DE2537948C2 - Vorrichtung zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Brennstoffstaub - Google Patents
Vorrichtung zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden BrennstoffstaubInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltendem Brennstoffstaub
mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff und gegebenenfalls Wasserdampf enthaltenden Gas, mit einem senkrecht
angeordneten Reaktor, mit einer Auslaßöffnung für das Produktgas; wobei der Reaktor unten mit einer
Verengung versehen ist, unter welcher sich eine Kammer befindet, die mit zentral in ihr angeordneten, vor
der Verengung mündenden koaxialen Rohren für die Vergasungsmittel, mit einer Wassereinlaßöffnung für
ein Wasserbad und mit einer Auslaßöffnung für feste Schlacketeilchen versehen sind.
Der Brennstoffstaub kann beispielsweise aus Antrazit, Steinkohle, Braunkohle, Lignit, Ruß und Koks gebildet
sein.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 19 53 312) sind die koaxialen Rohre in der Kammer in
mehreren getrennten Anordnungen vorgesehen, und jede einzelne Anordnung wird über einzelne Zuleitungen
gespeist, die sich durch die Seitenwände der Kammer erstrecken. Im unteren Bereich der bekannten Vorrichtung
ist eine gewisse Menge Wasser enthalten, in welche die aus dem Reaktor nach unten austretende Schlakke
o. dgl. eintreten kann. Die Höhe des Wasserspiegels ist derart gehalten, daß weder die Zuleitungen noch die
koaxiale Rohranordnung selbst benetzt werden. Bei der bekannten Vorrichtung sind die Zuleitungen für jede
einzelne koaxiale Rohranordnung durch beide Seitenwände der Kammer hindurchgeführt, wodurch sich u. a.
eine Schwächung der Kammerwände ergibt. Für die Anordnung aus koaxialen Rohren ist eine Kühlung nicht
vorgesehen, so daß eine Überhitzung auftreten kann. Der den Kohlenstoff enthaltende Brennstoffstaub wird
im Bereich des oberen Endes des Reaktorraumes in diesen eingeführt, und zwar unter Verwendung eines
Schneckenförderers und eines Stromes aus Luft oder aus Produktgas. Das Produktgas wird auf der gegenüberliegenden
Seite abgezogen.
Aufgabe der Erfindung isi es* eine Vorrichtung der
einleitend genannten Art derart zu gestalten, daß die Gesamtausführung der koaxialen Rohre vereinfacht
und gleichzeitig ausreichende Kühlung geschaffen ist, so daß die Vorrichtung auch bei hohen Drücken sicher
betrieben werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die koaxialen Rohre
sich durch den Boden der Kammer und die freie Oberfläche des in der Kammer befindliches Wasserbades
hindurcherstrecken, und das innere Rohr die Zuleitung für ein Brennstoffstaub-Vergasungsmittel-Gemisch ist.
Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die Zuleitungen für das brennbare Gas, den Sauerstoff usw.
bereits außerhalb der Kammer mit der aus koaxialen konzentrischen Rohren bestehenden Anordnung verbunden,
so daß für jede Rohranordnung lediglich eine einzige öffnung im Boden der Kammer vorgesehen sein
muß. Da weiterhin im Inneren der Kammer die Rohranordnungen weitgehend von dem in der Kammer enthaltenen
Wasser umspült sind, ist in jedem Fall eine ausreichende Kühlung gewährleistet Weiterhin dient das innere
Rohr jeder koaxialen oder konzentrischen Rohranordnung als Zuleitung für das Gemisch aus Brennstoffstaub
und Vergasungsmittel. Zufolge der guten Kühlung im Bereich der koaxialen Rohre kann als Vergasungsmittel
Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas gefahrlos verwendet werden und gleichzeitig kann der
Reaktor auch bei hohen Drücken sicher betrieben werden, da keine Gefahr für das Auslecken von Gas aus
dem Reaktor besteht.
Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, liegen die Flammen- und die Reaktionszone vollständig innerhalb des
Reaktors. Das aus den koaxialen Rohren austretende Gemisch aus Kohlenstaub und Gas bewegt sich in Form
eines Strahles durch die Mitte der Verengung nach oben und zündet unmittelbar nach seinem Eintritt in den Reaktor.
Im Reaktor wird Heißgas rezirkuliert, das zu Flammenstabilisierung führt. Die im ganzen Reaktor
herrschende Temperatur ist so hoch, daß sich die Asche in flüssigem Zustand befindet und entlang den Reaktorwänden
in Form flüssiger Schlacke herabströmt. Die Rezirkulation der Gase fördert das Herabströmen der
Schlacke. Wichtig ist, daß der Reaktorbeden und die Wandung der Verengung eine sehr hohe Temperatur
aufweisen. Dies wird durch die Rezirkulation von Gas bewirkt, das immer noch das Bestreben hat, durch die
Verengung nach unten zu strömen und dann durch den vorerwähnten Strahl in entgegengesetzter Richtung
mitgerissen wird. Überdies wird durch die von den Flammen ausgehende Wärmestrahlung Wärme an die
Verengung abgegeben. An dieser kritischen Stelle des Reaktors, an der sich ansonsten die Schlacke ansammeln
würde, bleibt dieselbe aufgrund der hohen Temperatur in flüssigem Zustand. Die flüssige Schlacke fällt
von der Kante der Verengung nach unten und erreicht das in der Kammer befindliche Wasser. Die Schlacke
erstarrt dann und kann die Kammer durch einen geeigneten Auslaß z. B. eine Druckschleuse, verlassen. Die
freigegebene Wärme verwandelt Wasser in Dampf, der mit dem Strahl in den Reaktor mitgerissen wird. Bei
Vergasung unter Hinzufügung von Dampf, der durch die Anordnung der Rohre zugeführt werden kann, ist
dieser Dampfmenge Rechnung zu tragen. Der Druck in der Kammer ist gleich dem im Reaktor herrschenden
Druck, so daß der gebildete Dampf sofort verwendet werden kann. Die Vorrichtung ist für die Vergasung bei
jedem gewünschten Druck geeignet Die Anordnung von Rohren für die Zufuhr von Kohlenstaub und Sauerstoff
(oder Luft) wird durch das umgebende Wasser beträchtlich gekühlt Dies ist eine elegante Lösung für
das häufig auftretende Problem der Überhitzung der aus Metall bestehenden Zufuhrrohre infolge der Flammenstrahlung.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung würde sich dieses Problem besonders bemerkbar
machen, da der Durchmesser der Verengung nicht zu klein gewählt wird, um den Austritt von Schlacke zu
erleichtern. Der Durchmesser der Verengung ist vorzugsweise drei- bis zehnmal so groß wie der Durchmesser
des Außenrohres der Anordnung der Rohre.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen schrägen
Boden aufweist an dessen niedrigstem Punkt sich der Schlacken-Auslaß befindet Dies führ*, zu einem besseren
Herabgleiten der festen Schlackenteilchen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenwänden
der Kammer um die Verengung herum in gleichmäßigen Abständen Einlaßöffnungen für Sauerstoff angeordnet
sind. Durch diese Einlaßöffnungen kann beispielsweise 5% der gesamten Sauerstoffmenge dem Reaktor
zugeführt werden. Die geringe Menge des obenerwähnten rezirkulierten Gases, die durch die Verengung
herabströmt, wird durch diesen Sauerstoff gezündet, was dazu beiträgt, die Wandung der Verengung auf
der gewünschten hohen Temperatur zu halten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen noch
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer im Querschnitt runden Verengung; und
F i g. 2 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
(mit einer im Querschnitt langgestreckten Verengung).
