專利名稱：氣化爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氣化爐。特別地，本發(fā)明涉及固體處理設備旋轉犁部、用于使產生灰的含碳物質氣化的氣化爐的可旋轉的爐柵組件、以及用于使含碳物質氣化的氣化爐。
背景技術：
對于諸如Sasol FBDB 氣化爐之類的一些氣化爐，斷續(xù)地或者連續(xù)地裝載或卸除顆粒物質、例如顆粒狀的含碳物質(例如煤)和灰是必要的。因此，例如，在加壓的氣化爐(例如，固定床型干底氣化爐)的情況下，顆粒狀的含碳的給料、例如煤被裝載到氣化爐的加壓的氣化腔中，以形成床(在固定床型氣化爐的情況下)，并且在升高的溫度和壓力下氣化，并在氣化之后，任何剩余的未氣化的物質作為灰經由可旋轉的爐柵組件和灰鎖從氣化爐中除去?？尚D的爐柵組件具有兩個主要的機械功能。首先，可旋轉的爐柵組件用于從氣化腔的底部提取灰，但還用于壓碎并除去可能在氣化過程中形成的任何灰聚集物(爐渣)?？尚D的爐柵組件還用于將氣化劑(通常為蒸汽和氧氣的混合物)分配到含碳物質的床中。通常，傳統(tǒng)的可旋轉的爐柵組件包括多個部件，這些部件主要是:上部的大致圓錐形的可旋轉的爐柵部件、下部的可旋轉支承結構、以及連接在可旋轉支承結構的下周邊的齒圈，其中下部的可旋轉支承結構在可旋轉支承結構的上周邊剛性地連接到上部的可旋轉爐柵部件上，使得可旋轉的爐柵部件和可旋轉的支承結構繞共同的旋轉軸線一起旋轉。設置有最下方的固定支承結構，可旋轉的部件支承在該固定支承結構上。在使用中，當驅動性地連接到下部的可旋轉的支承結構上的齒圈經由使可旋轉的爐柵組件的可旋轉的部件旋轉的馬達和齒輪箱組件驅動時，可旋轉的爐柵組件旋轉。當可旋轉 的爐柵組件旋轉時，剛性地連接到上部可旋轉爐柵部件的外周的一個或多個對稱地周向間隔開的犁部用于從氣化爐的底部除灰?；野ǜ傻拇只液蜖t渣，爐渣是氣化過程的副產品。爐渣是熔化的灰的顆粒的固體聚積物。爐渣需要被壓碎，以便有效地從氣化爐中除去。犁部通過排灰通道連續(xù)地將灰刮掉，該排灰通道限定在可旋轉爐柵組件的上部可旋轉爐柵部件與氣化爐的壁之間。當可旋轉爐柵組件旋轉時，爐渣在安裝在上部可旋轉爐柵部件上的護板與安裝在氣化爐的壁上的耐磨磚之間被壓碎?；液蜖t渣在重力作用下從排灰通道下落到與排灰通道連通的灰鎖中，從而離開氣化爐。固定床氣化爐的操作和灰從固定床氣化爐的去除是本領域所公知的，并且在WO2006/061738中進行了詳細的描述。本發(fā)明人已經體驗過兩個已有的犁部設計。第一個是傳統(tǒng)的“短直犁部”，第二個是目前在南非的Sasol FBDB 氣化爐中進行商業(yè)使用的“Sasol .香蕉型犁部(Sasol Banana Plough )，，。短直犁部與Sasol 香蕉型犁部的主要不同在于，短直犁部具有平面的前導面和后曳面，而Sasol .香蕉型犁部具有彎曲的前導面和后曳面，其中前導面和后曳面沿著相同的方向彎曲，在一定程度上與香蕉類似。短直犁部和Sasol .香蕉型犁部均安裝在可旋轉爐柵組件的上部可旋轉爐柵部件上，與旋轉方向成一角度，使得犁部的前導面的功能為從氣化腔中的灰床上將灰顆粒刮掉并使灰顆粒徑向向內地經由中心排灰通道或環(huán)形空間進入到布置在可旋轉爐柵組件的下方的灰腔中。通常，多個犁部、例如四個犁部對稱地安裝在可旋轉爐柵組件上。因此，在可旋轉爐柵組件的正向旋轉期間，每個犁部的前導面通過刮擦和切割運動從氣化爐中除灰并壓碎爐渣顆粒，其造成灰顆粒沿著徑向向內的路徑從氣化爐的壁到達中心排灰環(huán)形空間并進入灰腔。在短直犁部的操作中，已經觀察到可旋轉爐柵組件的犁部和其他部件上的嚴重的腐蝕。這導致了對可旋轉爐柵組件的構造材料做出的改進，例如通過引入定制的硬化表面以減輕腐蝕以及通過引入犁部和暴露于灰顆粒的其他耐磨面的幾何形狀的多種改變來進行改進。這些改變等等導致了目前正處于商用并已經有了大約40年的歷史的Sasol .香蕉型犁部的發(fā)展。本發(fā)明人已在隨后了解到利用Sasol 香蕉型犁部除灰的方式造成可旋轉爐柵組件的一些部件、犁部和暴露于灰的氣化爐壁的腐蝕。離散元件建模已經出人意料地表明了安裝了 Sasoi .香蕉型犁部的可旋轉爐柵組件的正向旋轉造成在后面的犁部的前導面迫使灰顆粒積聚在前面的犁部的后曳面上。因此，灰顆粒在前面的犁部的后曳面、氣化爐壁以及后面的犁部的前導面之間被壓縮。這造成了灰顆粒在兩個犁部之間的積聚和壓縮，其導致了在氣化爐壁上的向外的力。 楔入在犁部與氣化爐壁之間的灰顆粒造成了氣化爐壁上和爐柵組件的部件上的腐蝕圖案。為了試圖釋放楔入的灰顆粒，爐柵可以暫時地按照反向模式操作。然而，該操作引起驅動系統(tǒng)上的高轉矩載荷，其可最終導致機械設備失效。另外，在反向操作時期，腐蝕有所增加，并且灰提取率也極大地降低。腐蝕導致了增加的維護成本、設備停機時間和產量的損失。這些是由現有技術的犁部在可旋轉的爐柵組件的正向和反向操作模式中除灰能力不足導致的主要的操作低效。WO 2006/061738描述了固定床型煤氣化爐的部件和操作。WO 2006/061738公開了Sasol 香蕉型犁部在固定床型氣化爐中的使用及其反向操作模式?，F有技術的Saso膽香蕉型犁部附接在可旋轉爐柵部件上，使得Sasol.香蕉型犁部以有限的間隙在灰收集表面上經過。通過可旋轉爐柵部件的旋轉，灰被連續(xù)地從氣化區(qū)域的底部抽出，并且Sasol 香蕉型犁部經由排灰通道連續(xù)地將灰排出。WO 2006/061738公開了Sasol 香蕉型犁部的定位和使用，但是沒有述及Sasol .香蕉型犁部的功能設計。而且，wo2006/061738沒有公開與Sasol -香蕉型犁部相關聯(lián)的任何操作問題或者解決問題的方法。WO 1999/10094特別地著重于固定床型煤氣化爐的爐柵部件并且公開了關于灰提取組件的操作的信息。WO 1999/10094還公開了在反向模式下操作的Sasol 香蕉型犁部的使用，但是沒有公開關于其操作方法的任何信息。US 4，014，664描述了用于固定床型煤氣化爐的旋轉爐柵組件的構成部分和操作，并且該組件似乎與在WO 2006/061738和WO 1999/10094中描述的爐柵組件類似。US4，014，664公開了刮刀設置在爐柵部件的周邊上并且刮刀可以在反向模式下操作。GB389251描述了在Kerpely煤氣發(fā)生爐(Kerpely煤氣發(fā)生爐通常用于底部加熱的焦爐)中的排灰機構的改進。GB389251公開了刮刀定位在爐柵部件的周邊并且設置為與半徑傾斜，使得刮刀的旋轉將灰掃向爐柵部件的中心并且進入排灰料斗中。US 5，230，716描述了用于固定床型煤氣化爐的反向旋轉爐柵組件的構成部分和操作，US 5，230，716公開了鏟部(犁部)位于圓錐爐柵部件的上表面上并且鄰近頂端。另外，每個鏟部定位為與氣化腔的半徑傾斜，并且從氣化腔中的氣化區(qū)域的中心區(qū)朝向爐柵部件的周邊區(qū)將灰排到排灰通道。鏟部的定位和操作因此與前文描述的現有技術的Sasol 香蕉型犁部不同。US5, 138，957描述了從底部給料的生物質氣化系統(tǒng)，其不使氣體再循環(huán)通過固定床。氣體被導入二級加熱腔，以保持在初級加熱腔中的期望的工作溫度。US5, 138，957公開了排灰系統(tǒng)具有四個對稱地間隔開的槳部，這些槳部安裝在沿順時針方向旋轉的旋轉帶的周邊上。槳部包括似乎是豎直的“大致徑向的前壁”。槳部表面(徑向的前壁)將灰向前掃到位于腔壁與排灰系統(tǒng)之間的排灰通道中。當形成爐渣時，其在槳部的后壁與反應腔的壁之間被壓碎。在US5，138，957中沒有提到位于犁部之間的灰或者槳部或腔壁的腐蝕。JP2011083773描述了將生物質氣化過程中產生的熔化的灰除去的過程。旋轉刮刀橫越反應腔的底面的水平面?！肮沃浮边B接到旋轉刮刀的端部。熔渣通過“刮指”被向前引導，并在旋轉刮刀的單次旋轉之后，熔渣經由設置在反應腔的壁與旋轉刮刀之間的排放出口排出?！肮沃浮钡脑O計沒有被公開，然而，由“刮指”的俯視圖得出其為具有豎直面的長方形。GB548082描述了用于將可 旋轉的氣體發(fā)生爐中的旋轉的犁部保持固定的機構。在正常操作中，犁部與灰盤和氣體發(fā)生器一起旋轉，并且不排出灰。當該機構被接合并且犁部保持固定時，灰將會從發(fā)生器中除去。灰犁部本身沒有被示出，并且其設計或者具體的功能也沒有被描述。CN2518061描述了從豎直的石灰窖中提取塊狀石灰。提取裝置是可旋轉的且可反轉的，并且具有繞其圓周對稱地設置的六個刮刀。CN2518061公開了刮刀是“三角形”的，并且“將灰向內刮到排灰管中”。需要反向操作模式以“破壞熔爐狀態(tài)”。CA2188736描述了固定床型生物質氣化系統(tǒng)，該系統(tǒng)的初級腔具有用于支承生物質的床的升高的臺。廢物去除系統(tǒng)包括位于旋轉臺上的環(huán)構件的周邊上的對稱地設置的四個犁部，并且該系統(tǒng)從腔中除去灰和廢物，以使其積聚在跨越腔壁的通道中。灰和廢棄物質隨后被推到位于腔的底面中的廢物孔口中。所述犁部中的兩個形成有朝向臺的頂端向內延伸的刮除構件，以將灰從環(huán)形區(qū)域刮到廢物孔口。刮除構件還對形成在臺的邊緣上的爐渣進行破碎。從廢物處理系統(tǒng)的俯視圖中看到，犁部是鰭狀的并且刮除構件是長方形的。然而，CA2188736沒有提供對犁部的設計或形狀的任何實際的描述。CA2188736也沒有述及廢物處理系統(tǒng)的反向可操作性。GB141056涉及對在氣體發(fā)生器中使用的旋轉爐柵的改進。所公開的灰爐柵是圓錐形的并且附接到爐柵的頂面，灰爐柵是徑向的突起，其中突起的前導面從導邊緣向后升高。突起的前表面是凸形的，當爐柵旋轉時，會將可燃的物質和灰升起到爐柵之上，以防止熔結。這些突起不將灰從灰床除去。爐柵的圓錐形還造成灰朝向設有環(huán)形空間的側面運動，其中固定式刮刀附接到氣體發(fā)生器的容器壁的內側，用于除灰。在GB141056中的灰爐柵突起用于在爐柵的上方將爐渣破碎并混合。GB141056沒有述及刮刀本身的功能設計。當朝向GB141056中的周邊除灰時，沒有設置讓灰徑向向內地移動的表面。EP0159420描述了固定床系統(tǒng)中的固體燃料的氣化。在固定床氣化爐中，存在用于提取灰的兩組不同的刮刀。徑向延伸的壁持續(xù)向下并向內延伸到位于爐柵部件上方的腔中，以形成“上部刮刀構件”。這些刮刀固定到腔壁上。另外，存在附接在爐柵部件下方的被稱作“可往復豎直運動的刮刀”的一組刮刀。從氣化系統(tǒng)的縱截面圖中可以看到，每個“可往復豎直運動的刮刀”跨越爐柵的左側底面和右側底面，并且延伸到爐柵的頂端和中部。爐柵部件和“可往復豎直運動的刮刀”的擺動旋轉運動被控制為略微大于或小于30°的圓周角?！翱赏鶑拓Q直運動的刮刀”將灰從爐柵部件的周邊上掃到排灰管中。在EP0159420中沒有公開刮刀的設計方面。需要這樣一種犁部:其至少改善了與現有技術的犁部相關聯(lián)的問題，并且優(yōu)選地能夠在可旋轉爐柵組件的正向和反向操作模式下都能夠有效地除灰。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種固體處理設備旋轉犁部，該旋轉犁部包括:具有前導面和后曳面的長形金屬體，所述長形金屬體構造為安裝到旋轉部件上，用于至少沿著是正向操作方向的一個方向繞旋轉軸線旋轉，使得所述前導面在所述后曳面的前面，至少所述前導面具有不共面的至少兩個主要的操作性地向上并向外延伸的表面，第一主表面以與豎直方向成至少1°的角度相對于正向旋轉方向操作性地向后并向上傾斜，并且第二主表面相對于在使用中由所述旋轉犁部在沿著正向操作方向旋轉時所繪出的圓的半徑成至少1°的角度操作性地向前并向外傾斜。面的“主表面”意思是在面上不存在比該主表面大的其他表面。每個主表面通常是平面的。在本說明書中，除非在使用的上下文中明確地另有所指，否則，詞語“半徑”或“徑向”用于描述相對于在使用中由旋轉犁部在所述旋轉軸線延伸穿過的平面內旋轉時所繪出的圓的半徑的方向或位置或者與該半徑一致的方向或位置。因此，徑向外部的或者徑向向外的物體或部分比徑向內部的或者徑向向內的物體或部分更加遠離旋轉犁部的金屬體的所述旋轉軸線。然而，應當注意，“向外”是指從所述旋轉軸線向外地離開——不一定沿著所述圓的半徑，除非這樣指定；詞語“向內”具有相反的意思。通常，在使用中，所述旋轉軸線延伸通過的所述平面是水平面。金屬體可以是硬化鋼。可替代地，金屬體可以是鑄鋼，例如，ASTMA297Grade HF的特別改良的耐熱鐵鉻鎳合金。主表面可以由特殊硬化的材料覆蓋，例如，諸如PR0100 (商標名)表面硬化材料之類的表面硬化材料。后曳面可以具有不共面的至少兩個主表面，第一主表面以與豎直方向成至少1°的角度相對于正向旋轉方向向前并向上地傾斜，第二主表面相對于在使用中由旋轉犁部在沿著正向方向旋轉時所繪出的圓的半徑成至少1°的角度向后并向外地傾斜。前導面的第一主表面和第二主表面可以共有位于它們之間的公共的周邊或邊緣。換句話說，第一主表面和第二主表面可以彼此相鄰或鄰接。前導面的第一主表面 和第二主表面的公共的周邊或邊緣可以是直線的并且可以沿著向外的方向向下延伸。
前導面的第一主表面和第二主表面的公共的周邊或邊緣可以相對于在使用中由旋轉犁部在沿著正向方向旋轉時所繪出的圓的半徑向前地傾斜。前導面的第一主表面和第二主表面的公共的周邊或邊緣可以限定第二主表面的頂外緣的至少一部分。前導面的第一主表面和第二主表面的公共的周邊或邊緣可以限定第一主表面的底外緣的至少一部分。后曳面的第一主表面和第二主表面可以共有位于它們之間的公共的周邊或邊緣。后曳面的第一主表面和第二主表面的公共的周邊或外緣可以是直線的并且可以沿向外的方向向下延伸，并且可以相對于在使用中由旋轉犁部在沿著正向方向旋轉時所繪出的圓的半徑向后地傾斜。第一表面與豎直方向的角度可以在大約1°至大約35°的范圍內，例如為大約
15。。第二表面相對于在使用中由旋轉犁部在沿著正向方向旋轉時所繪出的所述圓的所述半徑所成的角度可以在從大約1°至大約18°的范圍內，例如為大約6°。第二表面可以操作性地豎直延伸。旋轉犁部的本體的后曳面可以是旋轉犁部的本體的前導面的鏡像。因此，后曳面和前導面可以關于由在使用中的旋轉犁部限定的半徑平面互為鏡像。本體可以具有直線形式的中心線，或者可以構造為安裝成使得本體從其安裝到旋轉部件的位置徑向向 外地延伸?？梢栽谇皩婧秃笠访嬷g限定出脊部。脊部可以是平面的，并且，脊部可以與在使用中由旋轉犁部在沿著正向操作方向旋轉時所繪出的所述圓的半徑相一致。脊部可以在脊部的長度的至少一部分上具有彎曲的上部周邊。在本發(fā)明的一個實施方式中，脊部的上部周邊的徑向外部是平的，并且，脊部的上部周邊的徑向內部是凸狀彎曲的。本體的徑向向外的部分可以具有與本體的徑向向內的部分相比增加的高度。優(yōu)選地，本體的底面徑向向外地下降，以終止在圓形的向上彎曲的趾部中。根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于使產生灰的含碳材料氣化的氣化爐的可旋轉爐柵組件，該爐柵組件包括:構造為繞向上延伸的旋轉軸線旋轉的旋轉部件，該旋轉部件構造為至少沿著一個方向旋轉，所述一個方向是正向操作方向；以及如前文描述的多個旋轉犁部，所述旋轉犁部安裝在旋轉部件上，用于與旋轉部件一起繞旋轉軸線旋轉，并且旋轉犁部背離所述旋轉軸線向外延伸。旋轉部件可以是可旋轉的上部爐柵部件，可旋轉爐柵組件另外包括緊固到可旋轉的上部爐柵部件上的可旋轉的下部支承結構，用于與可旋轉的上部爐柵部件一起旋轉，可旋轉的下部支承結構構造為繞旋轉軸線驅動性地旋轉，該旋轉軸線與可旋轉的上部爐柵部件的所述旋轉軸線一致。通常，可旋轉的上部爐柵部件的所述旋轉軸線是豎直的。旋轉部件可以構造為沿著所述正向操作方向和反向操作方向都能夠旋轉。因此，爐柵組件也能夠在所述正向方向和所述反向方向上操作。旋轉犁部可以背離所述旋轉軸線徑向延伸。因此，旋轉犁部的端部——旋轉犁部在該端部安裝到旋轉部件上——可以與所述旋轉犁部的自由端徑向地一致。在本說明書中，詞語“部件”意于包括組裝的部件，該組裝的部件包括多于一個部分，例如包含被組裝起來以形成爐柵部件的多個部分的可旋轉爐柵部件?？尚D爐柵部件可以具有向上地向內漸縮的外表面。當在豎直截面中觀察時，該向上地向內漸縮的外表面可以是交錯的或者階梯狀的，以限定豎直地且徑向地隔開的臺階。臺階可以由護板覆蓋，以保護可旋轉爐柵部件免受諸如灰之類的磨蝕物質影響。旋轉犁部可以是等角地間隔開的。因此，例如，當只存在兩個旋轉犁部時，其可以隔開大約180°，當存在三個旋轉犁部時，其可以隔開大約120°，當存在四個旋轉犁部時，其可以隔開大約90°，而當存在六個旋轉犁部時，其可以隔開大約60°。然而，由于構造限制(其他部件阻礙等)，特別地，當本發(fā)明的旋轉犁部改裝到現有的可旋轉的爐柵組件上時，旋轉犁部的布置不對稱?？梢允褂眯D犁部之間的間隔的大的差異、例如達到60°的差異。預計多達六個旋轉犁部可以安裝到旋轉部件上。根據本發(fā)明的另一 方面，提供了一種用于使含碳物質氣化的氣化爐，該氣化爐包括如前文描述的可旋轉爐柵組件，爐柵組件安裝在由氣化容器限定的氣化腔內，其中所述爐柵組件的可旋轉的下部支承結構連接到驅動裝置。氣化爐可以是固定床型氣化爐，特別地，氣化爐可以是固定床型干底氣化爐。氣化爐可以是煤、廢料或生物質氣化爐，或者是構造為使煤、廢料和生物質中的兩個或多個的組合物氣化的氣化爐。然而，通常，氣化爐是在5bar (g)至100bar(g)之間的壓力以及400°C至1600°C之間的溫度的條件下工作的煤氣化爐?？尚D爐柵部件通常具有豎直的尺寸和徑向的方向，并且能夠繞氣化腔的排灰出口的豎直軸線旋轉，可旋轉爐柵部件的下周邊位于可旋轉爐柵部件的頂端或上端的下方。


現在將參考示意性附圖通過示例對本發(fā)明進行進一步描述，其中:圖1示出了安裝在固定床型干底煤氣化爐中的可旋轉爐柵組件的豎直截面圖；圖2示出了根據本發(fā)明的旋轉犁部的立體圖；圖3示出了圖2的旋轉犁部的俯視圖；圖4示出了圖2的旋轉犁部的側視圖；圖5示出了圖2的旋轉犁部的端視圖；圖6示出了從圖4的V1-VI截取的圖2的旋轉犁部的豎直截面圖；圖7示出了從圖4的VI1-VII截取的圖2的旋轉犁部的豎直截面圖；圖8示出了從圖4的VII1-VIII截取的圖2的旋轉犁部的豎直截面圖；圖9示出了通過短直犁部移動的灰顆粒的沿著正向方向(A)以及沿著反向方向(B)的速度；圖10示出了通過Sasol 香蕉型犁部(Sasol Banana Plough )移動的灰顆粒的沿著正向方向㈧以及沿著反向方向⑶的速度；以及圖11示出了通過根據本發(fā)明的具有互為鏡像的前導面和后曳面的旋轉的灰犁部移動的灰顆粒的沿著正向方向以及沿著反向方向的速度。
具體實施例方式參考附圖的圖1，附圖標記10整體指代安裝在固定床型干底煤氣化爐的氣化容器100中的爐柵組件10。氣化容器100限定氣化腔102 (壓力容器)，爐柵組件10定位在該氣化腔102內。氣化腔102具有壁18。爐柵組件10包括可旋轉的上部爐柵部件11，該爐柵部件11通過多個連接螺栓15連接到可旋轉的下部支承結構12上。該可旋轉的下部支承結構12驅動性地連接到齒圈13上，齒圈13又通過齒輪箱連接到電動馬達(未示出)。在使用中，電動馬達和齒輪箱用來使爐柵組件10的旋轉部件11、12和13轉動?？尚D部件11、12和13由固定的支承結構14支承在氣化容器100的排灰出口或通道20的上方。一個或多個旋轉金屬灰犁部17連接到可旋轉的上部爐柵部件11的徑向最外周。犁部17用于在氣化腔102內通過排灰環(huán)形空間19從灰床上將灰刮掉，該排灰環(huán)形空間19被限定在可旋轉的上部爐柵部件11的外周與氣化腔102的壁18之間。犁部17可以是短直型、或如在上文中描述的Sasol 香蕉型犁部、或根據本發(fā)明的改進的旋轉灰犁部。