[发明专利]用于从含碳原料产生可燃产物气体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的一种用于通过异热蒸汽气化从含碳原料产生可燃产物气体的装置。

背景技术

含碳燃料的经加压异热蒸汽气化需要在大约800-900℃的温度水平上将热供应到气化腔室中。在根据EP 1187892B1已知的所谓的热管转化器中，从将要通过异热蒸汽气化在加压流化床气化腔室中气化的含碳原料产生燃料气体。为此目的所需的热是借助于热传导管布置而从流化床燃烧系统传导到气化器或转化器中。由于热管的笔直和管状构造，燃烧腔室和转化器/气化腔室在根据EP 1187892B1已知的热管转化器中彼此堆叠而安置。压力容器基底由于燃烧腔室中的高温而经受特定应力。另外，基底因多个热管馈通而减弱。馈通的密封也存在问题。

在指定的操作条件下，氢气扩散通过热管的金属外套到达热管的内部，且在冷凝器或热释放侧的区域中聚集。热传递停止在此氢气阱的区域中发生，借此减少热管传递的热能。为了避免这些氢气阱，已知借助于热管的涂层或通过在气化器内分离气化与热转变区来防止或减少氢气的扩散。根据不同方法，通过增加的内部压力和冲洗帽来强化氢气的向外扩散。在此方面，参考DE 102006016005A1。

发明内容

从EP 1187892A1开始，本发明的目的是减少气化器压力容器因热管馈通的减弱。

此目的通过权利要求1的特征来实现。

在传统的管状热管中，用于液体热传递媒介且还用于蒸汽热传递媒介的管线安置于共同管坯中。由于本发明采用环形热管，其中液体热传递媒介与蒸汽热传递媒介物理上分离地传导，因此馈通的数目可减少到两个，即一液体管线和一蒸汽管线。当采用多个此类环形热管时，其分离地布设的蒸汽和液体管线可在气化器压力容器内部组合为一个共同的蒸汽管线与液体管线，其随后穿过气化器压力容器。在气化器压力容器的外部，所述两个共同管线可随后再次分开。来自和进入气化器压力容器的馈通的数目可因此显著减少到最小值2。

本发明的另一优点在于环形热管的蒸汽与液体管线的物理分离允许较高的设计自由度。分别的气化器或转化器以及外部热源可彼此完全独立地安置和优化。

由于蒸汽与液体管线的分离布设，可考虑到氢气分离构件的布置(权利要求2)来优化蒸汽管线的路线。

权利要求3和4的有利方面涉及具有分离地实现的蒸汽与液体管线的环形热管的不同构造形式。

根据权利要求5的本发明的有利方面，从外部热源进入气化器的热传递通过串联连接的两个物理上分离的具有相变的热媒介回路而发生。以此方式，第一热媒介回路或相关联的热管分别地可针对热源内部的热吸收而优化，而第二热媒介回路或相关联的热管分别地可针对气化器内部的热释放而优化。

用于吸收热源中的热的第一阶段的具有分离配置的蒸汽与液体管线的环形热管，以及具有共同蒸汽/液体管线的脉冲环形热管，已发现是用于释放气化器中的热的尤其合适的组合-权利要求6和7。

由于根据权利要求10的本发明的有利方面，一方面以热方式利用来自气化器的热解残余物，且另一方面整个燃料供应可因此在流化床燃烧腔室中发生。除了启动之外，进入流化床燃烧腔室中的额外燃料供应不再是必要的。

由于高操作温度，碱金属及其合金(例如，Na、K、NaK)尤其良好地适于作为环形热管中的热传递媒介。

其余从属权利要求涉及本发明的另外有利方面。

附图说明

从以下参考图式的对优选实施例的描述中可见其他细节、特征和优点，图式中：

图1展示根据本发明的Highterm转化器的基本结构；

图2是Highterm转化器中的本发明第一实施例的示意性表示；

图3是Highterm转化器中的高温热媒介回路的第一实施例，其具有借助于毛细结构产生脉冲的环形热管(毛细泵吸环形热管)CPL的形式；

图4是高温热媒介回路的第二实施例，其具有环形热管LHP的形式；

图5展示用于根据图4的LHP的压力-温度状态图；

图6是本发明的Highterm转化器的第二实施例，其包含两个物理上分离的热媒介回路；

图7展示脉冲环形热管(闭合环形脉动热管，CLPHP)，其在根据图7的Highterm转化器中用作第二热媒介回路；

图8展示Highterm转化器的氢气分离构件的示范性方面；

图9展示根据本发明的Highterm转化器的第三实施例，其具有在共同容器中的气化器和燃烧腔室；以及

图10展示高温热媒介回路的第三实施例，其具有浸入环形热管的形式。

具体实施方式