DE2843883C2 - Verfahren zur Erzeugung von schwefelarmem Koksstaub und Gas durch Ent- und Teilvergasung von Kohlenstaub in einer Reaktionskammer - Google Patents

Description

a) ein Rohr (1) mit mindestens einem seitlich einmündenden weiteren Rohr (2), ein das Rohr (1) konzentrisch umgebendes, oberseitig geschlossenes und unterseitig sich konisch verengendes zylindrisches Gehäuse (3) mit einem Einlaß (4),

b) ein die Fortsetzung des Gehäuses (3) nach unten bildendes Rohr (5) in koaxialer Anordnung zum Rohr(l),

c) ein das Rohr (5) konzentrisch umgebendes weiteres Rohr (6), welches oberseitig mit einer konischen Erweiterung (7) in das oberseitig geschlossene Gehäuse (8) mit dem Anschluß (9) und in dieses eingesetztem Leitblech (18) für den drallfreien Anteil (I) des Zweitluftstromes mündet und welches unterseitig oberhalb des Mündungsquerschnittes des Rohres (5) endet,

d) ein das Rohr (6) konzentrisch umgebendes Rohr (10), dessen freier Ringquerschnitt oberseitig sich über eine konische Erweiterung (11) in ein mit drallerzeugenden Elementen (12) versehenes oberseitig geschlossenes Gehäuse (13) mit einem Anschluß (S4) für den drallbehafteten Anteil (II) des Zweitluftstromes fortsetzt, und dessen unterer freier Zylinderquerschnitt in die Reaktionskammer (19) einmündet,

e) einen den Anschlüssen (9 und 14) zugeordneten gemeinsamen Kanal (15) für den Zweitluftstrom, in dem eine Klappe (16) im Bereich der Verzweigungsstelle und eine Klappe (17) weiter stromaufwärts angeordnet ist

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von schwefelarmem Koksstaub und Gas durch Ent- und Teilvergasung von Kohlenstaub in einer Reaktionskammer mit Teilverbrennung des Kohlenstaubes zur Abdeckung der für die Ent- und Teilvergasung des Kohlenstaubes erforderlichen Wärmeenergie, wobei ein kohlenstaubbeladener Trägergasstrom und ein Heizgasstrom miteinander gemischt werden. Bei der Erzeugung von schwefelarmem Koksstaub und Gas durch Ent- und Teilvergasung von Kohlenstaub in einer Reaktionskammer ist es zur Erreichung des Hauptzieles der Teilentschwefelung des Kohlenstaubes notwendig, den Kohlenstaub weitgehend strähnenfrei in

ίο der Reaktionskammer dem Behandlungsprozeß zu unterwerfen. Versuche haben nämlich gezeigt, daß im Strähnenbereich durch die Anhäufung des Kohlenstaubes seine Aufheizung und die Reaktion mit den gasförmigen Bestandteilen verzögert werden und daher bei vorgegebener Verweilzeit in der Reaktionskammer der Entschwefelungsgrad abnimmt Außerdem sind die Kohlenstaubteilchen durch die verzögerte Aufheizung beim Auftreffen auf die Kammerwand noch backfähig und führen deshalb zu erheblichen, den Betrieb beeinträchtigenden Verschmutzungen.

Aus der DE-AS 11 05 843 ist es bekannt, durch eine Leitung Trägergas in den Entgasungsschacht mit einer solchen Geschwindigkeit einzugeben, daß das Trägergas in einem Wirbel an der Wandung des Schachtes entlangstreicht und diese Wandung durch einen davorgelegten Gasschleier gegen das Aufprallen von Brennstoffteilchen abschirmt

Aus der DE-AS 1106 290 ist es bekannt, das im Eintrittsbtreich der Reaktionskammer gezündete Gas- Luftgemisch durch die Kammer mit einer solchen Geschwindigkeit zu fördern, daß der quer zur Strömungsrichtung eingebrachte Kohlenstaub mitgerissen wird und keine Möglichkeit hat, an den Kammerwänden anzubacken.

Beim aufgezeigten Stand der Technik wird das Gut stets quer in einen geradlinigen Gasstrom eingebracht bzw. umgekehrt der Heizgasstrom quer in den geradlinigen Gutstrom eingebracht. Diese Maßnahmen werden innerhalb der Reaktionskammer getroffen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem bereits außerhalb der Reaktionskainmer Maßnahmen getroffen werden, die eine Strähnenfreiheit des Kohlenstaubes am Eintritt und unterhalb der Reaktionskammer sicherstellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kohlenstaubstrom in einer ersten Stufe in einem mit dem Kohlenstaubstrom zugeführten ersten Teilstrom der Verbrennungsluft durch diesem Erstluftstrom

so aufgezwungene Wirbel über den gemeinsamen Stromquerschnitt gleichmäßig verteilt und anschließend in einer zweiten Stufe mit dem wahlweise drallbehafteten, den Kohlenstaub-Erstluftstrom ummantelnden Zweitluftstrom vermischt und in die Reaktionskammer eingebracht wird und über die Drallstärke die Verteilung des mittlerweile erzeugten Feststoff-Gasgemisches in der Reaktionskammer sowie der Flugweg des Feststoffstaubes bis zum Auftreffen auf die Kammerwand bei Vermeidung von Feststoffsträhnen gesteuert wird.

