DE10012369B4

DE10012369B4 - Verfahren zum Entfernen von kondensationsfähigen, verflüssigten Feststoffen mit einem Räumstempel

Info

Publication number: DE10012369B4
Application number: DE2000112369
Authority: DE
Inventors: Günter H. Kiss
Original assignee: Thermoselect AG
Current assignee: Thermoselect AG
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: DE10012369A1; JP2001259337A; JP3834187B2

Abstract

Verfahren zum Entfernen von kondensationsfähigen verflüssigten Feststoffen aus einem Heißgasstrom, wobei die verflüssigten Feststoffe aerosolähnlich in der Gasströmung mitgeführt und durch Kondensation ausgeschieden werden,
wobei der Heißgasstrom durch eine ausräumbare Kühlstrecke geleitet wird, die mit mindestens einem im Bereich der Kühlstrecke bewegbaren Räumelement versehen ist, und
daß das vom aerosolähnlich mitgeführten verflüssigten Feststoff befreite Gas unmittelbar anschließend einer Gasschnellkühlung und einem Naßaustrag des Feststoffkondensates zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die translatorische und rotatorische Bewegungsgeschwindigkeit der (des) Räumelemente (s) während des Räumes variiert wird,
wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Räumelements während des Räumens im Bereich von 10 Umdrehungen/min bis 200 Umdrehungen/min moduliert wird, und
das Räumelement mit einer Geswindindigkeit von 0,1 bis 0,3 m/s in der Kühlstrecke geführt wird, und
das Räumelement zusätzlich vibriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von kondensationsfähigen, verflüssigten Feststoffen aus einem Heißgasstrom, wobei die verflüssigten Feststoffe in der Gasströmung mitgeführt und durch Kondensation ausgeschieden werden und daß der Heißgasstrom durch eine ausräumbare horizontale und/oder vertikale Kühlstrecke geleitet wird, die mit mindestens einem im Bereich der Kühlstrecke bewegbaren Räumelement versehen ist.

Ein derartiges Verfahren zum Entfernen von kondensationsfähigen, verflüssigten Feststoffen ist in der DE 43 10 934 C1 beschrieben. Darin wird vorgeschlagen, Heißgase die kondensationsfähige, verflüssigte Feststoffe enthalten und die z.B. aus Abgasen einer Verbrennungsanlage oder eines Hochtemperaturvergasungsreaktors stammen, durch eine mechanisch ausräum bare Kühlstrecke zu führen, wobei angestrebt ist, daß der Räumvorgang zu keinem Querschnittsverschluß bzw. zu keiner Querschnittsverengung führen soll. Zur Realisierung wird dabei vorgeschlagen, einen Räumstempel einzusetzen, der in der Kühlstrecke geführt ist und dabei translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar ist. Als Räumelement wird ein Räumstempel mit oder ohne am äußeren Umfang angeordneten Räumzähnen und eine Räumschnecke vorgeschlagen. Die Kühlung wird dadurch erreicht, daß entweder die Kühlstrecke selbst von außen oder der Räumstempel gekühlt wird.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß trotz der in der DE 43 10 934 C1 vorgesehenen Maßnahmen nachdem der Räumstempel z.B. mit Zähnen ausgestaltet sein kann oder in Form einer Schnecke noch nicht ausreichend gewährleistet ist, daß eine Querschnittsverengung beseitigt wird.

Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gegenüber der DE 43 10 934 C1 verbessertes Verfahren anzugeben, mit dem ausgeschlossen ist, daß Querschnittsverengungen im Bereich der Kühlstrecke auftreten.

Die Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, mindestens ein Räumelement im Bereich der Kühlstrecke anzuordnen und daß das Räumelement selbst translatorisch und/oder rotatorisch bewegt wird, wobei während des Räumens die Bewegungsgeschwindigkeit variiert wird.

Durch diese Maßnahme wird nun gewährleistet, daß durch den Geschwindigkeitswechsel, d.h. durch das intervallmäßige Übertragen der Bewegungsgeschwindigkeit in eine Krafteinwirkung auf die Wand eine vollständige Ablösung der Verkrustungen erzielt wird.

In Versuchen konnte die Anmelderin zeigen, daß nur die Geschwindigkeitsvariation der translatorischen und/oder rotatorischen Bewegung ein nahezu vollständiges Ablösen der Verkrustung ermöglicht. Die Rotationsgeschwindigkeit des Räumelements wärend des Räumens kann im Bereich von 10 Umdrehungen/min bis 200 Umdrehungen/min moduliert werden. Als günstige Geschwindigkeit, mit der das Räumelement translatorisch in der Kühlstrecke geführt wird, haben sich 0,1 bis 0,3 m/s herausgestellt.

Durch die Variation der Geschwindigkeit des Räumelementes in Bezug auf die translatorische und rotatorische Bewegung entsteht gegenüber der Innenseite der Kühlstrecke eine Rüttelbewegung und dadurch wird das vollständige Ablösen der Verkrustungen ermöglicht.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird sowohl während der translatorischen wie auch während der rotatorischen Bewegung das Räumelement in seiner Geschwindigkeit variiert.

Weiterhin wird der Räumstempel zusätzlich noch in Vibration versetzt. Auch eine intermittierende Betriebsweise des Räumelements ist möglich.

Der Heißgasstrom wird gemäß der Erfindung durch eine Kühlstrecke geleitet. Die Kühlstrecke kann horizontal und/oder vertikal ausgebildet sein. Bevorzugt ist es hierbei, wenn die Kühlstrecke einen horizontalen und vertikalen Abschnitt in Form eines Winkelrohres aufweist. Für diese besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung können dann auch zwei Räumelemente in der Kühlstrecke angeordnet sein. Das eine Räumelement ist im horizontalen Bereich angeordnet, das zweite Räumelement im vertikalen (Fallrohr). Selbstverständlich müssen diese beiden Räumelemente dann in ihrer Bewegungsrichtung und in ihrer Bewegungsgeschwindigkeit koordiniert werden, daß keine Kollision entsteht. Das horizontal angeordnete Räumelement kann dabei so in der Kühlstrecke angeordnet sein, daß der abgeräumte Teil wieder zurück in den Hochtemperaturreaktor fällt oder aber in der umgekehrten Richtung.

Das Räumelement selbst kann z.B. als Hohlzylinder und/oder Sternkörper ausgebildet und über seinem äußeren Umfang mit Räumzähnen versehen sein. Das Räumelement kann auch als Räumschnecke ausgebildet sein. In bezug auf die weitere Ausgestaltung des Räumelements wird auf die DE 43 10 934 C1 verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der 1 und 2 noch erläutert.

1 zeigt die Ausführungsform mit einem Räumelement, 2 mit zwei Räumelementen.

In 1 ist der Teil eines Rohrleitungssytems für einen Heißgasstrom dargestellt, in dem kondensationsfähige verflüssigte Feststoffe aus dem Heißgas gezielt ausgescheiden werden. Im oberen linken Teil eines Winkelrohrs befindet sich die Einströmseite des Heißgases, welches im Ausführungsbeispiel nachfolgend in einen Fallrohrabschnitt geführt wird, wobei das untere offene Ende in einen Behälter, der einen Naßaustrag 4 bildet, einmündet. Das Fallrohr ist oberhalb des Gaseinlasses zu einer Aufnahmekammer 10 erweitert, die ein Räumelement 2 in Form eines Räumstempels aufnimmt, der hydraulisch oder pneumatisch mittels eines Zylinders 3 in die in gestrichelter Linienführung angedeutete untere Stellung verschiebbar ist. Mit dieser Ausführungsform ist der Räumstempel außerhalb des Heißgasstromes in seiner Ruhestellung positioniert, so daß er dort nicht direkt und kontinuierlich von den hohen Temperaturen des Heißgases beaufschlagt ist. Gegenüber dem Heißgasstrom ist das Räumelement 2 mittels einer Dichtung 15 in diesem Bereich abgedichtet, so daß nach außen jeglicher Gasaustritt mit Sicherheit vermieden ist.
Der ausgefahrene Bewegungsweg des Räumstempels definiert die eigentliche Kühlstrecke 1 der Vorrichtung, wobei ringförmig im Abstand um das Fallrohr und im thermischen Kontakt mit diesem Kühlrippen vorgesehen sind, die die Außenkühlung 16 der Kühlstrecke 1 bilden. Unterhalb der Kühlstrecke 1 und im Heißgasstrom hinter dieser sind in ringförmiger Anordnung 18 eine Mehrzahl von Düsen 13 in das Fallrohr geführt, über die Wasser in den heruntergekühlten Gasstrom eingedüst wird. Der sich hieran anschließende weitere Abschnitt des Fallrohres ragt als Tauchrohr 14 innerhalb eines Naßaustrages 4 in eine Wasserfüllung 12 des den Nasaustrag 4 bildenden Behälters, so daß der Gasstrom hinter den Düsen 13 mit Wasser/Dampf vermischt durch die Wasserfüllung 12 hindurch und über den oberen freien Raum des Naßaustrages 4 in Pfeilrichtung den Gasaustrag 5 verlassen kann. Der Gasaustrag 5 befindet sich oberhalb eines Wasseraustrages, wobei das dort abgenommene Wasser im Kreislauf ge führt nach entsprechender Kühlung der Ringanordnung der Düsen 13 wieder zugeführt werden kann.
In dem Maße, in dem die areosolartig im Heißgas vorhandenen feinen Tröpfchen der mitgeführten verflüssigten Feststoffe über den Gaseinlaß im Bereich der Kühlstrecke 1 kondensieren und sich dort entlang der Innenwandung des Fallrohres festsetzen, wird intermittierend das Räumelement 2 mit vorteilhaft einer Beschleunigung die im Bereich von 0,1 bis 0,3 m/sec variiert, durch translatorische Bewegung in den Kühlbereich gestoßen, wobei entlang der äußeren Umfangsfläche des im Ausführungsbeispiels des Räumstempels 2 an diesem befestigte Räumzähne 11 das Feststoffkondensat mechanisch unter gleichzeitigem Zerbröckeln entfernen, so daß der im Tauchrohr 14 nach unten in die Wasserfüllung 12 fallende Feststoff 9 dort über eine am Boden angeordnete Schleuse 8 ausgetragen werden kann. Neben der translatorischen Bewegung des Räumstempels kann es auch vorteilhaft sein, diesen gleichzeitig oder wechselseitig im Bereich der Kühlstrecke 1 auch rotatorisch zu bewegen, wobei auf eine direkte Anlage der Räumzähne 11 an die innere Umfangsfläche des Fallrohres verzichtet werden kann, da die Stoßbewegung des Räumstempels das Feststoffkondensat in jedem Fall aus der Kühlstrecke entfernt. Die rotatorische Bewegung wird im Bereich von 10 bis 200 U/min moduliert.
2 zeigt eine Ausführungsform die im wesentlichen der 1 entspricht, bei der aber im horizontalen Bereich ein zweiter Räumstempel 20 angeordnet ist. Der Räumstempel 20 kann dabei in eine Aufnahmekammer 21 zurückgefahren werden. Bei der Ausführungsform nach der 2 ist der Räumstempel so angeordnet, daß das abzuräumende Gut zurück in die Gaserzeugungs einrichtung, z.B. den Hochtemperaturreaktor fällt. Der Vorteil der Anordnung in dieser Weise ist, daß bei der apparativen Ausgestaltung der Räumstempel in seiner Ruheposition in den kälteren Teil der Vorrichtung zurückgezogen werden kann. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, daß der Räumstempel umgekehrt angeordnet ist, d.h. daß er von der Gaszuführungsseite aus in Richtung des vertikalen Fallrohrs bewegbar ist. Bei der Ausführungsform nach der 2 muß selbstverständlich darauf geachtet werden, daß die Räumstempel zueinander koordiniert sind. Dadurch, daß zwei Räumstempel in der Kühlstrecke angeordnet sind, wird eine wesentliche Verbesserung in bezug auf die Verunreinigungen erreicht.

Claims

Verfahren zum Entfernen von kondensationsfähigen verflüssigten Feststoffen aus einem Heißgasstrom, wobei die verflüssigten Feststoffe aerosolähnlich in der Gasströmung mitgeführt und durch Kondensation ausgeschieden werden, wobei der Heißgasstrom durch eine ausräumbare Kühlstrecke geleitet wird, die mit mindestens einem im Bereich der Kühlstrecke bewegbaren Räumelement versehen ist, und daß das vom aerosolähnlich mitgeführten verflüssigten Feststoff befreite Gas unmittelbar anschließend einer Gasschnellkühlung und einem Naßaustrag des Feststoffkondensates zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die translatorische und rotatorische Bewegungsgeschwindigkeit der (des) Räumelemente (s) während des Räumes variiert wird, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Räumelements während des Räumens im Bereich von 10 Umdrehungen/min bis 200 Umdrehungen/min moduliert wird, und das Räumelement mit einer Geswindindigkeit von 0,1 bis 0,3 m/s in der Kühlstrecke geführt wird, und das Räumelement zusätzlich vibriert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Räumelement intermittierend betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißgasstrom über eine horizontale und/oder vertikale Kühlstrecke geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im horizontalen und vertikalen Bereich der Kühlstrecke ein Räumelement angeordnet ist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Räumelement ein in der Kühlstrecke geführter Räumstempel verwendet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Räumelement eine in der Kühlstrecke geführte Räumschnecke verwendet wird.