DD299893A7 - DEVICE FOR DISPENSING HOT GAS AND SLAG - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austrag von Heiszgas und Schlacke aus einem Reaktionsraum in einen Kuehlraum, insbesondere bei der Partialoxidation von staubfoermigen Brennstoffen im Flugstrom. Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhoehung der Standzeiten, der Vorrichtung zur UEberfuehrung und in der Reduzierung von Stoerungen durch Verschlackung der Kuehleinrichtung. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vorrichtung zur Abfuehrung fluessiger Schlacke und Heiszgas aus dem Reaktionsraum, aus einem spiralfoermig gewickelten Rohr so zu konstruieren, dasz die benachbarten Windungen gasdicht miteinander verbunden sind, dasz ein einwandfreier Schlackeablauf gesichert ist und als selbstaendiger Baukoerper mit einem Tauchrohr koppelbar ist. Erfindungsgemaesz besteht das spiralfoermig gewickelte Rohr aus dem ringfoermigen Oberteil und einem sich an dieses zentral nach unten anschlieszenden zylindrischen Abschnitt. Der zylindrische Abschnitt ist an seiner Unterkante von dem spiralfoermig gewickelten Rohr durch mindestens eine horizontale Windung umhuellt. Der untere Abschlusz der Schlackeauslaufoeffnung ist durch einen horizontalen Kranz von Segmenten gebildet. Fig. 1{Reaktor; Partialoxydation; Austrag; Heiszgas; Schlacke; Reaktionsraum; Kuehlraum; Tauchrohr; Wasserbad; Stampfmasse, feuerfest; Schlackenbad; Kuehlwasser; Wasserfilm}The invention relates to a device for discharging hot gas and slag from a reaction space into a cooling space, in particular in the partial oxidation of dust-like fuels in the flow stream. The object of the invention is to increase the service life, the device for the transfer and the reduction of disturbances due to slagging of the cooling device. The object of the invention is to construct the device for removing liquid slag and hot gas from the reaction space, from a spirally wound tube so that the adjacent turns are gas-tightly interconnected so that a proper slag process is ensured and as a self-contained structure with a dip tube can be coupled. According to the invention, the spiral-wound tube consists of the ring-shaped upper part and a cylindrical section which adjoins this centrally downwards. The cylindrical portion is enveloped at its lower edge by the spirally wound tube by at least one horizontal turn. The lower end of the Schlackeauslaufoeffnung is formed by a horizontal ring of segments. Fig. 1 {reactor; partial oxidation; discharge; Heiszgas; Slag; Reaction chamber; Kuehlraum; Dip tube; Water bath; Ramming mass, refractory; slag; Cooling water; Water film}
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Anwendungs nhlet der ErfindungApplication of the invention
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austrag von Heißgas und Schlacke aus einem Reaktionsraum und zur Überführung in einen darunter befindlichen Kühlraum. Sie ist insbesondere bestimmt für den Einsatz in Reaktoren zur Erzeugung von CO- und H2-haltigen Gasen durch Partialöxydation von ciaubförrrvgen Brennstoffen im Flugstrom.The invention relates to a device for discharging hot gas and slag from a reaction space and for transfer into an underlying cooling space. It is particularly intended for use in reactors for the production of CO and H 2 -containing gases by partial oxidation of ciaubförrrvgen fuels in the air stream.
Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution
Für die Vergasung von festen Brennstoffen und von hochsiedenden, aschehaltigen flüssigen Brennstoffen, wie Teeren und Rückstandsölen, hat sich die Partialöxydation mit technischem Sauerstoff nach dem Flugstromprinzip bewährt. Die Vergasung erfolgt in der Regel unter höherem Druck. Bekannte Reaktoren zur Durchführung eines solchen Vergasungsprozesses bestehen aus einem Reaktionsraum, in dem der zu vergasende Brennstoff, beispielsweise Kohlenstaub, mit technischem Sauerstoff im Flugstrom, in der Form einer Flammenreaktion zu einem CO- und H2-reichen Rohgas umgesetzt wird, und aus einem Kühlraum, in dem das 1300 bis 1BOO0C heiße Rohgas und schmelzflüssig!) Schlacke abgekühlt bzw. granuliert werden. Der Kühlraum ist unmittelbar unter dem Reaktionsraum angeordnet und mit diesem zusammen in einem äußeren Druckgehäuse untergebracht, wie beispielsweise DD-WP 150313 zeigt. Vielfach erfolgt die Kühlung des Gases und die Granulierung der Schlacke, wie in DD-WP 150313, DE-OS 2940933 und US-PS 2896927 beschrieben, durch direkten Kontakt mit Wasser.For the gasification of solid fuels and high-boiling, ash-containing liquid fuels, such as tars and residual oils, the partial oxidation with technical oxygen according to the flight flow principle has proven itself. The gasification is usually carried out under higher pressure. Known reactors for carrying out such a gasification process consist of a reaction space in which the fuel to be gasified, for example pulverized coal, is reacted with technical oxygen in the air stream, in the form of a flame reaction to a CO and H 2 -rich crude gas, and from a cooling space , in which the 1300 to 1BOO 0 C hot raw gas and molten!) slag are cooled or granulated. The refrigerator is located immediately below the reaction space and housed together in an outer pressure housing, as shown for example DD-WP 150313. In many cases, the cooling of the gas and the granulation of the slag, as described in DD-WP 150313, DE-OS 2940933 and US-PS 2896927, by direct contact with water.
Der Kühlraum kann jedoch auch als Abhitzekessel, insbesondere mit Strahlungsheizflächen, gestaltet sein, wie beispielsweise DE-OS 2650512 belegt.However, the refrigerator can also be designed as a waste heat boiler, in particular with Strahlungsheizflächen, such as DE-OS 2650512 occupied.
Für die Funktionstüchtigkeit solcher Reaktoren ist die Gestaltung der Vorrichtung zum gemeinsamen Austrag von heißem Rohgas und schmelzflüssiger Schlacke aus dem ReakJonsraum und zur Überführung in don Kühlraum von entscheidender Bedeutung.For the functioning of such reactors, the design of the device for the common discharge of hot raw gas and molten slag from the reaction chamber and for transfer to the refrigerator is of crucial importance.
Mit DD-WP 150313 ist eine solche Vorrichtung in Form eines ringförmigen Schlackenablaufkörpers aus Gußeisen bekannt, in dem axial die Verbindungsöffnung zwischen Reaktionsraum und Kühlraum, also die Schlacken- und Heißgasablauföffnung aus dem Reaktionsraum, angeordnet ist.With DD-WP 150313 such a device in the form of an annular slag drain body made of cast iron is known, in which the connection opening axially between the reaction chamber and the cooling space, so the slag and hot gas discharge opening from the reaction chamber, is arranged.
In dem Gußeisenkörper ist öir.s Kühlrchrschlange mit entsprechendem Anschluß für Zufühi ung und Abführung von Kühlwasser eingegossen. Der Gußeisenkörper ist zentral im Boden des Reaktionsraumes angeordnet. Seine Oberkante ragt dammartig über den mgebenden Boden hervor und soll zu einem gewissen Anstauen der flüssigen Schlacke vor dem Überlauf in den Kühlraum führen. Die Haltbarkeit eines solchen Körpers ist jedoch begrenzt, weil im Laufe des Betriebes Risse zwischen Stahlrohr und Gußeisen entstehen, die verhältnismäßig schnell zur Zerstörung und zum Ausbröckeln der gußeisernen Umhüllung führen. Wie DE-OS 3120238 zeigt, kann die Kontur der Schlackenablauföffnung durch Kühlrohre gebildet werden, die durch zwischengeschweißte Stege zu einer gasdichten gekühlten Rohrwand verbunden sind und einen Teil des den Reaktionsraum umgebenden Kühlschirms bilden. In DU-WP 224045 ist gezeigt, eine Vorrichtung zur Abführung von flüssiger Schlacke als separaten Körper aus spiralig gewickelten Kühlrohran zu gestalten, die ebenfalls zu einer gasdichten Rohrwand verbunden sowie bestiftet und mit einer feuerfesten Stampfmasse versehen sind. Diese Vorrichtung ist trichterförmig ausgeführt, so daß die aus dem Reaktionsraum zulaufende Schlacke sofort ablaufen kann, was bei Schlacken bestimmter Zusammensetzung Vorteile bringen kann.In the cast iron body is öir.s Kühlrchrschlange with appropriate connection for Zufühi ung and discharge of cooling water poured. The cast iron body is arranged centrally in the bottom of the reaction space. Its upper edge protrudes like a dam above the surrounding soil and should lead to a certain damming of the liquid slag before the overflow into the cold room. The durability of such a body is limited, however, because in the course of operation cracks between steel pipe and cast iron, which lead relatively quickly to the destruction and crumbling of the cast-iron enclosure. As DE-OS 3120238 shows, the contour of the slag discharge opening can be formed by cooling tubes, which are connected by inter-welded webs to a gas-tight cooled tube wall and form part of the surrounding the reaction space cooling screen. In DU-WP 224045 is shown to make a device for discharging liquid slag as a separate body of spirally wound cooling tube, which are also connected to a gas-tight pipe wall and donated and provided with a refractory ramming mass. This device is funnel-shaped, so that the incoming from the reaction space slag can run off immediately, which can bring advantages in slags of certain composition.
Die Betriebserfahrungen belegen, daß solche mit Stampfmasse versehenen Rohrwandkonstruktionen den thermischen Belastungen in der Schiackenausiaufuffnung gut widerstehen und lange Reisezeiten erreichen können. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Störungshäufigkeit durch Schlackenansätze im nachgeschalteten Kühlraum bei Einsatz eines Schlackenauslaufes in Rohrwandkonstruktion größer ist als bei Einsatz eines Schlackenablaufkörpers nach beispielsweise DD-WP 150313. Offensichtlich ist das dadurch bedingt, daß in größerem Umfange aus der Schlackenablauföffnung abfließende Schlacke nach der Seite abspritzt, an kalten WänJen und Bauteilen anhaftet und damit den Keim für eine progressive Schlackenansatzbildung liefert.The operating experience proves that such provided with ramming mass pipe wall structures can withstand the thermal stresses in Schiackenausiaufuffnung well and can reach long travel times. It has been shown, however, that the frequency of disturbances due to slag deposits in the downstream cooling room when using a slag outlet in pipe wall construction is greater than when using a Schlackenablaufkörpers after example DD-WP 150313. Obviously this is due to the fact that to a greater extent from the slag drain opening effluent slag after the side splashes, adheres to cold WänJen and components and thus provides the seed for a progressive slag approach formation.
Es ist aus dieser Sicht bezeichnend, daß diese Schwierigkelten dann besondors groß sind, wenn der Schlackenauslauf-Vorrichtung ein Tauchrohr, wie z. B. nach DD 145025, nachgoschaltet ist, nit dem Heißgas und Schlacke in ein im Unterteil des Kühlraumes befindliches Wasserbad eingeleitet werden. Nicht zuletzt zur Vermeidung dieser dargestellton Schwiorigkuiton ist deshalb noch dor Lehre von DD-WP 224045 unterhalb des eigentlichen Schlackenauslaufos eine Zyklonkammer angeordnet, mit der durch zusätzliche Beheizung und durch die Strömungsführung Sch'eckenansätze in der folgenden Kühleinrichtung verhindert werden sollen, Die Zusatzbeheizung Ist jedoch mit beachtlicht m Mehraufwand verbunden.It is significant from this point of view that these Schwierigkelten then besondors are great when the slag outlet device a dip tube, such. B. according to DD 145025, nachgoschaltet, nit the hot gas and slag are introduced into a water bath located in the lower part of the refrigerator. Not least to avoid this gezeon Schwiorigkuiton is therefore still the doctrine of DD-WP 224045 below the actual Schlackenauslaufos a cyclone chamber arranged to be prevented by additional heating and by the flow control Sch'eckenansätze in the following cooling device, the additional heating is, however Considered m Extra effort connected.
Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine Vorrichtung zum Austrag von Heißgas und Schlacke aus dem Reaktionsraum und zur Überführung in einen darunter befindlichen Kühlschirm zu schaffen, die hohe Standzeiten, ein Minimum an Störungen durch Verschlackung der nachgeschalteten Kühleinrichtung, insbesondere auch für den Fall der Verwendung eines Tauchrohres und den Verzicht auf Zusatzbeheizung ermöglicht,The invention aims to provide a device for discharging hot gas and slag from the reaction space and for transfer into an underlying cooling screen, the long service life, a minimum of disturbances due to slagging of the downstream cooling device, especially in the case of using a Immersion tube and the absence of additional heating allows
einwandfreien Ablauf der Schlacke gewährleistet, auch in Verbindung mit einem Tauchrohr einsotzbar ist und als selbständigerEnsures proper drainage of the slag, even in connection with a dip tube is einotzbar and as a self-employed
versehen ist und das zu einem Körper aus einem ringförmigem Oberteil und einem sich an dieses zentral nach untenanschließendem zylindrischem Abschnitt geformt ist.is provided and which is formed into a body of an annular upper part and a cylindrical down to this cylindrical portion.
spiralförmig gewickelten Rohres umhüllt und durch einen Kranz von Segmenten gebildet, die an den unteren Windungenwärmeleitend befestigt sind. Der zylindrische Abschnitt ist in an sich bekannter Weise mit einer feuerfesten Schutzschicht belegt,welche bis an den Kranz von Segmenten heranreicht. Die wärmeleitende Befestigung kann in bekannter Weise durchwrapped in a helically wound tube and formed by a ring of segments, which are attached to the lower windings heat-conducting. The cylindrical section is covered in a conventional manner with a refractory protective layer, which reaches up to the garland of segments. The heat-conducting attachment can in a known manner
an der Kante senkrecht abtropft und nicht seitwärts ηaoh außen abgelenkt wird. Es wurde weiter gefunden, daß dieser positivedrops vertically at the edge and is not deflected sideways ηaoh outside. It was further found that this positive
Mit den Figuren 1 bis 3 sei die erfindungsgemäße Vorrich "ung näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch die in einem Vergasungsreaktor in Verbindung mit einem Tauchrohr installierte Vorrichtung, Fig. 2 eine Detaildarstellung der Unterkante des die Schlackenablauföffnung bildenden inneren zylindrischen Abschnitts und Fig. 3 die Ansicht auf diese Unterkante von unten her.1 shows a section through the device installed in a gasification reactor in connection with a dip tube, FIG. 2 shows a detail of the lower edge of the inner cylindrical section forming the slag discharge opening and FIG Fig. 3 shows the view of this lower edge from below.
Ein Reaktor zur Vorgasung von staubförmigen Brennstoffen durch Partialoxydation mit technischem Sauerstoff mit dem äußeren Druckgefäß 1 ist durch eine ringförmige Trennwand 2 in einen Reaktionsraum 3 und einen darunter angeordneten Kühlraum 4 geteilt. Die Verbindung zwischen Reaktionsraum 3 und Kühlraum 4 wird durch eine Schlackenablauföffnung 5 in der Achse eines aus einem spiralförmig gewickelten Rohr 6 geformten Körpers gebildet. Ein Tauchrohr 7, an dessen Innenseite ein abv/ärts fließender Wasserfilm aufrechterhalten wird, ragt in ein am Boden des Kühlraumes 4 aufrechterhaltenes Wasserbad 8. Der aus dem spiralförmig gewickelten Rohr 6 geformte Körper der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht aus einem inneren zylindrischen Abschnitt 9, der die Schlackenablauföffnung 5 begrenzt, einem ringförmigen Oberteil 10 und einem äußeren zylindrischen Abschnitt 11, der sich auf die ringförmige Trennwand 2 abstützt. Die Windungen des Rohrfis 6 sind durch zwischengesetzte Stege 12 zu einer gasdichten Rohrwand verbunden. Das Rohr ist weiter nach der Schlackenablauföffnung 5 und nach dem Reaktionsraum 3 hin bestiftet und mit einer Schutzschichv 13 aus feuerfester Stampfmasse belegt. Der Zuführung und Abführung von Kühlwasser für den Schlackenablaufkörper dienen oie Anschlüsse 1-1 und 15. Der zylindrische Abschnitt 9 ragt in das Tauchrohr 7 hinein. Seine Unterkante wird durch mindestens eine horizontale Windung Ί6 des spiralförmig gewickelten Rohres 6 umhüllt und durch einen Kranz von Segmenten 17 gebildet, die an dyn untere'i Windungen wärmeleitend durch Schweißnähte befestigt sind. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, zusätzlich die Segmente über Stege 18 mit dem spiralförmig gewickelten Rohr 6 wärmeleitend zu verbinden.A reactor for the pre-gasification of dust-like fuels by partial oxidation with technical oxygen with the outer pressure vessel 1 is divided by an annular partition 2 into a reaction space 3 and a cooling space 4 arranged underneath. The connection between the reaction space 3 and the cooling space 4 is formed by a slag discharge opening 5 in the axis of a body formed from a spirally wound pipe 6. An immersion tube 7, on the inside of which a flowing water film is maintained, protrudes into a water bath 8 maintained at the bottom of the refrigeration space 4. The body of the device according to the invention formed by the spirally wound tube 6 consists of an inner cylindrical portion 9 constituting the Schlackenablauföffnung 5 limited, an annular upper part 10 and an outer cylindrical portion 11 which is supported on the annular partition wall 2. The turns of the Rohrfis 6 are connected by interposed webs 12 to a gas-tight pipe wall. The tube is further poisoned after the slag discharge opening 5 and after the reaction chamber 3 out and occupied by a Schutzschichv 13 of refractory ramming mass. The supply and discharge of cooling water for the slag drain body serve oie connections 1-1 and 15. The cylindrical portion 9 projects into the dip tube 7 in. Its lower edge is enveloped by at least one horizontal turn Ί6 of the spirally wound tube 6 and formed by a ring of segments 17, which are attached to dyn unter'i turns thermally conductive by welds. It has been found to be advantageous to additionally connect the segments via webs 18 with the spirally wound pipe 6 heat-conducting.
Dabei reicht die Schutzschicht 13 aus feuerfester Stampfmasse bis an die Innenkante der Segmente 17 heran. Durch Umsatz von Kohlenstaub mit technischem Sauerstoff wird im Reaktionsraum 3 unter einem Druck von ca. 3 MPa ein ca. 15000C heißes CO- und H2-reiches Rohgas erzeugt, das mit dieser Temperatur über die Schlackenablauföffnunf) 5 und das Tauchrohr 7 in das Wasserbad 8 geleitet und beim Durchgang durch das Wasserbad auf ca. 2000C gekühlt unri mit Dampf gesättigt wird. Das heiße Rohgas ist mit schmelzflüssiger Schlacke beladen, die zu einem wesentlichen Teil an die Gehutzschicht 13 gelangt, an dieser als Schlackenfilm herabläuft und von der Unterkante des zylindrischen Abschnitts 9 in das Wasserbad 8 tropft.In this case, the protective layer 13 of refractory ramming mass extends to the inner edge of the segments 17 zoom. By conversion of coal dust with technical oxygen in the reaction chamber 3 under a pressure of about 3 MPa about 1,500 0 C hot CO and H 2 -rich crude gas is generated at this temperature on Schlackenablauföffnunf) 5 and the dip tube 7 in passed the water bath 8 and cooled when passing through the water bath to about 200 0 C unri is saturated with steam. The hot raw gas is loaded with molten slag, which reaches a substantial part of the protective layer 13, at this runs down as slag film and drips from the lower edge of the cylindrical portion 9 in the water bath 8.
Unter den durch das Ausführungsbeispiel gegebenen Bedingungen werden befriedigende Reisezeiten erreicht und Störungen durch Schlackenansätze ander Wand des Tauchrohres praktisch voll vermiodon. Dagegen waren mit einer vergleichbaren früheren, als Rohrkonstruktion, aber ohne die erfindungsgemäßon Merkmale ausgeführten Vorrichtung In unregelmäßigen, aber unbefriedigend kurzen Abschnitten Roinigungsarbeiten am Tauchrohr zur Beseitigung von Schlackenansätzen nötig, die durch seitliches Abspritzen von Schlacke an der unteren Kante der Schlackenablauföffnung und durch Zerstörung des Wasserfilms an der Aufprallstell j der Schlacke auf die Wand des Tauchrohres verursacht waren.Under the conditions given by the embodiment, satisfactory travel times are achieved and disturbances due to slag deposits on the wall of the dip tube are practically fully vermiodon. In contrast, with a comparable earlier, designed as a pipe construction, but without the features according erfindon executed in irregular but unsatisfactory short sections Roinigungsarbeiten the dip tube to eliminate slag approaches by lateral caking of slag at the lower edge of Schlackenablauföffnung and destruction of the water film at the impact point j of the slag on the wall of the dip tube were caused.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAC | Public notice for inspection of provisional exclusive patent accord. to par 18/2 dd-patg. | ||
| A7 | Published as exclusive patent | ||
| RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| RPV | Change in the person, the name or the address of the representative (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) |
Owner name: FUTURE ENERGY GMBH, 09599 FREIBERG, DE |
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| ASS | Change of applicant or owner |
Owner name: FUTURE ENERGY GMBH, FREIBERG Effective date: 20030717 |
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| IF04 | In force in the year 2004 |
Expiry date: 20040325 |