DE102012112182A1 - Method for heating a high-temperature Winkler carburetor - Google Patents

Method for heating a high-temperature Winkler carburetor Download PDF

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Abstract

Es soll ein Verfahren zum Aufheizen eines Hochtemperatur-Winkler-Vergasers beim Anfahren des Vergasers mit dem Einsatz wenigstens eines dem Aufheizen dienenden Brenners, wobei dem Vergaserkopf ein Zyklon mit Rückführleitung der im Zyklon abgeschiedenen Partikel in die Wirbelschicht im unteren Bereich des Vergasers zugeordnet ist, geschaffen werden, die das Aufheizen eines Hochtemperatur-Winkler-Vergasers (HTW) vereinfacht und von der Baugröße des Vergasers im Wesentlichen unabhängig macht. Dies wird dadurch erreicht, dass wenigstens ein im Kopfbereich des Vergasers installierter, in das Vergaserinnere abwärts wirkender Brenner eingesetzt wird, wobei ein Gasstrom durch die Rückführleitung des Zyklons in umgekehrter Richtung erzeugt wird.The aim is to create a method for heating a high-temperature Winkler carburetor when starting the carburetor with the use of at least one burner used for heating, the cyclone head being assigned a cyclone with a return line for the particles separated in the cyclone into the fluidized bed in the lower region of the carburetor that simplifies the heating of a high-temperature Winkler carburetor (HTW) and makes it essentially independent of the size of the carburetor. This is achieved in that at least one burner installed in the head region of the carburetor and acting downward into the carburetor interior is used, a gas flow being generated in the reverse direction through the return line of the cyclone.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Aufheizen eines Hochtemperatur-Winkler-Vergasers beim Anfahren des Vergasers mit dem Einsatz wenigstens eines dem Aufheizen dienenden Brenners, wobei dem Vergaserkopf ein Zyklon mit Rückführleitung der im Zyklon abgeschiedenen Partikel in die Wirbelschicht im unteren Bereich des Vergasers zugeordnet ist sowie auf einen entsprechend ausgestatteten Hochtemperatur-Winkler-Vergaser. The invention is directed to a method for heating a high-temperature Winkler carburettor when starting the carburetor with the use of at least one burner serving the heating, wherein the cyclone associated with the cyclone return line of the cyclone deposited particles in the fluidized bed in the lower region of the carburetor as well as on a suitably equipped high-temperature Winkler carburetor.

Um einen derartigen Vergaser zu betreiben, muss das System Vergaser/ Zyklon/Rückführleitung zunächst aufgeheizt werden. Dabei wird das feuerfeste Mauerwerk auf die dem zulässigen Temperaturgradienten entsprechende Betriebstemperatur gebracht, wobei die in das Mauerwerk eingebrachte Speicherwärme dazu dient, ein Wirbelbettmaterial auf die für den Zündvorgang notwendige Temperatur zu bringen. Aus einer in der Praxis betriebenen Anlage ist es bekannt, zum Aufheizen beispielsweise drei baugleiche Gasbrenner mit einer Leistung von jeweils 0,7 MW einzusetzen, die im unteren Bereich des Vergasers zum Aufheizen angebracht werden. Dabei ist es notwendig, die Gasbrenner im Stillstand des Vergasers zu montieren und nach Abschluss des Aufheizvorganges vor dem eigentlichen Anfahren des Vergasers wieder zu demontieren, wobei die notwendigen Vergaserstutzen vor dem Anfahren verschlossen werden müssen. In order to operate such a carburetor, the system carburetor / cyclone / return line must first be heated. In this case, the refractory masonry is brought to the permissible temperature gradient corresponding operating temperature, wherein the introduced into the masonry heat storage is used to bring a fluidized bed material to the temperature necessary for the ignition process. From a system operated in practice, it is known to use for heating, for example, three identical gas burners with a power of 0.7 MW, which are mounted in the lower part of the carburetor for heating. It is necessary to mount the gas burner at standstill of the carburetor and dismantle after completion of the heating before the actual start of the carburetor again, the necessary carburetor nozzles must be closed before starting.

Ein besonderer Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, dass der fertig aufgeheizte Vergaser nicht sofort gezündet werden kann, so dass während der Demontage der Brenner, die beispielsweise mindestens eine Stunde dauert, erhebliche Wärmeverluste eintreten. Zusätzlich sind die mit der Demontage beschäftigten Personen einer entsprechenden Wärme ausgesetzt, so dass Schutzausrüstungen für die Personen notwendig werden. A particular disadvantage of this procedure is that the finished heated carburetor can not be ignited immediately, so that during the dismantling of the burner, which takes for example at least one hour, considerable heat losses occur. In addition, the people involved in the dismantling are exposed to a corresponding heat, so that protective equipment for the people are necessary.

Da man bestrebt ist, Anlagen mit hoher Kapazität zu betreiben, etwa um für einen Durchsatz von 160 t/h Steinkohle zu sorgen, werden Vergaserdurchmesser von 3,5 bis 4 m mit einer Vergaserhöhe von ca. 30 m notwendig. Ein derartiger Vergaser würde wenigstens vier Aufheizbrenner benötigen, diese theoretisch notwendigen vier Aufheizbrenner müssten im Konus des Vergasers eingebaut werden, eine solche Forderung ist aber in der Praxis nicht durchsetzbar. As it is endeavored to operate plants with high capacity, for example to provide a throughput of 160 t / h hard coal, carburetor diameters of 3.5 to 4 m with a carburetor height of about 30 m are necessary. Such a carburetor would require at least four Aufheizbrenner, these theoretically necessary four Aufheizbrenner would have to be installed in the cone of the carburetor, but such a requirement is not enforceable in practice.

Die EP 0 500 517 A1 beschreibt ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer Anlage zur Herstellung von Roheisen, wobei dort die Anlagenteile ebenfalls vorgeheizt werden. The EP 0 500 517 A1 describes a method for commissioning a plant for the production of pig iron, where the plant parts are also preheated there.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verfahrensweise zu schaffen, die das Aufheizen eines Hochtemperatur-Winkler-Vergasers (HTW) vereinfacht und von der Baugröße des Vergasers im Wesentlichen unabhängig macht. The object of the present invention is to provide a procedure which simplifies the heating of a high-temperature Winkler carburetor (HTW) and makes it substantially independent of the size of the carburettor.

Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass wenigstens ein im Kopfbereich des Vergasers installierter, in das Vergaserinnere abwärts wirkender Brenner eingesetzt wird, wobei ein Gasstrom durch die Rückführleitung des Zyklons in umgekehrter Richtung erzeugt wird. With a method of the type described, this object is achieved according to the invention in that at least one installed in the head of the carburetor, is used in the carburetor interior downward burner, wherein a gas flow is generated by the return line of the cyclone in the reverse direction.

Mit dieser Verfahrensweise, d.h. mit dem Einsetzen eines Brenners im Vergaserkopf und einer Umkehrung der bei Betrieb herrschenden Strömungsbedingungen im Vergaser, wird mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine optimale Aufheizung des Vergasers erreicht, wobei eine Montage und Demontage des Brenners lediglich für den Aufheizvorgang entbehrlich wird. With this procedure, i. with the onset of a burner in the carburetor head and a reversal of the prevailing operating conditions flow conditions in the carburetor, an optimal heating of the carburetor is achieved with comparatively simple means, with assembly and disassembly of the burner is unnecessary only for the heating process.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen, dabei kann vorgesehen sein, dass der Brenner stöchiometrisch oder unterstöchiometrisch betrieben wird. Embodiments of the method according to the invention will become apparent from the other dependent claims, it can be provided that the burner is operated stoichiometrically or substoichiometrically.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass bei unterstöchiometrischem Betrieb des Brenners im unteren Bereich des Vergasers erforderliche Verbrennungsluft durch unterschiedliche Düsenebenen zusätzlich eingedüst wird. A further refinement is that, in the case of substoichiometric operation of the burner in the lower region of the carburettor, required combustion air is additionally injected through different nozzle levels.

Diese Verfahrensweise macht sich zunutze, dass unterschiedliche Düsenebenen ohnehin bei den Vergasern vorgesehen sind, die unterschiedliche Funktionen während des normalen Betriebes des Vergasers übernehmen und hier zur Einbringung erforderlicher Verbrennungsluft eingesetzt werden können. This procedure makes use of the fact that different nozzle levels are provided anyway in the carburetors, which take over different functions during normal operation of the carburetor and can be used here for introducing necessary combustion air.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass in der Zuleitung vom Vergaser zum Abscheidezyklon eine Klappe temperaturgeregelt betrieben wird, d.h. insbesondere bei dem Anfahrvorgang kann die Zuleitung zum Abscheidezyklon geschlossen werden, um eine entsprechende rückwärtsgerichtete Strömung zu ermöglichen. A further embodiment of the invention is that in the supply line from the gasifier to Abscheidezyklon a flap is operated temperature-controlled, i. In particular, during the starting process, the supply line to the separation cyclone can be closed to allow a corresponding backward flow.

In weiterer Ausgestaltung kann verfahrensmäßig vorgesehen sein, dass bei Erreichen der benötigten Starttemperatur des Vergasers der oder die vorgesehenen Brenner im Kopf des Vergasers in einen Bereich geringerer Partikelkonzentration zurückgefahren werden. In a further embodiment, it can be procedurally provided that when the required starting temperature of the carburetor is reached, the burner (s) provided in the head of the carburettor are reduced to a range of lower particle concentration.

Es kann auch vorgesehen sein, dass den Brennern Kühlmittel zur Verhinderung von Partikelschmelzphasen zugeführt werden, sei es, dass die Kühlmittel direkt durch den Brennerkopf geführt werden oder eine mittelbare Kühlung erfolgt. It can also be provided that the burners are supplied with coolant for preventing particle melting phases, be it that the Coolant are passed directly through the burner head or an indirect cooling takes place.

Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe sieht die Erfindung auch einen Hochtemperatur-Winkler-Vergaser vor mit einem Zyklon bzw. Zentrifugalabscheider, der dem Vergaserkopf zugeordnet ist und mit einer Feststoffrückführleitung vom Zyklon in den unteren Bereich des Vergasers, der sich dadurch auszeichnet, dass im Vergaserkopf wenigstens ein in das Vergaserinnere wirkender Brenner vorgesehen ist. To achieve the object mentioned above, the invention also provides a high-temperature Winkler carburetor with a cyclone or Zentrifugalabscheider, which is associated with the carburetor head and with a solids return line from the cyclone in the lower region of the carburetor, which is characterized in that in the carburetor head at least one burner acting in the gasifier interior is provided.

Wie oben schon ausgeführt, ist es zweckmäßig, beim Anfahren den Zyklon vom Vergaserkopf funktionsmäßig zu trennen. Hierfür sieht die Erfindung vor, dass in der Verbindungsleitung zwischen Vergaserkopf und Zyklon eine Absperr- bzw. Drosselklappe vorgesehen ist. As stated above, it is expedient to functionally separate the cyclone from the carburator head during startup. For this purpose, the invention provides that a shut-off or throttle valve is provided in the connecting line between the carburetor head and the cyclone.

In der nicht vorveröffentlichten Anmeldung der Anmelderin DE 10 2012 004 590 werden Lösungen gezeigt, die die Strömung in der Verbindungsleitung zwischen Vergaserkopf und Zyklon beschreiben. In the not previously published application of the applicant DE 10 2012 004 590 solutions are shown that describe the flow in the connecting line between the carburettor head and the cyclone.

In Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass zur Positionierung des Brenners während des Vergaserbetriebes in Bereiche geringerer Partikelkonzentrationen der Brenner bzw. die Brenner axial verfahrbar ist bzw. sind. Zweckmäßig kann es dabei auch sein, dass durch den Brenner Kühlmittel zur Verhinderung von Partikelschmelzphasen leitbar sind. In an embodiment, it is provided that for positioning of the burner during the carburetor operation in areas of lower particle concentrations of the burner or the burner is axially movable or are. Appropriately, it can also be the case that coolants for preventing particle melt phases can be conducted through the burner.

Die Erfindung ist nicht auf eine besondere Brennstoffart beschränkt. Der oder die zum Anfahren benötigten Brenner können mit gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen betreibbar sein, etwa mit Erdgas, Öl oder mit entsprechendem kohlenstoffhaltigen pulverisierten Material, um nur einige Beispiele zu nennen. The invention is not limited to a particular type of fuel. The burner (s) required for start-up may be operable with gaseous, liquid or solid fuels, such as natural gas, oil or corresponding carbonaceous powdered material, to name just a few examples.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur eine schematische Darstellung eines Hochtemperatur-Winkler-Vergasers im Schnitt. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, for example. This shows in the single figure a schematic representation of a high-temperature Winkler carburetor in section.

Der allgemein mit 1 bezeichnete Hochtemperatur-Vergaser ist in der einzigen Figur im Schnitt vereinfacht dargestellt. Der Vergaserkörper aus feuerfestem Mauerwerk, mit 2 bezeichnet, weist im unteren konischen Bereich 2a die für die Wirbelschichtausbildung notwendigen Einrichtungen auf. Im Kopfbereich 2b ist ein Zyklon 3 positioniert, der im Betrieb über eine mittels einer Verschlussklappe 4 steuerbaren Zuführleitung 5 versehen ist, wobei die abgeschiedenen Feststoffteile über eine Rückführleitung 6 der unteren Wirbelschicht im Bereich 2a des Vergasers wieder zugeführt werden. The generally with 1 designated high-temperature carburetor is shown in simplified form in the single figure in section. The carburettor body made of fireproof masonry, with 2 designated, points in the lower conical area 2a the necessary for the fluidized bed training facilities. In the head area 2 B is a cyclone 3 positioned in operation via a shutter 4 controllable feed line 5 is provided, wherein the deposited solid particles via a return line 6 the lower fluidized bed in the area 2a be returned to the carburetor.

Zum Anfahren ist erfindungsgemäß der Hochtemperatur-Winkler-Vergaser mit wenigstens einem im Kopf, mit 2b bezeichnet, Heizbrenner 7 ausgerüstet, wobei dieser Brenner 7 über entsprechende, nicht näher dargestellte Einrichtungen gemäß Doppelpfeil 8 in den Vergaserraum einfahrbar ist und aus diesem bei normalem Betrieb wenigstens so weit herausziehbar ist, dass die Brennerdüse keiner Verschmutzung oder keinen Zusätzen unterworfen ist. Beim Anfahren werden die heißen Verbrennungsprodukte gemäß der Pfeile 9 durch den Reaktor geführt. Nach Erreichen der notwendigen Starttemperatur ist die Gasströmung im Wesentlichen entgegengesetzt ausgebildet, was beim Starten und Öffnen der Hochtemperaturklappe 4 erfolgt. For starting according to the invention, the high-temperature Winkler carburetor with at least one in the head, with 2 B designated, heating burner 7 equipped, this burner 7 via corresponding, not shown devices according to double arrow 8th can be retracted into the gasifier room and from this during normal operation is at least as far pulled out that the burner nozzle is not subject to contamination or additives. When starting, the hot combustion products according to the arrows 9 passed through the reactor. After reaching the necessary starting temperature, the gas flow is formed substantially opposite, which is when starting and opening the high-temperature flap 4 he follows.

Um zusätzliche Einflussnahme der Wirbelschicht und der Reaktion im Vergaser zu ermöglichen, sind Lufteinlassdüsen im konischen Bereich 2a sowie im Übergangsbereich der Wirbelschicht vorgesehen, diese Düsen sind mit 10 bezeichnet. In order to allow additional influence of the fluidized bed and the reaction in the gasifier, air inlet nozzles are in the conical region 2a and provided in the transition region of the fluidized bed, these nozzles are with 10 designated.

Im Kopfbereich deutet der Pfeil 11 die Brennstoffzufuhr an und der Pfeil 12 die Luftzufuhr. The arrow points in the head area 11 the fuel supply and the arrow 12 the air supply.

Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann, wie weiter oben schon angedeutet, mehr als ein Brenner vorgesehen sein, das Entfernen bzw. Rückfahren des Brenners kann ggf. auch horizontal statt vertikal erfolgen u. dgl. mehr. Of course, the described embodiment of the invention is still to be modified in many ways, without departing from the spirit. Thus, as already indicated above, more than one burner can be provided, the removal or retraction of the burner can possibly also be done horizontally instead of vertically u. like. More.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hochtemperatur-Winkler-Vergaser  High temperature Winkler gasifier
22
Mauerwerk  masonry
2a2a
unterer konischer Bereich  lower conical area
2b2 B
Kopfbereich  head area
33
Zyklon  cyclone
44
Verschlussklappe  flap
55
Zuführleitung  feed
66
Rückführleitung  Return line
77
Kopfaufheizbrenner  Kopfaufheizbrenner
88th
Doppelpfeil  double arrow
99
Pfeil  arrow
1010
Düsen  jet
1111
Pfeil  arrow
1212
Pfeil  arrow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0500517 A1 [0005] EP 0500517 A1 [0005]
  • DE 102012004590 [0017] DE 102012004590 [0017]

Claims (10)

Verfahren zum Aufheizen eines Hochtemperatur-Winkler-Vergasers beim Anfahren des Vergasers mit dem Einsatz wenigstens eines dem Aufheizen dienenden Brenners, wobei dem Vergaserkopf ein Zyklon mit Rückführleitung der im Zyklon abgeschiedenen Partikel in die Wirbelschicht im unteren Bereich des Vergasers zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein im Kopfbereich des Vergasers installierter, in das Vergaserinnere abwärts wirkender Brenner eingesetzt wird, wobei ein Gasstrom durch die Rückführleitung des Zyklons in umgekehrter Richtung erzeugt wird. A method for heating a high-temperature Winkler carburetor when starting the carburetor with the use of at least one burner serving the heating, wherein the gasifier head is associated with cyclone return line of the particles deposited in the cyclone in the fluidized bed in the lower region of the carburetor, characterized in that at least one installed in the head region of the carburetor, in the carburetor interior downward burner is used, wherein a gas flow is generated by the return line of the cyclone in the reverse direction. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner stöchiometrisch oder unterstöchiometrisch betrieben wird. A method according to claim 1, characterized in that the burner is operated stoichiometrically or substoichiometrically. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei unterstöchiometrischem Betrieb des Brenners im unteren Bereich des Vergasers erforderliche Verbrennungsluft durch unterschiedliche Düsenebenen zusätzlich eingedüst wird. A method according to claim 2, characterized in that in substoichiometric operation of the burner in the lower region of the carburetor combustion air required is additionally injected through different nozzle levels. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung vom Vergaser zum Abscheidezyklon eine Klappe temperaturgeregelt betrieben wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the feed line from the gasifier to Abscheidezyklon a flap is operated temperature controlled. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der benötigten Starttemperatur des Vergasers der oder die vorgesehenen Brenner im Kopf des Vergasers in einen Bereich geringerer Partikelkonzentration zurückgefahren wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that on reaching the required starting temperature of the carburetor or the burner provided in the head of the carburetor is reduced in a range of lower particle concentration. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Brennern Kühlmittel zur Verhinderung von Partikelschmelzphasen zugeführt werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the burners are supplied with coolant for preventing particle melting phases. Hochtemperatur-Winkler-Vergaser (1) mit einem Zyklon (3) bzw. Zentrifugalabscheider, der dem Vergaserkopf (2b) zugeordnet ist und mit einer Feststoffrückführleitung (6) vom Zyklon (3) in den unteren Bereich (2a) des Vergasers, dadurch gekennzeichnet, dass im Vergaserkopf (2b) wenigstens ein in das Vergaserinnere wirkender Brenner (7) vorgesehen ist. High temperature Winkler carburettor ( 1 ) with a cyclone ( 3 ) or Zentrifugalabscheider that the carburetor head ( 2 B ) and with a solids return line ( 6 ) from the cyclone ( 3 ) in the lower area ( 2a ) of the carburetor, characterized in that in the carburetor head ( 2 B ) at least one burner acting in the gasifier interior ( 7 ) is provided. Hochtemperatur-Winkler-Vergaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (5) zwischen Vergaserkopf (2b) und Zyklon (3) eine Absperr- bzw. Drosselklappe (4) vorgesehen ist. High-temperature Winkler carburetor according to claim 7, characterized in that in the connecting line ( 5 ) between carburettor head ( 2 B ) and cyclone ( 3 ) a shut-off or throttle valve ( 4 ) is provided. Hochtemperatur-Winkler-Vergaser nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionierung des Brenners (7) während des Vergaserbetriebes in Bereiche geringerer Partikelkonzentrationen der Brenner bzw. die Brenner axial verfahrbar ist bzw. sind (Pfeil 8). High-temperature Winkler carburetor according to claim 7 or 8, characterized in that for the positioning of the burner ( 7 ) during the carburetor operation in areas of lower particle concentrations of the burner or the burner is axially movable or are (arrow 8th ). Hochtemperatur-Winkler-Vergaser nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Brenner (7) Kühlmittel zur Verhinderung von Partikelschmelzphasen leitbar sind. High temperature Winkler carburetor according to claim 7 or one of the following, characterized in that through the burner ( 7 ) Coolant for preventing particle melting phases are conductive.
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