DD283151A5

DD283151A5 - Verfahren und vorrichtung zur nassentaschung von festbettdruckvergasern

Info

Publication number: DD283151A5
Application number: DD32859489A
Authority: DD
Inventors: Klaus Israel; Wolfram Hoeppner; Joachim Mueller; Emil Reichl; Jerzy Uchyla
Original assignee: Schwarze Pumpe Gas Veb
Priority date: 1989-05-16
Filing date: 1989-05-16
Publication date: 1990-10-03

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Naszentaschung von Festbettdruckvergasern. Sie bezieht sich auf die Festbettdruckvergasung von Weichbraunkohlen oder nichtbackenden Steinkohlen. Die Erfindung besteht darin, dasz unterhalb der Ascheschleuse in einer entsprechenden Anlage ein Loeschbehaelter angeordnet ist, der drucklos arbeitet und explosionsgeschuetzt ausgefuehrt ist, dasz ein Teil des Loeschbehaelters mit Loeschwasser gefuellt wird und dasz oberhalb des geregelten Wasserstandes des Loeschwassers ein Druckentlastungsraum, der staendig inertisiert wird, und dasz die beim Abloeschen entstehenden Daempfe und Gase abgefuehrt werden. Das Inertisierungsmittel wird staendig zugegeben und ist erwaermt.{Naszentaschung; Festbettdruckvergaser; Loeaschbehaelter; Loeschwasser; Druckentlastungsraum; Inertisierung; Daempfegasabfuehrung; Weichbraunkohle; nichtbackende Steinkohle}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Festbettdruckvergasung von Kohle, insbesondere auf die Vergasung von Weichbraunkohlen und nichtbackenden Steinkohlen und speziell auf den Austrag von Asche und Schlacke aus einem System höheren Druckes in ein druckloses System. Anwendbar ist die Lösung vorrangig bei Generatoren mit Durchmessern größer 2 m und hoher Produktionsleistung.

Charakteristik dos bekannten Standes der Technik

In bekannter Weise erfolgt der Austrag der Vergasungsrückstände aus einem Festbettdruckvergaser über die Hauptbaugruppen Ascheschleuse, Aschefallschacht, Kratzerband, Schlackebrecher, Spülrinne und Aschepumpe. Die Ascheschleuse bildet dabei zusammen mit ihrem oberen und unteren Verschlußorgan das Bindeglied zwischen dem unter Betriebsdruck stehenden Festbettdruckvergaser und dem unter atmosphärischem Druck stehenden Aschefallschacht. Diese praktische Lösung weist einige Mangel auf, die u. a. darin bestehen, daß sich in den technologischen Räumen der Ascheschleuse explosionsfähige Gasgemische bilden, die während der Entspannungs- und Ascheaustragsphase in den drucklos arbeitenden Entaschungsbaugruppen zu Explosionen führen können. Ursachen für die Bildung dieser explosionsfähigen Gemische in der Ascheschleuse sind das Einströmen von Vergasungsgas und Vergasungsmittel aus dem Vergaser während des Betriebszustandes durch Kondensation des Wasserdampfes als Folge von Unterkühlung an der Behälterwandung der Ascheschleuse sowie Undichtheiten an Verschlußorganen, Armaturen, Stopfbuchsen, Behälterflanschverbindungen. Ein weiterer Nachteil ist die Gefährdung durch möglichen Austritt heißer Aschodämpfe, von Spülstickstoff sowie von heißem Wasser und Aschebrei beim Ascheaustrag und Löschvorgang im Bereich der Arbeits- und Bedienbühnen. Folgeerscheinungen dieser unzureichenden Technologie können eine Vielzahl von Explosionen und Zerstörungen der Aschefallschächte und der Aschedämpferrieselkühler sein sowie schwere-Unfälle durch Verbrühungen des Bedienungs- und Instandhaltungspersonals durch heiße Aschedämpfe und heißen Aschebrei.

Weiter sind technische Lösungen für eine geschlossene Entaschung in den DD-WP 210926,210297,210298,210296 und 210704 als Druckspülentaschung mit ein oder zwei Behältern, mit kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Entaschung vorgeschlagen worden. Allen Lösungen haftet der Mangel an, daß entscheidende Baugruppen sehr störanfällig sind oder daß es in Verbindung mit der Ablöschung der Asche im Drucksystem Vergaser/Ascheschleuse zur Volumenkontraktion, des Wasserdampfes kommt, die gefährliche Sauerstoffanreicherutigen im System hervorruft. Die vorgeschlagenen Lösungen haben einen sehr hohen apparativen Aufwand und passen von der Baugröße her in vorhandene Anlagen nicht hinein. Durch den robusten Betrieb erfordern die in großer Anzahl installierten Meß-, Steuer- und Regeleinrichtungen einen hohen Instandhaltungsaufwand. Viele Baugruppen und Ausrüstungen sind instandhaltungsunfreundlich angeordnet. Wichtige Vorschleißaggregate und -teile sind umhaust und eingeschlossen, zu denen für Wartungs-, Reinigungs- und Instandhaltungsarbeiten ungenügender Zutritt besteht. Gleiche Mängel hat die technische Lösung nach dem dSSR-Patent 124440. Hier wird eine kontinuierliche Entaschung in die mit Wasser gefüllte unter Generatordruck stehende Ascheschleuse vorgeschlagen. Der anschließende unter Druck arbeitende Schlackebrecher und das in die drucklose Spülrinne kontinuierlich eintragende Austragsorgan sind stark verschleißende und reparaturaufwendige Baugruppen.

Eine weitere technische Lösung des Problems beinhaltet das DD-WP147250. Das hierin vorgeschlagene Doppelschleusensysiem baut wohl verfahrenstechnische Gefährdungen im Drucksystem ab, mindert aber nicht die Gefährdungen während der Entspannung und Entaschung in den drucklosen Bereichen des Aschesystems.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, das Betreiben von Vergasern zur Festbettdruckvergasung von Kohle, insbesondere von Weichbraunkohle oder nichtbackender Steinkohle gefährdiingsfreier und arbeitssicherer zu gestalten sowie den Bedienungs·, Pflege-, Wartungs- und Instandhaltungsaufwand zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Entaschung von Festbettdruckvergasern so zu verändern, daß Gefährdungen von Personal und Anlageteilen wesentlich vermindert werden und der technische Aufwand gegenüber den bekannten Lösungen gesenkt wird. Erfindungsgemäß wird dazu anschließend an das Drucksystem einer Entaschungseinrichtung derFestbetidruckvergasungsanlage, technologisch hinter der Ascheschleuse, ein druckfester zylindrischer Löschbehälter, der einen nach außon gewölbten oberen Boden und nach unten einen konischen Auslauf aufweist, angeschlossen. Das Volumen dieses Löschbehälters ist so groß, daß eine Ascheschleusenfüllung aufgenommen werden kann, die Baulänge ist den baulichen Gegebenheiten der vorhandenen Anlage angepaßt. Der konische Auslauf mündet in einem Austragsorgan, an welches sich nach unten ein Tauchrchr anschließt, das in einen Löschwasserkanal ragt. Ein im oberen Boden mittig oder annähernd mittig eingelassener Asche- und Schlackeeinlaßstutzen taucht in einen durch Überlauf zum Löschwasserkanal begrenzten höchsten Füllstand in den Löschbehälter ein. Oberhalb des geregelten höchsten Füllstandes und des genannten Überlaufes bildet sich ein flüssigkeit^- und foststofffreier Raum, der als Druckentlastungsraum genutzt und ständig mit vorgewärmtem Stickstoff inertisiert wird. Das Überlaufrohr und der Ascheaustrag sind im Löschwasserkanal abgetaucht und bilden so eine Lecksicherung für das Gesamtsystem. Der im Druckentlastungsraum ständig fließende Stickstoff wird über eine am oberen Boden des Löschbehälters anschließende Aschedämpfeleitung, die beirohrbeheizt ist, in den Aschedämpferrieselkühler abgeleitet. Beim Einlaß der heißen Asche und Schlacke aus der vorher unter Druck gestandenen und jetzt entspannten Ascheschleuse in das geschlossene System des Löschbehälters werden Dämpfe, die beim Eintritt in das Wasserbad entstehen, und Aschedämpfe, die mit der Asche

mitgeführt werden, über den Druckentlastungsraum gemeinsam mit dem Stickstoff und dann über die Aschedämpfeleitung in den Aschedämpferieselkühler geführt.

