碳燃料气动干燥器的制造方法
【技术领域】
[0001] 以下公开涉及一种碳燃料气动干燥器，且特别地涉及一种能够利用气化的合成气 有效地干燥碳燃料并防止干燥器的材料腐蚀的碳燃料气动干燥器。
【背景技术】
[0002] 气化是一种由固态燃料产生可燃烧的气态燃料的技术，该技术具有很长的历史且 仍然处于发展中。人们以前使用的燃料经历了从树、煤、气体、油、电等等的变化，这些燃料 中的一部分仍然被用于烹饪和取暖。
[0003]自从十八世纪后期英国的工业革命开始以来，碳燃料（通常称为煤一一分为烟煤、 次烟煤、褐煤、无烟煤等）已经被用于工业目的。在历史上，焦炭代替木炭（charcoal)作为 用于金属工业的还原剂，或者煤被用于城市燃气。由碳燃料气化而获得的可燃烧的气态燃 料被称为合成气（synthesis gas)，这表示合成气是人工产生的并且与天然地埋在地球的 地面下的天然气（natural gas)不同。最初，合成气已经被用于城市街道照明且然后用于 代替固态燃料或产生化学燃料。最近，合成气被用于产生动力或产生合成燃料。
[0004] 在这一方面，题为"用于使含碳燃料气化的装置"的（在2009年8月13日提交的） US专利申请No. 12/737, 823公开了一种用于使含碳燃料气化的装置。
[0005]碳燃料的气化产生主要由通过在氧化剂被供应至反应器时碳燃料的氧化反应以 及通过碳燃料与反应器中产生的气体一一例如二氧化碳、蒸汽和氢气一一的氧化_还原反 应而产生的氢气和一氧化碳构成的合成气。
[0006]因此获得的合成气是热的气体且可以被用于整体气化联合循环（IGCC)或费-托 (Fischer-Tropsch)工艺，其中大致需要用于将热的合成气冷却至特定温度的热交换器。
[0007]常规地，由于在复杂的气化设备中已经采用了单独的、大型的热交换器以便冷却 在反应器中产生的热的合成气，因此存在如下问题：复杂的气化设备的尺寸增大且安装成 本增加。
【发明内容】
[0008] 技术问题
[0009] 本发明的实施方式涉及提供一种碳燃料气动干燥器，所述碳燃料气动干燥器能够 通过使反应器中产生的合成气循环以便将合成气与具有大量水分的碳燃料混合而冷却合 成气并且同时干燥碳燃料，无需任何单独的热交换器。
[0010] 本发明的另一实施方式涉及提供一种碳燃料气动干燥器，所述碳燃料气动干燥器 能够通过将碳燃料均匀分布而有效地干燥被喷射的碳燃料，并且能够防止在合成气的线速 度高时由高速传输的碳燃料可能引起的材料腐蚀。
[0011] 技术解决方案
[0012] 在一个总体方面，碳燃料气动干燥器一一在反应器中产生的合成气被进给至所述 碳燃料气动干燥器中并在所述碳燃料气动干燥器中被冷却一一包括：进给部分，所述进给 部分形成为狭窄的管，合成气和碳燃料经由所述进给部分被进给；干燥部分，所述干燥部分 形成为具有比进给部分更大的直径的管，在所述干燥部分中经由进给部分进给的热的合成 气被冷却且碳燃料的水分含量被降低；以及传输部分，所述传输部分形成为具有比所述干 燥部分更小的直径的管，使得已经通过所述干燥部分的合成气和碳燃料的流动速度增加， 其中，所述传输部分包括弯曲部，使得合成气和碳燃料的流动方向被改变。
[0013] 所述进给部分或干燥部分可包括至少一个喷嘴单元，所述至少一个喷嘴单元沿切 线方向被安装在所述进给部分或干燥部分的外周表面上以便将碳燃料喷射至其中，使得碳 燃料螺旋形地流入。
[0014] 所述喷嘴单元可包括设置在所述进给部分或所述干燥部分的外周表面上的不同 高度处的两个或更多个喷嘴。
[0015] 所述喷嘴单元可朝向传输部分向上地倾斜。
[0016] 通过包括在喷嘴单元中的喷嘴所喷射的燃料与通过包括在喷嘴单元中的其他喷 嘴所喷射的燃料可以具有不同的特性。
[0017] 传输部分可包括防磨损腔室，所述防磨损腔室具有向外突出的弯曲部，使得流入 所述防磨损腔室中的碳燃料的颗粒沿一个方向旋转。
[0018] 防磨损腔室可包括安装在其外周表面上以便向防磨损腔室中喷射吹扫气体 (詞q 7}土）的吹扫气体喷射喷嘴。
[0019] -个或多个吹扫气体喷射喷嘴可以沿切线方向安装在防磨损腔室的外周表面上。
[0020] 通过所述进给部分进给至干燥部分中的碳燃料的水分含量可以在20wt%至 60wt%之间。
[0021] 从所述干燥部分排出的碳燃料的水分含量可以在lwt%至10wt%之间。
[0022] 通过进给部分被进给至干燥部分的合成气的压力可以在latm至50atm之间。
[0023] 技术效果
[0024] 根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器的优点在于通过使反应器中产生的 热的合成气循环从而使热的合成气与具有很多水分的碳燃料在干燥部分中混合，能够同时 执行冷却合成气并且干燥碳燃料，而无需附加的热交换器。
[0025] 此外，在根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器中，通过沿切线方向在具有 管状形状的进给部分的外周表面上安装喷嘴单元使得碳燃料螺旋状地流入进给部分中，能 够将热的合成气与碳燃料平稳且均匀地混合。
[0026]另外，在根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器中，能够获得适当的碳燃料 干燥速率，并且能够在干燥过程中抑制碳燃料的挥发物，使得进给至具有较大直径的干燥 部分中的碳燃料分布在较大的空间中并且所述碳燃料与进给至其中的热的合成气具有更 长的接触时间。
[0027] 此外，在根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器中，通过在传输部分的弯曲 部处提供吹扫气体喷射单元以在合成气的线速度较大时在快速运动的碳燃料中产生涡流， 从而能够减小由碳燃料可能引起的传输部分的内壁上的材料腐蚀。
[0028] 另外，在根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器中，通过喷射具有不同水分 含量或者粒度的燃料能够获得第二喷射燃料的目标干燥速率，并且两种燃料能够在干燥部 分中有效地混合，而无需混合器。
【附图说明】
[0029]图1是根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器的示意性前视图；
[0030]图2是根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器的示意性前视图，其中安装有 喷嘴单元；
[0031]图3是根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器的进给部分的示意性俯视图；
[0032]图4是根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器的传输部分的示意性前视图；
[0033]图5是根据本发明的另一实施方式的碳燃料气动干燥器的传输部分的示意性前 视图。
【具体实施方式】
[0034] 在下文中，将参考附图而详细描述示例实施方式。
[0035] 本发明中的碳燃料应在较宽范围地概念性理解为含碳燃料（carbonaceous fuel)〇
[0036] 根据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器1涉及一种如下碳燃料气动干燥器 1一一在反应器中生成的合成气流入所述碳燃料气动干燥器1中并在所述碳燃料气动干燥 器1中被冷却一一主要包括进给部分1〇〇、干燥部分200和传输部分300并且是气动干燥器 的类型。
[0037] 所述反应器用于通过使用碳燃料的气化过程而产生合成气。在这一方面，气化表 示将碳燃料转化为燃料气体，其中通过利用碳燃料的燃烧热使碳燃料与蒸汽反应产生合成 气。
[0038] 在此，碳燃料是煤原料且包括低级煤（水分含量高的煤）、烟煤、次烟煤、褐煤等。 此外，合成气包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气、蒸汽、甲烷等。
[0039] 从反应器排出的合成气可以被进给至燃气涡轮机等以便被用于产生动力，例如整 体气化联合循环（IGCC)或可以被用于费-托工艺，在费_托工艺中利用Fe或Co催化剂由 合成气产生液态氢。
[0040] 在反应器中产生的合成气是具有500°C至1600°C的高温的热气体，且可以在latm 至50atm下被排出。从反应器排出的合成气的温度和压力的范围并不限于上文描述的那 些范围，而是可以根据本发明中包括的反应器所采用的气化器的类型和容量而进行各种修 改。
[0041] 首先，进给部分100形成为狭窄的管，由反应器排出的合成气以及碳燃料经由所 述进给部分被进给。
[0042] 干燥部分200形成为具有比进给部分100更大的直径的管--在干燥部分200中， 经由进给部分100进给的热的合成气被冷却且碳燃料的水分含量降低一一使得碳燃料在干 燥部分200中均匀地分散并与合成气具有长的接触时间。
[0043] 干燥部分200具有比进给部分100更大的直径，使得碳燃料和合成气可以在干燥 部分200中平缓且均匀地混合。例如，干燥部分200可以形成为具有从0. 5m至1. 5m的直 径以及从lm至5m的长度。
[0044]S卩：在干燥部分200中，具有很多水分含量的碳燃料与热的合成气将相互接触以 便交换热，由于碳燃料的水分吸收合成气的热以蒸发，因此合成气的温度降低且碳燃料的 水分减少，且干燥的碳燃料被进给返回至反应器以成为合成气的原料。
[0045] 在此，进给至干燥部分200的碳燃料的水分含量优选地从20wt%至60wt%。在根 据本发明的实施方式的碳燃料气动干燥器中，如果水分含量低于20wt%，则合成气的冷却 效率降低，而如果水分含量高于60wt%，则由于进给至反应器中的碳燃料的水分含量过高 而降低制造效率。
[0046] 进给部分100或干燥部分200可以包括至少一个喷嘴单元110,所述至少一个喷嘴 单元110沿切线方向被设置在外周表面上，并且喷射碳燃料，使得碳燃料螺旋形地流入进 给部分100中。
[0047] 喷嘴单元110沿切线方向安装在外周表面上，碳燃料所喷射通过的端部定位在进 给部分1〇〇或干燥部分200的内部。
[0048]图2是示意性示出喷嘴单元110的安装方向的立体图，碳燃料通过所述喷嘴单元 110被喷射至进给部分100,在进给部分100中喷嘴110可以朝向干燥部分200向上倾斜， 使得通过喷嘴单元110喷射的碳燃料更加容易地流至干