DE2352078C3

DE2352078C3 - Reactor for pressurized coal gasification

Info

Publication number: DE2352078C3
Application number: DE19732352078
Authority: DE
Inventors: Fritz; Pogrzeba Hans-Joachim; 4300 Essen Zimmermann
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Filing date: 1973-10-17
Publication date: 1976-12-23

Description

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Die Erfindung betrifft einen Reaktor für die Kohledruckvergasung mit einem den Reaktionsraum umgebenden, durchströmten Kühlwassermantel, an den ein auf dem Reaktionskessel angeordneter Sammler anschließt, von dem das verdampfte Kühlwasser als Sattdampf über eine Dampfleitung in den Reaktionsraum strömt, wobei ein mit der Dampfleitung verbundener Ausgleichsbehälter mit einer unten in den Kühlwasserraum mündenden Fallrohrleitung und mit einem Meßfühler für die Messung des Kühlwasserstandes vorgesehen ist.The invention relates to a reactor for pressurized coal gasification with a reaction space surrounding, flowed through cooling water jacket, to which a collector arranged on the reaction vessel adjoins, from which the evaporated cooling water flows as saturated steam via a steam line into the reaction chamber, one with the steam line connected expansion tank with a downpipe opening into the cooling water space and with a sensor for measuring the cooling water level is provided.

Bei einem derartigen Reaktor werden neben dem Sattdampf auch überhitzter Dampf und Luft in den Reaktorkessel bzw. -raum eingeführt. Dabei dient die Luft zur Verbrennung eines Teils der Kohle. Die dabei freiwerdende Wärme wird zur Vergasung ausgenutzt. Mit der vom Kühlwasser aufgenommenen Wärme wird Sattdampf produziert, der nach Rückführung in den Reaktionskessel dort die Reaktionen steuert. Wird im Reaktionskessel zu viel Energie erzeugt, d. h. steigen die Temperaturen an, dann wird auch mehr Sattdampf produziert, der im Reaktionskessel die Energieerzeugung bremst, so daß die Temperaturen wieder zurückgeben.In such a reactor, in addition to the saturated steam, superheated steam and air are in the Reactor boiler or space introduced. The air is used to burn part of the coal. The one with it The heat released is used for gasification. With the heat absorbed by the cooling water Saturated steam is produced which, after being returned to the reaction vessel, controls the reactions there. Will be in Reaction boiler generates too much energy, d. H. if the temperatures rise, then there is more saturated steam produced, which slows down the generation of energy in the reaction vessel, so that the temperatures return hand back.

Diese weitgehend automatische Regelung des Prozesses im Reaktor arbeitet allerdings nur dann zufriedenstellend, wenn der Kühlwasserzufluß so eingestellt ist, daß der Wasserstand im Kühlwasserraum bzw. im Sammler konstant bleibt. Deswegen ist der Ausgleichsbehälter vorgesehen, der mit der Fallrohrleitung, dem Kiihlwasserraum und dem Sammler ein System kommunizierender Röhren bildet, dessen l^er Wasserstand am Ausgleichsbehälter mit Hilfe eines Meßfühlers gemessen wird. D.e vom Meßfühler abgegebenen Signale werden zur Steuerung des Kühlwasserzuflusses benutztThis largely automatic regulation of the process in the reactor, however, only works satisfactorily if the cooling water inflow is so it is set so that the water level in the cooling water space or in the collector remains constant. That's why he is Expansion tank provided with the downpipe, the cooling water space and the collector System of communicating tubes forms, whose lower water level at the expansion tank with the help a probe is measured. The signals emitted by the sensor are used to control the Used cooling water supply

Bei einem bekannten Reaktor der eingangs beschriebenen Art hat sich allerdings gezeigt, daß der vom Meßfühler angezeigte Wasserstand nicht den tatsächlichen Verhältnissen entspricht Der Meßfühler zeigt Wasserstände an, die weit unter dem tatsächlichen liegen Dadurch wird dem Reaktor zuviel neues Kühlwasser zugeführt und der Wasserstand im Sammler steigt uKerwünscht hoch an. Es kann dann zu Wasserschlägen kommen. Außerdem wird die Produktion von Wasserdampf und damit die beschriebene Regelung des Prozesses im Reaktor gestört.In a known reactor of the type described above, however, it has been shown that the dated The water level displayed by the sensor does not reflect the actual water level The sensor shows water levels that are far below the actual As a result, too much new cooling water is fed to the reactor and the water level in the collector rises as high as desired. Water hammer can then occur. In addition, the production disturbed by water vapor and thus the described regulation of the process in the reactor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem der Wasserstand im Sammler genau gemessen und konstant gehalten werden kannThe invention is based on the object of creating a reactor of the type described at the outset which the water level in the collector can be measured precisely and kept constant

Die Lösung dieser Aufgabe besteht dann, daß der Sammler eine mit einem Überlauf für den Kühlwasserraum versehene Seitenwand besitzt, die innerhalb des Mantels angeordnet ist und durch die eine Leitung geführt ist, welche den Sammler mit dem Ausgleichsbehälter verbindet. Damit wird erreicht, daß der Wasserstand im Sammler nicht mehr von den zwischen Kesselwand und Mantel aufsteigenden Dampfblasen beeinflußt wird. Das Wasser gelangt in den Sammler nur über den Überlauf und direkt durch einen Kühlwasserzufluß. Über die den Sammler mit dem Ausgleichsbehälter verbindende Leitung kann das Wasser aus dem Sammler in den Ausgleichsbehälter abfließen und gelangt von dort über die Fallrohrleitung wieder in den Kühlwasserraum zwischen Kesselwand und Mantel. Die direkte Leitung zwischen Sammler und Ausgleichsbehälter stellt sicher, daß der Wasserstand im Ausgleichsbehälter stets dem des Sammlers entspricht, so daß die Meßsignale des am Ausgleichsbehälter angebrachten Meßfühlers dem tatsächlichen Wasserstand im Sammler entsprechen. Die Steuerung i^Jes Kühlwasserzuflusses kann deshalb nicht verfälscht werden und der Wasserstand im Sammler bleibt konstant. Das hat darüber hinaus den Vorteil, daß der Prozeß im Reaktor unter konstanten Bedingungen abläuft, und daß die Selbstregelung des Prozesses nicht gestört ist. Bei ungestörtem Prozeßablauf bleiben aber auch die Druckverhältnisse im Reaktionskessel weitgehend konstant, Druckschwankungen, wie sie bei der bekannten Ausführungsform beobachtet wurden, treten nicht mehr auf. Deswegen kann die Kesselwand leichter ausgeführt werden, womit zugleich der Wärmeübergang durch die Kesselwand verbessert ist.The solution to this problem is that the collector has a side wall provided with an overflow for the cooling water space, which is arranged inside the jacket and through which a line is passed which connects the collector to the expansion tank. This ensures that the water level in the collector is no longer influenced by the steam bubbles rising between the boiler wall and jacket. The water reaches the collector only via the overflow and directly through a cooling water inflow. Via the line connecting the collector to the expansion tank, the water can flow out of the header into the expansion tank and from there it reaches the cooling water space between the boiler wall and the jacket via the downpipe. The direct line between the header and the expansion tank ensures that the water level in the expansion tank always corresponds to that of the header, so that the measurement signals from the sensor attached to the expansion tank correspond to the actual water level in the header. Therefore, the control i ^J is cooling water inflow can not be falsified and the water level in the collector remains constant. This also has the advantage that the process in the reactor takes place under constant conditions and that the self-regulation of the process is not disturbed. With an undisturbed course of the process, however, the pressure conditions in the reaction vessel also remain largely constant, and pressure fluctuations as observed in the known embodiment no longer occur. Because of this, the boiler wall can be made lighter, which at the same time improves the heat transfer through the boiler wall.

Es ist vorteilhaft, wenn die Leitung auf dem Boden des Sammlers verlegt und horizontal zum Ausgleichsbehälter geführt ist. Dann erhält man auch bei geringen Wasserständen im Sammler eindeutige Meßsignale.It is advantageous if the line is laid on the bottom of the collector and horizontally to the expansion tank is led. Then one receives clear measuring signals even with low water levels in the collector.

Eine einfache Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kesselwand sich bis über den Reaktionsraum erstreckt und die Seitenwand mit Überlauf bildet. A simple design is characterized in that the vessel wall extends beyond the reaction space and forms the side wall with an overflow.

Zweckmäßigerweise sollte der untere konische Teil des Kühlwasserraumes an die Kühlwasserleitung mit einer Leitung mit einer Pumpe angeschlossen sein. Damit läßt sich verhindern, daß das von dem Kühlwasserzufluß in den Sammler strömende Wasser so geringe Temperaturen besitzt, daß der aus dem Sammler abgeführte Sattdampf kondensiert.Appropriately, the lower conical part of the cooling water space should be attached to the cooling water line be connected to a line with a pump. This can prevent that from the Cooling water inflow into the collector has so low temperatures that the water flowing out of the Saturated steam discharged from the collector condenses.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführu'igsbeispiel darstellenden Zeich-In the following, the invention is illustrated by means of a drawing that shows only an exemplary embodiment.

nung ausführlicher erläutert; es zeigtexplanation explained in more detail; it shows

Fig. 1 in schematischer Darstellung den Querschnitt durch einen Reaktor für Kohledruckvergasung,Fig. 1 in a schematic representation of the cross section through a reactor for pressurized coal gasification,

Fig.2 einen Teil des Gegenstandes nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.2 shows a part of the object according to FIG. 1 in enlarged view.

Der in den Figuren dargestellte Reaktor für Kohledruckvergasung besitzt einen Reaktionskessel 1 mit einer zylindrischen Kesselwand 2, an die sich unten ein konischer Teil 3 anschließt. Der Reaktionskessel 1 wird oben von einer Decke 4 abgeschlossen, die bis an die Wand 5 eines Einfüllschachtes 6 geführt ist.The reactor for pressurized coal gasification shown in the figures has a reaction vessel 1 with a cylindrical boiler wall 2, attached to the bottom a conical part 3 connects. The reaction vessel 1 is closed at the top by a ceiling 4 that extends up to the wall 5 of a feed chute 6 is guided.

Im Einfüllschacht 6 befinden sich nicht dargestellte Aufgabe- und Verteileinrichtungen für die im Reaktor zu vergasende Kohle. Im unteren konischen Teil 3 sind nicht dargestellte Abzugseinrichtungen für die vergaste Kohle und für Schlacke sowie Zuführleitungen für Luft, Sattdampf und überhitzten Dampf vorgesehen.In the feed chute 6 are not shown Feeding and distribution devices for the coal to be gasified in the reactor. In the lower conical part 3 are Extraction devices, not shown, for the gasified coal and for slag as well as supply lines for air, Saturated steam and superheated steam are provided.

Die Kesselwand 2 ist von einem konzentrischen Mantel 7 umgeben, der auch den Lonischen Teil 3 umgibt und sich bis zur Oberkante des Einfüllschachtes 6 erstreckt. Zwischen der Kesselwund 2 und dem Mantel 7 ist ein Raum 8 gebildet, durch den Kühlwasser strömt. An den Raum 8 schließt sich ein Sammler 9 an. dessen Boden von der Decke 4 des Reaktionskessels 1 gebildet wird. Der Sammler 9 besitzt eine innerhalb des Mantels 7 angeordnete Seilenwand 10, deren Oberkante 11 als Überlauf für das im Raum 8 hochströmende Wasser ausgebildet ist.The boiler wall 2 is surrounded by a concentric jacket 7, which also includes the Lonischen part 3 surrounds and extends to the upper edge of the feed chute 6 extends. A space 8 is formed between the boiler wound 2 and the jacket 7, through which the cooling water flows. A collector 9 adjoins the space 8. the bottom of which is formed by the ceiling 4 of the reaction vessel 1 will. The collector 9 has a rope wall 10 arranged within the casing 7, the upper edge 11 of which as Overflow is formed for the water flowing up in space 8.

Eine Kühlwasserleitung 12 ist durch den Sammler 9 und die Wand 5 des Einfüllschachtes 6 zu den Aufgabe- und Verteileinrichtungen geführt. Der Rücklauf der Kühlwasserleitung 12 endet in einem Kühlwasserzufluß 13 im Sammler 9.A cooling water line 12 is through the collector 9 and the wall 5 of the feed chute 6 to the task and distribution facilities. The return of the cooling water line 12 ends in a cooling water inflow 13 in the collector 9.

Aus dem Sammler 9 führt eine Leitung 14 in einen Ausgleichsbehälter 15. Die Leitung 14 ist auf dem Boden des Sammlers 9 angeordnet und in horizontaler Richtung verlegt. Sie ist abgedichtet durch die Seitenwand 10 des Sammlers 9 hindurchgeführt.A line 14 leads from the collector 9 into an expansion tank 15. The line 14 is on the floor of the collector 9 arranged and laid in the horizontal direction. It is sealed by the Side wall 10 of the collector 9 passed through.

Das aus dem Kühlwasserzufluß 13 in den Sammler 9 strömende Kühlwasser gelangt über die Leitung 14 in den Ausgleichsbehälter 15 und von dort über eine Fallrohrleitung 16 in den unteren Teil des Raumes 8, der von dem konischen Teil 3 und dem Mantel 7 gebildet wird. Auf dem Wege durch den Raum 8 erwärmt sich das Kühlwasser und verdampft. Der dabei entstehende Sattdampf wird im oberen Teil des Sammlers 9 gesammelt und über eine Dampfleitung 17, die, wie sich insbesondere aus der F i g. 1 ergibt, an den Ausgleichsbehälter 15 angeschlossen ist, in den Reaktionskessel eingeleitet.The cooling water flowing from the cooling water inflow 13 into the collector 9 passes through the line 14 into the expansion tank 15 and from there via a downpipe 16 into the lower part of the room 8, the is formed by the conical part 3 and the jacket 7. On the way through room 8 heats up the cooling water and evaporates. The resulting saturated steam is in the upper part of the collector 9 collected and via a steam line 17 which, as can be seen in particular from FIG. 1 results to the expansion tank 15 is connected, introduced into the reaction vessel.

An den Ausgleichsbehälter 15 ist ein Wasserstandsanzeiger 18 mit einem Meßfühler 19 angeschlossen. Die vom Meßfühler 19 abgegebenen Signale werden in einer Steuereinrichtung 20 umgesetzt und zur Steuerung eines Steuerventils 21 benutzt, mit dem die durch die Kühlwasserleitung 12 strömende Kühlwassermenge so gesteuert wird, daß der Wasserstand im Sammler 9 bzw. im Ausgleichsbehälter 15 konstant bleibt.A water level indicator 18 with a measuring sensor 19 is connected to the expansion tank 15. The signals emitted by the sensor 19 are converted in a control device 20 and used to control a control valve 21 with which the amount of cooling water flowing through the cooling water line 12 is controlled so that the water level in the collector 9 or in the expansion tank 15 remains constant.

Zwischen dem unteren Teil des Raumes 8 und der Kühlwasserleitung 12 ist eine Bypassleitung 22 vorgesehen, in der sich eine Pumpe 23 befindet. Durch die Bypassleitung 22 kann bereits erwärmtes Wasser in die Kühlwasserleitung 12 eingespeist werden, um beispielsweise die Temperatur des im Sammler 9 befindlichen Wassers so weit zu erhöhen, daß eine Kondensation des im Sammler 9 befindlichen Sattdampfes verhindert wird. Die Bypassleitung 22 dient auch dem Kühlwasserumlauf, insbesondere dann, wenn das Steuerventil 21 geschlossen ist.A bypass line 22 is provided between the lower part of the space 8 and the cooling water line 12, in which a pump 23 is located. Through the bypass line 22, water that has already been heated can enter the Cooling water line 12 are fed in, for example, the temperature of the in the collector 9 To increase water so far that condensation of the saturated steam in the collector 9 is prevented. The bypass line 22 also serves to circulate the cooling water, in particular when the control valve 21 is closed is.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Reactor for pressurized coal gasification with a flow-through surrounding the reaction space Cooling water jacket to which a collector located on the reaction vessel connects. from which the evaporated cooling water as saturated steam via a steam line into the reaction chamber flows, with an expansion tank connected to the steam line with one at the bottom in the cooling water space opening downpipe and with a sensor for measuring the cooling water level is provided, characterized in that the collector (9) one with an overflow (11) for the cooling water space (8) provided side wall (10) which is arranged within the jacket (7) and through which a line (14) is passed, soft the collector (9) with the expansion tank (i5) connects.

2. Reactor according to claim 1, characterized in that the line (14) on the bottom of the Collector (9) relocated and guided horizontally to the expansion tank (15).

3. Reactor according to claim 1 or 2, characterized in that the boiler wall (2) extends over extends the reaction space (1) and forms the side wall (10) with overflow (11).

4. Reactor according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the lower conical part of the cooling water space (8) to the cooling water line (12) with a Line (22) is connected to a pump (23).