Weiter kann auch ein zweiter technologischer Ablauf des Austragens der Feststoffe in den Löschbehälter zu verlaufen, daß selbiger vor dem Feststoffeinlaß flüssigkeitsfrei ist und ständig mit Stickstoff inertisiert wird. Sodann wird die Asche und Schlacke trocken in den Löschbehälter eingelassen und anschließend über den vorher beschriebenen Weg bis zu einem oberen Füllstand geflutet. Hierdurch wird das plötzliche Austreten von Entspannungsgasen beim Eintritt der heißen Asche in das Löschwasser vermieden. Mit der Asche eingeleitete explosionsfähige Gasgemische können in der inertisierten Atmosphäre nicht zünden und werden gefahrlos abgeführt. Bei Eintritt von explosionsfähigen Gemischen und Sauerstoff über die Ascheschleuse in den Löschbehälter und für den Fall möglicher Explosionen ist dieser explosionssicher ausgeführt. Sauerstoffeintritt von unten her wird durch Sicherheitstauchungen verhindert.

Die heiße Asche und Schlacke wird zuerst im geschlossenen Löschbehälter abgelöscht und anschließend über ein Austragsorgan in den Löschwasserkanal gegeben, wodurch das Austreten von heißen Medien in die Betriebsräume vermieden wird. Das Austragsorgan kann ein druckfester Flachschieber, eine Zellenradschleuse oder ein nach unten öffnender Kegelverschluß sein.

Ausführunfjsbeisplel

Die Erflndu ig soll im folgenden an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörige Figur zeigt schematisch eine Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Beispiel 1

Nach Füllung des Löschbehälters 1 mit Löschwasser über die Löschwasserfremdzuführung 8 und den Düsenring 22 bis zum niedrigsten Füllstand 11 ist das System betriebsbereit. Gleichzeitig wird ständig auf etwa 360 K vorgewärmter Stickstoff über die Stickstoffzuführung 6 in den Druckentlastungsraum 13 und über die beirohrbeheizte Stickstoff- und Aschedämpfeabführung 7 in den Aschedämpfekühler 20 geleitet. Der erwärmte Stickstoff hat die Aufgabe, das System zu inertisieren und neben der Beirohrbeheizung Kondensationserscheinungen des Wasserdampfes in der Stickstoff- und Aschedämofeabführung 7 zu verhindern.

Die trockene 470 bis 670 K heiße Asche und Schlacke fällt nach Öffnung des sich im Aschezwischenstück 17 befindenden unteren Aschekegels aus der darüberliegenden Ascheschleuse über den Asche- und Schlackeeinlaßstutzen 2 in das Löschwasser des Löschbehälters 1. Das beim Einlassen der Asche und Schlacke verdrängte Wasser steigt vom niedrigsten Füllstand 11 zum höchsten Füllstand 10 und vorhandenes Überschußwasser fliegt über die Überlaufleitung 5 in den Löschwasserkanal 18. Die durch das Einfallen der heißen Asche und Schlacke in das etwa 298 K kalte Löschwasser entstehenden Dämpfe sowie die freiwerdenden Aschodämpfe durch Restentspannung der Ascheschleuse in den Löschbehälter 1 werden gemeinsam mit dem vorgewärmten Stickstoff- und Aschedämpfeabführung 7 zum Aschedämpferieselkühler 20 geleitet. Nach erfolgter Entaschung der Ascheschleuse in den Löschbehälter 1 wird die Dichtfläche des im Aschezwischenstück 17 befindlichen Aschekegels mit Bespannungsdampf freigeblasen.

Um einen Druckanstieg im Asche- und Schlackeeinlaßstutzen 2 bei vorhandener Ascheschüttung zu verhindern, ist der Stutzen mit Druckentlastungsbohrungen 12 versehen. Der Überdruck entweicht dann direkt in den Druckentlastungsraum 13 und wird über die Stickstoff- und Aschedämpfeabführung 7 zum Aschedämpferieselkühler 20 geleitet. Als Überdrucksicherung zum Löschwasserkanal 18 wirkt die Überlaufleitung 5 mit einer Wasserabtauchung von etwa 300 mm bis zur Eintauchgrenze 15. Nach Wiederanschluß der Ascheschleuse an das Drucksystem wird das Austragsorgan 3 am Auslauf des Löschbehälters 1 ganz oder dosiert geöffnet, wodurch die Wasser-Asche-Suspension über das Tauchrohr 4 in den Löschwasserkanal 18, aus dem eine Kratzerkette die eingebrachten Feststoffe weiterbefördert, gelangt. Durch das Absenken des Wasserstandes im Löschbehälter 1 wird über dem Düsenring 22 Löschwasser nachgeführt, das die Restbestandteile der Asche aus dem Löschbehälter 1 ausspült. Der nachströmende Stickstoff inertisiert den gesamten Leerraum des Löschbehälters 1. Die Wasserabtauchung der Überlaufleitung 5 und des Tauchrohres 4 verhindern das Ausströmen des Stickstoffes und das Einströmen von Luft in den Löschbehälter 1. Nach der vollständigen Entleerung des Löschbehälters 1, die durch den Min-Stand 19 angezeigt wird, wird das Austragsorgan 3 geschlossen und der niedrigste Füllstand 11 wieder hergestellt, wodurch der Löschbehälter 1 betriebsbereit ist. Das Ausführungsbeispiel ist ein geschlossener Behälter, unterteilt in einen Wasserraum zwischen niedrigstem Füllstand 11 und Austragsorgan 3 sowie einen Druckentlastungsraum 13. Sein Volumen ist das 1,4fache des aufzunehmenden Aschevolumens einer Ascheschleuse. Der Druckentlastungsraum 13 über dem höchsten Füllstand 10 nimmt ¹A des Gesamtvolumens des Löschbehälters 1 ein.

Das zylindrische Gehäuse des Löschbehälters 1 hat einen gewölbten oberen Boden mit dem Asche- und Schlackeeinlaßstutzen 2 in DN 700mm und ist an das Aschezwischenstück 17 angeflanscht. Den unteren Anschluß an den Zylinder bildet ein konischer Auslauf mit einem Anschlußflansch DN 600 mm. An diesen Flansch ist ein hydraulisch gesteuerter druckfester Flachschieber DN 500mm, allein oder gekoppelt mit einer Zellenradaustragsschleuse, angebracht. Den unteren Abschluß des Systems bildet das Tauchrohr 4, das im Löschwasserkanal 18 bis zur Eintauchgrenze 15 abgetaucht ist. In den oberen Boden werden außerdem Stickstoff und Löschwasser über Rohrleitungen in DN 50mm zugeführt sowie Aschedämpfe über eine Rohrleitung in DN 250mm abgeführt. Die Überlaufleitung 5 ist in DN 200mm ausgeführt und taucht mit 300mm im Löschwasserkanal ab. Der Asche- und Schlackeeinlaßstutzen 2 wird durch den oberen Boden axial durchgeführt und ragt in den Löschbehälter 1 bis 300 mm unter den niedrigsten Füllstand 11 ein.

Das Löschwasser wird als Löschwasserfremdzuführung 8 aus einem vorhandenen Brauchwassernetz oder als Löschwassereigenrückführung 9 mit einer Pumpe aus dem I öschwasserkanal 18 zugeführt. Der höchste Füllstand 10, der niedrigste Füllstand 11 und der Min-Stand 19 werden radiometrisch signalisiert und als Grenzwert und Steuerbefehle für den Verfahrensablauf genutzt

Der zugeführte Stickstoff der Druckstufe 14kPa wird in einem Wärmeaustauscher 21 auf etwa 360K vorgewärmt.

Beispiel 2

Eine zweite Verfahrensweise sieht vor, den Löschbehälter 1 vor dem Einlassen der Asche und Schlacke flüssigkoitsfrei zu lassen und den gesamten Behälter mit Stickstoff zu intertisieren. Die trockene 470 bis 670K heiße Asche und Schlacke fällt nach Öffnung des sich im Aschezwischenstück 17 befindlichen unteren Aschekegels aus der darüberliegenden Ascheschleuse über den Asche· und Schlackeeinlaßstutzen 2 in den flüssigkeitsfreien Löschbehälter 1. Sodann wird über den Düsenring 22 der Löschbehälter bis zum höchsten Füllstand 10 geflutet. Die kontinuierlich entstehenden Entspannungsgase werden im Druckentlastungsraum 13 von durchströmenden Stickstoff aufgenommen und über die Stickstoff- und Aschedämpfeabführung 7 in den Aschedampferieselkühler 20 geleitet. Die Stickstoff- und Aschedämpfungsabführung 7 ist mit einer Wärmeisolierung und Beirohrbeheizung 23 versehen.

Claims

1. Verfahren zur Naßentaschung von Festbettdruckvergasern mit einem der unter Druck betriebenen Ascheschleuse technologisch nachgeschalteten drucklosen Löschbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Löschbehälter (1) vor dem Einschleusen der heißen Asche und Schlacke bis zu einem geregelten Füllstand (10; 11) mit Löschwasser gefüllt wird, und daß sich oberhalb dieses geregelten Füllstandes (10; 11) im oberen Teil des Löschbehälters (1) ein Druckentlastungsraum (13), der ständig inertisiert wird, ausbildet, und daß die beim Einschleusen und Ablöschen der heißen Asche und Schlacke freiwerdenden Gase und Dämpfe sich mit anderen eingebrachten oder eintretenden Gasen in diesem Druckentlastungsraum (13) sammeln und in einen Aschedämpferieselkühler (20) abgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschbehälter (1) erst nach dem Einschleusen der heißen Asche und Schlacke mit Löschwasser beaufschlagt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Inertisierungsmittel Stickstoff der Druckstufe 0,01 bis 1,0MPa ist, das vorher auf 350 bis 370 K erwärmt wird und in einer Menge von etwa 50 bis 250 m³/h ständig zugegeben wird, und daß die Inertisierung auch den Asche- und Schlackeeinlaß (16), die Überlaufleitung (5), die Stickstoff- und Aschedämpfeabführung (7) und den Aschedämpferieselkühler (20) sowie beim Auslaß der Wasser-Asche-Suspension den Freiraum des gesamten Löschbehälters (1) bis einschließlich des Tauchrohres (4) umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschbehälter (1) über ein Tauchrohr (4) und eine Überlaufleitung (5) und deren Eintauchgrenze (15) im Löschwasserkanal (18) mit 2,5 bis 4,0 KPa, jedoch maximal bis zur Oberkante der Kratzerkette im Löschwasserkanal (18), druckgesichert ist.

5. Ve rf ah re η nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschwasserzuführung über eine Lüschwasserfremdzuführung (8) oder eine Löschwassereigenrückführung (9) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgewärmte Stickstoff beim Durchströmen der Stickstoff- und Ascheabführung (7) im Verein mit einer Beirohrbeheizung und Wärmeschutzisolierung das Ausscheiden von Kondensat und Absetzen von Feststoffen im Leitungssystem bis zum Aschedämpferieselkühler (20) verhindert.

7. Vorrichtung zur Naßentaschung von Festbettdruckvergasern, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschbehälter (1) ein druckfester explosionssicherer zylindrischer Behälter mit einem nach außen gewölbten oberen Boden ist und nach unten einen konischen Auslauf aufweist, daß dieser Löschbehälter (1) das 1,2- bis 2fache Volumen des Aschevolumens einer Ascheschleuse und eine Bauhöhe zwischen unterem Flansch des Aschezwischenstückes (17) ein bis etwa 300mm unter dem niedrigsten Füllstand (11) des Löschwassers reichender konischer Asche- und Schlackeeinlaßstutzen (2) mittig angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Querschnitt des Asche- und Schlackeeinlaßstutzens (2) zwischen 0,3 und 0,6m² und der des Austragsorgans (3) zwischen 0,1 und 0,3 m² beträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Asche- und Schlackeeinlaßstutzen (2) 3 bis 6 Druckentlasiungsbohrungen (12) mit einem Durchmesser von 50 bis 100 mm aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungsraum (13) ein Volumen, das dem 0,15- bisO,5fachem des Gesamtvolumens des Löschbehälters (1) entspricht, aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des höchsten Füllstandes (10) des Löschwassers zur Löschwasserzufuhr ein Düsenring (22) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragsorgan (3) ein druckfester Flachschieber, eine Zellenradschleuse, eine Kombination beider Baugruppen oder ein nach unten öffnender Kegelverschluß ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung