DE102010035928A1 - Guide tube for a gasification reactor with winding made of solid tube - Google Patents

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Abstract

Das erfindungsgemäße Leitrohr zur Überführung von Rohgas und schmelzflüssiger Schlacke aus dem Vergasungsreaktor in den Quenchraum eines Flugstromvergasers ist im Wesentlichen mit einer einlagigen Wicklung eines Rohres (7) gebildet. Das Kühlwasser durch die Rohrwindungen ist im Gegenstrom zum die Rohrwicklung durchströmenden Rohgas geführt. Das erfindungsgemäße Leitrohr hat keine durch das Leitrohr bedingte Begrenzung hinsichtlich des Druckes des Kühlmediums, womit es in den Druckwasserkreislauf des Vergasungsreaktors integriert und die abgeführte Wärme zur Dampferzeugung genutzt werden kann.The guide tube according to the invention for transferring raw gas and molten slag from the gasification reactor into the quench chamber of an entrained flow gasifier is essentially formed with a single-layer winding of a tube (7). The cooling water through the pipe windings is countercurrent to the raw gas flowing through the pipe winding. The guide tube according to the invention has no limitation regarding the pressure of the cooling medium due to the guide tube, whereby it is integrated into the pressurized water circuit of the gasification reactor and the heat dissipated can be used to generate steam.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitrohr zur Überführung von Rohgas und schmelzflüssiger Schlacke aus einem Vergasungsreaktor in den Quenchraum mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a guide tube for transferring raw gas and molten slag from a gasification reactor into the quenching chamber with the features of claim 1.

Das derzeit in Anwendung befindliche Leitrohr ist als Wasserkasten ausgeführt, in dem mittels einer einseitig eingeschweißten Wendel eine definierte Strömung des zugeführten Kühlwassers erreicht werden soll. Die Konstruktion/Herstellung ist sehr aufwendig. Aufgrund der Ausführung als Wasserkasten kann die Vorrichtung mit ausreichend guter Kühlung nur bis zu einem Differenzdruck 0,8 MPa betrieben werden.The guide tube currently in use is designed as a water tank in which a defined flow of the supplied cooling water is to be achieved by means of a single-sided welded coil. The construction / production is very expensive. Due to the design as a water tank, the device can be operated with sufficiently good cooling only up to a differential pressure 0.8 MPa.

Mit der Erfindung soll ein Leitrohr geschaffen werden, das zum einen bei den bei Vergasungsprozessen vorherrschenden hohen Drücken und Temperaturen eine zuverlässige Überführung des im Vergasungsprozess generierten Rohgases und der schmelzflüssigen Schlacke vom Reaktionsraum in den Quenchraum gewährleistet und zum anderen eine Nutzung der vom Kühlwasser aufgenommenen Wärme zur Dampferzeugung gestattet.With the invention, a guide tube is to be created, which ensures a reliable transfer of the raw gas generated in the gasification process and the molten slag from the reaction chamber into the quenching chamber on the one hand at the prevailing at gasification processes high pressures and temperatures and on the other hand, a use of the heat absorbed by the cooling water Steam generation permitted.

Das Problem wird bei einem durch die Merkmale des Oberbegriffs umrissenen Gegenstand durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved in an outlined by the features of the preamble object by the features of the characterizing part of claim 1.

Mit der Fertigung der Vorrichtung aus einem Rohr oder den beschriebenen Ausführungsvarianten wird eine definierte Strömung des Kühlmediums zur sicheren Kühlung des Bauteiles erzielt. Örtliche Überhitzungen mit der Folge der thermischen Überbeanspruchung und einer daraus resultierenden mechanischen Zerstörung werden ausgeschlossen. Die Verfügbarkeit der Vorrichtung und damit der Gesamtanlage werden erhöht, der Instandhaltungsaufwand wird reduziert.With the manufacture of the device from a tube or the described embodiments, a defined flow of the cooling medium for safe cooling of the component is achieved. Local overheating resulting in thermal overstress and resulting mechanical damage is excluded. The availability of the device and thus the overall system are increased, the maintenance costs are reduced.

Die Verwendung der rohrförmigen Kühlung hat weiterhin den Vorteil, dass es keine durch das Leitrohr bedingte Begrenzung hinsichtlich des Druckes des im Rohr strömenden Kühlmediums gibt. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Vorrichtung in den Druckwasserkreislauf des Vergasungsreaktors zu integrieren. Die abgeführte Wärme kann somit zur Dampferzeugung genutzt werden, während bei der bisherigen Lösung die Abwärme auf einem Temperaturniveau anfällt, bei dem eine Nutzung nicht möglich ist.The use of the tubular cooling also has the advantage that there is no limitation due to the guide tube with regard to the pressure of the cooling medium flowing in the tube. This opens the possibility to integrate the device in the pressurized water circuit of the gasification reactor. The dissipated heat can thus be used to generate steam, while in the previous solution, the waste heat is obtained at a temperature level at which use is not possible.

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 von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is explained in more detail below as an exemplary embodiment in a scope necessary for understanding with reference to figures. Showing:

1 eine prinzipielle Darstellung eines Flugstromvergasers mit Schlackeablaufkörper und Leitrohr und 1 a schematic representation of an entrained flow gasifier with slag exhaust body and guide tube and

2 Einzelheiten des erfindungsgemäßen Leitrohres. 2 Details of the guide tube according to the invention.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente.In the figures, like names denote like elements.

Dem Flugstromvergasungsreaktor 1 in 1 werden von oben kohlenstoffhaltige, schlackebildende Einsatzstoffe und Vergasungsmittel zugeführt, wobei sie in dem Reaktionsraum 2 bei hohen Temperaturen von 1300 bis 1800°C und Drücken bis 8 MPa (80 bar) zu Rohgas, welches im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht, umgesetzt werden. Das Rohgas verlässt zusammen mit der Schlacke den Reaktionsraum und tritt über einen Schlackeablaufkörper mit Leitrohr 3 in den darunter angeordneten Quenchraum 4 ein, wo durch Einspritzen von Quenchwasser eine schlagartige Abkühlung des Rohgases erfolgt. Die Schlacke fällt in ein Schlackebad 5 und wird aus dem Prozess entfernt. Das gekühlte Rohgas verlässt über den Abgang 6 den Quenchraum.The entrained flow gasification reactor 1 in 1 are fed from above carbonaceous, slag-forming feedstocks and gasification agent, wherein they are in the reaction space 2 at high temperatures of 1300 to 1800 ° C and pressures up to 8 MPa (80 bar) to crude gas, which consists essentially of hydrogen and carbon monoxide, are reacted. The raw gas leaves the reaction space together with the slag and passes through a slag drain body with guide tube 3 into the quenching room below 4 where a sudden cooling of the raw gas takes place by injecting quench water. The slag falls into a slag bath 5 and will be removed from the process. The cooled raw gas leaves the finish 6 the quenching room.

Das erfindungsgemäße Leitrohr in 2 ist mit einem Rohr 7 gebildet, das zu einer Rohrschlange gewickelt ist. Benachbarte Rohrwindungen sind gasdicht verbunden. Die Rohrwindungen mögen mittels Stege 8 miteinander verschweißt sein. Am Anfang und am Ende des Rohres sind Stutzen P1 bzw. P2 angeordnet. Die Vorrichtung, die das Leitrohr bildet, trägt als obere Begrenzung einen Befestigungsring 9 zur Montage. Die Vorrichtung ist durch Stegbleche 10 zu einem rohrförmigen Gebilde ergänzt, dessen Wandung gasdicht ist und das von Rohgas von oben nach unten durchströmbar ist. Zur Ausbildung einer ebenen Oberfläche kann ergänzend im Inneren der Vorrichtung ein Metallhemd eingebracht sein. Die Vorrichtung wird aus warmfesten korrosionsbeständigen Werkstoffen gefertigt.The guide tube according to the invention in 2 is with a pipe 7 formed, which is wound into a coil. Adjacent pipe turns are connected gas-tight. The pipe turns like by webs 8th be welded together. At the beginning and at the end of the pipe, nozzles P1 and P2 are arranged. The device that forms the guide tube, carries as upper limit a mounting ring 9 for assembly. The device is through web plates 10 added to a tubular structure, the wall is gas-tight and can be flowed through by raw gas from top to bottom. To form a planar surface, a metal shirt can additionally be introduced inside the device. The device is made of heat-resistant corrosion-resistant materials.

Die Vorrichtung mag derart ausgeführt sein, dass sie bezüglich Durchmesser und Höhe die Kontur des bisherigen Wasserkastens nachbildet.The device may be designed in such a way that it reproduces the contour of the previous water box in terms of diameter and height.

Die Wasserführung wird derart ausgeführt, dass das Wasser entgegen der Gasströmung von unten nach oben strömt. Der Durchmesser des verwendeten Rohres und die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit im Rohr werden so gewählt, dass Filmsieden an der Rohrinnenfläche bei maximaler Wärmestromdichte vermieden wird.The water supply is carried out such that the water flows against the gas flow from bottom to top. The diameter of the tube used and the flow rate of the cooling liquid in the tube are chosen so that film boiling is avoided on the tube inner surface at maximum heat flux density.

Das benötigte Kühlwasser wird am Stutzen P1 mit einem Druck von 6 MPa (60 bar) und einer Temperatur von 170°C der Vorrichtung zugeführt. Der Wasserstrom von 20 t/h wird vom Druckwasserkühlkreislauf bereitgestellt. Das Kühlwasser durchströmt das gewickelte Rohr und verlässt dieses am Stutzen P2. Aufgrund des Wärmeeintrages vom im Inneren der Vorrichtung im Gegenstrom geführten Rohgas mit einer Temperatur von 1500°C wird das Kühlwasser auf 220°C erwärmt. Das abströmende Kühlwasser wird wieder dem Druckkreislauf zugeführt, wo es anschließend zum Dampferzeuger gelangt. Im Dampferzeuger wird unter Erzeugung von Dampf das Kühlwasser auf 170°C gekühlt.The required cooling water is fed to the nozzle P1 at a pressure of 6 MPa (60 bar) and a temperature of 170 ° C of the device. The water flow of 20 t / h is provided by the pressurized water cooling circuit. The cooling water flows through the wound pipe and leaves it at the nozzle P2. Due to the heat input from the inside of the device in countercurrent raw gas at a temperature of 1500 ° C, the cooling water is heated to 220 ° C. The outflowing cooling water is fed back to the pressure circuit, where it then passes to the steam generator. In the steam generator, the cooling water is cooled to 170 ° C while generating steam.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
FlugstromvergasungsreaktorEntrained flow gasification reactor
22
Reaktionsraumreaction chamber
33
Schlackeablaufkörper mit LeitrohrSlag drain body with guide tube
44
Quenchraumquench
55
Schlackebadslag
66
Abgang für gekühltes SynthesegasDeparture for cooled synthesis gas
77
Rohrpipe
88th
Stegweb
99
Befestigungsringfixing ring
1010
Stegblechweb plate

Claims (7)

Leitrohr zur Überführung von Rohgas und schmelzflüssiger Schlacke aus dem Vergasungsreaktor in den Quenchraum eines Flugstromvergasers, bei dem – die Wandung des Leitrohres im Wesentlichen mit der Wicklung eines Rohres (7) gebildet ist, – benachbarte Windungen der Wicklung gasdicht verbunden sind, – die Wicklung an ihrem oberen und ihrem unteren Ende mittels gasdicht mit der Wicklung verbundener Stegbleche (10) zu einer Rohrform ergänzt ist, – das Leitrohr an seinem oberen Ende einen Montagering (9) zur Befestigung aufweist, – das unten gelegene Ende des Rohres (7) einen Zuführungsstutzen (P1) zur Zuführung von Kühlwasser aufweist und das oben gelegene Ende des Rohres (7) einen Abführungsstutzen (P2) zur Abführung von Kühlwasser aufweist, – das Leitrohr von oben nach unten von dem Rohgas durchströmbar ist.Guiding tube for transferring raw gas and molten slag from the gasification reactor into the quenching space of an entrained-flow gasifier, in which the wall of the draft tube substantially coincides with the winding of a tube ( 7 ), - adjacent windings of the winding are connected gas-tight, - the winding at its upper and its lower end by means of gas-tightly connected to the winding web plates ( 10 ) is added to a tube shape, - the guide tube at its upper end a mounting ring ( 9 ) for fixing, - the lower end of the tube ( 7 ) has a feed port (P1) for supplying cooling water and the top of the tube ( 7 ) has a discharge nozzle (P2) for the discharge of cooling water, - the guide tube can be flowed through from top to bottom of the raw gas. Leitrohr nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung einlagig ausgeführt ist.Guide tube according to claim 1, characterized in that the winding is designed in one layer. Leitrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Leitrohres ein Metallhemd zur Ausbildung einer ebenen Oberfläche angeordnet ist.Guide tube according to one of the preceding claims, characterized in that in the interior of the guide tube, a metal shirt is arranged to form a flat surface. Leitrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es aus warmfesten korrosionsbeständigen Werkstoffen gefertigt ist.Guide tube according to one of the preceding claims, characterized in that it is made of heat-resistant corrosion-resistant materials. Leitrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Wicklung mittels Stege (8) miteinander verschweißt sind.Guide tube according to one of the preceding claims, characterized in that the turns of the winding by means of webs ( 8th ) are welded together. Leitrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche gekennzeichnet durch Dimensionierung des Durchmessers des Rohres (7) derart, dass unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit Filmsieden an der Rohrinnenfläche vermieden ist.Guide tube according to one of the preceding claims, characterized by dimensioning the diameter of the tube ( 7 ) such that, taking into account the flow velocity of the cooling liquid, film boiling at the pipe inner surface is avoided. Leitrohr nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es in den Druckwasserkreislauf des Flugstromvergasers integrierbar ist.Guide tube according to one of the preceding claims, characterized in that it can be integrated into the pressurized water circuit of the entrained flow gasifier.
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