DE102009005856A1 - Device for pressure equalization between the reaction chamber and the cooling screen gap in an air flow gasifier with a firmly welded-in cooling screen - Google Patents

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Abstract

Ein Reaktor zur Vergasung von gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen im Flugstrom weist einen gasdicht in einem Druckmantel eingeschweißten Kühlschirm auf. Zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt ist eine Verbindung zwischen dem Stickstoff-gespülten Überwachungskanal im Brenner und dem Kühlschirmspalt vorgesehen. Für eine Notentspannung können gesteuerte Verbindungen zwischen Kühlschirmspalt einerseits und Brennstoffzuführungen sowie Oxidationsmittelzuführung andererseits ergänzt sein. Eine Beschädigung des Kühlschirmes durch allzu großen Druckunterschied zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt wird vermieden, durch Vergasungsgas im Kühlschirmspalt verursachte Korrosion wird ausgeschlossen.A reactor for the gasification of gaseous, liquid or solid fuels in the flow stream has a gas-tight welded in a pressure jacket cooling screen. For pressure equalization between the reaction chamber and the cooling screen gap, a connection between the nitrogen-purged monitoring channel in the burner and the cooling screen gap is provided. For emergency release, controlled connections between the cooling screen gap on the one hand and fuel feeds and oxidant supply on the other can be added. Damage to the cooling screen due to excessive pressure difference between the reaction space and cooling screen gap is avoided, caused by gasification in the cooling screen gap corrosion is excluded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reaktor zur Vergasung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen im Flugstrom bei Temperaturen zwischen 1200 und 1900°C und Drücken zwischen Umgebungsdruck und 10 MPa (100 bar).The The invention relates to a reactor for the gasification of solid, liquid and gaseous fuels in the flow stream at temperatures between 1200 and 1900 ° C and pressures between Ambient pressure and 10 MPa (100 bar).

Feste und flüssige Brennstoffe können durch Kohlen unterschiedlichen Inkohlungsgrades sowie Kokse unterschiedlichen Herkommens, aber auch brennbare Flüssigkeiten mit bestimmten Feststoff- und Aschegehalten aber auch Wasser-, Kohle- oder Öl-Kohle-Suspensionen, sogenannte Slurries gegeben sein. Gasförmige Brennstoffe können durch gasförmige Kohlenwasserstoffe, insbesondere Erdgas, gegeben sein.firm and liquid fuels can be different by coals Coal grading and cokes of different origin, but also flammable liquids with certain solids and Ash but also water, coal or oil-carbon suspensions, be given so-called slurries. Gaseous fuels can by gaseous hydrocarbons, in particular Natural gas, be given.

Bekannt ist ein Reaktor zur Flugstromvergasung unterschiedlicher fester und flüssiger Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel unter normalem oder erhöhtem Druck.Known is a reactor for entrained flow gasification of different firm and liquid fuels containing a free oxygen Oxidizing agent under normal or elevated pressure.

Eine solche Vorrichtung geht aus DE 197 181 31 A1 hervor. Eine ausführliche Beschreibung eines solchen mit Kühlschirm ausgerüsteten Vergasungsreaktors findet sich in J. Carl u. a., NOELL-KONVERSIONSVERFAHREN, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH 1996, Seiten 32–33 .Such a device goes out DE 197 181 31 A1 out. A detailed description of such a chiller-equipped gasification reactor can be found in US Pat J. Carl et al., NOELL CONVERSION PROCESS, EF publishing house for energy and environmental technology GmbH 1996, pages 32-33 ,

In der darin beschriebenen Konzeption befindet sich ein aus gasdicht verschweißten Kühlrohren bestehender Kühlschirm innerhalb eines Druckgefäßes. Dieser Kühlschirm ist auf einem Zwischenboden abgestützt und kann sich nach oben frei ausdehnen. Damit wird sichergestellt, dass beim Auftreten verschiedener Temperaturen auf Grund von An- und Abfahrvorgängen und daraus bedingter Längenänderung keine mechanischen Spannungen auftreten können, die ggf. zu einer Zerstörung führen könnten. Um dies zu erreichen, befindet sich am oberen Ende des Kühlschirmes keine feste Verbindung, sondern ein Spalt zwi schen dem Kühlschirmkragen und dem Brennerhalterungsflansch, der eine freie Beweglichkeit sichert. Um ein Hinterströmen des Kühlschirmspaltes bei Druckschwankungen im System von Vergasungsgas zu verhindern, wird der Kühlschirmspalt mit einem trockenen, kondensat- und sauerstofffreien Gas gespült. Trotz der Spülung kommt es, wie die Praxis zeigt, zur Hinterströmung mit Vergasungsgas, was zu Korrosion an der Rückseite des Kühlschirmes oder am Druckmantel führt. Dies kann zu Betriebsausfällen bis zur Zerstörung des Kühlschirmes oder des Druckmantels führen.In the concept described therein is a gas-tight welded cooling tubes existing cooling screen inside a pressure vessel. This cooling screen is supported on a false floor and can be down Stretching freely above. This will ensure that when it occurs different temperatures due to startup and shutdown and consequent change in length no mechanical Tension may occur, possibly leading to destruction could lead. To accomplish this, is located no firm connection at the upper end of the cooling screen, but a gap between the Kühlschirmkragen rule and the Brennerhalterungsflansch, which ensures a free mobility. To a backflow the cooling screen gap at pressure fluctuations in the system of To prevent gasification gas, the cooling screen gap with a dry, condensate and oxygen-free gas flushed. Despite the flushing, it comes, as the practice shows, to the backflow with gasification gas, causing corrosion at the back of the Cooling screen or on the pressure jacket leads. This can to breakdowns until the destruction of the cooling screen or the pressure jacket.

Nachteil dieser Ausführung ist, dass zum Druckausgleich zwischen Kühlschirmspalt und Reaktionsraum innerhalb des Reaktors eine Verbindung bestehen muss, die unter allen Bedingungen (Reaktorbespannung und -entspannung) einen Druckausgleich ermöglicht. Um diese Bedingung zu sichern, muss die Verbindung auch einen entsprechend großen Querschnitt aufweisen, damit insbesondere bei der Notentspannung ein schneller Gasaustausch erfolgen kann und bezüglich des Innendrucks kein zu großer Überdruck von Außen auf den Kühlschirm einwirkt. Ein großer Verbindungsquerschnitt führt aber zu den oben genannten Problemen bezüglich Korrosion.disadvantage This version is that for pressure equalization between Cooling screen gap and reaction space inside the reactor a connection must exist under all conditions (reactor lining and relaxation) allows pressure equalization. Around To secure condition, the connection must also be one accordingly have a large cross-section, thus in particular in the Emergency release a quick gas exchange can be done and with respect the internal pressure is not too great pressure from the outside acts on the cooling screen. A big connection cross section but leads to the above problems regarding Corrosion.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine einfache und zuverlässige Ausgestaltung für einen Vergasungsreaktor anzugeben, die einen Druckausgleich zwischen dem innerhalb des Kühlschirms befindlichen Reaktionsraum und dem außerhalb des Kühlschirms befindlichen Kühlschirmspalt bewirkt und die dabei ein Überströmen von Vergasungsgas in den Kühlschirmspalt mit der Folge von dort einsetzender Korrosion vermeidet.Of the Invention is based on the problem, a simple and reliable Specify design for a gasification reactor, the a pressure equalization between the inside of the cooling screen located Reaction space and outside the cooling screen located cooling screen gap causes and thereby an overflow from gasification gas into the cooling screen gap with the result avoids corrosion starting from there.

Das Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The Problem is solved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird generell eine feste Verbindung des Kühlschirmes mit dem Druckmantel bzw. dem oberen Reaktorflansch vorgeschlagen, wodurch der Kühlschirmspalt und der Vergasungsraum als getrennte Räume ausgeführt sind. Hierdurch entfällt eine dauernde Gasspülung und ein Hinterströmen durch Vergasungsgas wird verhindert. Beachtet werden muss aller dings, dass beim Betrieb des Reaktors der Reaktionsraum mit Drücken bis 8 MPa (80 bar) bespannt wird und damit auch der Kühlschirm mit Innendruck belastet wird, was zur Zerstörung des Kühlschirmes führen würde. Aus diesem Grund wird auch der Spalt hinter dem Kühlschirm druckgleich mit bespannt, um den Differenzdruck zwischen beiden Räumen gering zu halten.According to the invention generally a firm connection of the cooling screen with the Pressure jacket or the upper reactor flange proposed, whereby the cooling screen gap and the gasification chamber as separate Rooms are executed. This is eliminated a continuous gas flush and a backflow by gasification gas is prevented. But it has to be considered, that during operation of the reactor, the reaction space with pressures up to 8 MPa (80 bar) is covered and thus the cooling screen with Internal pressure is charged, causing the destruction of the cooling screen would lead. For this reason, the gap is also behind the cooling screen pressure equal with covered to the To keep the differential pressure between the two rooms low.

Der Betrieb des Reaktors wird mittels eines Pilotbrenners ermöglicht und überwacht. Hierzu beinhaltet dieser Pilotbrenner einen Kanal, der mit Stickstoff gespült wird und der die gesamte Betriebsphase zwischen Pilotbrennerzündung bei 0,3 MPa (3 bar) und Dauerbetrieb des Hauptbrenners bis 8 MPa (80 bar) ständig in Betrieb ist. Dieser Stickstoffzuführungskanal ist immer mit dem Druck im Reaktionsraum auf einem Druckniveau.Of the Operation of the reactor is made possible by means of a pilot burner and monitored. For this purpose, this pilot burner includes one Channel, which is purged with nitrogen and the whole Operating phase between pilot burner ignition at 0.3 MPa (3 bar) and continuous operation of the main burner to 8 MPa (80 bar) constantly is in operation. This nitrogen supply channel is always with the pressure in the reaction space at a pressure level.

Erfindungsgemäß wird von dieser Stickstoffzuführung eine zusätzliche Verbindungsleitung zum Spalt hinter dem Kühlschirm geschaffen. Wird jetzt der Reaktionsraum bespannt, so steigt gleichzeitig auch der Druck im Spalt hinter dem Kühlschirm mit an. Hierdurch herrscht zwischen dem Reaktionsraum und dem Spalt hinter dem Kühlschirm nur eine sehr geringe Druckdifferenz. Druckschwankungen im Reaktionsraum haben damit keine Auswirkung auf den Druck im Kühlschirmspalt. Bei normaler Entspannung des Reaktors erfolgt über die Verbindungsleitung eine Strömungsumkehr, wobei Reaktionsraum wie Kühlschirmspalt gleichmäßig entspannt werden, so dass zwischen Kühlschirmspalt und Reaktionsraum keine belastende Druckdifferenz auftritt.According to the invention, an additional connecting line to the gap behind the cooling screen is created by this nitrogen supply. If the reaction space is now covered, the pressure in the gap behind the cooling screen also increases at the same time. As a result, there is only a very small pressure difference between the reaction space and the gap behind the cooling screen. Pressure fluctuations in the reaction chamber thus have no effect on the pressure in the cooling screen gap. With normal relaxing tion of the reactor takes place via the connecting line, a flow reversal, the reaction space as the cooling screen gap are uniformly relaxed, so that between the cooling screen gap and the reaction space no incriminating pressure difference occurs.

Der verwendete Stickstoff erweist sich als besonders geeignetes Medium zur Bespannung des Spaltes hinter dem Kühlschirm, da hierdurch jegliche Korrosion hinter dem Kühlschirm ausgeschlossen werden kann.Of the used nitrogen proves to be a particularly suitable medium for covering the gap behind the cooling screen, as a result any corrosion is excluded behind the cooling screen can.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist eine gleichmäßige Be- und Entspannung des Reaktionsraumes sowie des Spaltes zwischen Kühlschirm und Druckmantel geschaffen.By the measure according to the invention is a uniform loading and relaxation of the reaction space and created the gap between the cooling screen and pressure jacket.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine zusätzliche Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und Sauerstoffzuführung gegeben.In Further development of the invention is an additional connection between cooling screen gap and oxygen supply given.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine zusätzliche Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und einer Brennstoffzuführungsleitung gegeben.In Further development of the invention is an additional connection between the cooling screen gap and a fuel supply line given.

In Weiterbildung der Erfindung sind zusätzliche Verbindungen zwischen Kühlschirmspalt und mehreren Brennstoffzuführungsleitungen gegeben.In Further development of the invention are additional connections between the cooling screen gap and a plurality of fuel supply lines given.

In Weiterbildung der Erfindung sind zusätzliche Verbindungen zwischen Kühlschirmspalt und Sauerstoffzuführung sowie zwischen Kühlschirmspalt und einer Anzahl von Brennstoffzuführungsleitungen gegeben.In Further development of the invention are additional connections between cooling screen gap and oxygen supply and between the cooling screen gap and a number of fuel supply lines given.

Durch die genannten Maßnahmen wird bei einer schnellen Notentspannung des Reaktionsraumes ein ausreichender Querschnitt für den Druckausgleich geschaffen, wenn der Kanal des Pilotbrenners alleine nicht ausreicht.By The above measures will be at a rapid emergency release the reaction space a sufficient cross section for the Pressure equalization created when the channel of the pilot burner alone not enough.

Alle Verbindungsleitungen können mit Absperrventilen ausgerüstet sein, die eine Medienströmung nur in Richtung Hauptbrenner zulassen. Bei Notentspannung öffnen die Ventile zusätzlich und es kann eine schnelle Entspannung des Kühlschirmspaltes erfolgen. Durch die Sperrung der Strömung in Richtung Kühlschirmspalt kann auch bei undichten Ventilen keine Strömungsumkehr in Richtung Kühlschirmspalt erfolgen.All Connecting pipes can be equipped with shut-off valves be that a media flow only towards the main burner allow. With emergency release, the valves open additionally and it can be a quick relaxation of the cooling screen gap respectively. By blocking the flow in the direction of the cooling screen gap can not reverse the flow even with leaking valves in the direction of the cooling screen gap.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Rückschlagventil durch eine Kombination eines Absperrventils mit einer Rückschlagsicherung gegeben. Hierdurch wird eine Steuerbarkeit der Verbindungsleitung, in der das Absperrventil angeordnet ist, mit einem Schutz vor Eindringen von Vergasungsgas in den Kühlschirmspalt erreicht.In A particular embodiment of the invention is a check valve by a combination of a shut-off valve with a non-return valve given. As a result, a controllability of the connecting line, in which the shut-off valve is arranged, with a protection against ingress achieved by gasification gas in the cooling screen gap.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Einzelleitungen im Querschnitt so bemessen, dass selbst bei Nicht-Öffnen eines Rückschlagventils im Notentspannungsfall der Druckausgleich über die restlichen Leitungen ausreicht.In Another embodiment of the invention, the individual lines in Cross-section dimensioned so that even when not opening a Check valve in case of emergency expansion of the pressure compensation via the remaining lines are sufficient.

Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:The Invention will be described below as an exemplary embodiment To an extent necessary for understanding on the basis of a Figure explained in more detail. Showing:

1 einen erfindungsgemäßen Vergasungsreaktor mit einem Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt durch Stickstoffspülung. 1 a gasification reactor according to the invention with a pressure equalization between the reaction space and cooling screen gap through nitrogen purge.

Bei dem erfindungsgemäßen Reaktor besteht eine gasdichte, feste Verbindung des Kühlschirmes 4 mit dem Druckmantel 6 bzw. dem oberen Reaktorflansch, wodurch der Kühlschirmspalt 5 und der Vergasungsraum 3 getrennte Räume bilden.In the reactor according to the invention, there is a gas-tight, firm connection of the cooling screen 4 with the pressure jacket 6 or the upper reactor flange, whereby the cooling screen gap 5 and the gasification room 3 form separate spaces.

Am Kopf des Reaktors ist ein Kombibrenner angeordnet, der aus einem zentralen Pilotbrenner 1 und einem um diesen angeordneten Hauptbrenner 2 besteht. Zur Inbetriebnahme wird der Pilotbrenner 1 gezündet und anschließend der Druck im Reaktionsraum langsam auf den Betriebsdruck bis ca. 80 bar erhöht. Durch die erfindungsgemäße Trennung des Reaktionsraumes 3 und des Kühlschirmspaltes 5, um eine Hinterströmung bzw. einen Gasaustausch zu vermeiden, würde hierbei nur der Reaktionsraum 3 bespannt und der Kühlschirmspalt 5 bleibt drucklos. Durch den hohen Reaktionsraumdruck bis 80 bar wird der Kühlschirm 4 nur mit Innendruck belastet, was zur Zerstörung führen würde.At the head of the reactor, a combination burner is arranged, which consists of a central pilot burner 1 and a main burner arranged around it 2 consists. Commissioning will be the pilot burner 1 ignited and then the pressure in the reaction chamber slowly increased to the operating pressure to about 80 bar. By the separation of the reaction space according to the invention 3 and the cooling screen gap 5 In order to avoid a backflow or a gas exchange, this would only the reaction space 3 covered and the cooling screen gap 5 remains pressureless. Due to the high reaction space pressure up to 80 bar, the cooling screen becomes 4 only loaded with internal pressure, which would lead to destruction.

Aus diesem Grund wird auch der Kühlschirmspalt 5 hinter dem Kühlschirm 4 druckgleich mit bespannt, um den Differenzdruck zwischen beiden Räumen gering zu halten.For this reason, the cooling screen gap is also 5 behind the cooling screen 4 pressure equal with covered to keep the differential pressure between the two rooms low.

Als Medium zur gleichzeitigen Bespannung des Kühlschirmspaltes 5 hinter dem Kühlschirm 4 wird Stickstoff verwendet, wodurch jegliche Korrosion hinter dem Kühlschirm ausgeschlossen wird.As a medium for simultaneous covering of the cooling screen gap 5 behind the cooling screen 4 Nitrogen is used, which eliminates any corrosion behind the cooling screen.

Zur Inbetriebnahme des Reaktors wird der Pilotbrenners 1 gezündet. Dieser Pilotbrenner 1 beinhaltet einen freien Kanal, der dauerhaft mit Stickstoff über die Zuführungsleitung 9 gespült und durch den der Pilotbrenner 1 mit einer optischen Flammenüberwachung überwacht wird.To commission the reactor of the pilot burner 1 ignited. This pilot burner 1 includes a free channel that is permanently filled with nitrogen via the supply line 9 flushed and through the pilot burner 1 is monitored with an optical flame monitoring.

Während der gesamte Betriebsphase zwischen Pilotbrennerzündung bei ca. 3 bar und Dauerbetrieb des Hauptbrenners 2 bis 80 bar ist diese Stickstoffzuführung 9 immer mit dem Druck im Reaktionsraum 3 auf einem Druckniveau.During the entire operating phase between pilot burner ignition at approx. 3 bar and continuous operation of the main burner 2 up to 80 bar is this nitrogen supply 9 always with the pressure in the reaction space 3 at a pressure level.

Erfindungsgemäß wird von dieser Stickstoffzuführung 9 eine zusätzliche Verbindungsleitung 8 zum Stutzen 7 in den Kühlschirmspalt 5 geschaffen. Wird jetzt der Reaktionsraum 3 bespannt, so steigt gleichzeitig auch der Druck im Kühlschirmspalt 5 hinter dem Kühlschirm 4 mit an. Hierdurch herrscht zwischen dem Reaktionsraum 3 und dem Kühlschirmspalt 5 nur eine sehr geringe Druckdifferenz. Druckschwankungen im Reaktionsraum 3 haben damit keine Auswirkung auf den Druck im Kühlschirmspalt 5.According to the invention of this nitrogen feed 9 an additional connection line 8th to the neck 7 in the cooling screen gap 5 created. Now the reaction space 3 covered, so also increases the pressure in the cooling screen gap 5 behind the cooling screen 4 with. This rules between the reaction space 3 and the cooling screen gap 5 only a very small pressure difference. Pressure fluctuations in the reaction space 3 have no effect on the pressure in the cooling screen gap 5 ,

Bei normaler Entspannung des Reaktors erfolgt über die Verbindungsleitung 8 eine Strömungsumkehr und Reaktionsraum 3 und Kühlschirmspalt 5 werden gleichmäßig entspannt, so dass zwischen Kühlschirmspalt 5 und Reaktionsraum 3 keine belastende Druckdifferenz auftritt.At normal relaxation of the reactor via the connecting line 8th a flow reversal and reaction space 3 and cooling screen gap 5 are evenly relaxed, leaving between cooling screen gap 5 and reaction space 3 no stressful pressure difference occurs.

Der Rohgasabgang 19 ist zum einen mit einer Gasabgangsarmatur 20 verbunden, über das das Rohgas aus dem Quenchraum 18 einer weiteren Verwertung regelmäßig zugeführt wird und zum anderen mit einer Entspannungsarmatur 21 verbunden, über das eine Notentspannung des Vergasungsreaktors in einen Auffangbehälter oder in die Atmosphäre möglich ist. Überschreitet der Druck in dem Vergasungsreaktor einen vorgegebenen Grenzwert wird die Gasabgangsarmatur 20 geschlossen und die Entspannungsarmatur 21 geöffnet.The raw gas outlet 19 is on the one hand with a gas outlet fitting 20 connected, over which the raw gas from the Quenchraum 18 a further utilization is regularly fed and the other with a relaxation valve 21 connected via the emergency relaxation of the gasification reactor in a collecting container or in the atmosphere is possible. If the pressure in the gasification reactor exceeds a predetermined limit value, the gas outlet fitting 20 closed and the relaxation faucet 21 open.

Im Falle einer schnellen Notentspannung des Reaktionsraumes 3 würde die Verbindung über die Leitungen 8 und 9 für einen Druckausgleich allein nicht ausreichen.In the case of a rapid emergency release of the reaction space 3 would connect over the wires 8th and 9 not sufficient for pressure equalization alone.

Für diesen Notfall existieren zusätzlich 3 Verbindungsleitungen 13 zu den 3 Stück Kohlenstaubzuführungsleitungen 10 und eine Verbindungsleitung 14 zur Sauerstoffzuführung 11. Alle Leitungen sind mit Absperrventilen 12 ausgerüstet, die eine Medienströmung nur in Richtung Hauptbrenner 2 zulassen.For this emergency there are additionally 3 connection lines 13 to the 3 pieces of coal dust supply lines 10 and a connection line 14 for oxygen supply 11 , All lines are equipped with shut-off valves 12 equipped with a media flow only in the direction of the main burner 2 allow.

Bei Notentspannung öffnen die Ventile 12 zusätzlich und es kann eine schnelle Entspannung des Kühlschirmspaltes 5 erfolgen. Die Einzelleitungen 13 und 14 sind im Querschnitt so bemessen, dass selbst bei Versagen eines Ventils 12 der Druckausgleich über die restlichen Leitungen ausreicht. Durch die Sperrung der Strömung in Richtung Kühlschirmspalt 5 kann auch bei undichten Ventilen 12 keine Strömungsumkehr in Richtung Kühlschirmspalt 5 erfolgen.During emergency release, the valves open 12 In addition and it can be a quick relaxation of the cooling screen gap 5 respectively. The single lines 13 and 14 are dimensioned in cross-section so that even if a valve fails 12 the pressure equalization over the remaining lines is sufficient. By blocking the flow in the direction of the cooling screen gap 5 Can also be leaking valves 12 no flow reversal in the direction of the cooling screen gap 5 respectively.

Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum (3) und Kühlschirmspalt (5) bei einem Flugstromvergaser zur Vergasung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen zur Erzeugung eines CO- und wasserstoffreichen Rohgases bei Reaktionsraumdrücken bis 80 bar wobei zum Druckausgleich zwischen dem Reaktionsraum (3) und Kühlschirmspalt (5) zwischen Kühlschirm (4) und Druckmantel (6) eine Verbindungsleitung (8) besteht, die von der Stickstoffzuführungsleitung (9) am Pilotbrenner (1) abzweigt und zum Stutzen (7) am Kühlschirmspalt (5) führt.The invention also includes a device for pressure equalization between the reaction space ( 3 ) and cooling screen gap ( 5 ) in an air flow gasifier for the gasification of solid, liquid and gaseous fuels to produce a CO and hydrogen-rich raw gas at reaction chamber pressures up to 80 bar wherein the pressure equalization between the reaction space ( 3 ) and cooling screen gap ( 5 ) between the cooling screen ( 4 ) and pressure jacket ( 6 ) a connection line ( 8th ) supplied by the nitrogen supply line ( 9 ) on the pilot burner ( 1 ) branches off and to trim ( 7 ) at the cooling screen gap ( 5 ) leads.

In weiterer Ausgestaltung umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung, bei der für schnelle Entspannungsvorgänge des Reaktionsraumes noch zusätzliche Verbindungsleitungen (13) und (14) vorhanden sind, die mit Absperrventilen (12) mit Rückschlagsicherung ausgerüstet sind, von der Verbindungsleitung (8) abzweigen und mit den Kohlenstaubzuführungsrohren (10) beziehungsweise der Sauerstoffzuführung (11) verbunden sind.In a further embodiment, the invention also encompasses a device in which, for rapid relaxation processes of the reaction space, additional connecting lines ( 13 ) and ( 14 ), which are equipped with shut-off valves ( 12 ) are equipped with non-return valve, of the connecting line ( 8th ) and with the coal dust feed tubes ( 10 ) or the oxygen supply ( 11 ) are connected.

In weiterer Ausgestaltung umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung, bei der die zusätzlichen Verbindungsleitungen (13) und (14) mit einer Strömungssicherung ausgerüstet sind, die nur eine Medienströmung aus dem Kühlschirmspalt (5) über Stutzen (7) und der Verbindungsleitung (8) zum Hauptbrenner (2) in den Reaktor zulassen.In a further embodiment, the invention also includes a device in which the additional connecting lines ( 13 ) and ( 14 ) are equipped with a flow safety device, which only a media flow from the cooling screen gap ( 5 ) via nozzles ( 7 ) and the connection line ( 8th ) to the main burner ( 2 ) into the reactor.

11
Pilotbrennerpilot burner
22
Hauptbrennermain burner
33
Reaktionsraumreaction chamber
44
Kühlschirmcooling screen
55
KühlschirmspaltCooling screen gap
66
Druckmantelpressure shroud
77
N2-Zuführungsstutzen in KühlschirmspaltN2 feedblock in cooling screen gap
88th
N2-Verbindungsleitung zwischen Pilotbrenner und Stutzen 7 N2 connecting line between pilot burner and nozzle 7
99
N2-Zuführung zum PilotbrennerN2 feed to the pilot burner
1010
3 × Kohlenstaubzuführungsrohre zum Hauptbrenner3 × carbon dust feed pipes to the main burner
1111
Sauerstoffzuführung zum Hauptbrenneroxygen supply to the main burner
1212
4 × Absperrventile mit Rückströmsicherung4 × shut-off valves with backflow protection
1313
N2-Verbindungsleitung zu den KohlenstaubleitungenN2 interconnector to the coal dust pipes
1414
N2-Verbindungsleitung zur O2-Zuführung zum HauptbrennerN2 interconnector to the O2 supply to the main burner
1515
SchlackeablaufkörperSlag drain body
1616
Gasübergang zum QuenchraumGas transition to the quench room
1717
Quenchdüsequench nozzle
1818
Quenchraumquench
1919
Rohgasabgangcrude gas
2020
GasabgangsarmaturGas outlet fitting
2121
Entspannungsarmaturrelaxation fitting

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (9)

Reaktor zur Vergasung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen im Flugstrom bei Temperaturen zwischen 1200 und 1900°C und Drücken zwischen Umgebungsdruck und 10 MPa (100 bar), bei dem – ein Kühlschirm (4) gasdicht in einen Druckmantel (6) eingebaut ist, – zwischen Kühlschirm und Druckmantel ein Kühlschirmspalt (5) besteht, – ein Brenner (1) mit einem Stickstoff-gespülten Überwachungskanal angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Überwachungskanal und Kühlschirmspalt eine Verbindung (8) angeordnet ist.Reactor for the gasification of solid, liquid and gaseous fuels in the flow stream at temperatures between 1200 and 1900 ° C and pressures between ambient pressure and 10 MPa (100 bar), in which - a cooling screen ( 4 ) gas-tight in a pressure jacket ( 6 ), - a cooling screen gap between the cooling screen and the pressure jacket ( 5 ), - a burner ( 1 ) is arranged with a nitrogen-purged monitoring channel, characterized in that between the monitoring channel and cooling screen gap a connection ( 8th ) is arranged. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und der Oxidationsmittelzuführungsleitung (11) gegeben ist.Reactor according to claim 1, characterized in that a connection between the cooling screen gap and the oxidant supply line ( 11 ) given is. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und Oxidationsmittelzuführungsleitung ein Rückschlagventil (14) angeordnet ist.Reactor according to claim 2, characterized in that in the connection between the cooling screen gap and the oxidant supply line a check valve ( 14 ) is arranged. Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und einer Brennstoffzuführungsleitung (10) gegeben ist.Reactor according to one of the preceding claims, characterized in that a connection between the cooling screen gap and a fuel supply line ( 10 ) given is. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und Brennstoffzuführungsleitung ein Rückschlagventil (13) angeordnet ist.Reactor according to claim 2, characterized in that in the connection between the cooling screen gap and the fuel supply line a check valve ( 13 ) is arranged. Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mehreren Brennstoffzuführungsleitungen (10) und Kühlschirmspalt jeweilige Verbindungen (13) angeordnet sind.Reactor according to one of the preceding claims, characterized in that between a plurality of fuel supply lines ( 10 ) and cooling screen gap respective connections ( 13 ) are arranged. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verbindungen zu allen Brennstoffzuführungsleitungen jeweilige Rückschlagventile (12) angeordnet sind.Reactor according to claim 6, characterized in that in the connections to all fuel supply lines respective non-return valves ( 12 ) are arranged. Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil durch eine Kombination eines Absperrventils mit einer Rückschlagsicherung gegeben ist.Reactor according to one of the preceding claims 3 to 7, characterized in that a check valve by a combination of a shut-off valve with a non-return valve given is. Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch Dimensionierung der Strömungswiderstände der n Verbindungen zwischen Kühlschirmspalt und Reaktionsraum derart, dass eine sichere Notentspannung über n-1 Verbindungen durchführbar ist.Reactor according to one of the preceding claims 2 to 8, characterized by dimensioning of the flow resistances the n connections between cooling screen gap and reaction space such that a secure emergency release over n-1 connections is feasible.
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