DE202018004503U1

DE202018004503U1 - Einrichtung zur Zuführung von fluidisierten Feststoffen

Info

Publication number: DE202018004503U1
Application number: DE202018004503.9U
Authority: DE
Original assignee: Choren Industrietechnik GmbH; Choren Industries GmbH
Current assignee: Choren Industrietechnik GmbH; Choren Industries GmbH
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2018-11-06
Anticipated expiration: 2028-09-28
Also published as: CN209507087U

Abstract

Einrichtung zur Zuführung von fluidisierten Feststoffen, insbesondere von Kohlenstaub- Trägergas- Strömen (19), in einen Ringkanal (1), wobei ein Zuführungsrohr (2) in radialer Richtung derart in den Ringkanal (1) mündet, dass die verlängerte Längsachse des Zuführungsrohres (2) die Längsachse des Ringkanals (1) schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Mündung (3) des Zuführungsrohres (2) ein Rohrstück (4) mit einem integrierten Strömungskanal (5) für den Kohlenstaub- Trägergas- Dichtstrom (19) im Ringkanal (1) lösbar angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zuführung von fluidisierten Feststoffen, insbesondere von Kohlenstaub- Trägergas- Strömen, in einen Ringkanal, wobei ein Zuführungsrohr in radialer Richtung derart in den Ringkanal mündet, dass die verlängerte Längsachse des Zuführungsrohres die Längsachse des Ringkanals schneidet.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Vergasungsbrenner, der eine derartige Einrichtung enthält.
In der chemischen Verfahrenstechnik wird häufig Feststoff bis auf Staubpartikelgröße zerkleinert und mit Hilfe von Trägergas pneumatisch transportiert. Derartige Staubströme führen entlang ihres Transportweges immer dann zu Problemen, wenn Diskontinuitäten im Transportweg vorhanden sind, beispielsweise wenn der Staubstrom aus einer geradlinigen Transportrichtung in eine dazu abgewinkelte Bahn abgelenkt wird oder auf mehrere Teilströme aufzuteilen ist bzw. mehrere Feststoffströme zusammengeführt werden. Abrasiver Verschleiß infolge der Feststoffeinwirkung auf die Leitflächen oder Verstopfungen infolge von Wirbelbildung an Bögen, Kanten, Einmündungen oder Querschnittsverengungen führen zu einem Ausfall der Fördereinrichtungen oder zumindest zu einem ungleichmäßigen Feststofftransport und damit zu Prozessstörungen bei der Feststoffverarbeitung.
Ein typischer derartiger Anwendungsfall besteht auf dem Gebiet der Kohlevergasung. Rohkohle muss zerkleinert, getrocknet und pneumatisch Vergasungsbrennern eines Vergasungsreaktors zugeführt werden, in deren Flammenzone nach Vermischung mit Sauerstoff eine Teiloxidationsreaktion zur Herstellung von Synthesegas in Gang gesetzt wird. Vergasungsbrenner bestehen im Wesentlichen aus mehreren konzentrischen Rohren, wobei in den dazwischen gebildeten Ringkanälen die Medien, Kohlenstaub und Sauerstoff, für die Vergasungsreaktion zum Brennermund gefördert werden.
Der Kohlenstaub- Inertgas- Strom kann an der Medienanschlussseite des Brenners axial, radial oder tangential in den zugeordneten Brennerkanal eingeleitet werden. Häufig geschieht dies durch ein seitlich am Vergasungsbrenner angeordnetes Zuführungsrohr, wobei der Kohlenstaubstrom aus einer radialen Richtung in die axiale Richtung des Brennerkanals umgelenkt wird.
Aus der DE 10 2014 104 232 A1 ist eine seitliche Kohlenstaubzuführung bekannt, bei der der Kohlenstaubstrom über einen tangential in den Ringkanal einmündenden rechteckigen Zuführungskanal auf einer Spiralbahn in den Ringkanal eingeleitet wird. Dies führt zu einer vorteilhaften verwirbelungsarmen Strömungsgestaltung am Einlauf. Unterhalb des Einlaufes ist ein Verteiler mit mehreren trichterförmigen Vertiefungen zur gleichmäßigen Feststoffverteilung entlang des Umfangs des Ringkanals angeordnet. Jede der am Umfang verteilten Vertiefungen besitzt eine axiale Auslassöffnung für den Kohlenstaub. Jede Auslassöffnung mündet in einen axialen Kohlenstaubkanal innerhalb des Ringkanals, wobei die Querschnittsfläche der Brennstaubkanäle zusammen der Querschnittsfläche des Zuführungskanals entspricht.
