專利名稱：用于冷卻細(xì)粒狀固體散料同時(shí)置換包含在其中的空隙空間氣體的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冷卻由煤氣化產(chǎn)生的細(xì)粒狀的熱的固體散料、同時(shí)置換包含在該固體散料中的空隙空間氣體(LUckenraumgas)的裝置，其中該裝置原則上也可以用于冷卻由其他粗煤氣生成工藝產(chǎn)生的固體散料，但是特別是適合于冷卻在煤氣化工藝中產(chǎn)生的煙道塵(Flugasche)，因?yàn)闊煹缐m還包含在顆粒之間和在顆粒中的煤氣化氣體或粗煤氣的組分，所述顆?？赏ㄟ^按照本發(fā)明的裝置去除，其中待冷卻的固體同時(shí)被氣體繞流，該氣體保證典型地作為散料存在的待冷卻的固體的連續(xù)的流動(dòng)通暢性。本發(fā)明還涉及一種用于冷卻熱的固體的方法，其中該方法特別是可用于分離由煤氣化工藝產(chǎn)生的煙道塵。
背景技術(shù)：
在對(duì)煤或含煤的固體進(jìn)行氣化時(shí)，通過含氧氣或含氧氣和水蒸氣的氣體將原始固體轉(zhuǎn)換成合成煤氣，該合成煤氣主要由一氧化碳和氫氣組成并含有煙道塵形式的固體，該固體主要由包含在煤中的煙灰和/或固化的爐渣組成。固體含量根據(jù)所使用的燃料而變化。為了產(chǎn)生合成煤氣，原則上也能夠使用其他含煤的燃料替代煤。適用于氣化以產(chǎn)生合成煤氣的其他適合的含煤燃料例如有泥煤、氫化殘余物、剩余物、垃圾、生物物質(zhì)或這些材料的混合物以及與煤的混合物。根據(jù)所使用的燃料，在通過氣化產(chǎn)生的合成煤氣中得到變化的固體含量，該固體含量通過適合的裝置分離并且必須冷卻。適合于分離的裝置例如是旋風(fēng)分離器、過濾器或電分離器。主要由煙道塵組成的固體以熱的形式典型地作為散料出現(xiàn)，并且必須在繼續(xù)使用或清除之前冷卻。在此散料特別指的是固體顆粒與包含在其間的氣體的濃密混合物。此外，分離的固體在顆粒之間的間隙中和在顆粒的空隙中還含有大量不潔且有毒的合成氣體，這些合成氣體在繼續(xù)使用或清除固體之前必須去除。為了冷卻固體，在現(xiàn)有技術(shù)中存在固體冷卻器，其典型地由容器組成，這些容器被待冷卻的固體散料流過，并且這些容器在內(nèi)部含有橫向于流動(dòng)方向設(shè)置的管道，這些管道被熱傳導(dǎo)的液體流過，并且這些管道使在其旁邊流動(dòng)的固體散料冷卻到較低的溫度。適合的冷卻裝置還有冷卻的沖擊面或被熱傳導(dǎo)的液體流過的管道，這些管道具有矩形的橫截面。這些管道例如以引導(dǎo)液體的中空體形式構(gòu)成。DE 102006045807 Al描述了用于冷卻流動(dòng)性的或流動(dòng)通暢的散料物的裝置，其中該裝置構(gòu)成為熱交換器，其使待冷卻的散料物通過引導(dǎo)液體的管道冷卻到較低的溫度。在此管道以相互接連的管列相互錯(cuò)開地設(shè)置。管道通過管列傾斜于該管列對(duì)準(zhǔn)，其中管列被適合的冷卻劑或加熱劑流過。在管列的一端上存在用于供應(yīng)加熱劑或冷卻劑的裝置，在另一端上存在用于輸出加熱劑或冷卻劑的裝置。待冷卻的散料物橫向于管列引導(dǎo)通過熱交換器。管列以模塊形式分組，其中這些模塊在相互連接時(shí)通過管道在管列中的橫向布置結(jié)構(gòu)齒形地相互嵌接。這能夠?qū)崿F(xiàn)模塊的本質(zhì)上水平或豎直的堆疊，以適配于在運(yùn)行中的各種功率要求。
EP 934498 Bl描述了用于粒狀或流動(dòng)通暢的散料物的井式冷卻器，其由用于待冷卻的固體的供應(yīng)單元、冷卻單元和排出單元構(gòu)成。冷卻單元典型地由六面體容器構(gòu)成，橫向于流動(dòng)方向設(shè)置的管道延伸在該容器中，所述管道在冷卻單元內(nèi)部延伸在兩個(gè)對(duì)置的壁之間，并且冷卻劑如空氣或水引導(dǎo)通過所述管道。在此管道以管束的形式分組，其水平地在對(duì)置的側(cè)壁之間延伸并設(shè)置在多個(gè)上下疊置的列中。所述裝置對(duì)于固體冷卻是有效的，但是存在不能置換或去除在顆粒中和在顆粒之間含有的空隙空間氣體的缺陷。相比之下，如果不使用自由的流動(dòng)通暢的固體散料，所述裝置還容易形成塞堵。在現(xiàn)有技術(shù)中列舉的具有管束或中空體的井式冷卻器在所有情況下以流動(dòng)通暢的固體散料為前提。但是本發(fā)明所關(guān)注的煙道塵具有明顯不同的特性，其必須以特殊的方式考慮以能夠保證冷卻裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。煙道塵的特征在于小的平均顆粒尺寸，例如2至 6微米的范圍，且還具有可含有明顯較小顆粒的顆粒尺寸分布。在由Geldart (D.Geldart， Power Techn0 7，285-293，1973)作出的用于描述流動(dòng)特性的氣體-固體系統(tǒng)等級(jí)中，煙道塵典型地屬于Geldart分組C或?qū)儆谥罣eldart分組A的過渡。屬于Geldart分組C的材料是明顯內(nèi)聚的。一般的流動(dòng)是特別困難的。在小管道中全部散料通過氣體抬起。氣體僅僅自由吹進(jìn)各個(gè)通道。在較大的容器中散料不被抬起并導(dǎo)致通道的局部阻斷、尤其在靠近壁的位置。因此這導(dǎo)致顆粒之間的粘附力大于氣體可以施加的力。在Geldart分組A中包括具有小顆粒尺寸和/或低密度的材料(例如裂解催化劑)。該顆粒組的旋流層在產(chǎn)生吹氣之前顯著地在最小流動(dòng)上方延展。如果氣體供應(yīng)中斷，則床身非常緩慢地萎陷并顯示出明顯的氣體滯留能力。通常顯示出流動(dòng)通暢性的顆粒由Geldart分組B和D表示。Geldart分組D是具有粗顆粒和/或重顆粒的材料。Geldart 分組B對(duì)應(yīng)于大多數(shù)材料。兩個(gè)分組都易于流動(dòng)并且不呈現(xiàn)氣體滯留能力。DE 1583505 C3描述了用于從轉(zhuǎn)爐排出的熱的爐料的冷卻裝置，所述爐料用于燃燒或燒結(jié)未成形的或粒狀的物質(zhì)，該冷卻裝置由按照專利DE 1558609 A的冷卻井組成，其特征在于，在冷卻井中支撐爐料柱的破碎輥上方設(shè)置用于粉碎較大塊體的粗破碎輥，其在必要時(shí)可以得到冷卻。在該發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在粗破碎輥上方設(shè)置屋頂形的輪廓，該輪廓例如具有三角形橫截面，用于使破碎輥卸壓，且在需要時(shí)可以通過空氣或水冷卻。沒有描述用冷卻劑間接冷卻的方法。冷卻空氣通過管道供應(yīng)到冷卻裝置的下端部，從而不能對(duì)在顆粒的間隙中的氣體進(jìn)行有效的氣體置換。DE 3922764 Al描述了一種方法和一種裝置，用于通過非離心力的分離器從熱氣體中分離固體，具有設(shè)置在分離器下面的收集貯倉。收集在收集貯倉中的分離的固體被氣體流過并直接冷卻。加熱的氣體與由固體釋放的氣體一起引導(dǎo)通過分離器。所公開的方法和裝置不能間接地冷卻固體。冷卻氣體的供應(yīng)也不總是能夠?qū)崿F(xiàn)固體的流動(dòng)并防止烘烤。US 2276496 A描述了一種用于在轉(zhuǎn)爐中冷卻用于熱處理的材料的方法，例如煅燒和燒結(jié)都屬于所述熱處理，該熱處理例如使用在石灰工業(yè)、水泥工業(yè)或相關(guān)的工業(yè)中，US 2276496 A特別是涉及一種機(jī)構(gòu)，其冷卻煅燒的或燒結(jié)的例如可從爐中移除的材料。為了冷卻，空氣或氣態(tài)介質(zhì)多次噴射到待冷卻的固體。沒有描述用冷卻介質(zhì)間接冷卻的方法。也不能利用去除合成煤氣的方法，因?yàn)闅鈶B(tài)介質(zhì)是空氣并且不能供應(yīng)惰性氣體。最后，為了執(zhí)行該方法使用一種裝置，其靜止地使用并因此不能與各種設(shè)備類型兼容。

發(fā)明內(nèi)容
上述裝置或方法盡管能夠擠出部分空隙空間氣體，但是不適用于所述的固體類型。因此目的在于提供一種裝置，其冷卻熱的固體散料(其在顆粒的間隙和空隙中含有待去除的粗煤氣)，并且能夠置換或去除包含在該固體散料中的粗煤氣。該裝置應(yīng)能夠適配于煤氣化反應(yīng)器的不同功率要求，并且特別是當(dāng)待冷卻的固體散料是指細(xì)?；蚍蹓m狀的具有不良流動(dòng)性的散料時(shí)也應(yīng)能夠使用。該裝置應(yīng)對(duì)于高溫不敏感并且在存在可能包含在待冷卻的固體散料中的侵蝕性的有害物時(shí)沒有腐蝕傾向。盡管優(yōu)選應(yīng)用于冷卻來自煤氣化工藝的固體散料，該裝置還應(yīng)能夠廣泛地使用。本發(fā)明通過一種裝置實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，該裝置包括容器，它分成多個(gè)區(qū)域，即用于熱的固體散料的供應(yīng)部分、冷卻部分和用于冷卻的固體散料的排出部分，并且該容器被待冷卻的固體散料流過。冷卻部分橫向于管道流動(dòng)方向由管道插入，管道分成兩種，其中一種管道通常由熱傳遞的介質(zhì)或冷卻劑流過，另一種管道能夠使氣體透到容器內(nèi)部，從而氣體可以流到容器內(nèi)部和固體床中。由此引入到散料中的氣體作用如下-在能夠使氣體透過的表面上通過供應(yīng)的氣體降低固體散料的壁摩擦。固體可以在能夠使氣體透過的表面上流動(dòng)或容易地繞流該表面。-通過氣體供應(yīng)產(chǎn)生散料的局部松散化，根據(jù)氣體量可以直到引起局部流動(dòng)。通過氣體供應(yīng)及與此相關(guān)的松散化和稀釋改善散料的流動(dòng)性，從而在這里涉及的非常細(xì)的煙道塵也可以流過該設(shè)備。-通過供應(yīng)的氣體稀釋并置換在顆粒之間存在的空隙空間氣體和由此也還存在的粗煤氣組分。排出部分包括用于另外的氣體的供應(yīng)接管，其中該另外的氣體保證流出的固體散料的松動(dòng)性或流動(dòng)性。按照本發(fā)明的裝置還能夠這樣構(gòu)成，使得熱傳遞的管道或能夠使氣體透過的管道例如構(gòu)成為橫截面為矩形的管道或管道部件，或者成形為引導(dǎo)介質(zhì)或氣體的中空體，從而本裝置可以適配于變化的固體特性或固體冷卻器的變化的功率要求。本發(fā)明尤其涉及固體冷卻器，作為用于冷卻熱的細(xì)粒狀的固體散料、同時(shí)置換包含在散料顆粒之間和在散料顆粒的孔隙中的空隙空間氣體的裝置，包括-容器，用作冷卻部分，其中在一側(cè)設(shè)置用于接納流過的固體散料的至少一個(gè)開孔，并且在與該側(cè)相對(duì)的一側(cè)設(shè)置流過的固體散料的至少一個(gè)排出部，其中-所述容器在內(nèi)部含有第一種管道，所述第一種管道相對(duì)于容器的內(nèi)部封閉，并且所述第一種管道被介質(zhì)流過，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)粒狀的固體散料和包圍固體散料的空隙空間氣體與流過管道的介質(zhì)的間接熱交換，并且-所述容器在內(nèi)部含有第二種管道，所述第二種管道能夠使氣體透到容器的內(nèi)部， 并且所述第二種管道被氣體流過，該氣體通過開孔流入到容器的內(nèi)部，并且-所述容器具有氣體卸載接管，用于從第二種管道引入到容器內(nèi)部的氣體以及由此擠出的空隙空間氣體。引導(dǎo)介質(zhì)的管道或引導(dǎo)氣體的管道優(yōu)選是橫截面為圓形的管。但是也可以設(shè)想，引導(dǎo)介質(zhì)的管道或引導(dǎo)氣體的管道是橫截面有棱角的管。該橫截面也可以在相應(yīng)的兩側(cè)延長，由此形成矩形或展平的橫截面。兩種管道的橫截面最終可以任意地成形。在一個(gè)特殊的實(shí)施例中，具有矩形或展平的橫截面的管道也稱為或構(gòu)成為引導(dǎo)介質(zhì)或氣體的中空體。介質(zhì)或氣體也可以通過不同的管道引導(dǎo)或者通過這些管道的任意組合傳導(dǎo)?；旧贤ㄟ^固體散料的流動(dòng)性和散熱所需的熱傳遞表面確定，可以存在由橫截面為圓形或矩形的管道的組合組成的有利實(shí)施例。所述容器在一個(gè)典型的實(shí)施例中包括壁，該壁構(gòu)成為雙護(hù)套并且同樣被熱傳遞介質(zhì)加載。由此該壁設(shè)有護(hù)套冷卻。在一個(gè)典型的實(shí)施例中冷卻的介質(zhì)從雙護(hù)套流到冷卻的
管道中。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述容器由用于待冷卻的固體散料的供應(yīng)部分、冷卻部分和排出部分組成。所述供應(yīng)部分和排出部分或者這兩個(gè)部分都優(yōu)選涉及錐形部件，其分別通過較大的開孔與冷卻部分組合。但是也可以設(shè)想到如經(jīng)常在容器結(jié)構(gòu)中使用的其他部
件。例如可以設(shè)想到準(zhǔn)球形底部(kliipperboden )、半橢圓形底部(Korbbogenboden)、
或用于供應(yīng)部分的扁平蓋。在供應(yīng)部分中總是存在至少一個(gè)氣體出口接管作為氣體卸載接管，其目的是，通過固體散料擠出的氣體可以從供應(yīng)部分逸出。在一個(gè)典型的實(shí)施例中，氣體卸載接管和固體散料的接納器設(shè)置在同一側(cè)上。能夠沿固體流方向在容器的前面或后面存在至少一個(gè)用于待供應(yīng)氣體的氣體供應(yīng)接管。管道在冷卻部分中的布置結(jié)構(gòu)這樣實(shí)現(xiàn)，使得能夠?qū)崿F(xiàn)最佳冷卻、顆粒之間的最佳氣體交換和最佳固體流。例如，引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道和引導(dǎo)氣體的第二種管道在容器的內(nèi)部在容器橫截面中觀看成列地沿固體流動(dòng)方向設(shè)置，其中引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道的列和引導(dǎo)氣體的第二種管道的列在容器橫截面中觀看沿固體的流動(dòng)方向交替。引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道和引導(dǎo)氣體的第二種管道在容器的內(nèi)部在容器橫截面中觀看也可以成列地相對(duì)于固體流動(dòng)方向傾斜地設(shè)置，其中引導(dǎo)介質(zhì)的管道的列和引導(dǎo)氣體的管道的列在容器橫截面中觀看傾斜于固體散料的流動(dòng)方向交替。最后，引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道和引導(dǎo)氣體的第二種管道在容器的內(nèi)部在容器橫截面中觀看相對(duì)于固體流動(dòng)方向成列地以鋸齒形設(shè)置，其中引導(dǎo)介質(zhì)的管道和引導(dǎo)氣體的管道的列沿固體散料的流動(dòng)方向交替。用于熱交換的引導(dǎo)介質(zhì)的管道和用于供應(yīng)氣體的引導(dǎo)氣體的管道有利地這樣設(shè)置，使得實(shí)現(xiàn)在固體散料中的最佳熱交換和最佳氣體供應(yīng)，由此一方面實(shí)現(xiàn)空隙空間氣體的置換，另一方面有利地影響固體散料的流動(dòng)特性。這也適用于管道本身，其在形狀和直徑上這樣構(gòu)成，使得實(shí)現(xiàn)最佳的熱交換和氣體供應(yīng)。在按照本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施例中，為了改善，引導(dǎo)氣體的第二種管道在直徑上小于引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道。按照本發(fā)明的裝置的一個(gè)變型這樣構(gòu)成，使得至少一個(gè)引導(dǎo)介質(zhì)的管道在容器的內(nèi)部在自身的橫截面中沿固體流動(dòng)方向擴(kuò)大，由此形成橫截面展平的管道。按照本發(fā)明的裝置的另一變型這樣構(gòu)成，使得引導(dǎo)氣體的管道在容器的內(nèi)部在自身的橫截面中沿固體流動(dòng)方向擴(kuò)大，由此形成橫截面展平的管道。也能夠使這些管道構(gòu)成為橫截面為矩形的管道。 按照本發(fā)明的裝置這樣構(gòu)成，使得至少一個(gè)管道在容器的內(nèi)部具有矩形的管道橫截面，其具有沿固體散料方向延長的側(cè)面。最后也可以的是，不僅至少一個(gè)引導(dǎo)介質(zhì)的管道而且引導(dǎo)氣體的管道都構(gòu)成為具有展平的或矩形的橫截面的管道。
橫截面有棱角的管道通?？梢陨婕熬哂蟹菆A橫截面的管道，或者涉及中空體形式的結(jié)構(gòu)，熱傳遞介質(zhì)或氣體流動(dòng)通過所述中空體。在后一種情況下，引導(dǎo)氣體的中空體或具有非圓橫截面的引導(dǎo)氣體的管道至少部分地能夠使氣體透過地構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)向固體散料的氣體供應(yīng)。具有展平或矩形橫截面形狀的管道可以在內(nèi)部蛇形地構(gòu)成，以改善介質(zhì)或氣體的流動(dòng)。這尤其對(duì)于具有展平或矩形橫截面的構(gòu)成為引導(dǎo)介質(zhì)或氣體的中空體的管道是有利的結(jié)構(gòu)?？梢允怪辽僖粋€(gè)引導(dǎo)介質(zhì)的管道和至少一個(gè)引導(dǎo)氣體的管道在容器的內(nèi)部在自身的橫截面中平行于固體流動(dòng)方向擴(kuò)大，由此使被介質(zhì)流過的管道的橫截面展平或矩形地成形。也可以使至少一個(gè)引導(dǎo)氣體的管道和引導(dǎo)介質(zhì)的管道在容器的內(nèi)部在自身橫截面中沿固體流動(dòng)方向擴(kuò)大，其中引導(dǎo)介質(zhì)和氣體的管道橫向于固體流動(dòng)方向交替。本發(fā)明的另一有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)規(guī)定，一部分管道構(gòu)成為橫截面為圓形的管道，裝置的另一部分管道構(gòu)成為橫截面為矩形的管道。為此例如可以在橫截面沿固體流動(dòng)方向展平的引導(dǎo)介質(zhì)的管道之間橫向于固體流動(dòng)方向存在橫截面為圓形的另外的管道，其中橫截面為圓形的引導(dǎo)氣體或介質(zhì)的管道沿固體流動(dòng)方向交替。管道的列順序和數(shù)量也可以任意選擇。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，橫截面沿固體流動(dòng)方向展平的引導(dǎo)介質(zhì)或氣體的管道沿固體流動(dòng)方向存在多個(gè)。因此在本發(fā)明的一個(gè)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)中，也能夠在橫截面沿固體流動(dòng)方向展平且存在多個(gè)的引導(dǎo)介質(zhì)或氣體的管道之間，沿固體流動(dòng)方向設(shè)置至少一個(gè)橫截面為圓形的引導(dǎo)氣體的或引導(dǎo)介質(zhì)的管道。這些管道也可以沿固體流動(dòng)方向交替。引導(dǎo)氣體的管道或引導(dǎo)氣體的中空管道由這樣的材料實(shí)現(xiàn)，其能夠使氣體進(jìn)入到固體散料中。優(yōu)選一種多孔材料，其具有能夠使氣體進(jìn)入到待冷卻的固體散料中、但不能使固體散料透到引導(dǎo)氣體的管道中的孔隙尺寸。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多孔材料涉及燒結(jié)陶瓷、多孔陶瓷、多孔塑料或能夠使氣體透過的燒結(jié)金屬。同樣可以使引導(dǎo)氣體的管道為了將氣體導(dǎo)入到固體散料中而設(shè)有小孔、孔、缺口、縫隙或類似結(jié)構(gòu)。管道由常見的、能夠使氣體透過的材料制成并設(shè)有用于使氣體透過的孔、小孔、縫隙等。此外能夠使引導(dǎo)氣體的管道僅局部或分段地設(shè)有多孔材料，并且使其余管道由常見的不能使氣體透過的材料制成。引導(dǎo)介質(zhì)的管道或反應(yīng)器由這樣的材料構(gòu)成，其能夠通過良好的熱傳遞實(shí)現(xiàn)冷卻，而沒有腐蝕。容器和引導(dǎo)介質(zhì)的管道的材料選擇取決于固體散料的進(jìn)入溫度和位于空隙體積中的粗煤氣組分，并且例如可以由耐高溫的鋼制成。引導(dǎo)氣體的管道與引導(dǎo)介質(zhì)的管道在中空容器內(nèi)部的外表面比例優(yōu)選相同。但是也能夠使引導(dǎo)氣體的管道和引導(dǎo)介質(zhì)的管道的外表面比例不同地構(gòu)成。因此能夠使引導(dǎo)氣體的管道與引導(dǎo)介質(zhì)的管道在中空容器內(nèi)部的外表面比例為20至50%。最佳的選擇取決于固體散料的冷卻目的和流動(dòng)性。如果涉及在高溫下相對(duì)良好流動(dòng)的散料，則增加熱傳遞表面的比例并減少供應(yīng)氣體表面的比例。如果相反涉及不能自由流動(dòng)的固體散料，則通過必需的氣體供應(yīng)給定表面，以能夠隨時(shí)保證固體流。本發(fā)明還涉及一種方法，用于冷卻細(xì)粒狀的和熱的優(yōu)選呈現(xiàn)為散料的固體，其中同時(shí)置換在顆粒之間和在顆?？障吨械臍怏w。本發(fā)明尤其涉及一種用于冷卻細(xì)粒狀的和熱的固體散料、同時(shí)置換包含在散料顆粒之間和在散料顆粒的孔隙中的空隙空間氣體的方法，其中-將待冷卻的固體散料引導(dǎo)到含有管道的容器中，并且-使固體散料連續(xù)地運(yùn)動(dòng)通過容器，其中，-用比固體散料冷的介質(zhì)流過第一種管道以進(jìn)行熱傳遞，從而在固體散料與載熱介質(zhì)之間實(shí)現(xiàn)間接的熱交換，并且-第二種管道能夠使氣體透過地構(gòu)成，供應(yīng)的氣體通過所述第二種管道引導(dǎo)到容器和固體散料中，并且-包含在散料顆粒之間和在散料顆粒的孔隙中的空隙空間氣體被供應(yīng)的氣體擠出并排出。優(yōu)選地，產(chǎn)生氣體的工藝涉及煤氣化，從而固體散料基本上由煙道塵或固化的爐渣組成。但是原則上能夠使所述固體冷卻器用于各種任意的工藝，其中存在待冷卻的固體散料，其間隙氣體或空隙氣體必須被置換或去除。流動(dòng)通過引導(dǎo)介質(zhì)的管道的用于熱交換的介質(zhì)優(yōu)選涉及液體，但也可以設(shè)想氣體或流體作為熱傳遞介質(zhì)。特別優(yōu)選的用于熱交換的介質(zhì)是水。將固體散料輸送通過冷卻器原則上也可以任意地實(shí)現(xiàn)。因此可以使固體通過重力作用流動(dòng)通過固體冷卻器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，也可以使固體散料通過重力或通過壓力梯度或通過這兩者的組合運(yùn)動(dòng)通過固體冷卻器。為了產(chǎn)生壓力梯度例如可以將氣體引入到冷卻器中。當(dāng)待冷卻的固體散料輸送到固體冷卻器中時(shí)，其原則上可以具有任意的溫度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，固體散料在流入到固體冷卻器中時(shí)具有200至400°C的溫度。然后冷卻到一溫度，在該溫度能夠毫無問題地清除或繼續(xù)利用固體。在一個(gè)示例的實(shí)施例中，固體散料在從固體冷卻器排出時(shí)具有50至150°C的溫度。