DD145025A3

DD145025A3 - Verfahren und vorrichtung zur glei hzeitigen gaskuehlung und schlackegranulierung

Info

Publication number: DD145025A3
Application number: DD20815778A
Authority: DD
Inventors: Klaus Egert; Wolfgang Heinrich; Klaus Lucas; Claus-Otto Kuhlbrodt; Friedrich Berger; Peter Goehler; Manfred Schingnitz; Manfred Gross; Aleksandr I Jegorov; Vasilij G Fedotov; Vladimir P Gavrilin; Ernest A Gudymov; Vladimir P Semenov; Igor G Achmatov; Nikolaj P Majdurov; Evgenij V Avraamov
Original assignee: Klaus Egert; Wolfgang Heinrich; Klaus Lucas; Kuhlbrodt Claus Otto; Friedrich Berger; Peter Goehler; Manfred Schingnitz; Manfred Gross; Aleksandr I Jegorov; Vasilij G Fedotov; Vladimir P Gavrilin; Ernest A Gudymov; Vladimir P Semenov; Igor G Achmatov; Nikolaj P Majdurov; Evgenij V Avraamov
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1980-11-19
Also published as: DE2935991A1; FR2437438B1; TR20835A; CS235908B1; DE2935991C2; YU235779A; ATA604079A; GR65681B; YU40236B; GB2032595A; AU527799B2; AT369718B; FR2437438A1; PL117637B1; PL218607A1; GB2032595B; IN152257B; HU180685B; AU5114479A

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Gaskühlung und Schlaekegranulierung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Gaskühlung und Schlackegranulierung am Austritt aus Realctoren, in denen unter erhöhtem Druck autotherm aus ballastreichen festen und flüssigen in Gas suspendierten Brennstoffen CO- und H_?- haltige Gase hergestellt v/erden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei der Vergasung ballastreicher, in Gas suspendierter fester, staubförmiger und flüssiger Brennstoffe ist es mit Rücksicht auf die Höhe der erforderlichen Reaktionstemperaturen notwendig, die Ballaststoffe (Asche) in den flüssigen Zustand zu überführen, um ein Ansintern und damit eine Verengung der Strömungswege bzw.. des Reaktionsraumes zu vermeiden. Die Ableitung der flüssigen Ballaststoffe, die an den Konturen des Realctionsraumes auftreffen, kann unabhängig von der Abführung des Reaktionsgases oder gemeinsam mit dem Reaktionsgas durchgeführt werden« Die ablaufenden flüssigen Ballaststoffe werden durch Kontakt mit Wasser abgeschreckt und granuliert. Dabei tritt eine nachteilige wasserverdampfung auf. So wird in der DT-OS 2 723 6oT bereits ausgeführt, daß die Dampfbildung einen erheblichen Kühleffekt bewirkt, der zur Stei-

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gerung der Viskosität der Schlacke und damit zu erhöhten Verstopfungserselieinungen von Ablauföffnungen der Schlacke führt. Diesen Schwierigkeiten wird in verschiedenen Verfahren u.a. auch dadurch begegnet, daß erzeugtes Gas und Schlacke im Gleichstrom aus dem Reaktionsraum abgeführt werden«, Durch das heiße Gas wird der Zutritt des kalten Wasserdampfes zur Ablauföffnung verhindert und die abtropfende Schlacke auf der notwer&igen Temperatur gehalten.

Die Weiterverwendung des erzeugten Gases macht es erforderlich, sowohl Schlacke als auch Gas auf eine zweckmäßige Temperatur abzukühlen. Die Abschreckung von flüssiger Schlacke, die ohne Gasstrom aus einem Reaktionsraum im freien Strahl abläuft, erfolgt zweckmäßig durch Eintropfen in ein Wasserbad, wobei die.umhüllende Wandung des ireistrahles zur Verhinderung von Anbackungen mit einem Wasserfilm berieselt wird.

