專利名稱:固體燃料氣化反應(yīng)器用的渣滓排除裝置的制作方法
本發(fā)明涉及固體碳質(zhì)材料如焦炭、煤或褐煤之類的氣化過程。更確地說，本發(fā)明涉及排除來自固體燃料氣化反應(yīng)器的渣滓和/或重的灰渣。
正如本項技術(shù)中為人們熟知的那樣，固體燃料如焦炭、煤或褐煤等能被輾成細顆粒尺寸，并與油或水混合成用于氣化反應(yīng)器的供料流，以便制造出實用的合成氣體產(chǎn)品。在實施這一過程中，反應(yīng)器中會形成大量需要排除的熔渣。在固體燃料氣化過程中產(chǎn)生的這些廢渣或重的灰渣一般包括固化的無機物質(zhì)和少量沒有反應(yīng)的碳。通常，這些渣滓具有較高的溫度和壓力，以泥漿的形式從反應(yīng)器的底部排出。被排出的泥漿溫度可能高達150-350°F(65-177℃)，壓力可能高達每平方英寸100-500磅(690-3450KPa)。現(xiàn)有技術(shù)所用的設(shè)備和方法通常包括破碎渣滓以減小其顆粒尺寸，用閉鎖料斗系統(tǒng)來降低壓力，以及從渣滓中放水以便進一步降低被排放泥漿的溫度和壓力。
概括地說，本發(fā)明提供一種改進的裝置和過程，它用于連續(xù)不斷地從有壓力的固體燃料氣化反應(yīng)器中排除渣-水泥漿。這種裝置包括至少一個用來減小固體渣滓顆粒尺寸的加壓破碎裝置，所述破碎裝置與反應(yīng)器的渣滓排出端相連;一個減壓裝置，它具有一個導管，渣-水泥漿連續(xù)地流過此導管，所述導管與破碎裝置的排出口相連;以及至少一個節(jié)流元件，它限制渣-水泥漿連續(xù)流過此導管的流體流量，此節(jié)流元件設(shè)置在導管內(nèi)部，元件上有一個開孔，其直徑小于導管直徑，所述節(jié)流元件使得燃壓裝置排出端處泥漿的壓力減力減小到大大低于反應(yīng)器壓力的水平。
泥漿的最后排出壓力可以基本上等于大氣壓，如果泥漿被輸送到其它設(shè)備，最后排出壓力也可高于或低于大氣壓。本裝置還可包括附加的成串排列的破碎裝置和節(jié)流元件，以便進一步減小來自反應(yīng)器的渣滓的顆粒尺寸以及造成壓降。在反應(yīng)器的泥漿輸送通道中節(jié)流元件限制泥漿的流量，因此當流體連續(xù)流動穿過此元件時產(chǎn)生壓降。
本發(fā)明用于排除來自煤氣發(fā)生器的渣-水泥漿的過程包括首先破碎從反應(yīng)器排出的泥漿中的固體渣滓，以便減小其顆粒尺寸，所述的從反應(yīng)器排出的泥漿的壓力基本上等于反應(yīng)器壓力;然后使泥漿通過一個減壓裝置，此減壓裝置包括一個泥漿從中連續(xù)流過的導管，以及至少一個節(jié)流元件，所述節(jié)流元件用于限制泥漿的連續(xù)流動的流量，因而使泥漿在減壓裝置排出端的壓力降低到大大低于反應(yīng)器壓力的水平，所述節(jié)流元件安置在導管內(nèi)部并具有一個開孔，開孔的直徑小于導管的直徑。本過程還可以包括一些破碎泥漿中的固體物和限制泥漿流量的附加步驟，以便進一步減小渣滓的粒度和降低減壓裝置出口處泥漿的壓力。本發(fā)明還進一步在渣滓固體被破碎之后，在控制的流速下注水并使水與泥漿混合，從而冷卻泥漿并調(diào)節(jié)通過反應(yīng)器減壓裝置的泥漿的流量和壓力。
本裝置為渣滓從加壓的氣化反應(yīng)器中連續(xù)流動排出創(chuàng)造了條件，這種排出與熟知的閉鎖料斗系統(tǒng)所提供的間歇排出相比，減少了堵塞的危險。通過下文更詳細的介紹，熟悉本技術(shù)的人們將能對本發(fā)明的上述和其它方面特點有更清楚的了解。
對照附圖會使本發(fā)明的優(yōu)點更為明顯。在幾個附圖中相同的參考標號標出相應(yīng)的部件和零件，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)成的，在固體燃料氣化過程中的渣滓排除裝置的示意圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明制成的減壓裝置的一個具體的節(jié)流元件的橫截面圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明制成的減壓裝置的另一個節(jié)流元件的橫截面圖;
圖4是根據(jù)本發(fā)明制成的減壓裝置的又一個節(jié)流元件的橫截面圖;
下面將介紹運用本發(fā)明原理的方法，但本發(fā)明的范圍不受所述方法的限制。
