close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY2874

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 2874
(13)
C1
6
(51) B 01J 7/00,
(12)
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
(19)
B 01J 8/00,
C 10J 3/00,
C 10J 3/72,
F 23J 1/08
ГАЗОГЕНЕРАТОР, ГОРЛОВИНА ГАЗОГЕНЕРАТОРА И СПОСОБ
ОКИСЛЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ
(71) Заявитель: Тексако Дивелопмент Корпорейшн
(US)
(72) Авторы: Брукер Доналд Дуэйн, Вулфенбарджер
Джэймс Кеннет, Фолсетти Джэймс Сэмюэл,
Вуонг Дин-Куонг (US)
(73) Патентообладатель: Тексако Дивелопмент
Корпорейшн (US)
(21) Номер заявки: 960646
(22) 1996.05.22
(86) PCT/US94/13377, 1994.11.18
(31) 08/155368
(32) 1993.11.22
(33) US
(46) 1999.06.30
(57)
1. Газогенератор для частичного окисления углеродистой топливной смеси с синтетическим газом, содержащий снабженную днищем камеру сгорания, в которой осуществляется направление и частичное окисление углеродистой топливной смеси, ванну для размещения жидкого охладителя, расположенную под днищем камеры сгорания, горловину у днища камеры сгорания, через отверстие которой камера сгорания
связана с ванной для перемещения продуктов частичного окисления из камеры сгорания в ванну, отличающийся тем, что горловина снабжена кольцевым трубопроводом для приема жидкого охладителя, размещенным между днищем и
Фиг. 1
1
BY 2874 C1
ванной, с трубами, одним концом присоединенными к стенке трубопровода для приема из него охладителя,
содержащими U-образную часть, образующую канал охлаждения, прилегающий к днищу камеры сгорания, с
открытым сливным концом, направленным в сторону ванны.
2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что он содержит кольцо гашения, размещенное между горловиной и ванной, и погружную трубу, проходящую от кольца гашения в сторону ванны, причем сливной
конец труб расположен так, что охладитель выбрасывается непосредственно в погружную трубу.
3. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что он содержит кольцо гашения, размещенное между горловиной и ванной, и погружную трубу, проходящую от кольца гашения в сторону ванны, причем открытый
сливной конец труб расположен так, что охладитель выбрасывается непосредственно в кольцо гашения.
4. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что трубы распределены вдоль кольцевого трубопровода,
образуя каркас для огнеупорного материала и ограничивая отверстие горловины.
5. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что противолежащие секции U-образной части труб расположены параллельно оси горловины.
6. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что камера сгорания содержит полость в днище, причем
горловина вставлена в эту полость с возможностью извлечения.
7. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что трубопровод окружает отверстие горловины.
8. Горловина для камеры сгорания газогенератора, выполненная с возможностью установки у днища камеры сгорания для обеспечения сообщения между камерой сгорания и ванной, отличающаяся тем, что она
содержит кольцевой трубопровод охлаждения для приема жидкого охладителя, трубы, одним концом присоединенные к стенке трубопровода для приема из него охладителя, содержащими U-образную часть, образующую канал охлаждения, причем трубы выполнены с открытым сливным концом, проходящим от Uобразной части и направленным в сторону ванны, расположены с образованием каркаса для покрытия из огнеупорного материала и ограничением отверстия горловины, обеспечивающей сообщение между камерой
сгорания и ванной.
9. Горловина по п. 8, отличающаяся тем, что сливной конец труб вогнут в направлении к их впускному
концу, так что огнеупорный материал удерживается на изогнутой части труб с образованием участка для
стекания шлака, способствуя отделению шлака от горловины и перемещению его в ванну
10. Горловина по п.8, отличающаяся тем, что трубы распределены вокруг трубопровода, обеспечивая
ограничение отверстия горловины.
11. Горловина по п.8, отличающаяся тем, что трубопровод окружает отверстие горловины.
12. Способ частичного окисления углеродистой топливной смеси в высокотемпературной атмосфере в газогенераторе для получения горячего текучего вещества, содержащего синтетический газ, включающий направление и частичное окисление углеродистой топливной смеси в камере сгорания, перемещение горячих
продуктов частичного сгорания из камеры сгорания в ванну с жидким охладителем путем использования в
газогенераторе горловины, отверстие которой расположено по существу вертикально по отношению к газогенератору, отличающийся тем, что осуществляют циркуляцию жидкого охладителя через внутреннюю
систему охлаждения горловины, сообщающуюся с источником жидкого охладителя.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что циркуляцию жидкого охладителя осуществляют через
встроенную в теплостойком огнеупорном материале сеть труб.
(56)
1. US 4948387, МПК5 C01J 3/86, 1990.
2. US 5136808, МПК5 C01J 3/52, 3/72, 1992.
3. US 4218423, МПК2 B01J 7/00, 1980 (прототип).
Изобретение относится к области производства синтетического газа из твердых углеродосодержащих
веществ.
Производство синтетического газа в газогенераторах осуществляют путем частичного окисления топливной смеси в реакционной камере при сравнительно высокой температуре. Получаемые в результате продукты сгорания содержат требуемый синтетический газ вместе с некоторым количеством несгоревших текучих
веществ и отводятся в средство охлаждения через переходной патрубок, соединяющий реакционную камеру
и средства охлаждения [1,2].
Наиболее близкими техническими решениями являются реакционный аппарат - газогенератор - и способ
его действия, описанные в [3]. Указанный газогенератор содержит снабженную днищем камеру сгорания, в
которой осуществляется направление и частичное окисление углеродистой топливной смеси, ванну для размещения жидкого охлаждающего агента, расположенную под днищем камеры сгорания, горловину у днища
камеры сгорания, через отверстие которой камера сгорания соединяется с ванной для перемещения продуктов частичного окисления из камеры сгорания в ванну.
2
BY 2874 C1
Производство синтетического газа в известном газогенераторе осуществляют путем частичного окисления топливной смеси при сравнительно высокой температуре. Получаемые в результате продукты сгорания
содержат требуемый синтетический газ вместе с некоторым количеством несгоревших текучих веществ.
Если топливная смесь содержит твердое вещество, такое как кокс или угольные породы, состав кокса или
угля может обусловить неполное сгорание переменного его количества, которое будет пропущено через газогенератор, оставаясь в твердом виде. Значительное количество твердых компонентов потока будет перенесено в камеру гашения газогенератора, однако по меньшей мере часть их останется на стенках газогенератора, образуя шлак.
Находясь в горячем пластичном состоянии, шлак постепенно стечет вниз в ванну гашения газогенератора
или затвердеет, когда газогенератор будет остановлен и температура понизится.
В процессе производства синтетического газа наступает некоторый момент, когда присутствие избыточного количества шлака в газогенераторе явно начинает неблагоприятно влиять на процесс газификации. В
это время газогенератор останавливают специально для того, чтобы размягчить шлак или осуществить действия по его удалению.
Такие действия заключаются в основном во введении горючей смеси в камеру сгорания газогенератора
для того, чтобы в результате существенного повышения температуры шлак размягчился и под действием силы тяжести стек в ванну гашения.
Эта процедура имеет одно явно вредное следствие, особенно когда неполностью сгоревшая смесь имеет в
своем составе ванадий, присутствие этого элемента часто приводит к повреждению узкой горловины газогенератора, причем в значительно большей степени, чем остальной части его огнеупорной облицовки, что затрудняет последующее удаление шлака. Накопление шлака в этой зоне сужения потока текучих веществ и
тепловая перегрузка, которой часто подвергается указанная облицовка, приводит к ее физической эрозии или
коррозии.
Таким образом, задачей данного изобретения является создание газогенератора с горловиной новой конструкции, снабженной системой охлаждения с циркулирующей охлаждающей средой.
Для преодоления основного недостатка, проявляющегося в процессе удаления шлака из газогенератора,
предлагается новая горловина, которая способна выдерживать высокие температуры и тепловой удар, часто
приводящие к эрозии горловины, описанная ниже горловина газогенератора выполнена в основном из огнеупорного материала, способного выдерживать воздействие высоких температур, как правило действующих в
процессе газификации.
Горловина, однако, оснащена еще и внутренней системой охлаждения, содержащей сеть или опорный
каркас из соединенных между собой труб, подводящих жидкое охлаждающее вещество для протекания через
горловину. Наибольшую эффективность охлаждения обеспечивает жидкий охладитель, особенно при контакте указанных текучих веществ с поверхностью горловины.
На прилагаемых чертежах изображены:
фиг. 1 - продольный разрез газогенератора;
фиг. 2 - увеличенный частичный вид фиг. 1;
фиг. 3 - частичный вид внутренней конструкции системы поддержки и охлаждения секции газогенератора;
фиг. 4 - частичный вид фиг. 3.
На фиг. 1 показан газогенератор 1 рассматриваемого типа, в основном содержащий удлиненный корпус
2, имеющий огнеупорную облицовку 3 из огнеупорного кирпича или т.п. и образующий камеру 4 сгорания, в
которой происходит частичное сгорание введенной топливной смеси.
Для частичного окисления или удаления шлака в верхнем конце газогенератора выполнено отверстие, в
котором расположена горелка 5, в одном варианте выполнения по меньшей мере одним трубопроводом с
клапанами 6 и 7, соединенная с находящимся под давлением источником 8 топлива или топливной смеси.
Топливо может содержать, например, измельченный уголь или кокс с газом, поддерживающим горение, таким как кислород, и/или с другими добавками.
Корпус 2 газогенератора имеет на нижнем конце днище 9 в целом конической формы для того, чтобы направлять стекающие вниз горячие газообразные продукты сгорания, а также поток твердых текучих веществ
в узкое отверстие 10 горловины. Днище 9 является продолжением боковых стенок корпуса 2 и тоже снабжено огнеупорной облицовкой 11, способной выдерживать температуры, характерные для обычной камеры
сгорания, которые могут достигать приблизительно 2500 °F.
Отверстие 10 предназначено для того, чтобы направлять стекающие вниз горячие газы или текучие вещества в камеру 12 гашения, где газы и частицы твердого материала подвергаются гашению перед их удалением. Камера 12 включает погружную трубу 13, расположенную под отверстием 10 так, что она направляет
стекающий вниз газ, а также текучее твердое вещество в водяную ванну 14.
3
BY 2874 C1
Труба 13 оснащена кольцом гашения 15, которое служит для разбрызгивания охлаждающей воды из находящегося под давлением внешнего источника 16 на стенки трубы 13 для защиты их от повреждения в результате контакта с указанными газами и твердыми веществами, нагретыми до высокой температуры.
После гашения синтезированный газ, как правило содержащий некоторое количество материала в виде
частиц, поступает из газогенератора через выпускную трубу 17 по меньшей мере в один теплообменник для
дальнейшей обработки. Твердые вещества, которые попадают в водяную ванну 14, опускаются под действием силы тяжести и поступают в периодически опорожняемый запорный бункер 18.
Фиг. 2, 3 и 4 изображают горловину 19 газогенератора 1, которая, в сущности, является продолжением
днища 9 с облицовкой 11. Таким образом, горловина 19 в основном выполнена из огнеупорного материала, в
значительной мере способного выдерживать высокие температурные параметры, а также воздействие перемещающегося шлака, стекающего со стенок и днища камеры сгорания в ванну 14. Предпочтительно центральная ось горловины расположена по существу в вертикальном положении.
Физически горловина 19 содержит внутренний каркас из трубопроводов или труб 20, обычно выполненных из высококачественной стали и т.п. В предпочтительном варианте выполнения трубы равномерно расположены вокруг вертикального отверстия 10 в виде отрезков 21, расходящихся наружу и присоединенных
своими соответствующими дальними или впускными концами 22 к общему трубопроводу 23. Последний соединен с помощью трубопровода 24 с находящимся под давлением источником 16 охлаждающей воды и
может быть заделан в огнеупорную облицовку горловины или расположен снаружи от нее.
Каждая трубная секция 20 содержит внутренний вертикальный участок, расположенный по существу параллельно центральной оси отверстия 10. Верхняя часть каждой секции 20 может быть расположена так,
чтобы она проходила наклонно вверх с образованием охлаждающего канала, прилегающего к днищу 9 газогенератора. Третья секция охлаждающего канала проходит вниз, оканчиваясь сливной трубой 25.
Как отмечено выше, каждый отрезок 21 сливной трубы 25 в качестве охлаждающего агента предпочтительно пропускает воду и расположен так, чтобы направлять нагретый охладитель непосредственно в водяную ванну 14. Однако необходим контроль за этим потоком воды для поддержания необходимого, но не избыточного уровня воды в ванне 14 при удалении шлака, а также при производстве газа.
После пропускания охлаждающей воды через трубчатый каркас 20 она предпочтительно сливается через трубу 25 в ванну 14. Однако возможен другой вариант выполнения, в котором вода, выходящая из каркаса, поступает в кольцо 15 гашения, из которого затем будет направлена на стенки трубы 13.
Жесткость внутреннего трубчатого каркаса 20 горловины 19 может быть повышена путем использования
перемычек 26 или внешних продольных ребер, выступающих наружу из внешней поверхности трубки, так
что смежные секции трубок могут быть сварены вместе с образованием составной конструкции.
Теплостойкое кольцевое тело горловины 19 выполнено из пригодного для формования огнеупорного материала, который первоначально является достаточно мягким, чтобы его можно было с усилием ввести между элементами усиленного трубчатого каркаса 20 и путем механической трамбовки придать ему желаемую
форму, по размерам согласующуюся с днищем 9 газогенератора и его огнеупорным слоем 12 или покрытием. Пригодный для формования огнеупор будет отвержден с образованием твердой массы, которая может
быть дополнительно упрочнена огнеупорными анкерами 27, расположенными на приемлемом расстоянии
друг от друга и выступающими наружу из перемычек 26 или из трубчатой конструкции для того, чтобы
удерживать огнеупор.
При заливке пригодного для формования огнеупорного материала в опорный трубчатый каркас 20, лицевая поверхность горловины может быть ограничена по меньшей мере одним местом стекания шлака или
кольцом 28, которое способствует отделению стекающего вниз шлака от стенок горловины и его падению в
водяную ванну 14.
Конструктивно горловина 19 газогенератора может быть как изначально прикреплена к днищу 9, так и
установлена в качестве съемного и сменного элемента конструкции днища. Таким образом, она может быть
конструктивно выполнена с возможностью отделения от днища газогенератора 9 и может временно удерживаться на месте с помощью стального опорного днища газогенератора, а также с помощью болтов, входящих
в это днище.
Очевидно, что возможны различные модификации и варианты изобретения в рамках его объема, определяемого прилагаемой формулой изобретения.
4
BY 2874 C1
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
139 Кб
Теги
by2874, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа