РЕАКТОР ГАЗИФИКАЦИИ С ОХЛАЖДЕНИЕМ ДВОЙНОЙ СТЕНКОЙ Российский патент 2014 года по МПК C10J3/48 

Изобретение относится к реактору газификации для производства СО- или Н₂-содержащего неочищенного газа указанного в ограничительной части п.1 формулы изобретения вида.

Подобный реактор газификации известен, например, из WO 2009/036985 А1 заявителя, при этом в этом литературном источнике приводится значительное число дополнительных примеров уровня техники, как, например, US 44741584, в котором рассматривается, прежде всего, охлаждение горячего синтез-газа.

Изобретение занимается, прежде всего, проблемами, которые возникают у реакторов подобного типа, при этом изобретение не ограничено особо описанным здесь реактором газификации, оно относится также к аппаратам, у которых могут возникать подобные описанные ниже более подробно проблемы.

Подобный аппарат должен быть пригоден для того, чтобы делать возможным способ газификации под давлением/сжигания тонко распыленного топлива, для чего частичное окисление видов топлива - угольной пыли, тонко размельченной биомассы, масла, смолы и т.п. - должно происходить в реакторе. К этому относится также раздельный или совместный отвод шлака или летучей золы и произведенного синтез-газа или дымового газа. Должно быть сделано возможным охлаждение продуктов реакции (газ и шлак/летучая зола), например посредством охлаждения распылением, охлаждения газом, охлаждения за счет излучения, конвективных поверхностей нагрева и т.п., при этом в заключение следует уделять внимание выводу через шлюз продуктов реакции из находящегося под давлением резервуара.

Возникающая у подобных реакторов проблема заключается в охлаждении образующих охлаждающую камеру поверхностей, а также в защите стенок реактора от перегрева.

В WO 2009/036985 А1 за реакторной камерой или в переходной камере формируют водопад, который, в том числе, должен защищать от перегрева окружающую охлаждающую камеру стенку. Немного другой тип охлаждения стенки раскрывает DE 102006031816 В. Здесь между стенкой находящегося под давлением резервуара и образующей охлаждающую камеру стенкой в кольцевом пространстве формируют поток, который на верхнем конце охлаждающей камеры обтекает образующую охлаждающую камеру стенку и для ее защиты течет вниз вдоль стенки. Поскольку то и дело в некоторых местах могут происходить нарушения созданной водяной пленки, то может случиться так, что горячие частицы или газы могут причинить вред листовому металлу.

Поэтому задачей изобретения является разработка решения, с помощью которого может быть достигнута максимально замкнутая, защищающая соответствующие листовые металлы водяная пленка.

У газогенератора, описанного в начале типа, эта задача согласно изобретению решена тем, что вблизи образующего водяную пленку в охлаждающей камере устройства по меньшей мере часть образующего охлаждающую камеру цилиндра выполнена двустенной с переливом охлаждающего средства для дополнительного смачивания внутренней поверхности стенки охлаждающей камеры и тангенциальным подводом охлаждающего средства в нижней области закрытого снизу двустенного цилиндра.

Заметным образом достигается оптимальное смачивание образующего охлаждающую камеру листового металла, в том числе благодаря охлаждению двойной стенкой, и образованию вихрей в охлаждающем потоке, а также путем определенного задания направления потока в области перелива охлаждающего средства.

Варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения. При этом может быть предусмотрено, что кольцеобразная переливная камера перекрывает примерно половину осевой длины цилиндра охлаждающей камеры и/или что кольцеобразная переливная камера перекрывает примерно четверть осевой длины цилиндра охлаждающей камеры с расположенным сверху переливом охлаждающего средства, при этом размеры двустенного заполненного охлаждающим средством цилиндра определяются целью применения.

В еще одном варианте осуществления согласно изобретению предусмотрено, что в стенке окружающего охлаждающую камеру цилиндра и/или в направленной наружу по отношению к охлаждающей камере стенке переливной камеры и/или в кольцевом пространстве между стенкой находящегося под давлением резервуара и охлаждающей камерой предусмотрены форсунки для распыления охлаждающей среды для дополнительного охлаждения. Также и эти средства служат для дополнительной гарантии против отрыва охлаждающей пленки и т.п., при этом впрыскивание охлаждающего средства само по себе частично известно из упомянутого выше образующего уровень техники WO 2009/036985.

Другие детали, признаки и преимущества изобретения следуют из нижеследующего описания, а также из чертежа, где показаны:

Фиг.1 - принципиальное изображение в разрезе реактора газификации согласно изобретению,

Фиг.2 - увеличенное изображение подлежащих охлаждению поверхностей стенок в области охлаждающей камеры, а также

Фиг.3 - три упрощенных принципиальных изображения формирования двойной стенки охлаждающей камеры.

Показанный на фиг.1 обозначенный в целом ссылочным обозначением 1 реактор газификации имеет находящийся под давлением резервуар 2, в котором сверху вниз на расстоянии от находящегося под давлением резервуара 2 расположена окруженная мембранной стенкой 3 реакционная камера 4. Питающая мембранную стенку подводящая линия охлаждающего средства обозначена ссылочным обозначением 5. Причем мембранная стенка 3 через нижний конус 6 переходит в суженный канал как часть обозначенной ссылочным обозначением 8 переходной зоны, при этом в суженном переходном канале 7 обозначены гасители 9 завихрений. Ссылочным обозначением 10а обозначена кромка для стекания капель в переходной зоне 8 для жидкой золы в переходной зоне на расстоянии от первой кромки 10 для стекания капель на конце переходного канала 7.

