DE2541356C2 - Beschickungsvorrichtung fuer einen reaktor zur druckvergasung von kohle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschickungsvorrichtung für körnige oder staubförmige Kohle in einen Vergasungsreaktor mit einem an den Reaktor angeschlossenen Gehäuse, in dem ein rotationssymmetrischer Schleusenkörper drehbar zwischen Befüllungs- und Entleerungslage gelagert ist, der eine Bohrung aufweist, in welcher ein diese gasdicht verschließender Kolben mit dem Schleusenkörper entsprechender Oberflächenkrümmung hin- und herbeweglich ist, wobei die Beschickungsvorrichtung für einen Reaktor-Betriebsdruck von 5 bis 150 bar ausgelegt ist.

Bekannte Beschickungsvorrichtungen für Vergasungsreaktoren bestehen entweder aus stationären, befüll- und entleerbaren Schleusenbehältern oder aber aus drehenden Zellenradschleuse^ wie sie z. B. den US-PS 14 12 118 und 18 14 787 zu entnehmen sind. Bei der Vergasung von Kohle etwa bei Atmosphärendruck arbeiten diese Vorrichtungen zufriedenstellend. Bei der Vergasung von Kohle unter erhöhtem Druck wird jedoch im entleerten Volumen der Beschickungsvorrichtung Produktgas dem Vergasungsprozeß entnommen, was einen nachteiligen und störenden Verlust bedeutet. Mit wachsendem Vergasungsdruck steigt dieser Verlust an Produktgas.

In der US-PS 26 27 455 wird ein Reaktor zur Druckvergasung von kohlenstoffhaltigem Material beschrieben, bei dem das Vergasungsgut durch zwei Schleusenvorrichtungen in die Vergasungszone gebracht wird. Über eine äußere Schleusenkammer wird das Gut in einen Vorratsbereich des Reaktors eingeführt, dessen Druck gleich dem Druck der Vergasungszone ist. Diese äußere Schleusenkammer ist von an sich bekannter Bauart; sie kann nicht verhindern, daß beim Einschleusvorgang Produktionsgas verlorengeht. Vom Vorratsbereich im Reaktor wird dann das Vergasungsgut durch einen zwischen Vorratsbereich und Reaktorkammer schwenkbaren Zylinder mit Kolben durch eine Hubvorrichtung von unten in den Vergasungsbereich geschoben. Seitliche Dichtungsflächen am Vorrats- und Reaktorkammer sowie am Zylinder wie auch die Kolbenoberfläche entsprechen einander und besitzen einen dem Schwenkradius des Zylinders gleichen Krümmungsradius.

Die aus der AT-PS 34 907 bekannte Beschickungsvorrichtung für Gaserzeuger besitzt einen rotationssymmetrischen, in einem Gehäuse drehbaren Schleusenkörper mit einer durchgehenden, die Beschickung aufnehmenden Bohrung, in welcher ein Kolben mit dem Rotationskörper entsprechenden Oberflächen hin- und herbeweglich ist, der durch das eingefüllte Material dichtend auf seinen Sitz gepreßt wird. Der Kolben wird vor allem durch sein Eigengewicht bewegt. Sollte der ίο Kolben infolge Verunreinigungen einmal nicht selbsttätig gleiten, kann er durch eine Stange abwärts gedrückt werden.

Eine Gasverluste vermeidende Beschickungsvorrichtung für Generatoren wird ferner in der DE-PS 73 751 beschrieben. Sie besteht im wesentlichen aus einem generatorseitig mit Schieber verschließbaren Zylinder und einem in den Zylinder ein- und ausschwenkbaren Druckkolben, der über e:,ie Zahnstange bewegt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Beschickungsvorrichtung

soll einerseits verhindert werden, daß störende Mengen

Produktionsgas beim Einschleusen der Kohle in den Reaktor verlorengehen. Aufgabe der Vorrichtung ist es

insbesondere, die Kohle ohne zusätzliche Maßnahmen aus einer Umgebung mit Atmosphärendruck direkt in den Vergasungsreaktor einzutragen, in welchem ein Druck von 5 bis 150 bar herrscht. Dabei sollen pro

Beschickungsvorgang möglichst große Kohlemengen

dem Reaktor zugeführt werden.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Beschickungs-

vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Bohrung eine sacklochartige Kammer ist, in welcher der Kolben mit einer teleskopisch

ausfahrbaren, hydraulisch bewegbaren Hubvorrichtung

angeordnet ist. Die Hubvorrichtung hat in der Befüllungslage nur einen geringen Platzbedarf, so daß in der Kammer ein großes Volumen für in den Druckreaktor einzubringende Kohle freibleibt.

Es ist ohne weiteres möglich, in einem Schleusenkörper mehrere Kammern mit zugehörigen Hubvorrichtungen anzuordnen, die entweder gleichzeitig oder in einer bestimmten Aufeinanderfolge befüllt und in den Reaktor hinein entleert werden. Es kann z. B. zweckmäßig sein, in einem Schleusenkörper zwei um 180° gegeneinander versetzte Kammern vorzusehen, die beim Drehen des Schleusenkörpers im Gegentakt arbeiten.

Ausführungsbeispiele für die Beschickungsvorrichtung werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Beschickungsvorrichtung in der Befüllungslage,

F i g. 2 die Beschickungsvorrichtung der F i g. 1 in der Entleerungslage und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Beschickungsvorrichtung mit zwei Kammern.

Die Beschickungsvorrichtung der F i g. 1 und 2 besitzt ein ortsfestes Gehäuse 1, in welchem ein im wesentlichen kugelförmiger Schleusenkörper 2 eingepaßt sitzt. Der Schleusenkörper 2 ist durch Lagerzapfen 3 und 4 im Gehäuse 1 drehbar gelagert. Die durch den Pfeil 5 angedeutete Drehung des Schleusenkörpers erfolgt über einen nicht dargestellten Antrieb, z. B. durch einen Elektromotor.

Das Gehäuse 1 ist mit seiner Austrittsöffnung 6 auf dem Einlaß 7 eines an sich bekannten Reaktors für die Druckvergasung von Kohle befestigt. Im Reaktor wird zerkleinerte oder staubförmige Kohle in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid bei einem Druck von 5 bis 150 bar, vorzugsweise 10

bis 80 bar, vergast Das im Reaktor erzeugte Produktgas, welches ohne zusätzliche Maßnahmen durch den Einlaß 7 nach außen entweichen würde, enthält neben Wasserdampf vor allem Kohlenoxide, Methan und Teerdämpfe und besitzt eine Temperatur von etwa 500 bis 800° C. Einzelheiten der Druckvergasung und der zugehörigen Reaktoren sind bekannt.

Der kugelförmige Schleusenkörper 2 weist eine zylindrische, sacklochartige Kammer 8 auf. Am geschlossenen Ende der zylindrischen Kammer 8 ist ig eine Hubvorrichtung 9 so befestigt, daß ihr Kolben 10 eingezogen und ausgefahren werden kann. In F i g. 1 ist die Hubvorrichtung schematisch im Längsschnitt dargestellt

In der Befüllungslage der Beschickungsvorrichtung (vgl. Fig. 1) ist die Hubvorrichtung 9 eingezogen, so daß sich die Kammer 8 durch ihr Einfüllende 8a vom Kohletrichter 11 aus mit Kohle 12 füllen kann. Die Kohle kann grobkörnig mit einer Korngröße von 80 bis 3 mm oder feinkörnig mit einer oberen Körnungsgrenze von etwa 3 mm oder auch staubförmig sein.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, dichtet der eingepaßt im Gehäuse i. sitzende, etwa kugelförmige Schleusenkörper 2 zusammen mit dem Gehäuse 1 den Druckvergasungsreaktor nach außen ab, so daß keine nennenswerten Mengen an Produktgas über die Beschickungsvorrichtung nach außen treten können. Zusätzliche Dichtungen, die in der Zeichnung der besseren Übersichtlichkeit wegen weggelassen sind, können an geeigneter Stelle zwischen dem Schleusenkörper und dem Gehäuse vorgesehen sein.

Zum Entleeren der mit Kohle gefüllten Kammer-& in den Einlaß 7 des Druckvergasungsreaktor wird zunächst der Schleusenkörper 2 um seine Lagerzapfen 3 und 4 um 180° gedreht, so daß das Einfüllende 8a der Kammer 8 zur Austrittsöffnung 6 des Gehäuses hin bewegt wird. Sobald diese Entleerungslage erreicht ist (vgl. F i g. 2), fällt die Kohle durch den Einlaß 7 in den Druckvergasungsreaktor. Dabei füllt sich die Kammer 8 wegen des Druckausgleichs mit dem Innern des Reaktors mit Produktgas der Kohlevergasung. Durch Ausfahren der Hubvorrichtung 9, deren Kolben 10 in der Kammer 8 gasdicht sitzt, wird dieses Produktgas wieder aus der Kammer 8 herausgedrängt und ihr Einfüllende abgedichtet. F i g. 2 zeigt die ausgefahrene Hubvorrichtung in Ansicht; der Kolben 10 ist längsgeschnitten dargestellt. Der Schleusenkörper 2 mit ausgefahrener Hubvorrichtung 9 wird dann wieder um 180° gedreht, se daß die Kammer 8 in die in Fig. 1 dargestellte Einfüllage kommt. Nunmehr wird die Hubvorrichtung eingezogen und die Kammer erneut mit Kohle gefüllt

Die Hubvorrichtung 9 wird in dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel hydraulisch bewegt Dazu wird Hydraulikmedium über die Leitungen 13 und 14 in die Hubvorrichtung 9 geleitet oder aus dieser abgezogen. Die Vorrichtung 9 besteht aus mehreren Teleskoprohren 15 die einen aus- und einfahrbaren Stiel bilden und den Kolben 10 tragen. Als Hydraulikmedium in den Leitungen 13 und 14 wird eine unbrennbare Flüssigkeit z. B. Wasser, bevorzugt, damit bei Undichtigkeiten im Schleusenkörper 2 ein für die Kohledruckvergasung unschädliches und ungefährliches Medium mit dem Vergasungsprozeß in Kontakt kommt Die unbrennbare Flüssigkeit welche noch einen gewissen Gehalt an Schmiermittel haben kann, ist im Druckzylinder 16 vorrätig. Der Druckzylinder 16 ist durch die Kolbenstange 17 mit einem weiteren Druckzylinder 18 verbunden. Im Druckzylinder 18 dient öl als Hydraulikmedium, das über die Druckleitungen 19 und 20 ein- und abgeleitet wird. Durch Zwischenschalten des Druckzylinders 16 kann kein öl in die Leitung 14 und von da im Falle einer Störung in den Druckvergasungsreaktor gelangen. Die Gefahr einer Verpuffung oder gar Explosion durch Zutritt von öl in den Reaktor ist damit vermieden.

F i g. 3 zeigt eine Beschickungsvorrichtung mit einem zylindrischer. Schieusenkörper 22, der eingepaßt in einem Gehäuse 23 sitzt und zwei gegenläufige Kammern 24 und 25 aufweist. Die Kammern 24 und 25 arbeiten im Gegentakt zueinander, d.h. wenn eine Kammer (Kammer 24 in F i g. 3) mit Kohle gefüllt wird, entleert sich gleichzeitig die andere Kammer (Kammer 25 in Fig.3). Jede der Kamn em besitzt eine Hubvorrichtung 26 bzw. 27; die Hubvorrichtung 26 der in Einfüllage befindlichen Kammer 24 ist eingezogen, während gleichzeitig die Hubvorrichtung 27 der Kammer 25 ausgefahren ist, so daß in den von Kohle entleerten Raum kein Produktgas aus dem Reaktor eindringen kann. Die hydraulische Steuerung der Hubvorrichtungen 26 und 27 erfolgt durch die Leitungen 26a bzw. 27a.

Wenn die Kammer 24 mit Kohle gefüllt und die Kammer 25 vollständig entleert ist, wird der zylindrische Schleusenkörper 22 um seine Lagerzapfen 3a und 4a um 180° gedreht, so daß die gefüllte Kammer entleert und die entleerte Kammer wieder mit Kohle gefüllt werden kann, wie das bereits anhand der F i g. 1 und 2 erläutert wurde. Es ist ersichtlich, daß die Zahl der Kammern in einem Schleusenkörper auch größer als zwei sein kann und auch Abweichungen von der parallelen, gegenläufigen Anordnung möglich sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Beschickungsvorrichtung für körnige und oder staubförmige Kohle in einen Vergasungsreaktor mit einem an den Reaktor angeschlossenen Gehäuse, in dem ein rotationssymmetrischer Schleusenkörper drehbar zwischen Befüllungs- und Entleerungslage gelagert ist, der eine Bohrung aufweist, in welcher ein diese gasdicht verschließender Kolben mit dem Schleusenkörper entsprechender Oberflächenkrümmung hin- und herbeweglich ist, wobei die Beschickungsvorrichtung für einen Reaktor-Betriebsdruck von 5 bis 150 bar dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bohrung eine sacklochartige Kammer (8) ist, in welcher der Kolben (10) mit einer teleskopisch ausfahrbaren, hydraulisch bewegbaren Hubvorrichtung (9) angeordnet ibt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schleusenkörper (22) mit zwei um 180° gegeneinander versetzten Kammern (24, 25) mit zugehörigen Kolben und Hubvorrichtungen (26,27).