冷環(huán)形氣體收集器的制造方法
【專利摘要】在將含碳固體在固定床中用氧氣和/或蒸汽氣化中，必須連續(xù)地將在壓力下操作的反應(yīng)器(10)中裝入固體。這些固體借助在頂部和在底部開(kāi)口的環(huán)形裙板(1)從鎖中供入固定床(12)中。該裙板(1)包含內(nèi)部和外部夾套使得形成具有至少一個(gè)冷卻介質(zhì)入口和/或出口的冷卻間隙。
【專利說(shuō)明】冷環(huán)形氣體收集器
[0001] 本發(fā)明涉及用于向在壓力下操作的反應(yīng)器中裝入含碳固體的設(shè)備，其中將固體在 固定床中用氧氣和/或蒸汽氣化，其中設(shè)備包含在頂部和底部開(kāi)口的環(huán)形裙板，固體通過(guò) 鎖（lock)供入其中，此外，涉及帶有該設(shè)備的固定床氣化反應(yīng)器，和操作該反應(yīng)器的方法。
[0002] 氣化應(yīng)當(dāng)理解為將含碳固體或液體物質(zhì)（例如煤、生物質(zhì)或石油）用氣化介質(zhì) (氧氣/空氣、蒸汽）轉(zhuǎn)化成所謂的合成氣。作為主要組分，該合成氣包含氫氣（H 2)、水 (H2O)、一氧化碳（CO)、二氧化碳（CO2)和甲烷（CH 4)。CO和H2是用于多種化學(xué)合成的起始 物質(zhì)，基于該起始物質(zhì)，然后可產(chǎn)生更長(zhǎng)鏈產(chǎn)物，例如汽油和柴油如所謂的CtL燃料（煤制 液），或者其它有價(jià)值材料（SNG =代用天然氣，用于氨/肥料/尿素的H2、甲醇等）。
[0003] 然而，合成氣還包含硫化氫（H2S)、氧硫化碳（COS)、鹽酸（HCl)、氨（NH 3)、氫氰酸 (HCN)、部分氟化氫（HF)以及可能的高級(jí)烴和焦油。氣體的組成取決于如所選擇的氣化方 法規(guī)定的原料組成、所用氣化介質(zhì)的種類和質(zhì)量、反應(yīng)條件和存在的反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)邊界條 件。
[0004] 原則上，三類不同的固體氣化方法是已知的：在流化床中氣化、在由固體形成的固 定床中氣化，以及最后在夾帶床（entrained bed)反應(yīng)器中氣化。不同的氣化技術(shù)施加對(duì) 燃料的不同要求，在選擇燃料或燃料加工概念中必須相應(yīng)地考慮這一點(diǎn)。
[0005] 當(dāng)實(shí)際反應(yīng)器設(shè)計(jì)為固定床反應(yīng)器時(shí)，它包括具有外部水夾套的基本圓柱形立式 反應(yīng)器。固體含碳燃料，通常煤或生物質(zhì)通過(guò)鎖從上面引入存在于反應(yīng)器內(nèi)部的煤分配器 中，在那里形成固定床，其停留在排列在反應(yīng)器下部區(qū)域中的回轉(zhuǎn)爐菌（rotary grate)上。 從該下部區(qū)域，將氧氣和蒸汽吹入固定床中。
[0006] 這些熱氣體從下至上流過(guò)固定床，而固體通過(guò)鎖系統(tǒng)從上面再填入。因此，還提及 逆流固定床氣化。由于再填充的固體具有約40°c的溫度，整個(gè)固定床具有這樣的溫度狀態(tài)， 其中最熱的部分位于回轉(zhuǎn)爐蓖附近，且溫度向上朝向固體供應(yīng)降低。相應(yīng)于該溫度狀態(tài)，在 固定床內(nèi)部進(jìn)行不同的反應(yīng)。因此，通常還提及這樣的反應(yīng)區(qū)，在那里不存在清楚地分離的 單獨(dú)的區(qū)，而是各個(gè)區(qū)并入彼此中。在再填充固體附近的氣化器上部中，進(jìn)行物理吸著的氣 體的干燥和解吸。所謂的反應(yīng)區(qū)位于干燥區(qū)以下，在其上部中進(jìn)行固體的除氣。除氣之后 是固體根據(jù)Boudouard反應(yīng)以及水煤氣和水煤氣輪換反應(yīng)的實(shí)際氣化。在隨后的區(qū)中，進(jìn) 行固體的燃燒。
[0007] 特別是在燃燒期間得到的灰下降通過(guò)回轉(zhuǎn)爐蓖并進(jìn)一步從那里排出。反應(yīng)物的未 轉(zhuǎn)化氣體部分，主要是蒸汽、氮?dú)夂蜌鍤馀c形成的合成氣一起經(jīng)由在固定床以上提供的氣 體取出口取出。
[0008] 用于將燃料供入反應(yīng)器中的鎖系統(tǒng)是必要的，因?yàn)榉磻?yīng)器在至多l(xiāng)OObarg，優(yōu)選至 多60barg的壓力下，特別優(yōu)選在至少50barg的操作壓力下操作，因此固體必須在壓力下引 入。借助鎖系統(tǒng)引入不連續(xù)地進(jìn)行，其中首先將燃料在大氣條件下引入由反應(yīng)器終止的鎖 中，然后在鎖系統(tǒng)中加壓并在該壓力下填入反應(yīng)器中。隨后再次將反應(yīng)器相對(duì)于鎖系統(tǒng)封 閉。為了能夠仍在恒定條件下以穩(wěn)態(tài)操作，因此必須在反應(yīng)器內(nèi)部提供另外的固體儲(chǔ)集器， 這確保固體床總是具有相同的高度。為此，已知例如來(lái)自Lurgi?或VEB PKM Anlagenbau Leipzig的各種內(nèi)部構(gòu)件，例如所謂的煤分配器。已經(jīng)嘗試過(guò)通過(guò)這些設(shè)備的各種設(shè)計(jì)選擇 性地影響煤顆粒譜的自然分離。結(jié)果僅有限程度地適于實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的氣化。顆粒譜和分解行 為非常依賴于煤的類型和性能。
[0009] 該設(shè)備例如描述于DE 112005002983T5中。這是圓柱形或向內(nèi)錐形（inwardly tapering)，即具有開(kāi)口端的中空反轉(zhuǎn)截頭圓維裙板（hollow inversely frustoconical apron)，其從反應(yīng)器頭部垂下，使得從煤鎖中排出的煤沿著裙板內(nèi)部移動(dòng)，以分布于固體床 中。裙板的下端通常位于固定床內(nèi)部。在裙板與氣體發(fā)生器的壁之間形成環(huán)形氣體收集區(qū)， 從那里收集的粗氣體通過(guò)氣體出口側(cè)向取出。
[0010] 在目前操作的最大裝置中，煤在固定床氣化方法中主要轉(zhuǎn)化成合成氣，其中 出口和反應(yīng)末端溫度平均如此低以致所得合成氣在200-300°C (對(duì)于潮濕的褐煤）或 400-450°C (對(duì)于未成熟的硬煤（young hard coal))的溫度下從反應(yīng)器中取出。此處必須 區(qū)別平均溫度與由固定床的不均勻性導(dǎo)致的溫度峰。平均溫度對(duì)腐蝕以及因此組件的使用 壽命而言是決定性的。溫度峰決定熱和機(jī)械負(fù)荷，因此必須不超過(guò)極限值。
[0011] 迄今為止，用于在固定床中煤氣化的設(shè)備的有限價(jià)值必須被這樣地限定，以便在 650或670°C的溫度峰下反應(yīng)器的功率降低或者甚至停工變成必要的，以限制粗氣體出口 的熱負(fù)荷。差的煤質(zhì)量或性能和高負(fù)荷提高該溫度峰的振幅和頻率。
[0012] 由于化石原料越來(lái)越短缺，未來(lái)必須設(shè)計(jì)固體氣化器以致不僅可將例如濕褐煤或 未成熟的硬煤，而且將具有更高反應(yīng)末端溫度和較差性能的其它煤氣化。另外，再生原料或 二次原料的固定床氣化正在獲得重要性，其主要具有在固定床氣化方面的較差性能。此處 產(chǎn)生的溫度可導(dǎo)致至少700°c，優(yōu)選至多800°C，部分地甚至至多1000°C的氣體出口溫度。 在這些溫度下，所用裙板暴露于明顯更大的材料應(yīng)力下。
