DD287528A5

DD287528A5 - Anlage zur erzeugung eines produktgases aus einem feinteiligen kohlenstofftraeger

Info

Publication number: DD287528A5
Application number: DD89330644A
Authority: DD
Inventors: Michael Lang; Gerhard Wilmer
Original assignee: Krupp Koppers Gmbh,De
Priority date: 1988-07-16
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1991-02-28
Also published as: CN1039437A; DE3824233A1; CN1022924C; EP0351563A1; US4950308A; DE58900412D1; EP0351563B1; DE3824233C2; ZA894511B; TR24005A; ES2027054T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstofftraeger, insbesondere aus feinkoerniger bis staubfoermiger Kohle, im Wege der Druckvergasung mit einem vertikalen Vergasungs/Strahlungskuehlungs-Apparat, der von unten nach oben durchstroemt wird, einem vertikalen Konvektionskuehlungs-Apparat, der von dem Produktgas von oben nach unten durchstroemt wird und einer gekuehlten Verbindungsleitung zwischen dem Kopf des Vergasungs/Strahlungskuehlungs-Apparates und dem Kopf des Konvektionskuehlungs-Apparates, wobei der Vergasungs/Strahlungskuehlungs-Apparat einen aus Rohren gebildeten, im Horizontalschnitt kreisfoermigen Schacht, einen unteren Fluessigschlackeauslasz und ein oberes duesenfoermig eingezogenes Anschluszteilstueck fuer die Verbindungsleitung aufweist, sowie zur Abkuehlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung fluessig mitgerissener Schlackepartikel eingerichtet und der Konvektionskuehlungs-Apparat mit einem unteren Abzug fuer das Produktgas und mitgefuehrter Schlackepartikel ausgeruestet ist. Die Anlage ist so ausgebildet, dasz bei der Erzeugung des Produktgases eine Tragwirkung des Gasstromes in bezug auf mitgerissene Schlackepartikel auf dem Stroemungsweg des Produktgases von der Vergasungsstufe bis zum Verlassen des Konvektionskuehlungs-Apparates gewaehrleistet ist. Dies wird dadurch erreicht, dasz der Schacht in bezug auf die Stroemung des Produktgases als Gleichgeschwindigkeits-Stroemungskanal ausgefuehrt ist, der von Einrichtungen fuer die unmittelbare und/oder mittelbare Zufuehrung von fremden Kuehlmitteln frei ist. Der Gleichgeschwindigkeits-Stroemungskanal ist in bezug auf die Kuehlung des Produktgases als Strahlungskuehler fuer das Produktgas so ausgelegt, dasz allein durch die Strahlungskuehlung die ausreichende Verfestigung mitgerissener Schlacke erfolgt. Fig. 1{Druckvergasung; Produktgas; Kohlenstofftraeger; Vergasungs/Strahlungskuehlungs-Apparat; Konvektionskuehlungs-Apparat; Vergasungsteil; Strahlungskuehlungsteil; Fluessigschlackeauslasz; Brennkammer; Quencheinrichtung; Dampfueberhitzer}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung eines Produktgases aus einem felntelligen Kohlenstoffträger, Insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle, im Wege der Druckvergasung,- mit einem vertikalen Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat, der von unten nach oben durchströmt ist, einem vertikalen Konvektionskühlungs-Apparat, der von oben nach unten durchströmt Ist und einer gekühlten Verbindungsleitung zwischen dem Kopf des Vergasungs-/Strahlungskühlungs-Apparates und dem Kopf des Kcnvektionskühlungs-Apparates, wobei der Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat einen aus Rohren gebildeten, im Horizontalschnitt kreisförmigen Schacht, einen unteren Flüssigschlackeauslaß und ein oberes düsenförmig oingezogenes Anschlußteilstück für die Verbindungsleitung aufweist sowie zur Abkühlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackepartikel eingerichtet ist und wobei der Konvektionskühlungs-Apparat mit einem unteren Abzug für das Produktgas und mitgeführte Schlackepartikel ausgerüstet ist.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Produktgas fällt als rohes Produktgas an und wird danach gereinigt. Es besteht hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wacserstoff und wird beispielsweise als Synthesegas für die Herstellung von Kohlenwasserstoffen, als Heizgas, insbesondere für Gasturbinen von Gas- und Dampfturbinenkraftwerken oder auch als Reduktionsgas für metallurgische Zwecke eingesetzt. In bezug auf die Chemie und die Physik der Druckvergasung, insbesondere der Kohledruckvergasung, allgemein wird auf die Fachliteratur verwiesen. Das Produktgas verläßt die Vergasungsstufe mit einer Temperatur von über 1300°C bis 1700°C. Für die Zuführung, Förderung und Abführung der am Prozeß beteiligten Mengenströme sind die entsprechenden Einrichtungen vorgesehen.

Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage (EP 0115094), von der die Erfindung ausgeht, ist der Schacht im Anschluß an die Vergasungsstufe mit einer Quencheinrichtung für die unmittelbare Zuführung eines fremden Kühlmittels (wie Wasserdampf, gekühltes Produktgas und dergleichen) versehen. Hier wird das Produktgas so weit abgekühlt, daß die mitgerissenen Schlackepartikel ausreichend verfestigt sind und nicht mehr kleben. Im Strahlungskühlungsteil wird mittelbar ein fremdes Kühlmittel zugeführt, sind nämlich die Register eines Dampfüberhitzers angeordnet. Erst danach tritt das Produktgas in die Verbindungsleitung ein. Die bekannten Maßnahmen sind der Kritik offen: Die Probleme, die beim Betrieb einer gattungsgemäßen Anlage auftreten, sind einerseits gasdynamischer Natur und insoweit den Gesetzen der Aerodynamik unterworfen, sind aber andererseits wärmeaustauschtechnischer Natur und insoweit den Gesetzen der Thermodynamik unterworfen. Hinzu kommt die Chemie der Zusammenhänge mit ihrer Reaktionskinetik. Die Aerodynamik einerseits, die Thermodynamik andererseits sind von ihren eigenen Randbedingungen beherrscht, und die Chemie der Zusammenhänge darf nicht gestört werden. Bei der vorstehend beschriebenen bekannten Ausführungsform sind die physikalische Phänomenologie komplex und der Betrieb kaum optimierbar sowie unterschiedlichen Betriebsbedingungen kaum anpaßbar. Störende, aus Energieverlusten resultierende Wirkungsgradverluste müssen in Kauf genommen werden. Im übrigen ist die Tragwirkung des Gasstromes in bezug auf mitgerissene Schlackepartikel auf dem Strömungsweg des Produktgases von der Vergasungsstufe bis zum Verlassen des Konvektionskühlungs-Apparates nicht gewährleii tet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad bei der Erzeugung eines Produktgases auf einem feinteiligen Kohlenstoffträger wesentlich zu verbessern und die Energieverluste zu reduzieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage mit einem vertikalen Vcrgasungs/Strahlungskühlungs-Apparat in Form eines aus Rohren gebildeten kreisförmigen Schachtes, einem vertikalen Konvektionskühlungs-Apparat und einer Verbindungsloitung zwischen beiden so auszubilden, daß bei der Eizeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträgor auf dem Wege der Druckvergasung eine Tragwirkung des Gasstromes in bezug auf mitgerissene Schlackepartikel auf dem Strömungsweg des Produktgasos von der Vergasungsstufe bis zum Verlassen des Konvektionskühlungs-Apparates gewährleistet ist.

Erfindungsgomäß wird dies dadurch erreicht, daß der Schacht in bezug auf die Strömung des Produktgases als Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal ausgeführt ist, der von Einrichtungen für die unmittelbare und/oder mittelbare Zuführung von fremden Kühlmitteln frei ist, und der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal in bezug auf die Kühlung des Produktgases als Strahlungskühler so ausgelegt ist, daß allein durch die Strahlungskühlung die ausreichende Verfestigung der mitgorissenon Schlackcpartikel erfolgt. Der Ausdruck Gleichgeschwindigkoits-Strömungsk jnal bezeichnet einen Strömungskanal, der sicherstellt, daß die über den Strömungsquerschnitt gcmittelte Strömungsgeschwindigkeit des ":oduktgases über die Länge des Glcichgeschwindigkeits-Strömungskanals ausreichend konstant ist und jedenfalls nicht so absinkt, daß das Tragvermögen für die Schlackepartikol störend beeinträchtigt und eine Agglomeration derselben in Wirbelzoncn vermieden wird. Der Gleichgeschwindigkoits-Strömungskanal ist, wie boi Dampfkossein üblich, aus Rohren au'gebaut, und zwar mit möglichst glatter Innenwandung zum Strömungskanal hin.

D.ο Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei der bekannten Ausführungsform die aerodynamischen und die thermodynamischen Zusammenhängo nicht getrennt und unabhängig voneinander zu beeinflussen sind. Die aerodynamischen und die thermodynamischen Zusammenhängo bilden vielmehr einen Komplex, der sich auch mit den Mitteln der modernen Meß- und Regcltechnik im Betrieb kaum entkoppeln und optimieren sowie unterschiedlichen Betriebsverhältnissen anpassen läßt. Demgegenüber werden erfindungsgemäß die Aerodynamik und die Thermodynamik weitgehend getrennt. Die Thermodynamik wird nicht mehr auf Kosten der Aerodynamik eingerichtet und umgekehrt. Folglich lassen sich die durchzuführenden Optimierungsaufgaben lösen und die Betriebsverhältnisse mit den Hilfsmitteln der modernen Meß- und

Regeltechnik steuern. Die Reaktionskinetik wird nicht störend beeinflußt, sondern eher verbessert. Grundsätzlich ist es bekannt, bei einer Anlage für die Erzeugung eines Produktgases aus einem !einteiligen Kohlenstoffträger eine Quencheinrichtung einer Strahlungskühlungsstiife nachzuschalten (VGB Kraftwerkstechnik 59,1979, Seite 565, Bild 3). Bei dieser bekannten Ausführungsform befindet sich die Quencheinrichtung jedoch am Eingang eines als Verdampfer funktionierenden Apparates, dessen Querschnitt gegenüber dem Querschnitt des Schachtes der Strahlungskühlungsstufe beachtlich vergrößert ist, was die Stabilität der Verfahrensführung beeinträchtigt und hinsichtlich der Beherrschung der Flugstaubbilanz in dieser Zone Sondereinrichtungen erfordert.

Je nach der Temperaturdifferenz, mit der zwischen der Vergasungsstufe und dem Eintritt des Produktgases in die' Verbindungsleitung gearbeitet wird, kann der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal über seine gesamte Länge mit konstantem Querschnitt kreiszylindrisch ausgeführt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Querschnitt des Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanals an die Volumenreduzierung anzupassen, die durch die Abkühlung durch Strahlungskühlung eintritt. In diesem Zuaammenhang ist der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal als im Querschnitt zylindrischer Strömungskanal ausgebildet sowie als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases bis auf etwa 1000^cC bei Eintritt in die Verbindungsleitung ausgelegt, und im Bereich des düsenförmig eingezogenen Anschlußteilstückes für die Verbindungsleitung ist eine Quencheinrichtung für die Einführung fremder Kühlmittel angeordnet sowie ein anschließendes Teüstück der Verbindungsleitung als Direktkühlstrecke eingerichtet und für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700°C ausgelegt. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist in diesem Zusammenhang der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal einen in Strömungsrichtung nach Maßgabe der abkühlungsbedingten Volumenreduzierung dos Produktgases abnehmenden, nach wie vor kreisförmigen, Querschnitt auf und ist als Strahiungskühler für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700⁰C ausgelegt. - Die beschriebenen Ausführungsformen schließen nicht aus, eine Quencheinrichtung am Ende der Verbindungsleitung und/oder am Beginn des Konvektionskühlungs-Apparates anzuordnen.

Nach bevorzugter Ausführungsform beginnt in beiden Fällen der Strömungskanal unmittelbar oberhalb der Brennkammern der Vergasungsstufe. Der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal kann radiale Schotten aufweisen, die thermodynamisch in die Strahlungskühlung integriert sind und aus aerodynamischen Gründen die vorstehend definierte Gleichgeschwindigkeitsverteilung nicht beeinträchtigen. Auch kann mit einem Dampfüberhitzer gearbeitet werden. Insoweit ist auch die mittelbare Zuführung eines fremden Kühlmittels möglich. Bei der Ausführungsform mit einem Dampfüberhitzer ist dieser im oberen Teil des Konvektionskühlungs-Apparates angeordnet.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases grundsätzlich so eingerichtet, daß die Schlackepartikel aus der Strömung an keiner Stelle des Strömungsweges herausfallen können. Bewährt hat es sich im Rahmen dieser Vorgabe, die Auslegung so zu treffen, daß der Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat für eine St'ömungsgeschwindigkeit des Produktgases für kleiner 1 m/sec. eingerichtet ist. Um Störungen durch Ablagerungen zu beherrschen, empfiehlt es sich, den Gleichgoschwindigkeits-Strömungskanal mit Abklopfreinigungseinrichtungen auszurüsten, die außen am Kanal angreifen. Aus gleichen Gründen kann auch der Konvektionskühlungs-Apparat mit Abklopfreinigungseinrichtungen ausgerüstet sein. Weiterhin empfiehlt es sich, daß die Verbindungsleitung kompensatorfrei ausgerüstet und kompensatorfrei an den Vergasungs/Strahlungskühiungs-Apparat bzw. an den Konvektionskühlungs-Apparat angeschlossen und der Konvektionskühlungs-Apparat unter Zwischenschaltung einer Ausgleichseinrichtung für Wärmedehnungen an sein Fundament angeschlossen, ist.

Der Vergasungsteil des Vergasungs/StrahlungsküMungs-Apparates ist vom Kühlsystem des Strahlungskühlungsteils getrennt, wob Ji der Arbeitsdruck und/oder die Arbeitstemperatur des Kühlmediums in beiden Systemen unterschiedlich sind. Der vollständige Verzicht auf eine Mischkühlung (Quench) im Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat ermöglicht es, das dort verfügbare Temperaturgefälle ausschließlich zur Dampferzeugung zu nutzen. Dadurch werden bei der erfindungsg&Tiäßen Anlage im Vergleich zur bekannten Ausführungsform (EP 0115094) die Energieverluste um ca. 2%-Punkte verringert, was z. B. bei einer Integration der erfindungsgemäßen Anlage in ein Gas-Dampfturbinenkraftwerk den Nottowirkungsgrad der Stromerzeugung um ca. 2 %-Punkte verbessert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsboispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: dio Seiionansicht der Anlage;

Fig. 2: oino andere Ausfühi ungsform der Anlage nach Fig. 1 ;

Fig.3: denSchnittABnachFig.2.

Die dargestellte Anlage ist für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feintoiligon Kohlenstoffträger, insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle, im Wege der Druckvergasung bestimmt und eingerichtet. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören

ein vertikaler Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat 1, dor von unten nach obon durchströmt wird, wie es die Pfeile in Fig. 1 und 2 andeuten,

ein vertikaler Konvektionskühlungs-Apparat 2, der von dom Produktgas von oben nach unten durchströmt wird, und eine gekühlte Verbindungsleitung 3 zwischen dem Kopf des Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparates 1 und dom Kopf des Konvektionskühlungs-Apparates 2. Der Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat 1 weist einon aus Rohren 4 gebildeten, im Horizontalschnitt kreisförmigen Schacht, einen unteren Flüssigschlackoauslaß 5 und ein oberes, düsenförmig eingezogenes Anschkißleilstück 6 für die Verbindungsleitung 3 auf. Er ist zur Abkühlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackopartikcl eingerichtet. Der Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat 1 besteht aus einem Vergasungsteil 1 a und einem Strahlun^skühlungsteil 1 b. Der Konvektionskühlungs-Apparat 2 ist mit einem unteren Abzug 7 für das Produktgas und mitgeführter Schlackepartikel ausgerüstet. Ein Zyklon 8 oder Filter ist nachgeschaltet.

Der Schacht ist in bezug auf die Strömung des Produktgases als Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 ausgeführt. Er ist von Einrichtungen für die unmittelbare und/oder mittelbare Zuführung von fremden Kühlmitteln frei. Der Gleichgeschwindigkcits-Strömungskanal 9 ist in bezug auf dio Kühlung des Produktsgases als Strahlungskühler eingerichtet und so ausgelegt, daß allein durch die Strahlungskühlung dio ausreichende Verfestigung der mitgerissenen Schlackepartikel erfolgt.

Die ausgezogene Ausführungsform in Fig. 1 macht deutlich, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 als im Querschnitt zylindrischer Strömungskanal ausgebildet sowie als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases bis auf etwa 1000⁰C bei Eintritt in die Verbindungsleitung 3 ausgelegt ist. Diese Temperatur wurde in Fig. 1 mit Hinweisstrich auf die ausgezogen gezeichnet*) Ausfuhrungsform eingetragen. Im Bereich des düsenlörmig eingezogenen Anschlußteilstückes 6 für die Verbindungsleitung 3 und/oder unmittelbar im Anschluß daran ist eine Quencheinrichtung 10 für die unmittelbare Einführung fremder Kühlmittel erkennbar. Im übrigen ist ein anschließendes Teilstück 11 der Verbindungsleitung 3 als Direktkühlstrecke eingerichtet und für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700⁰C ausgelegt. Die in Fig. 1 strichpunktiert gezeichnete Ausführungsform ist von einer Quencheinrichtung '10 frei. Der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 besitzt einen in Strömungsrichtung nach Maßgabe der abkühlungsbedingten Volumenreduzierung des Produktgases abnehmenden Querschnitt. In der Zeichnung ist dies als lineare Abnahme lies Querschnittes dargestellt und übertrieben gezeichnet. In Strenge folgtdiese Reduzierung des Querschnittes eher einer Exponentialfunktion. Dieser strichpunktiert gezeichnete Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 ist als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700⁰C ausgelegt, wie e» in Fi(|. 1 ebenfalls eingetragen wurde. In beiden Fällen beginnt der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 unmittelbar oberhalb der Brennkammern 12 des Vergasers 13, die im übrigen insbesondere in Fig.3 erkennbar sind, dia den Schnitt AB durch die Anlage gemäß Fig. 2 darstellt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besitzt der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 im übrigen radiale Schotten 14, die thermodynamisch in die Strahlungskühlung integriert sind. Auch diese erkennt man in Fig. 3. Im übrigen ist im Ausführungsbeispi al stets ein Dampfüberhitzer 15 vorgesehen, er befindet sich im oberen Teil des KonvektionskiJhlungs-Apparates 2.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases ist bei 'ier erfindungsgemäßen Anlage grundsätzlich beliebig. Sie soll möglichst klein gewählt werden, um zu erreichen, daß nur sehr feinkörnige Schlacketeilchen mitgerissen werden. So mag der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 für eine Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases von kleiner als 1 m/sec. eingerichtet sein. Da der Querschnitt der Verbindungsleitung 3 wesentlich geringer ist, ist sichergestellt, daß die Schlackepartikel von dem Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat 1 in den Konvektionskühlungs-Apparat 2 überführt werden. Sowohl η Fig. 1 alsau:hinFig.2sindAbklopfreinigungseinrichtungen 16 angedeutet, die außen an dem Schacht angreifen, der den Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 bildet. Man erkennt sie aber auch an dem Konvektionskühlungs-Apparat 2. Sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. 1 als auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Verbindungsleitung 3 kompensatorfrei ausgeführt und kompensatorfrei an den Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat 1 bzw. an den Konvektionskühlungr.'Apparat 2 angeschlossen. Der Konvektionskühlungs-Apparat 2 ist unter Zwischenschaltung einer Ausgleichseinrichtung 17, dio thermisch oder hydraulisch funktioniert, an sein Fundament 18 angeschlossen. Im einzelnen ist zu den beschriebenen Anlagen und ihrer Funktionsweise folgendes vorzutragen:

Durch die Brenner 19 der Brennkammer 12 wird der fein aufgemahlene Brennstoff, vornehmlich 75% kleiner 0,09mm, in Mischung mit einem sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel (Sauerstoff bis Luft) unter Zusatz von Prozeßdampf in den Vergaser 13 eingebracht, wo der Brennstoff in ein Gas, das im wesentlichen CO und H; enthält, durch Partialoxydation umgewandelt wird. Der Vergaser 13 ist durch den unteren Teil der Rohrwandkonstruktion des Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanals 9 bzw. eines vorgeschaltete ι Apparates gebildet und mit einer korrosionsbeständigen Auskleidung mit definierter Wärmedurchgangsziihl ausgeführt. Der Strahlungskühlungsteil 1 b sowie der Konvektionskühlungs-Apparat 2 stellen ein Kühlsystem dar, in dom hochgespannter Dampf erzeugt wird. Dagegen kann der Vergasungsteil 1 a ein Kühlmedium enthalten, das bei niedrigeren Temperaturen als sie dem hochgespannten Dampf entsprechen, arbeitet. Die an dem Flüssigschlackeauslaß 5 austretende flüssige Schlacko wird in einem Wasserbad 20 verfestigt. Die Schlacke gelangt zu einem Brecher 21, der die Schlacke auf eine Körnung kleiner 25mm bricht. Die gebrochene Schlacke wird aus dem System ausgetragen. Der Stand dns Wasserbades 20 wini durch Zu- und Abführung von Schlackckühlwasser gehalten. Die Rohrwandkonstruktion ist in einem zylindrischen Druckrnantel 22 in der Weise angeordnet, daß der Systomdruck des Kühlsystems die Temperatur bestimmt, mit der der Druckmantel 22 belastot wird. Der Vergaser 13 und der Gleichgeschwindigkoits-Strömungskanal 9 haben getrennte Kühlsysteme. Das in dem Vergaser 13 erzeugte heiße Gas führt teigige bis flüssige Schlackepartikel mit und vorläßt den Vergaser 13 aufwärtsströmen i. In dem Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 werden das Rohgas und dio mitgeführten Partikel so abgekühlt, daß die r litgoführten Partikel praktisch fest sind und beim Einlauf in das Teilstück 11 und innerhalb derselben keine Agglomeration der Partikel auftritt. Der Querschnitt der Quencheinrichtung 10 geht stufenlos auf den erforderlichen Mischquorschnitt über, wodurch sich die Geschwindigkeit entsprechend erhöht. In dem nachfolgenden aufsteigenden Gasweg liegt dio Tragfähigkeit dos Gasstromes für Partikel in Richtung steigender Gronzkorndurchmcssor. Auch in dem Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 sind die Strömungsquerschnitte so gestaltet, daß die Tragfähigkeit der Gasströmung für Partikel in Richtung steigender Grenzkorndurchmesser liegt. Auch die Verbindungsleitung 3 und dor Konvekticnskühlungs-Apparat 2 sind wie der Druckmantel 22 mit einer Rohrwandkonstruktion ausgeführt. Das gekühlte Produktgas verläßt den Konvektionskühlungs-Apparat 2 über den Abzug 7. In dom Zyklon 8 werden dio Schlackepartikel abgeschieden und ausgeschleust. Das Gas verläßt den Zyklon 8 über don Auslaß 23.

Claims

1. Anlage zur Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger, insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle auf dem Wege der Druckvergasung, - mit einem vertikalen Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat, der von unten nach oben durchströmt ist,

einem vertikalen Konvektionskühlungs-Apparat, der von oben nach unten durchströmt ist und einer gekühlten Verbindungsleitung zwischen dem Kopf des Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparates und dem Kopf des Konvektionskühlungs-Apparates, wobei der Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat einen aus Rohren gebildeten, im Horizontalschnitt kreisförmigen Schacht, einen unteren Flüssigschlackeauslaß und ein oberes konisch eingezogenes Anschlußteilstück für die Verbindungsleitung aufweist sowie zur Abkühlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackepartikel eingerichtet und der Konvektionskühlungs-Apparat mit einem unteren Abzug für das Produktgas und mitgeführte Schlackepartikel ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht in bezug auf die Strömung des Produktgases als Gleichgoschwindigkeits-Strömungskanal (9) ausgeführt ist, der von Einrichtungen für die unmittelbare und/oder mittelbare Zuführung von fremden Kühlmitteln frei ist, und der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) in bezug auf die Kühlung des Produktgases als Strahlungskühler so ausgelegt ist, daß allein durch die Strahlungskühlung die ausreichende Verfestigung mitgerissener Schlacke erfolgt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) als oin im Querschnitt zylindrischer Strömungskanal ausgebildet sowie als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases bis auf etwa 1000⁰C bei Eintritt in die Verbindungsleitung (3) ausgelegt ist und im Bereich des düsenförmig eingezogenen Anschlußteilstückes (6) für die Verbindungsleitung (3) und/oder im unmittelbaren Anschluß daran einer Quencheinrichtung (10) für die Einführung fremder Kühlmittel angeordnet sowie ein anschließendes Teilstück (11) der Verbindungsleitung (3) als Direktkühlstrecke eingerichtet und für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700⁰C ausgelegt ist.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) einen in Strömungsrichtung nach Maßgabe der abkühlungsbedingten Volumenreduzierung des Produktgases abnehmenden Querschnitt aufweist und als Strahlungskühler ^für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700⁰C ausgelegt ist.

4. Anlagenach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) unmittelbar oberhalb der Brennkammern (12) des Vergasers (13) beginnt.

5. Anlage nach Anspruch 1, 2,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) radiale Schotten (14) aufweist, die in die Strahlungskühlung integriert sind.

6. Anlage nach Anspruch 1, 2,3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausführungsform mit einem Dampfüberhitzer (15) dieser im oberen Teil des Konvektionskühlungs-Apparates (2) angeordnet ist.

7. Anlage nach Anspruch 1, 2,3,4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) für eine Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases von kleiner als 1 m/sec. eingerichtet ist.

8. Anlage nach Anspruch 1, 2,3,4, 5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) mitAbklopfreinigungseinrichtungen (16) ausgerüstet ist, die außen am Gleichgiaschwindigkeits-Strömungskanal (9) angreifen.

9. Anlage nach Anspruch 1, 2,3,4,5, 6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Konvektionskühlungs-Apparat (2) mit Abklopfreinigungseinrichtungen (16) ausgerüstet ist.

10. Anlage nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungsteil (1 a) des Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparates (1) vom Kühlsystem des Strahlungskühlungsteils (1 b) getrennt ist, wobei der Arbeitsdruck und/oder die Arbeitstemperatur des Kühlmediums in beiden Systemen unterschiedlich sind.

11. Anlage nach Anspruch 1, 2,3,4,5,6,7,8,9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (3) kompensatorfrei ausgeführt und kompensatorfrei an den Vergasungs/ Strahlungskühlungs-Apparat (1) bzw. an den Konvektionskühlungs-Apparat (2) angeschlossen ist und der Konvektionskühlungs-Apparat (2) unter Zwischenschaltung einer Ausgleichseinrichtung (17) für Wärmedehnungen an sein Fundament (18) angeschlossen ist.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen