DE202007011109U1

DE202007011109U1 - Pressure gasification reactor

Info

Publication number: DE202007011109U1
Application number: DE202007011109U
Authority: DE
Original assignee: IAG INDUSTRIE-ANLAGEN-BAU GEORGSMARIENHUETTE GmbH; IAG IND ANLAGEN BAU GEORGSMARI; Iag Industrie-Anlagen-Bau Georgsmarienhuette GmbH
Current assignee: Furkert Hans-Joachim Dipl-Ing De; Spreckelmeyer Rainer Dipl-Ing De
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2017-08-10

Abstract

Druckvergasungsreaktor zur Umwandlung fester/staubförmiger Brennstoffe mittels Sauerstoff nach dem GSP-Flugstromvergasungsverfahren, wobei das Reaktorgefäß aus einem Druckmantel und einem diesen verschließenden Deckel besteht und in diesem Gefäß ein den Druckmantel vom Vergasungsraum abschirmenden Kühlschirm aus mehrgängig gewickelten Rohrschlangen aus warmfestem Material angeordnet ist, wobei eine Abdichtungsvorrichtung zwischen Kühlschirm und Reaktorgefäßwand vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen, untereinander dicht geschweißten Rohrschlangen (8.1–8.n) des mehrgängigen Kühlschirms (3) an einem Sammelrohrring (9) druckdicht verschweißt und der Spalt zwischen Sammelrohr (9) und den spiralförmig gewickelten Rohrschlangen (8.1–8.n) durch Blechelemente (15) dicht verschweißt ist.Pressure gasification reactor for converting solid / dusty Oxygen fuels according to the GSP entrained flow gasification process, wherein the reactor vessel from a Pressure jacket and a lid that closes and consists in this vessel a the Pressure jacket from the gasification chamber shielding cooling screen made of multi-wound Coils of heat-resistant material is arranged, with a Sealing device provided between the cooling screen and reactor vessel wall is, characterized in that the individual, each other tight welded pipe coils (8.1-8.n) of the multi-course Cooling screen (3) welded to a manifold ring (9) pressure-tight and the gap between manifold (9) and the spiral wound coils (8.1-8.n) by sheet metal elements (15) is tightly welded.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckvergasungsreaktor zur Umwandlung fester/staubförmiger Brennstoffe mittels Sauerstoff nach dem GSP-Flugstromvergasungsverfahren, wobei das Reaktorgefäß aus einem Druckmantel und einem diesen verschließenden Deckel besteht und in diesem Gefäß ein den Druckmantel vom Vergasungsraum abschirmender Kühlschirm aus mehrgängig gewickelten Rohrschlangen aus warmfestem Material angeordnet ist, wobei eine Abdichtungsvorrichtung zwischen Kühlschirm und Reaktorgefäßwand vorgesehen ist.The The invention relates to a pressure gasification reactor for converting solid / pulverulent fuels by oxygen according to the GSP entrained flow gasification process, wherein the reactor vessel from a Pressure jacket and a lid that closes and consists in this vessel a pressure jacket from the gasification chamber shielding cooling screen made of multi-wound Coils of heat-resistant material is arranged, with a Sealing device provided between the cooling screen and reactor vessel wall is.

In Druckgasreaktoren nach dem GSP-Flugstromvergasungsverfahren wird zur Beherrschung der Temperarturbeanspruchung der Vergasungsraum mit einem wassergekühlten Kühlschirm umgeben. Damit das im Vergasungsraum produzierte sehr heiße Rohgas nicht an die drucktragende Wand des Reaktors gelangt, sind die einzelnen spiralförmig gewickelten Rohrschlangen dieses Kühlschirms untereinander dicht verschweißt, innen bestiftet und mit SiC bestampft. Am Ausgang des Reaktionsraumes wird der Kühlschirm auf eine gekühlte Tragplatte aufgeschweißt. Aufgrund der durch die thermischen Belastungen nicht vermeidbaren Temperaturunterschiede zwischen Kühlschirm und Druckmantel ist bei der Gestaltung des Reaktors die Längendehnung des Kühlschirmes zu berücksichtigen.In Compressed gas reactors according to the GSP entrained flow gasification process for controlling the temperature stress of the gasification space with a water-cooled cooling screen surround. So that produced in the gasification room very hot raw gas not come to the pressure-bearing wall of the reactor, are the individual spirally wound coils of this cooling screen with each other tight welded, interned and tamped with SiC. At the exit of the reaction space becomes the cooling screen on a chilled Welded support plate. Due to the unavoidable by the thermal loads Temperature differences between cooling screen and pressure jacket is at the design of the reactor, the elongation of the cooling screen to take into account.

Gemäß einer bekannten Ausführung (siehe 3) wird dies dadurch erreicht, dass der Kühlschirm unterhalb des Reaktorbodens endet und der Zwischenraum zur freien Ausdehnung des Kühlschirms mit mit keramischen Fasermatten gefüllten Taschen belegt wird.According to a known embodiment (see 3 ) this is achieved in that the cooling screen ends below the reactor floor and the space for free expansion of the cooling screen is filled with filled with ceramic fiber mats pockets.

Der Raum zwischen Kühlschirm und Druckmantel wird mit Spülgas beaufschlagt, um ein Eindringen von Staub hinter dem Kühlschirm zu minimieren.Of the Space between cooling screen and pressure jacket is filled with purge gas subjected to dust penetration behind the cooling screen to minimize.

Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass die obere Abdichtung des Kühlschirms mit keramischen Fasermatten unzureichend und im Laufe des Betriebes unkontrollierbar und unwirksam wird.adversely in this solution is that the top seal of the cooling screen with ceramic fiber mats insufficient and uncontrollable and ineffective during operation becomes.

Da das produzierte Rohgas stark korrosiv ist, ist es erforderlich, bei der Auslegung der drucktragenden Wand einen größeren Abnutzungszuschlag zu berücksichtigen.There the produced raw gas is highly corrosive, it is necessary in the design of the pressure-bearing wall to a greater wear allowance consider.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abdichtungsvorrichtung für den oberen Eingang des Kühlschirms zu entwickeln, der sicher das Eindringen von Rohgas und Staub zwischen Kühlschirm und Druckmantel verhindert und damit die Standzeit des Reaktors bei geringerem Abnutzungszuschlag erhöht.Of the The invention is therefore based on the object, a sealing device for the upper entrance of the cooling screen to develop, safe the penetration of raw gas and dust between cooling screen and pressure jacket prevents and thus the service life of the reactor increased at a lower wear surcharge.

Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.The Invention solves this task according to the characterizing Part of claim 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß der Erfindung werden somit die einzelnen Rohrschlangen nicht wie im Stand der Technik bekannt, separat in den Reaktordeckel eingeschweißt, sondern zunächst in ein Sammelrohr und untereinander sowie mit dem Sammelrohr durchgängig mit Blechstegen dicht verschweißt. Durch den Einbau des Sammelrohrs entsteht eine Kühlschirmwand mit einem geschlossenen, zylindrischen Abschluss. Nur dadurch ist es möglich, eine Abdichtung zum Reaktordeckel zu entwickeln.According to the invention Thus, the individual coils are not as in the state of Technique known, welded separately in the reactor lid, but first in a manifold and with each other and with the manifold throughout with Sheet metal webs tightly welded. The installation of the manifold creates a cooling screen wall with a closed, cylindrical finish. Only thereby it is possible, a seal to the Develop reactor lid.

Als bevorzugte Ausführungsform, weil eine kurze Bauweise möglich ist, ist vorgesehen, dass die Abdichtungsvorrichtung aus einer gefäßwandseitig angeordneten Stopfbuchse und einem mit dieser dichtend zusammen wirkenden kühlschirmseitig angeordneten Führungsring besteht.When preferred embodiment, because a short design possible is, it is provided that the sealing device arranged from a vessel wall side Stuffing box and one with this sealing cooperating cooling umbrella side arranged guide ring consists.

Hierdurch wird bei freier thermischer Ausdehnung des Kühlschirms der Druckmantel des Reaktors gegenüber dem Vergasungsraum des Reaktors über die Stopfbuchsen/Führungsring-Kombination durch den Kühlschirm gasdicht verschlossen.hereby is at free thermal expansion of the cooling screen of the pressure jacket of Opposite reactor the gasification chamber of the reactor over the stuffing boxes / guide ring combination through the cooling screen sealed gas-tight.

Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass die Stopfbuchse an/in einem am Reaktorgefäßdeckel angeordneten (angeschweißten) Blockflansch angeordnet ist und der Führungsring auf der zum Reaktorgefäßdeckel weisenden Oberkante des Kühlschirms.advantageously, It is envisaged that the stuffing box on / in one on the reactor vessel lid arranged (welded) Block flange is arranged and the guide ring on the reactor vessel lid facing upper edge of the cooling screen.

Hierbei ist im Blockflansch eine ringförmige Aussparung vorgesehen, in der einerseits die Stopfbuchsendichtringe angeordnet sind und in die andererseits der Führungsring hineinreicht, wobei die Tiefe der Aussparung größer gewählt ist als die Eindringtiefe des Führungsrings bei thermischer Dehnung des Kühlschirms.in this connection is in the block flange an annular recess provided in the one hand arranged the stuffing box gaskets are and in the other hand, the guide ring extends, wherein the depth of the recess is chosen larger as the penetration depth of the guide ring with thermal expansion of the cooling screen.

Die Maßnahmen der Ansprüche 1 bis 5 haben nicht nur den Vorteil, dass hierdurch eine sichere Abdichtung des Vergasungsraumes gegenüber dem Druckmantel auch bei thermischer Ausdehnung des Kühlschirms gewährleistet ist. Die Maßnahmen können darüber hinaus nicht nur bei der Neuanfertigung eines Druckvergasungsreaktors sondern auch bei der Nachrüstung desselben verwirklicht werden.The activities the claims 1 to 5 not only have the advantage that thereby a secure seal the gasification room opposite the pressure jacket even with thermal expansion of the cooling screen guaranteed is. The measures can about that not only in the new production of a pressure gasification reactor but also when retrofitting be realized.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Druckvergasungsreaktors ist gemäß Anspruch 6 dadurch gegeben, dass der Sammelrohrring in einzelne Kammern durch Zwischenböden unterteilt ist und an den Kammern die Zuführungsleitungen für die einzelnen Rohrschlangen elastisch verlegt angeschweißt sind.A further development of the pressure gasification reactor according to the invention is given according to claim 6, characterized in that the manifold ring is divided into individual chambers by shelves and welded to the chambers, the supply lines for the individual coils elastically laid are.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen dargestellt und erläutert.The Invention is illustrated below with reference to drawings and explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 Abdichtungsvorrichtung eines Kühlschirms 1 Sealing device of a cooling screen

2 Einlaufzone der spiralförmig gewickelten Rohrschlangen in die Kammern des Sammelrohrringes 2 Inlet zone of spirally wound coils in the chambers of the manifold ring

3 einen auszugsweise Längsschnitt des Reaktorraumes eines bekannten Flugstromvergasungsreaktors. 3 a partial longitudinal section of the reactor space of a known entrained flow gasification reactor.

In 3 ist der Reaktionsraum eines 500 MW Druckvergasungsreaktors im Querschnitt und abgebrochener Darstellung gezeigt, wie er sich aus dem Stand der Technik ergibt.In 3 the reaction space of a 500 MW pressure gasification reactor is shown in cross-section and in a broken view, as it results from the prior art.

Der Reaktionsraum eines Druckvergasungsreaktors ist allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehen und besteht aus dem Druckmantel 2, dem Kühlschirm 3 aus mehrgängig, spiralförmig gewickelten Rohrschlangen 8, dem Reaktordeckel 4 mit eingeschweißtem Blockflansch 5 zur Aufnahme der Brennerbefestigungsvorrichtung (BBV) und der Kühlwasserzuführung-Kühlwasserausgangsrohrleitungen 6.The reaction space of a pressure gasification reactor is generally denoted by the reference numeral 1 provided and consists of the pressure jacket 2 , the cooling screen 3 made of multi-strand, spiral wound coils 8th , the reactor lid 4 with welded block flange 5 for holding the burner mounting device (BBV) and the cooling water supply cooling water outlet piping 6 ,

Um eine freie Ausdehnung des Kühlschirmes aufgrund der unterschiedlichen Temperarturbelastung von Druckmantel 2 und Kühlschirm 3 nicht zu behindern, endet der Kühlschirm unterhalb des Blockflansches 5. Der Spalt zur freien Ausdehnung des Kühlschirmes 3 und des Blockflansches 5 wird zur Verhinderung des Eindringens von Staub in den Zwischenraum zwischen Druckmantel 2 und Kühlschirm 3 mit keramischen Fasermatten 7 belegt. Die Nachteile derselben wurden bereits in der vorangegangenen allgemeinen Beschreibung abgehandelt.To a free expansion of the cooling screen due to the different tempering type of pressure jacket 2 and cooling screen 3 not to hinder, the cooling screen ends below the block flange 5 , The gap for free expansion of the cooling screen 3 and the block flange 5 is used to prevent the ingress of dust into the space between pressure jacket 2 and cooling screen 3 with ceramic fiber mats 7 busy. The disadvantages of the same have already been dealt with in the preceding general description.

In den 1 und 2 ist die vorliegende Erfindung dargestellt.In the 1 and 2 the present invention is shown.

Um auch im Bereich der Kühlwassereinlaufzone die einzelnen, spiralförmig gewickelten Rohrschlangen 8 in der Ebene dicht zu schweißen, enden die Rohrschlangen 8 an einem Sammelrohr 9 und werden darin druckdicht verschweißt. Auf dem Sammelrohr 9 wird in Fortsetzung der Kühlschirmachse ein Stopfbuchsgegenring 10 aufgeschweißt. Nach der Montage des Kühlschirms 3 in den Reaktor wird Reaktordeckel 4 mit eingeschweißtem Blockflansch 5 und angeschraubten Stopfbuchsdruckring 11 über die Rohrleitungsenden der Kühlwasserzuführung-Kühlwasserausgangsleitungen 12 montiert, wobei darauf zu achten ist, dass der Stopfbuchsgegenring 10 im Ringraum 13 des Blockflansches 5 zeichnungsgerecht montiert ist. Zur Montage der einzelnen Stopfbuchsdichtungsringe 14 wird der Stopfbuchsdruckring 11 vom Blockflansch 5 gelöst und nach Einlegen der Dichtringe 14 über die Schraubverbindung dichtend fest angezogen. Der Spalt zwischen Sammelrohr 9 und den spiralförmig-gewickelten Rohrschlangen, 8.1. bis 8.n ist durch Blechelemente 15 dicht zu verschließen. Durch Einschweißen von Zwischenscheiben 16 in das Sammelrohr 9 zwischen jeweils zwei Rohreinschweißungen von gewickelten Rohrschlangen 8.1 bis 8.n entstehen im Sammelrohr n = x Kammern 17, in denen die jeweilige Zuführungsleitung 12 für jede zugehörige Rohrschlange (8) eingeschweißt wird.Also in the area of the cooling water inlet zone, the individual spirally wound pipe coils 8th To weld tight in the plane, the coils end 8th at a collecting pipe 9 and are welded pressure-tight therein. On the manifold 9 is in continuation of the Kühlschirmachse a stuffing box counter ring 10 welded. After mounting the cooling screen 3 in the reactor becomes reactor lid 4 with welded block flange 5 and bolted gland packing ring 11 via the pipe ends of the cooling water supply cooling water outlet pipes 12 It must be ensured that the stuffing box counter ring 10 in the annulus 13 of the block flange 5 is mounted in accordance with the drawing. For mounting the individual stuffing box sealing rings 14 becomes the stuffing box pressure ring 11 from the block flange 5 solved and after inserting the sealing rings 14 tightly tightened tightly over the screw connection. The gap between manifold 9 and the spirally-wound coils, 8.1 , to 8.n. is through sheet metal elements 15 close tightly. By welding in washers 16 into the manifold 9 between two pipe welds of wound pipe coils 8.1 to 8.n. arise in the manifold n = x chambers 17 in which the respective supply line 12 for each associated pipe coil ( 8th ) is welded.

Durch die Anwendung der erfinderischen Lösung wird bei freier Ausdehnung des Kühlschirmes sichergestellt, dass kein Staub und kein Rohgas in den Zwischenraum zwischen Druckmantel 2 und Kühlschirm 3 gelangen kann. Durch diesen Vorteil wird sichergestellt, dass die Entstehung korrosiver Kondensate hinter dem Kühlschirm vermieden wird und dadurch die Höhe der Abnutzungsrate am Druckmantel verringert werden kann. Die vorteilhafte Lösung kann zur Reduzierung der Druckmantelwanddicke oder zur Erhöhung der Lebensdauer genutzt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Wartungsarbeiten für einen solchen Reaktor im Umfang und im Zeitintervall sich verringert.By applying the inventive solution is ensured with free expansion of the cooling screen that no dust and no raw gas in the space between the pressure jacket 2 and cooling screen 3 can get. This advantage ensures that the formation of corrosive condensates behind the cooling screen is avoided and thus the amount of wear on the pressure jacket can be reduced. The advantageous solution can be used to reduce the Druckmantelwanddicke or to increase the life. A further advantage is that the maintenance work for such a reactor is reduced in scope and in the time interval.

Claims

Pressure gasification reactor for the conversion of solid / dusty fuels by means of oxygen according to the GSP entrained flow gasification process, wherein the reactor vessel consists of a pressure jacket and a lid closing it and in this vessel a pressure jacket from the gas chamber shielding cooling screen made of multi-wound coils of heat-resistant material is arranged, wherein a Sealing device between cooling screen and reactor vessel wall is provided, characterized in that the individual, tightly welded together pipe coils ( 8.1 - 8.n. ) of the multi-pass cooling screen ( 3 ) on a manifold ring ( 9 ) welded pressure-tight and the gap between manifold ( 9 ) and the spirally wound coils ( 8.1 - 8.n. ) by sheet metal elements ( 15 ) is tightly welded.

Pressure gasification reactor according to claim 1, characterized in that the sealing device consists of a stuffing box ( 11 . 14 ) and a tightly cooperating with this cool umbrella side guide ring ( 10 ) consists.

Pressure gasification reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the guide ring ( 10 ) on the manifold ( 9 ) is welded in continuation of the cooling screen axis.

Pressure gasification reactor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stuffing box ( 11 . 14 ) on / in one of the reactor vessel lid ( 4 ) arranged block flange ( 5 ) is arranged and the guide ring ( 10 ) on the reactor vessel lid ( 4 ) facing upper edge of the cooling screen ( 3 ).

Pressure gasification reactor according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the block flange ( 5 ) an annular recess ( 13 ) is provided, in the one hand, the stuffing box gaskets ( 14 ) are arranged and in the other hand, the guide ring ( 10 ), wherein the depth of the recess ( 13 ) is greater than the penetration depth of the guide ring ( 10 ) with thermal expansion of the cooling screen ( 3 ).

Pressure gasification reactor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Sammelrohring ( 9 ) into individual chambers ( 17 ) through shelves ( 16 ) and at the chambers ( 17 ) the supply lines ( 12 ) in the individual coils ( 8n ) are welded elastically laid.