CN103384715A - 气化反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了气化反应器（1），其包括包围着气化器（3）的压力容器（2）。应变仪（21）在气化器和压力容器之间的空间中设置在由气化器内的渣的重量加载的一个或多个部件上，例如，设置在气化器壁和/或冷却剂供给线路的外表面上。渣沉积物（18）的形成和/或在气化器（3）内的压力分别通过测量在暴露于由渣沉积物的重量引起的应力或由内部压力引起的应力的部件中的应变发展来监测。

Description

气化反应器

技术领域

本发明涉及气化反应器，该气化反应器用于通过含碳原料的气化而生产合成气，其中反应器包括包围着气化器单元的压力容器。本发明还涉及一种监测方法，用于监测这样的气化反应器的气化器内的渣沉积物的形成。

背景技术

合成气体，或者说合成气，是一种气体，主要包括氢气和一氧化碳。合成气通过含碳原料的部分燃烧产生，所述含碳原料例如为粉煤、气体、石油、生物质、气体或其它含碳化合物。由延伸入气化器中的多个燃烧器而使含碳原料在气化器单元中部分地氧化。生产的合成气包括作为副产品的飞灰和渣粒。渣粒在气化器单元的内壁表面上形成沉积物。渣从气化器的内表面滑落，通过在气化器的下端的渣排出口掉入渣收集槽中。

已经发现的是，在较低温度下，对于至少一部分类型的煤，渣倾向于积聚在气化器的渣排出口。这可能导致位于渣收集槽上方的渣排出口堵塞。此外，也在较低或较高的气化器温度下，在渣沉积物掉入渣槽之前，渣沉积物可能变得非常多，以致它们不能通过渣收集槽的出口。气化器的渣排出口的堵塞以及渣收集槽出口的堵塞可能需要使反应器停工。

根据含碳原料的类型而定，在气化器中的温度可以高达大约1700℃。迄今为止，这些温度，在气化器中的工作压力和飞灰及渣粒的循环使得不可能监测在气化器内的渣沉积物的生长和发展情况。

发明内容

本发明的一个目的是使得对渣发展的监测成为可能，从而能够防止气化器的渣排出口的堵塞或渣收集槽的出口的堵塞。

本发明的目的利用一种气化反应器实现，该气化反应器包括包围着气化器的压力容器，其中一个或多个应变仪在气化器和压力容器之间的空间中设置在气化器内通过渣的重量加载的一个或多个部件上。该应变仪可以例如设置在气化器壁的外表面或者设置在用于水或不同的冷却剂介质的供给线路上。

由于挂在气化器壁的内部的渣沉积物的发展和生长，力施加在气化器壁上，导致形成气化器壁或供水线路的材料中的应力和应变。渣形成物越多越重，在气化器壁以及相关结构特别是供水线路中的应变越高。应变可以从气化器壁外部有效地测量，在该处温度足够地低以允许使用这样的应变仪。如果应变仪设置在气化器壁的外表面，还可以使用应变仪以监测在气化器内的内部压力。

气化器壁可以例如是管状壁，带有布置在渣收集槽上方的渣排出口。

例如，应变仪可以通过数据通讯线路连接到在压力容器外部的监测设备。为了防止通讯线路过热，可以冷却线路。这可以有效地通过沿着冷却剂管路引导数据通讯线路来实现。

为了改善气化器壁的耐热性，该壁通常用相互连接以形成气密壁结构的平行的管状冷却剂线路构造。管状的线路可以例如是平行的竖直的或者螺旋状的线路。应变仪可以连接到线路之一，例如，通过利用具有两个脚部的台肩，所述脚部例如在彼此相隔一定径向距离处通过焊接而连接到管状线路之一的圆周，其中台肩包括桥接两个脚部的壳体。替代地，台肩可以桥接两个线路，例如两个邻近的线路。应变仪可以例如连接到壳体的面朝管状线路的外部表面的侧面。这样，可以使得应变仪免受在气化器和压力容器之间的环形空间内的热和苛刻条件。螺旋连接件可以设置在台肩上以确定连接电缆的路线。

可选择地，壳体具有的弯曲部与管状线路的外表面共轴，形成一通道，该通道具有与管状冷却剂线路相同的轮廓。通道保护应变仪防止热和灰尘。

用平行的管状线路构造的气化器壁可以通常包括裙部，该裙部围绕渣排出口，并朝向渣收集槽延伸。一个或多个应变仪可以放置在该裙部的外部。替代地，或者另外地，一个或多个应变仪可以放置在其他的位置，例如放置在围绕发生燃烧过程的空间的壁部分的外部。

根据本发明的气化反应器可以是包括在压力容器中的气化器的任何适当类型的气化反应器。气化反应器可以例如是具有在气化器顶端的合成气排出口的类型。替代地，气化反应器可以在其下端具有合成气排放通道的类型，该排放通道与汲取管对齐，该汲取管将合成气引导到骤冷槽例如蓄水器，使得合成气在围绕汲取管的区域中再次冒泡，以进一步地排放。

本发明同样还涉及所公开的台肩，尤其是承载应变仪的台肩，该台肩具有两个彼此相隔一定距离的脚部和桥接两个脚部的壳体，其中应变仪连接到壳体。壳体可以例如显示为具有圆柱状的弯曲部，脚部彼此相隔一定径向距离，应变仪连接到弯曲的壳体的凹侧。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的示意性的实施例，图中：

