形出口下方、離此出口相當近的位置。正如從附圖可看出的那樣，不僅供料容器1，而且布料器8都設置在離氣化反應器2一段距離處。燃料供給管道9、10、11和12從布料器8通往噴嘴3、4、5和6。正如附圖示意描述的那樣，這些管道具有不同的長度和管線布置。根據本發明，在管道9、16、11和12中由于其長度和管線布置不同而產生的不同壓力損失通過節流閥13的結構來取得平衡，使得在噴嘴3、4、5和6的燃料進口處布料器8和各個噴嘴之間的壓力損失在所有情況下是相等的。也就是說，由于其長度和管線布置而具有最小壓力損失的管道中，節流閥13的作用必須最強;相反，在具有最高壓力損失的管道中根本不需要安裝節流閥13。在本實施例中，管道10就是這種情況。節流閥13的結構細節在下面還要進一步說明。
氣化反應器2供料量的變化可以通過相應改變壓差調節器20的額定值來完成。由壓差調節器20來調節供料容器1和氣化反應器2之間的壓差。
作為另一種選擇，節流閥13可以用合適的常規結構調節閥來代替。這種調節閥可以對每個噴嘴的燃料流量進行相同的或不同的調節。在這種情況下，供料容器1和氣化反應器2之間的壓差保持不變。
附圖1僅僅示意地描述了發明所必需的設備部件。而未詳細描述這些設備部件，尤其是供料容器1、氣化反應器2、布料器8以及噴嘴3、4、5和6的結構，因為這些不是本發明的主要內容。其出發點是這些部件的結構是適用于此目的的公知結構。不言而喻，供料容器1還必須配有相應的輸送燃料以及保持壓力不變的裝置，這些裝置同樣未在附圖中加以描述。它們也是達到此目的的公知配套裝置，如壓力鎖斗或閘倉(DrucktopffordereroderSchleusbunker)。
圖2是表示節流閥13的斷面圖，由圖2可得知這種節流閥13的具體結構。該節流閥由一個圓柱形外套14組成，其外徑大體上與安裝此節流閥的管道法蘭直徑相當。因為該節流閥嵌裝在管道上，如果園柱形外套14采用與管道相同的金屬材料來制成，則是十分有利的。圓柱形外套14前、后端的內徑d1與連接管道內徑相當。在圓柱形外套14的內部有一個襯層15，該襯層由耐磨材料(如陶瓷)制成，必要時可由多個部分組成。襯層15的形狀設計成可在其內部安放一個柱塞體16。該柱塞體同樣由耐磨材料制成，並借助隔片17固定在襯層15上，使襯層15和柱塞體16之間形成一個環形間隙18，環形間隙18與隔片17的高度相當。正如從附圖可看出的那樣，該柱塞體16的形狀為兩端錐形收縮，而中間是一個圓柱形部分。密封環19用來密封圓柱形外套14內部的襯層15。與其相連接的管道法蘭處的凸出部分21將外套14內的襯層15壓住。節流閥的壓力損失取決于環形間隙18的寬度、長度以及間隙18環形截面處的燃料速度/輸運氣體速度，此處燃料速度/輸運氣體速度要大于直徑為d1的管道內的速度。
根據實驗得到的數據(精度為±5%)，可以對一個被證明適于在所謂連續輸運條件下采用的節流閥進行計算。該節流閥結構除了可得到所希望的壓力損失外，還有這樣的優點可以將引起堵塞的粗顆粒燃料(如纖維)阻攔在節流閥處，而不會進入噴嘴中，這類顆粒若在噴嘴中是難以除去的。顯然，在配置節流閥時必須要注意不要使其作用太大，不致造成管道堵塞而干擾噴嘴的燃料供給。
權利要求
1.一種在氣化反應器中用氧氣和/或空氣、必要時還用水蒸汽對煙霧云狀的細粒至粉末燃料氣化的裝置，它至少具有兩個設置在反應器側壁上的、位于一個平面內的噴嘴，其特征在于氣化反應器[2]的所有噴嘴[3、4、5和6]由一個唯一的供料容器[1]經一個布料器[8]供給燃料，從布料器[8]到各個噴嘴[3、4、5和6]的燃料供給管道[9、10、11和12]具有不同的長度和/或管線布置。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于管道〔9、10、11和12〕中由其長度和/或管線布置所決定的壓力損失用節流閥〔13〕的結構來取得平衡，致使在噴嘴〔3、4、5和6〕的燃料進口處布料器〔8〕和各個噴嘴之間的壓差在所有情況下是相等的。
3.按照權利要求1或2所述的裝置，其特征在于具有最高壓力損失的、從布料器〔8〕到噴嘴〔4〕的燃料供給管道上未安裝節流閥〔13〕。
4.按照權利要求1至3中任何一項權利要求所述的裝置，其特征在于兩個或多個布料器是這樣安排的，使第二個及隨后每一個布料器設置在一根從第一個布料器〔8〕到噴嘴〔3、4、5和6〕的燃料供給管道上，通往其它噴嘴的燃料供給管道再從串接在后面的布料器出發連接出去。
5.按照權利要求1至4中任何一項權利要求所述的裝置，其特征在于該節流閥〔13〕由一個圓柱形外套〔14〕和一個耐磨材料制成的襯層〔15〕組成，襯層〔15〕的內部設置了一個由耐磨材料制成的柱塞體〔16〕，襯層〔15〕和柱塞體〔16〕之間形成一個環形間隙〔18〕。
6.按照權利要求1至5中任何一項權利要求所述的裝置，其特征在于柱塞體〔16〕的形狀是兩端錐形收縮，而中間是一個圓柱形部分。
7.按照權利要求1至6中任何一項權利要求所述的裝置，其特征在于采用一個常規結構的調節閥來代替節流閥〔13〕。
8.按照權利要求1至7中任何一項權利要求所述的裝置，其特征在于布料器〔8〕設置在供料容器〔1〕的垂直下方，並經一根短的輸送管道〔7〕與其相連，該輸送管道〔7〕沒有補充輸送氣體的連接口。
全文摘要
本發明公開了一種氣化細粒至粉末燃料的裝置，在此裝置中氣化反應器的所有噴嘴由一個唯一的供料容器經一個布料器供給燃料。為此而設置的管道具有不同的長度和/或管線布置。由此而產生的壓力損失用節流閥的結構或調節閥來取得平衡，使噴嘴的燃料進口處布料器和各個噴嘴之間的壓差在所有情況下是相等的。
文檔編號C10J3/48GK1037358SQ8910234
公開日1989年11月22日 申請日期1989年4月17日 優先權日1988年4月21日
發明者翰斯·理查德·包曼, 阿多爾夫·林克, 翰斯·雷納·施偉曼斯, 卡爾·海茨·杜茨 申請人:克魯普科普斯有限公司