反应器和反应系统的制作方法

本发明涉及气化炉技术领域，具体地涉及一种反应器和反应系统。

背景技术：

干煤粉加压气化技术因为煤种适用范围广、对煤的灰分要求不苛刻等优势，逐渐成为现代煤气化技术的主流发展方向。其中，作为该干煤粉加压气化技术的核心设备，气化炉的改进和发展显得至关重要。

目前，气化炉通常采用膜式水冷壁结构，在水冷壁(即，气化炉的用于围成反应室的壳体)和气化炉罩体中间的环形空间内通入惰性气体或高压燃料气进行保护，同时在气化炉罩体外设置一个内充冷却水的保护夹套，以对环形空间进行冷却降温，防止了气化炉的环形空间内的各个零部件烧损。但是，现有干煤粉气化炉的环形空间在通入惰性气体或高压燃料气进行温度保护时，无法检测是否有反应室内的高温气体窜入而造成环形空间瞬间超温，因此，难以保证气化炉的安全运行。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的气化炉难以保障运行稳定性的问题，提供一种反应器和反应系统，该反应器通过设置测温单元，能够实时检测换热室内的室温，便于定量化获取气化炉的运行稳定性，从而保证了气化炉的安全运行。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种反应器，所述反应器包括测温单元、外罩和具有反应室的反应壳，所述反应室设置为能够容纳原料以为所述原料提供反应场所，所述外罩保持间隔地套设在所述反应壳外以与所述反应壳共同形成换热室，所述换热室设置为能够流通换热介质以与所述反应室内的所述原料换热，所述测温单元设置为能够检测所述换热室的室温。

可选的，所述外罩具有装配孔，所述反应壳具有安装孔，所述反应器包括烧嘴机构，所述烧嘴机构依次插设于所述外罩的装配孔和所述反应壳的安装孔并且能够向所述反应壳内喷射火焰以燃烧所述原料，所述测温单元包括第一测温器，所述第一测温器设置在所述烧嘴机构周围并且能够检测所述换热室的位于所述烧嘴处的室温。

可选的，所述外罩的顶部设置有缩径段，所述外罩的装配孔设置在所述缩径段的顶部，所述第一测温器设置在所述缩径段。

可选的，所述测温单元包括沿所述缩径段的高度方向间隔分布的多个第一测温模块，所述第一测温模块包括沿所述缩径段的外周方向分布的多个所述第一测温器。

可选的，所述外罩设置为筒状段，所述测温单元包括第二测温器，所述第二测温器设置在所述筒状段并且能够检测所述换热室的位于所述筒状段处的室温。

可选的，所述测温单元包括沿所述筒状段的高度方向间隔分布的多个第二测温模块，所述第二测温模块包括沿所述筒状段的外周方向分布的多个所述第二测温器。

可选的，所述反应器包括具有激冷室的激冷壳，所述反应壳具有供所述原料燃烧得到的反应产物排出的排出口，所述激冷壳设置为自所述排出口向外扩展并且倾斜向下延伸，所述激冷室与所述反应室连通并且能够对所述反应产物进行降温处理，所述外罩搭接于所述激冷壳以使得所述激冷壳能够与所述外罩、所述反应壳共同形成所述换热室，所述测温单元包括设置在所述激冷壳的用于形成所述换热室的部分上的第三测温器。

本发明第二方面提供一种反应系统，所述反应系统包括料源、换热源和所述的反应器，所述料源设置为能够为所述反应室提供所述原料，所述换热源设置为能够为所述换热室提供所述换热介质。

可选的，所述反应系统包括控制单元，所述控制单元与所述料源和所述测温单元电连接，所述控制单元设置为能够根据所述测温单元检测的室温信息控制所述料源的运行情况。

可选的，所述换热源设置为惰性气源。

通过上述技术方案，本实用新型提供一种反应器和反应系统，该反应器通过设置测温单元，能够实时检测换热室内的室温，便于定量化获取气化炉的运行稳定性，防止了反应室内原料燃烧产生的高温气体窜入换热室而造成换热室内瞬间超温，从而保证了气化炉的安全运行，而且无需设置现有气化炉中的保护夹套等相关配件，降低了气化炉的使用成本。

