DE102010033926B4 - Device for removing residual quench water from the quenching sump of an entrained flow gasification reactor - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Entnahme von Restquenchwasser aus dem Quenchersumpf eines Flugstromvergasungsreaktors, bei der – am unteren Ende eines Quenchers (2) ein Wasserbad (6) vorgehalten ist, – der Wasserstand (13) im Quencher zwischen einem definierten Minimal- und Maximalstand auf einen Sollstand regelbar ist, – eine Schürze (10) in dem Quencher angeordnet ist, – die Schürze mit ihrem oberen Rand sich über den Maximalstand erstreckt, – die Schürze mit ihrem unteren Rand eine vorgegebene Tiefe unterhalb des Minimalstandes aufweist, – am unteren Rand der Schürze ein Spalt (11) gebildet ist zum Einströmen von Restquenchwasser in den Zwischenraum (12) zwischen Schürze und Quencherwandung (8), – die Quencherwandung und die Schürze sich nach unten konisch verjüngen, – der Zwischenraum zwischen Quencherwandung und Schürze im Wesentlichen konstante Breite aufweist, – mehrere Wasserabführungsleitungen (9) zum Abführen von Restquenchwasser unterhalb des Minimalstandes und in einer vorgegebenen Höhe (16) von dem unteren Rand der Schürze in das Restquenchwasser im Zwischenraum (12) eintauchen.Apparatus for removing residual quench water from the Quenchersumpf an entrained flow gasification reactor, in which - at the lower end of a quencher (2) a water bath (6) is kept, - the water level (13) in the quencher between a defined minimum and maximum level can be controlled to a desired level - an apron (10) is arranged in the quencher, - the apron extends with its upper edge over the maximum level, - the apron with its lower edge has a predetermined depth below the minimum level, - at the lower edge of the apron a gap ( 11) is formed for the inflow of residual quench water in the space (12) between the skirt and Quencherwandung (8), - the Quencherwandung and the skirt taper down conically, - the gap between Quencherwandung and skirt has substantially constant width, - several water discharge lines (9) for discharging residual quench water below the minimum level and at a predetermined height (16) from the lower edge of the skirt in the rest of the quench water in the space (12) dive.
Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtung zur Entnahme von Restquenchwasser aus dem Quenchersumpf eines Flugstromvergasungsreaktors mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a device for removing residual quench water from the quenching sump of an entrained flow gasification reactor having the features of claim 1.
Bei der Flugstromvergasung wird das produzierte Rohgas gemeinsam mit der sich aus der Brennstoffasche bildenden Schlacke in einen Quencher geleitet und dort mittels Wassereindüsung abgekühlt. Die Schlacke erstarrt während dieses Vorganges. Dabei fällt auch ein beträchtlicher Anteil an Feinkorn an, welcher durch nicht vollständig umgesetzten Brennstoff oder durch gebildeten Ruß erhöht wird. Die Schlacke und sonstige Feststoffanteile werden periodisch nach unten ausgeschleust. Das anfallende Restquenchwasser wird abgeführt und in nachfolgenden Prozess-Schritten gereinigt. Bei dieser Abführung wird der Wasserstand im Quencher zwischen einem definierten Minimal- und Maximalstand geregelt. Zur Gewährleistung einer kontinuierlichen Wasserabfuhr muss das Abführrohr unter das Minimal-Niveau abgetaucht werden. Auf Grund der unterschiedlichen Sinkgeschwindigkeit von groben und feinen Feststoffpartikel ist es möglich, dass feinere Feststoffbestandteile mit angesaugt werden. Dies kann zu Ablagerungen und Verstopfungen sowie Verschleiß in nachgeschalteten Systemen führen, wodurch die Verfügbarkeit der Gesamtanlage eingeschränkt wird.In the entrained flow gasification, the raw gas produced is passed together with the forming from the fuel ash slag in a quencher and cooled there by means of water injection. The slag solidifies during this process. In this case, a considerable proportion of fine grain, which is increased by incompletely reacted fuel or by formed soot also falls. The slag and other solids are periodically discharged downwards. The resulting residual quench water is removed and purified in subsequent process steps. In this discharge, the water level in the quencher is regulated between a defined minimum and maximum level. To ensure a continuous drainage of water, the discharge pipe must be submerged below the minimum level. Due to the different rate of descent of coarse and fine solid particles, it is possible that finer solid components are sucked with. This can lead to deposits and blockages as well as wear in downstream systems, which limits the availability of the entire system.
In bisher ausgeführten Anlagen wurde davon ausgegangen, dass der Abstand zwischen Unterkante Abführrohr und der maximalen Höhe der Schlackeablagerung ausreichend ist, um ein Mitreißen von Feinkornanteilen zu vermeiden.In previously executed plants, it was assumed that the distance between the lower edge of the discharge pipe and the maximum height of the slag deposit is sufficient to avoid the entrainment of fine grain fractions.
Extern sind folgende Lösungen bekannt:
- – Mittels Filterkorb bzw. Sieb wird versucht, das Mitführen von Feststoff zu verhindern. Das Problem dieser Lösung besteht darin, dass die Maschenweite des Filters ausreichend grob sein muss, um den notwendigen abzuführenden Volumenstrom an Restquenchwasser zu gewährleisten. Trotzdem kommt es bereits nach wenigen Betriebsstunden zu Verstopfung des Filters bzw. Siebs, was aufwändige Reinigungsschritte notwendig macht.
- – Axial mittig wird ein zusätzliches zentrales Rohr eingebracht, welches oben verschlossen ist. Dadurch wird verhindert, dass Feststoffanteile in dieses Rohr fallen. Da das Rohr nach unten offen ist stellt sich im Rohr der gleiche Wasserspiegel wie außerhalb ein. Somit ist es möglich, das Restquenchwasser in diesem zentral abzuziehen. Durch diese Abführung wird ein Strömungsvektor von unten nach oben erzeugt, was ebenfalls zum Mitreißen von Feinkorn führen kann. Aus diesem Grund ist der Durchmesser des zentralen Rohrs so gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeit geringer ist als die Sinkgeschwindigkeit des Feststoffs. Nachteil dieser Lösung ist, dass der oben befindliche Verschluss des zentralen Rohres direkt im Strömungsquerschnitt der aus dem Reaktionsraum ablaufenden Schlacke liegt und es dadurch zu erheblichen Schlackeablagerungen und -aufwachsungen kommt. Diese führen zur Behinderung des Schlackeabtransports nach unten und müssen periodisch mit erheblichem Aufwand manuell entfernt werden. Dazu ist die Anlage abzufahren und die Befahrbarkeit ist herzustellen.
- - By means of filter basket or sieve is trying to prevent the entrainment of solids. The problem with this solution is that the mesh size of the filter must be sufficiently coarse to ensure the necessary volume flow of residual quench water to be discharged. Nevertheless, clogging of the filter or screen occurs after just a few hours of operation, which makes costly cleaning steps necessary.
- - Axial center, an additional central tube is introduced, which is closed at the top. This prevents solids from falling into this pipe. Since the pipe is open at the bottom, the same water level is created in the pipe as outside. Thus, it is possible to withdraw the residual quench water in this central. By this discharge, a flow vector is generated from bottom to top, which can also lead to the entrainment of fine grain. For this reason, the diameter of the central tube is chosen so that the flow rate is less than the rate of descent of the solid. The disadvantage of this solution is that the closure of the central tube located at the top lies directly in the flow cross-section of the slag leaving the reaction space and, as a result, considerable slag deposits and growths occur. These lead to the obstruction of slag removal down and must be removed manually periodically with considerable effort. For this purpose, the system must be stopped and the trafficability must be established.
Aus der
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Entnahme von Restquenchwasser aus dem Quenchersumpf eines Flugstromvergasungsreaktors so auszugestalten, dass eine verstärkte Abscheidung von Feinanteilen des Feststoffes bewirkt und damit vermieden wird, dass die Feinanteile mit dem Restquenchwasser angesaugt und in nachgeschaltete Systeme transportiert werden.The invention is based on the problem of designing a device for removing residual quench water from the quenching sump of an entrained flow gasification reactor in such a way that increased separation of fines of the solid is effected and thus avoided that the fines are taken up with the residual quench water and transported into downstream systems.
Das Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved by a device having the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Entnahme von Restquenchwasser aus dem Quenchersumpf eines Flugstromvergasungsreaktors bildet einen konischen Zwischenraum konstanter Breite, in dem sich die Strömungsgeschwindigkeit des aufsteigenden Restquenchwassers durch Querschnittsvergrößerung stetig verringert, wodurch bereits eine weitgehende Abtrennung von Feinanteilen des Feststoffes erzielt wird. Durch die Mehrzahl von Wasserabführungsleitungen, die von oben in das Restquenchwasser im Zwischenraum eintauchen, wird zum Einen eine Strömungsumkehr mit damit einhergehenden Verwirbelungen vermieden und zum Anderen eine vergleichmäßigte Strömung über den Umfang des Zwischenraumes bewirkt, was beides einer weitergehenden Abtrennung von Feinanteilen des Feststoffes zuträglich ist. Insgesamt wird eine Abtrennung von Feinanteilen des Feststoffes aus dem Restquenchwasser in hohem Maße erzielt.The device according to the invention for the removal of residual quench water from the quenching sump of an entrained flow gasification reactor forms a conical space of constant width, in which the flow velocity of the rising residual quench water is steadily reduced by increasing the cross section, thereby already achieving a substantial separation of fines of the solid. By the plurality of water drainage pipes, which dive into the residual quench water from above in the intermediate space, on the one hand a flow reversal with associated turbulence is avoided and on the other causes a gleichmäßigte flow over the circumference of the gap, both of which a more extensive separation of fines of the solid is beneficial , Overall, a separation of fines of the solid from the residual quench water is achieved to a large extent.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert.The invention is explained in more detail below as an exemplary embodiment in a scope necessary for understanding with reference to a figure.
Dabei zeigt:Showing:
Bei einem Reaktor zur autothermen Vergasung von festen und flüssigen, aschehaltigen, schlackebildenden Brennstoffen mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmitteln im Flugstrom bei Temperaturen bis 1.850°C und Drücken bis 10 MPa tritt über den Schlackeablauf
Die gesamte Schlackemenge wird nach unten abgeführt. Für den Fall, dass es zu einem Schlackerückstau und damit zum Verschluss des Spaltes
Um zu verhindern, dass die von oben herabfallende Schlacke in den Zwischenraum
Der innere Konus
Die Wasserabführleitungen tauchen in einer Höhe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schlackeablaufslag drain
- 22
- Quencherquencher
- 33
- Quenchdüsenquench nozzles
- 44
- eingedüstes Wasserinjected water
- 55
- Rohgasleitungraw gas
- 66
- Wasserbad RestquenchwasserWater bath Restquenchwasser
- 77
- Flanschflange
- 88th
- Konuscone
- 99
- WasserabführleitungenWasserabführleitungen
- 1010
- innerer Konusinner cone
- 1111
- Übertritts-SpaltCrossing-gap
- 1212
- Zwischenraumgap
- 1313
- Wasserspiegelwater level
- 1414
- Überlaufoverflow
- 1515
- Abdeckungcover
- 1616
- Höhe Unterkante Schürze-WasserabführleitungHeight lower edge skirt drainage pipe
Claims (6)
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