[發明專利]氣化反應器

有效

• 申請號: 201280045688.4
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN103842624A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: I·卡爾;M·施密茲-戈伯
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: F01K13/02
• 分類號: F01K13/02;F01K17/04;C10J3/00;C10J3/72;F22B5/04;F22B37/22
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王長青

技術領域

本發明涉及包括產生蒸汽的換熱元件的氣化反應器。本發明還涉及在這種氣化反應器中控制蒸汽流的方法。

背景技術

氣化反應器例如可以用于通過含碳原料如粉碎的煤、油、生物質、氣或任何其它類型的含碳原料的部分燃燒生產合成氣。合成氣通常在高溫下如1300℃或更高離開氣化反應器。為了冷卻氣體，將氣體引導通過換熱元件。如果將水用作冷卻介質，換熱器可以用來產生蒸汽。通過這種方式，可以經濟地使用氣化方法產生的廢熱和大幅提高該方法的整體效率。

廢熱回收換熱器產生的蒸汽通常在蒸汽罐中作為水和蒸汽的混合物重新收集。蒸汽罐的水隨后循環至換熱器。蒸汽罐中的蒸汽可以排放至蒸汽總管。如果蒸汽是飽和蒸汽，它可以經過在其中形成過熱蒸汽的過熱器輸送至蒸汽總管。

為了減小或避免由于熱負載造成的相關設備的腐蝕和損壞，所收集的過熱蒸汽的溫度不應太高。

發明內容

本發明的一個目的是作為整體提高所述方法的經濟效率，和減小由于熱負載造成的損壞。

本發明的這個目的通過氣化反應器來實現，所述氣化反應器包括：反應室、一個或多個產生蒸汽的換熱單元、至少一個用于收集所產生蒸汽的蒸汽罐和用于在一個或多個換熱單元與蒸汽罐之間循環水和蒸汽的循環管線。所述蒸汽罐還包括用于將飽和蒸汽引導通過過熱器的蒸汽進料管線和至過熱蒸汽總管的過熱蒸汽管線，其中所述過熱蒸汽管線分為通到經過蒸汽罐的換熱管線的返回管線和總管進料管線。配備一個或多個閥用來選擇性打開或關閉返回管線或總管進料管線。

這使得有可能循環蒸汽，例如，如果它太熱，使其至經過蒸汽罐的換熱管線，在其中可以將熱輸送至蒸汽罐中的水。通過這種方式，可以產生附加的蒸汽，并且過熱器下游設備的過熱危險大大降低。

經過蒸汽罐的換熱管線可以例如連接至通到過熱蒸汽總管的第二過熱蒸汽進料管線。

第二過熱蒸汽進料管線可以例如在通入過熱蒸汽進料總管之前并入總管進料管線，因此來自第二管線的較冷的過熱蒸汽可以在進入總管之前與來自總管進料管線的過熱蒸汽預先混合。

在返回管線上游，可以為過熱蒸汽進料管線配備一個或多個溫度傳感器，和其中構建一個或多個閥控制單元，以作為測量溫度的函數控制通過返回管線和總管進料管線的流量。

任選地，通過蒸汽罐的換熱管線可以連接至通到錯流換熱器的管線用于預熱氧，同時冷凝蒸汽。可以將錯流換熱器連接至向反應室進料預熱氧的氧進料管線。應用預熱氧會提高反應器的燃燒效率。由于應用蒸汽預熱氧，因此不需要外部能量輸入。

在進一步的實施方案中，返回管線使蒸汽冷凝液從錯流換熱器經過加壓器返回蒸汽罐，例如在廢熱回收回路中再應用。

在一個具體的實施方案中，蒸汽罐和過熱蒸汽總管之間的換熱單元包括反應室下游的廢熱回收單元。該廢熱回收單元例如可以是一系列下游廢熱回收單元(特別是將來自合成氣的熱傳遞給蒸汽)中的第一個。

換熱單元例如可以包括由相互連接以形成氣密壁的平行冷卻管建成的水冷膜壁。類似地，反應室可以包括由相互連接以形成氣密壁的平行冷卻管建成的膜壁。這使得膜壁有效被保護以防止過熱，和也可以用于產生蒸汽。

本發明還涉及控制至過熱蒸汽總管的過熱蒸汽流量的方法，其中將來自蒸汽罐的飽和蒸汽進料至過熱器，和隨后通過進料管線至過熱蒸汽總管，其中將溫度超過上限的過熱蒸汽繞行至經過蒸汽罐的換熱管線。

隨后，在通過經過蒸汽罐的換熱管線后，可以將蒸汽進料至過熱蒸汽總管和/或它可以通過與逆流的氧交錯的錯流加熱器，和其中氧隨后進料至反應室內的燒嘴。在經過錯流換熱器后，蒸汽隨后可以通過加壓器后送回蒸汽罐。

附圖說明

下面通過參考附圖描述本發明的示例性實施方案，其中：

圖1、示意性給出了氣化反應器的示例性實施方案；

圖2、示意性給出了氣化反應器的第二個示例性實施方案。

圖1給出了用于部分燃燒含碳原料以產生合成氣的氣化反應器1。反應器1包括帶有由相互連接以形成氣密壁結構的平行冷卻管線(圖中未示出)形成的膜壁3的反應室2。冷卻管線例如可以是垂直管線或螺旋纏繞的平行管線。在燃燒過程中水通過冷卻管線以減小膜壁3上的熱負載。水作為蒸汽或蒸汽和水的混合物離開冷卻管線。反應室2的下端通向爐渣收集浴4。反應室2的上端通向排放通道5。反應室2、爐渣收集浴4和排放通道5包在壓力容器8中。