DD145025A3 - METHOD AND DEVICE FOR TEMPORARY GAS COOLING AND SLAG REGULATION - Google Patents
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Description
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Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Gaskühlung und SchlaekegranulierungMethod and device for simultaneous gas cooling and whipped granulation
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
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.The invention relates to a method and a device for simultaneous gas cooling and slag granulation at the outlet from Realctoren, in which under increased pressure autothermic from ballastreichen solid and liquid suspended in gas fuels CO and H ? - containing gases are produced.
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-Characteristics of the known technical solutions In the gasification of ballast-rich, suspended in gas solid, dusty and liquid fuels, it is necessary in consideration of the height of the required reaction temperatures to convert the dietary fiber (ash) in the liquid state, a Ansintern and thus a constriction the flow paths or .. the reaction space to avoid. The discharge of the liquid fiber, which impinge on the contours of the reaction space, can be carried out independently of the discharge of the reaction gas or together with the reaction gas. "The running liquid fibers are quenched by contact with water and granulated. In this case, a disadvantageous evaporation of water occurs. For example, in DT-OS 2 723 6oT it is already stated that the formation of steam causes a considerable cooling effect, which is responsible for increasing
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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.the viscosity of the slag and thus increased clogging of slag discharge openings. These difficulties are explained in various methods, i.a. Also encountered by the fact that generated gas and slag are removed from the reaction space in cocurrent, by the hot gas, the access of the cold water vapor is prevented to the drain opening and kept the dripping slag at the notwer &igen temperature.
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.The reuse of the generated gas requires cooling both slag and gas to a convenient temperature. The quenching of liquid slag, which proceeds without gas flow from a reaction chamber in the free jet, is expediently carried out by dripping into a water bath, wherein the covering wall of the ice jet is sprinkled with a film of water to prevent caking.
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.The enveloping wall is designed as a tube, which dips to shut off the gas atmosphere of the reactor in a water bath for quenching the slag according to DT-OS 2,723,601. In this Eorm the proposed solution is not suitable to allow the granulation of the slag and at the same time the discharge of the generated gas.
Ziel der ErfindungObject of the invention
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*The object of the invention is to avoid clogging of the discharge paths of reactors in the production of CO and Hg-containing gases under pressure and dangerous overheating of components by imperfectly cooled gases without great technical effort *
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Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
- 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,- The invention has for its object to develop a suitable method and a suitable device, which make it possible with a cooling of the solid in the gasification of ballastreiehen solid or liquid, suspended in gas fuels CO and Hp-containing raw gas incidental Granulate mehlacke. The beneficial effect of the hot raw gas stream on the slag process should be used,
- 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«According to the invention, the object is achieved by dissipating a compact jet of liquid slag in a stream of hot raw gas directed vertically downwards from a gasification reactor, for example by means of a device according to DD-WP C TOJ 2o8 158, the slag stream being surrounded on all sides by the crude gas stream "
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«This two-phase flow is surrounded by a double tube, consisting of an inert downpipe and an outer jacket tube, which is completely wetted with a water film inside. The double tube immerses in a water bath in which the slag jet is quenched and at the same time the raw gas flow passes through got to"
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 dieIt has been shown that at high gas velocities in the downpipe of the compact slag jet is atomized and despite the water film caking of slag on the solid pipe wall can not be avoided. If the gas velocities are too low, in turn, the return flow of cold water vapor into the double tube up to the outlet device of the reactor can not be avoided, whereby at this point the slag solidifies and the passage opening can constrict. The dimensions of the downpipe must therefore be adapted to the gas volume flow
Gasgeschwindigkeiten im fallrohr zwischen 8 und 1o m/seco 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*Gas velocities in the downpipe between 8 and 10 m / sec o Under these conditions, the cooling effect of the downpipe is generally insufficient to cool slag and G-as to a sufficient extent. S 1 Both media, the residual cooling takes place after entry into the water bath in which the slag is solidified by wetting with water and sedimented in the water, while the rising G-as is cooled in an additional device to the (temperature of the water bath.) By unnoticed fluctuations in the operation of the plant (caused by Druckschwankungeii -gasmengenänderungen or fluctuations in the amount of water flowing in) can cause the water film to rupture locally in the downpipe, and the pipe wall will be overheated and destroyed by the hot gas flow, in which case uncooled gas would flow into the plant components designed for low operating temperatures, causing destruction there *
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.This danger is counteracted according to the invention in that the downpipe is designed as a double pipe, in the annular space of which the water required for wetting is directed from the bottom to the top The downpipe is pierced at the upper end by one or more water overflow openings guaranteed even if the amount of water to form a gapless trickle film should not be enough.
Ausführungsbeispielembodiment
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.From a pressure reactor enters a stream of a crude gas mixture of 12,000 m / h at a temperature of 1 .3oo ° C and a pressure of 25 bar in the upper opening of the downpipe 1 a. Parallel to the raw gas stream enters a compact jet of slag in an amount of 2,000 kg / h without wall contact also in the upper opening of the downpipe 1 a.
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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.The downpipe 2 has an inner diameter of 64o mmj, resulting in an effective flow velocity of the gas of about 1o m / sec «under these conditions, the slag jet is not torn» The downpipe 2 immersed about 1 O 2oo mm deep into the water bath 3. The gas stream displaces the water from the downpipe 2, distributed at the end of the downpipe on the circumference and enters the water bath 3, where it is finely distributed by separate distributor assemblies for gas 4 for further cooling. Parallel to the gas stream and slag jet trickles evenly on the circumference of the downpipe 2 distributed a water film 5 down and cools the downpipe 2 and prevents the caking of solid slag «This water film is a water amount of about So.ooo kg / h with a temperature of Approximately 15o C via the supply for water 6 and the double tube 7 fed «The ascending in the annular space 11 of the double tube 7 water protects the downpipe 2 in the event of tearing the water film from overheating.
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.The Schlachenstrahl occurs after falling through the downpipe 2 only a little cooled in the water bath 3 and is granulated there. The slag granules are removed via the nozzle 8 from the container 9. The gas which has passed through the water bath 3 has cooled down almost to the temperature of the water and collects in the gas space of the container 9, from where it is supplied for further use by the chilled gas nozzle Io. It has saturated with steam until the boiling pressure of the water. This water vapor content of the gas can be used in the downstream process stages.
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