DE2346833A1 - Verfahren und vorrichtung zum vergasen von kohle - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum vergasen von kohle

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Description

MlTALLGESELLSCiIAFT Frankfwt/Kain, den 9.8.1973
Aktiengesellschaft -Wgn/HSz-
Nr. 6983 LÖ
Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Kohle
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen von Kohle bei erhöhter Temperatur unter Druck mit Sauerstoff und einem oder mehreren sauerstofffreien Vergasungsmitteln in einem Reaktor, der einen drehbar gelagerten Rost (Drehrost) zum Ascheaustrag und Einleiten der Vergasungsmittel aufweist.
Vergasungsreaktoren solcher Art bestehen üblicherweise aus einem Druckbehälter, der zweckmäßig mit einem Wassermantel umgeben ist. Am oberen Ende des Behälters befindet sich eine Druckschleuse zur Einführung der zu vergasenden Kohle sowie auch eine Ableitung für das erzeugte Rohgas. Am unteren Ende des Reaktors ist ein Drehrost angeordnet, der mit einer Ascheaustragsschleuse zusammenwirkt und auch die Verteilung der Vergasungsmittel in das Brennstoffbett übernimmt. Druckreaktoren dieser Art sind z.B. in der deutschen Patentschrift 828 759 und der US-Patentschrift 2 667 409 beschrieben.
Solche Druckreaktoren werden mit weitgehend ruhendem Brennstoffbett betrieben, wobei die in dichter Schüttung eingefüllte Kohle unter fortschreitender Vergasung und Aschebildung zum Drehrost, absinkt, während gleichzeitig neues Vergasungsgut auf das Brennstoffbett aufgestreut wird.
509814/0471
Die Drehroste solcher Reaktoren müssen unter extrem harten Bedingungen "betrieben werden. Oberhalb des Drehrostes be- . findet sich die Vergasungszone, in der eine Verbrennungsreaktion bei Temperaturen von über 800° C abläuft. Die höchsten Temperaturen im Kohlebett werden in der Nähe des Drehrostes erreicht, und nehmen nach oben zur Verteilervorrichtung hin ab. Der Drehrost steht außerdem ständig mit der heißen Asche in Berührung, deren Austrag er bewirkt. Durch das Innere des Drehrostes strömen die Vergasungsmittel, nämlich elementarer Sauerstoff oder Luft oder ein Gemisch beider einerseits und Wasserdampf und gegebenenfalls Kohlendioxyd oder Stickstoff andererseits, in die Vergasungszone.
An das Material und die Konstruktion 'des Drehrostes werden infolge dieser Betriebsbedingungen ungewöhnlich harte Anforderungen gestellt. Das gilt insbesondere für die Konstruktion des Lagers, in welchem der Rost drehbar angeordnet ist. In bekannten Rostkonstruktionen ist das Lager einer sauerstoffreichen Atmosphäre von Vergasungsmittel ausgesetzte Dadurch wird die Schmierung dieses Lagers außerordentlich erschwert, weil Schmieröle bei Temperaturen über 500° C unter dem Einfluß des Sauerstoffs ihre Schiniereigenschaften rasch verlieren. Nachteilig ist bei bekannten Vergasungsreaktoren auch, daß ihre heißesten und damit am meisten beanspruchten Teile ständig mit sauerstoffhaltigem Vergasungsmittel in Berührung kommen. Örtliche extreme Temperaturerhöhungen können dabei zum Verbrennen der rotglühend aufgeheizten Stahlteile führen, wodurch der Rost teilweise zerstört wird. Ein solcher Schaden kann noch zu gefährlicheren Situationen führen, wenn geschmolzenes Eisen dadurch in eine hoch sauerstoffhaltige Atmosphäre gelangt, wodurch sich die Verbrennung dort fortsetzt und eine nochmalige Temperatursteigerung erzeugt. Auf diese Weise kann der ganze Gaserzeuger zerstört v/erden.
■ - 3 5098U/0471
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und auf wirtschaftliche und betriebssichere Weise die Druckvergasung durchzuführen. Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird dies dadurch erreicht, daß die gegen freien Sauerstoff am wenigsten widerstandsfähigen Bereiche des Drehrostes in einer WasserdampfatmoSphäre gehalten werden. Der Wasserdampf wirkt dabei sowohl als Kühlmedium wie auch als Sperrmedium.
Wichtig ist, daß der Lagerbereich des Drehrostes von Wasserdampf durchspült wird, um das Schmiermittel vor Zersetzung durch Sauerstoff zu schützen. Gleichzeitig trägt der Wasserdampf auch zur Kühlung des Lagers bei.
Es ist vorteilhaft, daß auch der den höchsten Temperaturen ausgesetzte Teil des Drehrostes an der Innenseite von Wasserdampf angeströmt wird. Bei diesem Teil handelt es sich üblicherweise um die. Drehrostspitse, die im Betrieb am nächsten bei der Hauptvergasungszone liegt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht die apparative Ausgestaltung des Drehrostes darin, daß in seinem Innern im Bereich des Lagers eine Kämmer mit einer darin mündenden Zuleitung für sauerstofffreies Medium, im allgemeinen Wasserdampf, angeordnet ist. Zweckmäßigerweise besitzt auch die Innenseite des den höchsten Temperaturen ausgesetzten Teiles des Drehrostes eine weitgehend abgeschlossene Kammer mit einer darin mündenden Zuleitung für Wasserdampf oder ein anderes sauerstofffreies Medium.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den unteren Teil des Druckreaktors mit Drehrost und
Fig. 2 die Lagerung des Drehrostes in einer gegenüber PIg.1 abgewandelten Ausführungsform.
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Der in Fig. 1 dargestellte untere Teil des Druckvergasungsreaktors weist einen Druckmantel 1 und einen Innenmantel 2 auf. Im Zwischenraum beider Mantel wird der Reaktor mit Wasser gekühlt, \robei aufgrund der hohen Temperatüren im Reaktor Dampf erzeugt wird, der nachfolgend als Manteldampf bezeichnet sei. Dieser Manteldampf findet als Vergasungsmittel im Reaktor selbst Verwendung.
Der Reaktor, der z.B. einen Durchmesser von 3 m haben kann, beseitzt einen drehbar gelagerten Drehrost R. Dieser Rost, der im ganzen etwa Kegelform hat, besteht im wesentlichen aus dem Oberteil 3* dem Mittelteil. 4 und dem Unterteil 5. Die Teile 3 und 5 sind durch ein Rohrstück 3a und eine Ringscheibe 5a miteinander verbunden. Von der Ringscheibe 5a geht eine Lagerscheibe 6 aus, deren Fuß. auf einem Axiallager 7 ruht. Im Lager auftretende radiale Kräfte werden durch das' Radiallager 8 aufgenommen .Axial- und Radia.ilager sind als oberes Ende eines Tragzylinders 9 ausgebildet. Der Antrieb des Rostes R um eine vertikale Drehachse erfolgt über die Welle 13 fnit Hilfe eines nicht eingezeichneten Motors), das Ritzel 12 und einen zur Lagerscheibe 6 gehörenden Zahnkranz 22. Die Asche wird mit Hilfe eines oder mehrerer pfligaiharähnlicher Schieber 21 in den Ringraum 25 geschoben, von wo sie aus dem Reaktor abgezogen"wird.
Für die Zufuhr von Vergasungsmitteln wie Wasserdampf und Sauerstoff. sind drei Leitungen 14, 15 und 16 vorhanden. Durch sie gelangen die Vergasungsmittel zunächst in das Innere des Drehrostes, von wo sie dann zum Teil miteinander gemischt nach außen in das Vergasungsgut eintreten. Durch die Leitung 16 wird Manteldämpf mit 'üblicherweise einer Temperatur von etwa 235° C, gegebenenfalls auch gemischt mit Heißdampf, zunächst in eine obere Kammer 26 eingeleitet.
■.'■■. ■ , - 5 - ■ "
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Die Kammer 26, welche durch das Oberteil 3, das Rohrstück 3a und ein ringscheibenförmiges Umlenkblech 27 gebildet wird, ist weitgehend abgeschlossen. Ausströmöffnungen für den Dampf befinden sich nur im Zwischenraum zwischen dem Umlenkblech 27 und der Leitung 16. Weiterer Manteldampf-wird in der Leitung 15 einer unteren Kammer 28 zugeführt, welche vom Zylinder 9j einem Öldazu konzentrischen Rohr 10 und einem Umlenkblech 29 gebildet wird. Der Manteldampf hat einen Druck, der mindestens geringfügig höher als der im Reaktor herrschende Druck ist und der höchstens etwa 10 Atm darüber liegt. Durch diesen Manteldampf bildet sich in der Kammer und damit insbesondere im Lagerbereich eine sauerstofffreie Wasserdampfatmosphäre aus, wobei ein Teil des Wasserdampfes auch durch das Spiel des Lagers hindurch direkt in den Vergasungsraum gelangt. Dieser Dampf sdiitzt die Schmierung des Lagers, die in nicht dargestellter Weise durch eine Ölleitung ausgebaut wird.
Ein anderer Teil des Wasserdampfes der unteren Kammer 28 gelangt durch eine oder mehrere schmale Öffnungen am Umlenkblech 29 vorbei in eine Mischkammer 30. In diese Mischkammer wird durch die Leitung 14 und das Rohr 10 eine Mischung aus Dampf und freien Sauerstoff enthaltendem Gas geleitet. In die Kammer 30 tritt ferner noch der aus der oberen Kammer 26 kommende, am Umlenkblech 27 vorbeiströmende Ifasserdampf ein. Das sich in der Kanner 30 bildende Gemisch strömt über Öffnungen 20 im Rohrstück 3a aus und verteilt sich in das Vergasungsgut,
Durch das Kammeueystem und die zuvor beschriebene Führung der verschiedenen Vergasungsmittel bleibt die obere Kammer 26, welche zu dem am höchsten erhitzten Oberteil 3 des Rostes gehört, sowie auch der Bereich des Lagers 6, 7 und frei von Sauerstoff. Dadurch ist einmal eine hohe Stabilität des Rostes und zum anderen auch eine störungsfreie Lagerschmierung gewährleistet.
509814/0471
Gemäß Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsfarm des Drehrostes auf Kugeln 23 gelagert. Sie vergrößern die Spalfbreite für den Durchtritt von Wasserdampf von der unteren Kammer 28 in das Reaktorinnere gegenüber dem Beispiel der Fig. 1 erheblich. Deshalb sind in Fig. 2 noch Umlenkrippen 24 vorgesehen, um den Druckverlust des Dampfes innerhalb des Lagers niedrig zu halten.
Patentansprüche - 7 -
5098U/0A71

Claims (12)

Patentansprüche
1) Verfahren zum Vergasen von Kohle bei erhöhter Temperatur unter Druck mit; Sauerstoff und einem oder mehreren., sauerstofffreien Vergasungsmitteln, z.B..Wasserdampf oder Kohlendioxydj in einem Reaktor, <äer einen· drehbar gelagerten Rost (Drehrost) zum Aseheaustrag und Einleiten der Vergasungsmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die gegen freien Sauerstoff am wenigsten widerstandsfähigen Bereiche des Drehrostes in einer Wasserdampfatmosphäre gehalten werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbereich des Drehrostes von Wasserdampf durchspült wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den höchsten Temperaturen ausgesetzte Teil des Drehrostes an seiner Innenseite von Wasserdampf angeströmt wird,
4) Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, · dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Wasserdampfes höher als der Druck im Reaktor ist.
5) Reaktor zum Vergasen von Kohle unter Druck bei erhöhten Temperaturen mit einem drehbar gelagerten Rost (Drehrost) mit Zuleitungen für sauerstoffhaltige und sauerstofffreie; Vergasungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehrost im Innern im Bereich des Lagers eine Kammer mit einer darin mündenden Zuleitung für sauerstofffreies Medium aufweist.
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6) Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des höchsten Teiles des Drehrostes als weitgehend abgeschlossene Kammer mit einer darin mündenden Zuleitung für sauerstofffreies Medium ausgebildet ist.
7) Reaktor nach Anspruch 5 oder 6, da durch gek ennze; ijshne t» daß mit der Kammer im Lagerbereich und/oder der Kammer im höchsten Teil des Drehrostes in Verbindung stehend eine mit Durchlässen zum Vergasungsgut versehene Mischkammer angeordnet ist, in welcher- eine Zuleitung für freien Sauerstoff enthaltendes Vergasungsmittel mündet.
8) Reaktor nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum weitgehenden Abschluß der Kammern Leitbleche angeordnet sind, welche Durchtrittsöffnungen freilassen.
9) Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in Lagerbereich konzentrisch zur Zuführleitung für sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel angeordnet ist.
10) Reaktor nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, da durch g ekennz e i chne 1 1 daß das Lager Durchlässe für Wasserdampf aufweist.
1t> Reaktor nach Anspruch 5 oder 10, dadurch gekennzeichnet,1 daß das Lager als Kugellager ausgebildet ist.
12) Reaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager den "asserdampfdurchtritt hemmende Sperre inrichtungen be sitzt.
509814/0471
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