DE102012216678A1 - Spraying nozzle for injecting cooling and wash waters into hot dust and clinker-prominent gasification gas in quenching chamber, has nozzle head arranged behind inner shell, where nozzle is surrounded by sheath that extends over head - Google Patents

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Horst Hoppe
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Abstract

The nozzle (1) has a nozzle head (9) arranged behind an inner shell (2) around 1-4 times of a nozzle diameter. The nozzle is surrounded by a tubular protective sheath (5) that extends over the nozzle head of the nozzle around the 1-4 times of the nozzle diameter. The nozzle is bent downwards, where an annular space between the nozzle and a protective sleeve is rinsed by a sweep gas (10). The protective sheath is closed by the inner shell, and the nozzle is inserted and removed from outside of a pressure cladding (4) and connected with a quenching chamber (8) over a flange connection (7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Sprühdüse zum Eindüsen von Kühl- und Waschwasser in einen Quenchraum, der von heißem staub- und schlackeführendem Vergasungsgas mit Drücken bis 10 MPa und Temperaturen bis 1.850°C beaufschlagt ist. The invention relates to a spray nozzle for injecting cooling and washing water in a quench, which is acted upon by hot dust and schlackeführendem gasification gas at pressures up to 10 MPa and temperatures up to 1850 ° C.

Die Erfindung bezieht sich ganz Allgemein auf eine Vorrichtung zur Eindüsung von Kühl- und Waschwässern in heiße und staubführende Vergasungsgase. Die Erfindung bezieht sich spezieller auf eine Technologie zur Flugstromvergasung, bei der feste und flüssige Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel unter Drücken bis 10 MPa und Temperaturen bis 1.850°C in ein H2- und CO-reiches Rohgas umgesetzt werden. Die Technologie ist ausführlich in „Die Veredelung und Umwandlung von Kohle“, herausgegeben von der deutschen wissenschaftlichen Gesellschaft für Erdöl, Ergas und Kohle e.V., Kapitel 4.4.3, GSP-Vergasung, beschrieben. Danach wird das mit Temperaturen bis 1.850°C den Reaktionsraum gemeinsam mit Flugstaub und der zu Schlacke aufgeschmolzen Brennstoffasche verlassende Rohgas in einem Quenchraum durch das Einspritzen von Wasser im Überschuss gewaschen und bis zur Wasserdampfsättigung gekühlt, was bei einem Vergasungsdruck von beispielsweise 4 MPa einer Temperatur von ca. 210°C entspricht. Die Schlacke sammelt sich im Wassersumpf des Quenchraumes und wird gemeinsam mit Schlackewasser ausgeschleust. Das Überschusswasser aus der Quenchung wird gemeinsam mit Waschwässern und anfallenden Kondensaten als Russwasser einer Abscheidung der Feststoffe unterzogen, um es im Kreislauf dem Quench- und Waschprozess wieder zuführen zu können. The invention relates generally to a device for the injection of cooling and washing waters into hot and dust-carrying gasification gases. More particularly, the invention relates to entrainment gasification technology in which solid and liquid fuels are reacted with a free oxygen-containing gasification agent at pressures of up to 10 MPa and temperatures of up to 1850 ° C. in a H 2 and CO rich crude gas. The technology is described in detail in "The upgrading and conversion of coal" published by the German scientific society for crude oil, natural gas and coal e.V., chapter 4.4.3, GSP gasification. Thereafter, with temperatures up to 1850 ° C, the reaction chamber together with flue dust and slag melted fuel ash leaving raw gas is washed in a quench by injecting excess water and cooled to water vapor saturation, which at a gasification pressure of, for example, 4 MPa a temperature of about 210 ° C corresponds. The slag collects in the sump of the quenching room and is discharged together with slag water. The excess water from the quenching is subjected together with wash water and resulting condensates as soot water to a deposition of solids in order to be able to recycle it in the quenching and washing process.

1 zeigt eine Sprühdüse zur Eindüsung des Quench- und Waschwassers in den gas-, staub- und schlackeführenden Quenchraum 8. Die Sprühdüse 1 wird von außen über die Flanschverbindung 7 druckfest durch den Druckmantel 4, den wassergefüllten Zwischenraum 3 und den inneren Mantel 2 in den Quenchraum 8 nach unten um einen Winkel von beispielsweise 25 Grad geneigt eingeführt. Sie ragt in einer vorgegebenen Länge in den Quenchraum 8 hinein und bildet einen Sprühkegel 6. Durch Anordnung einer Vielzahl von Sprühdüsen 1, die in einem Ring angeordnet sind, wird der gesamte Querschnitt des Quenchraumes 8 gleichmäßig durch eine Tropfenwolke bestrichen und eine große Oberfläche für die Intensivierung des Kühl- und Waschprozesses für das heiße Vergasungsgas gebildet. 1 shows a spray nozzle for the injection of quench and wash water in the gas, dust and slag leading quench 8th , The spray nozzle 1 is from the outside via the flange connection 7 pressure-resistant by the pressure jacket 4 , the water-filled gap 3 and the inner coat 2 in the quench room 8th introduced downwards at an angle of, for example, 25 degrees. It protrudes in a predetermined length in the Quenchraum 8th into it and forms a spray cone 6 , By arranging a plurality of spray nozzles 1 , which are arranged in a ring, the entire cross section of the quenching space 8th evenly coated by a cloud of drops and formed a large surface area for the intensification of the cooling and washing process for the hot gasification gas.

Nachteilig ist die begrenzte Betriebsdauer der 1. Durch Ausscheidung von Erdalkalikarbonaten und Ablagerungen von Feinstaub bilden sich im Laufe kurzer Betriebszeit feste Anbackungen um die Sprühdüsen 1. Diese behindern die Ausströmung des kühlenden Waschwassers aus den Düsen, so dass der Sprühkegel 6 nicht mehr ausgebildet wird. Die Sprühdüsen müssen in regelmäßigen Abständen mit erheblichem Aufwand demontiert und gereinigt werden. Der Spalt zwischen der Sprühdüse 1 und der Flanschverbindung 7 kann dazu genutzt werden, inerte Spülgase 10 in den Quenschraum 8 zu führen. Die oben beschriebenen Ablagerungen führen zum Verschluss des Ringspaltes zwischen der Flanschverbindung 7 und der Sprühdüse 1. Dadurch wird die Spülgaszuführung blockiert. A disadvantage is the limited operating time of 1 , By precipitation of alkaline earth carbonates and deposits of fine dust, solid caking forms around the spray nozzles in the course of a short operating time 1 , These impede the outflow of the cooling wash water from the nozzles, so that the spray cone 6 no longer being trained. The spray nozzles must be dismantled and cleaned at regular intervals with considerable effort. The gap between the spray nozzle 1 and the flange connection 7 can be used to inert purge gases 10 in the quenching room 8th respectively. The deposits described above lead to the closure of the annular gap between the flange connection 7 and the spray nozzle 1 , This blocks the purge gas supply.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Sprühdüse zum Eindüsen von Kühl- und Waschwasser in einen Quenchraum derart weiterzubilden, dass die Zuverlässigkeit im Betrieb steigt und die Wartungsintervalle erheblich verlängert sind. The invention is based on the problem of developing a spray nozzle for injecting cooling and washing water into a quenching chamber in such a way that the reliability increases during operation and the maintenance intervals are considerably prolonged.

Das Problem wird durch eine Sprühdüse zum Eindüsen von Kühl- und Waschwasser in einen Quenchraum 8, der von heißem staub- und schlackeführendem Vergasungsgas mit Drücken bis 10 MPa und Temperaturen bis 1.850°C beaufschlagt ist, gelöst, bei der die Sprühdüse von einer rohrförmigen Schutzhülle 5 konzentrisch umgeben ist, die um das 1 bis 4-fache des Düsendurchmessers über den Düsenkopf 9 der Sprühdüse hinausragt. The problem is caused by a spray nozzle for injecting cooling and washing water into a quenching chamber 8th , which is acted upon by hot dust and slagging gasification gas with pressures up to 10 MPa and temperatures up to 1850 ° C, dissolved, at which the spray nozzle of a tubular protective cover 5 is surrounded concentrically, which is 1 to 4 times the diameter of the nozzle over the nozzle head 9 protrudes from the spray nozzle.

Die erfindungsgemäße Sprühdüse ist weitgehend resistent gegen ein Zusetzen durch Ablagerungen, wodurch das Serviceintervall der Sprühdüse erheblich verlängert ist. Durch die nach unten geneigte Anordnung der Sprühdüse befindet sich der Sprühkopf der Sprühdüse im Abschattungsbereich der Hülse bezüglich der von oben kommenden Schlackepartikel, was einem Zusetzen der Sprühdüse entgegenwirkt. The spray nozzle according to the invention is largely resistant to clogging by deposits, whereby the service interval of the spray nozzle is considerably extended. Due to the downwardly inclined arrangement of the spray nozzle is the spray head of the spray nozzle in Abschattungsbereich the sleeve with respect to the coming from above slag particles, which counteracts clogging of the spray nozzle.

Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist der Ringraum zwischen Sprühdüse und Hülse durch ein Spülgas gespült. Diese Maßnahme wirkt zusätzlich einem Zusetzen der Sprühdüse entgegen. According to a particular embodiment of the invention, the annular space between the spray nozzle and sleeve is purged by a purge gas. This measure additionally counteracts clogging of the spray nozzle.

Gemäß einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist der Düsenkopf der Sprühdüse hinter dem inneren Mantel zurückgezogen angeordnet und die Hülse schließt im Wesentlichen plan mit dem inneren Mantel ab. Durch diese Maßnahme wird ein Aufwachsen von Ablagerungen auf die in den Quenchraum hineinragende Hülse weitgehend vermieden. According to a particular embodiment of the invention, the nozzle head of the spray nozzle is arranged behind the inner jacket retracted and the sleeve is substantially flush with the inner shell. By this measure, an accumulation of deposits on the projecting into the quench chamber sleeve is largely avoided.

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 schematische Darstellung einer Sprühdüse, wie sie in der Wand eines Quenchers angeordnet ist, 1 a schematic representation of a spray nozzle, as it is arranged in the wall of a quencher,

2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sprühdüse mit Schutzhülse und 2 a schematic representation of a spray nozzle according to the invention with protective sleeve and

3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Sprühdüse, deren Düsenkopf hinter dem inneren Mantel zurückgezogen angeordnet ist. 3 a schematic representation of a spray nozzle according to the invention, the nozzle head is arranged behind the inner jacket retracted.

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

Erfindungsgemäß ist nach 2 eine Schutzhülle 5 bis in den Quenchraum 8 soweit hineingezogen, dass sie den Düsenkopf 9 der Sprühdüse 1 um das 1 bis 4-fache des Düsendurchmessers überragt. Es ist nach 3 auch möglich, die Sprühdüse 1 mit ihrem Düsenkopf 9 bis hinter den inneren Mantel 2 zurückzuziehen und die Schutzhülle 5 mit dem inneren Mantel 2 im Wesentlichen plan abzuschließen. Der Düsenkopf 9 der Sprühdüse 1 ist dann gleichfalls um das 1 bis 4-fache des Düsendurchmessers vom Rand des inneren Mantels 2 zurückzuziehen. According to the invention is after 2 a protective cover 5 to the quench room 8th drawn in so far that they the nozzle head 9 the spray nozzle 1 surpassed by 1 to 4 times the nozzle diameter. It is after 3 also possible, the spray nozzle 1 with her nozzle head 9 until behind the inner coat 2 retract and the protective cover 5 with the inner coat 2 essentially complete plan. The nozzle head 9 the spray nozzle 1 is then also 1 to 4 times the nozzle diameter from the edge of the inner shell 2 withdraw.

Die Sprühdüsen (1) können von außerhalb des Druckmantels (4) gesteckt und gezogen werden und sind über die Flanschverbindung (7) mit dem unter Druck stehenden Quenchraum (8) verbunden. The spray nozzles ( 1 ) from outside the pressure jacket ( 4 ) and are connected via the flange connection ( 7 ) with the pressurized quenching space ( 8th ) connected.

Der Ringspalt zwischen Sprühdüse (1) und Flanschverbindung (7) in der Verlängerung zwischen Sprühdüse (1) und Schutzhülle (5) kann dazu genutzt werden, ein Spülgas dem Quenchraum (8) zuzuführen. The annular gap between spray nozzle ( 1 ) and flange connection ( 7 ) in the extension between spray nozzle ( 1 ) and protective cover ( 5 ) can be used to a purge gas the quenching ( 8th ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Sprühdüse spray nozzle
2 2
Innerer Mantel Inner coat
3 3
Wassergefüllter Zwischenraum Water-filled gap
4 4
Druckmantel pressure shroud
5 5
Schutzhülle cover
6 6
Sprühkegel spray cones
7 7
Flanschverbindung flange
8 8th
Quenchraum quench
9 9
Düsenkopf nozzle head
10 10
Zuführung Spülgas Feed purge gas

Claims (5)

Sprühdüse (1) zum Eindüsen von Kühl- und Waschwasser in einen Quenchraum (8), der von heißem staub- und schlackeführendem Vergasungsgas mit Drücken bis 10 MPa und Temperaturen bis 1.850°C beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüse von einer rohrförmigen Schutzhülle (5) umgeben ist, die um das 1 bis 4-fache des Düsendurchmessers über den Düsenkopf (9) der Sprühdüse hinausragt. Spray nozzle ( 1 ) for injecting cooling and washing water into a quenching space ( 8th ), which is acted upon by hot dust and slagging gasification gas with pressures up to 10 MPa and temperatures up to 1850 ° C, characterized in that the spray nozzle of a tubular protective cover ( 5 ), which is 1 to 4 times the diameter of the nozzle via the nozzle head ( 9 ) protrudes the spray nozzle. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüse nach unten geneigt angeordnet ist. Spray nozzle according to claim 1, characterized in that the spray nozzle is arranged inclined downwards. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum zwischen Sprühdüse und Hülse durch ein Spülgas (10) gespült ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the annular space between the spray nozzle and the sleeve by a purge gas ( 10 ) is rinsed. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (9) der Sprühdüse um das 1 bis 4-fache des Düsendurchmessers hinter den inneren Mantel (2) zurückgezogen angeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle head ( 9 ) of the spray nozzle by 1 to 4 times the nozzle diameter behind the inner shell ( 2 ) is arranged withdrawn. Sprühdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (5) im Wesentlichen plan mit dem inneren Mantel (2) abschließt. Spray nozzle according to claim 4, characterized in that the protective cover ( 5 ) substantially flush with the inner shell ( 2 ) completes.
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