图1示意性地显示了根据本发明的气化反应器的一个实施例；

图2更详细地显示了带有图1的气化反应器的应变仪的台肩。

具体实施方式

图1以截面图示意性地显示了气化反应器1，该气化反应器具有承载着被包围的气化器3的压力容器2。气化器3包括管状的气化器壁4，带有敞开的上端5和敞开的下部渣排出端6，上端用于排出产生的合成气体，开口的下部渣排出端用于排出渣块。渣排出端布置在渣收集槽7上方，槽里填充有水。气化器3包括燃烧室8和裙部9，燃烧室从合成气排出口5延伸到渣排出口6，裙部从渣排出口6向下朝向渣收集槽7延伸。燃烧室8具有圆柱状的中间部分10以及朝向敞开端5变窄的圆锥形的顶部分11和向下朝向渣排出口6变窄的圆锥形的下部分12。裙部9具有朝向渣排出口6变窄的圆锥形的顶部分13和圆柱状的下部分14。

多个燃烧器15从外部伸入到燃烧室8。

气化器3的壁4用形成冷却剂通道的管状线路16构造。管状线路16通过翅片17互连（参见图2）以形成气密结构。

含碳原料，例如粉煤，被送入燃烧室8。根据含碳原料的类型而定，燃烧室8通过燃烧器15加热到大约1200-1700℃的温度。这导致含碳原料部分燃烧以形成合成气体、飞灰和渣粒。合成气体向上流动，并通过上部排出口5带着飞灰被朝向下游设备（未显示）尤其是热交换器排出。

渣18聚集在被冷却的气化器壁4的内表面上，并向下滑落掉入到渣收集槽7中。渣收集槽7设置有可关闭的出口19，允许有规律地清洁和移除收集的渣块。如果收集的渣块18生长得太大，它们可能堵塞渣收集槽出口19。

渣也可能积聚在渣排出口6的边缘。生长的渣沉积物可能最后堵塞排出口6，这可能导致在燃烧室8中产生超压。

气化器壁4的外部设置有多个台肩20，每个承载一个应变仪21（参见图2），应变仪通过数据通讯线路23连接到在压力容器2外部的监测设备22。在图2中更详细地显示了带有应变仪21的台肩20。该台肩20具有两个脚部24和桥接两个脚部24的壳体25。脚部24焊接到管状线路16的外表面。壳体25显示为具有圆柱状的弯曲部，该弯曲部与管状线路16共轴。脚部24以一定径向距离彼此相隔。应变仪21连接到弯曲的壳体25的面朝管状线路16的外表面的内表面27。提供螺旋连接件26以便为应变仪连接电缆23设置路线。形成由壳体25、脚部24和管状线路16的外表面所包围的通道28。在横截面图中，通道28遵循管状线路16的轮廓。应变仪21安置在通道28内。这样，保护应变仪以防止灰尘和侵蚀性的环境条件。

当从气化器壁悬吊的渣块生长得太大时，通过它们的质量施加力到形成气化器壁3的管状线路16。这样的力导致管状线路16的材料中的应力和应变。这可以通过如在本文中描述那样设计和放置的应变仪21测量和监测。因此，在暴露于由渣沉积物的重量引发的应力或由内部压力引发的应力的一个或多个部件中的应变发展分别可以测量和监测。如果测量的应变超过设定的上限，可以采取适当的措施以防止渣排出口5堵塞或渣收集槽出口13堵塞。

Claims (10)

1.一种气化反应器（1），该气化反应器包括压力容器（2），该压力容器包围着气化器（3），其中气化器包括管状壁（4），并且其中一个或多个应变仪（21）设置在气化器和压力容器之间的空间中，并且其中管状壁由互连以形成气密壁结构的平行管状线路（16）构造，其中管状线路的至少一个设置有台肩（20），所述台肩具有两个脚部（24），所述脚部在彼此相隔一定径向距离处连接到管状线路之一的圆周，其中所述台肩包括壳体（25），所述壳体桥接所述两个脚部，并且其中应变仪之一连接到壳体。

2.根据权利要求1所述的气化反应器，其中所述一个或多个应变仪（21）设置在气化器（3）的外表面和/或设置在一个或多个冷却剂供给线路处，所述冷却剂供给线路从压力容器延伸到气化器。

3.根据权利要求1所述的气化反应器，其中所述一个或多个应变仪（21）通过数据通讯线路（23）连接到在压力容器外部的监测设备（22）。

4.根据权利要求3所述的气化反应器，其中所述数据通讯线路（23）沿着冷却剂管路导向。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的气化反应器，其中所述气化器包括布置在渣收集槽（7）上方的渣排放口（6）。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的气化反应器，其中所述应变仪（21）连接到壳体（25）的面朝管状线路（16）的外表面的侧面。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的气化反应器，其中所述应变仪（21）由螺旋连接件连接。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的气化反应器，其中所述壳体（25）具有与管状线路（16）的外表面共轴的弯曲部。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的气化反应器，其中气化器壁（4）包括裙部（9），该裙部围绕渣排出口（6）并朝向渣收集槽（7）延伸，其中所述一个或多个应变仪中的至少一个设置在裙部的外部。

10.一种监测在气化器（3）内的渣沉积物（18）和/或内部压力的发展的方法，该气化器（3）包括管状壁（4），管状壁由平行的管状线路（16）构造，所述管状线路互连以形成包围在压力容器（2）中的气密壁结构，其中管状线路中的至少一个设置有台肩（20），所述台肩具有两个脚部（24），所述脚部在彼此相隔一定径向距离处连接到管状线路之一的圆周，其中所述台肩包括壳体（25），所述壳体桥接所述两个脚部，并且其中所述应变仪（21）之一连接到壳体并分别测量在暴露于由渣沉积物的重量引发的应力或由内部压力引发的应力的一个或多个部件中的应变发展。

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