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      在導(dǎo)燃器和粉末燃燒器之間具有惰性氣體罩的汽化燃燒器的制造方法

      文檔序號(hào):4539861閱讀:171來源:國知局
      在導(dǎo)燃器和粉末燃燒器之間具有惰性氣體罩的汽化燃燒器的制造方法
      【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由導(dǎo)燃器部分和粉末燃燒器部分組成的、用于氣流式汽化器的組合式燃燒器,其中汽化介質(zhì)將燃料粉末和氧氣或者說將導(dǎo)燃器部分與粉末燃燒器部分通過惰性氣體罩隔開。由此降低了反應(yīng)速度、使得火焰延伸、降低火焰溫度并且使得汽化火焰由燃燒器端面移開。如此改變火焰的位置和形狀,從而減少輸入到燃燒器的朝向熱汽化腔室的端面中的熱量進(jìn)而減少由熱導(dǎo)致的磨損。
      【專利說明】在導(dǎo)燃器和粉末燃燒器之間具有惰性氣體罩的汽化燃燒器
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及一種用于利用包含自由氧的氧化劑在最高至1900°C的溫度和最大至IOMpa的壓力下汽化燃料粉末的燃燒器,所述燃燒器具有帶有氧化劑通道和燃料粉末通道的粉末燃燒器部分以及中央導(dǎo)燃器部分。
      [0002]此外,本發(fā)明還涉及一種具有集成的導(dǎo)燃器和點(diǎn)火裝置的汽化燃燒器,其用于借助包含自由氧的氧化劑在最大至IOMpa的壓力和高于燃料粉末的無機(jī)組成成分的熔點(diǎn)的溫度下汽化燃料粉末。
      【背景技術(shù)】
      [0003]已知用于部分氧化粉末狀燃料的碳粉末組合式燃燒器,其具有圓柱形的水冷卻殼體和位于內(nèi)部的、用于輸送粉末狀燃料和氧化劑的環(huán)形腔室。汽化燃燒器連同汽化裝置的反應(yīng)腔室界限形成汽化腔室的內(nèi)部輪廓。因此,與反應(yīng)腔室內(nèi)部接觸的元件必須承受高的熱負(fù)荷。在由“德國石油、天然氣、煤炭科學(xué)學(xué)會(huì)(der Deutschen WissenschaftlichenGesellschaft fiir Erdol, Erdgas und Kohle e.V.) ” 于 2008 年 12 月發(fā)表的文章“煤炭的提煉和轉(zhuǎn)化(Die Veredelung und Umwandlung von Kohle) ” 的章節(jié)“GSP 汽化(GSP-Vergasung) ”中對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。汽化燃燒器在中心具有氣體_氧氣燃燒器,所述氣體-氧氣燃燒器用作點(diǎn)火燃燒器和導(dǎo)燃器,并且配備有光學(xué)火焰監(jiān)控裝置和高壓點(diǎn)火裝置。該氣體-氧氣燃燒器用于起動(dòng)汽化燃燒器。
      [0004]也存在這樣的汽化燃燒器,其中朝向熱汽化腔室的燃燒器端面通過水冷卻。以下述的方式設(shè)計(jì)燃料粉末和汽化介質(zhì)的輸送,即直接在燃燒器嘴上進(jìn)行強(qiáng)化混合并發(fā)生反應(yīng),其中在火焰根部產(chǎn)生遠(yuǎn)超過2000°C的溫度。汽化壓力最高可達(dá)lOMpa。即使以水進(jìn)行間接冷卻,燃燒器端面也經(jīng)受極端的熱負(fù)荷,由于腐蝕和材料損害這會(huì)導(dǎo)致提高的磨損并且很大程度地限制汽化燃燒器的可用性。此外該問題由此尖銳化,即處在組合式燃燒器的中心的導(dǎo)燃器以0.3至0.5的氧氣比例系數(shù)運(yùn)行,并且其中產(chǎn)生的氣體無阻礙地與包含自由氧的汽化介質(zhì)一起燃燒并且在此產(chǎn)生非常高的溫度。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]本發(fā)明的任務(wù)是,如此改進(jìn)用于汽化燃料粉末的燃燒器,從而減少在燃燒器嘴上的由于熱負(fù)荷而導(dǎo)致的磨損。
      [0006]該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的燃燒器來解決。
      [0007]按照本發(fā)明應(yīng)用一種惰性氣體罩,以便延遲反應(yīng)對(duì)象的混合并且因此使得火焰遠(yuǎn)離燃燒器嘴。
      [0008]如此改變汽化火焰和導(dǎo)燃器火焰的位置和形狀,從而減少輸入到所述燃燒器的朝向熱汽化腔室的端面中的熱量。這可通過以下方式實(shí)現(xiàn),即使得反應(yīng)對(duì)象、亦即氧化劑和燃料通過一個(gè)或多個(gè)惰性氣體罩隔離。借此,降低反應(yīng)速度、使火焰延伸、降低火焰溫度并且使得汽化火焰從燃燒器端面移開。[0009]在從屬權(quán)利要求中對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案進(jìn)行說明。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0010]為了便于理解,在下文中作為實(shí)施例根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡釋。其中示出:
      [0011]圖1是由導(dǎo)燃器部分和粉末燃燒器部分組成的、具有在導(dǎo)燃器與粉末燃燒器部分的氧化劑通道之間的惰性氣體罩的組合式燃燒器的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的剖面圖;
      [0012]圖2是由導(dǎo)燃器部分和粉末燃燒器部分組成的、具有在導(dǎo)燃器與粉末燃燒器部分的氧化劑通道之間以及在粉末燃燒器部分的氧化劑通道與粉末通道之間的惰性氣體罩的組合式燃燒器的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的剖面圖。
      [0013]在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
      【具體實(shí)施方式】
      [0014]在具有500MW的總功率的汽化反應(yīng)器中使用按照?qǐng)D1所示的、由粉末燃燒器部分I和導(dǎo)燃器部分2組成的組合式燃燒器。所述組合式燃燒器位于汽化反應(yīng)器的頭部上并且向上封閉汽化腔室。通過粉末通道3將72mg/h的燃料粉末并且通過氧化劑通道4將34000Nm3/h的氧氣輸送給汽化腔室5并且在4.2Mpa的壓力和1750°C的汽化溫度下轉(zhuǎn)化為123500Nm3/h的合成粗氣體,其中溫度在此可以升高到1900°C。燃料粉末的輸送在具有作為輸送氣體的二氧化碳的密度流中以380kg/m3的輸送密度進(jìn)行。導(dǎo)燃器部分2位于組合式燃燒器的中心,通過燃燒氣體通道6將燃燒氣體并且通過氧氣通道7將氧氣輸送給所述導(dǎo)燃器部分。點(diǎn)燃和運(yùn)行導(dǎo)燃器部分2,以便將汽化反應(yīng)器置于在需要的運(yùn)行壓力下,點(diǎn)燃燃料粉末進(jìn)而開始汽化運(yùn)行。粉末燃燒器部分和導(dǎo)燃器部分的、用于輸送燃料粉末和氧化劑的各個(gè)通道通過冷卻通道8、9和10隔離,冷卻水流過所述冷卻通道。其中,如此選擇冷卻水壓力和溫度,從而不會(huì)出現(xiàn)沸騰狀態(tài)。盡管進(jìn)行強(qiáng)化冷卻,然而冷卻通道8、9和10仍然經(jīng)受非常高的溫度,這同樣導(dǎo)致在冷卻通道的內(nèi)表面和外表面之間存在高溫度梯度進(jìn)而導(dǎo)致快速磨損。通過安裝惰性氣體罩11,中斷或者至少延遲在由導(dǎo)燃器產(chǎn)生的氣體與來自氧化劑通道4的氧氣之間發(fā)生直接反應(yīng)。這會(huì)造成溫度下降并且使火焰與燃燒器端面分開??梢允褂玫?dú)狻⒍趸?、水蒸汽及其混合物或水作為惰性氣體。
      [0015]在汽化反應(yīng)器中,在與上述實(shí)施例中相同的條件下使用根據(jù)圖2所示的組合式燃燒器。除了在導(dǎo)燃器部分2與氧化劑通道4之間的惰性氣體罩11,在粉末燃燒器部分I的燃料粉末通道3與氧化劑通道4之間還使用附加的惰性氣體罩12,以便進(jìn)一步降低火焰溫度并且使汽化火焰離開燃燒器端面??梢允褂门c上述實(shí)施例中相同的惰性介質(zhì)。也可以由不同的惰性介質(zhì)形成惰性氣體罩。