便利地，可旋轉的上部爐柵部件11構造為允許犁部17容易地互換?？尚D的上部爐柵部件11設有以階梯方式布置的護板22。在使用中，爐柵組件10繞豎直旋轉軸線21旋轉，該旋轉軸線21與排灰通道20的中心線一致，排灰通道20的中心線也是爐柵組件10的中心線。煤被分批地供給到氣化爐(未示出)的頂部，并且，氣 化劑經由位于外部護板22的下邊緣的下方的氣化劑出口 23供給到氣化腔102的下部，從而使位于氣化腔102中的緩慢移動的床中的煤發(fā)生氣化?；医浻稍O置在氣化腔102的壁18與可旋轉的上部爐柵部件11之間的排灰環(huán)形空間19并且經由排灰通道20從氣化腔102的底部被連續(xù)地抽出。犁部17與可旋轉的上部爐柵部件11一起旋轉，從而通過將灰刮掉而經由排灰環(huán)形空間19進行排灰。當可旋轉的上部爐柵部件11旋轉時，在可旋轉的上部爐柵部件11的護板22與氣化腔102的壁18之間執(zhí)行爐渣碾壓。參考附圖的圖2至圖8，附圖標記200整體地指代根據本發(fā)明的旋轉灰犁部。犁部200具有長形的、硬化的、在俯視圖中呈楔形的鋼體201，鋼體201限定操作前導面210和操作后曳面212。后曳面212是前導面210的鏡像。盡管沒有在附圖中示出，但是犁部200通常包括朝向如圖4所示的鋼體201的右手端的安裝構型，例如螺栓接收孔，以允許將犁部200安裝到可旋轉的爐柵部件11上。前導面210和后曳面212中的每一個限定兩個成角度的或傾斜的主平面202.1、202.2以及204.1,204.2。面202.1、202.2構造為與豎直方向傾斜，使得前導面210的底部前導邊緣206在正向操作旋轉方向203上位于頂部前導邊緣208的徑向前方，在該實施方式中，正向操作旋轉方向203是逆時針方向。因此，面202.1相對于正向旋轉方向203向后地傾斜，并且向上地離開使用中的犁部200旋轉所在的水平面。對于后曳面212，當犁部200如由箭頭203示出的那樣逆時針旋轉時，面202.2的情況與此相反。面202.1、202.2通常由30°的角度切割220 (見圖6)形成，S卩，與豎直方向各成15°的切割(當在操作狀態(tài)下觀察犁部200時)。然而，角度220可以是處于從大約2°到大約70°的范圍內的任何角度。因此角度220能夠減小到接近大約2°或者增大到接近大約70° ;然而，過窄或過寬的角度220可對灰提取效率有不利的影響。在使用中，第二面204.1是豎直平面，其相對于半徑222 (見圖3)向前并向外地傾斜，其中半徑222是旋轉的犁部200在使用中沿著正向方向203旋轉時所繪出的圓(未示出)的半徑。作為面204.1的鏡像，當犁部200沿著正向方向203旋轉時，面204.2的情況與此相反。面204.1、204.2通常由12°的徑向切割進行切割，通過角度224示出(見圖3)，使得犁部200的鋼體201沿著離開鋼體201的徑向內邊緣214的方向變寬。面204.1,204.2的徑向切割或角度224可以是處于從大約2°至大約36°的范圍內的任何角度。因此，角度224能夠減小到接近大約2°或者增大到接近大約36° ;但是，過窄或過寬的角度224也可對灰提取效率有不利的影響。鋼體201具有與半徑222 —致的中心平面，該中心平面限定出前導面210與后曳面212之間的脊部226。脊部226是平面的，并且具有在鋼體201的徑向內部中的彎曲的上外周228以及在鋼體201的徑向外部中的平外周230。如在附圖的圖4中能夠看到的，鋼體201的徑向外部具有與鋼體201的徑向內部相比增加的高度，其中鋼體201的底面232徑向向外地下降，然后再次向上彎曲以限定圓形的或彎曲的趾部234。在使用中，通過位于鋼體201的所述徑向內邊緣214附近的緊固裝置(未示出)，一個或多個犁部200被緊固到爐柵組件10的可旋轉的上部爐柵部件11。當爐柵組件10以及因此犁部200沿著正向方向203旋轉通過氣化腔102的灰床中的灰顆粒時，傾斜的面202.1和204.1導致在灰顆粒上的力，這些力的接觸向量是軸向向上并且朝向旋轉軸線向內的。離散元件建模出人意料地發(fā)現了先前沒有在安裝有現有技術的犁部的爐柵組件的操作中發(fā)現的問題。在爐柵的旋轉期間，發(fā)生在兩個接連的犁部之間的顆粒的壓縮，導致爐柵組件的部件和氣化爐壁的腐蝕。在犁部200的前導面210上包括兩個傾斜的面202.1和204.1則出人意料地克服了該問題并降低了在現有技術的短直犁部或Sasol .香蕉型犁部的操作中發(fā)現的壓縮影響。傾斜的面202.1將灰顆粒豎直地向上升起，從而填充由不同的灰顆粒尺寸造成的灰床中的空的空間。面204.1引起相對于法向的(即90° )接觸向量朝向旋轉軸線的灰顆粒的向內的移動，從而保證經由排灰環(huán)形空間19將顆粒除去。通過將灰顆粒升起并朝向旋轉軸線向內地移動，傾斜的面202.1和204.1使得灰塵顆粒能夠具有顆粒對顆粒的接觸面，從而使犁部200和其他表面、例如護板22或氣化爐壁18的磨損降到最低。使用的犁200的數量將由需要的灰提取率來確定。通常會使用多達六個犁部200。建模還示出了在正向操作方向203以及反向方向上，犁部200的提取效率均超過了現有技術的犁。犁部200設計為使得前導面210 (包括傾斜的面202.1和204.1)和后曳面212 (同樣包括傾斜的面202.2和204.2)互為鏡像。 這使得犁部能夠200在沿著正向方向203或者沿著反向方向旋轉時有效地除灰而不降低灰提取效率或者導致腐蝕特性的變化。這極大地延長了犁部200的工作壽命并且防止了當爐柵組件10和犁部200在反向模式下操作時的高度磨損以及提取的損失。示例
本發(fā)明人已經進行了建模研究，以確定現有技術的短直犁部和Sasol 香蕉型犁部、以及犁部200的固體流動特性。結果反映在圖9、10和11中。在這些圖中，陰影表示在某一時刻的灰顆粒的速度，其中，淺灰色陰影表示緩慢運動的或者固定的灰顆粒，而較深的陰影表示具有更快的速度的顆粒。特別地參照圖9A (短直犁部)和圖1OA (Sasol .香蕉型犁部)，能夠看到在向前操作中(由附圖標記301和401示出)，在犁部的前導面處的灰顆粒運動得最快，并且因此也是造成犁部和氣化爐壁的最大程度的磨損的原因。當短直犁部以反向模式操作時(由圖9B中的附圖標記302示出)，幾乎所有的灰顆粒保持滯止，這清楚地表明了短直犁部不能夠在反向模式下操作。如圖1OB所示，以沿著箭頭402的反向模式操作的Sasol 香蕉型犁部造成灰朝向氣化壁向外地移動。這導致了氣化爐壁上的磨損或腐蝕的程度增加。參考附圖的圖11，示出了當通過根據本發(fā)明的犁部200移動時的灰顆粒的速度。圖11表示沿著正向或反向方向的犁部的操作。與Sasoi 香蕉型犁部(圖10)和短直犁部(圖9)相比，犁部200的操作的差異因素是犁部200在前導面上具有灰的恒定運動層。這是因為，犁部200沿著與旋轉方向垂直的方向安裝在爐柵上一即徑向地延伸，所以犁部200在其之前產生灰顆粒的滯止層。隨著恒定的滯止層在犁部200之前積聚，在犁部之前的灰與灰之間的摩擦提高并促進了固體流動，并因此防止了犁部200上的腐蝕。在建模操作期間，將犁部200的性能與現有技術的短直犁部和Sasol 香蕉型犁部進行了對比。
權利要求
1.一種固體處理設備旋轉犁部，所述旋轉犁部包括: 具有前導面和后曳面的長形金屬體，所述長形金屬體構造為安裝到旋轉部件上，用于至少沿著是正向操作方向的一個方向繞旋轉軸線旋轉，使得所述前導面在所述后曳面的前面，至少所述前導面具有不共面的至少兩個主要的操作性地向上并向外延伸的表面，第一主表面以與豎直方向成至少1°的角度相對于正向旋轉方向操作性地向后并向上傾斜，并且第二主表面相對于在使用中由所述旋轉犁部在沿著正向操作方向旋轉時所繪出的圓的半徑成至少1°的角度操作性地向前并向外傾斜。
2.根據權利要求1所述的固體處理設備旋轉犁部，其中，所述第一表面與豎直方向所成的角度在從1°到35°的范圍內，并且所述第二表面相對于在使用中由所述旋轉犁部在沿著正向方向旋轉時所繪出的所述圓的所述半徑所成的角度在從1°到18°的范圍內。
3.根據權利要求1所述的固體處理設備旋轉犁部，其中，所述第二表面操作性地豎直延伸。
4.根據權利要求1所述的固體處理設備旋轉犁部，其中，所述前導面的所述第一主表面和所述第二主表面共有位于它們之間的公共的周邊或邊緣。
5.根據權利要求4所述的固體處理設備旋轉犁部，其中，所述前導面的所述第一主表面和所述第二主表面的公共的周邊或邊緣是直線的并且沿著向外的方向向下地延伸，并且其中，所述第一主表面和所述第二主表面的公共的周邊或邊緣相對于在使用中由所述旋轉犁部在沿著正向方向旋轉時所繪出的所述圓的所述半徑向前地傾斜。
6.根據權利要求1所述的固體處理設備旋轉犁部，其中，所述旋轉犁部的所述金屬體的所述后曳面是所述旋轉犁部的所述金屬體的所述前導面的鏡像。
7.根據權利要求1所述的固體處理設備旋轉犁部，其中，所述金屬體構造為安裝成使得所述金屬體從其安裝到所述旋轉部件的位置徑向向外地延伸。
8.根據權利要求1所述的固體處理設備旋轉犁部，其中，所述金屬體的徑向外部具有與所述金屬體的徑向內部相比增加的高度。
9.根據權利要求8所述的固體處理設備旋轉犁部，其中，所述金屬體的底面徑向向外地下降，以終止在圓形的向上彎曲的趾部中。
10.用于使產生灰的含碳材料氣化的氣化爐的可旋轉爐柵組件，所述爐柵組件包括: 構造為繞向上延伸的旋轉軸線旋轉的旋轉部件，所述旋轉部件構造為至少沿著一個方向旋轉，所述一個方向是正向操作方向；以及 多個根據權利要求1所述的旋轉犁部，所述旋轉犁部安裝在所述旋轉部件上，用于與所述旋轉部件一起繞所述旋轉軸線旋轉，并且所述旋轉犁部背離所述旋轉軸線向外延伸。
11.根據權利要求10所述的可旋轉爐柵組件，其中，所述旋轉部件構造為沿著所述正向操作方向和反向操作方向都能夠旋轉，并且其中，所述旋轉犁部背離所述旋轉軸線徑向延伸。
12.根據權利要求10所述的可旋轉爐柵組件，其中，所述旋轉部件是可旋轉的上部爐柵部件，所述可旋轉爐柵組件進一步包括可旋轉的下部支承結構，所述可旋轉的下部支承結構緊固到所述可旋轉的上部爐柵部件上，用于與所述可旋轉的上部爐柵部件一起旋轉，所述可旋轉的下部支承結構構造為繞與所述可旋轉的上部爐柵部件的所述旋轉軸線一致的旋轉軸線驅動性地旋轉，并且其中，所述可旋轉的上部爐柵部件的所述旋轉軸線是豎直的。
13.用于使含碳物質氣化的氣化爐，所述氣化爐包括根據權利要求12所述的可旋轉爐柵組件，所述可旋轉爐柵組件安裝在由氣化容器限定的氣化腔內，其中所述爐柵組件的所述可旋轉的下部支承結構連接到驅動裝置上。
14.根據權利要求13所述的氣化爐，其中，所述氣化爐是固定床型氣化爐或者固定床型干底氣化爐。
15.根據權利要求13所述的氣化爐,其中，所述氣化爐是在5bar(g)至100bar(g)之間的壓力以及400°C至16 00°C之間的溫度的條件下操作的煤氣化爐。
全文摘要
一種氣化爐。一種固體處理設備旋轉犁部(200)，所述旋轉犁部(200)包括具有前導面(210)和后曳面(212)的長形金屬體(201)。所述金屬體(201)構造為安裝到旋轉部件上，用于至少沿著是正向操作方向的一個方向繞旋轉軸線旋轉，使得所述前導面(210)在所述后曳面(212)的前面。至少所述前導面(210)具有不共面的至少兩個主要的操作性地向上并向外延伸的表面(202.1、204.1)。第一主表面(202.1)以與豎直方向成至少1°的角度相對于正向旋轉方向操作性地向后并向上傾斜，并且第二主表面(204.1)相對于在使用中由所述旋轉犁部(200)在沿著正向操作方向旋轉時所繪出的圓的半徑成至少1°的角度操作性地向前并向外傾斜。
文檔編號C10J3/42GK103215076SQ20131002796
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2012年1月24日
發(fā)明者雅各布斯·安德烈亞斯·斯塔德勒 申請人:沙索技術有限公司