[发明专利]碳质材料的气化

说明书

技术领域

本发明涉及碳质材料的气化。特别地，本发明涉及用于对碳质材料进行气化的气化器的格栅组件并且涉及用于对碳质材料进行气化的气化器。

背景技术

对于一些气化器，诸如FBDB^TM气化器等，需要断续地或连续地装载和卸载微粒状材料，诸如微粒碳质材料（例如，煤）和灰等。因此，例如，在增压型气化器（例如，固定床干底式气化器）的情况下，例如煤的微粒状碳质原料被装载到气化器的气化腔室中以形成床（在为固定床式气化器的情况下），并且在高温和高压下进行气化，在气化之后，任何残留的未气化材料作为灰经由可旋转格栅组件和灰锁（ash lock）从气化器中去除。

格栅组件具有两个主要的机械功能。首先是用于从气化腔室的底部提取灰，但还用于粉碎并移除在气化过程中可能形成的任何灰烧结块（熔渣）。格栅组件还用于将气化剂（通常是蒸汽和氧气的混合物）分配到碳质材料床中。

格栅组件包括多个构件，该多个构件主要是：大致锥形的上方可旋转格栅构件；下方可旋转支撑结构，其在可旋转支撑结构的上周边处与上方可旋转格栅构件固定地连接；以及环形齿轮，其在所述可旋转支撑结构的下周边处进行连接。设置有最下方固定支撑结构，可旋转构件被支撑在最下方固定支撑结构上。在使用时，当经由电动机和变速箱组件对与下方可旋转支撑结构驱动连接的环形齿轮进行驱动时，格栅组件旋转，其中变速箱组件使格栅组件的可旋转构件转动。

在现有技术的格栅组件中，可旋转格栅构件利用位于相应螺栓孔中的多个螺栓和位于相应的键槽中的单个键式扭矩传递装置与可旋转支撑结构固定连接。连接螺栓的目的是防止上方可旋转格栅构件与下方可旋转支撑结构进行竖向地分离。在使用时，键用作相邻构件之间的扭矩传递装置，以便从环形齿轮将驱动力通过下方可旋转支撑结构传递到上方可旋转格栅构件。在现有技术的格栅组件中，单个键用作扭矩传递装置。键被设计成在故障状态下承受格栅组件所经受的全部径向负荷或剪切力。现有技术中通常认为：在使用时，单个键总是位于其它键之前并且将承载全部径向负荷或剪切力，因此使用多个键被视为是多余的。

已经发现：在使用时，连接螺栓以及有时键本身在格栅组件的自由旋转受到阻碍的故障状态下产生故障。在硬的灰烧结块（熔渣）存在并且停留在可旋转格栅构件和气化腔室的壁之间所限定的排灰环状件中的情况下，可能出现故障状态。在这种情况下，上方可旋转格栅构件的自由旋转受限制，而电动机和环形齿轮继续旋转并且作用在下方可旋转支撑结构上。易于理解的是，在这种情况下，可旋转格栅构件上的扭矩增加，并且从变速箱传递的、通过环形齿轮到达下方可旋转支撑结构并且到达上方可旋转格栅构件的负荷由键式扭矩传递装置来承载。由于键被设计成耐受与故障状态（在该状态中，上方可旋转格栅构件的自由旋转受阻）相关联的径向力，因此连接螺栓的故障为非预期故障。在使用时，连接螺栓实际上受到键的保护并且因此未设计成承载任何与故障状态相关联的切向剪切力。

当连接螺栓受到剪切时，上方可旋转格栅构件和下方可旋转支撑结构产生分离，并且格栅组件不再能够从气化器中去除灰。这使得气化器停工，显然地，不期望这种情况发生，因为这样可能严重影响生产水平以及气化器所产生的收益。因此，现有技术的设计使得操作低效，而减少这种低效将是有益的。

为了减少由连接螺栓的故障引起的功能故障，试图使用较大和/或较强的连接螺栓。因为坚信键产生位移而没有处于适当位置是导致连接螺栓故障的主要原因，所以还试图将键焊接到两个连接构件（即，可旋转格栅构件和可旋转支撑结构）上。然而，在实践中，两种方法已经被证实对减少如上所述的格栅组件的功能故障是不成功的。

研究显示：格栅组件在故障状态下的故障部分地是由于连接螺栓和键式扭矩传递装置将可旋转格栅构件和可旋转支撑结构连接的这一方式的设计缺陷。已经惊奇地发现：考虑到在故障状态期间格栅组件中的动态机械负荷，引入可旋转格栅构件和可旋转支撑结构之间的相对移动，即，一个构件（通常是可旋转支撑结构）继续旋转，而组件中的另一个构件（通常是可旋转格栅构件）保持静止，该另一个构件的旋转受到排灰环状件中所捕集的灰烧结块的阻碍。在这种情形下，发生了围绕键式扭矩传递装置的相对旋转，即，可旋转格栅构件的旋转受到排灰环状件中的灰烧结块的阻碍，因此可旋转格栅构件围绕着键式扭矩传递装置进行枢转。