РЕАКТОР ГАЗИФИКАЦИИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА НЕОЧИЩЕННОГО ГАЗА Российский патент 2014 года по МПК C10J3/52 

Изобретение относится к реактору газификации для производства СО- или Н₂-содержащего неочищенного газа, указанному 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.

В уже упомянутой выше публикации WO 2009/036985 А1, в которой раскрыт ближайший аналог изобретения, уже описаны меры для того, чтобы также охлаждать более грубые частицы и индуцировать циркуляционный поток для того, чтобы избежать отложений.

Задачей настоящего изобретения является, прежде всего, придание контейнеру для шлака экономически выгодной конфигурации при одновременном умножении режимов работы.

У реактора газификации описанного в начале типа эта задача решена согласно изобретению за счет того, что в шлаковой/водяной бане предусмотрен воронкообразный контейнер для сбора шлака, который в направлении падения золы оснащен второй воронкообразной вставкой в качестве разделительного конуса, воронкообразная стенка которого образует относительно контейнера для сбора шлака кольцевую щель и свободная краевая кромка которого расположена над свободной краевой кромкой контейнера для сбора шлака, причем кольцеобразная щель, образованная коническим контейнером для сбора шлака и разделительным конусом, имеет такие размеры, что лишь частицы заданной максимальной величины могут перетекать через переливную кромку в контейнере для сбора шлака в расположенную ниже по уровню водяную баню.

Поскольку сверху в воронкообразный контейнер для сбора шлака постоянно втекает смесь «газ/шлак/охлаждающая вода», то благодаря предлагаемой, частично двустенной конструкции воронкообразной зоны создается переливной поток из воронкообразной вставки в окружающую водяную баню.

Благодаря тому что свободная краевая кромка внутреннего конуса возвышается над стенкой воронки, дополнительно достигается, что возможные завихрения поверхности воды при падении более крупных частиц шлака не приводят к тому, что тогда охлаждающая вода со слишком большими частицами шлака выплескивается наружу в окружающую водяную баню.

В одном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что охлаждающую камеру окружает цилиндр, имеющий меньший диаметр, чем образующая разделительный конус воронкообразная вставка.

За счет этого обеспечивается, что вышеупомянутая падающая смесь «газ/шлак/охлаждающая вода» наверняка будет направлена во внутреннюю воронкообразную вставку, при этом газ может протекать в свободном пространстве между краевой кромкой окружающего охлаждающую камеру цилиндра с одной стороны и поверхностью воронкообразной вставки с другой стороны в окружающее свободное кольцевое пространство.

Другие детали, признаки и преимущества изобретения следуют из нижеследующего описания, а также из чертежей, на которых:

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

фиг.2 - схематический увеличенный вид нижней части реактора газификации со шлаковой/водяной баней.

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. При этом 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 завихрений 9. 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 окруженная цилиндром 22 охлаждающая камера 11, представляющая собой канал, за которым следует контейнер 12 для сбора шлака в водяной бане 13.

Как видно на фиг.2, в описанном здесь варианте осуществления в водяной бане 13 находится воронкообразный контейнер 12 для сбора шлака, свободная краевая кромка 14 которого возвышается над уровнем жидкости в водяной бане 13.

В этом воронкообразном контейнере 12 для сбора шлака концентрически расположена еще одна воронкообразная вставка 15 для образования разделительного конуса, свободная верхняя краевая кромка 16 которой, в свою очередь, возвышается над воронкообразным контейнером 12 для сбора шлака.

Между воронкообразной вставкой 15 и стенкой контейнера 12 для сбора шлака образована кольцевая щель 17. Так как при работе реактора 1 вытекающая из охлаждающего канала 11 смесь «газ/шлак/охлаждающая вода» стекает вниз, что показано на фиг.2 стрелкой 18, то охлаждающая вода через кольцевую щель 17 движется вверх и перетекает через краевую кромку 14 в водяную баню 13.

За счет геометрических размеров, то есть, прежде всего, за счет конфигурации ширины кольцевой щели 17, частицы, которые вовлекаются через эту кольцевую щель, ограничены по размеру, так что через эту кольцевую щель в водяную баню попадают только твердые вещества с ограниченным сверху размером для того, чтобы излишне не загружать или не повреждать насосы и другие транспортные средства.

Поскольку краевая кромка 16 воронкообразной вставки 15 находится над уровнем жидкости в бункере 12 для сбора шлака, то эта конфигурация препятствует тому, что при образовании более крупных кусков шлака и тем самым волнений на поверхности жидкости более крупные частицы могут попадать через краевую кромку 16 в шлаковую/водяную баню 13.

Течение (поток) газа через оконечную кромку 20 охлаждающего канала 11 обозначено ссылочным обозначением 19. Вынос охлажденного шлака символически представляет стрелка 21.

Конечно, описанные примеры осуществления изобретения могут быть изменены во многих отношениях, не выходя за пределы основной идеи, так, например, изобретение не ограничивается геометрической формой контейнера для сбора шлака с воронкообразной вставкой, здесь может быть также предусмотрена как круглая форма сечения, так и четырехугольная форма сечения и т.п.

Изобретение относится к химической промышленности и предназначено для газификации содержащего золу топлива с кислородсодержащим газом. Реактор (1) газификации содержит находящийся под давлением резервуар (2), внутри которого расположена реакционная камера, образованная мембранной стенкой. Камера соединена сужающимся переходным каналом с камерой (11) охлаждения газа с последовательно расположенной в направлении силы тяжести шлаковой/водяной баней (13), в которой предусмотрен воронкообразный контейнер (12) для сбора шлака, оснащенный второй воронкообразной вставкой (15) в качестве разделительного конуса. Кольцевая щель (17) образована воронкообразным контейнером (12) для сбора шлака и разделительным конусом (15) и имеет такие размеры, что лишь частицы заданной максимальной величины могут перетекать через переливную кромку (14) контейнера (12) в расположенную ниже по уровню водяную баню (13). Изобретение позволяет придать контейнеру для шлака экономически выгодную конфигурацию. 1 з.п. ф-лы, 2 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, затем переходная зона, а также охлаждающая камера с последовательно расположенной в направлении силы тяжести шлаковой/водяной баней, отличающийся тем, что в шлаковой/водяной бане (13) предусмотрен воронкообразный контейнер (12) для сбора шлака, который в направлении падения шлака (стрелка 18) оснащен второй воронкообразной вставкой (15) в качестве разделительного конуса, стенка воронки которой относительно контейнера (12) для сбора шлака образует охватывающую кольцевую щель (17) и свободная краевая кромка (16) которой расположена над свободной краевой кромкой (14) контейнера (12) для сбора шлака, причем кольцевая щель (17), образованная коническим контейнером (12) для сбора шлака и разделительным конусом (15), имеет такие размеры, что лишь частицы заданной максимальной величины могут перетекать через переливную кромку (14) контейнера (12) для сбора шлака в расположенную ниже по уровню водяную баню (13).

2. Реактор газификации по п.1, отличающийся тем, что охлаждающую камеру (11) окружает цилиндр (22), имеющий меньший диаметр, чем образующая разделительный конус воронкообразная вставка (15).