УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗИФИКАЦИИ УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩИХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2013 года по МПК F23J1/08 

Изобретение относится к устройству для газификации углеродосодержащих горючих материалов (видов топлива) с выгрузкой шлака в шлаковую ванну.

При газификации углеродосодержащих горючих материалов, например бурового или каменного угля, остатков от переработки нефти, биомасс и подобного, процессы в газификаторах протекают так, что минеральные составные части используемых материалов переплавляются в жидкие шлаки, которые затем текут вниз, как правило, по цилиндрическим стенкам газификаторов для того, чтобы выйти из газификатора через шлаковую летку и стекать каплями в находящуюся под ним водяную ванну для, чтобы там гранулироваться.

Чтобы обеспечить непрерывный режим работы газификаторов, необходимо позаботиться о том, чтобы здесь не закупоривалось выпускное окно газификатора так, что является известным выполнение в этой области вспомогательных горелок, которые обеспечивают там такие высокие температуры, что гарантируется выгрузка шлака.

Подобные решения показаны, например, в US 3218998, US 409577 или US 5630853, указываемые только в качестве некоторых примеров. Эти решения с вспомогательными горелками являются очень затратными, так как они требуют очень много дополнительных элементов, при этом дополнительный недостаток состоит в том, что вспомогательные горелки для поддержания температуры текучести должны быть направлены в области отекания каплями на поверхность текущего шлака.

В DE 19540641 С2 или DE 19654402 С2 показаны выпускные отверстия резервуара с индуктивным обогревом. Этот обогрев не может использоваться в данной области применения, так как он привел бы к существенным проблемам.

Так как точка текучести шлака, среди всего прочего, зависит от концентрации в шлаке щелочей, направленное на поверхность пламя горелки способствует тому, что щелочные материалы предпочтительно испаряются из шлака, что приводит к тому, что затем, в свою очередь, мощность горелки повышается, что, в свою очередь, приводит к ускоренному выгазовыванию щелочей.

Вследствие необходимости постоянно повышать мощность горелки, это может привести к перегреву стенок со стороны корпуса, что в наихудшем случае приведет к отключению установки.

Здесь вступает в действие изобретение, задача которого состоит в том, чтобы поддерживать температуру выпускного окна газификатора на таком уровне, который обеспечивает отекание шлака.

С помощью устройства указанного выше типа эта задача согласно изобретению решена посредством того, что выпускное окно газификатора оснащено выполненной с возможностью электрического обогрева сточной кромкой, при этом обогрев образован электрическим, керамическим резисторным нагревом.

С помощью подобной кромки для отекания с электрическим обогревом простыми средствами можно, одновременно с незначительными конструктивными затратами, достичь соблюдения необходимой температуры.

Принципиально, сливные отверстия с обогревом известны из DE 19540641 С2 или DE 19654402 С2. Но эти решения затрагивают другие технические области применения и не могут быть просто перенесены на данную техническую область.

Целесообразным образом, согласно изобретению сточная кромка образуется из простых оксидных или неоксидных керамик или смесей из соответствующих керамик.

При этом изобретение предусматривает, что выполненная с возможностью электрического обогрева сточная кромка является напрямую или опосредованно обогреваемой. При используемых здесь керамиках речь согласно изобретению может идти о Al2O3, Cr2O3, CaO, Fe2O3, HfO2, MgO, SiO2, SnO2, TiO2, ZrO2, AlN, MoSi2, SiC, BN, керметах, при этом названные здесь керамики могут использоваться по отдельности или в комбинации.

Изобретение также предусматривает, что подача тока в электрически обогреваемую сточную кромку образована токоподводящим стержнем из проводящей электричество керамики, такой как, например, MoSi2, при этом токооподводящий стержень окружен не проводящей электричество керамикой.

Следующие из изобретения преимущества далее состоят в том, что ввиду возможности точной установки температуры не происходит испарение щелочи и тем самым вязкость шлака не повышается. Преимущество проводящей электричество керамики также состоит в том, что проводимость с возрастанием температуры повышается, при этом керамика является очень устойчивой к воздействию шлака и температуры, и регулировка может быть осуществлена в виде керамического резисторного нагрева.

Если сточная кромка состоит, например, из нескольких керамических элементов, которые могут быть изготовлены согласно всем обычным способам, то соединение может быть осуществлено, например, посредством электрически проводящего клеящего вещества или могут быть предусмотрены уже при спекании соответствующие элементы для электрического соединения.

Другие признаки, подробности и преимущества изобретения следуют из нижеследующего описания, а также из чертежа. На чертеже показаны:

Фиг.1 - принципиальное изображение газификатора со сточной кромкой согласно изобретению,

Фиг.2 - частичный вид сверху на сточную кромку с подводом тока,

Фиг.3 - вид сверху на сточную кромку с опосредованным керамическим обогревом, а также

Фиг.4 - идентичное фиг.3 изображение, сточная кромка с прямым обогревом.

