碳燃料氣動干燥器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 以下公開涉及一種碳燃料氣動干燥器，且特別地涉及一種能夠利用氣化的合成氣 有效地干燥碳燃料并防止干燥器的材料腐蝕的碳燃料氣動干燥器。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣化是一種由固態(tài)燃料產(chǎn)生可燃燒的氣態(tài)燃料的技術(shù)，該技術(shù)具有很長的歷史且 仍然處于發(fā)展中。人們以前使用的燃料經(jīng)歷了從樹、煤、氣體、油、電等等的變化，這些燃料 中的一部分仍然被用于烹飪和取暖。
[0003]自從十八世紀后期英國的工業(yè)革命開始以來，碳燃料（通常稱為煤一一分為煙煤、 次煙煤、褐煤、無煙煤等）已經(jīng)被用于工業(yè)目的。在歷史上，焦炭代替木炭（charcoal)作為 用于金屬工業(yè)的還原劑，或者煤被用于城市燃氣。由碳燃料氣化而獲得的可燃燒的氣態(tài)燃 料被稱為合成氣（synthesis gas)，這表示合成氣是人工產(chǎn)生的并且與天然地埋在地球的 地面下的天然氣（natural gas)不同。最初，合成氣已經(jīng)被用于城市街道照明且然后用于 代替固態(tài)燃料或產(chǎn)生化學(xué)燃料。最近，合成氣被用于產(chǎn)生動力或產(chǎn)生合成燃料。
[0004] 在這一方面，題為"用于使含碳燃料氣化的裝置"的（在2009年8月13日提交的） US專利申請No. 12/737, 823公開了一種用于使含碳燃料氣化的裝置。
[0005]碳燃料的氣化產(chǎn)生主要由通過在氧化劑被供應(yīng)至反應(yīng)器時碳燃料的氧化反應(yīng)以 及通過碳燃料與反應(yīng)器中產(chǎn)生的氣體一一例如二氧化碳、蒸汽和氫氣一一的氧化_還原反 應(yīng)而產(chǎn)生的氫氣和一氧化碳構(gòu)成的合成氣。
[0006]因此獲得的合成氣是熱的氣體且可以被用于整體氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC)或費-托 (Fischer-Tropsch)工藝，其中大致需要用于將熱的合成氣冷卻至特定溫度的熱交換器。
[0007]常規(guī)地，由于在復(fù)雜的氣化設(shè)備中已經(jīng)采用了單獨的、大型的熱交換器以便冷卻 在反應(yīng)器中產(chǎn)生的熱的合成氣，因此存在如下問題：復(fù)雜的氣化設(shè)備的尺寸增大且安裝成 本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 技術(shù)問題
[0009] 本發(fā)明的實施方式涉及提供一種碳燃料氣動干燥器，所述碳燃料氣動干燥器能夠 通過使反應(yīng)器中產(chǎn)生的合成氣循環(huán)以便將合成氣與具有大量水分的碳燃料混合而冷卻合 成氣并且同時干燥碳燃料，無需任何單獨的熱交換器。
[0010] 本發(fā)明的另一實施方式涉及提供一種碳燃料氣動干燥器，所述碳燃料氣動干燥器 能夠通過將碳燃料均勻分布而有效地干燥被噴射的碳燃料，并且能夠防止在合成氣的線速 度高時由高速傳輸?shù)奶既剂峡赡芤鸬牟牧细g。
[0011] 技術(shù)解決方案
[0012] 在一個總體方面，碳燃料氣動干燥器一一在反應(yīng)器中產(chǎn)生的合成氣被進給至所述 碳燃料氣動干燥器中并在所述碳燃料氣動干燥器中被冷卻一一包括：進給部分，所述進給 部分形成為狹窄的管，合成氣和碳燃料經(jīng)由所述進給部分被進給；干燥部分，所述干燥部分 形成為具有比進給部分更大的直徑的管，在所述干燥部分中經(jīng)由進給部分進給的熱的合成 氣被冷卻且碳燃料的水分含量被降低；以及傳輸部分，所述傳輸部分形成為具有比所述干 燥部分更小的直徑的管，使得已經(jīng)通過所述干燥部分的合成氣和碳燃料的流動速度增加， 其中，所述傳輸部分包括彎曲部，使得合成氣和碳燃料的流動方向被改變。
