使管路可靠地壓力導引穿過氣化反應器的壓力外殼的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于使管路可靠地壓力導引穿過氣化反應器的壓力外殼的系統(tǒng)，所述氣化反應器以高達10MPa的氣化壓力和高達1900℃的氣化溫度運行，其中壓力室布置在所述壓力外殼的處于大氣壓力下的外側(cè)上，所述壓力室在一側(cè)上通過壓力密封的第一穿引裝置與所述氣化反應器的處于氣化壓力下的腔連接，所述壓力室在另一側(cè)上通過壓力密封的第二穿引裝置封閉，所述管路由處于氣化壓力下的腔穿過所述壓力密封的第一穿引裝置、所述壓力室和所述壓力密封的第二穿引裝置導引到大氣壓力中，所述壓力室在正常運行中處于大氣壓力下，所述壓力室中的壓力借助壓力測量裝置監(jiān)測，在顯示壓力升高時通過所述壓力測量裝置探測所述穿引裝置中的不密封。
【專利說明】使管路可靠地壓力導引穿過氣化反應器的壓力外殼的系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于使管路(12)可靠地壓力導引穿過以高達1MPa的氣化壓力和高達1900°C的氣化溫度運行的氣化反應器的壓力外殼(11)的系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]本實用新型涉及氣流床氣化器的冷卻罩中的溫度測量，在所述氣流床氣化器中通過含有灰塵的液態(tài)的或者粉塵狀的固態(tài)的燃料借助含有游離氧的氧化介質(zhì)的部分氧化產(chǎn)生合成原始氣體。所述部分氧化在1300°C與1900°C之間的溫度下并且在高達1MPa的壓力下進行。對于液態(tài)的燃料尤其理解為石油加工的重油、由熱燃料處理得到的焦油以及由帶有碾磨成粉塵狀的固態(tài)的燃料的油和水組成的懸浮物，其具有超過2% (質(zhì)量百分比)的灰塵含量，算作粉塵狀的固態(tài)的燃料的有不同煤化程度的精細碾磨成的煤、由生物質(zhì)構成的粉塵、熱預處理的產(chǎn)品如焦炭、通過“烘焙”形成的干燥產(chǎn)品以及由地區(qū)性的并且商業(yè)的余料和廢料組成的高熱值餾份。所述燃燒粉塵被作為氣體-固體-懸浮物在材料密度大的情況下按照流水輸送的原理被供應。氣化反應器能夠設有冷卻罩或者耐火的襯里，如專利文獻DE 4446803和EP 0677567示出的那樣。根據(jù)不同的在該技術中引入的系統(tǒng)，在此原始氣體和熔流的熔渣能夠分離或者一同從氣化裝置的氣化腔清除，如在DE 19718131中所示的那樣。對全部技術的詳細描述在J.Carl, P.Fritz, NOELL-KONVERSAT1NSVERFAHREN,EF出版社，1996年，第25-53頁中。因為不能測量氣流床氣化器的反應腔中的氣化溫度，因此對水所穿流的冷卻罩中的溫度的測量提供了間接推斷出氣化腔中的狀態(tài)的可能性。
[0003]迄今為止的現(xiàn)有技術在專利文獻DD 145024中表明。對此提出，使用一種方法和一種裝置，借助其監(jiān)測用于含有灰塵的燃料的部分氧化的氣化反應器的反應腔中存在的溫度和反應過程并且使用所獲得的用于控制所述過程的測量參量。該提議能夠用于反應，其反應腔由冷卻罩限制并且所述冷卻罩由冷卻介質(zhì)穿流。為此測量每個時間單位傳遞到液態(tài)的冷卻介質(zhì)、例如處于壓力下水上的熱量。所傳遞的熱量用作氣化反應的反應腔中的平均溫度的量度。所傳遞的熱量隨后用作控制氣化過程的調(diào)節(jié)參量。為了檢測主要的熱量，測量冷卻罩的入口處和出口處或者說確定的位置處的冷卻介質(zhì)溫度。為此在溫度測量位置處安置熱電偶。在此除了溫度測量，前提條件還有精確地檢測冷卻水量，但這能夠被看成現(xiàn)有技術。安置在冷卻罩的不同位置處的外殼熱電偶借助細鋼繩穿過卡箍聚集成一束。所述鋼繩在冷卻罩管的整個長度上導引并且在管接頭中在管的上端部處在反應器壓力容器外部固定在保持器上容易到達的位置處。借助細的、大約Imm的、結實的外殼熱電偶的集束和鋼繩試圖相對于由管中壓力水流引起的應力實現(xiàn)所述布置方式的足夠的機械穩(wěn)定性。所述根據(jù)現(xiàn)有技術找到的解決方案難以實現(xiàn)，因為其不能解決壓力密封的問題或者說描述了一種關于導引水的管路的耗費大的解決方案。無論是冷卻罩中的水流動還是來自壓力加載的冷卻管的引導集束的穿引都可能導致?lián)p害并且使溫度測量出錯。
[0004]在DE 102011080835中已經(jīng)提出一種用于含有碳的燃料借助含有游離氧的氣化介質(zhì)在氣流床中在從大氣壓力到1MPa的壓力下氣化的反應器，其中在壓力外殼中冷卻罩限制了反應腔，其中冷卻罩借助由冷卻液穿流的管的螺旋狀的纏繞形成并且其中多個溫度測量位置布置得分布在冷卻罩的高度范圍內(nèi)。在該反應器中，能夠在壓力外殼中布置用于將連接到溫度測量位置處的測量管路從冷卻罩縫隙中引出的安全壓力室。
實用新型內(nèi)容
[0005]由現(xiàn)有技術出發(fā)，本實用新型的任務在于，提出一種簡單并且可靠的系統(tǒng)，該系統(tǒng)以高可行性實現(xiàn)了對冷卻罩中的溫度的可靠測量并且由此實現(xiàn)了整合到氣化反應器的測量系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中的前提條件。
[0006]該任務通過用于使管路可靠地壓力導引穿過以高達1MPa的氣化壓力和高達1900°C的氣化溫度運行的氣化反應器的壓力外殼的系統(tǒng)解決，其中壓力室布置在所述壓力外殼的處于大氣壓力下的外側(cè)上，所述壓力室在一側(cè)上通過壓力密封的第一穿引裝置與所述氣化反應器的處于氣化壓力下的腔連接，所述壓力室在另一側(cè)上通過壓力密封的第二穿引裝置封閉，所述管路由處于氣化壓力下的腔穿過所述壓力密封的第一穿引裝置、所述壓力室和所述壓力密封的第二穿引裝置導引到大氣壓力中，所述壓力室在正常運行中處于大氣壓力下，所述壓力室中的壓力借助壓力測量裝置監(jiān)測，在顯示壓力升高時通過所述壓力測量裝置探測所述穿引裝置中的不密封。同時下文顯示了用于解決提出任務的有利的設計方案。所述壓力室具有惰性氣體接頭并且在探測到不密封的情況下借助惰性氣體的供應基本上與處于氣化壓力下的腔形成壓力平衡。所述管路通過安置在氣流床氣化反應器的冷卻罩上的熱電偶的測量管路提供。多個管路由所述處于氣化壓力下的腔穿過所述壓力密封的第一穿引裝置、所述壓力室和所述壓力密封的第二穿引裝置導引到大氣壓力中。在所述壓力室中布置有用于監(jiān)測所述壓力室中的溫度的溫度測量裝置。用于所述溫度測量裝置的管路穿過所述壓力密封的第二穿引裝置導引到大氣壓力中。對所述壓力密封的第一穿引裝置進行雙倍設計。
[0007]當基于可靠地并且以很高的精確度實現(xiàn)對冷卻水量的測量時，則冷卻罩中所測量的溫度分別提供了由冷卻水容納的熱量、氣流床氣化器的反應腔中的氣化溫度和溫度分布的相關量度還有供應給氣化的燃料量和氧氣量的相關量度。為了測量冷卻水溫度，在冷卻罩的高度范圍內(nèi)分布地安置了熱電偶并且在壓力外殼與冷卻罩之間的填充了氣體的冷卻罩縫隙中將其向下導引到布置在氣化反應器的壓力外殼中的安全壓力室中。所述從冷卻罩縫隙到所述室中的穿引裝置設計為抗壓的并且被監(jiān)測壓力。如果安全壓力室中的壓力上升，則這指向了穿引裝置5中的不密封并且能夠引入相應的維修措施。如果從壓力閘出來的第二穿引裝置9同樣設計為壓力密封，則能夠借助惰性氣體形成壓力墊(DruckpoIster)。所述溫度測量保持了其功能能力。在按計劃停止氣化反應器時能夠修復有缺陷的壓力穿引裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面借助兩個附圖在為了理解所需要的范圍內(nèi)將本實用新型作為實施例進行闡述。在此:
[0009]圖1示出具有熱電偶的氣流床氣化反應器；
[0010]圖2示出用于使熱電偶的測量管路穿過壓力外殼的壓力閘。[0011 ]在所述附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件。
[0012]附圖標記列表
[0013]I反應腔
[0014]2冷卻罩
[0015]3外殼熱電偶
[0016]4安全壓力室
[0017]5第一壓力穿引裝置、壓力密封的穿引裝置
[0018]6壓力測量裝置
[0019]7惰性氣體供應
[0020]8溫度測量裝置
[0021]9第二壓力穿引裝置、壓力密封的穿引裝置
[0022]10冷卻罩縫隙、處于氣化壓力下的腔
[0023]11壓力外殼
[0024]12測量管路。

【具體實施方式】
[0025]實施例1:
[0026]該闡述參照附圖1和2完成。具有500麗總功率的氣流床氣化反應器以80Mg/h供應貧煤的燃燒粉塵并且在1650°C的溫度以及4.5MPa的壓力下與45000m31.N./h的氧氣共同生成原始合成氣體，其中所述氣流床氣化反應器的反應腔I由水穿流的冷卻罩2包圍。冷卻水以150°C的溫度進入到冷卻罩2中并且通過從處于給定的額定功率下的反應腔I吸收熱量增加了 70°C從而被加熱到220°C并且經(jīng)過用于冷卻到150°C的熱交換器(在此未示出)再次被供應給用于冷卻的冷卻罩2。在冷卻罩2上，在其高度范圍內(nèi)均勻分布地安置有冷卻水溫度的測量裝置。外殼熱電偶的數(shù)目一般來說在一到十二個之間。由所測量的溫度和各個測量位置之間的溫度差能夠推斷出反應腔I中的平均氣化溫度，還能夠通過氣化火焰的情況進行反推。將所述測量參量引入到設備的監(jiān)測系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中。外殼熱電偶的管路(12)經(jīng)過壓力密封的第一穿引裝置5經(jīng)過小的安全壓力閘4以及壓力密封的第二穿引裝置9從處于氣化壓力下的冷卻罩縫隙10向外導引。該安全壓力閘4通常不會超壓、也就是基本上處于大氣壓力(環(huán)境壓力)之下。通過監(jiān)測壓力閘6中的壓力P能夠推斷出壓力密封的壓力穿引裝置5的不密封，據(jù)此能夠引入必要的維修措施。為了進一步的安全性在安全壓力閘4中設置了溫度測量裝置8。因此由溫度測量裝置8測得的溫度T的升高能夠推斷出介質(zhì)、如例如氣體或者水從氣化反應器的處于氣化壓力下的內(nèi)腔滲入到室4中。此外，溫度測量裝置8還能夠顯示壓力穿引裝置的密封材料的熱超載。
[0027]實施例2:
[0028]在按照圖2的氣化設備中同樣設置了用于外殼熱電偶3的測量管路(12)的壓力穿引的安全壓力閘4。所述安全壓力閘4此外具有惰性氣體接頭7。如果壓力測量裝置6顯示壓力升高，則探測到壓力穿引裝置5中的不密封，從而能夠通過接頭7供應惰性氣體并且形成與冷卻罩縫隙10中相同的壓力。因此能夠繼續(xù)氣化反應器的運行直到當按計劃停止時再次形成壓力穿引裝置5的所要求的密封性。
[0029]本實用新型也涉及一種用于通過安置在冷卻罩管上的熱電偶測量和監(jiān)測能夠以高達1MPa的壓力以及高達1900°C的氣化溫度運行的氣流床氣化反應器的壓力水冷卻的冷卻罩中的溫度的裝置，其中熱電偶(3)的測量管路(12)在冷卻罩(2)與壓力外殼(11)之間的冷卻罩縫隙(10)中通過壓力穿引裝置(5)在壓力外殼(11)和安全壓力閘(4)中向外導引并且與監(jiān)測系統(tǒng)、測量系統(tǒng)和調(diào)節(jié)系統(tǒng)連接。
【權利要求】
1.用于使管路(12)可靠地壓力導引穿過以高達1MPa的氣化壓力和高達1900°C的氣化溫度運行的氣化反應器的壓力外殼(11)的系統(tǒng)，其中 -壓力室(4)布置在所述壓力外殼(11)的處于大氣壓力下的外側(cè)上， -所述壓力室(4)在一側(cè)上通過壓力密封的第一穿引裝置(5)與所述氣化反應器的處于氣化壓力下的腔(10)連接， -所述壓力室(4)在另一側(cè)上通過壓力密封的第二穿引裝置(9)封閉， -所述管路(12)由處于氣化壓力下的腔(10)穿過所述壓力密封的第一穿引裝置(5)、所述壓力室(4)和所述壓力密封的第二穿引裝置(9)導引到大氣壓力中， -所述壓力室(4)在正常運行中處于大氣壓力下， -所述壓力室(4)中的壓力借助壓力測量裝置(6)監(jiān)測， -在顯示壓力升高時通過所述壓力測量裝置(6)探測所述穿引裝置(5)中的不密封。
2.按權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力室(4)具有惰性氣體接頭(7)并且在探測到不密封的情況下借助惰性氣體的供應基本上與處于氣化壓力下的腔(10)形成壓力平衡。
3.按前述權利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述管路(12)通過安置在氣流床氣化反應器的冷卻罩上的熱電偶(3)的測量管路提供。
4.按權利要求1或2中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，多個管路(12)由所述處于氣化壓力下的腔(10)穿過所述壓力密封的第一穿引裝置(5)、所述壓力室(4)和所述壓力密封的第二穿引裝置(9)導引到大氣壓力中。
5.按權利要求1或2中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述壓力室(4)中布置有用于監(jiān)測所述壓力室(4 )中的溫度的溫度測量裝置(8 )。
6.按權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于所述溫度測量裝置(8)的管路穿過所述壓力密封的第二穿引裝置(9)導引到大氣壓力中。
7.按權利要求1或2中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，對所述壓力密封的第一穿引裝置(5)進行雙倍設計。
【文檔編號】C10J3/72GK204174182SQ201420089001
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2013年3月19日
【發(fā)明者】D.德根科爾布, F.漢內(nèi)曼, H.霍佩, T.尤斯特, M.興尼茨 申請人:西門子公司