煤的汽化反应器

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本发明涉及对充分粉碎的固体含碳燃料和氧化剂进行部分氧化操作的反应器。\n充分粉碎的固体含碳燃料用于制备合成气的各工艺过程之中，在这些过程中利用含氧气体使所说的充分粉碎的固体含碳燃料在反应器中部分燃烧，其中在所说的部分燃烧过程中形成的液体炉渣通过所说反应器底部的出口除去，靠重力通过排渣装置通入水浴之中或者炉渣骤冷容器之中，在聚冷下使渣固化。\n用基本上纯净的氧（作为所说的含氧气体）部分燃烧充分粉碎的固体含碳燃料产生主要由一氧化碳和氢组成的合成气。当含氧气体是空气或富氧空气时形成的合成气，当然也含有大量氮。所谓充分粉碎的固体含碳燃料，一般指的是煤或其它固体燃料，例如褐煤、泥煤、木材、焦碳和炭黑等等，但是也可以是液体或气体与颗粒固体燃料的混合物。\n向所说反应器中再加入缓和剂是有益的。所说缓和剂的目的是缓和温度对反应器的作用，制备合成气的反应物和/或产物与所说缓和剂之间的吸热反应使这种缓和作用得到保证。适用的缓和剂是水蒸汽和二氧化碳。\n所说的气化作用最好在1200～1700℃温度范围内和1～200巴压力范围内进行。\n制备合成气用的反应器，可以具有任何适用的形状。\n向反应器供给充分粉碎的固体含碳燃料和含氧气体，可以按照任何适于此目的方式进行，关于这一点将不作详细介绍。\n部分燃烧反应中形成的液体炉渣滴下后，通过设在反应器底部的出口排出。\n在对充分粉碎的固体含碳燃料进行部分氧化过程中，例如煤的气化反应时，所说燃料借助于适当的载带流体由供料装置供入气化器中。\n此热的产物气体通常含有一些胶粘性颗粒，冷却时这种颗粒丧失其粘着性。\n热产物气体中的这些粘着性颗粒，在进一步处理所说产物气体的设备中会产生一些问题，因为在例如器壁、阀或出口上出现的所不希望的沉积物会对此工艺产生不利影响。而且，这样的沉积物很难除去。这些粘着性的颗粒沉积物可能部分或全部处于熔融态，而且其中可能包含金属、盐或灰，以及一般在低于大约800℃温度下这些颗粒丧失粘着性。\n因此，在反应器顶部产物出口上方设置骤冷段，使热产物气体在其中骤冷。在此骤冷段内通入例如水或气体等适当的骤冷介质处理产物气体使之冷却。\n人们知道，在对充分粉碎的固体含碳燃料的部分氧化工艺中采用了一些切向火焰燃烧器，即在反应器容器壁四周同一水平位置的一些间隔点上设置多个切向定向燃烧器，使反应器中产生涡流。\n但是，目前的那些反应器设计似乎仍然有一些缺点：成渣效率很小（40～50%），在反应器出口处可能产生浮渣现象，而且从反应器出来的热合成气短路进入骤冷器的现象可能出现。\n本发明目的在于提供一种成渣效率达90～95%的反应器设计。\n本发明的另一目的在于提供一种防止浮渣作用和渣滴夹带作用发生的反应器设计。\n本发明的又一目的在于提供一种防止合成气发生所说短路作用的反应器设计。\n因此，本发明提供一种对充分粉碎的固体含碳燃料和氧化剂进行部分氧化操作的反应器，所说的反应器包括一个在顶部有产物气体出口、底部有出渣口、在侧壁上有多数个燃烧器口的反应器容器，在四周间隔的诸点上于同一水平位置设置有具有小着火角的多个切向定向燃烧器，所说的反应器在其出口上方设置有骤冷器，其中将一个按预先确定的长度/直径比设计的排气管设置在所说反应器出口和骤冷器入口之间。\n术语“着火角”定义为：所说燃烧器喷嘴的对称轴与通过所说燃烧器中心和同一水平线上反应器中心的直线间夹角。\n以下，通过实施例在参照下列附图对本发明作更详细地说明，其中：\n图1是一种传统反应器及骤冷段的纵向示意图;\n图2是本发明一种反应器设计的纵向示意图;\n图3a是沿图1Ⅰ-Ⅰ线的剖面视图;\n图3b是沿图2Ⅱ-Ⅱ线的剖面视图。\n参照图1，对反应器容器1进行说明。此反应器容器1底部设置一个出渣口2，多个切向火焰燃烧器3，位于顶部的气体出口4和一个骤冷系统5，此骤冷系统5包括一个处于所说反应器出口4上方的骤冷器入口5a。所说的切向定向燃烧器3设置在四周诸间隔点处同一水平线上，并使所说反应器容器1中产生涡流。\n所说的骤冷系统5在其出口6处连接到进一步处理合成气用设备上。这种设备是所属技术领域普通技术人员公知的，因而不作详细说明。在图2中使用与图1中相同的参比号。\n在图2中，所说反应器1在其出口4处装备一个延伸管或排气管4a，此延伸管设在反应器出口4和骤冷器入口5a之间而且具有预定的长径比Ls/Ds。\n所说的骤冷系统5设在距反应器出口的远处。Ls/Ds以4～6为好，最好为5（如图2所示）。\n此外，在图2中，所说的骤冷系统5长径比Lg/Dg＝3，而所说反应器1的长径比Lr/Dr＝3。\n图3a表示切向配置的燃烧器排布，其中包括四个燃烧器A、B、C、D;这些燃烧器水平排列而且对准中心点E，这意味着着火角为0度。\n图3b表示本发明的切向燃烧器的排布，其中包括四个燃烧器A′、B′、C′和D′，所说的着火角为5度。本发明的着火角以3～5度为宜。这些燃烧器指向具有确定面积的中心圆形区E′。\n采用本发明的反应器设计时，在所说排气管内部的大离心力会产生大的沉降速度，因而具有高成渣效率，因为绝大部分渣将沉将在所说延伸管的下部，所以可以通过按装十字准线或通过使排气管更窄而减少产物气体的紊流。这样一来则能防止冷合成气再进入所说的反应器。\n所说的排气管也会减少合成气的湍流。这种湍流的减小以及就在所说骤冷器入口之下的排气管壁为垂直的并比图1中反应器顶更陡的这一事实，将有利于防止浮渣作用或渣夹带作用发生。\n所说的排气管还能减少流动短路现象。因此到反应器出口的穿透明间增长。结果转化率提高，出口温度可以降低。\n从上面描述和附图来看，本发明的各种变型对于所为领域中普通技术人员来说是显而易见的，所以这样的一些变型应当视为在本发明的权利要求范围之内。