附图说明

图1是本发明提供的一种反应器的结构示意图。

附图标记说明

1、反应器；2、反应壳；3、反应室；4、排出口；5、外罩；6、换热室；7、缩径段；8、筒状段；9、第一测温器；10、第二测温器；11、第三测温器；12、激冷壳；13、激冷室；14、烧嘴机构；15、烧嘴座；16、烧嘴；17、下降管；18、第一密封部；19、第二密封部；20、排渣口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明第一方面提供了一种反应器，如图1所示，所述反应器1包括测温单元、外罩5和具有反应室3的反应壳2，所述反应室3设置为能够容纳原料以为所述原料提供反应场所，所述外罩5保持间隔地套设在所述反应壳2外以与所述反应壳2共同形成换热室6，所述换热室6设置为能够流通换热介质以与所述反应室3内的所述原料换热，所述测温单元设置为能够检测所述换热室6的室温。

通过上述技术方案，本实用新型提供一种反应器和反应系统，该反应器1通过设置测温单元，能够实时检测换热室6内的室温，便于定量化监测气化炉的运行稳定性，防止了反应室3内原料燃烧产生的高温气体窜入换热室6而造成换热室6内瞬间超温，从而保证了气化炉的安全运行，而且无需设置现有气化炉中的保护夹套等额外的相关配件，降低了气化炉的使用成本。

进一步的，烧嘴机构14可以包括烧嘴16和烧嘴座15，烧嘴座15包括相连接的法兰盘和套筒，法兰盘具有与所述套筒的内孔连通的中心孔，套筒插入外罩5的装配孔中并且装配到反应壳2的安装孔处以形成第一密封部18(例如，第一密封部18可以通过套筒在烧嘴座15的自身重力作用下直接抵住反应壳2的安装孔的孔口壁形成，或者是，还可以通过套筒焊接在反应壳2的安装孔处形成)，法兰盘可以盖设在外罩5的装配孔处并且通过螺栓与外罩5装配在一起，烧嘴16依次贯穿法兰盘的中心孔和套筒的内孔延伸至反应室3中以向反应室3内喷射火焰。当套筒与反应壳2之间的第一密封部18出现漏气(例如，套筒和反应壳2的安装孔的孔口壁搭接不严密，或者是，套筒和反应壳2的安装孔之间的焊接处因常年腐蚀等而出现漏洞等情况)时，反应室3内原料燃烧产生的高温气体会窜入到换热室6内，致使换热室6的位于所述烧嘴机构14处的室温瞬间上升，进而造成整个换热室6内出现超温现象，严重影响了反应器1的安全运行。

为了解决上述问题，如图1所示，所述外罩5具有装配孔，所述反应壳2具有安装孔，所述反应器1包括烧嘴机构14，所述烧嘴机构14依次插设于所述外罩5的装配孔和所述反应壳2的安装孔并且能够向所述反应壳2内喷射火焰以燃烧所述原料，所述测温单元包括第一测温器9，所述第一测温器9设置在所述烧嘴机构14周围并且能够检测所述换热室6的位于所述烧嘴机构14处的室温。一般而言，由于烧嘴机构14的烧嘴16能够向所述反应壳2内喷射火焰，反应器1在烧嘴机构14处的温度较高，可以通过第一测温器9监测换热室6的位于烧嘴机构14处的室温，有效地防止了换热室6内出现超温现象。

进一步的，所述外罩5的顶部设置有缩径段7，所述外罩5的装配孔设置在所述缩径段7的顶部，所述第一测温器9设置在所述缩径段7，减少了换热室6在缩径段7处的容积，便于通过第一测温器9更为精准地换热室6的位于烧嘴机构14处的室温(即，换热室6的位于缩径段7处的室温)，保证了反应器1的安全运行。

进一步的，为了全方位地监测换热室6的位于缩径段7处的室温，所述测温单元包括沿所述缩径段7的高度方向间隔分布的多个第一测温模块，所述第一测温模块包括沿所述缩径段7的外周方向分布的多个所述第一测温器9，提高了测温单元的灵敏性，保证了第一测温器9得到的监测数据的精准度，有利于反应器1的安全运行。值得一提的是，第一测温器9可以为各种形式，例如，可以设置为温度传感器等。

如图1所示，所述外罩5设置有筒状段8，所述测温单元包括第二测温器10，所述第二测温器10设置在所述筒状段8并且能够检测所述换热室6的位于所述筒状段8处的室温，能够更为精准地监测换热室6的位于筒状段8处的室温，有利于测温单元全方位地监测换热室6的室温，从而保证了反应器1的安全运行。

进一步的，为了全方位地监测换热室6的位于筒状段8处的室温，所述测温单元包括沿所述筒状段8的高度方向间隔分布的多个第二测温模块，所述第二测温模块包括沿所述筒状段8的外周方向分布的多个所述第二测温器10。值得一提的是，第二测温器10可以为各种形式，例如，可以设置为温度传感器等。

如图1所示，所述反应器1包括具有激冷室13的激冷壳12，所述反应壳2具有供所述原料燃烧得到的反应产物排出的排出口4，所述激冷壳12设置为自所述排出口4向外扩展并且倾斜向下延伸，所述激冷室13与所述反应室3连通并且能够对所述反应产物进行降温处理，所述外罩5搭接于所述激冷壳12以使得所述激冷壳12能够与所述外罩5、所述反应壳2共同形成所述换热室6，所述测温单元包括设置在所述激冷壳12的用于形成所述换热室6的部分上的第三测温器11，防止了换热室6的邻近激冷壳12的部分出现超温现象，有利于全方位检测换热室6的各个位置处的室温，从而保证了反应器1的安全运行。

进一步的，反应壳2可以为一体成型结构，也可以为图1所示的分体式结构，具体的，反应壳2包括为原料提供反应场所的上部主体和形成为排出口4的下料筒，上部主体的底部包括开孔，下料筒的顶部向外翻折并且装配到上部主体的开孔处以形成第二密封部19(例如，第二密封部19可以通过下料筒直接抵住上部主体的开孔的孔口壁形成，或者是，还可以通过下料筒焊接在上部主体的开孔处形成)；值得一提的是，激冷壳12设置为自下料筒的底部排出口4处向外延伸，这样，第三测温器11还能监测下料筒和上部主体之间的第二密封部19是否出现漏气等故障(例如，当和上部主体的开孔的孔口壁搭接不严密，或者是，当下料筒和上部主体的开孔之间的焊接处因常年腐蚀等而出现漏洞等情况)，有效地防止了反应室3内原料燃烧产生的高温气体经受损的第二密封部19窜入到换热室6，保证了反应器1的安全运行。

进一步的，反应器1包括设置在激冷室13中并且自排出口4向下延伸的下降管18，用于引导反应室2内的原料燃烧产生的废渣顺利下落。进一步的，下降管18的顶部包括多个喷淋机构，喷淋机构具有能够向下喷射液体的喷嘴，使用时，喷淋机构能够向下降管18内不断喷射液体(例如，水等)以减少废渣产生的粉尘，使得废渣能够从激冷壳12的排渣口20实现无尘排出，从而有效地防止了反应器1产生粉尘污染。

本发明第二方面还提供了一种反应系统，所述反应系统包括料源、换热源和所述的反应器1，所述料源设置为能够为所述反应室3提供所述原料，所述换热源设置为能够为所述换热室6提供所述换热介质。其中，料源可以为各种形式，例如，料源可以包括氧气源和干煤粉源，其中，氧气源可以通过氧气罐供给，干煤粉源可以通过泵输送至反应室3内。

通过上述技术方案，所述反应系统通过在反应器1上通过设置测温单元，能够实时检测换热室6内的室温，便于定量化监测气化炉的运行稳定性，防止了反应室3内原料燃烧产生的高温气体窜入换热室6而造成换热室6内瞬间超温，从而保证了气化炉的安全运行，而且无需设置现有气化炉中的保护夹套等额外的相关配件，降低了气化炉的使用成本。

进一步的，所述反应系统包括控制单元，所述控制单元与所述料源和所述测温单元电连接，所述控制单元设置为能够根据所述测温单元检测的室温信息控制所述料源的运行情况，实现了智能化控制反应系统的安全运行。

使用时，当测温单元检测到的测温结果超过预设值时(例如，测温单元中的第一测温器9、第二测温器10和第三测温器11中的任意一个超过预设值，此外，第一测温器9和第二测温器10的预设值可以都为320℃，第三测温器11的预设值可以为280℃)，控制单元控制料源关闭，保护了反应器1的安全使用，延长了反应器的使用寿命，从而保证了反应系统的安全运行；当测温单元检测到的测温结果不高于预设值，控制单元控制料源开通，以保证反应系统的稳定运行。进一步的，反应室3和换热室6内均设置有压力传感器，以用于相应地检测反应室3和换热室6内的压力；进一步的，反应系统还可以通过控制单元控制惰性气源的开度大小以控制惰性气源的供给速率，以保证换热室6内的压力能够始终略高于反应室3内的压力，减少反应壳2承受的压差，延长反应壳2的使用寿命，还防止了反应室2内的高温气体因压差因素窜入到换热室6内。

进一步的，所述换热源设置为惰性气源，保证了反应室内的原料的安全燃烧。其中，惰性气源可以采用n2气源或者co2气源等。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。