Газификатор для газификации углеродосодержащих горючих материалов, очень схематично изображенный на фиг.1 и в целом обозначенный ссылочным обозначением 1, имеет в огнеупорном корпусе 2 подачу для газифицируемого горючего материала (топлива), обозначенную ссылочным обозначением 3, а также подводы других сред 4, например при запуске газификатора. Образующийся в камере сгорания, обозначенный ссылочным обозначением 5 шлак течет на нижнем конце в направлении действия силы тяжести из газификатора в не изображенную более подробно водяную ванну, при этом выпускное окно газификатора обозначено ссылочным обозначением 6, сточная кромка в целом имеет ссылочное обозначение 7, электрические подводы обозначены ссылочным обозначением 8.

На фиг.2 более подробно обозначена конструкция такой сточной кромки в разрезе. Там стенка 2 реактора облицована, например, массой 9 для набивки, которая определяет выпускное окно 6 газификатора и на своей внутренней стороне снабжена керамическим обогревательным элементом 10, при этом этот обогревательный элемент образует сточную кромку 7.

Подвод 8 тока образован токоподводящим стержнем из проводящей электричество керамики, который окружен гильзой 11 из не проводящей электричество керамики, которая пронизывает также электрически не проводящую массу для набивки. В изображенном примере предусмотрен еще усадочный шланг 12, который служит для уплотнения токоподводящего стержня по отношении к резервуару или же к гильзе для того, чтобы предотвратить короткое замыкание между стенкой 2 резервуара и токоподводящим стержнем 8.

На фиг.3 изображен опосредованный обогрев, образующей сточную кромку 7 керамики, при этом резисторный нагрев 10а может быть образован, например, из SiSiC, в то время как шлакоустойчивая керамика состоит, например, из Al2O3·Cr2O3. Видно, что керамический резисторный нагрев расположен непосредственно позади шлакоустойчивой керамики так, что затем керамика переходит непосредственно в шлакоустойчивую керамику в области отекания газификатора, при этом керамический резисторный нагрев отделен от агрессивного шлака.

В отличие от этого, на фиг.4 показано керамическое кольцо 10 с прямым обогревом, которое выполнено в виде керамического резисторного нагрева, при этом материал выбирают так, что он является как шлакоустойчивым, так и проводящим.

Целесообразным образом стержни 8 электропитания изготовлены из материала, такого как, например, MoSi2, то есть электрическое сопротивление меньше, чем сопротивление керамического обогревательного проводника, при этом электрическое сопротивление не зависит от температуры. Указанный здесь материал может использоваться при температурах до 1800°С.

Разумеется, описанный пример осуществления изобретения может быть многократно видоизменен без отхода от основной идеи. Так, прежде всего, изобретение не ограничено определенной геометрической формой резисторного нагрева, также запорное кольцо, образующее кромку отекания отверстия газификатора, не обязательно должно быть выполнено цельным и т.п.

Изобретение относится к устройству для газификации углеродосодержащих горючих материалов с выгрузкой шлака в шлаковую ванну. Устройство для газификации углеродосодержащих горючих материалов с выгрузкой шлаков в шлаковую ванну содержит выпускное окно газификатора, оснащенное выполненной с возможностью электрического обогрева, керамической сточной кромкой, при этом обогрев образован электрическим, керамическим резисторным нагревом. Технический результат: поддерживание температуры выпускного окна газификатора для обеспечения отекания шлака, повышение проводимости, уменьшение затрат. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для газификации углеродосодержащих горючих материалов с выгрузкой шлаков в шлаковую ванну, отличающееся тем, что выпускное окно (6) газификатора оснащено выполненной с возможностью электрического обогрева керамической сточной кромкой (7), при этом обогрев образован электрическим, керамическим резисторным нагревом (10, 10а).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполненная с возможностью электрического обогрева сточная кромка (7) является напрямую обогреваемой.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполненная с возможностью электрического обогрева сточная кромка (7) является опосредовано обогреваемой.

4. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что электрический, керамический резисторный нагрев (10, 10а) образован из Al₂O₃, Cr₂O₃, CaO, Fe₂O₃, HfO₂, MgO, SiO₂, SnO₂, TiO₂, ZrO₂, AlN, MoSi₂, SiC, BN, керметов по отдельности или в комбинации.

5. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что подача тока в выполненную с возможностью электрического обогрева сточную кромку (7) образована токоподводящим стержнем (8) из проводящей электричество керамики, такой как, например, MoSi2, при этом токоподводящий стержень окружен не проводящей электричество керамикой (11).