DD299072A5

DD299072A5 - METHOD AND DEVICE FOR COOLING PARTIAL OXIDIZING GAS

Info

Publication number: DD299072A5
Application number: DD90337185A
Authority: DD
Inventors: Hans Chr Pohl; Hans-Juergen Linscheid
Original assignee: Krupp Koppers Gmbh,De
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1992-03-26
Also published as: EP0379022A2; EP0379022B1; DE3901601A1; PL163293B1; DE59000016D1; ZA899500B; ES2028479T3; EP0379022A3

Abstract

Dieses Gas wird insbesondere durch Partialoxidation von ballastreicher Kohle und/oder sonstigen Kohlenstofftraegern mit einem hohen Anteil an anorganischen Begleitstoffen bei hohen Temperaturen in einem Reaktor gewonnen, wobei zur Verfestigung der im Gas mitgefuehrten anorganischen Begleitstoffe in Stroemungsrichtung des Gases ein Kuehlfluid eingefuehrt wird. Es ist hierbei vorgesehen, dasz die gesamte Menge des Kuehlfluids in Stroemungsrichtung vor einer Einschnuerung des Gasweges dem Partialoxidationsgas beigemischt wird. Figur{Partialoxidation; ballastreiche Kohle; Gaserzeugung; Gaskuehlung; Kuehlfluid; Vorrichtung; Mischrohrquerschnitt; Reaktor; Gaskanal; Anfangseintrittsgeschwindigkeit}This gas is obtained in particular by partial oxidation of ballast-rich coal and / or other Kohlenstofftraegern with a high content of inorganic impurities at high temperatures in a reactor, wherein a cooling fluid is introduced to solidify the entrained in gas inorganic impurities in Stroemungsrichtung of the gas. It is hereby provided that the entire amount of the cooling fluid in the flow direction before a narrowing of the gas path is mixed with the partial oxidation gas. FIG {partial oxidation; ballast-rich coal; Gas production; Gaskuehlung; Kuehlfluid; Device; Mixing tube cross section; Reactor; Gas channel; Initial entry velocity}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Partialoxidationsgas, das insbesondere durch Partialoxidation von ballastreicher Kohle und/oder sonstigen Kohlenstoffträgern mit einem hohen Anteil an anorganischen Begleitstoffen bei hohen Temperaturen in einem Reaktor gewonnen wird, wobei zur Vorfestigung der im Partialoxidationsgas mitgeführten anorganischen Begleitstoffe in Strömungsrichtung des Gases ein Kühlfluid in das Partialoxidationsgas eingeführtThe invention relates to a method and a device for cooling of partial oxidation gas, which is obtained in particular by partial oxidation of ballast rich coal and / or other carbon carriers with a high content of inorganic impurities at high temperatures in a reactor, wherein for pre-solidification of entrained in Partialoxidationsgas inorganic impurities In the flow direction of the gas, a cooling fluid is introduced into the partial oxidation gas

Bei der Fartialoxidation von Kohls und/oder sonstigen Koh'enstoffträgern bei Temperaturen oberhalb des Schiackeschmelzpunktes führt das das Reaktionsgefäß mit einer Temperatur zwischen 1000 und 1700°C verlassende Partialoxidationsgas schmelzflüssige bzw. klebrige Teilchen mit sich. Vor der Weiterbehandlung des Gases muß deshalb dafür gesorgt werden, daß diese Begleitstoffe den nachgeschalteten Verarbeitungsprozeß nicht durch Ablagerungen an den Wänden der verwendeten Appnraturen, an den Wärmeaustauscher!lachen und/oder in den Rohren beeinträchtigen. In Verfolgung dieses Zieles ist es bereits angestrebt worden, innerhalb einer dem Reaktionsgefäß nachgeschalteten Kühlzone, die einen gegenüber dem des Reaktionsgefäßes reduzierten Querschnitt aufweist, ein Kühlfluid in den heißen Partialoxidationsgasstrom möglichst so einzumischen, daß das Partialoxidationsgas und die mitgeführten Begleitstoffe abgekühlt werden, ohne daß innerhalb der Kühlzone noch nicht verfestigte, das heißt noch klebefähige Teilchen an die Wandung der Kühlzone gelangen und dort zu Ablagerungen führen.In the Fartialoxidation of Kohls and / or other Koh'enstoffträgern at temperatures above the Schiackschmelzpunktes the reaction vessel with a temperature between 1000 and 1700 ° C leaving partial oxidation gas molten or sticky particles with it. Before further treatment of the gas must therefore be taken to ensure that these by-products do not laugh the downstream processing process by deposits on the walls of the Appaturaturen used, the heat exchanger! And / or affect in the pipes. In pursuit of this aim, it has already been attempted within a reaction vessel downstream cooling zone, which has a reduced compared to the reaction vessel cross-section, a cooling fluid as possible in the hot Partialoxidationsgasstrom mix so that the partial oxidation gas and entrained impurities are cooled without within the cooling zone not yet solidified, that is still stickable particles reach the wall of the cooling zone and lead there to deposits.

So ist zum Beispiel aus dar DE-AS 35 24802 ein ^'erfahren zum Kühlen eines heißen, klebrige Teilchen enthaltenden Produktgases bekannt, bei dem in das Produktgas in der Kühlzone ein ringförmiger Strahl eines Kühlfluids eingespritzt wird, der die Form eines sich in Strömungsrichtung des Gases verjüngenden Kegelstumpfes aufweist.Thus, for example, from DE-AS 35 24802 a ^ 'experience for cooling a hot, sticky particles containing product gas is known in which in the product gas in the cooling zone, an annular jet of a cooling fluid is injected, the shape of a in the flow direction of the Has gas tapered truncated cone.

Die bisher bekannten Maßnahmen beschränkten sich jedoch auf die Behandlung des Partialoxidationsgases innerhalb der dem Reaktionsgefäß nachgsschalteten Kühlzone. Inder Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere bei der Partialoxidation von ballastreicher Kohle und/oder sonstigen Kohlenstoffträgern mit einem hohen Anteil an anorganischen Begleitsioffen an der Übergangsstelle auf einen reduzierten Strömungsquerschnitt Ablagerungen durch angeströmte klebefähigeTeilchen auftmten, die durch Maßnahmen innerhalb der Kühlzone nicht zu vermeiden waren. Das zwangsläufige Wachsen dieser Ablagerungen führt dabei dazu, daß der Gasweg in die Kühlzone und damit auch in die nachgeschalteten Gasbehandlungseinrichtungen verlegt und damit die gesamte Anlage funktionsunfähig wird.However, the previously known measures were limited to the treatment of the partial oxidation gas within the cooling zone nachgsschalteten the reaction vessel. In practice, however, it has been found that, especially in the partial oxidation of ballast-rich coal and / or other carbon carriers with a high content of inorganic companion substances at the transition point to a reduced flow cross-section deposits formed by impelled klebefähigeTetchen, which were unavoidable by measures within the cooling zone , The inevitable growth of these deposits leads to the fact that the gas path laid in the cooling zone and thus also in the downstream gas treatment facilities and thus the entire system is disabled.

Um diesem Mißstand zu begegnen, ist bereits vorgeschlagen worden, daß in das Partialoxidationsgas innerhalb des Reaktors unmittelbar vor dem Eintritt in die Kühlzone zusätzlich ein weiterer ringförmiger Strom eines Kühlfluids eingespritzt wird, wobei dieser Kühlfluidstrom mit der Wand das Reaktionsgefäßes einen Winkel von 0 bis 90° und der Kühlfluidstrom in der Kühlzone mit der Wand der Kühlzone einen Winkel von 70 bis 90° bildet.To address this problem, it has already been proposed that in the partial oxidation gas within the reactor immediately before entering the cooling zone, a further annular flow of a cooling fluid is injected, said cooling fluid flow with the wall of the reaction vessel at an angle of 0 to 90 ° and the cooling fluid flow in the cooling zone forms an angle of 70 to 90 ° with the wall of the cooling zone.

Die Erfindung stellt nun eine Weiterentwicklung dieser Arbeitsweise dar und besteht darin, daß die gesamte Menge des Kühlfluids in Strömungsrichtung vor einer Einschnürung des Gasweges dem Partialoxidationsgas beigemischt wird.The invention now represents a further development of this mode of operation and consists in that the entire amount of the cooling fluid is admixed in the flow direction before a constriction of the gas path to the partial oxidation gas.

Bei der Einschnürung des Gasweges kann es sich um die Kühlzone handeln, die dem Reaktor unmittelbar nachgeschaltet ist.The constriction of the gas path may be the cooling zone, which is immediately downstream of the reactor.

Hierbei wird dann die gesamte Menge des Kühlfluids noch innerhalb des Reaktors vor dem Eintritt in die Kühlzone dem Partialoxidationsgas aufgegeben.In this case, the entire amount of the cooling fluid is still abandoned within the reactor before entering the cooling zone the partial oxidation gas.

Beider Einschnürung des Gasweges kann es sich aber auch um eine vom Austritt aus dem Reaktor mehr ort ir weniger weit entfernte Verengung handeln, wenn an den Reaktor nämlich zunächst ein Gaskanal, beispielsweise in Fon . eines Strahlungskessels, angesetzt ist, der im wesentlichen den gleichen Querschnitt wie der Reaktor aufweist. Die Einschnürung desHowever, constriction of the gas path may also be a constriction that is less distant from the exit from the reactor, if a gas channel, for example in Fon. a radiation boiler, which has substantially the same cross-section as the reactor. The constriction of the

G&sweges liegt dann erst hinter diesem Gaskanal bzw. dem Strahlungske:<sel, z. B. in Form einer erst dort vorgesehenen Kühlzone oder auch einer anderen Weiterbehandlungsvorrichtung für das Partialoxidationsgas.G & sweges lies then only behind this gas channel or the Strahlungske: <sel, z. B. in the form of a first provided there cooling zone or other treatment device for the partial oxidation gas.

Es hat sich gezeigt, daß mit der erfindungsg»r.iäßon Maßnahme die Gefahr von Ablagerungen wirkungsvoll beseitigt werdenIt has been shown that with the measure according to the invention the risk of deposits is effectively eliminated

Die Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Reaktor oder ein diesem nachgeschalteter Gaskanal mit in wesentlichen gleichen Querschnitt in einen düsenförmigen Mischrohrquerschnitt übergeht und die Düse so ausgebildet ist, daß die Eintrittsneigung gleich der Neigung ist, die sich für eine Düse mit einer Anfangseintrittsgeschwindigkeit W = 0 an der Stelle orgibt, an der die Düsenströmung die Geschwindigkeit hätte, mit der das Partialoxidationsgas in den Düsenbereich eintritt.The invention further provides an apparatus for carrying out the method described above, which is characterized in that the reactor or a downstream gas channel with substantially equal cross section merges into a nozzle-shaped mixing tube cross section and the nozzle is formed so that the inclination equal to the inclination that is for a nozzle having an initial entrance velocity W = 0 at the point where the nozzle flow would have the velocity at which the partial oxidation gas enters the nozzle area.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll die Gleichförmigkeit des im Bereich der Einschnürung des Gasweges in das Partialoxidationsgas einströmenden ringförmigen Kühllluidsiromes dadurch gewährleistet sein, daß der Kühlfluidstrom durch Einzelbohrungen in der dem Einströmquerschnitt vorgeschalteten Ringleitung in einzelne Strahlen aufgeteilt ist.According to a further feature of the invention, the uniformity of flowing in the region of the constriction of the gas path in the partial oxidation gas annular Kühllluidsiromes be ensured that the cooling fluid flow is divided by individual holes in the upstream of the inlet flow ring line into individual jets.

Schließlich ist noch vorgesehen, daß der düsenförmige Übergang mit einer Feuerfestauskleidung versehen ist, die schlackeabweisende Eigenschaften besitzt, beispielsweise eine Graphitmasse.Finally, it is envisaged that the nozzle-shaped transition is provided with a refractory lining, which has slag-repellent properties, such as a graphite mass.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.The invention is illustrated in the drawing, for example.

An den zylindrischen Reaktor 1 schließt sich ein düsenförmiger Übergang 2 als Misnhrohrquerschnitt an, nach Art der Ausströmdüse aus einem Windkessel, bei dem die Geschwindigkeit in Z-Richtung zunächst gleich Null ist. Die Ausbildung des düsenförmigen Übergangs ist derart, daß die Eintrittsneigung gleich der Neigung ist, die sich für eine Düse mit einer Anfangseintrittsgeschwindigkeit W = 0 an der Stelle ergibt, an der die Düsenströmung die Geschwindigkeit hätte, mit der das Partialoxidationsgas in df η Düsenbereich eintritt.The cylindrical reactor 1 is followed by a nozzle-shaped transition 2 as Misnhrohrquerschnitt, on the type of Ausströmdüse from a wind turbine, in which the speed in the Z direction is initially equal to zero. The design of the nozzle-shaped transition is such that the entrance slope is equal to the slope that results for a nozzle having an initial entrance velocity W = 0 at the point where the nozzle flow would have the velocity at which the partial oxidation gas enters the nozzle region.

Am Austritt des zylindrischen Reaktors 1 wird der Kühlfluidstrom über einen Ringspalt 3 zugeführt, an den die Ringleitung 4 angeschlossen ist, die über die Rohrleitung 5 mit Kühlfluid versorgt wird. Die g'eichmäßige Verteilung des Kühlfluidstromes über den Ringspalt 3 wird dadurch erreicht, daß die Ringleitung 4 mit Einzelbohr^'igen 6 versehen ist, durch die der Kühlfluidstrom in Form einzelner Freistrahlen in den Ringspnlt 3 einströmt. Der Abstand 7 der Bohrungen 6 bis zum Austrittsende des Ringspaltes 3 ist dabei so bemessen, daß sich die einzelnen FreisUahlen bis dort überdecken und so einen geschlossenen Ringstrom unter vollständiger Ausfül'ing des Ringspaltes ausbilden und sich somit nicht die Gefahr einer Rezirkulation des Partialoxidationsgases mit der Möglichkeit von Ablagerungen innerhalb des Ringspaltes einstellt.At the outlet of the cylindrical reactor 1, the cooling fluid flow is supplied via an annular gap 3, to which the ring line 4 is connected, which is supplied via the pipe 5 with cooling fluid. The g'eichmäßige distribution of the cooling fluid flow through the annular gap 3 is achieved in that the ring line 4 is provided with Einzelbohr '' 6, through which flows the cooling fluid flow in the form of individual free jets in the Ringpnlt 3. The distance 7 of the holes 6 to the outlet end of the annular gap 3 is dimensioned so that the individual FreisUahlen cover up there and form a closed ring current with complete Ausfül'ing the annular gap and thus not the risk of recirculation of Partialoxidationsgases with the Possibility of deposits within the annular gap sets.

Mit 8 ist schließlich noch die Feuerfestauskleidung des düseoförmigen Überganges 2 benennet.Finally, with 8, the refractory lining of the nozzle-shaped transition 2 is designated.

Die Erfindung ist in gleicher Weise und mit gleich gutem Wirkungsgrad ausführbar, wenn entsprechend obigen Ausführungen mit 1 nicht der Reaktor, sondern ein daran angesetzter Gaskanal, beispielsweise ein Strahlungskessel, bezeichnet ist.The invention can be carried out in the same way and with equally good efficiency, if according to the above statements with 1 not the reactor, but a gas channel attached thereto, for example a radiation boiler, is designated.

Claims

1. A process for the cooling of partial oxidation gas, which is obtained in particular by partial oxidation of ballast-rich coal and / or other carbon carriers with a high content of inorganic impurities at high temperatures in a reactor, wherein for solidification of entrained in Partialoxidationsgas inorganic impurities in the flow direction of the gas Cooling fluid is introduced into the partial oxidation gas, characterized in that the entire amount of the cooling fluid in the flow direction before a constriction of the gas path is the Teilialoxidationsgas anschaubsicht.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the reactor (1) or a downstream gas channel with substantially the same cross section in a nozzle-shaped mixing tube cross section (2) and the nozzle is formed so that the inclination equal to the Slope that results for a nozzle having an initial entrance velocity W = 0 at the point where the nozzle flow is at the rate at which the partial oxidation gas enters the nozzle area.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the uniformity of the flowing in the region of the constriction of the gas path in the partial oxidation gas annular cooling fluid flow is ensured by the cooling fluid flow through individual bores (6) in the Einströmquorschnitt upstream ring line (4) into individual beams is divided.

4. Apparatus according to claim 2 and 3, characterized in that the nozzle-shaped transition (2) with a refractory lining (8) is provided which has slag-repellent properties, such as a graphite mass.