К переходной зоне 8 примыкает охлаждающая камера или охлаждающий канал 11, за которым следует бункер 12 для сбора шлака в водяной бане 13.

На фиг.2 показана в увеличенном масштабе принципиально и с одной стороны часть переходной зоны 8, а также охлаждающей камеры 11. Через кольцевой распределитель 14 и соответствующее подводящее устройство 15 к охлаждающей камере 11 подводится водяной поток для образования жидкостной завесы 16.

Обозначенная ссылочным обозначением 17 окружающая охлаждающую камеру 11 цилиндрическая стенка частично, как показано на фиг.2, выполнена двустенной для того, чтобы образовать двустенный цилиндр 19, в который через кольцевую насадку 20 вводится поток охлаждающей жидкости так, что на обращенной к охлаждающей камере стороне цилиндрической стенки 17 также образуется водяная пленка, обозначенная ссылочным обозначением 18. Эта охлаждающая жидкость перетекает также с завихрением через обозначенную ссылочным обозначением 21 верхнюю кромку станки 17 охлаждающей камеры, для того чтобы, например, предотвращать осаждение твердых частиц. Это перетекание показано стрелкой 22.

Образованное стенкой 2 находящегося под давлением резервуара и окружающим охлаждающую камеру 11 цилиндром 17 кольцеобразное пространство 23 может быть оснащено форсунками 24 для впрыскивания охлаждающей воды, как это обозначено на фиг.2. Также и граничные области окружающего охлаждающую камеру цилиндра 17 могут иметь форсунки, они имеют на фиг.2 ссылочное обозначение 24а.

На фиг.3 представлены три примера осуществления стенки 19 двойного цилиндра. На левом изображении этот цилиндр предусмотрен сравнительно маленьким на конце стенки 17 цилиндра и обозначен ссылочным обозначением 19а. Его подвод для охлаждающей воды обозначен ссылочным обозначением 20а.

На среднем изображении двустенное цилиндрическое пространство 19b примерно равно по величине половине всей окружающей охлаждающую камеру 11 стенки 17, в то время как на правом изображении вся окружающая охлаждающую камеру стенка 17 выполнена как закрытый снизу двустенный цилиндр 19с.

Конечно, описанные примеры осуществления изобретения могут быть изменены во многих отношениях, не выходя за пределы основной идеи. Так, например, цилиндрическое кольцевое пространство 19 может быть образовано из нескольких кольцевых шайб, насадки для подачи охлаждающей жидкости могут быть распределены симметрично или ассиметрично на поверхности стенки 17 цилиндра и т.п.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении СО- или Н₂-содержащего газа газификацией содержащего золу топлива. Реактор содержит находящийся под давлением резервуар (2), внутри которого образована мембранной стенкой (3) реакционная камера (4), переходную зону (8), охлаждающую камеру (11), бункер для сбора шлака (12). В охлаждающей камере (11) вблизи образующих водяную пленку устройств расположен двустенный цилиндр с переливом охлаждающего средства. Камера (11) также содержит тангенциальный подвод охлаждающего средства и форсунки для разбрызгивания охлаждающей среды, обеспечивающей дополнительное охлаждение. Изобретение позволяет исключить повреждение стенок охлаждающей камеры за счет образования неразрывной водяной пленки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Реактор газификации для производства СО- или Н₂-содержащего неочищенного газа путем газификации содержащего золу топлива с кислородсодержащим газом при температурах выше температуры плавления золы, при этом внутри находящегося под давлением резервуара предусмотрена образованная мембранной стенкой с протеканием охлаждающей среды реакционная камера переходная зона, а также охлаждающая камера со следующим в направлении силы тяжести бункером для сбора шлака, отличающийся тем, что вблизи образующего водяную пленку (16) в охлаждающей камере (11) устройства (14, 15) по меньшей мере часть образующего стенку (17) охлаждающей камеры цилиндра выполнена двустенной с переливом (21) охлаждающего средства для дополнительного смачивания (18) внутренней поверхности стенки (17) охлаждающей камеры, в нижней области закрытого снизу двустенного цилиндра (19) предусмотрен тангенциальный подвод (20) охлаждающего средства, и в стенке (17) охлаждающей камеры предусмотрены форсунки (24) для разбрызгивания охлаждающей среды для дополнительного охлаждения.

2. Реактор газификации по п.1, отличающийся тем, что кольцеобразная переливная камера (19b) перекрывает примерно половину осевой длины цилиндра (17) охлаждающей камеры с расположенным вверху переливом (21b) охлаждающего средства.

3. Реактор газификации по п.1 или 2, отличающийся тем, что кольцеобразная переливная камера (19а) перекрывает примерно четверть осевой длины цилиндра (17) охлаждающей камеры с расположенным вверху переливом (21а) охлаждающего средства.

4. Реактор газификации по п.1 или 2, отличающийся тем, что форсунки (24) для разбрызгивания охлаждающей среды для дополнительного охлаждения предусмотрены в направленной наружу по отношению к охлаждающей камере стенке переливной камеры и/или в кольцевом пространстве (22) между стенкой (2) находящегося под давлением резервуара и охлаждающей камерой (11).

5. Реактор газификации по п.3, отличающийся тем, что форсунки (24) для разбрызгивания охлаждающей среды для дополнительного охлаждения предусмотрены в направленной наружу по отношению к охлаждающей камере стенке переливной камеры и/или в кольцевом пространстве (22) между стенкой (2) находящегося под давлением резервуара и охлаждающей камерой (11).