DE2918859A1

DE2918859A1 - Anlage zum entgasen und/oder vergasen von kohle

Info

Publication number: DE2918859A1
Application number: DE19792918859
Authority: DE
Inventors: Kurt Tippmer; Klaus Dipl Ing Weinzierl
Original assignee: WESTFAEL ELEKT WERKE; Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: WESTFAEL ELEKT WERKE; Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1979-05-10
Publication date: 1980-11-20
Also published as: AU5815880A; AU527932B2; DE2918859C2; US4368103A

Description

Dr.-lng. Reiman König [■ '- - Oipf.-lng. Klöus Bengen Cecilienallee 76 4 Düsseldorf 3D Telefon 45SOOB Patentanwälte

9. Mai 1979 32 332 K

Vereinigte Elektrizitätswerke Westfalen AG, Rheinlanddamm 24,

4600 Dortmund 1

"Anlage zum Entgasen und/oder Vergasen von Kohle"

Die Erfindung betrifft eine- Anlage zum Entgasen und/oder Vergasen von Kohle mit mindestens einem oben in einem Reaktionsraum angeordneten Brenner zum teilweisen Verbrennen feingemahlener Kohle oberhalb der Ascheschmelztemperatur und einer unteren Entnahmeöffnung für den Gas-Koksstaub-Strom mit nachgeschalteten Wärmetauschern sowie einer Trennanlage für das Gas und die Feststoffe.

Eine derartige Anlage wird in der US-Patentschrift 3 991 beschrieben. Bei dieser Anlage wird feingemahlene Kohle gegebenenfalls durch Anoxydation mit Luft bei niedriger Temperatur, um die Backfähigkeit zu verringern, vorbereitet, in einem Reaktionsraum eingeblasen und mit Luft, mit Sauerstoff angereicherter Luft oder mit einem Sauerstoff-Dampf-Gemisch entgast und/oder vergast. Das entstehende Gas-Koksstaub-Schlacke- bzw. Asche-Gemisch wird dem Reaktionsraum am unteren Ende entnommen und zunächst einem Abhitzekessel zugeleitet, in dem die im Gas-Feststoffgemisch enthaltene Wärme zur Dampferzeugung verwertet wird. Anschließend wird das Gas-Feststoffgemisch einem Zyklon zugeleitet, um Gas

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und Feststoffe voneinander zu trennen und den Koksstaub einem Sammelbunker zuzuleiten, während das Gas über einen Wärmetauscher für die im Reaktionsraum benötigte Luft einer Gasreinigungsanlage zugeführt wird.

Zwar soll die Temperatur im Reaktionsraum oberhalb der Asche- bzw. Schlacke-Schmelztemperatur, d.h. oberhalb 1500⁰C liegen, jedoch bleibt offen, warum dies so sein soll. Des weiteren ist nicht ersichtlich, wie die Asche vom Koksstaub getrennt wird. Der stetige und kontinuierliche Abgang der Asche wirft jedoch besondere technische Probleme auf, weil in einem Temperaturgebiet gearbeitet wird, in dem die Schlacke an den Wandungen beispielsweise des Reaktionsraums oder der anschließenden Kühler anbackt und damit den freien Durchtrittsquerschnitt sowie den Wärmeübergang verringert. Das Anbacken der Schlacke wird an der feuerfesten Ausmauerung zusätzlich noch durch chemische Reaktionen mit den Schlackenbestandteilen, vorwiegend den Eisenoxyden, begünstigt. Dadurch kann die Ausmauerung schnell zerstört werden, so daß die Anlage vorzeitig stillgelegt werden muß, um die Ausmauerung zu erneuern. Das ist erst dann möglich, wenn die Anlage genügend abgekühlt ist, so daß insgesamt ein erheblicher Arbeits- und Kostenaufwand entsteht.

Für die bekannte Anlage ist nicht bekannt, wie die aus dem Anbacken resultierenden Probleme im Reaktionsraum gelöst werden sollen. Weiterhin ist der Abhitzekessel dem Reaktionsraum über eine Leitung nachgeschaltet, für die erhebliche Wärmeverluste zu erwarten sind.

Ausgehend von der Überlegung, daß eine wirtschaftliche Kohleent- bzw. vergasung bei möglichst hohen Temperaturen vonstatten gehen und ein möglichst großer Teil der Prozeßwärme in der Anlage ausgenutzt werden sollte, ohne daß Schwierigkeiten durch die anfallende Schlacke bzw. Asche eitstehen,

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und daß diese Schwierigkeiten durch die Berührung der Asche bzw. Schlacke mit den Wänden des Reaktionsraums und den Kühlflächen entstehen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zu schaffen, die hinsichtlich der Brenner des Reaktionsraums, der Kühlung und Führung des Gas-Feststoffstroms so gestaltet ist, daß ein optimales Arbeiten über einen langen Zeitraum unter Vermeidung der Nachteile bekannter Anlagen möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe in erster Linie durch einen unterhalb des Reaktionsraums befindlichen Raum mit im Bereich der senkrechten Wände angeadneten Heizflächen und einem darunter liegenden Schlackenfang. Zwar sind im Reaktionsraum aufgrund der dort herrschenden hohen Temperaturen eine Verflüssigung der Kohleasche, eine Agglomeration flüssiger Schlackenteilchen und ein Abfließen von an die Wand des Reaktionsraumes gelangter, flüssiger Schlackenpartikel nicht zu vermeiden, mit Hilfe der erfindungsgemäßen Gestaltung des Übergangs vom Reaktionsraum in den Heizflächenraum wird jedoch erreicht, daß die zunächst flüssigen Schlackenpartikel auf ihrem abwärts gerichteten Wege nicht an die im Bereich der senkrechten Wände angeordneten Heizflächen gelangen und dort zur Verschmutzung dieser Flächen führen. Der Gasfeststoffstrom wird ohne Umlenkung nach unten geführt, wobei sich die agglomerierten Schlackepartikel im Bereich der Heizflächen soweit abkühlen, daß sie annähernd einen festen Aggregatzustand erreichen und ohne Schwierigkeiten aus dem Schlackenfang am unteren Ende des Heizflächenteiles abgezogen werden können.

Ein weitestgehendes Abscheiden der Asäie wird durch mindestens ein zwischen dem unteren Teil der als Strahlungsheizflächen ausgebildeten Heizflächen und dem Schlackenfang angeordnetes Umlenkstück und mindestens eine sich daran anschließende, im wesentlichen senkrecht nach oben verlaufende Gas-Koksstaub-Führungsstrecke erreicht. Vorteilhafterweise befinden sich im

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Umlenkstück ebenfalls Strahlungsheizflächen, während in der sich anschließenden senkrechten Gas-Koksstaub-Führungsstrecke Berührungsheizflächen angeordnet sind. Dies erlaubt die Temperatur des Gas-Koksstaub-Gemischs auf etwa 300⁰C herabzusetzen.

Um einen möglichst großen Kohledurchsatz zu erreichen, kann die Anlage mindestens zwei symmetrisch zum Reaktor angeordnete Umlenkstücke und daran anschließende Gas-Koksstaub-Führungsstrecken aufweisen. In diesem Falle befinden sich entweder eine größere Anzahl von Brennern im Reaktionsraum, oder der Reaktionsraum ist in mehrere parallel zueinander angeordnete Teilräume aufgeteilt.

Umgekehrt läßt sich ein hoher Durchsatz auch durch mindestens zwei symmetrisch angeordnete Einheiten mit je einem Reaktionsraum, einem Raum mit Strahlungsheizflächen und einem Schlackenabzug, einem Umlenkstück an jeder dieser Einheiten und einer gemeinsamen mit den Umlenkstücken verbundenen Gas- Koksstaub-Führungsstrecke erreichen. In beiden Fällen ist eine sternförmige Anordnung mehrerer Einheiten möglich.

Sehr wichtig ist es, daß nicht die im Reaktionsraum geschmolzene Schlacke bzw. Asche an den Wandungen anbackt. Das läßt sich durch eine im wesentlichen zylindrische Ausbildung des Reaktionsraums mit einem Verhältnis von Höhe zu Durchmesser von 2 : 1 bis 3 : 1 und mit mindestens zwei am Kopfende des Reaktionsraums angeordneten Brennern mit gegensinnig wirkendem Drall erreichen. Eine weitere Maßnahme in dieser Richtung besteht darin, ein Verhältnis des Reaktionsraumdurchmessers zum Brenneraustrittsdurchmesser von 5 : 1 bis 2 : 1 zu wählen. Hierdurch verzehren sich etwaige radiale Bewegungskomponenten des aus den Brennern austretenden Gas-Feststoff-Stroms gegenseitig, so daß allenfalls ein äußerst

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geringer Teil der Schlacke bzw. Asche Ms zu den Wänden des Reaktionsraums gelangt. Die wenigen flüssigen Partikel kohlenstofffreier Schlacke vereinigen sich an den Wänden des Reaktionsraums, und es entstehen auf diese Weise Schlackenrinnsale, die an der Reaktionsraumwand herabfließen. Da sich ein Wärmeabfluß durch die Reaktionsraumwand nicht völlig vermeiden läßt, kühlt die flüssige Schlacke insbesondere im unteren Teil des Reaktionsraums ab. Die Schlacke wird dabei zähflüssig und tropft nicht mit ausreichender Dünnflüssigkeit aus dem Reaktionsraumunterteil ab. Dadurch entsteht die Gefahr von Verstopfungen. Der Ausgang des Reaktionsraums und der Übergang in den nachfolgenden Raum mit Strahlungsheizflächen sollte daher so beschaffen sein, daß die Dünnflüssigkeit der Schlacke erhalten bleibt, ohne daß dafür Wärme aufgewendet werden muß. Dies läßt sich durch eine gegenüber dem Querschnitt des Reaktionsraums auf ein Drittel'bis ein Viertel verengte Austrittsöffnung erreichen, die vorteilhafterweise düsenartig ausgebildet ist und einen konischen Übergang zwischen dem Reaktionraum und der Austrittsöffnung mit einem eingeschlossenen Winkel von etwa 20° bis 40° aufweist. In diesem Düsenstück erhöht sich die Geschwindigkeit des Gas-FeststoffStroms, so daß sich der Wärmeübergang vom heißen Gas auf die abgekühlte, flüssige Schlacke im kritischen unteren Bereich des Reaktionsraums erhöht und die Temperatur der Schlacke steigt, so daß sie im dünnflüssigen Zustand aus dem Düsenstück abtropft.

Eine weitere Schwierigkeit bei Anlagen zum Ent- bzw. Vergasen von Kohle liegt darin, daß infolge der im Reaktionsraum herrschenden reduzierenden Atmosphäre Siliziumdioxyd der Schlacke zu Siliziummonoxyd reduziert wird. Das Siliziummonoxyd verdampft, kühlt in der Folge ab, wird zu Siliziumdioxyd reoxydiert und setzt sich als Sublimat an der im Ver- ^v· gleich zum Gas-Feststoff-Strom kühleren Reaktionsraumwandung ab. Dies läßt sich erfolgreich durch ein Querschnittsver-

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hältnis des Raumes mit den Strahlungsheizflächen zur Reaktionsraum-austrittsöffnung von 1,5:1 bis 5 : 1 vermeiden, wobei im Falle einer düsenartigen Austrittsöffnung des Reaktionsraumes dieser Querschnitt für das Verhältnis maßgebend ist.

Wird zusätzlich die Länge des Raums mit den Strahlungsheizflächen unter Berücksichtigung des vorher erwähnten Querschnitts Verhältnisses so bemessen, daß die Verweildauer des Gas-Feststoff-Stroms eine bis zwei Sekunden beträgt, so treffen die Schlackenpartikel mit einer Temperatur auf die Strahlungsheizflächen, die um 200 bis 300⁰C unterhalb der Anbacktemperatur liegt und ein Anbacken unmöglich macht. Diese Parameter gewährleisten ferner, daß der Gas-Koksstaub-Strom aus dem Raum mit den Strahlungsheizflächen bei einer Temperatur von 800 bis 90O⁰C austritt. Diese Temperatur vermeidet wirksam ein Anbacken von Schlackenpartikeln auch in den nachgeschalteten Strecken.

Die am unteren Ende des Raumes mit den Strahlungsheizflächen ankommenden Schlackenpartikel mit einem Durchmesser bis 10 mm sollen im Schlackenfang mit einer möglichst niedrigen Temperatur abgezogen werden. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, den Schlackenfang konisch auszubilden und mit einem vom Kesselspeisewasser durchströmten Kühler zu umgeben. Die Temperatur der Schlackenteilchen sinkt dadurch auf etwa 200 bis 300°, so daß ein Trennen von den mit den Schlackenteilchen abgetrennten KoksStaubteilchen ohne Schwierigkeiten möglich ist.

Um den größten Teil der anfallenden Prozeßwärme zurückzugewinnen, kann die Anlage parallelgeschaltete, als Strahlungsverdampfer ausgebildete Strahlungsheizflächen, deren Eingänge und Ausgänge mit einer Dampftrommel verbunden sind, hintereinander in der Gas-Koksstaub-Führungsstrecke ange-

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ordnete, parallelgeschaltete und mit ihren Eingängen mit der Dampftrommel verbundene, als Prozeßdampf- und Exportdampfüberhitzer ausgebildete Berührungsheizflächen, einen hinter dem Prozeßdampf- und dem Exportdampfüberhitzer angeordneten, mit seinem Eingang und Ausgaig mit der Dampftrommel verbundenen Konvektionsverdampfer und einen weiteren im Gas-Koksstaub-Strom angeordneten, mit der Dampftrommel verbundenen Speisewasservorwärmer aufweisen. Die Größe dieser Strahlungsund Berührungsheizflächen sowie der Durchsatz können dabei so eingestellt sein, daß an den Brennern eine Temperatur von 1400 bis 1600⁰C herrscht, daß der Gas-Koksstaub-Strom beim Verlassen der Strahlungsheizflächen eine Temperatur von 800 bis 900⁰C besitzt, durch die Berührungsheizflächen nach dem Konvektionsverdampfer auf etwa 300⁰C abgekühlt wird und schließlich bei der Speisewasservorwärmung etwa 15O⁰C erreicht.

Des weiteren können noch ein Gas-Koks-Trennsystem und ein Asche-Koks-Trennsystem mit einem gemeinsamen Sammelbunker verbunden sein, in den der im Asche-Koks-Trennsystem anfallende Koks mittels eines Feststofförderers unter Zuhilfenahme eines Inertgases gefördert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage ohne den Teil zum Anoxydieren des Kohlestaubs und zum Vorwärmen der Reaktionsluft,

Fig. 2 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Anlage mit sternförmig um eine gemeinsame Gas-Koksstaub-Führungsstrecke angeordneten Reaktionsräumen,

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Fig. 3 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Anlage mit mehreren, parallel zueinander verlaufenden, in einen gemeinsamen Raum mit Strahlungsheizflächen mündenden Reaktionsräumen und

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Anlage mit einem gemeinsamen, zentral angeordneten Raum mit Strahlungsheizflächen und davon sternförmig abgehenden Gas-Koksstaub-Führungsstrecken.

Ein im wesentlichen zylindrischer Reaktionsraum 2 mit einer feuerfesten Auskleidung ist an seinem oberen Ende mit Brennern 4 versehen, denen über eine Leitung 6 feingemahlene Kohle und vorgewärmte Förderluft zugeführt wird. Über eine weitere Leitung 8 wird den Brennern 4 die zusätzlich benötigte Verbrennungsluft sowie gegebenenfalls über eine Prozeßdampfleitung 10 beigemischter Dampf zugeleitet. Im Reaktionsraum 2 findet bei einer Temperatur von 1400° bis 16OO°C eine teilweise Verbrennung des Kohlenstaubs sowie eine Ent- bzw. Vergasung statt, wobei Methan, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd entsteht. Weiterhin entstehen Koksstaub und Schlacke bzw. Asche.

Der Reaktionsraum 2 ist an seinem unteren Ende mit einem konischen Übergang 20 und einer düsenartigen Austrittsöffnung 22 versehen. In dieser Austrittsöffnung 22 wird der Gas-Koksstaub-Strom so beschleunigt, daß an den Wänden des Reaktionsraumes 2 klebende Schlacke bzw. Asche aufgeheizt und so dünnflüssig wird, daß sie von der Austrittsöffnung 22 nach unten abtropft.

Der Reaktionsraum 2 befindet sich in einem im wesentlichen zylindrischen Körper 12; er erstreckt sich nur über einen geringen Teil von dessen Länge. Der andere Teil des zylindrischen

Körpers 12 enthält einen Raum 14, dessen Wände als Strahlungsheizflächen 16 ausgebildet sind. Im unteren Teil des zylindrischen Körpers 12 befindet sich ein gekühlter Schlackenfang 18.

Am unteren Ende der Strahlungsheizflächen 16 kurz vor dem Schlackenfang 18 befindet sich ein Umlenkstück 24, durch das der Gas-Koks-^aub-Strom aus dem Raum 14 austritt. Infolge einer sich über 90 bis 135° erstreckenden Umlenkung werden die gröberen Schlacke bzw. Ascheteile abgetrennt und gelangen in den Schlackenfang 18. An den Wänden des Umlenkstücks 24 befinden sich ebenfalls Strahlungsheizflächen 26. Vom Umlenkstück 24 geht eine senkrecht nach oben gerichtete Gas-Koksstaub-Führungsstrecke 28 aus, in der die Berührungsheizflächen eines ProzeßdampfÜberhitzers 30, eines Exportdampfüberhitzers 32 und eines Konvektionsverdampfers 34 angeordnet sind. Ein weiteres Umlenkstück 36 mündet in eine senkrecht nach unten führende Gas-Koksstaub-Führungsstrecke 38, in der die Berührungsheizflächen eines Speisewasservorwärmers 40 angeordnet sind. Von hier gelangt das Gas-Koksstaub-Gemisch in ein bekanntes Gas-Koks-Trennsystem 42, aus dem das Gas über eine Leitung 44 mittels eines Gebläses 46 abgesaugt wird und einer üblichen Gasreinigungsanlage 48 zugeführt wird. Der abgeschiedene Koks wird aus dem Gas-Koks-Trennsystem 42 über eine Schleuse 50 abgezogen und einem Sammelbunker 52 zugeführt.

Am unteren Ende des Schlackenfangs 18 befindet sich eine Schleuse 54, durch die die Schlacke und mitabgeschiedener Koksstaub einem Schlacke-Koks-Trennsystem 56 zugeführt werden. Ein Schlackenabzug 58 erlaubt das Abziehen der anfallenden Schlacke, während über eine Dosierschleuse 60 der abgeschiedene Koksstaub einem Feststofförderer 62 zugeführt wird, von wo der Koksstaub über eine Leitung 64 mittels eines

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Inertgases, beispielsweise Stickstoff, dem Sammelbunker 52 zugeführt wird. Das Inertgas wird über eine Leitung 66 durch ein Gebläse 68 aus dem Sammelbunker 52 abgesaugt und über eine Leitung 70 einem Feststofförderer zugeführt. Etwaige Inertgasverluste lassen sich über eine Leitung 72 ersetzen.

Eine die Prozeßwärme ausnutzende Dampferzeugungsanlage besteht aus einer Dampftrommel 84, die über eine Leitung 90 mit einem Sjffiisewasservorwärmer 86 in Verbindung steht, der als Kühler für den Schlackenfang 18 ausgebildet ist. Eine Eingangsleitung 88 des Speisewasservorwärmers 86 ist mit einer zentralen Speisewasserversorgung verbunden. Der andere Speisewasservorwärmer 40, der sich in der senkrecht nach unten verlaufenden Gas-Koksstaub-Führungsstrecke 38 befindet, ist über eine Leitung 92 mit der Dampftrommel 84 verbunden und ebenfalls mit einer Eingangsleitung 88 versehen, die mit der zentralen Speisewasserversorgungsanlage in Verbindung steht.

Von der Dampftrommel 84. geht eine Falleitung 94 ab, die sich in eine Leitung 96 zur als Strahlungsverdampfer ausgebildeten Strahlungsheizfläche 16 und eine Leitung 98 zur als Strahlungsverdampfer ausgebildeten Strahlungsheizfläche 26 verzweigt. In beiden Leitungen 96, 98 oder, wie dargestellt in einer der Leitungen, können Zwangspumpen 100 angeordnet sein, die das aus der Dampftrommel 84 kommende Kesselwasser durch die Strahlungsverdampfer 16 bzw. 26 drücken. Die Strahlungsverdampf er 16 bzw. 26 weisen Ausgangsleitungen 102, 104 auf, die mit einer Steigleitung 106 in Verbindung stehen, über die das Wasser-Dampf-Gemisch in die Dampftrommel 84 zurückgelangt. Von der Falleitung 94 zweigt eine zum Konvektionsverdampfer 34 führende Entnahmeleitung 108 ab. Eine Leitung 110 führt das im Konvektionsverdampfer 34 erzeugte Wasser-Dampf-Gemisch in die Dampftrommel 84.

Eine Sattdampfleitung 112 führt von der Dampftrommel 84 zu einer Abzweigleitung 114 für den Überhitzer 30 und eine Abzweigleitung 116 für den Überhitzer 32. Der Überhitzer 30 führt überhitzten Prozeßdampf über die Leitung 10 der Leitung 8 für Verbrennungsluft zu. Der Exportdampfüberhitzer 32 weist eine Exportdampfleitung 118 auf, aus der Dampf für andere Zwecke, insbesondere für einen Turbogenerator, entnommen werden kann.

Die Erfindung schafft Strömungsverhältnisse im Reaktionsraum und den daran anschließenden Räumen und Leitungen, bei denen äußerst wenig flüssige Schlacke auf die Reaktionsraumwände trifft und demgemäß Ansätze und Anbackungen nicht entstehen. Die Anlage gemäß der Erfindung arbeitet jedoch auch zufriedenstellend mit nur einem Brenner im Reaktionsraum und ist dementsprechend nicht auf die Verwendung von zwei Brennern mit gegensinnigem Drall beschränkt.

Im dargestellten Beispiel wird dem Reaktionsraum 2 über die Brenner 4 ein Gemisch aus 13,5 t/h feingemahlener Kohle und 4 200 Vi? n/h Förder- bzw. Verbrennungsluft bei 300⁰C über die Leitung 6 zugeführt. Über die Leitung 8 werden weitere 32 500 nr n/h auf 700⁰C vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt. Zusätzlich werden 550 kg/h Moderatordampf mit einer Temperatur von 700⁰C über die Leitung 10 in die Leitung 8 eingeleitet, wobei die durch die Brenner 4 in den Reaktionsraum 2 eingebrachten Reaktanzen Kohle, Luft, Staub und Dampf bei Temperaturen zwischen 1400° und 1600⁰C und bei Drücken von 1,04 bar miteinander reagieren. Es entstehen hierbei ein kohlenmonoxyd- und wasserstoffhaltiges Gasgemisch in einer Menge von 50 600 nr n/h sowie 5,3 t/h Restkoks und Schlacke. 100 kg/h freie Schlacke werden über den Schlackenfang 18 abgezogen. Zusammen mit den 100 kg/h Schlacke werden 1 500 kg/h

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Koks im Schlackenfang 18 abgezogen, im Schlacke- bzw. Asche-Koks-Trennsystem 56 von der Schlacke getrennt und mittels 200 rar n/h Inertgas durch einen Feststofförderer 62 zum Sammelbunker 52 transportiert. Über den Speisewasservorwärmer 86 werden 2,55 m n/h Speisewasser der Dampftrommel 84 zugeführt, während über den Speisewasservorwärmer 40 35 t/h Speisewasser zugeführt werden. Der Prozeßdampfüberhitzer 30 gestattet es, 550 kg/h Prozeßdampf mit 700⁰C der Leitung 8 zuzuführen, während der Exportdampfüberhitzer 32 37 t/h Exportdampf mit einer Temperatur über 450⁰C und einem Druck von 20 bar zu erzeugen gestattet.

Mit dem im Sammelbunker 52 anfallenden Koksstaub läßt sich ein übliches Wärmekraftwerk betreiben, während das gereinigte Gas über die Leitung 82 beispielsweise einer Gasturbine zugeführt wird, wonach die Abgase der Gasturbine dem den Koksstaub aus dem Sammelbunker 52 verbrauchenden Wärmekraftwerk als Verbrennungsluft zugeführt werden können, um den bekannten Kombiprozeß durchzuführen.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt einer Anlage dargestellt, bei der eine gemeinsame senkrechte Gas-Koksstaub-Führungsstrecke 28 mit den Reaktionsprodukten von mehreren Reaktionsräumen 2 beaufschlagt wird. Dies kann zur Leistungssteigerung einer erfindungsgemäßen Anlage dienen und gestattet es, sie besonders kompakt auszuführen.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt mehrere identische, parallel zueinander verlaufende Reaktionsräume 2 in einem gemeinsamen zylindrischen Körper 12a. Die Austrittsöffnungen 22 der Reaktionsräume 2 münden in einen Raum I4a mit Strahlungsheizflächen 16a. Die Größe der Strahlungsheizflächen 16a und des Raumes I4a ist dem vergrößerten Gas-Feststoff-Durchsatz angepaßt, so daß die erfindungsgemäßen Parameter erfüllt sind. Ein Umlenkstück 24a mit Strahlungsheizflächen 26a ist in gleicher Weise wie bei den Ausführungs-

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beispielen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 angeordnet. Ein Schlackenfang 18a bildet den unteren Abschluß des zylindrischen Körpers 12a, aus dem über die Schleuse 54 die Schlacke abgezogen wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist das Umlenkstück 24a in gleicher Weise ausgebildet, wie bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 und kann in gleicher Weise zu einer senkrechten Gas-Koksstaub-Führungsstrecke 28 bzw. 28a führen.

Demgegenüber ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ein zylindrischer Körper 12b mit mindestens zwei Reaktionsräumen 2 mit Brennern 4 versehen, deren Austrittsöffnungen 22 in einen Raum I4b mit Strahlungsheizflächen I6b münden. Das untere Ende des zylindrischen Körpers 12b teilt sich in zwei Umlenkstücke 24b, die nicht wie in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 waagerecht, sondern zunächst unter etwa 45° geneigt nach unten verlaufen und dann um 90° umgelenkt werden, um unter 45° nach oben in zwei senkrechte Gas-Koksstaub-Führungsstrecken 28b überzugehen. Durch die Umlenkung um 90° entstehen im Bereich des unteren Endes des zylindrischen Körpers 12b die Schlackenfänge 18b, von denen jeder mit einer Schleuse 54 für das Abziehen der Schlacke versehen ist. Es ist nicht möglich, in den Umlenkstücken 24b Strahlungsheizflächen anzuordnen, so daß die Strahlungsheizflächen I6b so bemessen sind, daß der Gas-Koks-Strom beim Eintreten in die Umlenkstücke 24b genügend abgekühlt ist, um die Schlacke in den Schlackenfängen 18b ohne Schwierigkeiten auffangen zu können. In den senkrechten Gas-Koksstaub-Führungsstrecken 28a sind wie bei den anderen Ausführungsbeispielen Prozeßdampfüberhitzer 30a, Exportdampfüberhitzer 32a, Konvektionsverdampfer 34a und Speisewasservorwärmer 40 angeordnet, die sämtlich mit Berührungsheizflächen ausgestattet sind.

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Claims

Vereinigte Elektrizitätswerke Westfalen AG, Rheinlanddamm 24, 4600 Dortmund 1 Patentansprüche:

1. Anlage zum Entgasen und/oder Vergasen von Kohle mit mindestens einem oben in einem Reaktionsraum angeordneten Brenner zum teilweisen Verbrennen feingemahlener Kohle oberhalb der Ascheschmelztemperatur und einer unteren Entnahmeöffnung für den Gas-Koksstaub-Strom mit nachgeschalteten Wärmetauschern sowie einer Trennanlage für das Gas und die Feststoffe gekennzeichnet durch einen unterhalb des Reaktionsraums (2) angeordneten Raum (i4,i4a,i4b) mit im Bereich der senkrechten Wände angeordneten Heizflächen (I6,i6a,i6b) und einem darunter befindlichen Schlackenfang (18,18a,18b).

2. Anlage gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein zwischen dem unteren Teil der als Strahlungsheizflächen ausgebildeten Heizflächen (16, I6a,i6b) und dem Schlackenfang (18,18a,18b) angeordnetes Umlenkstück (24,24a,24b) und mindestens eine sich daran anschließende im wesentlichen serirecht nach oben verlaufende Gas-Koksstaub-Führungsstrecke (28,28a,28b).

3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine im Umlenkstück (24,24a,24b) angeordnete Strahlungsheizfläche (26,26a) und in der senkrechten Gas-Koksstaub-Führungsstrecke (28,28a,28b) befindliche Berührungsheizflächen (30,32,34;30a,32a,34a).

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4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch mindestens zwei symmetrisch zum Reaktionsraum (2) angeordnete Umlenkstücke (24b) und daran anschließende Gas-Koksstaub-Führungsstrecken (28b).

5. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch mindestens zwei symmetrisch angeordnete Baueinheiten mit je einem Reaktionsraum (2), einem Raum (14) mit Strahlungsheizflächen (16) und einem Schlackenabzug (18), einem Umlenkstück (26) an jeder dieser Baueinheiten und einer gemeinsamen, mit den Umlenkstücken (24) verbundenen Gas-Koksstaub-Führungsstrecke (28a).

6. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch mindestens zwei parallele, in einen Raum (i6a) mit Strahlungsheizflächen (14a) mündenden Reaktionsräume (2).

7. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen zylindrischen Reaktionsraum (2) mit einem Höhen/Durchmesser-Verhältnis von 2 : 1 bis 3 : 1 und mit mindestens zwei am Kopfende des Reaktionsraums (2) angeordneten Brenner (4) mit gegensinnig wirkenden Drallvorrichtungen.

8. Anlage nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Verhältnis des Reaktionsraumdurchmessers zum Brenneraustrittsdurchmesser von 5 : 1 bis 2:1.

9. Anlage nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine gegenüber dem Querschnitt des Reaktionsraums (2) auf ein Drittel bis ein Viertel verengte Austritt söffnung (22).

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10. Anlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine düsenartige Austrittsöffnung (22).

11. Anlage nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen konischen Übergang (20) zwischen dem Reaktionsraum (2) und der Austrittsöffnung (22) mit einem eingeschlossenen Winkel von 20 bis 40°.

12. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet .durch ein Verhältnis des Querschnitts des Raumes (I4,i4a,i4b) mit den Strahlungsheizflächen (I6,i6a,i6b) zum Querschnitt der Reaktionsraumaustrittsöffnung (22) von 1,5 : 1 bis 5:1.

13. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine zu einer Verweildauer des Gas-Feststoff-Stroms von einer Sekunde bis zwei Sekunden führende Länge des Raumes (14, i4a, i4b).

14. Anlage nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen konischen, von einem vom Kesselspeisewasser durchströmten Kühler (86) umgebenden Schlackenfang (18).

15. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch parallel geschaltete, als Strahlungsverdampfer ausgebildete Strahlungsheizflächen (I6,i6a,i6b,26,26a), deren Eingänge und Ausgänge mit einer Dampftrommel (84) verbunden sind, hintereinander in der Gas-Koksstaub-Führungsstrecke (28,28a) angeordnete, parallel geschaltete und mit ihren Eingängen mit der Dampftrommel (84) verbundene, als Prozeßdampf- und Exportdampfüberhitzer ausgebildete Berührungsheizflächen (30,32;30a,32a), einen hinter dem Prozeßdampf-und dem

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Exportdampfüberhitzer (30,32;30a,32a) angeordneten, mit seinem Eingang und seinem Ausgang mit der Dampftrommel (84) verbundenen Konvektionsverdampfer (34,34a) und einen weiteren im Gas-Koksstaub-Strom angeordneten, mit der Dampftrommel (84) verbundenen Speisewasservorwärmer (40).

16. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch ein Gas-Koks-Trennsystem (42) und ein Asche-Koks-Trennsystem (56) sowie einen gemeinsamen Sammelbunker (52) mit einem Feststoff örderer (62).

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