DE19517527A1 - Vorrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Vergasungsmedium zu einem Reaktor zum Vergasen von Feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Vergasungsmedium zu einem Reaktor zum Vergasen von Feststoffen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An­ spruchs 1.

Ein Reaktor zum Vergasen von Feststoffen ist in der EP 0 625 562 A1 beschrieben. Dabei wird Vergasungsmedium, wie Luft, und in der Brennkammer erzeugtes Abgas über Düsen oder Lanzen in den Reaktor eingeführt, welche dessen heiße Wand auf verschiedenen Niveaus durchsetzen.

Fig. 1 zeigt einen Teilschnitt durch die Wand eines derar­ tigen Reaktors in demjenigen Bereich, in welchem die Lanzen die heiße Wand des Reaktors durchdringen. Die Wand des Ent­ gasungsschachtes 1 des Reaktors besteht aus einer feuerfe­ sten Schamotteschicht 2, die außen von einer Isolations­ schicht 3 bedeckt ist. Die Wand 2, 3 ist in zwei parallelen, horizontalen Ebenen von Lanzen 4, 5 durchsetzt, über welche Vergasungsmedium wie Luft und/oder Abgas zugeführt wird.

In jeder Zuführleitung 6, 7 zu den Lanzen 4, 5 ist außerhalb der Wand 2, 3, das heißt im kalten Bereich, je ein Absperr­ ventil 8, 9 angeordnet. In einer die Zuführleitungen 6, 7 versorgenden Sammelleitung 10 für Vergasungsmedium ist zu­ sätzlich ein gesondertes Notabsperrventil 11 angeordnet, welches die Zufuhr von Vergasungsmedium über ein elektrisch betriebenes Gebläse bei Stromausfall oder bei plötzlichem Ansteigen des Reaktor-Innendruckes aufgrund einer Verpuffung oder dergleichen automatisch sperrt.

Die Absperrventile 8, 9 werden gewöhnlich von Hand auf den in den beiden Ebenen unterschiedlichen Bedarf an Vergasungs­ medium abhängig von der gewünschten Leistung des Reaktors und der Reaktortemperatur eingestellt. Bei der Abschaltung oder Notabschaltung des Reaktors dringen Schwelgase über die Lanzen 4, 5 bis in den kalten Bereich auf der Außenseite der Wand 2, 3 und kondensieren in den dort gelegenen "kalten" Leitungsteilen und Ventilen, was zu einem Verstopfen dieser Leitungsteile sowie der Ventile führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so aus zu­ bilden, daß der Gefahr eines Verstopfens der Zuführleitungen und Ventile im kalten Bereich vorgebeugt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient Anspruch 1.

Durch Verlagerung des Verschlusses der Zuführleitungen von Vergasungsmedium in den Bereich der heißen Wand des Reaktors wird eine Kondensation von im Falle einer Absperrung der Vergasungsmediumzufuhr austretenden Schwelgas vermieden, so daß sich keine kondensierten Rückstände (Teer) bilden und Leitungsteile sowie Ventile verstopfen können. Die Ventil­ stellglieder zum Absperren der Leitung sind vorzugsweise dabei so ausgebildet, daß sie gleichzeitig als Notabsperror­ gane fungieren.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind das Ven­ tilstellglied oder die Ventilstellglieder gemeinsam mittels eines Ventilantriebes verstellbar, der im kalten Bereich außerhalb der heißen Wand angeordnet ist. Dies schützt den Ventilantrieb vor der Beanspruchung durch die hohen Tempera­ turen im heißen Bereich und macht ihn zur Wartung oder Repa­ ratur leicht zugänglich.

Das oder jedes Ventilstellglied kann als Ventilkegel mit vom Ventilhub abhängiger Regelcharakteristik des Durchflusses ausgestaltet sein.

Um die Notabsperrfunktion sicherzustellen, kann das oder jedes Ventilstellglied mittels einer vorgespannten Feder in Schließrichtung vorgespannt sein, wobei die Vorspannkraft in jeder Zuführleitung bzw. in jeder Ebene individuell wählbar sein kann.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeich­ nungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 2 in einem Teilschnitt ähnlich Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ventilkegels und zugehörigen Ventilsitzes einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 in einem Teilschnitt ähnlich Fig. 2 schematisch ein Ventilstellglied mit Ventilantrieb über ein Kurbel­ getriebe;

Fig. 5 einen Teilschnitt wie in den Fig. 2 und 4 durch eine ausgeführte Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 5;

Fig. 7 ein Detail bei VII in Fig. 5 und

Fig. 8 eine weitere Ausführung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer teilweise geschnittenen Darstel­ lung ähnlich Fig. 4 mit einem abgewandelten Ventil­ antrieb sowie mit entgegengesetzter Schließrichtung des Ventilstellgliedes.

Fig. 2 zeigt in einer Teilschnittdarstellung wie in Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung. Es sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 belegt.

Auch bei der Fig. 2 wird ein Vergasungsmedium über zwei Ebe­ nen mittels über Zuführleitungen 6, 7 gespeiste Lanzen 4, 5 mit Vergasungsmedium versorgt. Die Zuführleitungen 6, 7 Zweigen von einer Sammelleitung 10 ab und durchsetzen die heiße Wand 2, 3 eines Reaktors 1 zum Vergasen von festen Brennstoffen, wie organischen Abfällen. In diesem Fall sind jedoch die Ventilstellglieder 18, 19 in die Schamotteschicht 2 der heißen Wand verlegt und über Signalsteuerleitungen 21, 22 angesteuert, die von einem Regler 20 ausgehen.

Der Regler erhält als Eingangsgrößen zum einen die Innentem­ peratur im Reaktor 1 bei 23 und vergleicht diese Innentempe­ ratur mit einer Solltemperatur; zum anderen erhält der Reg­ ler die Anforderung von der Verbraucherseite, mehr oder we­ niger Gas zu erzeugen. Daraus bildet der Regler die Stell­ größe, welche über die Signalleitungen 21, 22 in Form von Stellsignalen an die Ventilstellglieder 18, 19 ausgegeben werden.

Die Ventilstellglieder können so ausgebildet sein, daß sie gleichzeitig als Notabsperrorgane dienen, wenn der Strom für das die Sammelleitung 10 mit Vergasungsmedium beschickende Gebläse ausfällt oder wenn eine Verpuffung mit plötzlicher Druckerhöhung im Reaktor 1 stattfindet.

Fig. 3 zeigt ein Ventilstellglied mit Ventilsitz in der Lan­ ze 4 im einzelnen. Das Ventilstellglied weist einen Ventil­ kegel 25 auf, der mit seinem Ende großen Durchmessers an einer zu einem in dieser Figur nicht gezeigten Ventilantrieb führenden Stellstange 26 befestigt ist. In der Lanze 4 ist ein Sitzring 27 an einer Schulter der Lanze 4 befestigt. Zwischen dem Innendurchmesser des Sitzringes 27 und der Kon­ tur 28 des Ventilkegels 25 ist der öffnungsquerschnitt des Ventils abhängig vom Hub bestimmt, den der Ventilkegel 25 aufgrund einer vom Ventilantrieb hervorgerufenen Bewegung der Stange 26 zurücklegt.

Auf der stromabwärtigen Seite des Ventilkegels 25 ist die Lanze mit Bohrungen 29 versehen, über welche das Vergasungs­ medium in den Innenraum des Reaktors 1 austritt. Statt der Bohrungen 29 kann auch eine einzige Öffnung am Lanzenende (offenes Rohr) vorgesehen sein.

In Fig. 4 ist zusätzlich ein Beispiel für einen Ventiltrieb dargestellt, mittels welchem der Ventilkegel 25 nach Fig. 3 relativ zum Ventilsitzring 27 in der Lanze 4 bewegt wird. Der Ventilantrieb weist einen Getriebemotor (nicht gezeigt) auf, der eine Welle 30 antreibt. Auf dieser Welle 30 sitzt eine Exzenterscheibe 31, die über eine daran angelenkte Kur­ bel 32 mit der Stellstange 26 des Ventilkegels 25 gelenkig verbunden ist. Von der Exzenterscheibe 31 ragt ein Arm 33 weg, der über eine Feder 34 in Schließrichtung des Ventils vorgespannt ist.

Mittels eines einzigen Ventilantriebs gemäß Fig. 4 können gleichzeitig mehrere Ventilkegel 25 in gleicher Weise wie in Fig. 4 gezeigt angetrieben sein.

In Fig. 4 sind zusätzlich Führungen 35, 36 für die Stell­ stange 26 zu erkennen. Die Führung 35 ist gasdicht an der Außenwand befestigt ist und im Bereich der Leitung 6 für Vergasungsmedium durchlässig. Die Führung 36 umfaßt gleich­ zeitig eine gasdichte Stopfbuchse.

In den Fig. 5 bis 7 ist eine ausgeführte Konstruktion einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Dabei sind gleiche Teile wie in den Fig. 2 und 4 mit gleichen Bezugszeichen belegt und nicht nochmals beschrieben.

Bei der Ausführung nach den Fig. 5 bis 7 sind in jeder der beiden Reaktorebenen zwei Lanzen 4 vorgesehen. Wie bei Fig. 2 sind die Ventilstellglieder in der oberen Ebene der Fig. 5 und 6 mit 18 und in der unteren Ebene mit 19 be­ zeichnet, wobei Ventilkegel 25 an Stellstangen 26 und zuge­ hörige Ventilsitze 27 wie bei der Ausführung nach den Fig. 3 und 4 vorgesehen sind.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind jedoch in diesem Fall für je zwei übereinander angeordnete Stellventile 18, 19 auf den beiden Seiten eine eigene Sammelleitung 10 und eigene Zweigleitungen 6, 7 für Vergasungsmedium vorgesehen.

Mit 40 ist ein Getriebemotor des Ventilantriebes bezeichnet, der über einen Spindel-Mutter-Antrieb 41 einen insgesamt mit der Bezugszahl 42 bezeichneten Rahmen in Öffnungs- bzw. Schließrichtung der Ventilkegel 25 einheitlich verstellt.

Die vier Ecken des am besten in Fig. 6 erkennbaren Rahmens 42 sind von den vier Stellstangen 26 der Ventilstellglieder durchsetzt und darin einstellbar mittels Verstellmuttern 43 gehalten. Zwischen dem Boden 44 jeder Verstellmutter 43 und einem Bund 45 ist eine Druckfeder 46 vorgespannt, welche eine Kraft in Schließrichtung der Ventilstellglieder in den Fig. 5 und 7 gesehen nach rechts auf jede Stellstange 26 ausübt. Aus Fig. 7 ist deutlich, daß sowohl die Vorspann­ kraft der Druckfeder 46 als auch die normale Öffnungsstel­ lung jedes Ventilkegels 25 individuell durch Verdrehen der Verstellmutter 43 bezüglich des Rahmens 42 und durch Fest­ stellen bezüglich der Stellstange 26 mittels einer Fest­ stellmutter 47 individuell einstellbar ist. Dabei ist eine Einstellung üblich, bei der die Ventilstellglieder 19 der unteren Ebene mehr zugestellt sind als die Ventilstellglie­ der der oberen Ebene 18, um in dieser oberen Ebene mehr Ver­ gasungsmedium durch die Lanzen 4 in den Reaktor 1 durchströ­ men zu lassen.

Bei den Ausführungen gemäß den Fig. 3 bis 7 werden die Ventilkegel 25 bei einer Schließbewegung in Richtung gegen ihre Ventilsitze 27, 34 (Fig. 4) und 46 (Fig. 7) zugestellt.

Die Fig. 8 zeigt eine praktische Ausführung, bei welcher jeder Ventilkegel 25′ den zugehörigen Sitz 27′ durchsetzend mit der Stellstange 26′ verbunden ist. Die Schließfeder 46′ wirkt hier in entgegengesetzter Richtung zu der Feder 46 nach Fig. 2 auf eine Verstellmutter 43′ am reaktoräußeren Ende der Stellstange 26′, welche eine Rolle 50 an ihrem freien Ende trägt. Der nicht gezeigte Ventilantrieb wirkt über einen Nocken 52 entgegen der Kraft der Schließfeder 46′ kraftschlüssig auf die Rolle 50 und damit die Stange 26′ in Öffnungsrichtung des Ventils.

Auch bei dieser Ausführung kann der Antrieb der Nocken 52 für jedes Ventilstellglied von einem gemeinsamen Ventilan­ trieb (nicht gezeichnet) abgeleitet sein, wobei wiederum die Vorspannung der Federn 46′ sowie die Stellung des Ventilke­ gels 25′ bezüglich des Sitzes 27′ individuell einstellbar ist.

Allen beschriebenen Ausführungen ist gemeinsam, daß die Ven­ tilstellglieder 18, 19; 18′, 19′ in der heißen Wand 2, 3 des Reaktors 1 untergebracht sind und gleichzeitig als Notab­ sperrorgane fungieren. So kann im Falle einer Absperrung kein Kondensat in den kalten Bereich der Zuführleitungen 6, 7; 6′, 7′ gelangen und somit dort auch nicht zu Teerablage­ rungen und damit Verstopfungen führen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Vergasungs­ medium zu einem Reaktor (1) zum Vergasen von Feststof­ fen mit mindestens einer Zuführleitung (6, 7; 6′, 7′) für das Vergasungsmedium, welche eine heiße Wand (2, 3) des Reaktors durchsetzt und ein Ventilstellglied (18, 19; 18′, 19′) zum Sperren der Zufuhr von Vergas­ ungsmedium aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ventilstellglied (18, 19; 18′, 19′) im Bereich der heißen Wand (2, 3) in der Zuführlei­ tung (6, 7; 6′, 7′) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventilstellglied (18, 19; 18′, 19′) mittels eines Ventilantriebs (30-34; 40) verstellbar ist, der im kalten Bereich außerhalb der heißen Wand angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilstellglied (18, 19; 18′, 19′) als Notabsperrorgan ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilstell­ glied einem Ventilkegel (25, 25′) mit vom Ventilhub abhängiger Regelcharakteristik aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilkegel (25′) mit sei­ nem verjüngten Ende am Ende einer Stellstange (26′) befestigt ist, welche sich durch den zugehörigen Ven­ tilsitz (27′) hindurcherstreckt und zum Schließen des Ventils in den Ventilsitz gezogen wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ventilkegel (25) mit seinem erweiterten Ende am Ende einer Stellstange (26) befe­ stigt ist, welche von dem Ventilantrieb zum Schließen des Ventils gegen den Ventilsitz (27) geschoben wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ven­ tilstellglied mittels einer vorgespannten Feder (34; 46, 46′) in Schließrichtung vorgespannt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lanzen (4) auf mindestens zwei unterschiedlichen Ni­ veaus des Vergasungsreaktors vorgesehen sind und in jeder Lanze ein Ventilstellglied (18, 19; 18′, 19′) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein gemeinschaftlicher Antrieb (40) für die verschiedenen Lanzen vorgesehen ist, wobei die Ventilstellglieder (18, 19; 18′, 19′) jeweils in den verschiedenen Niveaus in individuelle Öffnungsstellungen voreinstellbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ventilstellglieder (18, 19; 18′, 19′) in den unterschiedlichen Niveaus unabhängig voneinander geregelt sind.