F i g. 1 zeigt eine zwischen einem Reaktor 2 und einem Zufuhrbereich 3 vorgesehene Verengung 1. Eine
Kammer 4 ist mit einer Anordnung von Rohren 5 versehen, die aus einem Innenrohr 6 und einem koaxialen
Außenrohr 7 besteht. Ein Pfeil 8 zeigt an, daß Kohlenstaub zusammen mit einem Teil des für die teilweise
Verbrennung benötigten Sauerstoff durch das Innenrohr 6 zugeführt wird. Dies kann reiner Sauerstoff, Luft
oder mit Sauerstoff angereicherte Luft sein. Ein Pfeil 9 zeigt die Zufuhr von Sauerstoff und wahlweise zusatzlieh
Dampf durch das Außenrohr 7 an. Das aus den Rohren 6,7 austretende Gemisch aus Kohlenstaub, Sauerstoff
und wahlweise Dampf tritt in Form eines Strahls durch die Verengung 1 in den Reaktor 2 ein und zündet
dort. Ein gestrichelter Pfeil 10 zeigt an, daß ein kleiner Teil des gebildeten heißen Gases den Reaktor 1 durch
Rückführung verläßt und eine Stelle jenseits bzw. unterhalb der Verengung erreicht. Man kann auch Sauerstoff
11 durch am Umfang der Seitenwand verteilte Einlasse
12 zuführen und hiermit dieses Gas zünden. Durch Zufuhr von Wasser, die durch einen Pfeil 13 angedeutet ist,
wird eine gewisse Wassermenge in der Kammer 4 beibehalten. Wie durch Pfeile 14 angedeutet ist, strömt
flüssige Schlacke vom Rand der Verengung 1 herab und fällt in das Wasser. Erstarrte Schlacke wird am Boden 16
der Kammer 4 in Richtung eines Pfeiles 15 seitlich abgezogen. Freigegebener Dampf wird mit dem aus der
Rohranordnung 5 austretenden Strahl in den Reaktor mitgerissen. In dem dargestellten Beispiel ist der Durchmesser
der Verengung 1 viermal so groß wie der Durchmesser des Außenrohres 7. Der Boden 16 der Kammer 4
besteht aus einer gegenüber der Horizontalen geneigten Fläche.
in F i g. 2 ist die seitliche Wand der Verengung mit
rechteckigem Querschnitt mit 17 bezeichnet d. h. der horizontale Querschnitt des Reaktors und der Kammer
4 wird langgestreckt ausgebildet sein. Ferner sind die Stirnseiten von drei Rohranordnungen 18 zu sehen. Diese
sind in einer Reihe angeordnet, die bezüglich des Breitendurchmessers der Verengung zentral ist. Die
Reihe erstreckt sich "jo vorzugsweise in Längsrichtung
des Querschnittes der Verengung auf der halben Breite des Querschnittes der Verengung.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltendem Brennstoffstaub mit Sauerstoff oder
einem Sauerstoff und ggf. Wasserdampf enthaltenden Gas, mit einem senkrecht angeordneten Reaktor,
mit einer Auslaßöffnung für das Produktgas, wobei der Reaktor unten mit einer Verengung versehen
ist, unter welcher sich eine Kammer befindet, die mit zentral in ihr angeordneten, vor der Verengung
mündenden koaxialen Rohren für die Vergasungsmittel, mit einer Wassereinlaßöffnung für ein Wasserbad
und mit einer Auslaßöffnung für feste Schlakketeilchen versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die koaxialen Rohre (6, 7) sich durch den Boden (16) der Kammer (4) und die freie
Oberfläche des in der Kammer (4) befindlichen Wasserbades hindurcherstrecken, und das innere Rohr
(6) die Zuleitung für ein Brennstoffstaub-Vergasungsmittel-Gemisch
ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (4) einen schrägen Boden
(16) aufweist, an dessen niedrigstem Punkt sich der Schlackenauslaß (15) befindet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenwänden der Kammer (4)
um die Verengung (1) herum in gleichmäßigen Abständen Einlaßöffnungen (12) für Sauerstoff angeordnet
sind.
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