DE2423951B2 - Vorrichtung zur gaserzeugung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gaserzeugung aus Kohle und Wasserdampf unter erhöhtem Druck und Wärmezufuhr. Die Gaserzeugung erfolgte bislang in stationären, zylindrischen Retorten oder Schachtofen. Zur wirksamen Prozeßführung muß die Wärmezufuhr eine Erhitzung der Kohle auf annähernd ICOO⁰C bewirken und industriell für große Kohledurchsätze praktikabel sein. Dies ist bei den bekann ten Vorschlägen, nach denen beispielsweise der Kohle Jö feste Körper als Wärmeträger zugefügt werden oder die Retorte von außen geheizt wird, nicht gegeben.

Die gegenwärtige Erfindung geht daher aus von einem Verfahrensvorschlag is<>-zeugung Kernenergie zu nutzen, wobei die Einern Gas als

Wärmeträger aus dem Kern' "hrt und

durch ein in das Wirbeibett in u». suchendes Rohrsystem der Kohle zugefü. zeitschrift

»Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie .^reinigt mit Brennstoff-Chemie«. 1973, S. 701 bis 703).

Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Gestatlung der Vorrichtung zur Gaserzeugung unter Berücksichtigung der hohen Anforderungen an die Druck-, Temperaturfestigkeit, den Kohlendurchsatz, die Wärmeübertragung an das Wirbelbett und die Herstellbarkeit der Bauteile.

Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der liegend angeordneten Retorte von einer perforierten Wanne in. einen flachen, unleren Raum, in den die Zuführungen für den Wasserdampf münden, wobei in der Retorte sich längsqrstreukende, den Wannenrand umfassende Proiilschienen gegebenenfalls mit Innenkühlung vorgesehen sind, und einen höhen oberen Raum unterteilt ist. In den oberen Raum münden die Zufuhr der Kohle, Rückstandaustrag und der Gasabzug, Außerdem sind in dem oberen Raum maander- oder haarnadelförmige Heizrohre vorhanden, die von oben in das in der Wanne befindliche Wirbelbett eintauchen und an eine Wärmequelle angeschlossen sind,

Zweckmäßigerweise wird die Wanne in der Retorte oder die Retorte selbst so gelagert, daß sie auf der Kohlezufuhrseite höher stehen als auf der Seite des Rückstandaustrages. Der Höhenunterschied, d.h. die Neigung der Längsachse der Wanne oder Retorte zur Horizontalen, ist einstellbar.

Durch die liegende Anordnung der Retorte, die aus einzelnen in üblicher Weise herstellbaren Rohrschüssen aus entsprechender warmfester Legierung hergestellt ist, ergeben sich vorteilhafte Bedingungen für die Gestaltung, die Belastung und die Funktion der Bauteile. Dies gilt insbesondere für die Heizrohre, die in der Art der Querstrom-Wärmetauscher funktionieren. Die Wanne ist in den Profilschienen gleitend gelagert. Die Heizrohre, die Wanne und gegebenenfalls weitere notwendige Bauteile sind in der Retorte überwiegend freihängenJ oder gegeneinander frei verschieblich befestigt, so daß mechanische Belastungen durch unterschiedliche Wärmedehnungen vermieden werden. Die Anordnung der Heizrohre mit Rohrachsen quer zur Längsachse der Retorte und der Durchflußrichlung der Kohle ermöglicht eine optimale Abstimmung der Rohroberfläche, des Durchflußquerschnitts jedes Heizrohres und des Heizrohrsystems insgesamt au! das Wirbelbettvolumen. Damit gelingt es, die Kohlevergasung in einem endothermen Prozeß, bei dem ein hoher Anteil Methan entsteht, industriell nutzbar zu machen.

