DE1421655B - Schachtofen zum Vergasen feinkörniger Brennstoffe in der Wirbelschicht - Google Patents
Schachtofen zum Vergasen feinkörniger Brennstoffe in der WirbelschichtInfo
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Description
(B) in an sich bekannter Weise einen kleinen Wasserinnalt
besitzt und die Oberfläche des in den Vergaserschacht (A) eingebauten Strahlungsrohrkessels (E) so
bemessen ist, daß die hierdurch erreichte Kühlwirkung nur so groß ist, daß die fühlbare Wärme des erzeugten
Gases und seiner Begleitstoffe so weit herabgesenkt wird, daß die Flugasche gerade nicht mehr im
oberen Teil des Vergaserschachts und dem nachgeschalteten Gasweg ansintern kann.
Wesentlich für den erfmdungsgemäßen Schachtofen ist dabei, daß die Oberfläche des in den Vergaserschacht
eingebauten Strahlungsrohrkessels so bemessen wird, daß die hierdurch erreichte Kühlwirkung
nur so groß ist, daß die fühlbare Wärme des erzeugten Gases und seiner Begleitstoffe so weit herabgesenkt
wird, daß die Flugasche gerade nicht mehr im oberen Teil des Vergaserschachts und dem nachgeschalteten
Gasweg ansintern kann.
Die Einrichtung wassergekühlter Flächen eines Abhitzekessels im' Vergaserschacht in Gestalt eines
Strahlungsrohrkessels mit geschlossenem Wasserkreislauf und kleinem Wasservolumen schließt die oben genannten
Schwierigkeiten aus.
Gegenüber der direkten Abkühlung der Reaktionsteilnehmer durch Einspritzwasser bietet die indirekte
Abkühlung durch die Kühlflächen eines Abhitzkessels außerdem den Vorteil besserer Abwärmeausnutzung.
Eine weitere Maßnahme zur Beeinflußung der Gastemperatur besteht darin, den Strahlungsrohrkessel
bei verschiedenen Betriebsdrücken zu betreiben.
Da der Strahlungsrohrkessel nur die Aufgabe hat, die Temperatur des erzeugten Gases im oberen Teil
des Vergaserschachts so weit abzusenken, daß keine Ansinterungen mehr auf dem Gasweg entstehen, ist
es zweckmäßig, zur Ausnutzung der restlichen fühlbaren Wärme im Gasweg einen weiteren Abhitzkessel
in Form eines Wasserrohrkessels anzubringen.
Da dieser Kessel in seiner Wirksamkeit bei Staubablagerungen gemindert wird, wird der Wasserrohrkessel
zweckmäßig so gebaut, daß der Gasweg aus zwei parallelen Zügen besteht, die an ihrem unteren Ende
durch Stauklappen gedrosselt werden können. Bei Ablagerung von Flugstaub auf den Verdampferrohren
wird durch Drosselung der Stauklappe eines Zuges im anderen Zug die Gasgeschwindigkeit erhöht und
durch die damit verbundene Schleißwirkung des mitgefühlten Staubes eine * Säuberung der verschmutzten
Rohre herbeigeführt.
Der Strahlungsrohrkessel wird zweckmäßig als geschlossener Wasserkreislauf mit Naturwasserumlauf
ausgebildet. Die Wärme des erzeugten Dampfes wird über einen Kondensator zur Dampferzeugung nutzbar
gemacht, und zwar zweckmäßig durch Verbindung mit dem Wasserrohrkessel. Die Maßnahme, den
Strahlungsrohrkessel als geschlossenen Wasserkreislauf auszubilden, erlaubt es, in diesem Teil der Dampferzeugungsanlage
mit einem besonders kleinen Wasservolumen auszukommen. Dies ist insofern notwendig,
als bei einem Rohrriß des Strahlungsrohrkessels durch das in den Vergaserschacht hereinströmende Wasser
die Temperatur des Generatorinhalts nur geringfügig abgesenkt wird und dabei keine Sauerstoffdurchbrüche
zu befürchten sind. Das bei einem Rohrriß in den Vergaser einströmende Wasser soll beim Verdampfen und
Erhitzen dem Brennstoffbett nicht mehr als etwa 20% seiner fühlbaren Wärme entziehen, damit die Reaktionstemperatur für die Umsetzung des Sauerstoffs mit dem
Brennstoff nicht unterschritten wird.
In der Abbildung ist ein Beispiel für eine Vorrichtung
nach der Erfindung wiedergegeben. In einem Vergaserschacht (A) mit einem lichten Durchmesser
von 3,1 m befinden sich etwa 10 t glühender Kohle der Körnung 0 bis 6 mm (B). Diese Kohle wird
durch Vergasungsmittel, die durch die Düsen (C 1) und die Leitung (C 2) in den Vergaserschacht eingeblasen
werden, in wirbelnder Bewegung gehalten. Das bei der Reaktion entstehende Gas, zusammen mit der
Flugasche, hat vor dem Eintritt (D 1) in die von den Strahlungsrohrheizflächen (E) umgebene Kühlzone
des Strahlungsrohrkessels, zu dem der Wassersammelbehälter (G) und der Kondensator (H) gehören, eine
Temperatur von 1000° C. Beim Verlassen der Kühlzone (D 2) beträgt die Temperatur noch 880° C. Die
weitere Abkühlung erfolgt in dem Wasserrohrabhitzkessel (F) mit Economizer bis auf 135° C am Austritt
(D 3). Bei einem Rohrriß des Strahlungsrohrkessels verdampft ein großer Teil des in den Generator einströmenden
Wassers durch die Entspannung spontan. Selbst wenn man annimmt, daß der gesamte Wasserinhalt
des Strahlrohrkessels, nämlich 700 1, in das Brennstoffbett einströmt, würde hierdurch die Temperatur
der Wirbelschicht nur um weniger als 200° C gesenkt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Schachtofen zum Vergasen feinkörniger Brenn- gases freiwerdende Wärme in dem Vergasungsraum
stoffe in der Wirbelschicht unter gewöhnlichem 5 nachgeschalteten indirekten Wärmeaustauschern in
oder erhöhtem Druck mit indirekter Kühlung des wirtschaftlicher Form ausgenutzt wird. Die fühlbare
Gasweges oberhalb der Nachverbrennungszone, Wärme wird dabei in einem dem Vergasungsraum
enthaltend einen in den Vergaserschacht eingebau- nachgeschalteten zweiteiligen Strahlungsrohrkessel
ten Strahlungsrohrkessel mit gekühlten Innenflä- und einem daran anschließenden Röhrenkessel abgechen
in Form von Strahlungsrohrheizflächen, die io führt, wobei der Strahlungsrohrkessel in besonderer
als Teile einer Dampferzeugungsanlage ausgebildet Weise ausgebildet ist, so daß eine erheblich höhere
sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Strahlungs-Strahlungsrohrkessel
im Vergleich zum Brennstoff- teil erreicht wird, als dies bei üblichen Feuerungskesbett
(B) in an sich bekannter Weise einen kleinen sein der Fall ist.
Wasserinhalt besitzt und die Oberfläche des in den π Ferner werden in der deutschen Patentschrift
Vergaserschacht (A) eingebauten Strahlungsrohr- · 1,057,739 Vorrichtungen zur Hochdruckdampfwär-
kessels (E) so bemessen ist, daß die hierdurch er- merückgewinnung beschrieben. Dabei werden große
reichte Kühlwirkung nur so groß ist, daß die fühl- Flächen zur Wärmeabfuhr benötigt; diese sind in eine
bare Wärme des erzeugten Gases und seiner Be- große Anzahl Einzelkreisläufe unterteilt und in der
gleitstoffe so weit herabgesetzt wird, daß die 20 Ofenwand angeordnet. Die Vorrichtungen sind zur
Flugasche gerade nicht mehr im oberen Teil des Kühlung der Schachtwand von industriellen Öfen,
Vergaserschachts und dem nachgeschalteten Gas- wie Kupolofen, Hochöfen und anderen Schachtofen
weg ansintern kann. . vorgesehen. Aus Sicherheitsgründen sind die in der
2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Ofenwand angeordneten Kühlflächen in Einzelkreiszeichnet,
daß im oberen Teil des Vergaserschachts 25 laufe mit relativ geringem Wasserinhalt unterteilt, um
(A) der Strahlungsrohrkessel (E) angeordnet ist bei Rohrrissen Beschädigungen des Schachtofens
und mit einem Wassersammelbehälter (G) und bzw. des Ofenganges durch das Eindringen großer
einem Kondensator (H) verbunden ist. Wassermengen zu verhindern.
In der österreichischen Patentschrift 163,810 wird 30 ein Generatormantel für Gas- und Dampferzeuger of-
fenbart. Der Generatorschacht wird von einem Röhrenmantel gebildet, der aus zwei Abteilungen von
Rohrschlangen besteht. Das Kesselwasser kann sowohl im Zwangsumlauf als auch im Zwangsdurchlauf
Es ist bekannt, körnige, insbesondere feinkörnige, 35 geführt werden.
Brennstoffe unter gewöhnlichem oder erhöhtem In der britischen Patentschrift 640,096 wird be-
Druck in einer Wirbelschicht zu vergasen, wobei en- schrieben, wie die fühlbare Wärme von Abgasen
dotherm reagierende Vergasungsmittel in den unter- eines Wirbelschichtvergasers durch einem dem Gassten
Teil der Schicht und exotherm reagierende Ver- weg des Wirbelschichtvergasers nachgeschalteten Abgasungsmittel
in einem Abstand darüber in die Brenn- 40 hitzekessel gewonnen werden kann.
stoff-Füllung eingeführt werden. Die mit dem in der In diesem Stand der Technik ist keine Lehre enthal-
stoff-Füllung eingeführt werden. Die mit dem in der In diesem Stand der Technik ist keine Lehre enthal-
Wirbelschicht erzeugten Gas hochgerissenen Brenn- ten, den Vergasungsschacht so zu dimensionieren,
Stoffteilchen werden in der Zone über der Wirbel- daß eine geringe Verweüzeit des Nutzgases und desschicht
durch dort eingeführte Vergasungsmittel nach- sen Begleitstoffen (Schlacke etc.) in der Nachverbrenvergast.
Bei dieser Verfahrensweise mußte bisher 45 nungszone gewährleistet wird und die das Nutzgas
streng darauf geachtet werden, daß die Vergasungs- nach Verlassen der Nachverbrennungszone des
temperatur nicht zum Sintern bzw. Schmelzen der Schachtofens dann noch enthaltenden Begleitstoffe
Vergasungsrückstände führte, da diese infolge Abset- flüssig-teigiger Konsistenz durch indirekte Kühlung
zens im Vergasungsweg ein vorzeitiges Abstellen des gerade nur so weit abgekühlt werden, daß sie im obe-Generators
notwendig machten. 50 ren Teil des Vergasungsschachtes bzw. den nachge-
Man versuchte bereits, diese Schwierigkeiten zu be- schalteten Abhitzkesselsystemen nicht mehr ansintern
heben, indem durch Eindüsen von feinverteiltem Was- können. -
ser in den Kopf des Vergaserschachts die Temperatur Auch bei mosaikartiger Betrachtungsweise des ge-
des abziehenden Gases gesenkt wurde. Da diese Maß- , nannten Standes" der Technik hat es nicht nahegelenahme
nicht zu dem gewünschten Erfolg führte, 5 5 gen, vergleichsweise lange Verweilzeiten der Nutzgase
wurde auch schon in der Literatur vorgeschlagen, im Vergaserschacht vorzugeben und die indirekte
den oberen Teil des Vergaserschachts als Abhitzekes- Kühlung so zu dimensionieren, daß die Begleitstoffe
sei auszubilden. Bei der Vergasung von feinkörnigen des Nutzgases fest werden und somit in nachgeschal-Brennstoffen
in der Wirbelschicht wurde dieser Vor- teten Anlageteilen nicht mehr anbacken können,
schlag in der Weise jedoch in der Praxis nicht ver- 60 Die Erfindung betrifft einen Schachtofen zum Verwirklicht, da man befürchtete, daß bei einem Rohrriß gasen feinkörniger Brennstoffe in der Wirbelschicht der in den Vergaserschacht einströmende Wasserin- unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck mit indihalt des Abhitzkessels die Temperatur der im Verga- rekter Kühlung des Gasweges oberhalb der Nachverser befindlichen Brennstoffschicht so weit absenkt, daß brennungszone, enthaltend einen in den Vergaserder in die Brennstoffschicht eintretende Sauerstoff dort 65 schacht eingebauten Strahlungsrohrkessel mit gekühlnicht mehr umgesetzt wird und dadurch in das Produk- ten Innenflächen in Form von Strahlungsrohrheizflätionsgas gelangt. chen, die als Teile einer Dampferzeugungsanlage aus-
schlag in der Weise jedoch in der Praxis nicht ver- 60 Die Erfindung betrifft einen Schachtofen zum Verwirklicht, da man befürchtete, daß bei einem Rohrriß gasen feinkörniger Brennstoffe in der Wirbelschicht der in den Vergaserschacht einströmende Wasserin- unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck mit indihalt des Abhitzkessels die Temperatur der im Verga- rekter Kühlung des Gasweges oberhalb der Nachverser befindlichen Brennstoffschicht so weit absenkt, daß brennungszone, enthaltend einen in den Vergaserder in die Brennstoffschicht eintretende Sauerstoff dort 65 schacht eingebauten Strahlungsrohrkessel mit gekühlnicht mehr umgesetzt wird und dadurch in das Produk- ten Innenflächen in Form von Strahlungsrohrheizflätionsgas gelangt. chen, die als Teile einer Dampferzeugungsanlage aus-
■ In der deutschen Auslegeschrift 1,080,253 wird ein gebildet sind, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der
Verfahren zur Dampferzeugung beschrieben, bei dem Strahlungsrohrkessel im Vergleich zum Brennstoffbett
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