Die umhüllende Wandung ist als Rohr gestaltet, das zum Absperren der Gasatmosphäre des Reaktors in ein Wasserbad zum Abschrecken der ,Schlacke gemäß DT-OS 2 723 6o1 eintaucht. In dieser Eorm ist die vorgeschlagene lösung nicht geeignet, die Granulierung der Schlacke und gleichzeitig die Abführung des erzeugten Gases zu ermöglichen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ohne großen technischen Aufwand Verstopfungen der Ableitungswege von Reaktoren bei der Erzeugung CO- und Hg-naltiger Gase unter Druck und gefahrdrohende überhitzungen von Bauteilen durch unvollkommen abgekühlte Gase zu vermeiden*

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Darlegung des Wesens der Erfindung

- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren und eine geeignete Vorrichtung zu entwickeln, die es ermöglichen, bei einer Kühlung des bei der Druckvergasung von ballastreiehen festen oder flüssigen, in Gas suspendierten Brennstoffen anfallenden CO- und Hp-haltigen Rohgases gleichzeitig die anfallende Sehlacke zu granulieren. Dabei soll die günstige Wirkung des heißen Rohgasstromes auf den Schlackeablauf genutzt werden,

- Brfindüngsgemäß wird die Aufgabe gelost, indem ein kompakter Strahl flüssiger Schlacke in einem senkrecht nach unten gerichteten Strom heißen Rohgases aus einem Vergasungsreaktor, beispielsweise mittels einer Vorrichtung gemäß DD-WP C TOJ 2o8 158, abgeleitet wird, wobei der Schlackestrom allseitig vom Rohgasstrom umgeben ist«

Diese Zweiphasenströmung wird von einem Doppelrohr, bestehend aus einem irmexen !Fallrohr und einem äußeren Mantelrohr, umgeben, das innen vollständig mit einem Wasserfilm benetzt ist«, Das Doppelrohr taucht in ein Wasserbad, in dem der Schlackenstrahl abgeschreckt wird und durch das gleichzeitig der Rohgasstrom hindurchtreten muß«

Es hat sich gezeigt, daß bei zu hohen Gasgeschwindigkeiten in dem fallrohr der kompakte Schlackenstrahl zerstäubt wird und trotz des Wasserfilmes Anbackungen von Schlacke an der festen Rohrwand nicht vermieden werden können. Bei zu geringen Gasgeschwindigkeiten wiederum kann das Rückströmen kalten Wasserdampfes in das Doppelrohr bis zur Ablaufvorrichtung des Reaktors nicht vermieden werden, wodurch an dieser Stelle die Schlacke erstarren und die Durchtrittsöffnung verengen kann. Die Abmessungen des Fallrohres müssen demzufolge dem Gasvolumenstroia angepaßt sein» Erfindungsgemäß liegen die

Gasgeschwindigkeiten im fallrohr zwischen 8 und 1o m/sec_o Bei diesen Bedingungen reicht die Kühlwirkung des !Fallrohres i.a, nicht aus, um Schlacke und G-as im genügenden Umfang abzukühlen..S¹Ur beide Medien erfolgt die Restkühlung nach Eintritt in das Wasserbad, wobei die Schlacke durch Benetzung mit Wasser erstarrt und im Wasser sedimentiert, während das aufsteigende G-as in einer zusätzlichen Vorrichtung auf die (Temperatur des Wasserbades gekühlt wird. Durch unbemerkte Schwankungen im Betriebsablauf der Anlage (durch Druckschwankungeii -verursachte Gasmengenänderungen bzw. Schwankungen in der zulaufenden Wassermenge) kann es geschehen, daß im Fallrohr örtlich der Wasserfilm aufreißt und die Rohrwand durch den heißen Gasstrom überhitzt und zerstört wird. In diesem Pail würde ungekühltes Gas unter Umgehung der iCauchung in die für niedrige Betriebstemperaturen ausgelegten Anlagenteile strömen und dort Zerstörungen verursachen*

Dieser Gefahr wird erfindungsgemäß begegnet, indem das Fallrohr als Doppelrohr "ausgeführt ist, in dessen Ringraum das zur Benetzung benötigte Wasser von unten nach oben geleitet wird. Das Fallrohr ist am oberen Ende durch eine oder mehrere Wasserüberlauföffnungen durchbrochen. Damit ist eine indirekte Wasserkühlung des Fallrohres auch dann gewährleistet, wenn die Wassermenge zur Ausbildung eines lückenlosen Rieselfilmes nicht ausreichen sollte.

Ausführungsbeispiel

Aus einem Druckreaktor tritt ein Strom eines Rohgasgemisches von 12.000 m /h bei einer Temperatur von 1 .3oo°C und einem Druck von 25 bar in die obere Öffnung des Fallrohres 1 ein. Parallel zum Rohgasstrom tritt ein kompakter Strahl von Schlacke in einer Menge von 2.000 kg/h ohne Wandberührung ebenfalls in die obere Öffnung des Fallrohres 1 ein.

