本發(fā)明涉及一種用于粉狀燃料粉塵的加壓氣化以生產(chǎn)合成氣體的緊湊型燃燒器。

在用于在高壓下粉狀燃料粉塵氣流床氣化以生產(chǎn)合成氣體的反應器中，在反應室側用水冷卻數(shù)次的引燃燃燒器和主燃燒器用于供應所有介質。水冷卻過程由壓力室提供，其向反應室提供用于燃燒器火焰和來自反應器的熱氣體的擴大的接觸表面。主要由于啟動和關閉操作，反應室側上的燃燒器末端具有有限的使用壽命。同時，特別地，利用冷卻水操作并且形成為封閉的壓力室的燃燒器冷卻部件對于復發(fā)的燃燒器修理需要高維護費用。待供應的各種介質，例如燃料氣體、粉狀燃料粉塵和氧化劑，具有不同的溫度并且需要結構上復雜的措施(例如波紋狀膨脹接頭)以用于容納燃燒器通道壁的不同膨脹。

具有集成引燃燃燒器的組合式粉煤燃燒器從de102007040890中已知。

從cn2688677y已知一種氣化噴嘴，其中用于補償長度變化的滑動密封件布置在內部噴管與外部噴管之間的接頭處。

本發(fā)明解決了提供一種用于粉狀燃料粉塵的加壓氣化以生產(chǎn)合成氣體的燃燒器的技術問題，其燃燒器末端達到與常規(guī)液體冷卻燃燒器末端相當?shù)膲勖?，而不需供應冷卻液。

該目的通過具有權利要求1的特征的燃燒器得以解決。

通過復雜的、水冷卻的、封閉的壓力部件對燃燒器噴嘴的冷卻由在結構上相應地設計的操作介質冷卻的噴嘴代替。

可以節(jié)省燃燒器末端的現(xiàn)有水冷卻過程所需的設備相關費用。

燃燒器噴嘴部件通過生成過程以層構造，并且因此在成品狀態(tài)下大量生產(chǎn)。

對于分層結構實施的過程使用金屬粉末，其通過激光束部分地熔化，在該過程的末尾，除去過量的粉末，并且最后可以除去期望的部件輪廓。

生成制造過程是slm過程(選擇性激光熔化)。

與現(xiàn)有的鍛造零件的加工制造過程相比，燃燒器噴嘴的生產(chǎn)費用降低了80％以上。

通過使用激光熔化過程作為用于噴嘴部件的生產(chǎn)過程，可以生產(chǎn)通過常規(guī)方法(例如窄的介質通道或溫度)不能制造或非常難以制造的令人滿意的質量的輪廓，該輪廓尺寸約為0.7mm并且遵循扭結的噴嘴輪廓。

通過在燃燒器噴嘴部件在正常操作中相對受保護的位置處引入溫度傳感器，可以得出關于燃燒器末端處的過程條件和磨損狀態(tài)的結論。

除了被操作介質良好地冷卻之外，薄壁的噴嘴部件的設計引起反應介質的混合的優(yōu)化，并且因此燃料和氧化劑的轉化的優(yōu)化。

為了適應改變燃料的目的，氧化劑的旋流的適應是有利的，這在此通過將分隔壁引入氧化劑通道中來實現(xiàn)。這里，介質可以在一個通道中以軸向非旋流狀態(tài)并且在另一個通道中通過導向板或葉片以旋流狀態(tài)供給到燃燒器末端。兩個分流的數(shù)量控制允許在燃燒器噴嘴處設定期望的所得旋流。

使用在介質之間的噴嘴處具有密封的滑動導向件減輕了由阻塞的熱膨脹引起的應力分量，并且消除了用于在介質通道壁中的附加措施(諸如膨脹補償器)的費用。

在維護期間更換噴嘴在很大程度上通過沒有壓力測試的常規(guī)焊接被簡化。

不需要遵守用于壓力容器構造的技術規(guī)范，這因此導致用于燃燒器的新構造和修理的成本降低。

本發(fā)明的有利的改進在從屬權利要求中給出。

在下面基于附圖在理解所需的范圍內作為示例性實施例更詳細地解釋本發(fā)明，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的介質冷卻的燃燒器末端的基本結構，

圖2示出了靠近燃燒器末端的傳感器(10)的布置，

圖3示出了在氧化劑通道中具有分隔壁(12)的主燃燒器，

圖4示出了具有噴嘴部件的柱形形式的端部件(16)的錐形漸縮的燃燒器末端，以及

圖5示出了圍繞燃燒器末端的水冷外部燃燒器組件(13)。

在附圖中相同的元件由相同的附圖標記表示。

在圖1中，示出了介質冷卻的燃燒器末端的基本構造，其中在反應室側的接觸表面(1)減小。噴嘴部件(2、3、4、5)以這樣的方式形成，使得它們通過限定的沖洗氣體量(例如氮氣)或通過操作介質(例如燃料氣體或氧化劑)充分地冷卻。它們不再是壓力容器的部件，并且通過生成過程(諸如slm(選擇性激光熔化)過程)以其形式適用于有成本效益的生產(chǎn)?，F(xiàn)有的材料密集且耗時的鍛造部件的機加工制造在很大程度上減少。分離各個燃燒器通道的管(6)的介質引起的不同熱膨脹在燃燒器噴嘴的滑動引導件(7)處以無應力的方式可以無阻礙地進行，并且不再需要用于補償?shù)娜魏闻蛎浹a償器。經(jīng)由密封件(8)防止介質在燃燒器中的滑動導軌(7)處的過早混合。緊湊的噴嘴(2)和(4)在結構上確保反應室側上的出口輪廓(其對于供應氧化劑特別重要)獨立于由介質通道的管(6)的熱膨脹引起的變化。

使用用于噴嘴的slm制造過程使得能夠以足夠的精度和足夠的表面質量生產(chǎn)非常窄的、特別也是扭結的通道，諸如在引燃燃燒器噴嘴(2)處的通道，其不能或需通過非常大的努力以常規(guī)方式生產(chǎn)。一方面，一體化旋流板(9)的布置改善了燃燒器的功能，另一方面，通過使用介質的良好冷卻，延長了噴嘴的使用壽命。

此外，在噴嘴中，靠近燃燒器末端，可以布置用于溫度監(jiān)測的傳感器(10)，其允許得出關于燃燒器的熱負荷和磨損狀態(tài)以及關于氣化反應器(圖2)的當前操作狀態(tài)的結論。

作為另一示例性實施例，將分隔壁(12)引入主燃燒器的氧化劑通道中，如圖3所示。介質以數(shù)量控制的方式經(jīng)由在后燃燒器區(qū)域中的供應連接件分別供應到兩個通道中。兩個通道中的外側通道在噴嘴區(qū)域中設置有適配的旋流裝置(11)，該旋流裝置對該流施加旋轉運動。因此，可以通過控制兩個分體積流來設定整個退出介質流相對于燃燒器軸線的角度。例如，在這種情況下，緊固在分隔壁上并以螺旋形形式形成的導向板或設置成一定角度的導向葉片可以用作旋流裝置。

圖4以類似的方式示出了具有柱形形式的端部件(16)的成品噴嘴部件，作為用于影響火焰形成和燃燒器的整體功能的變型實施例。

圖5示出了具有確定功能的介質噴嘴部件的完整的緊湊型燃燒器和封閉水冷外部燃燒器組件13的示例性實施例，該噴嘴部件通過slm過程制造并由操作介質冷卻，該封閉水冷外部燃燒器組件13用于在夾帶有粉塵形式的煤15和其他燃料的加壓氣化中使用以生產(chǎn)合成氣體。

附圖標記列表

1反應室側的燃燒器表面

2引燃燃燒器噴嘴

3、4、5主燃燒器噴嘴部件，錐形

6用于形成環(huán)形介質通道的管

7噴嘴的滑動導軌

8密封件

9用于向整個介質流施加旋轉運動的旋流板

10溫度測量傳感器

11用于部分介質流的旋流板

12分隔壁

13外部水冷燃燒器組件

14氧化劑

15粉狀燃料粉塵的供應點

16具有柱形介質出口的噴嘴部件

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及一種用于粉狀燃料粉塵的加壓氣化以生產(chǎn)合成氣體的緊湊型燃燒器，其中多個同心介質通道過渡到錐形燃燒器末端中。所述燃燒器末端在反應室側提供減小的接觸表面。燃燒器末端的噴嘴部件通過選擇性激光熔化來生產(chǎn)，這允許通過供應的介質(諸如燃料氣體、沖洗氣體或氧化劑)來冷卻的設計。具有中間密封件的滑動引導件布置在兩個介質通道的噴嘴部件之間，以均衡溫度驅動的線性延伸。根據(jù)本發(fā)明的緊湊型燃燒器使得不需要液體冷卻的費用。

技術研發(fā)人員：D·德格科布;扶偉;T·尤斯特;C·基奈
受保護的技術使用者：西門子股份公司
技術研發(fā)日：2015.08.25
技術公布日：2017.08.18