      [0016]本發(fā)明也涉及一種用于利用包含自由氧的氧化劑在最高至1900°C的溫度和最大至IOMpa的壓力下汽化燃料粉末的燃燒器,其中,在用于氧化劑的環(huán)形通道4與燃料粉末的出口 3之間布置有用于排出惰性介質(zhì)12的環(huán)形通道。在一種特別的改進(jìn)方案中,該燃燒器可以通過布置在中央的導(dǎo)燃器2形成一組合式燃燒器。
      [0017]附圖標(biāo)記列表:
      [0018]I粉末燃燒器部分[0019]2導(dǎo)燃器部分
      [0020]3燃料粉末通道
      [0021]4氧化劑通道
      [0022]5汽化腔室
      [0023]6燃燒氣通道
      [0024]7氧氣通道
      [0025]8冷卻通道
      [0026]9冷卻通道
      [0027]10冷卻通道
      [0028]11在導(dǎo)燃器部分2與氧化劑通道4之間的惰性氣體罩
      [0029]12在氧化劑通道4與燃料粉末通道3之間的惰性氣體罩
      【權(quán)利要求】
      1.燃燒器,其用于利用包含自由氧的氧化劑在最高至1900°C的溫度和最大至IOMpa的壓力下汽化燃料粉末,所述燃燒器具有帶有氧化劑通道(4)和燃料粉末通道(3)的粉末燃燒器部分(I)以及中央的導(dǎo)燃器部分(2),其特征在于,在燃燒器嘴上在所述導(dǎo)燃器部分(2)與所述粉末燃燒器部分(I)之間布置有用于排出惰性介質(zhì)(11)的環(huán)形通道。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒器,其特征在于,所述粉末燃燒器部分(I)的氧化劑通道(4)直接與用于排出所述惰性介質(zhì)(11)的環(huán)形通道相鄰。
      3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃燒器,其特征在于,在所述氧化劑通道(4)與所述燃料粉末通道(3)之間布置有用于排出惰性介質(zhì)(12)的環(huán)形通道。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃燒器,其特征在于,所述惰性介質(zhì)是氮?dú)狻?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃燒器,其特征在于,所述惰性介質(zhì)是二氧化碳。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃燒器,其特征在于,所述惰性介質(zhì)是水蒸汽。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃燒器,其特征在于,所述惰性介質(zhì)是水。
      8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃燒器,其特征在于,所述惰性介質(zhì)是由氮?dú)?、二氧化碳、水蒸汽和水?gòu)成的組得到的任意混合物。
      9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃燒器,其特征在于,對(duì)于在所述導(dǎo)燃器與所述粉末燃燒器部分(I)之間用于排出惰性介質(zhì)(11)的環(huán)形通道以及對(duì)于在所述粉末燃燒器部分(I)的氧化劑通道⑷與燃料粉末通道⑶之間用于排出惰性介質(zhì)(12)的環(huán)形通道來說,由氮?dú)?、二氧化碳、水蒸汽和水?gòu)成的組得到不同的惰性介質(zhì)。
      【文檔編號(hào)】F23D1/00GK103672877SQ201310517890
      【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月17日
      【發(fā)明者】D·阿德勒, N·菲舍爾, M·耶尼希, J·諾亞克, M·興尼茨 申請(qǐng)人:西門子公司
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