本發(fā)明涉及一種用于從含碳的燃料中生產(chǎn)合成氣體的氣流床反應器。

背景技術(shù)：

一個此類的氣流床反應器通常包括一個外部的、承壓的反應器壁，該反應器壁包圍用于形成粗氣體和殘渣的一個反應室和一個圓柱形的冷卻屏，該冷卻屏使該反應室與該反應器壁分界。該冷卻屏由冷卻水可流經(jīng)的盤管形成并且具有一個圓錐形的下部區(qū)段。在冷卻屏和反應器壁之間存在一個環(huán)形空間，能夠用一種惰性氣體來吹掃該環(huán)形空間。該氣流床反應器還具有一個淬火空間，該淬火空間連接該反應室并且用于冷卻粗氣體，其方式為，使該粗氣體與水接觸。該冷卻屏的圓錐形的下部區(qū)段通過一個漏斗狀的主體延續(xù)，該漏斗狀的主體包圍在反應器壁和淬火空間之間的一個同心的開口。該漏斗狀的主體用于使粗氣體和殘渣從該反應室中溢流到該淬火空間中并且被稱為渣排出體。該渣排出體具有漏斗狀的且冷卻水流經(jīng)的、具有保護涂層的一個盤管。

氣流床反應器是如下反應器，該反應器基本由一個反應室和連接在該反應室處的一個冷卻空間(淬火器)組成，其中在煙氣(Flugwolke)中或在氣流中的反應伙伴(Reaktionspartner)在該反應室中彼此反應。氣流床反應器例如能夠用于生產(chǎn)富含氫氣和富含一氧化碳的氣體，這些氣體作為合成氣體、還原氣體、城市煤氣或煤氣，被用于能量目的。在被稱為“氣化”的工藝中，有機的燃料與一種包含氧氣的氣化劑在高壓和高溫下反應。在此，在放熱的部分氧化中碳反應為一氧化碳，其中除所希望的粗氣體外也產(chǎn)生殘渣形式的熔融液態(tài)的礦物殘留物。

在生產(chǎn)合成氣體時，灰狀的煤在氧氣和水蒸氣或二氧化碳的參與下在火焰反應中在一個煙氣中在1200℃至1800℃的溫度下和最高至80巴的壓力下氣化，原理上類似的方法用于液態(tài)燃料(焦油、殘油)、來自液態(tài)或固態(tài)燃料的懸浮物或用于烘焙的生物質(zhì)的氣化。

一個或多個氣化燃燒器的位置位于氣流床反應器的反應室的上部中，反應介質(zhì)通過這些氣化燃燒室被供應給燃料或氧氣。合成氣體和液態(tài)的殘渣通過在該中間底板下方的一個渣排出開口被排出到該淬火空間中。

在氣流床氣化爐中已知的是，通過一個多線的、呈螺旋狀地由管道盤繞成的圓柱形的熱交換器(該熱交換器也被稱為冷卻屏)來限制該反應室，并且由此保護承壓的反應器壁免受放熱的部分氧化的熱反應產(chǎn)物影響。該冷卻屏通常在上部處在朝向這個/這些燃燒器的方向上呈圓錐狀地變窄，并且在下部處在朝向氣體排出開口和渣排出開口的方向上呈圓錐狀地變窄。能夠用惰性氣體吹掃的一個環(huán)形空間位于該壓力罩和該冷卻屏之間。流經(jīng)該冷卻屏的冷卻水借助于連接支管通過該反應器壁被送入或排出。

為了避免冷卻屏局部過熱，在氣化爐功率升高的情況下并聯(lián)連接的管線數(shù)量增多。由于更多的管線數(shù)量可能產(chǎn)生更多的通過壓力容器的支管，例如通過在該下部區(qū)域中的內(nèi)部的環(huán)形分配器線路和環(huán)形收集器線路的安排來減少每個正流和回流的連接支管和支管穿通部的數(shù)量。

該氣化反應器以如下方式構(gòu)型，使得熔融液態(tài)的渣粒能夠不受干擾地從該反應室排出到在該反應室下方安排的冷卻空間或淬火空間中，這些渣粒在煤顆粒氧化期間在該氣化燃燒器的火焰區(qū)域中產(chǎn)生并在該反應室壁處沉淀。為此，由冷卻屏包圍的反應室的底板在朝向中央的渣排出開口的方向上呈漏斗狀地形成。

還保留在該氣體流中的熔融液態(tài)的渣粒通常在該氣流床反應器的淬火空間中借助于噴入水或引導裝載有渣的粗氣體通過一個水浴而被冷卻至熔點以下并且作為懸浮在水中的顆粒從該反應器中送出。

在圍繞該渣排出體的中間底部區(qū)域中的這些反應器元件(例如淬火噴嘴、氣體引導元件或管線)遭受到劇烈的磨損并且基本上共同決定了氣化反應器的使用壽命。這些反應器元件被熔融液態(tài)的渣流腐蝕，同時熱的、腐蝕性的粗氣體從反應室出來通過渣排出開口被引導到相連接的淬火空間中，并且額外地，在反應室和淬火空間之間的該中間底板區(qū)域經(jīng)受來自裝載濕氣的淬火空間的熱作用和氣氛作用。因此，在該渣排出開口(該渣排出開口具有在該區(qū)域中布置的冷卻水管道)周圍的中間底板區(qū)域是腐蝕要求最強的反應器區(qū)域之一。

能夠用于氣化的運行壽命對于煤氣化反應器的經(jīng)濟性具有重大影響。每次過程中斷(由于氣化參數(shù)不穩(wěn)定或由于維修磨損的設(shè)備部件)由于與之相關(guān)聯(lián)的、在耐壓地形成的氣化反應器處的高耗費的啟動和關(guān)閉過程以及安裝和拆卸工作而導致高的成本和停機時間。對于減少維修成本，在反應室和淬火空間之間的中間底板區(qū)域的耐腐蝕且同時利于維修的構(gòu)型具有很重要的貢獻。

從DE 40 25 916 A1中已知一種氣流床反應器，其漏斗狀的渣排出體由一個帶有渣保護涂層的冷卻盤管組成并被插入一個冷卻屏的圓錐形的區(qū)段中。該渣排出體與該冷卻屏一起支承在該反應器壁處的一個支承環(huán)上。用一種耐火材料來填滿在渣排出體和冷卻屏之間的間隙。該安排的缺點在于，冷卻水送入通道和冷卻水排出通道開放式地被引導通過該淬火空間的上部區(qū)域并且由此腐蝕性的氣體能夠不受阻礙地侵入。

DE 40 25 955 A1或EP 0 459 023 A1是另外的、針對不受保護的 冷卻水導管安排的示例，這些冷卻水導管位于渣排出體和反應器壁之間的淬火空間的上部區(qū)域中。

從DE 20 2013 105 709 U中已經(jīng)能夠得知用于保護冷卻屏的冷卻水連接件的措施。用于該冷卻屏的冷卻水連接件在一個惰性化的區(qū)域中布置在該冷卻屏外部的環(huán)形空間的下部圓錐區(qū)段中，其中為了獲得構(gòu)造空間，串式的冷卻水饋入通道和冷卻水排出通道被引導到直立的收集容器或分配器，這些收集容器或分配器借助僅另一條管線與該反應器外部的一個冷卻系統(tǒng)相連接。從該文獻中不能得知用于保護該渣排出體的冷卻水管道的措施。

還已知的是：使用耐腐蝕的管材料來保護在該淬火空間中的管線，或者高耗費地用惰性氣體來吹掃由結(jié)構(gòu)導致的、圍繞該渣排出體的死空間以避免在該中間底板的支承元件處的隱藏的腐蝕，或者提供從環(huán)形空間出來的通風。

這些解決方案的缺點在于，這些解決方案是高成本的并且僅形成用于抑制腐蝕損壞的單獨措施，這些單獨措施沒有實現(xiàn)完全的保護。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明所基于的目的在于，在該渣排出區(qū)域中提供一種結(jié)構(gòu)性的改進，該改進克服在現(xiàn)有技術(shù)中所提及的缺點并且確保有效地、永久地保護在該渣排出體的區(qū)域中和該中間底板的區(qū)域中的所有反應器部件。