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Das Fallrohr 2 hat einen Innendurchmesser von 64o mmj damit ergibt sich eine effektive Strömungsgeschwindigkeit des Gases von ca. 1o m/sec« Bei diesen Bedingungen wird der Schlackenstrahl nicht aufgerissen» Das Fallrohr 2 taucht etwa 1 _O2oo mm tief in das Wasserbad 3 ein. Der Gasstrom verdrängt das Wasser aus dem Fallrohr 2, verteilt sich am Ende des Fallrohres auf den Umfang und tritt in das Wasserbad 3 ein, wo es durch gesonderte Verteilereinbauten für Gas 4 zur weiteren Abkühlung fein verteilt wird. Parallel zum Gasstrom und Schlackenstrahl rieselt gleichmäßig auf den Umfang des Fallrohres 2 verteilt ein Wasserfilm 5 nach unten und kühlt das Fallrohr 2 und verhindert das Anbacken von fester Schlacke« Diesem Wasserfilm wird eine Wassermenge von ca. So.ooo kg/h mit einer Temperatur von ca. 15o C über die Zuführung für Wasser 6 und das Doppelrohr 7 zugeleitet« Das im Ringraum 11 des Doppelrohres 7 aufsteigende Wasser schützt das Fallrohr 2 im Falle des Aufreißens des Wässerfilmes vor Überhitzungen.

Der Schlachenstrahl tritt nach Durchfallen des Fallrohres 2 nur wenig abgekühlt in das Wasserbad 3 ein und wird dort granuliert. Die Schlackegranalien werden über den Stutzen 8 aus dem Behälter 9 entfernt. Das durch das Wasserbad 3 getretene Gas hat sich nahezu auf die Temperatur des Wassers abgekühlt und sammelt sich im Gasraum des Behälters 9» von wo es durch den Stutzen für gekühltes Gas Io der weiteren Verwendung zugeführt wird. Es hat sich dabei bis zum Siededruck des Wassers mit Dampf aufgesättigt. Dieser Wasserdampfgehalt des Gases kann in den nachgeschalteten Verfahrensstufen genutzt werden.

Claims

-e - 20 8 15 7 Brfindungsansprüch

1. Verfahren zur gleichzeitigen Gaskühlung und Schlackegranulierung am Austritt aus Reaktoren, in denen autotherm aus ballasthaltigen festen oder flüssigen Brennstoffen bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der Ballaststoffe (Asche) CO- und H₂-haltige Gase hergestellt werden,.· wobei Gas und Schlacke durch ein in ein Wasserbad tauchendes !Fallrohr geführt werden und beim Eintritt in und Durchgang durch das Wasserbad das Rohgas gekühlt und die flüssige Schlacke gekühlt und granuliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Reaktor ein kompakter Strahl flüssiger Schlacke so abgezogen wird, daß er allseitig vom in gleicher Richtung geführten Rohgasstrom umgeben durch das !Fallrohr geführt wird, daß in Kombination an sich bekannter Verfahrensschritte ein Wasserstrom entgegen der Strömungsrichtung von Gas und Schlacke in einem das !Fallrohr umhüllenden Ringraum geführt wird und dieses kühlt, an der gasseitigen Innenwand des Fallrohres ein in Strömungsrichtung von Gas und Sehlacke abfließender Wasserfilm erzeugt wird und mindestens ein Teil des zur J?ilmbildung benötigten Wassers dem durch den genannten Ringraum geführten Wasserstrom entnommen wird.

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2, Yerfaiiren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasgeschwindigkeit im Fallrohr in den Grenzen von 8 und Ίο m/s liegt«

3. Vorrichtung zur gleichzeitigen Gaskühlung, und Schlakkegranulierung am Austritt aus Reaktoren, in denen autotherm aus ballasthaltigen festen oder flüssigen Brennstoffen-bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der Ballaststoffe (Asche) CO- und H₂-haltige Gase hergestellt werden, wobei Gas und Schlacke durch ein in ein Wasserbad eintauchendes !Fallrohr geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination. für sich bekannter Bauelemente in einem Behälter (9) mittig und unterhalb einer Gas- und Schlackeneintritts öffnung ein Doppelrohr (7) angeordnet ist, das Doppelrohr (7) aus einem Mantelrohr (12) und dem Futterrohr (2) besteht, der zwischen Mantelrohr (12) und Futterrohr (2) gebildete Ringraum (11) mit einer Zuführung für Wasser (6) verbunden ist, das Futterrohr (2) am oberen Ende durch eine oder mehrere Wasserüberlauföffnungen durchbrochen ist und oberhalb des Wasserbades ein Ableitungsstutzen für gekühltes Gas angeordnet ist.

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