DD224045A1 - Vorrichtung fuer die abfuehrung fluessiger schlacke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung fuer die Abfuehrung fluessiger Schlacke aus einem Gasgenerator mit paralleler Abfuehrung von fluessiger Schlacke und Generatorgas, die vorrangig in der chemischen Industrie eingesetzt werden. Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Gefahr des Explodierens der brennfaehigen Mischung, die Erhoehung der Betriebszuverlaessigkeit und die Beseitigung der Verschlackungsgefahr fuer das Gehaeuse. Die Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zur Abfuehrung von fluessiger Schlacke aus einem unter Druck stehenden Gasgenerator zu entwickeln, die konstruktiv aus bekannten Reinigungselementen und anderen bekannten Bauteilen besteht, einfach gestaltet und zuverlaessig ist, um die Verstopfung der Schlackeableitung zu verhindern. Erfindungsgemaess wird unter dem Stutzen eines Gasgenerators und konzentrisch zu ihm eine Zyklonbrennkammer angeordnet, die nach unten zu geoeffnet ist und in der Zyklonbrennkammer Brenner in zwei Reihen uebereinander angeordnet sind. Figur

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Abführung flüssiger Schlacke aus einem Gasgenerator mit paralleler Abführung von flüssiger Schlacke und Generatorgas, die vorrangig in der chemischen Industrie verwendet werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist eine Vorrichtung für das Abführen flüssiger Schlacke aus einem Gasgenerator bekannt, die aus einem Gehäuse, einem Stutzen für das Abführen der flüssigen Schlacke und des Gases sowie einem Parallelstrombrenner besteht, der unter dem Stutzen in Stutzenachse angeordnet ist (Patent der Firma Shell, SU 607554, C 10 J, 3/48).

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Kohlenstaub und ein sauerstoffhaltiges Gas werden dem Brenner zugeführt. Die aus dem Brenner austretende Mischung von Kohlenstaub und Sauerstoff verbrennt. Die Verbrennungsprodukte, die sich bei der Verbrennung der Kohle bilden, werden durch den Stutzen abgeführt und schaffen einen Wärmestrom für das Entschlacken des Stutzens. Die flüssige Schlacke fließt durch den Stutzen in eine mit wassergefüllte Kühlkammer. Die Verbrennungsprodukte werden in den Gaserzeugungsreaktor abgeführt. Diese Vorrichtung hat folgende Nachteile:

1. Die Vorrichtung kann nicht bei gleichzeitiger Abführung von Gas und Schlacke durch den Stutzen arbeiten.

2. Das Fehlen einer zuverlässigen Zündquelle und eines Stabilisators für die Verbrennung schafft die Möglichkeit einer Zündverzögerung oder eines Abreißens der Flamme mit einer nachfolgenden Explosion der brennfähigen Mischung, nachdem sie das gesamte Volumen der Vorrichtung ausgefüllt hat.

3. Es besteht die Gefahr einer Verschlackung der Vorrichtung, weil das Zünden der Flamme durch den aus dem Stutzen ausfließenden Flüssigschlackesträhl erfolgt, wobei eine Wärmeabfuhr für das Erhitzen der Mischung eifolgt, der heiße Flammenkern aber oberhalb des Stutzenmundes liegt und den wärmetechnischen Betrieb des Stutzens wenig beeinflußt.

Weiterhin ist eine Vorrichtung für das Abführen einer flüssigen Schlacke aus einem Gasgenerator bekannt, die aus einem Gehäuse, einem wassergekühlten Stutzen für die Abführung der flüssigen Schlacke und des Generatorgases, einem Brenner der in Form zweier Ringkammern mit Öffnungen für die Zuführung des Brennstoffes und des Oxydationsmittels versehen ist, wobei dieser Brenner unter dem Stutzen und konzentrisch zu ihm liegt (Patent der Firma British Gas Corporation, SU 923373, C 10 J, 3/08). .

Die Vorrichtung für das Abführen der flüssigen Schlacke wird zwischen dem Gaserzeugungsreaktor und dem Apparat für das Kühlen des Generatorgases und das Granulieren der.flüssigen Schlacke installiert.

Bei dieser Vorrichtung fließt die flüssige Schlacke durch den Stutzen für das Abführen der flüssigen Schlacke und des Gases, durch den auch mittels einer speziellen Vorrichtung im Kühlapparat das Absaugen eines Teiles des Generatorgases erfolgt. Zu den Ringkammern des Brenners erfolgt die Zuführung des Brenngases und des Oxydationsmittels, die aus Öffnungen in den Ringkammem austreten und sich vermischen. Die Mischung entzündet sich am Strahl der heißen Schlacke, die aus dem Gasgenerator durch den Stutzen ausfließt. Die Verbrennungsprodukte realisieren das Entschlacken der Austrittsöffnung des Stutzens, gelangen danach in die Vorrichtung für das Absaugen des Generatorgases, gehen durch eine Kühlvorrichtung hindurch und werden in die Atmosphäre abgegeben. Die flüssige Schlacke fließt in den Kühlapparat, fällt in das Wasser, wird granuliert und aus dem Apparat abgegeben

Die Vorrichtung hat folgende Nachteile:

1. Es besteht die Möglichkeit einer Expolsion des Brenngases und des Oxydationsmittels wegen des Fehlens einer speziellen Zündquelle und eines speziellen Stabilisators für die Verbrennung (deshalb ist entweder die Flamme nicht vorhanden oder

- es besteht die Gefahr, daß die Flamme verlischt und nachfolgend durch die heiße Schlacke oder das Generatorgas eine Wiederzündung erfolgt, nachdem die brennfähige Mischung den oberen Teil des Kühlapparates ausgefüllt hat).

2. Es besteht eine geringe Betriebszuverlässigkeit wegen der Verschlackungsgefahr, weil das Zünden der Flamrne durch den Flüssigschlackestrahl erfolgt, der aus dem Stutzen ausfließt, wobei eine Wärmeabführung für das Aufheizen der Mischung

\ erfolgt und der heiße Flammenkern unterhalb des Stutzenmundes liegt und wenig Einfluß auf den wärmetechnischen Betrieb des Stutzens hat. - ι , · ,

. 3. Gefahr der Verschlackung des Gehäuses durch das Vorhandensein einergroßen Anzahl flüssiger Schlacketeilchen im Generatorgas sowie durch die Möglichkeit der freien Rezirkulation des Generatorgases.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Gefahr eines Explodierens der brennfähigen Mischung, die Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit und die Beseitigung der Verschlackungsgefahr für das Gehäuse.

Darstellung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Abführung von flüssiger Schlacke aus einem unter Druck stehenden Gasgenerator zu entwickeln, die konstruktiv aus bekannten Reinigungselementen und anderen bekannten Bauteilen koptak+ öirtfo^h nae+^ltot ι inH ti iwai-löcein let ι im Ηίο \/orct/-irvfi mn r\or ^rhlarteaahlpiti mn 711 \zprhindpm.

-3- 263 008

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter dem Stutzen für die Abführung des Gases und der flüssigen Schlacke und konzentrisch zu diesem Stutzen eine Zyklonbrennkammer eingebaut ist, die eine Öffnung im unteren Boden hat, aus wassergekühlten bestifteten Rohren mit einer feuerfesten Stampfmasse über den Stiften ausgeführt ist und zwei Reihen von Brennern über die Länge besitzt.

Die Vorrichtung für das Abführen der flüssigen Schlacke besteht aus dem Gehäuse, dem Stutzen für das Abführen der flüssigen Schlacke und des Gases, dem Brenner, der Zyklonbrennkammer eine Öffnung hat. Das Gehäuse der Vorrichtung wird oben am Gehäuse des Gasgenerators befestigt. Unten erfolgt die Befestigung am Gehäuse des Apparates für die Gaskühlung. Der Stutzen ist ohne Spalt zum Kühlschirm des Gasgenerators eingebaut. Unmittelbar unter der Zyklonbrennkammer ist die Vorrichtung für das Kühlen des Gases und der Schlacke angeordnet. Die Brenner liegen in zwei Reihen in der Brennkammer übereinander und sind tangential angestellt. Der Kühlschirm des Gasgenerators, der Stutzen, die Zyklonbrennkammer sind aus bestifteten wassergekühlten Rohren mit einer zweischichtigen Stampfmasse über den Stiften ausgeführt, wobei die untere Schicht eine Siliziumkarbidschicht und die obere eine Schutzschicht z. B. aus Aluminiumoxyd ist.

Ausführungsbeispiel

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen.

Der Flüssigschlackefilm fließt an den Wänden des Kühlschirmes 9 des Gasgenerators ab und gelangt in den Stutzen 2, durch den der Generatorgasstrom hindurchgeht, der Schlacketeilchen in flüssigem Zustand mit sich führt. Diese Strömung hat einen bestimmten Ausbreitungswinkel (höchstens 25°). Dabei muß die Öffnung im unteren Boden größer als der Durchmesser des Strömungskegels aVi der Austrittsstelle sein. Den Brennern 3, die in zwei Reihen übereinander in der Zyklonbrennkammer 4 angeordnet sind, wird Brenngas und Oxydationsmittel zugeführt, die sich vermischen und an der Auskleidung der Zyklonbrennkammer entzündet werden, die ihrerseits durch die Strahlung des Generatorgasstromes erhitzt wird, das entlang der Zyklonbrennkammerachse hindurchströmt (damit gewährleistet man eine zuverlässige Entflammung). Die Verbrennungsprodukte sichern ein zusätzliches Erhitzen der Wände der Kammer. Damit wird die Gefahr des Veriöschens der Flamme und eines nachfolgenden Explodierens der brennfähigen Mischung beseitigt. Ein Teil der Verbrennungsprodukte geht in die Zwickel der Zyklonbrennkammer 4 und aus ihnen weiter zum Mund des Stutzens 2, wobei sie zusätzliche Wärme heranführen und damit die Gefahr der Verschlackung des Stutzenmundes beseitigen. Der andere Strom der Brennmischung gehtzüm konischen Boden 5 der Zykfonbrennkammer 4, drückt dabei den Strom des Generatorgases mit den "

Flüssigschlacketeilchen, der aus dem Stutzen 2 ausgetreten ist, weg, was ein Auftreffen von Schlacke auf dem konischen Boden 5 verhindert. Die Größe der Ströme der Verbrennungsprodukte zum Mund des Stutzens 2 oder zum konischen Boden der Zyklonbrennkammer 4 regelt man durch die Zuführung von Brenngas und Oxydationsmittel zu den Brennerreihen. Bei Zuführung von Brenngas und Oxydationsmittel zur oberen Reihe der Brenner 3 gehen die sich bildenden Verbrennungsprodukte in den Zwickel der Zyklonbrennkammer 4 und weiter zum Mund des Stutzens 2. Bei Zuführung von Brenngas und Oxydationsmittel zur unteren Reihe der Brenner 3 gehen die Verbrennungsprodukte zum konischen Boden 5 und treten durch die öffnung in die Vorrichtung 10 für die Kühlung des Gases und der Schlacke aus. Der Gas-und Flüssigschlackestrom fällt aus der Zyklonbrennkammer in die Vorrichtung 10 für die Kühlung des Generatorgases und der flüssigen Schlacke, wohin auch das Kühlwasser zugeführt wird. Das Gas wird nach dem Kühlen zur Reinigung und zur weiteren Verwendung abgeführt, die flüssige Schlacke wird gekühlt, granuliert und abgeführt. ,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat folgende Vorteile: '

1. Die Gefahr einer Explosion der brennfähigen Mischung ist durch das Vorhandensein einer zuverlässigen Zündquelle und eines Stabilisators für die Verbrennung, die durch die Auskleidung der Zyklonbrennkammer dargestellt werden, die bis zum Zuführen des Brenngases und des Oxydationsmittels durch die Strahlung von dem Strom des Generatorgases und nach dem Zünden durch die Verbrennungsprodukte erhitzt werden, nicht vorhanden.

2. Die Betriebszuverlässigkeit der Vorrichtung ist infolge der Nichtverschlackung des Mundes des Stutzens sehr hoch, was damit in Zusammenhang steht, daß zum Mund des Brenners über die Zwickel der Zyklonkammer umgewälzte Verbrennungsprodukte mit praktisch maximal möglicher Temperatur herangeführt werden.

3. Sowohl das Gehäuse der Vorrichtung als auch die Wände der Brennkammer verschlacken dadurch nicht, daß der Flüssigschlackefilm und der Generatorgasstrom, der Flüssigschlacketröpfchen mit sich führt, anfangs durch die aus den Zwickeln kommenden Verbrennungsprodukte und später durch die Verbrennungsprodukte, die entlang dem hinteren Boden durchgehen, in Richtung der Achse weggedrückt werden, wonach die gesamte Strömung in Richtung der Vorrichtung für das Kühlen der Schlacke und des Gases gerichtet wird.

Claims (3)

1. -2- 263 008

   Erfindungsanspruch: . ~

   1. Vorrichtung für die Abführung flüssiger Schlacke aus einem Gasgenerator, bestehend aus einem Gehäuse, einem wassergekühlten Stutzen für das Herausführen von flüssiger Schlacke und Gas aus dem Gasgenerator und Brennern, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Stutzen (2) und konzentrisch zu ihm eine Zyklonbrennkammer (4), die im oberen Teil zum Gasgenerator hin einen konstruktiv bedingten Ringraum (12) besitzt und im unteren Teil zur Kühlvorrichtung (10) für Schlacke und Gas hin in einen die Öffnung (11) umschließenden konischen Stutzen (5) übergeht, angeordnet ist, daß die Zyklonbrennkammer (4) mit Brenngas und Oxydationsmittel gespeiste Brenner (3) in zwei Reihen übereinander angeordnet, aufnimmt.
2. 2. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise je zwei sich gegenüberliegende Brenner (3) in Reihe übereinander angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausbreitungswinkel des Generatorgasstromes einen maximalen Winkel von 25° bildet.