DE102009035051A1 - Vergasungsreaktor zur Herstellung von Rohgas - Google Patents
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Abstract
Bei einem Vergasungsreaktor zur Herstellung von CO- oder H-haltigem Rohgas durch Vergasung von aschehaltigem Brennstoff mit sauerstoffhaltigem Gas bei Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der Asche, wobei innerhalb eines Druckbehälters ein von einer kühlmediumdurchflossenen Membranwand gebildeter Reaktionsraum, anschließend ein Übergangsbereich sowie ein Quenchraum vorgesehen sind mit in Schwerkraftrichtung nachfolgendem Schlacke-/Wasserbad, soll eine Lösung geschaffen werden, mit der insbesondere dem Schlackebehälter eine wirtschaftlich günstige Gestaltung bei gleichzeitiger Vervielfältigung der Funktionsweise gegeben wird. Dies wird dadurch erreicht, dass im Schlacke-/Wasserbad (13) ein trichterförmiger Schlackesammelbehälter (12) vorgesehen ist, der in Einfallrichtung der Schlacke (Pfeil 18) mit einem zweiten trichterförmigen Einsatz (15) als Abscheidekonus ausgerüstet ist, dessen Trichterwand zum Schlackesammelbehälter (12) einen umlaufenden Ringspalt (17) bildet und dessen freie Randkante (16) oberhalb der freien Randkante (14) des Schlackesammelbehälters (12) positioniert ist.
Description
- Die Erfindung richtet sich auf einen Vergasungsreaktor zur Herstellung von CO- oder H2-haltigem Rohgas der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung.
- Ein derartiger Vergasungsreaktor ist beispielsweise aus der
WO 2009/036985 A1 US 4 474 584 , die insbesondere die Kühlung des heißen Synthesegases behandelt. - Die Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit Problemen, die bei derartigen Reaktoren auftauchen, wobei die Erfindung nicht auf den speziell hier angesprochenen Vergasungsreaktor beschränkt ist, sie richtet sich auch auf Apparate, bei denen ähnliche, weiter unten näher beschriebene Probleme auftauchen können.
- Ein derartiger Apparat muss geeignet sein, um Verfahren der Druckvergasung/Verbrennung von fein verteilten Brennstoffen zu ermöglichen, wozu die partielle Oxidation der Brennstoffe Kohlenstaub, fein verteilte Biomasse, Öl, Teere od. dgl. in einem Reaktor gehört. Hierzu gehört auch der getrennte oder gemeinsame Abzug von Schlacke oder Flugasche und erzeugtem Synthese- bzw. Rauchgas. Es muss eine Kühlung der Reaktionsprodukte (Gas und Schlacke/Flugasche) möglich gemacht werden, etwa durch Sprühquenchen, Gasquenchen, Strahlungsquenchen, Konvektionsheizflächen od. dgl., je nach Art des eingesetzten Verfahrens, wobei schließlich auch ein Augenmerk auf die Ausschleusung der Reaktionsprodukte aus dem Druckbehälter gerichtet werden muss.
- In der oben schon erwähnten, gattungsbildenden
WO 2009/036985 A1 - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere dem Schlackebehälter eine wirtschaftlich günstige Gestaltung bei gleichzeitiger Vervielfältigung der Funktionsweise zu geben.
- Bei einem Vergasungsreaktor der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass im Schlacke-/Wasserbad ein trichterförmiger Schlackesammelbehälter vorgesehen ist, der in Einfallrichtung der Schlacke mit einem zweiten trichterförmigen Einsatz als Abscheidekonus ausgerüstet ist, dessen Trichterwand zum Schlackesammelbehälter einen umlaufenden Ringspalt bildet und dessen freie Randkante oberhalb der freien Randkante des Schlackesammelbehälters positioniert ist.
- Da permanent ein Gas/Schlacke/Kühlwasser-Gemisch von oben in den trichterförmigen Schlackesammelbehälter einströmt, wird durch die erfindungsgemäße, teilweise Doppelwandigkeit des Trichterbereiches eine Überlaufströmung aus dem trichterförmigen Einsatz in das umgebende Wasserbad erzeugt.
- Dadurch, dass die freie Randkante des Innenkonus die Trichterwand überragt, wird zusätzlich erreicht, dass etwaige Turbulenzen der Wasseroberfläche bei Anfallen größerer Schlackepartikel nicht dazu führen, dass dann Kühlwasser mit zu großen Schlackepartikeln nach außen in das umgebende Wasserbad eingetragen werden.
- In Ausgestaltung ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der den Quenchraum umschließende Zylinder einen geringeren Durchmesser aufweist als der den Abscheidekonus bildende trichterförmige Einsatz.
- Damit wird gewährleistet, dass das einfallende, oben schon erwähnte Gas/Schlacke/Wasser-Gemisch mit Sicherheit in den inneren trichterförmigen Einsatz gelenkt wird, wobei das Gas im Freiraum zwischen Randkante des den Quenchraum umschließenden Zylinders einerseits und der Flüssigkeitsoberfläche im trichterförmigen Einsatz in den umgehenden freien Ringraum andererseits strömen kann.
- Die Erfindung sieht auch vor, dass der durch den konischen Schlackesammelbehälter und den Abscheidekonus gebildete Ringspalt derart bemessen ist, dass nur Partikel vorbestimmter maximaler Größe über die Überlaufkante im Schlackesammelbehälter in das im Niveau niedriger liegende Wasserbad überfließen können.
- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in
-
1 eine prinzipielle Schnittzeichnung durch einen erfindungsgemäßen Vergasungsreaktor sowie in -
2 eine schematische, vergrößerte Ansicht des unteren Teiles des Vergasungsreaktors mit Schlacke-/Wasserbad. - Der in
1 dargestellte, allgemein mit1 bezeichnete Vergasungsreaktor weist einen Druckbehälter2 auf, in dem von oben nach unten ein durch eine Membranwand3 umschlossener Reaktionsraum4 auf Abstand zum Druckbehälter3 angeordnet ist. Die die Membranwand3 beaufschlagende Kühlmittelzuleitung ist mit5 bezeichnet. Dabei geht die Membranwand3 über einen unteren Konus6 in einen verengten Kanal als Teil eines mit8 bezeichneten Übergangsbereiches über, wobei im verengten Übergangskanal7 Drallbremsen9 angedeutet sind. Mit10a ist eine Abtropfkante im Übergangsbereich8 für die flüssige Asche im Übergangsbereich im Abstand zur ersten Abtropfkante10 am Ende des Übergangskanales7 bezeichnet. - An den Übergangsbereich
8 schließt sich ein Quenchraum bzw. Quenchkanal11 , gefolgt von einem Schlackesammelbehälter12 in einem Wasserbad13 an. - Wie aus
2 ersichtlich, befindet sich bei der hier beschriebenen Ausführung im Wasserbad13 ein trichterförmiger Schlackesammelbehälter12 , dessen freie Randkante14 das Flüssigkeitsniveau im Wasserbad13 überragt. - Konzentrisch in diesem trichterförmigen Schlackesammelbehälter
12 ist zur Bildung eines Abscheidekonus ein weiterer trichterförmiger Einsatz15 positioniert, dessen freie obere Randkante16 wiederum den trichterförmigen Schlackesammelbehälter12 überragt. - Zwischen dem trichterförmigen Einsatz
15 und der Wand des Schlackesammelbehälters12 ist ein umlaufender Ringspalt17 ausgebildet. Da beim Betrieb des Reaktors1 aus dem Quenchkanal11 laufend ein Gas/Schlacke/Wasser-Gemisch nach unten strömt, was in2 durch den Pfeil18 angedeutet ist, wird das Kühlwasser durch den Ringspalt17 nach oben bewegt und strömt über die Randkante14 in das Wasserbad13 . - Aufgrund der geometrischen Abmessungen, d. h. insbesondere aufgrund der Gestaltung der Breite des Ringspaltes
17 , sind die Partikel, die durch diesen Ringspalt mitgerissen werden, in ihrer Größe eingeschränkt, so dass nur entsprechende Feststoffe mit einer nach oben begrenzten Größe durch diesen Ringspalt in das Wasserbad gelangen, um nicht Pumpen oder sonstige Fördermittel unnötig zu belasten oder zu beschädigen. - Da die Randkante
16 des trichterförmigen Einsatzes15 über dem Flüssigkeitsniveau des Schlackesammelbehälters12 liegt, verhindert diese Gestaltung, dass bei Anfallen größerer Schlackebrocken und damit Beunruhigung der Flüssigkeitsoberfläche größere Partikel über die Randkante16 ggf. in das Schlacke-/Wasserbad13 gelangen können. - Die Strömung des Gases um die Endkante
20 des Quenchkanales11 ist mit19 bezeichnet. Das Austragen der abgekühlten Schlacke stellt ein Pfeil21 symbolisch dar. - Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen, so ist die Erfindung insbesondere nicht auf die geometrische Form des Schlackesammelbehälters mit trichterförmigem Einsatz beschränkt, hier kann eine runde Querschnittsform ebenso vorgesehen sein, wie eine vieleckige Querschnittsform u. dgl. mehr.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- - US 4474584 [0002]
Claims (3)
- Vergasungsreaktor zur Herstellung von CO- oder H2-haltigem Rohgas durch Vergasung von aschehaltigem Brennstoff mit sauerstoffhaltigem Gas bei Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der Asche, wobei innerhalb eines Druckbehälters ein von einer kühlmediumdurchflossenen Membranwand gebildeter Reaktionsraum, anschließend ein Übergangsbereich sowie ein Quenchraum vorgesehen sind mit in Schwerkraftrichtung nachfolgendem Schlacke-/Wasserbad, dadurch gekennzeichnet, dass im Schlacke-/Wasserbad (
13 ) ein trichterförmiger Schlackesammelbehälter (12 ) vorgesehen ist, der in Einfallrichtung der Schlacke (Pfeil18 ) mit einem zweiten trichterförmigen Einsatz (15 ) als Abscheidekonus ausgerüstet ist, dessen Trichterwand zum Schlackesammelbehälter (12 ) einen umlaufenden Ringspalt (17 ) bildet und dessen freie Randkante (16 ) oberhalb der freien Randkante (14 ) des Schlackesammelbehälters (12 ) positioniert ist. - Vergasungsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Quenchraum (
11 ) umschließende Zylinder einen geringeren Durchmesser aufweist als der den Abscheidekonus bildende trichterförmige Einsatz (15 ). - Vergasungsreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den konischen Schlackesammelbehälter (
12 ) und den Abscheidekonus (15 ) gebildete Ringspalt (17 ) derart bemessen ist, dass nur Partikel vorbestimmter maximaler Größe über die Überlaufkante (14 ) des Schlackesammelbehälters (12 ) in das im Niveau niedriger liegende Wasserbad (13 ) überfließen können.
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