[发明专利]一种改进的燃气发生器冷却环

说明书

在通过的碳质燃料进行燃烧或部分氧化来生产有用气体的过程中，最为有效的反应过程是在高温和高压条件下进行的。例如，当采用粉末状煤或焦碳来生产有用气体时，其反应过程最好在2400-2600°F的温度范围以及5-250个大气压的压力范围之内进行。

上述生产过程中的苛刻条件，尤其是生产过程中所出现的大范围温度变化迫使燃气发生器或反应器的许多部分产生急剧的应变。其中最为显著的是生产过程对金属件的影响。

本发明所涉及的是对燃气发生器结构的一种改进，更具体地说是对冷却环和浸入管结构的改进。从功能上看，上述部件需要工作在最高的温度条件下，因为来自燃烧室的热产品气体将直接和这些部件相接触。

1980年8月19日授予Robin等人U.S.P.4218423号美国专利提供了一种冷却环和浸入管。通过采用本发明的技术方案，可以对它们做出改进。然而，工业界已经认识到冷却环一方面要接近热的气体，另一方面又要输送冷却液，由此而产生在冷却环上的机械应力给燃气发生器结构造成了长期以来一直存在的缺陷。

由于高温条件而来的困难一般体现为在冷却环上出现小的破损和裂缝。这些破裂最容易出现在尖角处，因为在这样的部位机械应力或热应力都会增强。

另外，由于冷却环的热胀冷缩，通常采用的圆环形的冷却环常常会产生应变。

为了克服这种类型的燃气发生器即普通存在的上述缺点，本发明提出了一种组合式的浸入管和冷却环，它们的安装位置和相互连接能够大大减小通常在气化过程中所产生的热应力。另外，通有冷却水的冷却环被分成多个环段，它们组装在一起形成一种环形结构。在相应的环段之间具有被屏蔽的和用水进行冷却的膨胀交接处。

本发明的一个目的是提供一种经改进的用于生产有用气体的燃气发生器，其中通过一个盛有冷却液的冷却环来打湿浸入管。

本发明的另一个目的是为燃气发生器提供一种液体冷却系统，该系统能够大大减小由于冷却环和来自燃气发生器燃烧室的热气体相接触而引起的高温膨胀所造成的冷却环中热应力。

本发明的再一个目的是提供一种燃气发生器冷却系统，其中安装了一种新型的盛有水的分段式冷却环，它在减小内部热应力的同时，还能冷却浸入管。

附图1是如本发明所述的燃气发生器的纵向剖视图;

附图2是附图1的局部放大视图;

附图3间沿附图1中3-3线的剖视图。

概略地说，为了达到本发明的目的，附图1提供了一种用于对固体或液体碳质燃料进行部分燃烧的燃气发生器或反应器。反应的结果将产生一种有用的气体和一些热的流出物，所述的流出物通常呈细灰和气体状态。燃气发生器或反应器安装在用耐火材料衬里预以绝热的壳体中，它处于直立位置，以便使所产生的热气体形成向下流动的气流。

壳体之中的燃烧室接收由燃料喷射燃烧器送来的加压燃料混合流体，燃烧器与碳质燃料源以及提供诸如氧气或空气的助燃气体源相连。该混合流体最好以一种液浆的形式喷出。

由燃烧室里进行的燃烧所产生的热产品通过一个位于燃气发生器壳体内的狭窄喉部，以便在一个冷却室中的液体槽中进行冷却。

为了便于来自反应器喉部的流出气体的流通，采有一个浸入管将热产品导入液体槽中。该浸入管处于一个大致直立的位置上，并且与一个分段式的冷却环相配合。该冷却环接收诸如水之类的液体冷却液，使之沿浸入管的暴露的导向面流动。同时借助于热的气体产品的冲击，使之附在该表面上。

参见附图1，如本发明所述的燃气发生器或反应器10包括一个长形的金属壳体11，后者通常处于直立或垂直的位置上。该壳体在其上端有一个燃烧室12。为了能够承受在气化过程中所产生的工作温度（2400-2600°F），为燃烧室12提供了一层由高温耐火材料制成的绝热内壁13。

一个燃烧喷射燃烧器14位于壳体12的顶部或上部，用于将碳质燃料混合物由燃料源16喷入燃烧室12。如前所述，燃料和来自加压气源17的诸如氧气或空气之类的助燃气体以一定的比例相混合后，一起喷入燃烧室。

本发明能够适用于可燃烧各种碳质燃料的燃气发生器。为了便于对这种装置以及本发明所提供的新式冷却环进行说明，下面假定燃烧器14与焦碳燃料源16相连。将这种固体燃烧磨成所需的粉末，然后加入足够的水份，使之成为液浆。假定助燃气体源17所提供的加压气体为氧气。

燃烧室12的底部由向内倾斜的绝热底板18形成。这种向内倾斜的形状有助于由燃烧室12所产生的固体和气体产品以及液状炉渣的排出。