氣化器喉管的製作方法

2023-08-13 10:09:11 2

專利名稱：氣化器喉管的製作方法
背景技術：
發明領域使用常規氣化器的合成氣生產通常含有在相對高的溫度下燃料混合物的部分氧化，所得到的燃燒產物包括所希望的合成氣和一定量的未燃燒的流出物。
當燃料混合物包括諸如焦炭或煤炭渣之類的固體物質時，焦炭和煤炭的組成可以是有不同的量未被燃燒，並通過氣化器以固體保留下來。當大量固體流出物組分進入氣化器驟冷室時，至少有一部分固休流出物將留在氣化器壁上並形成爐渣。爐渣在熱塑狀態時會逐漸下流至氣化器驟冷浴，或者當氣化器關閉並且溫度降低時，爐渣最後固化。
在合成氣生產過程中的某些時候，很明顯，氣化器中的過量爐渣的存在妨礙了氣化過程。此時，為了熔融爐渣或者脫爐渣操作的特定目的而人為地關閉氣化器。
這一操作基本上包括將一可燃燒混合物引入氣化器燃燒室，使其達到足夠高的溫度時爐渣開始熔融，並靠重力往下流入驟冷浴。
這一的害處是明顯的，特別是當部分燃燒的混合物在其組成中包括一定量的釩時。這一元素的存在會損害其後的脫渣操作，最常產生的是氣化器的縮頸喉管比氣化器的其他耐火材料部分有更大的損壞。喉管將趨於有形的腐蝕或由於流出物流路上的這一狹窄部分的爐渣積累和它經常遭受的熱震而被腐蝕掉。
簡而言之，本發明因此而提供一新型的氣化器喉管結構，它包括一個有循環介質在內的冷卻體系。
發明綜述為了克服氣化器脫渣過程中的主要缺點，現提供一新型的喉管部分，它能抵抗高溫的作用和熱震-常是產生相繼的喉管腐蝕的兩個因素。本發明所要敘述的氣化器喉管主要包括一種耐高溫材料，這種耐高溫材料能抵抗氣化過程中所能達到的正常高溫。
但喉管配備有內冷卻體系，內冷卻體系包括網絡或互相連接的管道支承架和/或載運流體冷卻介質通過喉管的管子。流體冷卻劑在其冷卻功能上是最有效的，特別是在流出物接觸喉管面時。
附圖的說明

