DD217236A1 - Verfahren und vorrichtung zur vorkuehlung eines fluessigschlacke fuehrenden heissgasstromes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur Vorkuehlung eines fluessige Schlacke fuehrenden Heissgasstromes bei der Vergasung von aschehaltigen staubfoermigen bzw. fluessigen Brennstoffen in der Flugwolke bis auf Temperaturen, bei denen die fluessige Schlacke erstarrt ist. Ziel ist einerseits die Verhinderung von kritischen Ansaetzen erstarrter Schlacke an der Abzugsoeffnung des Reaktionsraumes fuer Heissgas und fluessige Schlacke, andererseits die Vermeidung von Schlackeansaetzen in nach geschalteten Waermeaustauschern zur weiteren Kuehlung des Gases, insbesondere in nachgeschalteten Abhitzedampferzeuger. Erfindungsgemaess wird dazu der Heissgasstrom durch einen koaxial zur Abzugsoeffnung angeordneten, durch einen rohrfoermigen Koerper begrenzten Mischraum gefuehrt, wobei der Heissgasstrom unter der Wirkung seines Stroemungsimpulses einen durch Kuehleinrichtungen gekuehlten Teil des Gases ueber einen Ringraum und Oeffnungen an der stromaufwaertigen Seite des rohrfoermigen Koerpers zuruecksaugt, sich mit diesem Teil vermischt und sich dabei auf Temperaturen unterhalb des Erstarrungstemperaturbereiches der Schlacke abkuehlt. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zur Vorkühlung eines . Flüssigschlacke führenden Heißgasstromes

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur Vorkühlung eines flüssigen Schlacke führenden Heißgasstromes bei der Herstellung von CQ- und Hp-haitigen Gasen durch Vergasung von aschehaltigen staubförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen in der Plugwolke.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Vergasung von staubförmigen festen Brennstoffen oder von Kohlenwasserstoffen nach dem Prinzip der Partialoxydation in der Plugwolke wird der Brennstoff mit Sauerstoff, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf als Flammenreakticn in einem feuerfest ausgestatteten Reaktionsraum zu einem CO- und Hg-reichen Gas umgesetzt. Vielfach findet diese Vergasung unter erhöhtem Druck, beispielsweise bei 3,0 MPa statt.

Staubförmige feste Brennstoffe, aber auch staubhaltige Teere oder flüssige Rückstände der Kohleveredlung enthalten häufig beachtliche Mengen an mineralischen Bestandteilen (Asche). Bei der Verwendung solcher Brennstoffe ist es erforderlich, die Verga-

sung bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes der Asche su führen, so daß sich eine Schmelzflussige Schlacke bildet« Diese Schlacke ist, soweit sie nicht an die Wand des Reaktionsraumes gelangt und dort als PiIm nach unten abläuft, mit breitem Tropfenspektrum im entstehenden heißen Gas suspendiert.

Es ist vielfach üblich, heißes Gas und Schlacke gemeinsam über eine zentrale Abzugsöffnung am Boden des Reaktionsraumes in einen nachgeschalteten Raum zu überführen und durch Kontakt mit Wasser das Rohgas zu kühlen sowie die Schlacke zu granulieren, wie das beispielsweise in DD-145 025, DS-OS 29 40 933 und US-2 896 927 beschrieben ist. Ein kritischer Punkt einer solchen Verfahrensweise ist die sichere Beherrschung des Sohle:ckenabflusses aus der genannten zentralen Abzugsoffrung. Durch den starken Strahlungswärmeaustausch mit dem Kühlraum und durch das Auftreffen von Wassertröpfchen, die nach Kontakt mit glühenden Schlackepartikeln regellos im Raum umher spritzen können, bilden sich am unteren Rand der Abzugsöffnung häufig Ansätze von erstarrter Schlacke, die die Austrittsöffnung verengen, im Extremfall sogar völlig versetzen können. Solche Ansätze können auch die Punktion des Kühlsystems beeinträchtigen und z. B. zu örtlichen Überhitzungen von Bauteilen durch heiße Gassträhnen führen. Technische Lösungen für dieses Problem, wie sie in DD-145 025 und in DI-150 313 beschrieben sind, befriedigen nicht mehr alle Betriebsbedingungen. Es besteht die Möglichkeit, die Gefahr von Schlackenansätzen dadurch zu vermindern, daß die Betriebstemperaturen im Reaktionsraum sehr viel höher als die Erstarrungstemperatur der Schlacke gewählt werden. Unter solchen Bedingungen soll die Temperatur und die Wärmekapazität des heißen Gasstromes ausreichen, um trotz unvermeidlicher Kühleffekte die Schlacke flüssig