更準確地說，圖1所示的渣滓排除裝置10用于破碎冷卻和減壓從煤氣發(fā)生器1的底部排出的渣-水泥漿。來自反應(yīng)器1的無用排出物包括固體渣滓，這種渣滓或者是固化的無機渣，或者是重的灰渣。渣滓與水在反應(yīng)器1中混合成泥漿。反應(yīng)器1在人們所熟知的將焦炭、煤或褐煤轉(zhuǎn)化成氣體燃料的溫度、壓力和濃度的條件下工作。反應(yīng)器1排出端的溫度在150-350°F(65-177℃)之間，壓力在每平方英寸100-500磅(690-3450KPa)之間。反應(yīng)器1最好是連續(xù)工作，反應(yīng)器中渣-水泥漿的破碎、冷卻和減壓連續(xù)進行。
渣-水泥漿從反應(yīng)器1排出，流經(jīng)第一導管2，到達初級破碎裝置3。破碎裝置3配備的外殼能承受反應(yīng)器1排出端的全部壓力。導管2和破碎裝置3由法蘭4連接在一起。
來自初級破碎裝置3的、經(jīng)過初步破碎的渣滓排至次級破碎裝置3a，并在該處進一步破碎。破碎裝置3a也配備有外殼，它象初級破碎裝置3的外殼一樣，能承受反應(yīng)器1排出端的全部工作壓力。破碎裝置3和3a由法蘭4a連接在一起。
然后，經(jīng)過破碎的渣滓呈泥漿狀，由次級破碎裝置3a排至第二導管5，而導管5通過法蘭4b和4c連接到破碎裝置3a上。通過導管5的流量能夠由第一閥門5a進行控制。在閥門5a的下游，將水自導管6通過閥門6a引入導管5。然后，渣-水泥漿通過一系列設(shè)在導管5內(nèi)部的節(jié)流元件7。閥門5a、6a用來調(diào)節(jié)和控制所述水以及渣-水泥漿的流速。當此流體連續(xù)地流過導管5時，由于每個節(jié)流元件7對流動的阻礙，造成壓力的下降。然后，泥漿流從最后一個節(jié)流元件7排出，其壓力基本上等于大氣壓。
由于通過導管6加水以及在導管5內(nèi)設(shè)置節(jié)流元件7，在泥漿流離開減壓裝置以后，就不再需要從泥漿流中放水來降低泥漿流的溫度和壓力。此外，由于使用閥門6a來控制加入渣流中水的流速，就不再需要在導管5內(nèi)設(shè)置下游閥門來控制泥漿的流速。因為在那樣一個閥門中機械磨損的速度，會由于泥漿的磨耗特性，而此僅僅由水造成的磨損大得多，所以這種將水注入泥漿來控制流量的方法是非常有益、經(jīng)濟而且便利的。將水引入導管5還提供了防止渣滓堵塞導管5的絕對安全并且最為有益的方法。
圖2介紹一種優(yōu)先選用的、經(jīng)過改進設(shè)計的節(jié)流元件20，它已經(jīng)被成功地用于導管5中。如圖2所示，元件20類似于圖1中的直徑縮小的管子元件7，元件20包括一塊耐磨板8，穿過耐磨板8的直徑縮小的節(jié)流孔8a用于限制渣-水泥漿的流量。法蘭4d使耐磨板保持在導管5內(nèi)的應(yīng)有位置上。所述耐磨板8也可以采用由薄片迭成的結(jié)構(gòu)，其上游層為非常耐磨的材料如碳化硅、碳化鎢、氧化鋁、耐磨金屬或陶瓷材料等。如果導管5不是直接由耐磨材料制成，也可以為此導管裝備一個耐磨的襯套(圖中沒有畫出)。
圖3和圖4示出另外兩種節(jié)流板30和40，它們也已經(jīng)被成功地用于導管5中。圖3介紹一種節(jié)流板30，它包括一個被導管5中的法蘭4e保持在應(yīng)有位置的截頂圓錐支座9，此支座9本身又支承著一個耐磨的圓錐形襯套9a，襯套9a通過渣-水泥漿的位置具有一個節(jié)流孔9b。在元件30兩側(cè)的導管5上也具有耐磨襯套插件11。圖4介紹了另一種實用的節(jié)流元件40，它包括一個帶有節(jié)流孔12a的節(jié)流芯子12，導管5內(nèi)的耐磨襯套插件13將節(jié)流芯子12保持在應(yīng)有位置上。節(jié)流元件40還進一步被一個圖中沒有畫出的、裝在導管5下游法蘭中的阻擋物保持在應(yīng)有位置。芯子12最好由整塊的硬質(zhì)耐磨陶瓷材料如氧化鋁做成。
上述所有節(jié)流元件的節(jié)流孔斷面可以做成所需的任何形狀。例如，圓形、橢圓形、方形、三角形和矩形的節(jié)流孔均能成功地用于導管5中。而橫截面為圓形，直徑為其所在的導管直徑的10-30%的節(jié)流孔最為適用，各種不同形狀節(jié)流孔的尺寸應(yīng)選擇為使它們的節(jié)流孔相對于導管尺寸的比例大致相同。渣滓排除裝置10所用的結(jié)構(gòu)材料，可以從已知的、能承受上文指出的溫度和壓力的材料中進行選擇，但最好的材料是碳鋼。另外，在受到渣-水泥漿劇烈機械磨損的區(qū)域內(nèi)，應(yīng)該使用上文指出的高耐磨材料。
所述的初級和次級破碎裝置3和3a最好是旋轉(zhuǎn)式破碎裝置，它包括轉(zhuǎn)動板和破碎板(未畫出)。這樣的破碎裝置在本技術(shù)領(lǐng)域：
中是眾所周知的。渣滓最好在初級破碎裝置3中破碎成最大尺寸不超過大約2 1/2 英寸(63.5mm)，然后在次級破碎裝置3a中破碎到1/8至1英寸(3.2至25mm)的尺寸范圍。
這個由渣滓破碎裝置、節(jié)流元件以及將水引至破碎裝置下游的裝置組成的聯(lián)合裝置，提供了一個連續(xù)、可靠、可控制的設(shè)備，用以排除來自固體燃料氣化反應(yīng)器的渣滓。這種聯(lián)合裝置與其它已知的渣滓排除裝置相比，被渣滓堵塞的可能性要小得多。
為了描述本發(fā)明，上文中已介紹了一些典型實施例和細節(jié)，十分明顯，熟悉本技術(shù)的人可以據(jù)此在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)不斷地從加壓的固體燃料氣化反應(yīng)器排除渣-水泥漿的裝置，這種裝置包括至少一個用來減小固體渣滓顆粒尺寸的加壓破碎裝置，所述破碎裝置與反應(yīng)器的渣滓排出端相連；一個減壓裝置，它具有一個導管，渣--水泥漿連續(xù)地流過此導管，所述導管與破碎裝置的排出口相連；以及至少一個節(jié)流元件，它限制渣--水泥漿連續(xù)流過此導管的流體流量，此節(jié)流元件設(shè)置在導管內(nèi)部，元件上有一個開孔，其直徑小于導管直徑，所述節(jié)流元件使得減壓裝置排出端處泥漿的壓力減小到大大低于反應(yīng)器壓力的水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述具有兩個加壓的破碎裝置的裝置，它包括一個用于減小固體渣滓顆粒尺寸的初級破碎裝置，它與反應(yīng)器的渣滓排出端相連;一個用于進一步減小固體渣滓顆粒尺寸的次級破碎裝置，它與初級破碎裝置的排出端相連;一個減壓裝置，它包括一根渣-水泥漿在其中連續(xù)流過的導管，所述導管與次級破碎裝置的排出口相連;一個在權(quán)利要求
1中說明過的節(jié)流元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的裝置，包括在固體渣滓的顆粒尺寸已用破碎裝置減小之后，注水并使水與泥漿混合的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的裝置，其中將水注入泥漿流的裝置包括一個控制所述水的流速的閥門，從而冷卻渣-水泥漿，并調(diào)節(jié)通過減壓裝置的泥漿的流量和壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的裝置，其中節(jié)流元件具有一個直徑縮小的節(jié)流孔，所述節(jié)流孔限制了泥漿的流量。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的裝置，其中節(jié)流元件包括一個帶節(jié)流孔的節(jié)流芯子，所述芯子用導管內(nèi)的襯套插件保持在應(yīng)有位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5或6所述的裝置，其特征為，節(jié)流孔的直徑為它所在的導管直徑的10-30%。
8.一個用于連續(xù)不斷地排出來自加壓的固體燃料氣化反應(yīng)器的渣-水泥漿的方法，所述方法包括如下步驟a)破碎從反應(yīng)器排出的泥漿中的固體渣滓，以便減小其顆粒尺寸，所述的從反應(yīng)器排出的泥漿的壓力基本上等于反應(yīng)器的壓力;b)使泥漿通過一個減壓裝置，所述減壓裝置包括一個泥漿從中連續(xù)流過的導管以及至少一個節(jié)流元件，所述節(jié)流元件用于限制泥漿連續(xù)流動的流量，因而將泥漿在減壓裝置排出端的壓力降低到大大低于反應(yīng)器壓力的水平，所述節(jié)流元件安置在導管內(nèi)部并具有一個開孔，開孔的直徑小于導管的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的方法，還包括有在固體渣滓的顆粒尺寸已破碎減小之后，注水并使水與泥漿混合，以便冷卻泥漿并調(diào)節(jié)通過減壓裝置的泥漿的流量和壓力。
專利摘要
本發(fā)明提供一種用于排除來自加壓的固體燃料氣化反應(yīng)器的渣—水泥漿的裝置及方法。這種裝置包括至少一個與反應(yīng)器排出端相連的加壓的破碎裝置，以及在導管內(nèi)的一系列節(jié)流元件，所述導管與破碎裝置的排出端相連。水以控制的流速與從破碎裝置排出的泥漿混合，因而冷卻泥漿并控制泥漿在導管中的流速。
文檔編號C10J3/52GK86105182SQ86105182
公開日1988年3月2日 申請日期1986年8月22日
發(fā)明者M·達爾·梅斯, 威廉姆·P·懷特, 弗倫克·A·魯茨 申請人:陶氏化學公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan