DE2643310A1 - Unter hohen druecken und temperaturen betriebener brennstoffvergaser - Google Patents

Unter hohen druecken und temperaturen betriebener brennstoffvergaser

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Description

Patentanwälte J
Heinrich-König-Straße 12
Bochum Dr. C. Otto & Comp.
FemsprediotMMxw^/se Gesellschaft mit beschränkter
Telegrammadresse: Radipatent Bochum -p- „ ,
4650 Bochum
29/76
EEF/ÜS
Unter hohen Drücken und Temperaturen betriebener Brennstoff vergaser
Gegenstand der Erfindung ist ein unter hohen Drücken und Temperaturen betriebener Brennstoffvergaser, bei dem der innerhalb eines metallischen Mantels befindliche Brennraum von einem Korb vorzugsweise senkrechter, kühlmitteldurchströmter Rohre umgeben ist.
Hochtemperatur-Kohledruckvergaser bestehen aus einem in der Regel zylindrischen Druckgefäß, in dem gemahlene Kohle und Vergasungsmittel, beispielsweise Sauerstoff und Dampfj auf dem Wege der partiellen Oxidation zu vorwiegend 2- oder 3-atomigen Gasen (00, H2, CO2, H2O) umgesetzt werden. Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ist der sogenannte Schlackenbad-Generator, bei dem die Einsatzstoffe mittels mehrerer Düsen auf ein den Bodenbereich des Gefäßes bedeckendes Schlackenbad geblasen werden, das aus den geschmolzenen mineralischen Komponenten des zugeführten Brennstoffs besteht. Die Vergasung erfolgt bei sehr hohen Temperaturen um 1500 bis 20000O und unter Drucken um 25 bar.
Zum Schütze des den Druck aufnehmenden, im allgemeinen zylindrischen, metallischen Mantels gegen die hohe Temperatur des Brennraumes sind in Form von Körben, z.B. als Flossenrohre ausgebildete, kühlmitteldurchströmte Rohre erforderlich, die nach dem Prinzip der Siedekühlung oder der Druckwasserkühlung mit Dampfkondensation arbeiten.
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Solche Kühlrohrkörbe sind auch "bei normalem Betrieb starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, die durch die hohen Wärmestromdichten bedingt sind. Bei Betriebsstörungen kann durch örtliche Überlastung eine Zerstörung des Kühlrohrkorbs herbeigeführt werden. Beispielsweise kann die Richtung der Düsenflammen ungewollt direkt auf den Kühlrohrkorb abgelenkt werden, was dann zu örtlich sehr hohen Wärmestromdichten und zu einer festigkeitsmäßigen Überlastung des Materials führt. Der Eiihlrohrkorb kann dann aufreißen, oder es kann ein Rohr des Kühlrohrkorbes aufreißen.
Zwar pflegt man zwischen Kühlrohrkorb und Behälterwand eine wärmeisolierende keramische Schicht von einigen Zentimetern Dicke anzuordnen, die die unmittelbare Wärmestrahlung von der Behälterwand abhalten soll. Aber diese keramische Schicht wird bei einem etwaigen Defekt des Kühlsystems im Laufe der Zeit abschmelzen, so daß die Gasstrahlung bzw. Flammenstrahlung nach einiger Zeit direkt auf die Behälterwand auftritt. Diese Abfolge von Ereignissen kann eintreten, ohne daß etwas davon bemerkt wird, weil der Brennraum visuell nicht zugänglich ist, so daß letztlich der Druckbehälter selbst gefährdet ist.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitseinrichtung in einen unter hohen Drücken und Temperatüren betriebenen Vergaser einzubauen, die bei regelmäßiger, in kurzen Zeitabständen vorgenommener Überprüfung einen gegebenenfalls entstehenden Schaden am Kühlrohrkorb so rechtzeitig anzeigt, daß noch genügend Zeit zum gefahrlosen Abfahren des Vergasers besteht und die dazu erforderlichen Maßnahmen eingeleitet werden können.
Gemäß der Erfindung sind in der Nähe der Außenwand des von den Kühlrohren gebildeten Korbes über dessen Umfang
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verteilt isolierte elektrische Leitungsdrähte angeordnet, deren Enden aus dem Mantel des Vergasers herausragen und mittels deren ein mit einer Spannungsquelle versehener Stromkreis, der als Meßschaltung dient, zu schließen ist.
Entsteht in der oben beschriebenen Weise ein Schaden am Kühlrohrkorb, etwa, indem an einer Stelle die Stegverbindungen zwischen den Rohren oder die Rohre selbst aufreißen, so wird in der Folge die dahinterliegende keramische Auskleidung langsam aufschmelzen. Gleichzeitig wird auch an dieser Stelle der elektrische Leitungsdraht durch Aufschmelzen unterbrochen. Werden nun regelmäßig die Enden der elektrischen Drähte an die Meßschaltung angeschlossen, so zeigt sich ein solcher Schaden in der Weise an, daß bei einem der Drähte die "Verbindung unterbrochen ist.
Die elektrischen Leitungsdrähte werden vorzugsweise in einem Abstand zwischen 5 uncl 20 mm von der Außenwand des Kühlrohrkorbes 'angeordnet. Sie können unter Einfügung einer isolierenden Zwischenschicht unmittelbar auf den Kühlrohrkorb gewickelt sein. Man kann die elektrischen Leitungsdrähte auch in Folien einlegen. Zweckmäßig ist auch die Verwendung von Kupferlack- oder Aluminiumlackdrähten. Für die elektrischen Leitungen können auch Metallegierungen verwendet werden, deren Schmelzpunkte zwischen 500 und 1000° liegen sollten.
Im einfachsten Falle wird man einen einzigen Leitungsdraht verwenden, der schraubenlinienförmig um den Kühlrohrkorb gewickelt ist und der kontinuierlich auf Unterbrechung geprüft wird. Bei einer Ganghöhe von 1 bis 5 cm, vorzugsweise 2 cm, und hinreichend kleinem Neigungswinkel einer solchen einlagigen Wicklung wird jeder Oberflächenbereich des Kühlrohrkorbes hinreichend genau indikativ erfaßt.
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Man kann aber auch eine größere Anzahl von isolierten elektrischen Leitungsdrähten verwenden. Als allgemeine Regel sollte der Abstand benachbarter Drähte zwischen 1 und 5 cm liegen und vorzugsweise 2 cm betragen. Dabei ist es möglich, Wicklungen anzuwenden, die eine Lokalisierung der Schadensstelle gestatten.
Werden z.B. ausschließlich senkrecht ausgespannte Drähte verwendet, so läßt sich bei Anzeige der Unterbrechung in einem der Drähte das Azimut der Schadensstelle feststellen.
Eine genauere Angabe über den Ort der Schadensstelle läßt sich erzielen, wenn zwei Gruppen von isolierten Leitungsdrähten in der Weise angeordnet sind, daß die Drähte der einen Gruppe die der anderen Gruppe kreuzen und jeder Draht beider Gruppen an eine Meßschaltung anschaltbar ist. Wird bei einer solchen Anordnung eine Leitungsunterbrechung bei je einem zu den beiden Gruppen gehörenden Leitungsdrähten festgestellt, so ist die Schlußfolgerung berechtigt, daß die Schadensstelle in der Nähe des Kreuzungspunktes dieser beiden Drähte liegt.
Eine entsprechende Wicklung der isolierten Leitungsdrähte ergibt sich beispielsweise in der Form, daß die beiden Gruppen aus zueinander parallelen, im entgegengesetzten Sinne schraubenlinienförmig um den Kühlrohrkorb gewickelten Drähten bestehen.
Eine andere Anordnung sich kreuzender Drähte läßt sich so ausführen, daß eine der Drahtgruppen aus parallelen senkrechten Drähten, die andere Gruppe aus ringförmig um den Korb gewickelten Drähten besteht.
Auf den anliegenden Zeichnungen ist der Einbau der Sicherheitseinrichtungen in einen unter hohen Drücken und Tem-
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peraturen betriebenen Vergaser veranschaulicht.
Figur 1 zeigt einen Schlackenbadgenerator, "bei dem die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung durch einen schraubenlinienförmig um den Kühlrohrkorb gewickelten Leitungsdraht gebildet wird, wobei
die Steigung des Schraubenganges zur Verdeutlichung unmaßstäblich gezeichnet ist.
Figur 2 zeigt einen Schlackenbadgenerator, bei dem die erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung durch eine Vielzahl schraubenlinienförmig parallel ge
führter und eine ebenso große Anzahl im Gegensinn geführter Leitungsdrähte gebildet wird, wobei in der Figur lediglich zwei gegenläufig gewickelte Leitungsdrähte dargestellt sind.
Figur 3 zeigt den Wandaufbau eines erfindungsgemäßen Schlackenbadgenerators in größerem Maßstab.
Der Schlackenbadgenerator hat am unteren Ende den Schlackenüberlauf 10. Die Wandung besteht aus dem metallischen Behältermantel 11, auf den eine wärmeisolierende keramische Schicht 12 aufgebracht wird. Innerhalb dieser Schicht sind die Leitungsdrähte 13 angeordnet. Der Kühlrohrkorb besteht aus einer Vielzahl senkrechter Rohre 14, die im oberen !eil des Vergasers an eine Ringleitung 15 und im unteren Teil des Vergasers an eine Ringleitung 16 angeschlossen sind. Aus verfahrenstechnischen Gründen bilden die Kühlrohre eine Einschnürung 18.
An der dem Vergasungsraum zugewandten Seite der Kühlrohre bildet sich im Laufe des Betriebes durch kondensierende Schlackenteile eine Panzerung 17» die einen Wärmeschutz für die Kühlrohre darstellt.
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-JeT-
In der Figur 1 ist der Leitungsdraht 13 schraubenlinienförmig um den Kühlrohrkorb gewickelt, wobei zur Verdeutlichung die Steigung nicht wie vorgesehen vorzugsweise 2 cm beträgt, sondern ein Vielfaches.
In der Figur 2 sind die Leitungsdrähte 13 und 13a so gewickelt, daß sich ein Schraubengang über die gesamte Höhe des Kühlrohrkorbs erstreckt. Durch die gegenläufige Anordnung der so gewickelten Leitungsdrähte ergibt sich eine Vielzahl von Schnittpunkten über die Höhe und über den Umfang des Kühlrohrkorbes verteilt. Wenn also an einer beliebigen Stelle der Kühlrohrkorb und damit auch Leitungsdrähte in diesem Bereich zerstört werden, so kann die Schadstelle von außen bereits lokalisiert werden.
Ansprüche
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Claims (9)

  1. 26A331Q -JT-
    tentansprüche
    Unter hohen Drücken und Temperaturen betriebener Brennstoffvergaser, bei dem der innerhalb eines metallischen Mantels befindliche Brennraum von einem Korb vorzugsweise senkrechter, kühlmitteldurchströmter Rohre umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Außenwand des von den Kühlrohren (14) gebildeten Korbes über den Umfang verteilt isolierte elektrische Leitungsdrähte (13) angeordnet sind, deren Enden aus dem Mantel (11) des Vergasers herausragen und mittels deren ein mit einer Spannungsquelle versehener Stromkreis, der als Meßschaltung dient, zu schließen ist.
  2. 2. Brennstoffvergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsdrähte (13) in einem Abstand zwischen 5 und 20 mm von der Außenwand des durch die Kühlrohre (14) gebildeten Korbes angeordnet sind.
  3. 3. Brennstoffvergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsdrähte (13) unter Einfügung einer isolierenden Zwischenschicht unmittelbar auf den von den Kühlrohren (14) gebildeten Korb aufgewickelt sind.
  4. 4. Brennstoffvergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsdrähte (13) in Folien eingelegt sind.
  5. 5· Brennst off vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Kupferlack- oder Aluminiumlackdrähten.
  6. 6. Brennstoff vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Drähten aus Metallegierungen, deren Schmelzpunkte zwischen 500 und 1000° liegen.
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    VL
  7. 7. Brennstoff vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von isolierten Leitungsdrähten (13, 13a) so angeordnet sind, daß die Drähte (13) der einen Gruppe die der anderen Gruppe (13a.) kreuzen und jeder Draht beider Gruppen an eine Meßschaltung anschaltbar ist.
  8. 8. Brennstoffvergaser nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gruppen aus zueinander parallelen, im entgegengesetzten Sinne schraubenlinienförmig um den von den Kühlrohren (14) gebildeten Eorb gewickelten Drähten (13» 13a) bestehen.
  9. 9. Brennstoffvergaser nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die eine der Drahtgruppen aus parallelen, senkrechten Drähten, die andere Gruppe aus ringförmig um den von Kühlrohren (14) gebildeten Korb gewickelten Drähten besteht.
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