DE2346833B2

DE2346833B2 - Verfahren zum Kühlen der Drehrostlager eines Gasgenerators

Info

Publication number: DE2346833B2
Application number: DE2346833A
Authority: DE
Inventors: Hans Kuepfer; Paul Dipl.-Ing. 6380 Bad Homburg Rudolph; Werner Schmidt
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1973-09-18
Filing date: 1973-09-18
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE2346833A1; GB1445809A; DE2346833C3; AU7137274A; BR7407723D0; US3937620A; ZA743920B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen der Drehrostlager eines Gasgenerators für die Vergasung von Kohle unter Druck und mit Sauerstoff und Wasserdampf als Vergasungsmittel, wobei der Drehrost zum Verteilen der von außen zugeführten Vergasungsmittel in den Reaktor dient.

Gasgeneratoren bzw. Vergasungsreaktoren dieser 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 DT-PS 8 28 759 und der US-PS 26 67 409 beschrieben.

Solche Drehreaktoren 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.

Die Drehroste der Reaktoren müssen unter extrem harten Bedingungen betrieben werden. Oberhalb des Drehrostes befindet 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 Kohlendioxid oder Stickstoff andererseits, in den Vergasungsraum. Gasgeneratoren mit diesen Merkmalen sind aus »Brennstoff-Chemie« 1959, Nr. 3, Band 40, Seiten 74 und 75, bekannt.

Bei einem Drehrost für Gaserzeuger mit mehreren treppenartig übereinanderliegenden Rostplatten, die mit von der jeweils darüberliegenden Rostplatte abgedeckten öffnungen versehen sind (DT-PS 6 26 075). wird eine Lagerkühlung dadurch erreicht, daß in dem Hohlzapfen, um den der Rost sich dreht, Kühlwasser nach oben geleitet wird, welches dann zurück nach unten durch die Lagerbüchsen über dem Grundflansch des Hohlzapfens in den Aschenbehälter strömt. Dem Kühlwasser wird von Zeit zu Zeit öl zugesetzt, das von dem Wasser bis zu den Lagerbüchsen mitgenommen wird, wo es sich absetzt.

An das Material und die Konstruktion des Drehrostes werden durch diese Betriebsbedingungen ungewöhnlich hohe Anforderungen gestellt. Es 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 ausgesetzt. Dadurch wird die Schmierung dieses Lagers außerordentlich erschwert, weil Schmieröle bei Temperaturen über 300⁰C unter dem Einfluß des Sauerstoffs ihre Schmiereigenschaften 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 führer., 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 werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Lagerung des Drehrostes eines Kohledruckvergasungsreaktors auf wirtschaftliche und betriebssichere Weise zu kühlen. Bei einem der Verfahren der eingangs genannten Art wird dies dadurch erreicht, daß die Lager von Wasserdampf durchspült werden, der dann in den Vergasungsraum eintritt. Durch den Wasserdampf wird gleichzeitig das Schmiermittel vor Zersetzung durch Sauerstoff geschützt.

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 F i g. 1 abgewandelten Ausführungsform.

Der in Fig. 1 dargestellte untere Teil des Druckvergasungsreektois weist einen Druckmantel 1 und einen

■*o Innenmantel 2 auf. Im Zwischenraum beider Mäntel wird der Reaktor mit Wasser gekühlt, wobei aufgrund der hohen Temperaturen 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, besitzt 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 Radiallager sind als oberes Ende eines Tragzylinders 9 ausgebildet. Der Antrieb des Rostes R um eine vertikale Drehachse erfolgt über die Welle 13 (mit Hilfe eines nicht eingezeichneten Motors), das Ritzel 12 und einen zur Lagerscheibe 6 gehörenden Zahnkranz 22. Die Asche wird mit Hilfe eines oder mehrerer pflugscharähnlicher Schieber 21 in den Ringraum 25 geschoben, von wo sie aus dem Reaktor abgezogen wird.

Für die Zufuhr von Vergasungsmitteln wie Wasser-

^h5 dampf 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 Manteldampf mit üblicherweise einer Temperatur von etwa 235°C, gegebenenfalls auch gemischt mit Heißdampf, zunächst in eine obere Kammer 26 eingeleitet.

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 9, einem dazu 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 28 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 schützt die Schmierung des Lagers, die in nicht dargestellter Weise durch eine Ölleitung aufgebaut 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 Wasserdampf ein. Das sich in der Kammer 30 bildende Gemisch strömt über Öffnungen 20 im Rohrstück 3a aus und verteilt sich in das Vergasungsgut.

ίο Durch das Kammersystem 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 8 frei von Sauerstoff.

Dadurch ist einmal eine hohe Stabilität des Rostes und zum anderen auch eine störungsfreie Lagerschmierung gewährleistet.

Gemäß Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Drehrostes auf Kugeln 23 gelagert. Sie vergrößern die Spaltbreite für den Durchtritt von Wasserdampf von der unteren Kammer 28 in das Reaktorinnere gegenüber dem Beispiel der Fig. 1 erheblich. Deshalb sind in F i g. 2 noch Umlenkrippen 24 .vorgesehen, um den Druckverlust des Dampfes innerhalb des Lagers niedrig zu halten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Kühlen der Drehrostlager eines Gasgenerators für die Vergasung von Kohle unter Druck und mit Sauerstoff und Wasserdampf als Vergasungsmittel, wobei der Drehrost zum Verteilen der von außen zugeführten Vergasungsmittel in den Reaktor dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (7, 8, 23) von Wasserdampf durchspült werden, der dann in den Vergasungsraum eintritt.