[0013] 所述進給部分或干燥部分可包括至少一個噴嘴單元，所述至少一個噴嘴單元沿切 線方向被安裝在所述進給部分或干燥部分的外周表面上以便將碳燃料噴射至其中，使得碳 燃料螺旋形地流入。
[0014] 所述噴嘴單元可包括設(shè)置在所述進給部分或所述干燥部分的外周表面上的不同 高度處的兩個或更多個噴嘴。
[0015] 所述噴嘴單元可朝向傳輸部分向上地傾斜。
[0016] 通過包括在噴嘴單元中的噴嘴所噴射的燃料與通過包括在噴嘴單元中的其他噴 嘴所噴射的燃料可以具有不同的特性。
[0017] 傳輸部分可包括防磨損腔室，所述防磨損腔室具有向外突出的彎曲部，使得流入 所述防磨損腔室中的碳燃料的顆粒沿一個方向旋轉(zhuǎn)。
[0018] 防磨損腔室可包括安裝在其外周表面上以便向防磨損腔室中噴射吹掃氣體 (詞q 7}土）的吹掃氣體噴射噴嘴。
[0019] -個或多個吹掃氣體噴射噴嘴可以沿切線方向安裝在防磨損腔室的外周表面上。
[0020] 通過所述進給部分進給至干燥部分中的碳燃料的水分含量可以在20wt%至 60wt%之間。
[0021] 從所述干燥部分排出的碳燃料的水分含量可以在lwt%至10wt%之間。
[0022] 通過進給部分被進給至干燥部分的合成氣的壓力可以在latm至50atm之間。
[0023] 技術(shù)效果
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器的優(yōu)點在于通過使反應(yīng)器中產(chǎn)生的 熱的合成氣循環(huán)從而使熱的合成氣與具有很多水分的碳燃料在干燥部分中混合，能夠同時 執(zhí)行冷卻合成氣并且干燥碳燃料，而無需附加的熱交換器。
[0025] 此外，在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器中，通過沿切線方向在具有 管狀形狀的進給部分的外周表面上安裝噴嘴單元使得碳燃料螺旋狀地流入進給部分中，能 夠?qū)岬暮铣蓺馀c碳燃料平穩(wěn)且均勻地混合。
[0026]另外，在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器中，能夠獲得適當(dāng)?shù)奶既剂?干燥速率，并且能夠在干燥過程中抑制碳燃料的揮發(fā)物，使得進給至具有較大直徑的干燥 部分中的碳燃料分布在較大的空間中并且所述碳燃料與進給至其中的熱的合成氣具有更 長的接觸時間。
[0027] 此外，在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器中，通過在傳輸部分的彎曲 部處提供吹掃氣體噴射單元以在合成氣的線速度較大時在快速運動的碳燃料中產(chǎn)生渦流， 從而能夠減小由碳燃料可能引起的傳輸部分的內(nèi)壁上的材料腐蝕。
[0028] 另外，在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器中，通過噴射具有不同水分 含量或者粒度的燃料能夠獲得第二噴射燃料的目標干燥速率，并且兩種燃料能夠在干燥部 分中有效地混合，而無需混合器。
【附圖說明】
[0029]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器的示意性前視圖；
[0030]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器的示意性前視圖，其中安裝有 噴嘴單元；
[0031]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器的進給部分的示意性俯視圖；
[0032]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器的傳輸部分的示意性前視圖；
[0033]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的碳燃料氣動干燥器的傳輸部分的示意性前 視圖。
【具體實施方式】
[0034] 在下文中，將參考附圖而詳細描述示例實施方式。
[0035] 本發(fā)明中的碳燃料應(yīng)在較寬范圍地概念性理解為含碳燃料（carbonaceous fuel)〇
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器1涉及一種如下碳燃料氣動干燥器 1一一在反應(yīng)器中生成的合成氣流入所述碳燃料氣動干燥器1中并在所述碳燃料氣動干燥 器1中被冷卻一一主要包括進給部分1〇〇、干燥部分200和傳輸部分300并且是氣動干燥器 的類型。
[0037] 所述反應(yīng)器用于通過使用碳燃料的氣化過程而產(chǎn)生合成氣。在這一方面，氣化表 示將碳燃料轉(zhuǎn)化為燃料氣體，其中通過利用碳燃料的燃燒熱使碳燃料與蒸汽反應(yīng)產(chǎn)生合成 氣。
[0038] 在此，碳燃料是煤原料且包括低級煤（水分含量高的煤）、煙煤、次煙煤、褐煤等。 此外，合成氣包括氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氮氣、蒸汽、甲烷等。
[0039] 從反應(yīng)器排出的合成氣可以被進給至燃氣渦輪機等以便被用于產(chǎn)生動力，例如整 體氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC)或可以被用于費-托工藝，在費_托工藝中利用Fe或Co催化劑由 合成氣產(chǎn)生液態(tài)氫。
[0040] 在反應(yīng)器中產(chǎn)生的合成氣是具有500°C至1600°C的高溫的熱氣體，且可以在latm 至50atm下被排出。從反應(yīng)器排出的合成氣的溫度和壓力的范圍并不限于上文描述的那 些范圍，而是可以根據(jù)本發(fā)明中包括的反應(yīng)器所采用的氣化器的類型和容量而進行各種修 改。
[0041] 首先，進給部分100形成為狹窄的管，由反應(yīng)器排出的合成氣以及碳燃料經(jīng)由所 述進給部分被進給。
[0042] 干燥部分200形成為具有比進給部分100更大的直徑的管--在干燥部分200中， 經(jīng)由進給部分100進給的熱的合成氣被冷卻且碳燃料的水分含量降低一一使得碳燃料在干 燥部分200中均勻地分散并與合成氣具有長的接觸時間。
[0043] 干燥部分200具有比進給部分100更大的直徑，使得碳燃料和合成氣可以在干燥 部分200中平緩且均勻地混合。例如，干燥部分200可以形成為具有從0. 5m至1. 5m的直 徑以及從lm至5m的長度。
[0044]S卩：在干燥部分200中，具有很多水分含量的碳燃料與熱的合成氣將相互接觸以 便交換熱，由于碳燃料的水分吸收合成氣的熱以蒸發(fā)，因此合成氣的溫度降低且碳燃料的 水分減少，且干燥的碳燃料被進給返回至反應(yīng)器以成為合成氣的原料。
[0045] 在此，進給至干燥部分200的碳燃料的水分含量優(yōu)選地從20wt%至60wt%。在根 據(jù)本發(fā)明的實施方式的碳燃料氣動干燥器中，如果水分含量低于20wt%，則合成氣的冷卻 效率降低，而如果水分含量高于60wt%，則由于進給至反應(yīng)器中的碳燃料的水分含量過高 而降低制造效率。
[0046] 進給部分100或干燥部分200可以包括至少一個噴嘴單元110,所述至少一個噴嘴 單元110沿切線方向被設(shè)置在外周表面上，并且噴射碳燃料，使得碳燃料螺旋形地流入進 給部分100中。
[0047] 噴嘴單元110沿切線方向安裝在外周表面上，碳燃料所噴射通過的端部定位在進 給部分1〇〇或干燥部分200的內(nèi)部。
[0048]圖2是示意性示出噴嘴單元110的安裝方向的立體圖，碳燃料通過所述噴嘴單元 110被噴射至進給部分100,在進給部分100中噴嘴110可以朝向干燥部分200向上傾斜， 使得通過噴嘴單元110噴射的碳燃料更加容易地流至干