Nachteilig sind die aufwendige Fertigung, die zusätzliche radiale Stabilisierung und die Montage des tangential in das Brennergehäuse einmündenden Rechteckstutzens für die Kohlenstaubzuführung. Weiterhin ist ein Tangentialeinlauf aufgrund der seitlichen Anordnung am Brenner und der rechteckigen Bauform Einschränkungen hinsichtlich des Auslegungsdruckes unterworfen.
Für eine zweckmäßige Gestaltung von seitlichen Zuführungen, die einfacher am Brenner zu befestigen sind, sind einige Lösungsansätze bekannt. Bei einer zentralen Zuführung befinden sich die Achsen des Zuführungsrohres und des Ringkanals in einer Ebene, sie schneiden sich.
Eine seitlich- zentrale (radiale) Zuführung hat den strömungstechnischen Nachteil, dass der Feststoffstrom ohne konstruktive Gegenmaßnahmen nahezu senkrecht auf die Innenwand des Ringkanals treffen würde und dort einen hohen Verschleiß oder auch Anlagerungen an der Kanalwand bis hin zur Verstopfung der Eintrittsöffnung verursachen würde. Daher müssen bei einer zentralen seitlichen Zuführung geeignete Maßnahmen für eine kontinuierliche Richtungsänderung des Feststoffstromes beim Eintritt in den Ringkanal ergriffen werden.
Bereits in der DE-PS 508 590 ist ein Ringkanal- Brenner für Kohlenstaubfeuerungen offenbart, der mit bogenförmigen Leitblechen in einer Umlenkkammer ausgestattet ist, die den radial zugeführten Kohlenstaubstrom unterteilen und derart führen sollen, dass eine gleichmäßige Beaufschlagung des gesamten Ringkanalquerschnittes stattfindet. Nachteilig ist der abrasive Verschleiß an den Leitblechen und dem Zentralrohr, der zu einem schnellen Brennerausfall führt.
Aus der DD 288 305 A7 ist ein Kohlenstaubbrenner mit dachartigen Hitzeschutzblechen für einen radial zugeführten vorgeheizten Sauerstoffstrom bekannt, die innere Ringkanäle vor dem Sauerstoffzustrom abschirmen, den Sauerstoff strömungsgünstig aus der radialen in eine tangentiale Strömung ablenken und in den entsprechenden Ringkanal einleiten sollen. Die Hitzeschutzbleche sind nicht für die abrasive Beanspruchung durch einen Kohlenstaubstrom geeignet.
Der Gedanke einer Umlenk- und Verteilerkammer für einen radial zugeführten Kohlenstaubstrom wird in der CN 206 695120 U wieder aufgegriffen in einer Variante ohne Leitbleche, wobei allerdings keine dünnwandigen Ringkanäle, sondern ein weniger verschleißgefährdeter, massiver Düseneinstellzylinder zentral im Strömungsweg des Kohlenstaubes angeordnet ist.
In der DE 35 41 615 A1 ist die Verwendung von verschleißfesten Prallflächen für die Umlenkung eines pulverförmigen Brennstoffes beschrieben. Ein axialer zentraler Brennstoffstrom trifft auf eine dazu senkrechte Prallfläche im zentralen Brennermundbereich, wobei der Kohlenstaub radial nach außen umgelenkt wird und durch einen außen liegenden Düsenring in axialer Richtung austritt. Aufgrund der geringen Abmessung der Umlenkkammer und der zweifachen Umlenkung des Kohlenstaubstromes ist die Verstopfungsgefahr hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für eine Kohlenstaubzuführung in einen Vergasungsbrenner bereit zu stellen, die die beschriebenen mechanischen Nachteile einer tangentialen Brennstaubzuführung überwindet und den abrasiven Verschleiß und die strömungstechnischen Nachteile der bekannten radialen Brennstoff- Zuführungen vermeidet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des ersten Anspruchs oder einen Vergasungsbrenner mit den Merkmalen des neunten Anspruchs gelöst.
Weiterbildungen der Einrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 8.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Zuführung von fluidisierten Feststoffen, insbesondere von Kohlenstaub, zeichnet sich dadurch aus, dass im Bereich der radialen Einmündung des Zuführungsrohres ein auswechselbares Rohrstück mit einem integrierten Strömungskanal für den Feststoff im Ringkanal lösbar angeordnet ist und den Ringkanal im Bereich der Feststoffzuführung vor abrasivem Verschleiß schützt.
Ein erster Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht in der modularen Gestaltung der Feststoffzuführung, wodurch die Zugänglichkeit und Austauschbarkeit verschlissener Elemente während der Wartungs- und Reparaturperiode vereinfacht wird.
Zweitens ermöglicht ein radial angeordneter Zuführungsstutzen eine größere mechanische Stabilität und lässt somit höhere Auslegungsdrücke zu. Weiterhin wird das Risiko der Abrasion an der drucktragenden Außenwand einer tangentialen Kohlenstaubzuführung vollständig eliminiert.
Ein dritter Vorteil ist die Gestaltung des neuen austauschbaren und anpassbaren Rohrstücks mit dem integrierten Strömungskanal, das als Strömungsteiler und Leitkörper für den Feststoffstrom und gleichzeitig als Verschleißschutz für den Ringkanal wirkt und die Strömungsbedingungen im Vergleich zu bisher bekannten Konstruktionen verbessert. Viertens wird die Verschleißgefahr aufgrund der minimierten Ringspalten und der stetigen Kanalform sowie der verschleißhemmenden Prall- und Leitflächen an den besonders beanspruchten Kontaktflächen maßgeblich reduziert. Somit trägt die vorgeschlagene Lösung zur Verbesserung der anlagentechnischen Betriebszuverlässigkeit und -sicherheit bei.
Das vorgeschlagene Rohrstück mit dem integrierten Strömungskanal für fluidisierte Feststoffe ist besonders vorteilhaft einsetzbar in Kohlenstaub- Vergasungsbrennern in einem Flugstromreaktor zur Synthesegasherstellung.
Im Folgenden soll die Erfindung deshalb am Beispiel eines Vergasungsbrenners erläutert werden. Die beschriebene Lösung ist jedoch ebenso für alle anderen Fälle einsetzbar, in denen ein Feststoffstrom aus einem Seitenkanal in einen Förderkanal eingeleitet werden soll.
Die dazugehörigen Zeichnungen stellen dabei dar:

1 : radiales Zuführungsrohr an einem Vergasungsbrenner
2 : Schnittansicht eines Vergasungsbrenners an der Einmündung des Zuführungsrohres
3 : 3D-Ansicht des Rohrstückes in seiner einfachsten Ausführungsform
4 : Seitenansicht des Rohrstückes mit Sintermetall oder Keramik- Ein- und -Aufsätzen und zusätzlichen Spülgasbohrungen
5 : Querschnitt des Rohrstückes mit Sintermetalleinsatz
6 : Querschnitt des Rohrstückes mit Sintermetallaufsatz
7 : Querschnitt des Rohrstückes mit Hartmetall- oder Keramik-Einsatz
8 : Querschnitt des Rohrstückes mit Hartmetall- oder Keramik-Aufsatz
9 : Querschnitt des Rohrstückes mit Strömungsteiler

Ein Vergasungsbrenner besteht im Wesentlichen aus mehreren konzentrisch angeordneten Rohren, zwischen denen Ringkanäle ausgebildet sind zur Förderung der beteiligten Medien von der Medienanschlussseite des Vergasungsbrenners außerhalb eines Reaktors bis zur Brennerspitze, die in einen Reaktorraum eintaucht und eine Flamme erzeugt. Für die angestrebte Vergasungsreaktion werden zumindest ein Kohlenstoff enthaltender Brennstoff, vorzugsweise Kohlenstaub, und Sauerstoff benötigt. Dementsprechend beschränkt sich die Darstellung des Vergasungsbrenners in den Zeichnungen auf einen Kohlekanal und einen Sauerstoffkanal. Weitere Ringkanäle können vorhanden sein, beeinflussen aber die vorgeschlagene Feststoffzuführung nicht grundsätzlich.
Der Kohlenstaub wird vorzugsweise mit Stickstoff oder auch Kohlendioxidgas fluidisiert und als ein Feststoff- Trägergas- Dichtstrom zugeführt, während der Sauerstoff üblicherweise als Sauerstoffgas oder als Sauerstoff- Wasserdampf- Mischung zugeführt wird.
In 1 ist ein Abschnitt des Vergasungsbrenners an der Zuführungsstelle für den Kohlenstaubstrom dargestellt. Ein Zuführungsrohr 2 beginnt an einem Anschlussflansch für die Kohlenstaub- Förderleitung und mündet in radialer Richtung zentral in den Vergasungsbrenner, so dass die verlängerte Längsachse des Zuführungsrohres 2 die zentrale Längsachse des Vergasungsbrenners schneidet, die auch die Längsachse eines Ringkanals 1 für die Kohlenstaubförderung ist. Der Neigungswinkel des Zuführungsrohrs 2 zur Längsachse kann von 15° bis 90° variieren.
Gemäß 2 umfasst der Vergasungsbrenner an dieser Stelle ein Außenrohr 21 und ein Innenrohr 22, zwischen denen der Ringkanal 1 für den Kohlenstaubtransport zur Brennerspitze gebildet ist. Oberhalb und unterhalb des Zuführungsrohrs 2 sind zwei Flansche 23 vorhanden, mit denen das Außenrohr 21 des Ringkanals 1 verbunden ist. Das Innenrohr 22 ist durch den unteren Flansch 23 hindurchgeführt und erstreckt sich bis zum oberen Flansch 23, wobei es bündig mit diesem abschließt. Im Innenrohr 22 wird ein Sauerstoff enthaltendes Gas zentral der Brennerspitze zugeführt.
Im Ringkanal 1 ist ein Rohrstück 4 mit einem integrierten Strömungskanal 5 für den Kohlenstaubstrom angeordnet, das den Querschnitt des Ringkanals 1 im Bereich um die Mündung 3 des Zuführungsrohrs 2 ausfüllt. Das Toleranzmaß des Rohrstück- Innen- und Außendurchmessers ist dabei so gewählt, dass das Rohrstück 4 bei der Montage des Vergasungsbrenners in den Ringkanal 1 einschiebbar ist. Das Rohrstück 4 ist mit Hilfe der Hülse 20 zwischen dem unteren Flansch 23 und dem oberen Spannflansch 24 lösbar, aber axial fest und drehfest verspannt.

Im Rohrstück 4 ist - wie aus der 3D-Darstellung in 3 ersichtlich - ein nach außen teilweise offener Strömungskanal 5, vorzugsweise mit einem rechteckähnlichen Querschnitt vorhanden, der zwei gerade und parallele Kanalabschnitte 6 und einen die geraden Kanalabschnitte 6 verbindenden bogenförmigen und in Umfangsrichtung des Rohrstückes 4 gekrümmten Kanalabschnitt 7 umfasst, so dass die Kanalabschnitte 6, 7 einen U-förmigen Strömungskanal 5 ausbilden. Die beiden geraden Kanalabschnitte 6 sind im Rohrstück 4 vorzugsweise radial gegenüberliegend angeordnet und parallel zur Längsachse des Ringkanals 1 ausgerichtet. Sie münden an einer unteren Stirnseite 8 des Rohrstücks 4 in Strömungsrichtung in den Ringkanal 1. Zumindest im Bereich der axialen Öffnungen in den Ringkanal 1 sind die Kanalabschnitte 6 nach außen geschlossen, d.h. sie verlaufen unterhalb der Oberflächen im Rohrstück 4. Die mit einem minimalen Spalt anschließenden axialen Kohlenstaubkanäle 25, die sich bis in den Brennerspitzenbereich erstrecken, setzen den Strömungskanal 5 des Rohrstückes 4 mit konstantem Querschnitt fort. Die Kohlenstaubkanäle 25 können beispielsweise aus jeweils einem U-Profil gefertigt sein, das auf dem Innenrohr 22 aufgeschweißt ist, wie es bereits in der DE 10 2014 104 232 A1 beschrieben ist. Das Zuführungsrohr 2 mündet in der Mitte des bogenförmigen Kanalabschnittes 7 in diesen ein. Der bogenförmige Kanalabschnitt 7 ist daher zumindest im Bereich der Mündung 3 nach außen offen.
Der Strömungsquerschnitt des U-förmigen Strömungskanals 5 entspricht dem halben Strömungsquerschnitt des Zuführungsrohres 2.
Zur Verminderung des abrasiven Verschleißes des Strömungskanals an der Mündung 3 weist das Rohrstück 4 in einer vorteilhaften Weiterbildung im Strömungskanal 5 gegenüber der Mündung 3 des Zuführungsrohres 2 entsprechend 4 und 5 einen porösen Sintermetalleinsatz 10 mit Gasspülung auf, der im Wesentlichen eben und bündig mit dem Strömungskanal 5 ausgebildet ist.
In einer alternativen Ausführungsform gemäß 4 und 6 weist das Rohrstück 4 im Strömungskanal 5 gegenüber der Mündung 3 des Zuführungsrohres 2 einen porösen Sintermetallaufsatz 11 mit Gasspülung auf, der als halbrohrförmige Erhebung und parallel zur Längsachse des Ringkanals 1 angeordnet ist.
Der Sintermetalleinsatz 10 (5) oder der Sintermetallaufsatz 11 (6) weisen an ihrer vom Strömungskanal 5 abgewandten Innenseite eine Spülgaskammer 12 im Rohrstück 4 auf, wobei das Spülgas 18 vorzugsweise über eine (nicht dargestellte) axiale Spülgasleitung 13 im Ringkanal 1 der Spülgaskammer 12 mit einem Überdruck gegenüber dem Ringkanal 1 zuführbar ist.
Der Sintermetalleinsatz 10 und der Sintermetallaufsatz 11 sind lösbar und somit austauschbar mit dem Rohrstück verbunden. Dazu sind beispielsweise radiale Schraubverbindungen geeignet, mit denen die Sintermetallkörper mit dem Kanalboden verbunden sind. Da der Sintermetallaufsatz 11 innerhalb des bogenförmigen Kanalabschnitts 7 angeordnet ist, bilden die obere und untere Kanalwand die obere und untere Begrenzung der Spülgaskammer 12.
Anstelle der gasgespülten Sintermetallkörper können auch alternativ ein verschleißfester Hartmetall- oder Keramik- Einsatz 16 (4 und 7) oder ein Hartmetall- oder Keramik-Aufsatz 17 (4 und 8) im Strömungskanal 5 gegenüber der Mündung 3 eingesetzt werden. Analog zu den Sintermetallkörpern können die Hartmetall- oder Keramik-Körper am Kanalboden mit dem Rohrstück 4 verschraubt sein.
Wenn der verschleißfeste Aufsatz gemäß 9 als Strömungsteiler 9 in Form eines Prismas mit dreiecksähnlichem Querschnitt gestaltet ist, wobei eine der spitzwinkeligen Kanten zur Mündung 3 weist, kann der eintretende Kohlenstaub- Trägergas- Dichtstrom 19 turbulenzarm in die beiden Teilströme zu den axialen Kohlenstaubkanälen 25 geteilt werden. Alternativ zu gasgespülten oder verschleißfesten Ein- oder Aufsätzen an der Einmündung des Kohlenstaubstromes ist eine Materialhärtung des Rohrstücks 4 im Bereich der Prallzone zweckmäßig, wobei in diesem Fall bevorzugt der Strömungsteiler 9 als Bestandteil des Rohrstücks 4 zum Einsatz kommt.
Das Rohrstück 4 ist beispielsweise durch Fräsen aus einem Zylindergrundkörper oder generativ mittels Selective Laser Melting (SLM) herstellbar.
Zusätzlich zu den beschriebenen Maßnahmen oder in Kombination mit den Verschleißschutzlösungen sind trägheitsbedingte Anlagerungen von Kohlenstaub im bogenförmigen Kanalabschnitt 7 vermeidbar durch zusätzliche achsparallele und durch eine Sintermetallscheibe 26 abgedeckte Spülgasbohrungen 15 (4) oder einen weiteren (nicht dargestellten) Sintermetalleinsatz zur Einleitung von Spülgas 18 im Außenbogen 14.
Findet die vorstehend beschriebene Einrichtung in der Kohlenstaub- Zuführung zur Spitze eines Vergasungsbrenners für die Herstellung von Synthesegas aus Kohlenstaub Verwendung, ist als Spülgas ein trockenes Inertgas einsetzbar, beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid mit einer jeweils gasspezifischen optimalen Temperatur.
Zur vorstehend beschriebenen grundsätzlichen Ausgestaltung der Feststoffzuführung in den Ringkanal 1 sind weitere Abwandlungen möglich. So kann beispielsweise der bogenförmige Kanalabschnitt 7 nach beiden Seiten in Richtung auf die Übergänge zu den geraden Kanalabschnitten 6 erweitert sein und in vier Kanalöffnungen enden und den Kohlenstaub dementsprechend auf vier auf dem Umfang des Innenrohres 22 angeordnete axiale Kohlenstaubkanäle 25 verteilen. Mit einer intensiveren Spülgaszuführung in der Querschnittserweiterung kann eine konstante Strömungsgeschwindigkeit gewährleistet werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, das Rohrstück 4 zur Erleichterung der Montage mit einer Sicherung gegen Verdrehen, beispielsweise einem Zylinderstift, auszustatten.
Auch eine kontinuierliche Änderung der Querschnittsform des Strömungskanals 5 oder eine lokale Änderung der Querschnittsgröße könnte aus strömungstechnischen Erwägungen heraus zweckmäßig sein.
Fertigungstoleranzen und Wärmedehnungsdifferenzen können mit angepassten flexiblen Abdichtungssystemen am Flansch 23 und/oder am Spannflansch 24 kompensiert werden, so dass die Trennung der Medienkanäle für Kohlenstoff und Sauerstoff voneinander gewährleistet bleibt.
Zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung:
Der Kohlenstaub- Trägergas- Dichtstrom 19 wird über das Zuführrohr 2 radial in den Ringkanal 1 eingeleitet. An der Einleitungsstelle ist ein Rohrstück 4 als Verschleißteil in den Ringkanal 1 eingesetzt, dass mit dem integrierten Strömungskanal 5 den Kohlenstaub- Trägergas-Dichtstrom 19 aus der radialen Zuführung stetig und verschleißarm in die axiale Förderrichtung umlenkt.
Gegenüber der mittig im bogenförmigen Abschnitt 7 angeordneten Mündung 3 prallt der Kohlenstaub- Trägergas- Dichtstrom 19 auf den Kanalboden des Strömungskanals 5 im Rohrstück 4 und teilt sich dabei in zwei in entgegengesetzte Richtung abfließende, idealerweise gleichgroße Teilströme zu den geraden Kanalabschnitten 6 auf. Der Kanalabschnitt 7 wirkt an der Mündung 3 somit als Stromteiler für den Kohlenstaub- Trägergas- Dichtstrom 19. Mit gasgespülten Sintermetall-Prallflächen oder mit Hartmetall- oder Keramikkörpern wird der Kanalabschnitt 7 in der Prallzone vor schnellem Verschleiß geschützt.
Das an der Oberfläche des Sintermetalls austretende Spülgas 18 schafft ein Luftpolster über dem Kanalboden, das den Materialabtrag durch die Kohlepartikel und die Anhaftung von Kohlenstaub reduziert.
Ein Sintermetall-, Hartmetall- oder Keramik- Aufsatz 11, 17 verstärkt im Vergleich zu einem ebenen Einsatz 10,16 die strömungsteilende Wirkung und reduziert Anlagerungen.
In analoger Weise zu den Sintermetallflächen erzeugen die Spülgasbohrungen 15 ein zusätzliches Luftpolster auf dem Außenbogen und reduzieren somit die Gefahr von Wandablagerungen im bogenförmigen Kanalabschnitt 7. Bei höherem Spülgasdurchsatz wird die Feststoff beladene Strömung von der bogenförmigen Kanalwand verdrängt, so dass die Feststoffpartikel nicht mehr in Kontakt mit der Wand gelangen können.
Da beiden von der Mündung 3 ausgehenden Teilströmen ein Strömungskanal 5 mit jeweils dem halben Querschnitt des Zuführungsrohres 2 zur Verfügung steht, bleibt die Strömungsgeschwindigkeit des Kohlenstaub- Trägergas- Dichtstroms 19 beim Übergang aus dem Zuführungsrohr 2 in den bogenförmigen Kanalabschnitt 7 und anschließend in die geraden Kanalabschnitte 6 des Strömungskanals 5 konstant. Dadurch werden Entmischungsprobleme im Dichtstrom oder Feststoffablagerungen entlang des Strömungskanals 5 verhindert.
Bezugszeichenliste

1: Ringkanal
2: Zuführungsrohr
3: Mündung
4: Rohrstück
5: Strömungskanal
6: gerader Kanalabschnitt
7: bogenförmiger Kanalabschnitt
8: Stirnseite
9: Strömungsteiler
10: Sintermetalleinsatz
11: Sintermetallaufsatz
12: Spülgaskammer
13: Spülgasleitung
14: Außenbogen
15: Spülgasbohrungen
16: Hartmetall- oder Keramik- Einsatz
17: Hartmetall- oder Keramik- Aufsatz
18: Spülgas
19: Kohlenstaub- Trägergas- Dichtstrom
20: Hülse
21: Außenrohr
22: Innenrohr
23: Flansch
24: Spannflansch
25: axialer Kohlestaubkanal
26: Sintermetallscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014104232 A1 [0003, 0018]
DE 508590 [0005]
DD 288305 A7 [0006]
CN 206695120 U [0007]
DE 3541615 A1 [0008]

Claims

Einrichtung zur Zuführung von fluidisierten Feststoffen, insbesondere von Kohlenstaub- Trägergas- Strömen (19), in einen Ringkanal (1), wobei ein Zuführungsrohr (2) in radialer Richtung derart in den Ringkanal (1) mündet, dass die verlängerte Längsachse des Zuführungsrohres (2) die Längsachse des Ringkanals (1) schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Mündung (3) des Zuführungsrohres (2) ein Rohrstück (4) mit einem integrierten Strömungskanal (5) für den Kohlenstaub- Trägergas- Dichtstrom (19) im Ringkanal (1) lösbar angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (4) den Querschnitt des Ringkanals (1) ausfüllt und darin ein nach außen teilweise offener Strömungskanal (5), vorzugsweise mit einem rechteckähnlichen Querschnitt vorhanden ist, der zwei gerade und parallele Kanalabschnitte (6) und einen die geraden Kanalabschnitte (6) verbindenden bogenförmigen und in Umfangsrichtung des Rohrstückes (4) gekrümmten Kanalabschnitt (7) umfasst, so dass die Kanalabschnitte (6, 7) einen U-förmigen Strömungskanal (5) ausbilden, wobei - die beiden geraden Kanalabschnitte (6) im Rohrstück (4) - radial gegenüberliegend angeordnet und parallel zur Längsachse des Ringkanals (1) ausgerichtet sind, - an einer Stirnseite (8) des Rohrstücks (4) in Strömungsrichtung in den Ringkanal (1) münden und - zumindest im Bereich der Einmündung in den Ringkanal (1) nach außen geschlossen sind, - das Zuführungsrohr (2) in der Mitte des bogenförmigen Kanalabschnittes (7) in diesen einmündet, wobei der bogenförmige Kanalabschnitt (7) zumindest an der Mündung (3) nach außen offen ist, - der Strömungsquerschnitt des U-förmigen Strömungskanals (5) dem halben Strömungsquerschnitt des Zuführungsrohres (2) entspricht.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (4) im Strömungskanal (5) gegenüber der Mündung (3) des Zuführungsrohres (2) einen porösen Sintermetalleinsatz (10) mit Gasspülung aufweist, der im Wesentlichen eben und bündig mit dem Strömungskanal (5) ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (4) im Strömungskanal (5) gegenüber der Mündung (3) des Zuführungsrohres (2) einen porösen Sintermetallaufsatz (11) mit Gasspülung aufweist, der als halbrohrförmige Erhebung parallel zur Längsachse des Ringkanals (1) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sintermetalleinsatz (10) oder der Sintermetallaufsatz (11) an seiner vom Strömungskanal (5) abgewandten Innenseite eine Spülgaskammer (12) aufweist, wobei das Spülgas (18) vorzugsweise über eine axiale Spülgasleitung (13) innerhalb des Ringkanals (1) für den Feststofftransport zuführbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (4) im Strömungskanal (5) gegenüber der Mündung (3) des Zuführungsrohres (2) einen verschleißhemmenden Hartmetall- oder Keramik- Einsatz (16) oder einen Hartmetall- oder Keramik- Aufsatz (17) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verschleißhemmende Aufsatz als Strömungsteiler (9) in Form eines Prismas mit dreiecksähnlichem Querschnitt gestaltet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche achsparallele Spülgasbohrungen (15) mit einer Sintermetallscheibe (26) zur Einleitung von Spülgas (18) im Außenbogen (14) des bogenförmigen Kanalabschnitts (7) angeordnet sind, vorzugsweise in Kombination mit dem verschleißhemmenden Hartmetall- oder Keramik-Einsatz (16).
Vergasungsbrenner für die Herstellung von Synthesegas aus Kohlenstaub mit einer Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 in der Kohlenstaub- Zuführung zur Brennerspitze, wobei als Träger- und Spülgas ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder Kohlendioxid, einsetzbar ist.