[发明专利]用于使煤气化的蒸汽发生器

说明书

发明背景

1．发明领域

本发明总的涉及煤气化器，特别是涉及一种用于将煤转化成有用的气体产品的新颖且实用的联合型整体式蒸汽发生器-煤气化器，同时可产生用于发电和／或供工艺过程需要的蒸汽。

2．相关技术的描述

图1-6示出了各种已知的煤气化器的构造，它们具有各种各样的结构、系统零部件和连接关系。

在1951年，巴布考克及威尔考克斯公司(B&W)向位于西弗吉尼亚州Morgantown镇的美国矿物局提供了一种大气压力的、吹氧或吹蒸汽的、排渣型、夹带流动的煤气化器。图1A示出了该装置。另外，B&W还向位于西弗吉尼亚州的Morgantown镇的美国矿物局提供了一种吹加压氧气和蒸汽的、排渣型、夹带流动的煤气化器，如图1B所示。在50年代早期，B&W为位于西弗吉尼亚州Belle城的E．I．DuPont de Nemours(杜邦)公司提供了一种半商业尺度的、大气压力的、吹氧和吹蒸汽的、排渣型、夹带流动煤气化器，如图2所示，随后在同一地方提供了一种商业尺度的煤气化器，如图3所示。在50年代中期，B&W对用于燃气轮机-蒸汽轮机联合循环的吹空气的、排渣型、夹带流动的气化进行了工程上的研究和试验工作。这导致了与通用电气公司的一个合作项目，其中一煤气化器(参见图4)在B&W的联合研究中心运行了3年以上(在60年代)。在1976年，B&W在宾夕法尼亚州的Hormer城建造了一个供双气体实验工厂用的煤气化器，该项目得到了美国能源部的赞助，如图5所示。在80年代，B&W还参与了与Koppers公司的合资项目，成立了KBW气化系统股份有限公司。KBW煤气化器及其辅助设备如图6所示。这些技术和设计是本发明的基础。

发明概要

本发明涉及一种用于将煤转化成有用的气体产品，特别是合成气体的新的、联合型整体式蒸汽发生器-煤气化器，同时产生可用于发电和／或供工艺过程需要的蒸汽。与此前任何一种设计相比，这种整体式蒸汽发生器-煤气化器都具有预料不到的、非常实用的优点。

因此，本发明的一个方面在于，提供一种整体式蒸汽发生器-煤气化器，它可以在由煤生产合成气体的同时，用煤气化过程所生成的热来产生蒸汽。这种整体式蒸汽发生器-煤气化器有一竖直细长的、全部焊接的、气密的外壳，该外壳具有由多个膜壁管面板制成的壁，这使其具有一种亚临界自然循环的设计。煤气化过程发生在外壳内，并且产生热的合成气体以及被传递给流过管板的水与蒸汽的热量。外壳将热的合成气体从其下部的燃烧器区域输送至一出口。在燃烧器区域设置有一双斜坡倾斜炉底板和一穿透底板的出渣口，以便去除煤气化过程中所产生的炉渣。在燃烧器区域的上方设置了一耐腐蚀区域，而在该耐腐蚀区域的上方设置了一个上部冷却区域。

有利的是，耐腐蚀区域的外壳壁包括双金属和／或复合膜管面板之一，而上部冷却区域的外壳壁可以只包括碳钢膜管面板。一多流道对流流道区域设置在上部冷却区域的上方，该多流道对流流道区域可限定一包含加热表面的区域，这些加热表面可以在合成气体沿其流过时从中吸取热量。较佳的是，对流流道区域包括一向上流流道和一向下流流道，用于将合成气体从上部冷却区域输送至出口。对流流道区域内的加热表面包括用于从合成气体中吸取热量的过热器表面和经济器表面。过热器表面包括位于向上流流道的副过热器表面和主过热器表面以及位于向下流流道的经济器表面。主过热器的一部分可以位于向上流流道和向下流流道两者内；具体地说，主过热器的入口列组可以位于向下流流道的顶部，而主过热器的出口列组可以位于向上流流道的顶部。最后，设置了一连接于对流流道区域之出口的除灰装置，以便将排出对流流道区域的合成气体中的灰烬分离出来，而除渣装置则连通于出渣口，以便接纳来自燃烧器区域的炉渣。

本发明的另一个方面涉及这样一种结构，即，其中燃烧区域的倾斜的炉底板和壁是由肋片管构成的，这些肋片管上具有被耐火材料所覆盖的销钉图案。较佳的是，肋片管是多向的管子。

还可以用各种已被证实的技术来对这种煤气化器进行预报和模拟，特别是对燃烧器的火焰、炉温和气化反应等。具体地说，这些模拟技术将影响燃烧器和燃烧器区域的设计结构。