Von großem Vorteil ist es auch, daß der Kohiedurchsatz durch Änderung der Retortenneigung in gewissen Grenzen leicht und unabhängig von den Bedingungen der Aufrechterhaltung des Wirbelbettes dem Wärmeangebot angepaßt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem die Ausbil dung des Rohrsystems, das aus Heizrohren besteht, die in Ebenen senkrecht zur Längserstreckung der Retorte gebogen sind. Hintereinanderliegende Heizrohre sind an gemeinsame, sich im oberen Teil des oberen Retor tenraums befindlichen Sammelrohre angeschlossen.

In jeder Ebene senkrecht zur Längserstreckung der Retorte können mehrere Rohre angeordnet sein. In diesem Fall können teilweise zwei Heizrohre einer Ebene an ein Sammelrohr angeschlossen sein, so daß die Anzahl der Sammlerrohre kleiner ist, als das Doppelte der Anzahl der Heizrohre.

Die Maßnahme gestattet die Bestückung mit Rohren der üblichen Abmessungen für Wärmetauscher. Insbesondere können kleinkalibrige Rohre verwendet verden und das Rohrsystem trotzdem durch die Länge des einzelnen Rohrs und die Anzahl der parallel geschalteten Rohre in weiten Grenzen der vorgegebenen Durchflußgeschwindigkeit des Trägergases, dem zulässigen Druckabfall und der erforderlichen Oberflache des Rohrsystems angepaßt werden, ohne daß der obere Raum der Retorte mit Rohren zugebaut und die Wanderbewegung des Wirbelbettes unzulässig behindert wird. Die Verwendung von kleinkalibrigen Rohren hat darüber hinaus den V&rteii, daß die Rohrwanddicke

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trotz hoher Druck- und Tempcraturbelastunß relativ klein bleibt. Wegen der'mäßigen Wilrmcleitfühigkeit der in Frage kommenden Legierungen ist die Verwendung dünnwandiger Rohre günstiger. Der Wärmedurchgang ist bei der kleineren Heizrohrwanddicke größer oder die Temperaturdiffcrcn/ zwischen dem Wärmeträger und der Solltemperatur des Wärmegutes kann kleiner gehalten werden. Außerdem sind kleinkalibrige Rohre auch aus hochwarmfesten Legierungen leichter herzustellen und zu verarbeiten als. solche mit großem Durchmesser.

Die Erfindung wird an einem schematisch dargestellten Ausführungsbeispie! näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 den Querschnitt und

F i g. 2 den Längsschnitt durch einen mittleren Rohrschuß einer Gasretorte.

Der Pohrschuß besteht aus dem warmfesten Innenrohr 1 mit einer Wärmeisolation 2 und einem äußeren Tragrohr 3. In dem Innenrohr 1 sind in dessen Längs?r- ^:'b .Streckung Profilschienen 4,5 angeordnet, in deren Profil die Ränder einer perforierten Wanne 6 verschieblich gelagert sind. Die Profilschienen 4,5 sind in das Innenrohr 1 eingeschweißt und können zur Aufnahme eines Kühlmittels hohl sein. Die Wanne 6 besteht aus warmfestem Stahl und ist auf der gesamten Fläche außerhalb der aufliegenden Randbereiche perforiert. Sie teilt den Hohlraum des Innenrohrs 1 in einen niedrigeren unteren Raum 7 und einen höheren oberen Raum 8. In den unteren Raum 7 mündet ein Flanschanschluß 9.

In dem oberen Raum 8 ist ein Heizrohrsystem 10 hängend und in die Wanne 6 reichend angeordnet. Das Heizrohrsystem 10 besteht aus einzelnen Rohren, beispielsweise 11, die sich mäanderförmig in eine- Querschnittsebene, beispielsweise der Zeichnungsebene in F i g. 1 des Rohrschusses erstrecken und an Sammlerrohre, beispielsweise 12, 13, angeschlossen sind. Alle weiteren Einzelrohre 14,15 derselben Querschnittsebene sind an andere Sammlerrohre 16, 17, 18, 19 angeschlossen. In Richtung der Achse des Rohrschusses hintereinander angeordnete einzelne Heizrohre sind denselben Sammlerrohren zugeordnet. Die Snmmlerronre jedes Rohrschusses sind in dem Inneiirohr 1 aufgehängt, z. B, Sammler 13 in dem Winkeleisen 20, Weitere Aufhängungen sind die Teile 21 und 22, Außerdem haben die Sammlerrohre 12,13,16,17,18,19 je einen Zu- oder Ablaufsanschluß 23,24,25,26,27,28.

Jeder Rohrschuß hat außerdem einen in den oberen Raum 8 mündenden Flansohitnschluß 29,

Eine Retorte besteht aus mehreren derartigen Rohrschüssen, die durch die Flansche 30, 3) untereinander und endseitig mit Deckeln (nicht gezeichnet) verbunden sind. Die Deckel bestehen aus Böden entsprechend dem Innenrohr 1 und Tragrohr 3 und einer dazwischenliegenden Wärmeisolation. Außerdem ist in jedem Dekkel eint Beschickungs- oder Austragsöffnung vorhanden. Die Wannen 6 der Rohrschüsse stehen einseitig über die Rohrschüsse vor, so daß sich die Wannen beim ^Zusammenfügen der Rohrschüsse überlappen.

Die Betriebsweise der Retorte ist folgendermaßen: Beim Anfahren ist die Wanne 6 mit Kohle gefüllt, die von dem durch die öffnung 9 zugeführten Wasserdampf in einem Wirbelbett gehalten wird. Die Erhitzung der Kohle erfolgt überwiegend durch ein Heizmedium, das von einem Kernreaktor auf über 1000⁰C erwärmt ist, das durch das Heizrohrsystem 10 geleitet und nach Abgabe der Nutz'värme in der Retorte und möglicherweise in weiteren Wärmeverbrauchern dem Kernreaktor als Vorlauf zugeführt wird. Aus der Retorte wird durch die öffnung 29 ein Gasgemisch mit nutzbaren Anteilen an Kohlenmonoxyd und Methan abgezogen.

Zum kontinuierlichen Betrieb ist die Retorte mit der Längsachse geneigt zur Horizontalen aufgestellt, so daß die Kohle durch die Retorte fließe Es wird laufend oder schubweise Kohle durch die stirnseitige Beschikkungsöffnung im Decke! aufgegeben und der Kohlerückstand an derem Ende der Retorte durch die Austragöffnung abgezogen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. PntentansprOche:

   J. Wirbelbett-Gasgenerator zur Gaserzeugung aus Kohle und Wasserdampf unter erhöhtem Druck S mit Wärmezufuhr durch Heizrohre in einer stationären, zylindrischen Retorte, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der liegend angeordneten Retorte von einer perforierten Wanne (6) in einen flachen, unleren Raum (7), in den die Zuführungen für den Wasserdampf (9) münden, und einen hohen, oberen Raum (8) unterteilt ist, in den die Kohlezufuhrrinne, der Rückstandsaustrag und der Gasabzug (29) münden, wobei den Wannenrand umfassende Profilschienen (4, 5), mit oder ohne Innenkühlung, die Wanne (6) tragen, und im oberen Raum (8) von oben in das Wirbelbett mäander- oder haarnadeilörmige Heizrohre (10,11) eintauchen.

   Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Retorte (1) und/oder Wanne (6) auf der Kohlezufuhrseite höher stehen als auf der Austragseite und die Neigung einstellbar ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohre {10,11,14,15) in Ebenen senkrecht zur Längsersteckung der Retorte gebogen und hintereinanderliegende Heizrohre an gemeinsame, im oberen Teil des oberen Retortenraums (8) befindliche Sammlerrohre (12, 13, 16, 17, 18,19) angeschlossen sind.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Ebene senkrecht zur Längserstreckung der Retorte (1) mehrere Heizrohre (10, 11,14,15) angeordnet sind.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heizrohre (11, 14, 15) einer Ebene an ein Sammlerrohr (12, 13, 16, 17, 18, 19) angeschlossen sind.