DE102009022186A1 - Vorrichtung zur Beeinflussung der Strömung in einem Verbindungsrohr Kohlevergasungsreaktor/Gaskühler - Google Patents

Abstract

Mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung der Strömung, insbesondere in einem horizontalen Verbindungsrohr (1) zwischen einem Kohlevergasungsreaktor und einem Gaskühler/Reiniger, soll eine Lösung geschaffen werden, deren Aufgabe darin besteht, den Gasfluss eines heißen Synthesegases ggf. reduzieren oder absperren zu können, ohne den hohen Belastungen durch die Korrosivität und die hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein, bei Vermeidung aufwändiger Ventile oder Regeleinrichtungen. Dies wird erreicht durch eine Venturieinschnürung im Strömungsweg des Gases im Rohr (1) sowie einen an einer zentrisch angeordneten Schubstange (4) positionierten Strömungskegel (4a), wobei zur Bewegung der Schubstange (4) ein nach außen geführtes Gestänge (4b) vorgesehen ist.

Description

• Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Strömung, insbesondere in einem horizontalen Verbindungsrohr zwischen einem Kohlevergasungsreaktor und einem Gaskühler/Reiniger.
• Eine Herstellungsmöglichkeit für Synthesegas besteht in der Vergasung von feingemahlenen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit einem sauerstoffhaltigen Gas. Dabei erhält man ein gasförmiges Produkt, das im Wesentlichen aus Kohlenmonoxid besteht. Bei einer Zumischung von Wasserdampf in das Ausgangsgas erhält man ein Produktgas, das auch Wasserstoff als Beimengung enthält. Das so erhaltene Synthesegas ist beispielsweise zur Herstellung von Ammoniak oder Methanol, aber auch zur Bereitstellung von Wasserstoff geeignet.
• Bei der Herstellung von Synthesegas durch einen Kohlevergasungsprozess wird ein Kohlevergasungsreaktor eingesetzt, der ein mit Feststoffen und Sauergasen beladenes Synthesegas liefert. Zur Weiterverwendung muss dieses gereinigt werden, so dass dieses in eine Vorrichtung zur Gaswäsche geleitet wird. Um den Gasfluss von dem Reaktor in die Vorrichtung zur Gaswäsche steuern zu können, ist es häufig notwendig, den Gasfluss zu unterbrechen oder zu regeln. Eine Regelung mit herkömmlichen Ventilen oder Schiebern ist jedoch häufig wartungs- oder störanfällig, weil das Synthesegas heiß ist und mit korrosiven Bestandteilen beladen sein kann. Herkömmliche Ventile oder Schieber müssen deshalb nach einiger Zeit ausgetauscht werden, was zu erhöhten Betriebskosten und zu erhöhtem Wartungsaufwand führt.
• Hier setzt die Erfindung an, deren Aufgabe darin besteht, den Gasfluss eines heißen Synthesegases ggf. reduzieren oder absperren zu können, ohne den hohen Belastungen durch die Korrosivität und die hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein, bei Vermeidung aufwändiger Ventile oder Regeleinrichtungen.
• Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art gelöst durch eine Venturieinschnürung im Strömungsweg des Gases im Rohr sowie einem an einer zentrisch geführten Schubstange positionierten Strömungskegel, wobei zur Bewegung der Schubstange ein nach außen geführtes Gestänge vorgesehen ist.
• Durch die Erfindung wird mit einfachen Mitteln eine optimale Regelungsmöglichkeit innerhalb eines horizontalen Verbindungsrohres zwischen dem Kohlevergasungsreaktor einerseits und einer Gaswäsche andererseits bereitgestellt.
• An dieser Stelle sei bemerkt, dass beispielsweise aus der DE 2150015 A ein Hochleistungsnassabscheider bekannt ist, der von einem Rohr gebildet wird, in dem zur Erzeugung des Venturieffektes ein Strömungskegel sitzt, wobei dieser geringfügig längsverstellbar ist, um die Strömungsgeschwindigkeit und den Durchsatz im Rohr einstellen zu können, eine von außen betätigbare Längsverschiebungseinrichtung ist hier ebensowenig vorgesehen wie besondere Maßnahmen zur Temperaturstabilisierung.
• Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schubstange mit einer Stelleinrichtung versehen ist, wobei zweckmäßig der nach außen geführte, die innenliegende Schubstange beaufschlagende Gestängearm mit einer derartigen Stelleinrichtung zusammenwirkt.
• In weiterer Ausgestaltung ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Stelleinrichtung zur mechanischen und/oder elektri schen und/oder hydraulischen Verstellung der Schubstange ausgebildet ist.
• Zweckmäßig kann es sein, wie dies die Erfindung ebenfalls in weiterer Ausgestaltung vorsieht, dass am Rohr wenigstens zwei Blindstutzen, insbesondere drei Blindstutzen mit die Schubstange beaufschlagenden Gestängearmen vorgesehen sind und durch die dreiarmige Ausbildung eine besonders hohe Stabilität und Funktionssicherheit gewährleistet ist.
• Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass im Strömungsweg des Gases im Rohr vor der Venturieinschnürung Wassereindüsungen vorgesehen sind.
• Je nach Bauart kann es ggf. vorteilhaft sein, einen Teil dieser Wassereindüsungen gleichzeitig als Stützelement für die Schubstange auszubilden.
• Um den auftretenden Belastungen gerecht zu werden, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung auch vor, dass wenigstens die mit dem durchströmenden Gas in Kontakt stehenden Elemente und Flächen aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen oder mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehen sind.
• Diese Ausgestaltung ist von Vorteil, da hergestelltes Synthesegas Temperaturen von 200° bis 1.700°C aufweisen kann, wobei die Drücke des Synthesegases zwischen 0,1 bis 30 Mpa betragen können, wobei diese Zahlenangaben lediglich als Beispiel dienen, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre.
• Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
• 1 in vereinfachter Darstellung das erfindungsgemäße Verbindungsrohr mit der Vorrichtung im Schnitt mit dem Strömungskegel in Schließposition,
• 2 in gleicher Darstellung den Strömungskegel in geöffneter Position,
• 3 einen Querschnitt durch ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstetes Rohr mit drei Stelleinrichtungen sowie in
• 4 in der Darstellung der 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Wassereindüsung.
• 1 zeigt ein Verbindungsrohr 1 durch das ausgehend von einem Kohlevergasungsreaktor ein Gasstrom 2 geleitet wird. Der Gasstrom muss beim Durchleiten durch das Rohr eine Verengung 3 passieren. Diese Verengung wird durch eine Schubstange 4 mit einer Verdickung 4a abgesperrt. Die Führungsstange wird über ein Gestänge 4b mit zwei Knoten 5a, 5b durch eine Stopfbuchse 6 nach außen geführt und dort mit einem Stellmotor 7 angetrieben. Die Verbindungsstange 4b wird durch einen Blindstutzen 8 geführt, der mit einem Verschlussdeckel 8a abgesperrt wird. Am Ende des Verbindungsstückes tritt der Gasstrom 9 aus, wo sich eine Vorrichtung zur Gaswäsche anschließt.
• 2 zeigt ein Verbindungsrohr 1, durch das ausgehend von einem Kohlevergasungsreaktor ein Gasstrom 2 geleitet wird. Der Gasstrom 2 muss beim Durchleiten durch das Rohr eine Verengung 3 passieren. Durch das Rohr führt eine Schubstange 4 mit einer Verdickung 4a, die hier zurückgezogen ist. Dadurch wird das Rohr für den Gasstrom passierbar.
• 3 zeigt das Verbindungsrohr 1 in der frontalen Ansicht. Das Rohr wird im Querschnitt durch eine Verengung 3 eingeschnürt, mit der die Geschwindigkeit des Gasstromes erhöht wird. Durch die Verengung wird eine Verdickung 4a geführt, die hier für einen Teil des Gasstromes 4c durchlässig ist. Die Verdickung ist an einer Schubstange 4 angebracht, die über eine Gestänge 4b mit einem Stellmotor 7 verbunden ist. Die Verbindungsstange wird über eine Stopfbuchse 6 in einen Blindstutzen 8 geführt. Zu sehen ist hier ebenfalls der Verschlussdeckel 8a.
• 4 zeigt das das erfindungsgemäße Verbindungsrohr mit Wassereindüsungsvorrichtungen. Eine davon ist im Gasstrom rückwärts gerichtet 10a und eine andere vorwärts gerichtet 10b. Ebenfalls zu sehen ist hier eine Vorrichtung zum Entlüften der Stopfbuchse 11. Die Vorrichtung befindet sich hier in der öffnenden Position.

1

Verbindungsrohr

2

Eintretender Gasstrom

3

Verengung

4

Schubstange

4a

Verdickung

4b

Gestänge

4c

Teil des Gasstromes

5a

Knoten

5b

Knoten

6

Stopfbuchse

7

Stellmotor

8

Blindstutzen

8a

Verschlussdeckel für Blindstutzen

9

Austretender Gasstrom

10a

Wassereindüsungsvorrichtung, rückwärts gerichtet

10b

Wassereindüsungsvorrichtung, vorwärts gerichtet

11

Entlüftungsvorrichtung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 2150015 A [0007]

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Beeinflussung der Strömung, insbesondere in einem horizontalen Verbindungsrohr (1) zwischen einem Kohlevergasungsreaktor und einem Gaskühler/Reiniger, gekennzeichnet durch eine Venturieinschnürung im Strömungsweg des Gases im Rohr (1) sowie einen an einer zentrisch angeordneten Schubstange (4) positionierten Strömungskegel (4a), wobei zur Bewegung der Schubstange (4) ein nach außen geführtes Gestänge (4b) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Schubstange (4) bewegende Gestänge (4b) von einem in einen Blindstutzen geführten Gestängearm und einem aus dem Blindstutzen (8) über eine Stopfbuchse (6) geführten Gestängearm gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (4) mit einer Stelleinrichtung (7) versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) zur mechanischen und/oder elektrischen und/oder hydraulischen Verstellung der Schubstange ausgebildet ist
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohr (1) wenigstens zwei Blindstutzen (8), insbesondere drei Blindstutzen (8), mit die Schubstange beaufschlagendem Gestänge vorgesehen sind (3).
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg des Gases im Rohr (1) vor der Venturieinschnürung (3) Wassereindüsungen (10a, 10b) vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Wassereindüsungen (10a, 10b) als Stützelemente für die Schubstange (4) ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die mit dem durchströmenden Gas in Kontakt stehenden Elemente aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen oder mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehen sind.