對于該目的所建議的解決方案提供的是，使得該環(huán)形空間借助于一個中間底板與該淬火空間氣體密封地分離。為此，該中間底板在該渣排出體的高度上從該反應器壁延伸至該渣排出體并且與該反應器壁和該渣排出體氣體密封地相連接。在該冷卻屏和該渣排出體之間存在另一個氣體密封的連接。此外，在該反應器中、配屬于該冷卻屏和該 渣排出體的的所有冷卻水送入通道和冷卻水排出通道在該中間底板(該中間底板水平向上地關(guān)閉該淬火空間)上方被引入該反應器的、被惰性氣體吹掃的環(huán)形空間(也被稱為惰性化的區(qū)域)中并且在那里與該冷卻屏和該渣排出體的這些盤管相連接。有利的實施方式是從屬權(quán)利要求的主題。在該反應室根據(jù)已知的構(gòu)型也與該環(huán)形空間氣體密封地分離的情況下，也能夠可靠地避免腐蝕性氣體從該反應室侵入到該環(huán)形空間中。

通過該渣排出體相對于惰性氣體吹掃的環(huán)形空間開放的構(gòu)造方式(以便同樣用惰性氣體吹掃該渣排出體的外面)以及該淬火空間向上在渣排出體的高度上的氣體密封的關(guān)閉以及在冷卻屏和渣排出體之間的氣體密封的連接，可靠地避免了腐蝕性氣體從該淬火空間以及從該反應室侵入到該環(huán)形空間區(qū)域中。由此省去了吹掃在該渣排出體中的死空間的必要性。

所有從冷卻水管線出來和朝向冷卻水管線的送入通道以及這些冷卻水管線自身都可以成本有效地以C鋼制成。

通過使用用于冷卻屏和用于渣排出體的冷卻件的收集器能夠減少在環(huán)形空間中的構(gòu)造空間和用于反應器壁通孔的支管的數(shù)量。

冷卻管和支撐器件及密封器件的接觸面(這些接觸面不可避免地暴露于淬火空間氣氛)被減小并且構(gòu)型為完全具有保護防腐的表面。

所提出的解決方案還有利的是，如下程度地簡化了在該中間底板區(qū)域中的結(jié)構(gòu)性構(gòu)造，使得僅還保留少量的殘渣污物和粘附的侵蝕點。該渣排出體的伸出到該淬火空間中的部分比已知的實施方式更短，由此降低了在渣排出體中的粘附和堵塞的風險。

由于用于該冷卻屏的支承元件的改善的可接近性，可以提出有利 地使用高度調(diào)節(jié)裝置，除了在安裝時調(diào)節(jié)冷卻屏以外，這些高度調(diào)節(jié)裝置也能夠?qū)崿F(xiàn)在該反應器中暫時地降低冷卻屏，使得能夠更容易地接近、實施和檢查在上部反應器區(qū)域中的安裝接縫。

由于在該中間底板下方不存在用于該渣排出體的連接管線，在該上部淬火區(qū)域中也可以實現(xiàn)其他組件的簡單連接。此外，也存在風險較少的、可能產(chǎn)生粘附的表面。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以毫無困難地將上述的以及在所附權(quán)利要求書中描述的本發(fā)明特征在與所描述的不同的其他實施方式中彼此組合，如果他認為這是顯而易見的并且有意義的。

附圖說明

下面應示例性地解釋本發(fā)明。所屬的附圖在此示出：

圖1：示出了圍繞該渣排出體的環(huán)形空間的示意性的截面圖示

具體實施方式

根據(jù)下游原則(Downstream-Prinzip)用于從含碳的燃料中生產(chǎn)合成氣體的氣流床反應器首先由一個外部的、承壓的護套(反應器壁1)組成。在該反應器的上部中安排有一個反應室，在該反應室中在高的溫度下和在高的壓力下形成粗氣體和殘渣。為了保護承壓的反應器壁1，該反應室由一個圓柱形的冷卻屏2限制，該冷卻屏具有一個圓錐形的下部區(qū)段并且由冷卻水流經(jīng)的盤管組成，這些盤管氣體密封地彼此相連接。

在反應器壁1和冷卻屏2之間存在一個環(huán)形空間16，能夠用一種從外部可送入的惰性氣體來吹掃該環(huán)形空間以便保護該反應器壁1和該冷卻屏2免受由雜散的反應氣體造成的腐蝕。

一個淬火空間17在粗氣體的流動方向上連接該反應室，粗氣體在 該淬火空間中直接地或間接地與水接觸而被冷卻。

一個水平的中間底板向上關(guān)閉該淬火空間17并且包含一個中央的開口，一個被稱為渣排出體6的漏斗狀的主體被支承在該中央的開口中。該漏斗狀的主體延續(xù)該冷卻屏2的一個圓錐形的下部區(qū)段并且包圍在反應室和淬火空間17之間的一個同心的開口，粗氣體和殘渣通過該同心的開口從該反應室溢流到該淬火空間17中。該渣排出體6在朝向該開口的內(nèi)側(cè)上具有冷卻水流經(jīng)的、具有耐火且耐受殘渣的保護涂層的至少一個盤管。

該渣排出體6的突出之處在于，該渣排出體在伸入到該淬火室中的下部區(qū)段中由盤管(這些盤管彼此液壓地相連接)的兩個彼此內(nèi)置的、圓柱形的層組成，也就是說，由一個連續(xù)的冷卻管道系組成。該盤管的外層13由一種耐腐蝕的鋼組成，該渣排出體6的盤管的內(nèi)層14由C鋼組成。

C鋼和耐腐蝕的材料在一個限界板15處分離，該限界板由一種耐熱的材料組成。該限界板15形成為環(huán)形的并且在盤管的該內(nèi)層和外層13、14之間的該渣排出體6的下部末端處與該渣排出體6相焊接。該限界板同時用作用于一個耐火里襯的擋塊。

該渣排出體6在該上部末端處同樣地具有一個外部的盤繞部，該外部的盤繞部呈套環(huán)狀地從外部包圍該內(nèi)部的盤管14的該漏斗狀的部分并且同時在此延伸其盤繞系。該盤繞套環(huán)19位于該冷卻屏2的呈圓錐狀變窄的下部區(qū)段的高度上，其中在該渣排出體6的盤繞套環(huán)19和該冷卻屏2之間保留一個細長的間隙。該環(huán)形間隙借助在豎直方向上撓性地形成的、槽狀的或U形的環(huán)形板8向下氣體密封地閉合。

為此，該環(huán)形板8沿著相應的下部盤繞部與該渣排出體6的盤繞套環(huán)19以及與該冷卻屏2相焊接。該環(huán)形板8的撓性用于補償冷卻屏 和渣排出體的冷卻水盤管的不同的熱膨脹并且能夠例如通過在豎直方向上的一個半圓形的、彈性的彎曲件(正如在圖1中所示)實現(xiàn)。

在附圖中示出的環(huán)形板8的實施方式只是一個示例，其他的構(gòu)型不脫離保護范圍。

針對檢查目的，該環(huán)形板8是可充分地接近的，以便使該環(huán)形板能夠在需要時分開并再次焊接。

該中間底板在該渣排出體6的高度上、優(yōu)選在該渣排出體6的圓柱形的下部區(qū)段的高度上從該反應器壁1延伸至該渣排出體6。該中間底板與該反應器壁1和該渣排出體6氣體密封地相連接，其中該中間底板優(yōu)選與該反應器壁1焊接。

在該反應器中的、配屬于該冷卻屏2和該渣排出體6的所有冷卻水送入通道和冷卻水排出通道在該中間底板上方被引入該反應器中并且在該環(huán)形空間16中的中間底板上方與該冷卻屏2和該渣排出體6的這些盤管相連接。

一個盤狀的或拱形的支承板12用作中間底板，該支承板在該渣排出體6的高度上水平地、氣體密封地焊入該反應器壁1中。該支承板12能夠在其朝向該淬火空間的下側(cè)上具有一個防腐蝕的涂層，該涂層例如能夠?qū)嵤槟透g的焊接鍍層。

該支承板12具有大于該渣排出體6的外直徑的一個中央的開口，其中該中央的開口由一個環(huán)形的強化件限制。在該實施例中，該環(huán)形的強化件形成為支承環(huán)，該支承環(huán)與該支承板12相連接。替代性地，該環(huán)形的強化件可以單件式地在該支承板12自身中形成或以其它適合的方式形成。

一個構(gòu)型為圓柱形的外部支承環(huán)的豎直的環(huán)11氣體密封地被焊接在該渣排出體6的外圓周上，一個水平的環(huán)形板18進而氣體密封地被焊接在該環(huán)處，其中該環(huán)形板18的外直徑大于該支承環(huán)的內(nèi)直徑。

該環(huán)形板18通過一個密封件10與該支承環(huán)可松脫地連接、優(yōu)選擰接，在此尤其使用軟密封。該環(huán)形板18至少在該下側(cè)處被耐腐蝕地涂覆或由一種耐腐蝕的不銹鋼組成，該環(huán)11優(yōu)選由一種耐腐蝕的合金制成。對于至少相對于該淬火空間17耐腐蝕的環(huán)形板18的氣體密封的連接和構(gòu)型，替代性的實施方式也是可行的。

四個直立安排的收集器7被安排在該環(huán)形空間16中的支承板12的上方以用于該冷卻屏2和該渣排出體6的冷卻水送入通道和冷卻水排出通道，并且通過在該環(huán)形空間16中的連接管與該冷卻屏2和該渣排出體6的這些盤管相連接，其中這些收集器7自身分別通過在該反應器壁1中的一個管穿通部與在該反應器外部的一個冷卻系統(tǒng)相連接。“收集器(Sammler)”被理解為一個擴展的管件，從該冷卻屏2或該渣排出體6的冷卻管道系出來的所有送入通道和排出通道匯入該擴展的管件中。通過在該反應器壁1中的渣排出體6的高度上安排的(未示出)一個人孔，在盤管和收集器7之間徑向地引導的連接管線9是可接近的、可簡單連接的以及可檢測密封性的。

該冷卻屏2被支承在該支承板12上方的反應器內(nèi)壁處的至少三個支撐件上，其中這些支撐件以如下方式被設(shè)定尺寸，使得這些支撐件能夠共同接收該冷卻屏2的總負載和附加負載。

這些支撐件中的每個由在該冷卻屏2的圓錐形的盤繞區(qū)段下方的一個第一緊固板3、在該反應器壁1處焊接的一個第二緊固板5和在該第一和第二緊固板3、5之間的一個高度調(diào)節(jié)裝置4組成。這些支撐件沿著該冷卻屏圓周均勻間隔開地安排并且以如下方式設(shè)定尺寸，使得能夠借助于這些高度調(diào)節(jié)裝置4來補償制造公差、尤其該冷卻屏2的 長度偏差和位置偏差。

此外針對安裝目的、例如針對在該反應器壁1處的安裝接縫的生產(chǎn)，該冷卻屏2可以借助于高度調(diào)節(jié)裝置4比實際的末端位置下降得更深，以便在該冷卻屏2上方產(chǎn)生一個額外的安裝自由空間。

由于所提出的構(gòu)造方式在位于冷卻屏2的圓錐形區(qū)段之后的該環(huán)形空間16中提供了一個更大的自由空間，這些高度調(diào)節(jié)裝置4通過人孔是可接近的。這些高度調(diào)節(jié)裝置4例如能夠形成為長度可調(diào)節(jié)的螺紋桿、可調(diào)節(jié)的楔、剪式傳動器或偏心傳動器。

所提出的解決方案也提供如下可能性，用于冷卻屏2和用于渣排出體6的所有其他的送入通道或連接件、例如信號管線或介質(zhì)管線同樣被安排在該支承板12上方的惰性化的區(qū)域中。

在一個實施例中，用于該渣排出體6的冷卻水從一個外部的冷卻系統(tǒng)經(jīng)過該收集器7和該徑向的連接管線9被送入到該渣排出體6的盤管的下部外層13中，在限界板15的方向向下流經(jīng)該盤管的外層13，接著向上流經(jīng)該渣排出體6的盤管的整個內(nèi)層14，并且接著向下流經(jīng)該上方的盤繞套環(huán)19直到環(huán)形板8。冷卻水在該環(huán)形板8上的最后的盤繞部中向外排出到在該環(huán)形空間中的另一個(未示出)收集器中并從那里通過反應器壁1向外到達一個外部的冷卻系統(tǒng)。

借助在該渣排出體中的盤管的特別的安排和該淬火空間17的氣體密封地分離，在該支承板12上方的惰性化的構(gòu)造空間中的冷卻水送入和冷卻水排出是可能的。與盤管的外層13、環(huán)11和環(huán)形板18的保護腐蝕的表面相關(guān)，有效地避免了對該氣流床反應器的冷卻水系統(tǒng)的腐蝕侵蝕。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在其他的實施方式中便利地組合前面在本 發(fā)明的不同的構(gòu)型中實現(xiàn)的特征。

附圖標記列表

1 反應器壁

2 冷卻屏

3 第一緊固板

4 高度調(diào)節(jié)裝置

5 第二緊固板

6 渣排出體

7 收集器

8 環(huán)形板

9 收集器的連接導管

10 密封件

11 環(huán)

12 具有支承環(huán)的支承板

13 盤管的外層

14 盤管的內(nèi)層

15 限界板

16 環(huán)形空間

17 淬火空間

18 環(huán)形板

19 盤繞套環(huán)