[0013] 另外，具有高硫或鹵素含量的煤被更高程度地氣化。如已提到的，這導(dǎo)致所得粗合 成氣中如H 2s、COS、HCl和HF的化合物。與位于迄今常用溫度以上的溫度（例如濕褐煤約 250°C，未成熟硬煤約450°C，與較老硬煤450-550°C、無(wú)煙煤550-600°C相比）一起，這導(dǎo)致 裙板處更強(qiáng)的腐蝕。向這些典型的操作溫度上還必須增加溫度峰，其取決于煤的質(zhì)量和顆 粒譜。使褐煤極大地解體例如由于高的細(xì)粒含量導(dǎo)致溝流（channeling)，這導(dǎo)致CO 2和溫 度峰。為更換裙板，必須將裝置停車(chē)，使得發(fā)生產(chǎn)量損失。另一方面，裙板如此大以致耐高 溫材料的使用會(huì)導(dǎo)致投資成本相當(dāng)?shù)靥岣撸虼耸歉硬唤?jīng)濟(jì)的，因?yàn)槟透邷夭牧系氖褂?僅會(huì)有限程度地防止例如通過(guò)鹵化氫的腐蝕。
[0014] 因此，本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)稱為環(huán)形氣體收集器的裙板使得甚至在450°C以上的 氣化溫度下和/或當(dāng)使用含有硫和/或鹵素的燃料時(shí)，裝置的長(zhǎng)使用壽命變得可能的。同 時(shí)，頻繁的溫度峰必須是被耐受的而不施以負(fù)荷降低或者反應(yīng)器的簡(jiǎn)短或更長(zhǎng)期停機(jī)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，該目的用根據(jù)權(quán)利要求1的裝料裝置解決。將裙板冷卻，為此，包含 內(nèi)部夾套和外部夾套，其間形成具有至少一個(gè)用于供入和排出冷卻介質(zhì)的入口和出口的冷 卻間隙。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)展，形成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，特別是圓柱形、圓錐形或部分圓錐形的裙板。 圓柱形的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)鎖系統(tǒng)引入的燃料散布于燃料床的整個(gè)橫截面上。另外，因此可使煤 進(jìn)料槽的體積最大化，使得用相同的填充體積，其具有相當(dāng)短的長(zhǎng)度且有效反應(yīng)器高度不 會(huì)決定性地降低。然而，可以接受連接兩個(gè)煤鎖操作之間的時(shí)間以及氣化和進(jìn)料的可能誤 差所需的煤量。
[0017] 當(dāng)裙板夾套為圓錐形的時(shí)，裝料裝置應(yīng)朝向固定床縮小。這具有來(lái)自固定床的粗 氣體的自由出口表面盡可能大的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)提供盡可能大的出口表面,可使各氣體速度和 因此粉塵的夾帶量最小化。另外，所得氣體收集空間具有盡可能大的體積，使得粗氣體的流 動(dòng)速度在氣體收集空間中也降低，并改進(jìn)粉塵保持力。最后，必須將出口表面設(shè)計(jì)得盡可能 大，使得粗氣體可更均勻地流過(guò)燃料床的整個(gè)橫截面，并使煤顆粒的夾帶最小化。應(yīng)使錯(cuò)流 降低，以確保整個(gè)固定床中均勻的反應(yīng)條件。
[0018] 安裝在圓柱形部件上的部分圓錐形結(jié)構(gòu)結(jié)合了兩種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。
[0019] 在正在進(jìn)行的操作中，將冷卻間隙中裝入冷卻劑，優(yōu)選鍋爐給水。如果使用水，水 必須滿足蒸汽發(fā)生器的準(zhǔn)則，以防止碳酸鹽或鍋爐積垢的沉積。原則上，必須設(shè)計(jì)冷卻間隙 使得冷卻劑的輸入流在一個(gè)邊上提供，且冷卻劑的輸出流在相對(duì)邊上。然而，優(yōu)選設(shè)計(jì)冷卻 間隙以便在一邊上是液體不可透過(guò)的，即內(nèi)部和外部夾套在此處以液體密閉方式連接。優(yōu) 選地，該邊面向固定床，即排列在反應(yīng)器的底部。將冷卻間隙中裝入冷卻劑可借助共同的供 應(yīng)和排出導(dǎo)管進(jìn)行，或者提供至少一個(gè)入口和一個(gè)出口。
[0020] 在背離固定床的裙板邊上，即在上部邊上，冷卻間隙由優(yōu)選環(huán)形蓋封閉，其中提供 大量開(kāi)口以引入和排出冷卻介質(zhì)。然后可將冷卻介質(zhì)在裙板的整個(gè)外周上引入冷卻間隙 中。當(dāng)將冷卻介質(zhì)如水通過(guò)上升通過(guò)裙板外部的熱合成氣加熱時(shí)，它蒸發(fā)并上升到頂部，以 蒸氣形式通過(guò)蓋的開(kāi)口從冷卻間隙中逸出。
[0021] 優(yōu)選地，內(nèi)部和外部夾套并行延伸，因?yàn)樵O(shè)備因此可容易地制造，且所得冷卻間隙 在各點(diǎn)具有相同的寬度。以相同的方式，此處可方便地形成冷卻間隙以使得在沿著裙板的 氣體體積流量和因此待消散的熱量特別高的那些點(diǎn)處，它具有比很少橫過(guò)的點(diǎn)具有更大的 寬度。例如，面對(duì)氣體出口的區(qū)域經(jīng)受大的負(fù)荷。因此，可確保實(shí)際上整個(gè)裙板充分地冷卻。
[0022] 在本發(fā)明的特別優(yōu)選方面，在裙板的內(nèi)部與外部夾套之間提供隔壁（bulkhead)， 其優(yōu)選平行于內(nèi)部和外部夾套延伸，以用冷卻液均勻填充。通過(guò)隔壁，形成內(nèi)部和外部冷卻 間隙，其至少在一個(gè)點(diǎn)上，優(yōu)選在裙板的整個(gè)外周上相互連接。
[0023]內(nèi)部與外部冷卻間隙之間的連接特別容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵诟舯谂c連接內(nèi)部夾套和外 部夾套的夾套部分之間提供了自由空間，即隔壁不向下延伸到裙板的底部。以該設(shè)計(jì)，可實(shí) 現(xiàn)冷卻劑流過(guò)裙板而不需要泵：外部冷卻間隙連接裙板的外部夾套，其與氣體收集空間直 接接觸并暴露于上升的熱粗合成氣的溫度下，使得它相應(yīng)地被加熱。借助內(nèi)部夾套，內(nèi)部冷 卻間隙中的冷卻劑與僅具有約40°C的溫度的再填充固體連接。外部冷卻間隙中的冷卻劑因 此暴露于明顯比內(nèi)部冷卻間隙中冷卻劑更高的熱傳遞下，使得由于對(duì)流發(fā)生通過(guò)冷卻間隙 的定向流。
[0024]現(xiàn)在當(dāng)水用作冷卻液時(shí)，水的沸點(diǎn)位于熱粗合成氣的溫度以下。這也是冷卻系統(tǒng) 在壓力下操作時(shí)的情況（30bara :沸點(diǎn)234°C ;51bara :265°C )。所得蒸汽總是向上流入出 口。在特別優(yōu)選的方面，將冷卻劑供入內(nèi)部冷卻間隙中并從外部冷卻間隙中取出。因此，通 過(guò)內(nèi)部冷卻間隙引入的冷卻水通過(guò)與隔壁接觸而輕微加熱，并使該熱向上進(jìn)入裙板內(nèi)部中 的再填充固體中，這甚至微小程度地導(dǎo)致冷卻水溫度的降低，然后進(jìn)入外部冷卻間隙中。由 于與裙板的熱外部夾套接觸，水在那里蒸發(fā)，因此將熱從系統(tǒng)中取出。所得蒸汽從在外部 冷卻間隙中提供的蒸汽出口中流出。由于蒸汽的逸出，新的冷卻水連續(xù)地從內(nèi)部冷卻間隙 輸送至外部冷卻間隙中。在該系統(tǒng)中，內(nèi)部和外部冷卻間隙因此通過(guò)自然對(duì)流而橫向移動(dòng) (traverse)。自然對(duì)流由入口中的水柱與出口中的蒸汽-水柱的密度差限定。這產(chǎn)生作為 蒸汽產(chǎn)生與水循環(huán)的商的所謂循環(huán)數(shù)，這由給定幾何學(xué)的壓力損失限制。當(dāng)以反應(yīng)器的垂 直結(jié)構(gòu)，冷卻水的輸入流和輸出流在裙板的上部邊進(jìn)行時(shí)，設(shè)備特別有效地操作。
[0025] 優(yōu)選地，設(shè)計(jì)隔壁以使得內(nèi)部冷卻間隙具有比外部冷卻間隙更小的寬度。這在使 用水作為冷卻劑時(shí)具有所得蒸汽提供外部冷卻間隙中的足夠體積的優(yōu)點(diǎn)。因此，可使得水 /蒸汽的最佳循環(huán)數(shù)稱為可能并可使壓力損失最小化。
[0026] 本發(fā)明的主題還有用于將含碳固體用權(quán)利要求7的特征的反應(yīng)器用氧氣和蒸汽 氣化。該反應(yīng)器包含在底部附件的回轉(zhuǎn)爐蓖和在反應(yīng)器頭部的固體鎖，其后是上述裙板。
[0027] 有利地，形成反應(yīng)器以使得裙板的冷卻間隙的入口和/或出口與反應(yīng)器本身的冷 卻系統(tǒng)連接。這具有以下優(yōu)點(diǎn)：為冷卻裙板，不必安裝分開(kāi)的冷卻回路并可因此降低資本成 本，另外，提高了冷卻系統(tǒng)的可靠性和操作安全性。優(yōu)選地，反應(yīng)器本身也具有冷卻夾套，裙 板的冷卻夾套并入所述冷卻夾套中。
[0028] 此外，裙板和反應(yīng)器優(yōu)選相互焊接。這變得可能，因?yàn)橥ㄟ^(guò)冷卻設(shè)備，內(nèi)部和外部 夾套的溫度與未冷卻的裙板相比可明顯降低。當(dāng)51bara以下的水用作冷卻液時(shí)，沸點(diǎn)溫度 為約265°C，因此明顯位于由此日益發(fā)生對(duì)碳鋼的熱氣體腐蝕的300°C的臨界溫度以下。由 于冷卻保護(hù)裙板以防腐蝕，而且還防止由于煤向下移動(dòng)而導(dǎo)致的腐蝕，不再必須定期置換 它，使得昂貴的可解除連接不再是必要的。
[0029] 最后，本發(fā)明的思想還延伸至具有權(quán)利要求10的特征的用氧氣和蒸汽將含碳固 體氣化的方法。氣化在固定床中進(jìn)行，其中將固體經(jīng)由鎖分批地引入反應(yīng)器的固定床中，然 后連續(xù)地通過(guò)本發(fā)明裝料裝置。冷卻介質(zhì)以液體形式引入夾套中并至少部分地以蒸氣形式 取出。通過(guò)該冷卻，可有效地保護(hù)設(shè)備以防腐蝕，同時(shí)可進(jìn)行對(duì)熱粗合成氣的輕微最初冷 卻，使得隨后的組件也負(fù)載較少。
[0030] 當(dāng)取出的蒸汽可作為反應(yīng)物/氣化介質(zhì)在方法內(nèi)部有利地再使用時(shí)，該冷卻特別 有利。在固定床氣化中，蒸汽充當(dāng)"調(diào)節(jié)劑"，以限制燃燒溫度使得煤灰不熔融。蒸汽必須過(guò) 量加入。
[0031] 當(dāng)水用作冷卻液且以蒸氣形式取出的冷卻水本身可用作反應(yīng)物，即在固定床中將 固體氣化所需的蒸汽流部分地用冷卻中產(chǎn)生的蒸汽供入時(shí)，蒸汽的使用證明是非常特別有 利的。由此可降低方法的蒸汽需求，這降低操作成本。當(dāng)反應(yīng)器本身還包含水冷夾套且還 在那里形成蒸汽時(shí)，所需總蒸汽量的約20體積％可通過(guò)從所有冷卻組件中收集的蒸汽再 循環(huán)而節(jié)約。
[0032] 本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點(diǎn)和可能應(yīng)用也可從以下對(duì)典型實(shí)施方案和圖的描述中取 得。描述或闡述的所有特征本身或者以任何組合形成本發(fā)明的主題，而不取決于它們是否 包括在權(quán)利要求或其反向參考中。
[0033] 在圖中：
[0034] 圖1示意性地顯示逆流操作的固定床反應(yīng)器，
[0035] 圖2顯示本發(fā)明環(huán)形氣體收集器，
[0036] 圖3顯示本發(fā)明環(huán)形氣體收集器的蓋。
[0037] 圖1示意性地顯示反應(yīng)器10。它是逆流操作的立式固定床反應(yīng)器，其包含在底部 附近的回轉(zhuǎn)爐蓖11。在該回轉(zhuǎn)爐蓖11上，在操作中形成固體床12。借助給料器13,將蒸汽 和/或含氧介質(zhì)如空氣、富氧空氣或者以及純氧氣從下面均勻分布地引入和注入床12中。 由固定床12中的反應(yīng)形成的灰通過(guò)回轉(zhuǎn)爐蓖11排出并經(jīng)由帶有隨后的灰鎖的灰取出口 14 除去。反應(yīng)器10是水冷的，并包含在外部夾套18與內(nèi)部夾套19之間的冷卻間隙17 (圖 2)。
[0038] 在反應(yīng)器10上提供鎖20,借助其供入煤或其它含碳固體。鎖20之后是圖2所示 的裙板30,其用作固體儲(chǔ)集器，使得反應(yīng)器10中的固定床12具有均勻且足夠的填充水平， 但煤的裝入通過(guò)鎖20不連續(xù)地進(jìn)行。在固定床12上提供圍繞裙板30的自由空間，其中收 集反應(yīng)氣體以及未使用的蒸汽。在該氣體收集空間15中收集的氣體經(jīng)由氣體取出口 16取 出。
[0039] 圖2示意性且以截面顯示本發(fā)明裝料裝置1的右半部分。氣體取出口16主要僅 在反應(yīng)器的一邊上提供。
[0040] 裝料裝置1包含雙壁裙板30,其具有內(nèi)部夾套31和外部夾套32,其間形成冷卻間 隙33。在面對(duì)固定床12的裙板30的下端，內(nèi)部夾套31和外部夾套32通過(guò)夾套部分35 以液體密閉的方式連接。在裙板30內(nèi)部，在內(nèi)部夾套31與外部夾套32之間提供隔壁34。 該隔壁34將在內(nèi)部夾套31與外部夾套32之間形成的冷卻間隙33分成內(nèi)部冷卻間隙33i 和外部冷卻間隙33a。在正在進(jìn)行的操作中，內(nèi)部冷卻間隙33i借助內(nèi)部夾套31連接保留 在裙板30中的固體，而外部冷卻間隙33a借助外部夾套32連接氣體收集空間15和固定床 12〇
[0041] 在隔壁34與連接內(nèi)部夾套31和外部夾套32的夾套部分35之間提供自由空間 36,內(nèi)部冷卻間隙33i和外部冷卻間隙33a在裙板30的下端通過(guò)所述自由空間彼此連接。
[0042] 優(yōu)選水的冷卻液引入隔壁34與內(nèi)部夾套31之間，通過(guò)重力向下流動(dòng)并與在裙板 內(nèi)部提供的冷煤（約40°C )熱交換。由于隔壁34不用夾套部分35終止沖洗，水可在裙板 30的下部邊上進(jìn)入外部冷卻間隙33a中。在外部夾套32中，冷卻液與氣體收集空間15中 的熱氣體直接熱交換。由于至多700°C，優(yōu)選至多800°C的氣體溫度，將水加熱至各自的沸 點(diǎn)溫度（在51bara的操作壓力下約265°C)并蒸發(fā)。由于其明顯更低的密度，蒸汽在外部 冷卻間隙33a中向上上升（對(duì)流）并可在冷卻間隙33a的上端取出。外部夾套32的表面 溫度會(huì)比冷卻水溫度高至多30° (取決于氣體溫度和負(fù)荷），因?yàn)闊醾鬟f在氣體側(cè)上是高 的。在外部夾套32處，仍得到輕微低于300°C的溫度，這明顯在基本相當(dāng)于氣體溫度的未冷 卻環(huán)形氣體收集器中所得溫度以下?？杀苊饣蛘咧辽贅O大地降低碳鋼的熱氣體腐蝕。
[0043] 當(dāng)反應(yīng)器10本身還包含水冷夾套時(shí)，裙板30的冷卻間隙33優(yōu)選與反應(yīng)器10的 冷卻系統(tǒng)，以連接使得來(lái)自反應(yīng)器10的外部夾套18與內(nèi)部夾套19之間的冷卻間隙17的 冷卻水也可用于裝入裙板30的冷卻間隙33中。
[0044] 圖3顯示安裝在裝料裝置1上，優(yōu)選焊接在其上的環(huán)形蓋40,同時(shí)表示冷卻劑的輸 入流和輸出流以及在反應(yīng)器10上的連接。
[0045] 在蓋40的中心提供圓形開(kāi)口 41，固體可通過(guò)所述開(kāi)口從鎖系統(tǒng)20進(jìn)入裝料裝置 1中。向外部偏移并與裙板30的夾套關(guān)聯(lián)，在同心圓上提供兩排開(kāi)口 42,43,分別借助所 述開(kāi)口將冷卻劑引入內(nèi)部冷卻間隙33i中并從外部冷卻間隙33a中取出。借助外周凸起 (pro jection) 44,可將蓋40連接，例如焊接在反應(yīng)器10的內(nèi)部夾套19上（參見(jiàn)圖2)。
[0046] 在本發(fā)明冷環(huán)形氣體收集器中，由于煤不斷通過(guò)導(dǎo)致的內(nèi)部夾套磨損通過(guò)較低的 壁溫度極大地降低，由此延長(zhǎng)可能的使用壽命。由于較低的溫度，避免或極大地降低了外部 夾套上的熱氣體腐蝕，而不取決于粗氣體中腐蝕性組分的濃度。粗氣體中的腐蝕性組分由 煤組成決定。
[0047] 另外，氣體在環(huán)形氣體收集器的外部夾套處輕微冷卻，這產(chǎn)生隨后裝置部分較低 的溫度負(fù)荷。通過(guò)在環(huán)形氣體收集器冷卻氣體，將熱在一個(gè)點(diǎn)從方法中取出并將冷卻劑蒸 發(fā)。
[0048] 當(dāng)水用作冷卻劑時(shí)，可隨后將形成的蒸汽作為氣化用蒸汽供入系統(tǒng)中，由此可降 低待供入的反應(yīng)物的成本。
[0049] 參考數(shù)字列表：
[0050] 1 裝料裝置
[0051] 10反應(yīng)器
[0052] 11回轉(zhuǎn)爐蓖
[0053] 12固定床
[0054] 13含氧氣體和/或蒸汽的進(jìn)料
[0055] 14灰取出口
[0056] 15氣體收集空間
[0057] 16氣體取出口
[0058] 17冷卻間隙
[0059] 18反應(yīng)器的外部夾套
[0060] 19反應(yīng)器的內(nèi)部夾套
[0061]20 鎖
[0062] 30 裙板
[0063] 31內(nèi)部夾套
[0064] 32外部夾套
[0065] 33冷卻間隙
[0066] 33a外部冷卻間隙
[0067] 33i內(nèi)部冷卻間隙
[0068] 34 隔壁
[0069] 35夾套部分
[0070] 36自由空間
[0071] 40 蓋
[0072] 41 開(kāi)口
[0073] 42 開(kāi)口
[0074] 43 開(kāi)口
[0075] 44 凸起
【權(quán)利要求】
1. 用于向在壓力下操作的反應(yīng)器（10)中裝入含碳固體的設(shè)備（I)，其中將固體在固定 床（12)中用氧氣和/或蒸汽氣化，其中設(shè)備包含在頂部和在底部開(kāi)口的環(huán)形裙板（30)，固 體通過(guò)鎖（20)供入其中，其特征在于裙板（30)包含內(nèi)部夾套（31)和外部夾套（32)，其間 形成具有至少一個(gè)用于提供和排出冷卻介質(zhì)的入口和/或出口的冷卻間隙（33)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于形成旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，特別是圓柱形、圓錐形或部分圓 錐形的裙板（30)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于裙板（30)的內(nèi)部夾套（31)和外部夾套 (32)在面對(duì)反應(yīng)器（10)中的固定床（12)的下側(cè)上彼此連接。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于在面對(duì)固定床（12)的裙板（30)的 上部邊上，冷卻間隙（33)被包含多個(gè)開(kāi)口（42,43)以提供和排出冷卻介質(zhì)的蓋（40)封閉。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于在裙板（30)的內(nèi)部夾套（31)與外 部夾套（32)之間提供隔壁（34)，使得形成內(nèi)部和外部冷卻間隙（33i，33a)，其中內(nèi)部和外 部冷卻間隙（33i，33a)至少在一個(gè)點(diǎn)彼此連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于內(nèi)部和外部冷卻間隙（33i，33a)在裙板（30)的 整個(gè)外周上彼此連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6的設(shè)備，其特征在于在隔壁（34)與連接內(nèi)部夾套（31)和外部 夾套（32)的夾套部分（35)之間提供自由空間（36)。
8. 用于將含碳固體在固定床中用氧氣和/或蒸汽氣化的反應(yīng)器（10)，其包含根據(jù)前述 權(quán)利要求中任一項(xiàng)的裝料裝置（1)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的反應(yīng)器，其特征在于裝料裝置（1)的冷卻間隙（33)的入口和/或 出口與在反應(yīng)器（10)的內(nèi)部夾套（19)與外部夾套（18)之間的冷卻間隙（17)連接。
10. 將含碳固體用氧氣和蒸汽氣化的方法，其中氣化在在壓力下操作的固定床反應(yīng)器 中進(jìn)行并將固體經(jīng)由鎖通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的裝料裝置引入固定床中，其特征 在于冷卻介質(zhì)以液體形式引入裝料裝置的冷卻間隙中且冷卻介質(zhì)至少部分地以蒸氣形式 從冷卻間隙中取出。
【文檔編號(hào)】C10J3/30GK104321413SQ201380024722
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月11日
【發(fā)明者】O·特納, F·茹達(dá)斯, M·克雷斯, M·庫(kù)馬爾, J·貝特納 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開(kāi)發(fā)液化空氣有限公司