圖1是氣化器的橫截面正視圖。
圖2是圖1的部分放大圖。
圖3是喉管部分的內支承和冷卻結構部分圖。
圖4是圖3的部分圖。
發明的說明參見圖1，圖1所示為所考慮類型的氣化器10，它主要包括有耐火磚或類似物的耐高溫材料襯裡12的長外殼11，它形成燃燒室13，注入的燃料混合物在其中發生部分燃燒。
氣化器上端提供有部分燃燒或脫渣操作的開口，開口處配置有燃燒器14。在一具體實施方案中燃燒器通過一個或多個有閥的導管(如16和17)也一燃料或燃料混合物的壓力源18連通。燃料可包括例如細粒的煤或焦炭以及支持燃燒的氣體，諸如氧和/或其它添加劑。
氣化器11的下端包括一般的錐體形狀底板19，以將燃燒的熱氣體產物和固體流出物向下導入縮頸喉管的開口21。底板19構成外殼11側壁的連續部分，同樣提供有能夠抵抗可達約2500°F的正常燃燒室溫度的耐高溫層22。
縮頸喉管開口21的功能是將熱氣體或流出物導流向下進入驟冷室23，在排放前，驟冷氣體和固體顆粒物質。驟冷室23包括一個浸管24，它是在縮頸喉管開口21的下方，與開口21間隔開來，其位置是將流動的氣體和可流動的固體物質導向下方，進入水浴26。
浸管24備有驟冷圈27，它的作用是將外部的壓力源42來的冷卻劑水噴向浸管24的管壁以保護其在與上面所說的高溫氣體和固體接觸後不被損壞。
在經過驟冷工序後，在通常情況下攜帶一定量顆粒物質的合成氣從氣化器的出口28排放出來，進入一個或多個熱交換器作進一步加工。進入水浴26的固體物質由於重力降落通過水浴並進入一鎖閉料桶29，在此將此固體組份定期排棄。
參見科2、3和4，氣化器10的喉管部分31實質上是氣化器底板19的耐高溫內襯22的連續部分。喉管部分31的形成基本上是用能在很大程度上抵抗高加工溫度和移動的爐渣的作用的耐高溫材料，移動的爐渣是從燃燒室壁和底流入水浴26。喉管包括一個最好是基本上垂直的中心軸。
喉管部分31在形式上通常是由高級鋼或同類材料的內部導管或管32框架構成。在一具體實施方案中，管32是圍繞喉管的垂直開口21等距離布置的，形成向外輻射的分段33，並在其各自的遠端或入口端34與一歧管36相連接，歧管用導管37與冷卻劑水的壓力源42連通，並且可置於喉管耐高溫材料之中或置於其外部。
各管段32包括一在內的垂直組件33，置於基本上與喉管開口21的中軸平行的位置。所說管段32的上部可向上彎一角度以限定鄰近氣化器底板19的冷卻通道。冷卻通道的第三段向下延伸，終止於排放管38。
如上所指出，排放管38的各分段33最好以水作為冷卻劑進行循環，它的安置用以將熱的冷卻劑直接導入水浴26。但此水流必須得到監測，以確保在脫渣和操作的生產階段有適當的水(雖然不是過量)保持在水浴26中。
冷卻水通過管道框架32後，最好是經管38排放入水浴26。但另外也可以將從框架來的出口熱水引向驟冷圈27，然後從驟冷圈引向浸管24的管壁。
喉管部分31內的管道框架32可用腹板39使其剛性化，或者用從管外表面向外延伸的外部縱向翼板剛性化，這樣可使相鄰的管段焊接在一起成為一個複合的結構體。
喉管部分31的抗熱環形體或管體由可澆鑄的耐高溫材料組成，這種耐高溫材料最初有足夠的柔韌性被置於剛性化的管道框架32之間或其周圍，並可用機械衝壓成所要求的形狀以在三個方向上與氣化器底板19和其耐高溫材料層23或塗層相符合。雖然可澆鑄的耐火材料會硬化形成固體塊狀物，但它可用耐高溫錨狀物41來加強，耐高溫錨狀物是有次序地間隔開的，並從腹板39或從管結構向外伸出以支持耐高溫材料。
在模鑄可澆鑄的耐高溫材料以支撐道框架32時，在對著喉管的表面上可做成至少一個爐渣滴流點或環43的輪廓，這有助於向下流的爐渣脫離喉管壁並落入水浴26中。在結構上，氣化器的喉管部分31可以緊固在底板19中作為原有的裝置，或可安裝在底板結構上作為可拆裝的和可更換的組件。因此，它可以做成可從氣化器底板19拆卸下來的結構，並可臨時用氣化器的鋼支撐底板或用伸入底板的螺栓將其安裝就位。
必須明白是，雖然本發明可以做出改進和變更而不脫離其精神和範圍，但應給予所附權利要求書中所指出的各種限定。
權利要求
1.一種在高溫氣氛中使碳質燃料混合物部分氧化以提供包括合成氣的熱流出物的氣化器，該氣化器包括燃燒室，在其中引入燃料混合物並部分氧化；盛有液體冷卻劑的在所說氣化器中的浴槽；所說氣化器中的喉管，其通路基本上垂直於所說的氣化器，並將所說的燃燒室與所說的浴槽連通以將部分氧化的熱產物導入所說的液體冷卻劑，所說的喉管包括與液體冷卻劑源連通的內冷卻體系，將所說的液體冷卻劑進行循環使之通過所說冷卻體系的裝置。
2.權利要求1所限定的氣化器，其中使所說液體冷卻劑循環的裝置包括埋裝於抗熱耐高溫材料中的管道框架。
3.權利要求2所限定的氣化器，其中使所說液體冷卻劑循環的裝置包括埋裝於耐高溫材料中的管道框架和至少一個與所說液體冷卻劑源接合併連通的入口。
4.權利要求3所限定的氣化器，其中所說的使所說的冷卻劑循環的裝置包括多個分立的管段，每一管段有一液體冷卻劑入口與所說的液體冷卻劑源連通並有冷卻劑排放出口。
5.權利要求4所限定的氣化器，其中使所說的多個分立的管段的入口是與共同的歧管相連通。
6.權利要求5所限定的氣化器，其中使所說的多個分立的管段包括基本上是垂直的段落，該段落的排列基本上與所說喉管軸線平行。
7.權利要求2所限定的氣化器，其中所說的管道框架包括置於與所說喉管軸線成法線的平面上中的一系列圈管。
8.權利要求2所限定的氣化器，其中使所說的共同歧管是埋裝於所說的耐高溫材料中的。
9.權利要求4所限定的氣化器，其中使所說的共同歧管是置於所說耐高溫材料外部的。
10.權利要求1所限定的氣化器，其中使所說的液體冷卻劑源中的液體冷卻劑是水。
11.權利要求1所限定的氣化器，其中使所說的燃燒室包括其中有穴腔的耐高溫襯裡，所說的喉管是活動式的插入所說穴腔中的。
12.權利要求1所限定的氣化器，其中使所說的使液體冷卻劑循環的裝置的安裝是將冷卻劑排放至所說的浴槽中的。
13.一種在氣化器中於高溫氣氛中使碳質燃料混合物部分氧化以提供包括合成氣的熱流出物的方法，該方法包括下列步驟使用燃燒室將碳質燃料混合物導入其中並進行部分氧化；使用所說氣化器中的液體冷卻劑浴槽；將一喉管置於所說的氣化器，喉管的通路基本上垂直於所說的氣化器；將燃燒室來的部分燃燒的熱產物導入所說的液體冷卻劑，使用所說喉管中的與液體冷卻劑源相連通的內冷卻體系，和將所說的液體冷卻劑進行循環通過所說的冷卻體系。
14.權利要求13所限定的氣化方法，其中所說的循環步驟包括將所說液體冷卻劑用的管道框架埋置於抗熱的耐高溫材料中。
全文摘要
在燃燒室(13)中進行碳質燃料混合物部分燃燒的氣化器(10)，後者包括一水浴(26)，包括合成氣的熱流出物燃燒產物浸沒於其中，燃燒產物經縮頸喉管(31)導入水浴(26)。為避免因暴露於流出物的高溫而產生的對喉管部分(31)的過渡腐蝕和/或熱震，喉管部分(31)用內框架管道(32)構成。框架(32)與冷卻流體(42)的壓力源連通，冷卻流體(42)最好是水，由此對喉管部分(31)進行充分冷卻，以抵消暴露於高溫流出物產生的負效應。
文檔編號C10K1/00GK1135727SQ94194251
公開日1996年11月13日 申請日期1994年11月18日 優先權日1993年11月22日
發明者D·D·布羅克, J·S·法爾塞逖, J·K·沃芬巴格, D·C·夫昂格 申請人:德士古發展公司