DD280776A1 - Gasabzug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Festbettdruckvergasung von Braun- oder nichtbackenden Steinkohlen mit unterschiedlichen Wassergehalten und unterschiedlichen Korngroessen sowie Zumischung fluessiger Kohlewertstoffe zur Erzeugung eines Brenngases mit hohem Heizwert bei hoher Schachtbelastung. Erfindungsgemaess wird die Loesung dadurch realisiert, dass im Oberteil des Generators ein nach oben geschlossenes und nach unten offenes Kanaldach angeordnet wird, das einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen kann, das kreisrund ist, horizontal angeordnet ist und somit einen kreisringfoermigen Gassammelkanal bildet. Dieser Gassammelkanal muendet direkt in das Gasabfuehrungsrohr oder es sind mit dem Gasabfuehrungsrohr verbundene Zufuehrungskanaele angeordnet.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Generatoren zur Festbettdruckvergasung fester fossiler Brennstoffe, insbesondere Braunkohlen und nichtbackende Steinkohlen mit unterschiedlichen Wassergehalten und unterschiedlichen Korngrößen sowie Zumischung flüssiger Kohlewertstoffe zur Erzeugung eines Brenngases mit hohem Heizwert bei hcher Schachtbeiastung.

Chnrekteristlk des bekannten Standes der Technik

Die Stabilität des Prozesses der Vergasung im Festbett bei hohen spezifischen Schachtbelastungen, vor allem solcher über 4000m³ i.N. Rohgas/m² h wird bekannterweise entscheidend durch die Eigenschaften des eingesetzten Brennstoffes sowie dessen Bewegung im Strom des aufsteigenden Rohgas-Dampf-Gemisches beeinflußt. Instabilitäten dieses Prozesses zeigen sich vor allem in Schwankungen der Prozeßtemperaturen sowie in Menge und Qualität des erzeugten Rohgases. Die Folge davon sind erhöhter Staubaustrag mit dem Rohgas, Verschlackung der Generatorinnenwand und Leistungseinschränkungen. Es gibt eine Vielzahl von Vorschlägen sowie auch technisch erprobte Vergasungsverfahren zur Herstellung von methanreichem Brenngas aus festen Brennstoffen, die aber im höheren Leistungsbereich nicht die gewünschte Stabilität bewirken. So sind in den DD-WP 66243,110297, 113769,119814,12179t. 132980,133817,135211,136505,138505,145402,168641,150906 Lösungen beschrieben, die die Gestaltung von Einbauten im Ooer- und Mittelteil des Generators mit Mischgasabzug oder getrennter Abführung von Klar- und Schwelgas vorschlagen, welche die Kohleschütthöhe im Generator mit oder ohne Kohleverteiler zwangsläufig oder automatisch steuern. Praktische Versuche haben aber immer wieder gezeigt, daß es zu instabilen Strömungsverhältnissen, zu erhöhtem Staubaustrag, zu hohen Rohgastemperaturen und dadurch bedingt zu Leistungseinsenkungen kam.

Die im DD-WP 236031 beschriebene Lösung geht von zwei übereinanderliegenden, durch den Rohgasabzug voneinander getrennten Prozeßräumen aus, in denen Aufheizung, Trocknung, Vorentgasung einerseits, towie Teilentgasung und Vergasung andererseits ablaufen. Dieses technisch erprobte Verfahren neigt jedoch bei höheren Schachtbelastungen zur Instabilität, weil der sich durch die Vorrichtung bildende Rohgassammeiraum verhältnismäßig kurze und in der Länge sehr unterschiedliche Gasstromlinien vom Rost bis zur Oberkante der Schüttung zuläßt. Je kürzer die Stromlinien sind, desto kleiner ist die Ausdehnung der Reaktionszonen und damit die Leistung des Druckgasgenerators. Der Unterschied in der Länge der Stromlinien ist ungünstig für die Gleichmäßigkeit der Durchströmung der Schüttung und der sich einstellenden Gasaustrittstemperaturen aus der Schüttung. Je größer der Unterschied in der Länge der Stromlinien ist desto ungleichmäßiger ist die Durchströmung der Schüttung und desto größer ist auch die Schwankung der Gasaustrittstemperaturen aus der Schüttur.g. Die unterschiedliche Länge der Gasstromlinien bewirkt, daß das gebildete Rohgas vorrangig an der tiefliegenden Spitze des durch Abböschung der Kohle vorhandenen Schüttungstrichters unter dem Gasabzug ausströmt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases und die Gastemperatur ist somit in diesem Bereich relativ hoch. Die Unterschiede in der Gastemperatur zwischen Spitze und Außenflächen der Abböschung der Kohle bedingen im Innenraum des Gassammeiraumes eine Konvektionsströmung. Die KonvektionssUömunp; bewirkt, daß in der Kegelspitze aus der Schüttung ausgetragene hohe Staubmengen innerhalb des Gassa.Timelraumes in große Höhen gelangen und somit aus dem Generator ausgetragen werden.

Weiterhin läßt die Vorrichtung bei geringen Schwankungen der Kohlezufuhr ein zu starkes Absinken der Kohleschüitung in der Mitte dos Generators zu, wodurch die Rohgasaustrittstemperaturen über den sicherheitstechnisch zulässigen Grenzwert ansteigen. Der Mechanismus dar Rohgasaufteilung aus dem unteren Raum für Ringraum und Rohgasabzug ist damit unterbrochen. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Vorrichtung ist deren geometrische Gestaltung. Bei Einsatz von inhomogenen Brennstoffen, insbesondere bei der Mischkohlefahrweise von Braunkohlenbrikett und Rohbraunkohle-Knorpel treten Entmischungen auf, die unregelmäßige Strömungs- und Reaktionsbedingungen innerhalb der Brennstoffschüttung hervorrufen.

Die im DD-WP 199600 beschriebene Lösung ähnelt der im DD-WP 236031 genannten, schlägt aber vor, die vorher aufgeführten Mangel der unterschiedlichen Brennstoffschütthöhen durch ein zentral angeordnetes Füllrohr zu beseitigen. Der Nachteil dieser Lösung ist, daß bei hohen Schachtbelastungen die Brennstoffzufuhr zum Füllrohr nicht ständig gewährleistet ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Lös>. ng, die eine wesentliche Erhöhung der spezifischen Schachtbelastung des Druckgasgenerators verbunden mit einer Verbesserung der verfahrenstypischen Kennziffern ermöglicht. Beim Einsatz inhomogener Brennstoffgemische, wie bei der Miscnkohlevergasung von Braunkohlebriketts und Rohbraunkohle-Knorpeln sind Entmischungserscheinungen innerhalb der Schüttung zu verhindern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine technische Lösung zu finden, um hohe spezifische Schachtbelastungen im Festbettdruckvergaser bei gleichzeitiger Beschickung mit verschiedenen Brennstoffarten zu sichern, ohne daß es zu instabilen Lastsch-.^ankungen und hohen Staubausträgen kommt. Die Ursachen der Mangel bekannter technischer Lösungen, die durch die geometrische Form des Gasabzuges und dessen Anordnung im Generator hervorgerufen werden, sollen erfindungsgemäß durch neue Lösungen ausgeschaltet werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Oberteil des Generatorschachtes ein Gasabzug eingehängt wird, der aus einem kreisförmigen Kanaldach mit nach unten offener Gasaustrittsfläche besteht. Der Gasstrom gelangt direkt in ein außermittig angeordnetes Gasabzugsrohr und folgend über den Rohgasabgang in die nachgeschalteten Anlagenteile oder wird über mehrere Zuführungskanäle einem mittigen Rohgasabführungsrohr und dem Rohgasabgang zugeführt. Die Zuführungskanäle und das Gasabführungsrohr sind ebenfalls an der Unterseite offen, um querschnittsverkleinernde Ablagerungen auszuschließen.

Der Gasabzug teilt den Schachtquerschnitt in einer Höhe von etwa 2,5 bis 4,0 m über der Rostspitze in zwei Kohlefüllräume. Ein äußerer Ringraum bildet sich zwischen Innenmantel des Generators und Außenkante des Kanaldaches, und innen entsteht ein innerer Schachtraum.

Die Fläche des äußeren Hingraumes ist dabei um das 1,5- bis 3fache größer als der Kreisquerschnitt des Schachtraumes. Die erfindungsgemäße Lösung ist in Form und Anordnung im Generator so ausgeführt, daß es zu keiner Abböschung der Schüttung in Achsnähe kommt. Dadurch wird die Reaktionszone wesentlich verlängert. Die Gasstromlinien, die in der Hauptsache vom Rost zur Oberkante der Schüttung verlaufen, bilden sich über den gesamten Generatorquerschnitt annähernd gleich lang aus. Mit der Gleichmäßigkeit der Stromlinien kommt es zur gleichmäßigen Durchströmung der Schüttung und zu gleichmäßigen Gasaustrittstemperaturen, die wiederum günstige Voraussetzungen für eine Verminderung des Staubaustrages aus der Schüttung und somit aus dem Generator bewirken.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörenden Zeichnungen zeigen in

Fig. 1: die erfinderische Lösung mit einem mittig angeordneten Gasabzugsrohr und in Fig. 2: die erfinderische Lösung mit einem außermittigen Gasabzugsrohr.

1. Ausiührungsbeisplel

Der Gasabzug ist im Oberteil des Generators 1 eingehängt. Er besteht aus einem nach unten offenem, kreisringförmig angeordneten Kanaldach 2, drei Zuführungskanälen 5 sowie dem mittig angeordneten Gasabführungsrohr 3. Der Querschnitt des nach unten offenen Kanaldaches 2 hat die Form einer Kreisringfläche. Es ist mit dem mittig angeordneten Gasabführungsrohr 3 durch drei Zuführungskanäle 5 verbunden. Das Kanaldach 2 teilt den Schachtquerschnitt des Generators 1 in Einbauhöhe in einen äußeren Ringraum 10 und einen inneren Schachtraum 11 sowie den gesamten Schacht in die obere Schüttung 6 und die untere Schüttung 12. Durch die Unterkanten des Kanaldaches 2 werden durch Abböschung der Schüttung die Gasaustrittsflächen 7 gebildet. Die Geometrie der Gasaustrittsflächen 7 und des Kanaldaches 2 bilden den Gassammeiraum 4. Die obere Schüttung 6 fällt über das Kanaldach 2 durch den äußeren Ringraum 10 und den inneren Schachtraum 11 in den Unterteil des Schachtes des Generators 1.

Durch die Form des Kanaldaches 2 bildet sich der erfindungsgemäße Gassammeiraum 4 aus.

Das der unteren Schüttung 12 entgegenströmende Gas-Dampf-Gemisch nimmt vorzugsweise den kürzesten Weg zwischen Rost 9 und den Gasaustrittsflächen 7, um aus deren Oberflächen in den Gassammeiraum 4 aufzusteigen. Die sich dabei ausbildenden Stromlinien 8 bilden sich entsprechend des Druckverlustes über der unteren Schüttung 12 gleichmäßig aus. Das in den Gassammeiraum 4 eintretende Gas-Dampf-Gemisch steigt mit glaichmäßiger Geschwindigkeit und Temperatur aus der Schüttung auf. Die Gleichmäßigkeit der Gastemperatur verhindert Konvektionsströmungen im Gassammelraum 4 und damit ein übermäßiges Austragen von Staub aus den Generator.

2.Ausfüh*ungsbelsplel

Im zweite.! Ausführungsbeispiel ist die Form des Kanaldaches und deren Anordnung im Generatorschacht wie im 1 .Ausführungsbeispiel. Das Gasabführungsrohr 3 ist außermittig auf dem Kanaldach 2 angeordnet.

Claims (5)

1. Gasabzug für einen Festbef.druckvergaser zur Vergasung von Braun- oder nichtbackener Steinkohlen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabzug die Form eines nach oben geschlossenen und unten offenen Kanaldaches (2) aufweist, dessen horizontaler Querschnitt an der Unterkante eine Kreisringfläche oder eine aus trapezförmigen Flächensegmenten zusammengesetzte Ringfläche aufweist, wodurch das Kanaldach (2) einen horizontalen, ringförmigen Gassammeikanal bildet und direkt in das außermittig angeordnete Gasabführungsrohr (3) mündet oder an dessen Oberteil mindestens zwei Zuführungskanäle angeordnet sind, die eine Verbindung mit einem mittigen Gasabführungsrohr (3) haben.

2. Gasabzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungskanäle Ii) und das Gasabführungsrohr (3) an der Unterseite offen und die vorhandenen Hohlräume ^>Hurch die Schüttgutböschungen der unteren Schüttung (12) begrenzt sind.

3. Gasabzug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Gasabzug in einorHöhevon 2,5 bis 3,5 m über der Rostspitze, gemessen von seiner Unterkante, angeordnet ist.

4. Gasabzug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Rohgasabführungsrohres (3) mindestens um das 2fache größer ist als der des Rohgasabganges (13).

6. Gasabzug nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Quorschnittfläche des äußeren Ringraumes (I0) um dar. 1,5-bis 3fache größer "st als die des inneren Schachtraumes (11).