Eine Vorrichtung zur strähnenfreien Erzeugung eines Kohlenstaub-Gasstromes für das erfindungsgemäße Verfahren ist im Anspruch 2 beschrieben.

Die Vorteile, die mit dem erfindungsgemäßen

Verfahren erreicht werden, bestehen darin, daß durch die zweistufige Einflußnahme auf den Kohlenstaub über jeweils Teilmengen der Verbrennungsluft mit bestimmten Strömungscharakteristiken die Kohlenstaubvertei-

lung in der gesamten Reaktionskammer so gesteuert werden kann, daß die Ent- und Teilvergasung in kürzester Zeit abläuft und Anbackungen an den Kammerwänden vermieden werden.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Figuren ist das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zur Erzeugung eines strähnenfreien Kohlenstaub-Gasstromes näher beschrieb^.a. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung das Strömungsverhalten eines in eine Kammer eingeführten Feststoff-Gasgemisches, wobei ein Teil des Trägergases draübehaftet zugeführt ist und sich in der Kammer eine Strömung mit ausgeprägter innerer und nur sehr geringer äußerer Rückzirkulation ausbildet,

F i g. 2 in schematischer Darstellung das Strömungsverhalten eines in eine Kammer eingeführten Feststoff-Gasgemisches mit einer drallfreien Zuführung des gesamten Gasstromes, wobei sich eine Strömung mit äußerer Rückzirkulation ausbildet,

Fig.3 in den als Halbschnitte dargestellten Strömungsbildern a, b, c d den Einfluß der Drallstärke auf die Strömungsform und damit auf die Ausdehnung des äußeren Rückzirkulationsgebietes,

Fig.4 in schematischer Darstellung im Vertikalschnitt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines strähnenfreien Kohlenstaub-Gasstromes,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V der F i g. 4,

F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der F i g. 4.

Die grundsätzlichen Zusammenhänge bei der Verteilung eines Staub-Gasstromes von einem kleinen auf einen großen Querschnitt werden in den Fig. 1—3 erläutert Hier wird der Staubstrom ms mit dem Teilstrom m\ des Gases durch ein zentrales Rohr 5 und der restliche Teilstrom des Gases durch einen drallfreien Teilstrom /n?, über den Ringspalt zwischen den Rohren 5 und 6 und durch einen drallbehafteten Teilstrom mib über den Ringspalt zwischen den Rohren 6 und 10 zugeführt Die Teilströme rri2_a und ni2b vermischen sich in dem gemeinsamen Ringspalt zwischen den Mündungen der Rohre 5 und 6 und bilden einen gemeinsamen Strom mi mit einem vom Teilstromverhältnis m2almui bzw. miJmz abhängigen Drall. Stromabwärts der Mündung des Rohres 5 wird der Staub-Gasstrom ms+m\ mit dem ihn ummantelnden Teilstrom n?2 vermischt

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, bewirkt ein Drall in dem Teilstrom im, daß im Inneren der Strömung in der erweiterten Kammer ein Ringwirbel 22 entsteht. Dabei wird der Staub 20 in einer schmalen Randzone konzentriert.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, stellt sich bei drallfreier Zufuhr des Teilstromes n?2, also im Fall /n2(,=0, eine Strömung mit ausgeprägter äußerer Rückzirkulation 21 in der erweiterten Kammer ein, wobei der Staub 20 über den gesamten Kammerquerschnitt verteilt wird.

Der Vergleich der F i g. 1 und 2 zeigt, daß die Strömungsform in der Kammer wesentlich durch den Drall im Teilstrom mi beeinflußt werden kann. Die Drallstärke hängt bei konstantem Teilstrom rr\\ nur von dem Anteil des drallfreien Teilstromes ni2_a an dem gesamten Teilstrom m₂ ab Diese Abhängigkeit ist in Fig.3 näher erläutert Hier nimmt der Anteil des drallfreien Teilstromes von dem als Halbschnitt dargestellten Strömungsbild a über die Strömungsbilder Λ und c bis zum Strömungsbild d zu und die Drallstärke demzufolge ab. Mit abnehmender Drallstärke vergrößert sich das äußere Rückstromgebiet 21, während das innere Rückstromgebiet 22 abnimmt
Eine Vorbedingung für die geforderte Strähnenfreiheit des Kohlenstaubes in der Reaktionskammer 59 ist die gleichmäßige Verteilung des Kohlenstaubes über den Querschnitt des zentralen Zuteilrohres 5. Die Maßnahmen zur Einhaltung dieser Vorbedingung und die Möglichkeit der Dralleinstellung werden in den Fig.4 bis 6 erläutert. Dabei wird vereinfachend angenommen, daß die Teilströme des Gases im wesentlichen aus Luft bestehen.

Bei einer Betriebsweise mit pneumatischer Förderung des Kohlenstaubes zur Reaktionskammer 19 fließt der Kohlenstaub-Erstluftstrom durch das zentrale Rohr 1 in das koaxial anschließende, mit größerem Querschnitt ausgeführte Zuteilrohr 5. Durch die plötzliche Querschnittserweiterung bildet sich im Mündungsbereich des Rohres 1 ein Ringwirbel aus, durch den der Kohlenstaub gleichmäßig über den Querschnitt des zentralen Rohres 5 verteilt wird. Bei der Betriebsweise mit Zuteilung des Kohlenstaubes aus einem Bunker fließt der Kohlenstaubstrom durch das Rohr 2 in das Rohr 1 und wird in dessen Mündungsbereich mit dem Erstluftstrom vermischt, der in diesem Fall über die Leitung 4 und das Gehäuse 3 zugeführt wird. Auch bei dieser Betriebsweise wird die Verteilung des Kohlenstaubes über den Querschnitt des Zuteilrohres 5 durch den Ringwirbel im Mündungsbereich des Rohres 1 sichergestellt

Der Sekundärluftstrom rm wird über den Kanal 15 zugeführt und durch die Drehklappe 18 auf die Anschlüsse 9 des drallfreien und 14 des drallbehafteten Sekundärluftstromes mi_a bzw. rri2b (s. Fig. 1) verteilt.

Der gesamte Sekundärluftstrom m2 = m2,+ni2b wird durch die Drehklappe 17 eingestellt Der drallfreie Teilstrom mi_a wird durch das Gehäuse 8 mit der konischen Verengung 7 und durch den Ringspalt zwischen den Rohren 5 und 6, und der drallbehaftete Teilstrom ni2b durch das Gehäuse 13 mit der konischen Verengung ti und durch den Ringspalt zwischen den Rohren 6 und 10 zugeführt. Dabei wird die Drehbewegung durch die Einbauten 12 (Fig. 6) eingeleitet. Mit dem in den Fig.4 und 5 gezeigten Trennblech 18 wird eine Drehbewegung des drallfrei zuzuführenden Teilstromes n)2a vermieden. Zwischen dem Mündungsbereich der Rohre 5 und 6 wird der drallfreie Teilstrom iri2a mit dem drallbehafteten Teilstrom mib vermischt und der gesamte Teilstrom mi anschließend mit dem zentralen Staub-Erstluftstrom ms+m\ zusammengeführt, wobei der Teilstrom 1TI2 einen geschlossenen äußeren Mantel bildet. In der Reaktionskammer 19 entsteht dann abhängig vom Teilstromverhältnis ntiJni2 eine der in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Strömungsformen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   L Verfahren zur Erzeugung von schwefelarmem Koksstaub und Gas durch Ent- und Teilvergasung von Kohlenstaub in einer Reaktionskanimer mit Teil verbrennung des Kohlenstaubes, zur Abdeckung der für die Ent- und Teilvergasung des Kohlenstaubes erforderlichen Wärmeenergie, wobei ein kohlenstaubbeladener Trägergasstrom und ein Heizgasstrom miteinander gemischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstaubstrom in einer ersten Stufe in einem mit dem Kohlenstaubstrom zugeführten ersten Teilstrom der Verbrennungsluft durch diesem Erstluftstrom aufgezwungene Wirbel über den gemeinsamen Stromquerschnitt gleichmäßig verteilt und anschließend in einer zweiten Stufe mit dem wahlweise drallbehafteten, den Kohlenstaub-Eretluftstrom ummantelnden Zweitluftütrom vermischt und in die Reaktionskammer eingebracht wird und über die Drallstärke die Verteilung des mittlerweile erzeugten Feststoff-Gasgemisches in der Reaktionskammer sowie der Flugweg des Feststoffstaubes bis zum Auftreffen auf die Kammerwand bei Vermeidung von Feststoffsträhnen gesteuert wird.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale