DE1023845B

DE1023845B - Dampferzeugungseinrichtung zur Ausnutzung der fuehlbaren Waerme des Nutzgases aus Anlagen zur Vergasung feinverteilter Brennstoffe

Info

Publication number: DE1023845B
Application number: DEK25185A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Wessolek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1955-03-15
Filing date: 1955-03-15
Publication date: 1958-02-06
Also published as: FR1142323A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dampferzeugungseinrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Nutzgases aus Anlagen zur Vergasung in der Schwebe von feinverteilten Brennstoffen mit Sauerstoff und gegebenenfalls endotherm reagierenden Vergasungsmitteln.

Die besonderen physikalischen und chemischen Verhältnisse bei der sogenannten Gleichstromvergasung von Brennstoffen, d. h. bei einer solchen Form der Vergasung, bei der der zu vergasende Brennstoff durch das Vergasungsmittel, insbesondere durch Sauerstoff, in einen auf hoher Reaktionstemperatur befindlichen Raum eingeblasen und dort bis zur vollständigen Vergasung in der Schwebe gehalten wird, bedingen, daß das erzeugte Nutzgas eine vergleichsweise hohe Ausgangstemperatur hat, die von der Art des zu vergasenden Brennstoffes abhängt und bei der Vergasung von Staubkohle beispielsweise bis zu 1300° betragen kann. Die Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Nutzgases ist, da diese fühlbare Wärme sehr häufig mit Hilfe wertvollen Sauerstoffes erzeugt worden ist, eine Forderung der Wirtschaftlichkeit dieses Vergasungsverfahrens. Es gibt in der Technik eine Reihe \^ron Vorschlägen, die sich mit der baulichen oder funktionellen Kopplung einer Gaserzeugungsanlage mit einer Anlage zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme des erzeugten Nutzgases beschäftigen. Unter diesen haben solche Vorschläge besondere Beachtung gefunden, bei denen die fühlbare Wärme in einem Kessel zur Erzeugung von hochgespanntem Wasser dampf ausgenutzt wird. Dieser hochgespannte Wasserdampf kann dann in elektrischen Strom umgewandelt werden oder auch für andere Zwecke dienen.

Für die befriedigende Arbeitsweise einer kombinierten Vergasungs- und Dampferzeugungsanlage ist der Übergang des Gases von der Vergasungseinrichtung in die Dampferzeugungseinrichtung von besonderer Bedeutung, wobei noch zu berücksichtigen ist, daß das erzeugte Nutzgas noch unvergaste Brennstoffanteile in feinverteilter Form enthält, deren Menge man, insbesondere wenn es sich um die Vergasung eines festen Brennstoffes handelt, so niedrig wie möglich halten will. Der der Vergasungseinrich tung nachgeschaltete Kessel muß eine Möglichkeit zur sogenannten Nachvergasung geben, d. h. zu einer Nachreaktion zwischen nicht vergasten Brennstoffteilen und dem im Nutzgas enthaltenen Wasserdampf bzw. der Kohlensäure. Gleichzeitig muß aber der nachgeschaltete Dampfkessel eine möglichst gedrängte Form haben, um Wärmeverluste des Gases nach außen hin möglichst gering zu halten. Schließlich soll die Kombination zwischen dem Gaserzeuger und dem Dampfkessel möglichst ohne rohrförmige Gasübergänge sein, weil diese erfahrungsgemäß wegen der Dampferzeugungseinriditung
zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme

des Nutzgases aus Anlagen
zur Vergasung fein verteilter Brennstoffe

Anmelder:

Heinrich Kopp ers

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Essen, Moltkestr. 29

Rudolf Wessolek, Essen,
ist als Erfinder genannt worden

hohen Temperaturen häufig konstruktive Schwierigkeiten bereiten.

Es ist an sich bekannt, zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme von Staubvergasungsgasen zunächst einen Strahlungskessel in Form eines zylindrischen Einrohrkessels dem Vergasungs raum nachzuschalten, dessen Innenrohr der Gasaustrittsöffnung des Vergasungsraumes angepaßt ist. An den Strahlungskessel schließt sich dann ein Röhrenkessel an.

Diese Art der Wärmeausnutzung wird gemäß der Erfindung dadurch verbessert, daß das Innenrohr des Einrohrkessels von mehreren parallel zu ihm auf zur Achse des Innenrohres konzentrierten Zylindermänteln im Wasserraum des Einrohrkessels angeordneten, den Röhrenkessel bildenden Rohren (Außenrohre) umgeben und mit den Außenrohren so verbunden ist, daß das heiße Nutzgas zunächst das Innenrohr aufwärts und anschließend die Außenrohre abwärts durchströmt.

In dem weiten Innenrohr, das die Funktion eines Strahlungskessels übernimmt, wird die Wärme des Nutzgases in erster Linie durch Strahlung auf die Dampfkesselheizfläche übertragen. Es ist so bemessen, daß an seinem oberen Ende das Gas eine Temperatur hat, bei der die Aschebestandteile des Gases unter allen Umständen fest sind, so daß die Asche in den nachgeschalteten Außenrohren nicht oder nicht in nennenswerter Weise anbackt oder anklebt. Außerdem findet in dem als Strahlungskessel wirkenden Innenrohr noch eine gewisse Nachvergasung unvergaster Brennstoffteile statt, die durch die sich in diesem Rohr einstellende Relativgeschwindigkeit zwischen Brennstoff und Gas gefördert wird.

709 878/235

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem Schnitt dargestellt.

Die \^ergasung des Brennstoffes findet in dem Vergasungsraum 1 statt, dem Brennstoff und Vergasungsmittel durch wassergekühlte Düsen 2 zugeführt werden. Das Gemisch aus Brennstoff und Vergasungsmittel wird durch Leitungen 3 in die Düsen 2 eingeblasen. Am unteren Ende des Vergasers befindet sich die Aschenabzugsöffnung 4, durch die ein Teil der Asche, insbesondere der Teil, der bei der Vergasung flüssig wird, abgezogen wird. Der größere Teil der Asche bzw. der Vergasungsrückstände wird jedoch mit dem Gas durch die Öffnung 5 nach oben aus dem Vergaser herausgeführt. Die obere Gasabzugsöffnung ist von einem wassergekühlten Kragen 6 umgeben, welcher die Bildung von Ansätzen im Bereich der Gasabzugsöffnung verhindert. An den Vergaser schließt sich unmittelbar der Dampferzeuger 7 an. Dieser besteht aus einem zylindrischen Gefäß, in welchem sich zunächst ein zentrales Rohr 8 befindet, dessen Durchmesser im wesentlichen dem der Gasabzugsöffnung 5 entspricht. Das Gas strömt durch das zentrale Rohr 8 nach oben und gibt dort einen Teil seiner fühlbaren Wärme an das im Kessel 7 befindliche Wasser ab. Am oberen Ende des Innenrohres 8 wird die Richtung der Gasströmung um 180° geändert, wie durch die 'Pfeile 9 angedeutet. Das Gas strömt dann durch eine Reihe von Rohren K), die innerhalb des Kessels in konzentrischen Reihen um das Innenrohr 8 angeordnet sind. Bei seinem W^reg durch die Rohre 10 wird das Gas weiter abgekühlt. Am unteren Ende der Rohre 10 tritt das Gas in eine Ringkammer 11 ein, in der seine Strömungsrichtung erneut um etwa 90° geändert wird. Das Gas strömt dann durch die an die Ringkammer 11 angeschlossenen Leitungen 12 in die Zyklonstaubabscheider 13 und verläßt diese durch die Nutzgasleitungen 14 zwecks Weiterbehandlung oder Verwendung. In den Leitungen 12 sind Dampfüberhitzerschlangen 15 vorgesehen, durch die die im Gas an dieser Stelle noch enthaltene fühlbare Wärme weiterhin für die Überhitzung von Wasserdampf ausgenutzt wird. Der im Staubabscheider 13 anfallende Staub wird durch die Leitung 16 abgezogen und kann, falls er noch für eine Verbrennung ausreichende Mengen von Kohlenstoff enthält, einer Staubfeuerung zugeführt oder auch dem Ausgangsbrennstoff für die Vergasung beigemischt werden.

Durch die plötzliche Richtungsumkehr des Gases in der Ringkammer 11 wird ein Teil des von dem Gas mitgeführten Staubes, insbesondere die größeren Teile, ausgeschleudert, die durch Leitungen 17 abgezogen werden. Ein Teil dieses Staubes, der noch gewisse Mengen unverbrauchten Kohlenstoffes enthält, kann über die Leitungen 18 unmittelbar, d. h. in heißem Zustand, in die Düsen 2 und von dort erneut in den Vergasungsraum 1 gelangen, wo die brennbaren Teile des Staubes vergast werden.

Der Raum, in dem die Gase von dem Innenrohr 8 in die Außenrohre 10 übertreten, ist von einem Deckel 19 überwölbt, der in Form eines Wasserdoppelmantels ausgebildet ist und beispielsweise für die Vorwärmung des Speisewassers für den Kessel 7 verwendet werden kann. Das kalte Wasser wird durch Leitung 20 zugeführt, verläßt den Doppelmantel durch Leitung 21 und gelangt dann in die Speisewasserleitung 22 des Kessels 7. Der im Kessel 7 erzeugte Dampf wird durch Leitung 23 in an sich bekannter Weise in einen Dampfsammler geführt.

Der Deckel 19 weist eine verschließbare zentrale Öffnung 24 auf, die den Zugang zu dem oberen Teil des Kessels für Zwecke der Reinigung und Reparatur darstellt. Ferner ist eine verschließbare Leitung 25 vorgesehen, die als Fackelleitung dient. Die sich in

ίο den Rohren 10 gegebenenfalls ansetzende Asche kann durch Stochlöcher 26 im Deckel 19 mit Hilfe entsprechender Werkzeuge entfernt werden.

In dem von dem Deckel 19 überwölbten Raum kann ferner eine weitere Dampfüberhitzerschlange 27 vorgesehen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Dampferzeugungseinrichtung zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Nutzgases aus Anlagen zur Vergasung feinverteilter Brennstoffe in der Schwebe mit Sauerstoff und gegebenenfalls endotherm reagierenden Vergasungsmitteln, bestehend aus einem oberhalb des Vergasungsraumes angeordneten zylindrischen Einrohrkessel, dessen Innenrohr der Gasaustrittsöffnung des Vergasungsraumes angepaßt ist, und einem nachgeschalteten Röhrenkessel, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (8) des Einrohrkessels von mehreren parallel zu ihm auf zur Achse des Innenrohres konzentrischen Zylindermänteln im Wasserraum des Einrohrkessels angeordneten, den Röhrenkessel bildenden Rohren (Außenrohre 10) umgeben und mit den Außenrohren so verbunden ist, daß das heiße Nutzgas zunächst das Innenrohr aufwärts und anschließend die Außenrohre abwärts durchströmt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Dampfüberhitzerschlange (27) im Be^ reich der Umkehr der Strömungsrichtung des Nutzgases.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrstelle der heißen Nutzgase am oberen Ende der Dampferzeugungseinrichtung von einem Doppelwassermantel (19) überwölbt ist, der zum Vorwärmen des Kesselspeisewassers dient und mit in Achsrichtung der Außenrohre (10) liegenden öffnungen (26) versehen ist, durch die gegebenenfalls ein Reinigungswerkzeug in die Außenrohre (10) eingeführt werden kann.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine am unteren Ende der Außenrohre (10) angeordnete, als Staubabscheider wirkende Ringkammer (11), in der vor allem die gröberen Staubanteile des Gases wenigstens teilweise abgeschieden werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (11) so angeordnet ist, daß die abgeschiedenen Staubanteile auf kürzestem Weg in die Verblasedüsen (2) für das Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch gelangen können.

In Betracht gezogene Druckschriften: »Brennstoffchemie«, 34. Jahrgang (1953), S. 361 bis 367.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen