用于從燃料中生產氣體產物的反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于從燃料中生產氣體產物的反應器，該反應器包括殼體、上升管以及下降管，該殼體具有在運行中容納流化床的燃燒部，該上升管沿所述反應器的長度方向延伸，該下降管圍繞所述上升管同軸設置，并延伸至所述流化床內。
【背景技術】
[0002]歐洲專利公布文件EP-A-0844021公開了一種反應器，用于利用流化床反應器進行有機物質的催化轉化。該反應器包括居中定位的上升管，以及圍繞所述上升管同軸設置的下降管。
[0003]國際專利申請W02005/037422公開了一種循環床反應器，該循環床反應器具有上升管和分離件。該上升管居中設置在反應器殼壁中，在所述上升管與所述反應器殼壁之間形成返回通道。
[0004]國際專利申請W02007/061301公開了一種上升管，該上升管具有相對于反應器的基部自由移動的下端。
【發明內容】
[0005]本發明尋求提供一種用于從燃料中生產氣體產物的改進的反應器，該反應器可靠并耐用，即使在反應器多次啟動和停止之后。
[0006]根據本發明，根據上面前言部分限定的一種反應器還包括一個或多個進給通道，以向上升管提供燃料，該上升管在所述殼體的底部連接于所述反應器的所述殼體，且一個或多個所述進給通道上方的所述上升管的一部分能夠相對于所述下降管在所述反應器的長度方向上移動。這保證在操作期間(或更好地在反應器的啟動或停止時)，所述上升管能夠相對于所述下降通道熱膨脹，使得所述反應器組件不會產生熱疲勞。
[0007]在一種實施方式中，一個或多個所述進給通道基本垂直于所述反應器的長度方向定向。特別對于生物質進給的反應器，允許有效的操作。在另一個實施方式中，所述上升管包括為一個或多個所述進給通道中的每一個設置的進給口，所述進給口(固定于涉及的反應器的殼體上)設置為允許所述上升管相對于一個或多個所述進給通道沿所述升液器的長度方向相對移動。例如，所述進給口 2a為橢圓形以允許所述的相對移動。因此在所述進給通道與所述上升管之間存在空間，該空間不會危害所述反應器的正確操作。
[0008]在另一個實施方式中，所述上升管延伸至所述反應器的所述殼體的所述底部的下方，并且反應器包括設置在所述上升管的封閉底端的清灰裝置。因此，清灰裝置能夠有效地(基于重力作用)從所述反應器中清除材料。
[0009]所述上升管的外徑與所述下降管的內徑之差至少為2.5cm，例如至少5cm，例如在另一種實施方式中相差7.5cm，這保證所述下降管內足夠的向下速度(大約0.lm/s)。在進一步的限定中，所述上升管的外徑與所述下降管的內徑之比大于0.75(例如大于0.8，例如等于 0.838) ο
[0010]在另一種實施方式中，所述反應器還包括設置在所述上升管與所述下降管之間的間隔件。沿所述反應器的縱軸的不同位置設置多個所述間隔件，以允許所述上升管與下降管之間的相對移動。所述間隔件可由薄的材料制成，防止全部或部分堵塞所述下降通道的可能。在間隔件破損的情況下，在反應器維修或間隔檢查時易于更換。
[0011]所述下降管連接于遠離所述流化床的(漏斗形)分離件，有效地提供反應器的封閉的燃燒部。在另一種實施方式中，所述下降管設有延伸部，該延伸部延伸至所述分離件的上方，其有效地防止在此位置上的熱沖擊效應。
[0012]在一種實施方式中，所述反應器還包括一個或更多個第二下降管，該第二下降管平行于所述下降管設置。這增加了所述下降管的容量，并且還允許更多的提供更有效地分配至所述流化床內的方式。所述第二下降管可以在所述分離件的上方設有延伸件。
[0013]在另一種實施方式中，所述反應器還包括煙氣出口以及煙氣出口內的壓力控制件。這允許在所述反應器的上流和下流部分之間提供較小的壓差，大約lOmbar，反過來允許為所述反應器內部溫度控制泄漏氣體。
[0014]在另一方面，本發明涉及根據本發明的任意一個實施方式的反應器用于生物質氣化的使用。
【附圖說明】
[0015]下面將利用多個典型的實施方式，并參考附圖更加具體地討論本發明，其中，
[0016]圖1顯示了根據本發明的一種實施方式的反應器的剖視圖；以及
[0017]圖2顯示了根據本發明的一種實施方式的另一反應器的剖視圖。
【具體實施方式】
[0018]用于從生物質中生產氣體產物(product1n air)的裝置在現有技術中已眾所周知，例如，參見與本發明具有相同申請人的國際專利申請W02008/108644。提供至反應器中的上升管的燃料(例如生物質)通常包括80%重量的揮發性成分和20%重量的大致固體碳或木炭。在低氧(即亞化學計量(substoich1metric)的氧氣或無氧環境)環境下，將提供至上升管的生物質加熱至適當溫度，使得生物質在上升管中熱解(pyrolysis)和氣化。上升管中的所述適當溫度通常高于800°C，例如在850-900°C之間。
[0019]揮發性成分的熱解導致氣體產物的產生。例如，氣體產物為混合氣，其中包括CO、H2, CH4以及可選擇的更高的碳氫化合物。經過進一步處理之后，所述可燃的氣體產物適于當作燃料使用。由于氣化速度較低，生物質中的木炭僅在上升管中氣化至有限的程度。由此，木炭通常在反應器的單獨區域(燃燒部)中燃燒。
[0020]在裝置啟動時，在相對短的時間內，溫度從室溫升至熱解和氣化的溫度。上升管因此受到相當程度的熱膨脹。這可能導致上升管損壞，例如裂紋的形成，尤其在反應器的多次啟動和停止之后。
[0021]圖1中顯示了根據本發明的一種實施方式中反應器I的剖視圖。反應器I形成為一種間接式或他熱式氣化爐，同時結合揮發性成分的氣化和木炭的燃燒。由于間接氣化，燃料(例如生物質)轉換成氣體產物，該氣體產物作為終端產物或中間產物適于作為例如鍋爐、燃氣發動機和燃氣輪機內的燃料。
[0022]反應器I包括殼體，在本實施方式中顯示的殼體由基部13、底部殼體11和頂部殼體12組成。這些構件形成反應器I的外圍壁或圓周壁。在反應器的頂部，氣體產物出口 10設置在反應器I的頂部構件16上，該頂部構件16封閉反應器的頂部。
[0023]反應器還包括上升管2，例如，以居中設置的管的形式，在反應器的內部形成上升通道。一個或多個進給管8與上升管2連通，以將供給至反應器I的燃料輸送至上升管2。在燃料為生物質的情況下，一個或多個進給管8可以設有阿基米德螺旋，使得以可控的方式向上升管2輸送生物質。此外，一個或多個進給管8還可以安裝在反應器I的殼體的基部13內。在本發明的一種實施方式中，進給管8基本上水平地設置在反應器I內(即垂直于反應器的長度方向)，以允許反應器I有效的裝配和操作。
[0024]在另一個實施方式中，上升管2包括對應于一個或多個進給通道8中的每一個的進給口 2a。進給口 2a設置為允許所述一個或多個進給通道8相對于上升管2沿上升管2的長度方向相對移動。例如，進給口 2a為橢圓形，其有效地允許進給通道8的端部的移動。當然，這將生成朝向上升管2的內部的小口，但已證明在實際操作中，其不會影響反應器I的適當操作。
[0025]反應器I的頂部包括反應器頂壁5，該反應器頂壁5變窄(即，利用漏斗形部分或分離部件5a)并連接于下降管3。有效地，反應器頂壁5 (和分離部件5a)在反應器I的燃燒部(具有流化床7)與熱解部(上升管2內部的上升通道中)之間形成隔離。
[0026]在本實施方式中，沿上升管2的長度的主要部分，下降管3與上升管2同軸設置。這可以在沿上升管2的長度方向的一個或多個位置使用定位件4來實施。在圖1的實施方式中，下降管3伸入流化床7 (其中上升管2貫穿整個流化床7延伸)內匕的高度。
[0027]一般而言，反應器I包括殼體11、12、13，該殼體11、12、13具有在運行時容納流化床7的燃燒部；上升管2，該上升管2沿反應器I的長度方向延伸(并且將上升管2的內部定義為上升通道)；下降管3，該下降管3圍繞上升管2同軸設置(因此形成下降通道)，并延伸至流化床7內；以及一個或多個進給管8，該進給管8用于向上升管2提供燃料，上升管2在殼體11、12、13的底部13連接于反應器I的殼體11、12、13，并且上升管2的位于一個或多個進給管8上方的一部分能夠相對于下降管3在反應器I的長度方向上移動。例如，上升管2通過焊接或其他方式連接于殼體13的底部的底邊，在圖1的實施方式中標示為2b。
[0028]正如圖1的實施方式中所顯示的，上升管2延伸至反應器I的殼體的底部13的下方。在上升管2 (具有封閉端)的底側，清灰裝置14為反應器I的一部分，以允許從反應器I的內部清除物料(灰、沙子、碎片等)。同樣，這種清灰裝置14可以設有阿基米德螺旋，以有效地從上升管2清除灰塵。
[0029]正如上面討論的多個實施方式中的反應器的結構，其有效地允許上升管2在運行時在反應器(特別是發生熱解的所在)中高溫的影響下沿反應器I的長度方向擴張。另外，此結