zu halten und Schlaekenansätze wieder aufzuschmelzen und abzutropfen. Diese Möglichkeit ist jedoch mit einem Mehraufwand an Sauerstoff und Brennstoff, bezogen auf die Produktion von CO und Hp, verbunden und führt zu erhöhten Beanspruchungen der Konstruktionselemente von Reaktionsraum und Austrittsöffnung.

Anstelle einer voll&n Kühlung des heißen Gases durch Kontakt mit Wasser bis zur Wasserdampf-Sättigungstemperatür unter den. Druckbedingungen des Vergasungreaktors (z. B. etwe 200 ⁰C bei 2,5 MPa Betriebsdruck) wird auch eine indirekte Kühlung von Gas und Schlacke unter Erzeugung von Hochdruckdampf für Antriebs- und Prozess-Zwecke angestrebt. Das Heißgas-Schlacke-Gemisch wird in diesem Falle über eine gemeinsame Austrittsöffnung aus dem Reaktionsraum in einen Strahlungswärmetauscher (Strah¹-lungs-Abhitzekessel) geleitet, wie z. B. DE-OS

28 28 562 lehrt. In diesem Strahlungswärmetauscher sollen Gas und Schlacke bis auf Temperaturen unterhalb der Erstarrungstemperatur der Schlacke gekühlt werden, und gröbere Schlacke- und Restkokspartikel von einem Wasserbad am Boden des Strahlungsabhitzekessels aufgefangen und anschließend aus dem Drucksystem ausgeschleust werden.

Das vorgekühlte, allenfalls noch mit festen Staubpartikeln beladene Gas wird in eine^; zweiten Abhitzekessel mit Konvektionsheizflächen unter Hochdruckdampferzeugung weiter gekühlt. Um ausreichende Kühlung von Heizgas uno Schlacke zu gewährleisten, sind im Vergleich zum Reaktionsraum sehr voluminöse Strahlungsabhitzekessel erforderlich, wie z. B. aus DE-OS

29 33 716 und DE-OS 26 50 512 ersichtlich ist. Trotzdem bestehen aiich hier die gleichen Probleme der Schlackenansätze an der zentralen Abzugsöffnung des Reaktionsraumes, wie bei den oben beschriebenen Lösungen mit einer Kühlung von Heizgas und Schlacke durch

Kontakt mit Wasser. Zusätzlich ist durch Rezirkulation von noch flüssiger Schlacke führendem Heißgas mit Schlackenansätzen an den Strahlungsheizflächen des Abhitzekessels zu rechnen, die den Wärmeaustauschprozeß in kurzer Zeit praktisch zum Erliegen bringen» Es sind daher auch eine Reihe von Vorschlägen für Reinigungseinrichtungen und -verfahren in solchen Abhitzekesseln bekannt geworden, beispielsweise mit DE-OS 26 11 949, DE-AS 29 33 514 oder DE-AS 29 33 548, die aufwendig sind und auch eine zusätzliche Beanspruchung der hoch belasteten Strählungsheizflachen durch. Thermoschock mit sich bringen»

Es sind schließlich Lösungen bekannt geworden, bei denen dem heißen Gas am Ausgang aus dem ReaktionsrauiD eines Vergasungsi'eaktors kaltes, hitzegeführtes Gas eigener Erzeugung zugemischt wird, um die Temperatur des Gemisches auf Werte unterhalb der Erstärrungs· temperatur der initgeführten flüssigen Schlacketröpfchen zu bringen (auf a. B. < 900 ⁰C). Mit dieser Temperatur soll dann das Gas - gegebenenfalls nach Passieren von Entstaubungseinrichtungen - einem Abhitzekessel mit Konvektionsheizflächen zugeführt werden. Beispiele dieser Art sind aus DE-OS 27 10 154 und DE-OS 28 17 356 entnetimbar. Abhängig vom Temperaturniveau im Reaktionsraura und vom primären Wasserdampfgehalt des erzeugten heißen Gases ist jedoch bei einer solchen Fahrweise etwa die Hälfte des neu erzeugten gekühlten und gereinigten Gases zu rekomprimieren und im Kreislauf zu fahren, was mit erheblichem Aufwand verbunden ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ohne großen technischen und wirtschaftlichen Aufwand die Schlacken- und HeißgasaustrittsÖffnung des Reaktionsraumes von

Reaktoren zur Druekvergasung aschehaltiger Brennstoffe in der Flugwolke von Ansätzen erstarrter Schlacke frei zu halten und das heiße Gas bei gleichzeitiger Granulierung der Schlacke soweit zu kühlen, daß sowohl eine vollständige Kühlung und Sättigung durch direkten Kontakt mit Wasser als auch ein Abhitzekessel mit Kon- , vektionsheizflachen zur Hochdruckdampferzeugung nachgeschaltet werden können·

Darlegung des Wesens der Erfindung

"Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung ζμ schaffen, mit der betriebssicher und unter Vermeidung von Schlackenansätzen Heißgas und Schlacke aus dem Reaktionsraum eines Reaktors zur Erzeugung von CO- und H2-haItigen Gasen über eine zentrale Abzugsöffnung in einen nachgeschalteten zweiten Raum überführt werden kann, eine Vorkühlung von Heißgas und Schlacke auf Temperaturen unterhalb des Erstarrungstemperaturbereiches: der Schlacke bei gleichzeitiger Granulation dieser Schlacke erreicht wird und wahlweise eine volle direkte Kühlung und AufSättigung des Gases durch Kontakt mit Wasser oder eine indirekte Kühlung in einem Abhitzekessel mit Konvektionsheizflachen angeschlossen werden können, ohne daß weder die Zwischenschaltung eines voluminösen Strahlungateils des Abhitzekessels noch die Rekompression und Rückführung von kaltem, vorgereinigtem Gas eigener Erzeugung erforderlich ist. Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß das aus einer Abzugsöffnung des Reaktionsraumes mit relativ hoher Geschwindigkeit austretende, -flüssige Schlacke führende Heißgas einen koaxial zur Abzugsöffnung angeordneten und unmittelbar an diesen anschließenden, von einem rohrförmigen in den genannten zweiten Raum hineinragenden Körper begrenzten Mischraum durchströmt.

Erfindungsgemäß ist der genannte rohrförmige Körper an seiner Innenseite mit einer Wärmedämmschicht, beispielsweise einer keramischen Ausmauerung oder einer feuerfesten Stampfmasse versehen. An der der Abzugsöffnung angrenzenden Seite des rohrförmigen Körpers sind Öffnungen vorhanden, die den Mischraum mit einem den rohrförmigen Körper umgebenden Ringraum verbinden· Dieser Ringraum kommuniziert weiter , mit dem genannten zweiten Raum« Unter der Wirkung seines Strömungsimpulses saugt der mit flüssiger Schlacke beladene Heißgasstrom einen Teil des Gases aus dem genannten zweiten Raum über den Ringraum und die genannten Öffnungen zurück und vermischt sich auf dem Wege durch den Mischraum mit dem rückgesaugten Teil des Gases.

Es ist kennzeichnend für die Erfindung, daß mindestens der rückgesaugte Teil des Gases mittels Kühleinrichtungen, die im genannten zweiten Raum und/oder im genannten Ringraum angeordnet sind, soweit gekühlt wird und das Mengenverhältnis zwischen rückgesaugtem Gas und aus der Abzugsöffnung austretendem Gas, das durch die geometrische Ausbildung und die Geschwindigkeit des Heißgasstromes bei Austritt aus der Abzugsöffnung bestimmt wird, so eingestellt wird, daß die am Ende des Mischraumes und damit beim Eintritt in den genannten zweiten Raum erreichte Temperatur der Mischung von Heißgas und gekühltem, rückgesaugtem Gas unterhalb des Eretarrungstemperaturbereiches der Schlacke liegt, in der Regel sind 800 bis 900 ⁰C ausreichend, ι .

In an sich bekannter vVeise wird - durch Umlenkung des Gasstromes gefördert « mindestens ein wesentlicher Teil der nunmehr entstaubten Schlackepartikel in einem am Boden des genannten zweiten Raumes aufrechterhaltenen Wasserbad aufgefangen und durch eine be-

kannte Austragseinrichtung wie z. B. eine Schleusenkammer ausgetragen, während das vorgekühlte Gas über einen Abzugsstutzen oberhalb des Spiegels des Wasserbades abgeführt wird.

Es wurde gefunden, daß beim Betrieb dieser Anordnung kritische Ansätze von erstarrter Schlacke an der Abzugsöffnung ausbleiben. Das ist offensichtlich einerseits auf die Wirkung der Wärmedämmschicht zurückzuführen, die die Abstrahlung an der Mündung der Abzugs-Öffnung einschränkt, andererseits aber auch darauf, daß der rohrförmige Körper sicher das zufällige Auftreffen von Wassertropfen auf die Mündung der Abzugs-Öffnung verhindert.

Es hat sich bei der Erprobung der erfindungsgemäßen Lösung herausgestellt, daß auch die Innenseite des rohrförmigen Körpers frei von Ansätzen bleibt. Das ist darauf zurückzuführen, daß der rückgesaugte, gekühlte Teil des Gases bis zu seiner vollen Vermischung mit dem Heißgasstrom bevorzugt an der Wand des Mischraumes fließt. Dabei bleiben die Gastemperaturen in Wandnähe immer unterhalb des Erstarrungsternperaturbereiches der Schlacke. Schließlich trägt zu diesem Effekt bei, daß bei der erfindungsgemäßen Lösung ein direkter Kontakt zwischen flüssigen Scillacketropfen und Wasser vermieden wird. Damit werden auch die bei einem solchen Kontakt durch örtlich extrem hohe Verdampfungsraten entstehenden starken Turbulenzen mit der Gefahr des Aufscbleuderns von haftfähigen, noch zähflüssigen Schlackepartikeln auf die Wand ausgeschlossen.

Nach der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Austrittgeschwindigkeit des Heißgasstromes aus. d-er Abzugsöffnung größer als 20 m/s, vorzugsweise größer als 30 iri/s gewählt wird, während nach oben hin keine Beschränkungen der' Austrittsge-

-ο"

schwindigkeit durch für die Erfindung relevante Gesichtspunkte bestehen. Bei der Wahl der Geschwindigkeit bzw. der Bemessung der Abzugsöffnung ist darauf zu achten, daß die oben genannten Mindestgeschwindigkeiteine auch bei einem Betrieb der Anlage im Teillastbereich eingehalten werden.

Als besonders vorteilhaft wurde gefunden, wenn das Verhältnis von lichtem Durchmesser D des Mischraumes zu dessen Länge L im Bereich zwischen 0,5 und 0,65» vorzugsweise zwischen 0,55 und 0,6 liegt, und wenn das Verhältnis von Länge L des Mischraumes zum lichten Durchmesser D₀ der Abzugsöffnung zwischen 5 und 15, vorzugsweise zwischen 7 und 10 gewählt werden.

Die Kühlung des rückgesaugten Teils des Gases kann erfindungsgemäß dadurch erfolgen, daß das Gas in Kontakt mit Wasser gebracht wird, das dabei mindestens teilweise verdampft. In einem solchen Falle sind die Kühleinrichtungen für das Gas als Injektionsdüsen für Wasser mit entsprechenden Zuführungseinrichtungen ausgebildet. Diese Injektionsdüsen können im genannten Ringraum untergebracht werden, wobei sich der Kühleffekt auf den rückgesaugten Teilstrom beschränkt. Es besteht aber auch die Möglichkeit, solche Injektionsdüsen zusätzlich oder ausschließlich in dem genannten zweiten Raum anzuordnen. Die zuletzt genannte Ausführungsform ist besonders denn vorteilhaft, wenn das gesamte, im Mischraum vorgekühlte Gas durch weiteren Kontakt mit Wasser im genannten zweiten Raum bis zur Sättigungstemperatur abgekühlt wird. Diese Sättigungstemperatur beträgt beispielsweise bei einem Druck von 3,0 MPa 190 bis 200 ⁰G. Der Teil des über die Injektionsdüsen im Ringraum und/oder zweiten Raum zugeführten Wassers, der nicht mit verdampft, fließt in jedem Fall in das am Boden des zweiten

Raunies aufrechterhaltene Wasserbad ab.

.' _; . . '' '.(. Die Kühleinrichtungen können nach der Erfindung jedoch auch Wärnieaustauschflächen sein, durch die ein indirekter Wärmeaustausch mit einem Kühlmedium erfolgt, mit dem die Wärmeaustauschflächen über zugehörige Zu- und Abfuhrungseinrichtungen beaufschlagt werden. Die Wärmeaustauschflachen, beispielsweise mit dem Kühlmedium beaufschlagten Rohre, können in vorteilhafter Weise „gleichzeitig dem Schutz des den zweiten Raum und den Ringraum umgebenden Druckmantels vor thermischer Überbeanspruchung dienen oder auch als "Konstruktionselemente und Befestigungseinrichtungen für den genannten rohrförmigen Körper genutzt werden, wie es im Apparatebau üblich ist.

Selbstverständlich liegt es im Umfang der Erfindung, wenn sowohl die, Injektion von Wasser wie die Installation von Wärmeaustauschflächen gleichzeitig für die Kühlung des rUckgesaugten Teils des Gases herangezogen werden. '

Pur .eine energiewirtschaftlich vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist es schließlich kennzeichnend, daß das durch Mischung mit dem genannten rückgesaugten und gekühlten Teil des Gases vorgekühlte Heißgas nach Passieren des Mischraumes durch Kontakt mit Wärmeaustauschflächen weiter gekühlt wird, wobei die vom. Gas an die Wärmeaustauschflächen übertragene Wärme vorzugsweise zur Erzeugung von Wasserdampf hohen Druckes genutzt wird. In diesem Falle schließen sich bevoraugt an den Gasaustrittsstutzen des genannten zweiten Raumes weitere Wärmeaustauscher an, die als Abhitzedampferzeuger mit Konvektionsheizflachen ausgebildet sind. Dabei,können gegebenenfalls in dem genannten zweiten Raum und in den Ringräum untergebrachte Wärmeaustauschflächen kühlmittelseitig mit dem Abhitzkessel integriert sein.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung sei an zwei. AuBführungßbeispielen erläutert. Dazu werden die Figuren 1 und 2 herangezogen.

Figur 1 zeigt die schematische Ansicht der Erfindung in einer Ausführungsform, bei der die-Kühlung des Gases durch Injektion von Wasser erfolgt und die gesamte Gasmenge auf die Sättigungstemperatur mit Wasserdampf gekühlt wird»

Figur 2 zeigt die schematische Ansicht der Erfindung in einer Ausführungsform mit indirekter Kühlung und nachgeschaltetem Hochdruck-Abhitzekessel* .

1« Ausführungsbeispie1

Mit dem Ziel der Erzeugung eines Ho- und CO-reichen Synthesegases wird iu; Reaktionsraum 2 eines Reaktors zur Druckvergasung von Kohlenstaub der Kohlenstaub mit technischem Sauerstoff in einer Flammenreaktion umgesetzt. Das entstehende Gas hat bei einem Druck

"von ca.3>0 MPa eine Temperatur von ca., 1500 C, so daß die mineralischen Bestandteile des Kohlenstaubes als schmelzflüasige Schlacke vorliegen» Heißgas und flüssige Schlacke werden gemeinsam über die Abzugs-

, öffnung 1 in den zweiten Raum 3 überführt„ der praktisch unter dem gleichen Druck wie der Reaktionsraum steht. 'Unterhalt der Abzugsöffnung 1, ist ein rohrförmiger Körper 4 angeordnet, der von einem Ringraum 8 umgeben ist«, Der rohrförmige Körper 4, der auf seiner Innenseite mit einer wärme isolierenden Schicht 5 aus leichtem, feuerfestem Material versehen ist, begrenzt einen Mischraum 6, der durch Öffnung 7 am_;oberen Ende des rohrförmigen Körpers mit dem Ringraum 8 verbunden ist. Der Ringraum 8 steht wiederum mit dem zweiten Raum 3 in Verbindung.

Dicht unterhalb des Miachrauraes 6 sind im zweiten Raum 3 sowie (in Fig. 1 nicht dargestellt) zusätzlich im Ringraum 8 Kühleinrichtungen 9 angeordnet· Diese Kühleinrichtungen sind bei dieser Ausführungsform als Injektionsdüse für Wasser mit der entsprechenden Wasserzuleitung ausgebildet· Im Unterteil des zweiten Raumes 3 wird ein Wasserbad 11 aufrechterhalten, dessen Wasserspiegel über einen nicht in der Zeichnung dargestellten Überlauf konstant gehalten wird. Am tiefs/ten Punkt des Wasserbades befindet eich der Einlauf in einem als Schleusensystem dargestellten Schlackeaustrag 10. Schließlich ist dicht oberhalb des Wasserspiegels ein Austrittsstutzen 12 für die Abführung des Gases angeordnet. Das heiße, Schlacke fahrende Gas tritt bei Normallast mit etwa 80 m/s Vustrittsgeschwindigkeit in die Mischkammer ein. ;ei einem lichten Durchmesser der Abzugsöffnung von 200 mm beträgt der lichte Durchmesser der Mischkammer 6 etwa 800 mm, ihre Länge etwa 1400 mm.

Der in den Mischraum 6 eintretende Heißgasstrahl saugt über die Öffnungen 7 und den Ringraum 8 gekühltes Gas aus dem zweiten Raum 3 an, "vermischt sich mit dem rückgesaugten, gekühlten Teil des Gases und tritt damit auf etwa 850. ⁰C vorgekühlt in den zweiten Raum 3 ein. Bei dieser Temperatur liegt auch die Schlacke in erstarrter, granulierter Form vor.

Durch Kontakt mit vorgewärmtem Wasser, das über die als Injektionsdüsen ausgebildeten Kühleinrichtungen 9 eingespritzt wird, wird das Gas unter weitgehender Verdampfung des Wassers auf etwa 200 ⁰C abgekühlt und verläßt den zweiten Raum 3 über den Austrittsstutzen 12 zur weiteren Verarbeitung. Der über dem Ringraunr 8 und die Öffnung 7 vom Heißgasstrahl angesaugte gekühlte Teil des Gases tritt

mit etwa 200 ⁰C in den Mischraum ein» Über entsprechende Bilanzen wurde unter den gegebenen Bedingungen des Ausführungsbeispielee ein Massenverhältnis von Heißgas zum rückgesaugten Teil des Gases von etwa 1 : 1 ermittelt« ' ' · .

Ausfülirungsbeispiel 2

Bei gleicher Anordnung vom Reaktionsraum 2, Ab-. zugsöffnung 1, rohrf ö'iTnigem Körper 4 mit Wärme d arum schicht 5..und Ringraurn 8, insbesondere auch bei gleichen geometrischen Verhältnissen wie im Aus-. führungsbeispiel 1, wird ,der durch den Ringrauin 8 rückgesaugte Teil des Gases durch Kontakt mit den hier ale Wärmeaustauschflächen ausgebildeten Kuhlrichtungen 9 A auf eine Temperatur unterhalb etwa 300 ⁰C abgekühlt« Damit -werden bei etwa gleichen Maesenverhältnissen von rückgesaugt ein gekühltem Gas und Heißgas aus dem Reaktionsraur/i 2 bei Austritt aus dem -Mischraurn 6 Gastemperaturen von knapp 900 . C erreicht.

Das den zweiten Raum 3 über Austrittsstutzen 12 verlassende Gas wird durch die Kühlwirkung der Oberfläche des Wasserbades '11 sowie durch Abstrahlung und Kontakt mit einer zum Schütze des Druckmantels vorgesehenen- Kühlrohrwand 13 noch geringfügig weiter gekühlt und tritt mit'etwa 850 ⁰C über den Austrittsstutzen 12 in den Abhitzekessel 14 ein« Dieser Abhitzekessel-Dampferzeuger 14 ist als ^auchrohrkessel ausgebildet. Sein Unterteil 15 dient als Abscheider für den im Gas noch enthaltenen trockenen» aus feinen, erstarrten Schlackepartikeln und unvergasten, koksartigen Brermstoffpartikeln bestehenden Staub. Es ist dazu in geeigneter Weise ausgebildet und - in .Figur 2 nicht dargestellt - in it einer Abzugsvorrichtung für den abgeschiedenen Staub vorgesehen.

I "> .

Auf dem Wege durch die Rauchrohre des Abhitze-Dampferzeugers wird das Gas auf etwa 330 C abgekühlt und gelangt über Stutzen 16 und weitere, in Figur 2 nicht dargestellte Wärme taue, eher, Kühler und Aufbereitungsanlagen zur Verwendungsstelle.

Der Abhitze-Dampferzeuger 14 ist wasser- bzw. dampfseitig für die Erzeugung von 8,0 MPa-Sattdampf ausgelegt. Dazu ist der V.asserraum des Abhitze-Dampferzeugers 14 über Steigleitungen 20 und Palleitungen 21 mit der Dampfurommel 17 verbunden aus der der Dampf über Dampfentnahraeleitung 24 entnommen wird. Die i^ärmeaustauschflächen 9 A und die Kühlrohrwand sind in geeigneter Weise in das Wasser-Dampf-System des Abhitzekessels 14 integriert, um die dem rückgesaugten Teil des Heißgäses entzogene Wärme der Dampferzeugung nutzbar zu machen. Diese Integration ist in Figur 2 dadurch angedeutet, daß die genannten Wärmeaustauschflächen 9 A und die Rohre der Kühlwand 13 zur Speisewasservorwärmung verwendet werden. Sie sind dazu an die Sammler Ί8 und 19 angeschlossen, die ihrerseits mit einer Speisewasserzuleitung 22 versehen bzw. über die Leitung 23 mit der Dampftrommel 17 verbunden sini.

Mit der Anordnung gem&ß Ausführungsbeispiel 2 gelingt es, genau so wie im 1» Beispiel die Abzugsöffnung 1 frei von kritischen Schlackenansätzen zu betreiben. Zusätzlicher Vorteil cer Ausführung nach dem 2. Beispiel ist die Möglichkeit der Gewinnung von Hochdrujkdawpf unter Nutzung der Abwärme, ohne daß die Reisezeit der Anlage durch Heizflächen-Verschlackung eingeschränkt ist.

Claims (7)

1. Brfindungsansprüche

   1, Verfahren zur Vorkühlung e-ines. flüssige Schlacke führenden Heißgasstromes» der aus einem Reaktionsraum über eine Abzagsöffnung in einen zweiten Raum überführt wird, insbesondere bei der Herstellung von CO- und Hp-reichen Gasen durch Vergasung von aschehaltigen staubförmigen und/oder flüssigen Brennstoffen in der Plugwolke und unter ,erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Abzugsöffnung austretende, flüssige Schlacke führende Heißgas einen koaxial zur Abzugsöffnung angeordneten und unmittelbar an diese anschließenden, durch einen rohrförmigen, in den genannten zweiten Raum hineinragenden Körper begrenzten Mischraum durchströmt, der Haißgasstrom unter der Wirkung seines Strömungsimpulses durch Öffnung an der stromaufwärtigen Seite des rohrförmigen Körpers über einen dem rohrförmigen Körper umgebenden Ringraum einen Teil des Gases aus dem genannten zweiten..Raum rüeksaugt und sich mit diesem rückgesaugter) Teil des Gases vermischt, mindestens der genannte rückgesaugte Teil des Gases in dem genannten zweiten Raum und/oder in dem Ringraum gekühlt wird und die Temperatur des rückgesaugten Teiles des Gases nach dieser Kühlung sowie die Mengenverhältnisse zwischen dem Heißgas und dem rückgesaugten Teil des Gases, die durch die geo-„ metrische Ausbildung und die Geschwindigkeit des

   Heißgasstromes bei Austritt aus der Abzugsöffnung bestimmt werden, so eingestellt werden, daß die am Ende des Mischraumes und damit beim Eintritt in den genannten zweiten Raum erreichte Temperatur . der Mischung von Heißgas und gekühltem, rückgesaugtem Teil des Gases unterhalb des Erstarrungstempera turbereichen der Schlacke liegt.
2. 2. Verfahren nach Punkt, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Schlacke führende Heißgas mit einer Geschwindigkeit von mehr als 20 m/s>vorzugsweise mehr als 30 m/s aus der Abzugsöffnung in den Mischraum strömt.

   3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte zurückgesaugte Teil des Gases durch Kontakt mit Wasser bei mindestens, teilweiser Verdampfung dieses Wassers gekühlt wird,
3. 4. Verfahren, nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Mischung mit dem genannten rückgesaugten und gekühlten Teil des Gases vorgekühlte Heißgas nach Passieren des Mischraumes in den genannten zweiten Raum durch Kontakt mit

   . Wasser bei teilweiser Verdampfung dieses Wassers gekühlt wird.
4. 5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Mischung mit dem genannten rückgesaugten und gekühlten Teil des Gases vorgekühlte Heißgas nach Passieren des Mischraumes. durch Kontakt mit Wärmeaustauschfläohen weiter gekühlt wird, wobei die aus dem Gas an die Wärmeaustauschflachen übertragene Wärme vorzugsweise zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt wird.

   6, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurchgekennzeichnet, daß unmittelbar an eine Abzugsöffnung (1) eines Reaktionsrauines (2) anschließend und koaxial zur Abzugsöffnung ein in einen zweiten Raum (3) ragender, rohrförmiger Körper (4) angeordnet ist, der einen Mischraum (6) umgrenzt, der rohrförmige Körper (4) an der Abzugsöffnung (1) angrenzenden Seite mit öffnung (7) versehen ist, die den Mischraum (6) mit einem den rohrförmigen Körper umgebenden, mit dem zweiten Raum (3) kommunizierenden Ringraum (8) verbinden, der zweite Raum (3) und/oder der Ringraum (7) mit Kühleinrichtungen (9) zur Kühlung des Gases versehen sind, und daß in an sich bekannter Weise der zweite Raum (3) an, seinem Boden mit; einem Schlackenaustrag (10) i versehen ist, der zweite Raum bo ausgerüstet ist, daß in seinem Unte.rteil, oberhalb des Schlackeaus t rags (10) ein Wasserbad (H) aufrechterhalten wird, und daß oberhalb des Wasserbades (11) ein Austrittsstutzen (12) für die Abführung des Gases vorhanden ist«,

   7* Vorrichtung nach Punkt 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (7) an seiner Innenseite mit einer Wärmedämmschicht (3) versehen ist,

   8« Vorrichtung nach Punkt 6 und 7, dadurch gekenti-.. zeichnet, daß das Verhältnis von lichtem Durchmesser D des Mischraumes (6)'zu dessen Länge L zwischen 0,5 und 0,65, vorzugsweise zwischen o,55 ^un<ä 0,6 gewählt wird_e

   Vorrichtung nach Punkt 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von¹ Länge L des Misch' rauroes (6) zum lichten Durchmesser D der Abzugs-

   .öffnung'M-) · in einem Bereich von 5 bis 15, vorzugsweise von 7 bis 10 gewählt wird·
5. 10. Vorrichtung nach Punkt 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtungen (9) als
   Injektionsdüsen für Wasser mit einer zugehörigen Wasser-Zuführungseinrichtung ausgebildet sind·
6. 11. Vorrichtung nach Punkt 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl einrichtungen (9) als Wärine austauschflächen mit zugehöriger Zu- und Abführungseinriehtung für ein Kühlmedium ausgebildet sind.
7. 12. Vorrichtung nach Punkt 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsstutzen (12) den genannten zweiten Raum (3) mit weiteren Wärmetauschern verbindet, die vorzugsweise als Abhitze-Dampferzeuger (14) mit Konvektions-Wärmeaustauschflächen ausgebildet sind.