用于置換空隙空間氣體的供應(yīng)氣體例如涉及氮?dú)?、二氧化碳、空氣或這些氣體的混合物。這種氣體實(shí)現(xiàn)與來自冷卻器的粗煤氣的混合。在本發(fā)明的實(shí)施例中，供應(yīng)的氣體一直預(yù)熱到供應(yīng)的固體散料的溫度。通過能夠使氣體透過的管道引導(dǎo)到容器中的氣體的流量優(yōu)選這樣調(diào)節(jié)，使得供應(yīng)的氣體的在能夠使氣體透過的管道的排出表面上的速度大于或等于固體散料的最小流動(dòng)速度。引導(dǎo)氣體的管道可以單獨(dú)地或成組地被供應(yīng)以可不同地調(diào)節(jié)量的氣體。供應(yīng)的氣體量可以以另一種方式這樣確定，使得在管道之間的自由橫截面中供應(yīng)的氣體的速度大于或等于固體散料的最小流動(dòng)速度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，引導(dǎo)氣體的管道沿固體流動(dòng)方向從下向上和/或以時(shí)間順序被氣體脈沖流過，從而防止固體散料在固體冷卻器中的滯留。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，從容器流出的固體散料通過至少一個(gè)氣體入口接管在排出區(qū)域用另外的氣體松散化，由此在出口接管上得到幾乎無殘余氣體的、冷卻的和松散化的固體。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中能夠使用氣體脈沖，由此清潔或不堵塞引導(dǎo)氣體的管道的孔隙或能夠使氣體透過的位置。該脈沖由增加的氣體壓力波組成，由此通過引導(dǎo)氣體的管道的增加的氣體壓力可以去除堵塞或固體結(jié)渣或形成的搭接。由所述的裝置給出本發(fā)明的實(shí)施例，該裝置具有供應(yīng)部分、冷卻部分和排出部分， 具有熱交換的引導(dǎo)介質(zhì)的管道和氣體置換的引導(dǎo)氣體的管道。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，可以有效地冷卻從氣體生成和特別是從煤氣化分離出來的固體散料，其中同時(shí)去除在固體散料中含有的氣體并且可以供應(yīng)繼續(xù)使用或清除的固體散料。


借助于十一個(gè)附圖詳細(xì)解釋按照本發(fā)明的固體冷卻器的按照本發(fā)明的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)， 其中按照本發(fā)明的裝置不局限于這些實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出按照本發(fā)明的固體冷卻器，其包括供應(yīng)部分(6)、冷卻部分( 和排出部分(16)。固體散料(1)沿流動(dòng)方向g穿過錐形的供應(yīng)部分(6)流入，并與兩種管道(2、3) 接觸，其中一種管道O)由引導(dǎo)介質(zhì)的管道形成，這些管道用于熱交換和用于冷卻固體散料，另一種管道C3)能夠使氣體透過并用于將氣體供應(yīng)到固體散料(1)中。這些管道將氣體噴射到固體散料中，從而包含在顆粒中的剩余氣體被該氣體置換，同時(shí)實(shí)現(xiàn)顆粒的松散化。 冷卻部分(5)的壁(13)是導(dǎo)熱的并設(shè)有護(hù)套，冷卻介質(zhì)(14)流動(dòng)通過該護(hù)套。供應(yīng)部分 (6)含有氣體卸載接管(7)，氣體可以在流入固體散料時(shí)通過該氣體卸載接管從供應(yīng)部分 (6)逸出。排出部分(16)設(shè)有另外的氣體導(dǎo)入孔(8、10)，用于松散化固體散料的另外的氣體(9、11)可以流動(dòng)通過這些另外的氣體導(dǎo)入孔。冷卻的和凈化的固體散料(1 從錐形的排出部分(16)排出。引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道(3)在冷卻部分(5)的內(nèi)部成列地以管列的形式沿固體流動(dòng)方向傾斜地設(shè)置，其中引導(dǎo)介質(zhì)的管道( 和引導(dǎo)氣體的管道(3)的管列(4)傾斜于固體散料的流動(dòng)方向交替。通過集成氣體供應(yīng)管道，盡管在給定的管道布置中減少熱傳遞表面，但是同時(shí)保證散料流動(dòng)。在傳統(tǒng)的井式冷卻器中已知，固體散料以非常小的橫向混合通過管列運(yùn)動(dòng)并且使已冷卻的流(StrMhne )沒有橫向混合地從上向下運(yùn)動(dòng)，從而相當(dāng)多部分的仍然很熱的顆粒沒有或非常遲地與熱傳遞體接觸。這導(dǎo)致熱傳遞不像理論上可推測(cè)的那樣高。在所建議的圖ι的布置結(jié)構(gòu)中盡管存在較少的熱傳遞表面，因?yàn)橐徊糠止艿烙糜诠?yīng)氣體。另一方面，氣體供應(yīng)引起局部松散化并由此也引起橫向混合，從而能夠在構(gòu)成為管道O)的熱傳遞表面上實(shí)現(xiàn)散料的明顯更有效的冷卻。圖2示出同一按照本發(fā)明的固體冷卻器，其以圖1的截面A-A示出?？梢钥吹焦?yīng)部分(6)、冷卻部分(5)和排出部分(16)?？梢钥吹揭龑?dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)介質(zhì)的管道C3)在該橫截面中延伸通過容器(5)。圖3僅示出按照本發(fā)明的固體冷卻器的冷卻部分(5)的內(nèi)部。可以看到引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道(3)，引導(dǎo)介質(zhì)的管道不能使氣體透到冷卻部分的內(nèi)部，引導(dǎo)氣體的管道(3)能夠使氣體透到冷卻部分(5)的內(nèi)部，并且引導(dǎo)介質(zhì)的管道和引導(dǎo)氣體的管道在橫向于固體流動(dòng)方向的管列(4)中交替。引導(dǎo)介質(zhì)的管道和引導(dǎo)氣體的管道被氣體 (15)或冷卻介質(zhì)(14)流過。圖4僅示出按照本發(fā)明的固體冷卻器的冷卻部分(5)的內(nèi)部?？梢钥吹揭龑?dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道(3)的布置結(jié)構(gòu)，其中引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道C3)在冷卻部分的內(nèi)部成列地沿固體流動(dòng)方向傾斜地設(shè)置，并且引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道(3)的管列傾斜于固體散料(1)的流動(dòng)方向交替。圖5僅示出按照本發(fā)明的固體冷卻器的冷卻部分(5)的內(nèi)部。引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道C3)在冷卻部分( 的內(nèi)部沿固體流動(dòng)方向成列地鋸齒形地設(shè)置，其中引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道(3)的管列沿固體散料的流動(dòng)方向交替。圖6僅示出按照本發(fā)明的固體冷卻器的冷卻部分(5)的內(nèi)部。引導(dǎo)介質(zhì)的管道 (2)和引導(dǎo)氣體的管道C3)在冷卻部分( 的內(nèi)部沿固體流動(dòng)方向成列地鋸齒形地設(shè)置，其中引導(dǎo)介質(zhì)的管道( 和引導(dǎo)氣體的管道(3)的管列沿固體散料的流動(dòng)方向交替。能夠使氣體透到冷卻部分(5)內(nèi)部的引導(dǎo)氣體的管道(3)在直徑上小于引導(dǎo)介質(zhì)的管道O)。由此在給定的管道布置結(jié)構(gòu)中在管道之間存在用于固體流的較大的間隙和較大的自由通道。圖7示出按照本發(fā)明的固體冷卻器的內(nèi)部，該固體冷卻器具有供應(yīng)部分(6)、冷卻部分( 和排出部分(16)。引導(dǎo)介質(zhì)的管道( 和引導(dǎo)氣體的管道C3)構(gòu)成為橫截面展平的管道，在這里例如構(gòu)成為中空體，其中引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)不能使氣體透到冷卻部分(5) 的內(nèi)部，并且引導(dǎo)氣體的管道(3)能夠使氣體透到冷卻部分(5)的內(nèi)部。圖8示出同一按照本發(fā)明的固體冷卻器(5)，其以圖7的截面A-A示出?？梢钥吹焦?yīng)部分(6)、冷卻部分( 和排出部分(16)。冷卻部分(6)含有管道O)，該管道橫截面展平，在這里例如構(gòu)成為中空體，并且在內(nèi)部形成蛇形結(jié)構(gòu)。這種有利地引導(dǎo)冷卻介質(zhì)(14) 的結(jié)構(gòu)可以呈現(xiàn)在熱傳遞表面的內(nèi)部。圖9示出按照本發(fā)明的固體冷卻器(5)的內(nèi)部，該固體冷卻器具有供應(yīng)部分(6)、 冷卻部分( 和排出部分(16)。橫截面展平的一部分引導(dǎo)介質(zhì)的管道( 在這里構(gòu)成為引導(dǎo)介質(zhì)的中空體。在橫截面展平的引導(dǎo)介質(zhì)的管道( 之間和旁邊設(shè)置平行于流動(dòng)的橫截面為圓形的引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道(3)，其中橫截面為圓形的引導(dǎo)氣體和介質(zhì)的管道(2、；3)沿固體流動(dòng)方向交替。圖10示出按照本發(fā)明的固體冷卻器(5)的內(nèi)部，該固體冷卻器具有供應(yīng)部分(6)、 冷卻部分( 和排出部分(16)。引導(dǎo)介質(zhì)的管道( 構(gòu)成為橫截面為矩形的管道，在這里例如構(gòu)成為中空體。在引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)之間和旁邊設(shè)置平行于流動(dòng)定向的引導(dǎo)氣體的管道(3)，其橫截面為圓形。在這里引導(dǎo)氣體的管道( 設(shè)置在固體散料進(jìn)入到熱交換區(qū)中之前，以及還設(shè)置在引導(dǎo)介質(zhì)的中空體的相繼布置結(jié)構(gòu)之間。由非常細(xì)的顆粒組成的散料的特征在于一定的氣體滯留能力，通常也使在這里所關(guān)注的煙道塵滯留。由于固體的氣體滯留能力，在進(jìn)入到引導(dǎo)介質(zhì)的中空體之間的縫隙之前實(shí)現(xiàn)流動(dòng)和松散化。根據(jù)氣體滯留能力、固體流速和設(shè)備尺寸，如圖10示例性所示，需要進(jìn)行一次或多次另外的中間流動(dòng)。圖11示出按照本發(fā)明的固體冷卻器的內(nèi)部，該固體冷卻器具有供應(yīng)部分(6)、冷卻部分(5)和排出部分(16)。橫截面為圓形的引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道(3) 在容器(5)的內(nèi)部成列地沿流動(dòng)方向傾斜地設(shè)置，其中例如管列的每第四個(gè)管道是引導(dǎo)氣體的管道(3)。在這里與圖10類似地，在進(jìn)入熱交換區(qū)之前松散化固體散料。另外的氣體供應(yīng)管列需要具有多大的間距(在這里例如每第四個(gè))取決于固體散料的氣體滯留能力和容器中的固體速度，并且必須針對(duì)各自的情況確定。附圖標(biāo)記清單1 待冷卻的固體、固體散料的流入口2 引導(dǎo)介質(zhì)的管道3 引導(dǎo)氣體的管道4 管列
5冷卻部分或容器
6供應(yīng)部分
7氣體卸載接管
8氣體供應(yīng)接管
9供應(yīng)的氣體
10氣體供應(yīng)接管
11供應(yīng)的氣體
12冷卻的固體
13作為熱傳遞表面的壁
14介質(zhì)或冷卻劑
15氣體
16排出部分
g固體散料的流動(dòng)方向
權(quán)利要求
1.固體冷卻器，用于冷卻熱的細(xì)粒狀的固體散料(1)、同時(shí)置換包含在散料顆粒之間和在散料顆粒的孔隙中的空隙空間氣體，該固體冷卻器包括容器(5)，用作冷卻部分，其中在一側(cè)設(shè)置用于接納流過的固體散料(12)的至少一個(gè)開孔(6)，并且在與該側(cè)相對(duì)的一側(cè)設(shè)置流過的固體散料的至少一個(gè)排出部(16)，其特征在于，所述容器( 在內(nèi)部含有第一種管道O)，所述第一種管道相對(duì)于容器(5)的內(nèi)部封閉，并且所述第一種管道被介質(zhì)(14)流過，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)粒狀的固體散料(1)和包圍固體散料的空隙空間氣體與流過管道⑵的介質(zhì)(14)的間接熱交換，并且所述容器( 在內(nèi)部含有第二種管道(3)，所述第二種管道能夠使氣體透到容器(5)的內(nèi)部，并且所述第二種管道被氣體(15)流過，該氣體通過開孔流入到容器(5)的內(nèi)部，并且所述容器( 具有氣體卸載接管(7)，用于從第二種管道C3)引入到容器(5)內(nèi)部的氣體(15)以及由此擠出的空隙空間氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的固體冷卻器，其特征在于，所述氣體卸載接管(7)和固體散料 (1)的接納器(6)設(shè)置在同一側(cè)上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的固體冷卻器，其特征在于，引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道( 和引導(dǎo)氣體的第二種管道C3)在容器( 的內(nèi)部在容器橫截面中觀看成列地沿固體流動(dòng)方向設(shè)置，其中引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道O)的列(4)和引導(dǎo)氣體的第二種管道(3)的列在容器橫截面中觀看沿固體(1)的流動(dòng)方向交替。
4.如權(quán)利要求1或2所述的固體冷卻器，其特征在于，引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道( 和引導(dǎo)氣體的第二種管道C3)在容器( 的內(nèi)部在容器橫截面中觀看成列地相對(duì)于固體流動(dòng)方向傾斜地設(shè)置，其中引導(dǎo)介質(zhì)的管道O)的列(4)和引導(dǎo)氣體的管道(3)的列在容器橫截面中觀看傾斜于固體(1)的流動(dòng)方向交替。
5.如權(quán)利要求1或2所述的固體冷卻器，其特征在于，引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道( 和引導(dǎo)氣體的第二種管道C3)在容器( 的內(nèi)部在容器橫截面中觀看相對(duì)于固體流動(dòng)方向成列地以鋸齒形設(shè)置，其中引導(dǎo)介質(zhì)的管道(2)和引導(dǎo)氣體的管道(3)的列(4)沿固體(1)的流動(dòng)方向交替。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的固體冷卻器，其特征在于，引導(dǎo)氣體的第二種管道 (3)在直徑上小于引導(dǎo)介質(zhì)的第一種管道O)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的固體冷卻器，其特征在于，至少一個(gè)引導(dǎo)介質(zhì)的管道( 在容器(5)的內(nèi)部在自身的橫截面中沿固體流動(dòng)方向擴(kuò)大，從而形成橫截面展平的管道。
8.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的固體冷卻器，其特征在于，至少一個(gè)引導(dǎo)氣體的管道C3)在容器(5)的內(nèi)部在自身的橫截面中沿固體流動(dòng)方向擴(kuò)大，從而形成橫截面展平的管道。
9.如權(quán)利要求7或8所述的固體冷卻器，其特征在于，引導(dǎo)介質(zhì)和氣體的至少一個(gè)管道(2，；3)在容器(5)的內(nèi)部在自身的橫截面中沿固體流動(dòng)方向擴(kuò)大，其中引導(dǎo)介質(zhì)和氣體的管道0，3)橫向于固體流動(dòng)方向交替。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的固體冷卻器，其特征在于，在橫截面沿固體流動(dòng)方向展平的引導(dǎo)介質(zhì)的管道( 之間橫向于固體流動(dòng)方向存在橫截面為圓形的另外的管道0，3)，其中橫截面為圓形的引導(dǎo)氣體或介質(zhì)的管道0，3)沿固體流動(dòng)方向交替。
11.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的固體冷卻器，其特征在于，橫截面沿固體流動(dòng)方向展平的引導(dǎo)介質(zhì)或氣體的管道(2，；3)沿固體流動(dòng)方向存在多個(gè)。
12.如權(quán)利要求11所述的固體冷卻器，其特征在于，在橫截面沿固體流動(dòng)方向展平且沿固體流動(dòng)方向存在多個(gè)的引導(dǎo)介質(zhì)或氣體的管道(2，；3)之間、沿固體流動(dòng)方向設(shè)置至少一個(gè)橫截面為圓形的引導(dǎo)氣體的管道C3)或引導(dǎo)介質(zhì)的管道O)。
13.如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的固體冷卻器，其特征在于，引導(dǎo)氣體的管道(3) 至少部分地由多孔材料制成。
14.如權(quán)利要求13所述的固體冷卻器，其特征在于，所述多孔材料涉及燒結(jié)陶瓷、多孔陶瓷、多孔塑料或燒結(jié)金屬。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的固體冷卻器，其特征在于，引導(dǎo)氣體的管道(3) 為了將氣體(15)導(dǎo)入到固體(1)中設(shè)有小孔、孔、缺口或縫隙。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的固體冷卻器，其特征在于，沿固體流動(dòng)方向在容器(5)的前面或后面存在用于待供應(yīng)的氣體(9，11)的氣體供應(yīng)接管(8，10)。
17.用于冷卻細(xì)粒狀的和熱的固體散料(1)、同時(shí)置換包含在散料顆粒之間和在散料顆粒的孔隙中的空隙空間氣體的方法，其中將待冷卻的固體散料⑴引導(dǎo)到含有管道(2，3)的容器(5)中，并且使固體散料(1)連續(xù)地運(yùn)動(dòng)通過容器(5)，其特征在于，用比固體散料(1)冷的介質(zhì)(14)流過第一種管道O)以進(jìn)行熱傳遞，從而在固體散料 (1)與載熱介質(zhì)(14)之間實(shí)現(xiàn)間接的熱交換，并且第二種管道C3)能夠使氣體透過地構(gòu)成，供應(yīng)的氣體(9，11)通過所述第二種管道引導(dǎo)到容器(5)和固體散料(1)中，并且包含在散料顆粒之間和在散料顆粒的孔隙中的空隙空間氣體被供應(yīng)的氣體(1 擠出并排出。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，用于產(chǎn)生固體散料(1)的工藝涉及煤氣化，其中固體散料(1)基本上由煙道塵或固化的爐渣或這兩者組成。
19.如權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，用于熱交換的介質(zhì)(14)涉及液體。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，用于熱交換的介質(zhì)(14)涉及水。
21.如權(quán)利要求16至20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述固體(1)通過重力或通過壓力梯度或通過這兩者的組合運(yùn)動(dòng)通過固體冷卻器(5)。
22.如權(quán)利要求16至21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述固體散料(1)冷卻到 150至50°C的溫度。
23.如權(quán)利要求16至22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，供應(yīng)氮?dú)狻⒍趸?、空氣或這些氣體的混合物作為所述氣體(15)。
24.如權(quán)利要求16至23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，供應(yīng)的氣體(15)—直預(yù)熱到供應(yīng)的固體散料(1)的溫度。
25.如權(quán)利要求16至M中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過能夠使氣體透過的管道(3)引導(dǎo)到容器(5)中的氣體(15)的流量這樣調(diào)節(jié)，使得供應(yīng)的氣體(15)的與能夠使氣體透過的管道C3)的氣體排出表面相關(guān)的速度大于或等于流入的固體散料(1)的最小流動(dòng)速度。
26.如權(quán)利要求16至25中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述引導(dǎo)氣體的管道(3) 單獨(dú)地或成組地被供應(yīng)以可不同地調(diào)節(jié)量的氣體(15)。
27.如權(quán)利要求沈所述的方法，其特征在于，所述引導(dǎo)氣體的管道C3)沿固體流動(dòng)方向從下向上和/或以時(shí)間順序被氣體脈沖(1 流過，從而防止固體(1)在固體冷卻器(5) 中的滯留。
28.如權(quán)利要求16至27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從容器(5)流出的固體 (12)通過在固體散料(1)的排出部中的至少一個(gè)氣體入口接管(8，10)用供應(yīng)的氣體(9， 11)松散化，從而在排出部(16)上得到幾乎無剩余氣體的、冷卻的和松散化的固體散料 (12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)用于冷卻由煤氣化產(chǎn)生的固體的裝置，其中該裝置包括具有供應(yīng)部分、冷卻部分和排出部分的容器，并且在冷卻部分的內(nèi)部存在橫向于流動(dòng)方向設(shè)置的管道，所述管道分成兩種，其中一種由引導(dǎo)流體的管道組成，另一種由引導(dǎo)氣體的管道組成，并且引導(dǎo)流體的管道在冷卻部分的內(nèi)部封閉并用于熱交換，另一種管道由引導(dǎo)氣體的管道組成，這些管道能夠使氣體透到冷卻部分的內(nèi)部，從而主要由冷卻的爐渣、煙灰和煙道塵組成的固體被冷卻，并且在固體顆粒中和在固體顆粒之間含有的剩余氣體被置換。本發(fā)明還涉及一種用于冷卻固體和用于去除顆粒的剩余氣體的方法。
文檔編號(hào)F27D15/02GK102575904SQ201080042397
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者S·哈梅爾 申請(qǐng)人:蒂森克虜伯伍德有限公司