DE2935989A1 - Reaktor zur gaserzeugung durch partialoxydation - Google Patents

Reaktor zur gaserzeugung durch partialoxydation

Info

Publication number
DE2935989A1
DE2935989A1 DE19792935989 DE2935989A DE2935989A1 DE 2935989 A1 DE2935989 A1 DE 2935989A1 DE 19792935989 DE19792935989 DE 19792935989 DE 2935989 A DE2935989 A DE 2935989A DE 2935989 A1 DE2935989 A1 DE 2935989A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
housing
pipe wall
space
pressure vessel
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19792935989
Other languages
English (en)
Inventor
Evgenij Abraamov
Igol Achmatov
Friedrich Dr Berger
Vasilij Fedotov
Vladimir Gavrilin
Peter Dr Goehler
Ernest Dr Gudumov
Wolfgang Heinrich
Aleksander Jegorov
Dieter Dr Koenig
Klaus Lucas
Nikolaj Majdurov
Helmut Peise
Dr Schingnitz
Vladimir Dr Semenov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GNII PI AZOTNOJ
Brennstoffinstitut Freiberg
Original Assignee
GNII PI AZOTNOJ
Brennstoffinstitut Freiberg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GNII PI AZOTNOJ, Brennstoffinstitut Freiberg filed Critical GNII PI AZOTNOJ
Publication of DE2935989A1 publication Critical patent/DE2935989A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/52Ash-removing devices
    • C10J3/526Ash-removing devices for entrained flow gasifiers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/74Construction of shells or jackets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/78High-pressure apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/86Other features combined with waste-heat boilers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/36Moving parts inside the gasification reactor not otherwise provided for
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0946Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0956Air or oxygen enriched air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0959Oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/18Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1846Partial oxidation, i.e. injection of air or oxygen only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

Reaktor zur Gaserzeugung durch PartialOxydation Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Erzeugung CO- und. H2-haltiger Gase durch Partialoxydation staubförmiger oder flüssiger, insbesondere aschehaltiger Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltendem Vergasungsmittel bei hohen Temperaturen und erhöhtem Druck.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei der Gaserzeugung aus staubförmigen oder flüssigen Brennstoffen durch Partialoxydation reagiert der Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel in einer Flammenreaktion. Abhängig rom Brennstoff und Einsatzgebiet des Gases treten dabei Endtemperaturen der Reaktion zwischen 1200 und 1600 0C auf, während in der Flamme selbst Temperaturen über 2000 0C erreicht werden. Werden aschehaltige Brennstoffe eingesetzt, so fallen die mineralischen Rückstände des Partialoxydationsprozesses in schmelzflUssigem Zustand an.
Die Flammenreaktion läuft in einem feuerfesten, in der Regel rotationssymmetrischen Reaktionsraum ab, wobei sich die bekannt gewordenen Verfahren durch die Anordnung der Brenner und die Abführung dee erzeugten, heißen Rohgases und der Schlacke unterscheiden.
030024/0-B7
Gaserzeugungsprozesse der genannten Art werden häufig unter erhöhtem Druck, beispielsweise bei 3 MPa, betrieben. Reaktoren für einen solchen Druckprozeß bestehen beispielsweise aut. einem äußeren Druckgefäß, in dessen Innenraum sich der eigentliche Reaktionsraum befindet, dessen Profil durch Wände aus wassergekühlten Rohren gebildet wird. Die Rohrwände sind auf der der Flamme zugekehrten Seite mit einer Schicht aus feuerfester Stampfmasse, beispielsweise auf der Basis von Siliciumcarbid, versehen. Die Haftung der Stampfmasse an den Rohren wird durch Stifte von beispielsweise 1o mm Durchmesser und 1o mm Höhe erreicht, die mit der Rohroberfläche verschweißt sind und in die Stampfmasse-Schicht hineinragen. Die Schicht stärke der Stampfmasse ist so bemessen, daß die Oberflächentemperatur niedriger ist als die Erstarrungstemperatur der beim Partialoxydationsprozeß anfallenden Schlacke. Beim Betrieb des Reaktors bildet sich deshalb auf der Oberfläche der Stampfmasse eine weitere Schicht erstarrter Schlacke, die in eine teigige Zone und schließlich einen ablaufenden flüssigen Schlackefilm übergeht. Die Kühlung der Rohrwand kann mit Druckwasser mit einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes oder mit siedendem Wasser erfolgen.
Die Rohrwand muß den äußeren Druckmantel sicher vor einer überhitzung durch Strahlung und Konvektionsströmungen schützen. Zwischen Rohrwand und äußerem Druckmantel ist deshalb vielfach eine thermische Isolierschicht aus feuerfestem Material vorgesehen. Durch die Mauerwerks- und Dehnfugen, durch unvermeidliche Risse und durch die Porosität des feuerfesten Materials weist diese Isolierschicht unvermeidlich eine beachtliche und örtlich nicht definierbare Gasdurchlässigkeit auf. Wird der Reaktor, wie üblich, unter angenähert atmosphärischem Druck gezündet und in heißem Zustand auf vollen Betriebsdruck gebracht, so können bei rascher Drucksteigerung solche großen vagabundierenden Gasströme auftreten, daß der Druckmantel örtlich überhitzt wird. Gleiche Gefahren sind zu erwarten, wenn durch hohe Leistungen oder durch teilweise Verschlackung größere
030024/0587
Druckdifferenzen innerhalb des Reaktionsraumes oder im Rohgasaustritt skanal auftreten. In der Regel kann zwar die geτ kühlte Rohrwand mit Temperaturen oberhalb des Wasserdampftaupunktes betrieben werden, doch bleibt die Temperatur des Druckmantels unter diesem Taupunkt. Die Gasdurchlässigkeit der Isolierschicht ermöglicht die Kondensation von Dampf am Druckmantel und begünstigt die Korrosion.
Ee ist vorgeschlagen worden, das Mauerwerk bzw. definierte Fugen im Mauerwerk mit inerten Gasen zu spülen. Die zumindest auf die Dauer örtlich nicht definierbare Gasdurchlässigkeit des Mauerwerkes beschränkt selbst bei großen Spülgasmengen die Wirkung einer solchen Maßnahme auf ein Minimum. Bs sind Ausführungsformen von Reaktoren mit gekühlten Rohrwandkonstruktionen bekannt, bei denen die einzelnen, nebeneinander angeordneten Rohre durch eingeschweißte, über die gesamte Rohrlänge verlaufende Stege verbunden sind. Die Rohrwand wird damit gasdicht. Die zum Druckausgleich erforderliche Verbindung zwischen dem Reaktionsraum und dem Raum zwischen Rohrwand und Druckmantel beschränkt sich auf eine oder wenige kontrollierbare Offnungen, die durch Inertgasspülung wirksam beherrscht werden können.
Eine solche Lösung führt zu einer sehr starren Rohrwandkonetruktion, deren weiterer Vorteil in einfacheren Halterungskonstruktionen und leichterer Montage liegt. Die Starrheit der Rohrwand ist jedoch mit folgendem wesentlichen Nachteil behaftet:
Bei An- und Abfahrvorgängen und bei Lastwechsel ist nicht zu vermeiden, daß Stampfmasse und erstarrte Schlacke sich dehnen oder schrumpfen. Die starre, verschweißte Rohrwandkonstruktion kann diesen Längenänderungen nicht nachkommen, so daß es häufig zum Abplatzen der Stampfmasse von der Rohrwand kommt. Die um ein Vielfaches höhere thermische Belastung der bloßgelegten Zeile der Rohrwand kann zu einer Gefährdung durch örtliche Überhitzung führen.
U30024/0587 ORIGINAL INSPECTED
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung ist ein Reaktor zur Gaserzeugung durch PartialOxydation staubförmiger oder flüssiger, arachehaltiger Brennstoffe unter Druck, dessen Druckmantel zuverlässig gegen Überhitzung und Einwirkung von Rohgas abgeschirmt ist und der lange Reisezeiten gestattet.
Darlegung des Wesens der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor zur Gaserzeugung durch Partialoxydation von staubförmigen oder flüssigen Brennstoffen unter erhöhtem Druck vorzuschlagen, dessen Reaktionsraum durch eine wassergekühlte und reaktionsraumseitig mit Stampfmasse versehenen Rohrwandkonstruktion gebildet wird, deesen äußerer Druckmantel zuverlässig und in allen Betriebsphasen gegen Überhitzung und Einwirkung der Rohgasatmosphäre geschützt ist, dessen Einbauten, insbesondere die Rohrwandkonstruktion, einfach zu montieren und demontieren sind und der insbesondere hinsichtlich der Haltbarkeit der Stampfmasse-Auskleidung im Reaktionsraum lange Reisezeiten gewährleistet.
- Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
Die den Reaktionsraum bildende und auf der dem ReaktionG-ra.um zugekehrten Seite bestiftete und mit feuerfester Stampfmasae versehene Rohrwand ist in einem Abstand in der Regel von 1 t is 5 cm von einem gasdichten Gehäuse umgeben, wobei der Zwischenraum zwischen den einzelnen Rohren der Rohrwand und dem Gehäuse ebenfalls mit feuerfester Stampfmasse ausgefüllt ist.
Auf der Innenseite des Gehäuses sind Stege befestigt, die diese Innenseite in mehrere Abschnitte unterteilt und die in die Stampfmasse hineinragen. Mit diesen Stegen wird der Zweck verfolgt, trotz der im laufe des Betriebes unvermeidlichen Rißbildung zwischen Stampfmasse und Innenseite des Gehäuses großflächige, vagabundierende
030024/0587
■Λ-
Ströme heißen Gases an der Gehäusewand zu vermeiden. Erfindungsgemäß können diese Stege auch dazu dienen, die Länge der Rohrwand zu fixieren, ohne daß eine starre Verbindung zwischen diesen Stegen und den Rohren der Rohrwand herbeigeführt wird. Das Gehäuse ist innerhalb eines äußeren Druckgefäßes untergebracht. Der Raum zwischen dem Mantel des äußeren Druckgefäßes und dem Gehäuse ist durch eine oder mehrere öffnungen mit dem Reaktionsraum innerhalb des Gehäuses verbunden. Am äußeren Druckgefäß sind ein oder mehrere Einlaßmöglichkeiten (Stutzen) für ein inertes Gas vorzusehen, mit dem der Raum zwischen äußerem Druckgefäß und Gehäuse gespült werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für Reaktoren mit stehendem zylindrischem Reaktionsraum, dessen Stirnseiten mit axialen Öffnungen zur Aufnahme des Brenners bzw. des Rohgas- und Schlackenabganges versehen sind, besteht der zylindrische Teil der Rohrwand aus einem oder mehreren parallelen Rohren, die zu einer ein- bzw. mehrgängigen Wendel aufgewickelt sind, und deren Ein- und Auslaßenden für das Kühlmedium durch das Gehäuse und über leicht lösbare, druckdichte Durchführungen bekannter Konstruktion durch das äußere Druckgefäß geführt werden. Die Rohre sind auf der der Wendelachse zugekehrten Seite bestiftet. Erfindungsgemäß ist an der Innenseite des die Rohrwendel umhüllenden Gehäuses in mindestens einem Horizont ein bzw. mehrere Stege befestigt, die in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Rohrwindungen hineinragen. Hach der Erfindung entspricht die Länge eines Steges einer vollen Windung. Die Enden des Steges sind durch einen weiteren, achsparallelen Steg verbunden, dessen Außenkante dem äußeren Profil der Rohrwendel angepaßt ist, also abhängig von der Zahl der Gänge der Wendel mit einer bzw. mehreren halbkreisförmigen Aussparungen versehen ist, deren Radius und Abetand dem Rohrdurchmesser bzw. dem Abstand der Windungen der Wendel angepaßt sind.
Ü30024/0587
Der Zwischenraum zwischen der Rohrwendel und der Innenseite des Gehäuses und, wie bekannt, die die Kontur des Reaktionsraumes bildende, bestiftete Seite der Rohrwand ist mit einer feuerfesten Stampfmasse versehen.
ErfindungBgemäß bildet die mit Stampfmasse versehene Rohrwand mit dem Gehäuse, vorzugsweise durch Schweißverbindung zwischen Gehäuse und Ein- bzw. Auetrittsenden der Rohre und durch formschlüssige Verbindung, eine bauliche Einheit und kann als Ganzes in das äußere Druckgefäß eingebracht und montiert bzw. nach Lösen der druckdichten Durchführungen für die Rohrenden durch das äußere Druckgefäß aus diesem entfernt werden«
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es bei geeigneter Be -messung der Verbindungε Öffnungen zwischen Reaktionsraum im Inneren des Gehäuses und dem Zwischenraum zwischen äußerem Druckgefäß und Gehäuse leicht möglich, die Menge des inerten Spülgases so einzustellen, daß bei geringstem Spülgasbedarf der Eintritt von Rohgas in diesen Zwischenraum verhindert wird. Lediglich in der Phase der Drucksteigerung im Reaktionsraum während des Anfahrprozesses ist in Abhängigkeit von der Größe des freien Volumens im genannten Zwischenraum und dem Gradienten der Drucksteigerung im Reaktionsraum die Inertgasmenge soweit nachzuregeln, daß die Überströmgeschwindigkeit des Inertgases aus dem Zwischenraum in das Innere des Gehäuses ständig größer als Null bleibt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung bleibt durch den Verzicht auf eine starre Verbindung zwischen den einzelnen Rohres bzw. Rohrwindungen ausreichende elastische Verformbarkeit der Rohrwand erhalten, so daß die einzelnen Rohre thermischen Dehnungen und Schrumpfungen der im Betriebszustand mit einer Schicht verfestigter Schlacke überzogenen Schicht aus Stampfmasse nachgeben können und die Gefahr des Abplatzens der Stampfmasse wesentlich vermindert wird. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet außerdem eine definierte Spülung der Innenwand des äußeren Druckgefäßes, so daß
030024/0587
thermische und korrosive Einwirkungen auf den Mantel des Druckgefäßes durch das Rohgas vermieden werden können.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung sei an einem Ausfiihrungsbeispiel und anhand von Pig. 1 bis Pig. 3 erläutert.
Dabei zeigen Pig. 1 eine schematische Darstellung eines Reaktors zur Partialoxydation von staubförmigen Brennstoffen unter erhöhtem Druck, Pig.2 einen Ausschnitt aus der viergängigen Rohrwendel und Pig. 3 einen Detailschnitt durch Gehäuse, Rohrwendel sowie Stampf massebeschichtung und Schlackenschichten in der in Pig. 1 markierten Schnittrichtung AB.
Der für einen Druck von 3,ο MPa ausgelegte und für die Vergasung von Braunkohlenstaub mit ca. 1o fi Aschegehalt durch PartialOxydation mittels technischem Sauerstoff bestimmte Reaktor, Pig. 1, besitzt einen zylindrischen Reaktionsraum, dessen Stirnseiten mit axialen Öffnungen zur Aufnahme des Brenners bzw. des Rohgasabgangesversehen sind, und ein zweiteiliges äußeres Druckgefäß 1, bestehend aus dem Druckgefäßkörper 3 und dem durch Plansch verbundenen Deckel 2. In seinem Inneren befindet sich der eigentliche Reaktionsraum 4, in dem bei einer Endtemperatur von ca. 14oo 0C und dem eben genannten Druck technischer Sauerstoff und Braunkohlenstaub in einer Plamme miteinander zu einem CO- und Hg-haltigen Gas reagieren. Die Zuführung der Reaktionspartner erfolgt über den Brennereineatz 5, der auch Vorrichtungen zur Zündung und zur Temperaturmessung im Reaktionsraum trägt.
Das erzeugte Rohgas tritt mit einer Temperatur von ca. 14oo 0C gemeinsam mit der flüssigen Schlacke in die Abzugs- und Kühlvorrichtung 6, durch die es den Reaktor verläßt und nach Abtrennung der Schlacke der weiteren Aufarbeitung zugeführt wird.
03002W0587
Der Reaktionsraum wird umhüllt durch eine aus vier Rohren gebildete, viergängige Rohrwendel 7. Der Übersichtlichkeit halber ist in Pig. 1 nur ein Gang dieser Wendel dargestellt, während Pig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt aus dieser von den vier Rohren gebildeten Wendel zeigt. Die Rohre der Wendel sind auf der dem Reaktionsraum zugekehrten Seite mit angeschweißten Stiften 23, wie auch Pig. 3 im Detail zeigt, versehen.
Die Rohrwendel 7 ist mit einem gasdichten Gehäuse 8 umhüllt, das im Vergleich zum Mantel des äußeren Druckgasgefäßes aus relativ dünnem Blech gefertigt ist. Der Abstand zwischen der Außenseite der die Wendel bildenden Rohre und dem Gehäuse beträgt etwa 2 cm. Das Gehäuse mit der Rohrwendel ruht auf Tragböcken 9, die die Last auf den unteren Boden des Druckgefäßes 1 ableiten.
Der bequemen Montage wegen ist das Gehäuse oben mit einer Tragöse 1o zum Anschlagen von Hebeeeugen versehen· Der Zwischenraum 11 zwischen Gehäuse 8 und dem Mantel des äußeren Druckgefäßes 1 ist über den Ringspalt 12 zwischen Brennereinsatz 5 und einer oberen Öffnung des Gehäuses mit dem Reaktionsraum 4 verbunden. Eine weitere Verbindung besteht durch den während des Betriebes allerdings weitgehend mit Schlacke versetzten unteren Ringspalt 13 zwischen einer unteren Öffnung des Gehäuses 8 und der Abzugs- und Kühlvorrichtung 6 für das Rohgas. Mit dem Stutzen 22 ist die Möglichkeit gegeben, den Zwischenraum 11 mit Stickstoff zu spülen, der durch die ringspaltförmigen Öffnungen 12 und 13 in den Reaktionsraum übertritt. Die oberen und unteren Enden 15 der die Rohrwendel 7 bildenden Rohre sind über leicht lösbare Binschweiß-Durchführungen 14 durch den Boden des Druckgefäßkörpers 3 bzw. Deckels 2 nach außen geführt und - in Pig. 1 nicht dargestellt - mit Kühlwasserzu- und -ableitungen verbunden« Der Wasserdruck in den Kühlrohren beträgt 4,ο MPa und ist größer als der Druck im Reaktionsraum· Die Temperatur des zulaufenden Wassers beträgt 16o 0C und ist höher als der Taupunkt des Rohgases, der etwa bei 15o 0C liegt·
030024/0587
"K' Λ*
Die Innenseite des Gehäuses 8 ist über die Höhe verteilt mit mehreren schraubenförmig und mit gleicher Steigung wie die Rohrwendel 7 ausgeführten Stegen 16 versehen, die etwa bis in Höhe der Rohrachse in den Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Rohrwindungen der Wendel hineinragen. Die länge eines Steges 16 entspricht einer vollen Schraubenwindung. Die senkrecht übereinander liegenden Enden jedes Steges 16 sind, wie Pig. 3 verdeutlicht, mit einem weiteren, vertikal angeordneten Steg 17 verbunden, dessen äußere Kante mit vier halbkreisförmigen Ausschnitten 1o versehen ist, deren Radius und Abstand dem Rohrdurchmesser und dem Windungsabstand der aus vier Rohren bestehenden Rohrwendel 7 entsprechen. Der vertikale Steg 17 greift damit kammartig in die Rohrwendel 7 ein.
Die Rohrwendel 7 wird in eine feuerfeste Stampfmasse 19 auf der Basis von Siliciumcarbid eingebettet, die sowohl den Zwischenraum 24 zwischen Rohrwendel 7 und Wand des Gehäuses θ ausfüllt als auch die nach dem Reaktionsraum 4 zu gerichtete Rohroberfläche überdeckt. Dabei wird die Dichte der die Rohre nach innen bedeckenden Schicht mit ca· 2o mm so gewählt, daß die Temperatur an der Oberfläche der Stampfmasse 19 kleiner ist als die bei etwa 11oo 0C liegende Erstarrungetemperatur der flüssigen Schlacke. Beim Auftreffen von flüssiger Schlacke auf die Wand bildet sich über der feuerfesten Stampfmasse 19 eine erstarrte Schlackeschicht 2o aus, die schließlich in einem Film flüssig ablaufender Schlacke 21 übergeht, wie Pig. 3 zeigt. Hinsichtlich der Stärke der festen und flüssigen Schlackeschicht stellt sich im Betrieb ein Gleichgewichtszustand ein, der abhängig ist von der Temperatur, den Wärmeübergangsbedingungen und der Leistung der Flammenreaktion im Reaktionsraum 4 einerseits und von Kühlintensität und Wärmeleitung in der Stampfmasse 19 und Kühlrohren andererseits.
030024/0587
Stampfmasse 19 und erstarrte Schlackenschicht 2o bilden einen verhältnismäßig festen und starren Verband und sind insbesondere bei An- und Abfahrprosessen sowie bei Veränderungen des Betriebszustandes thermischen Dehnungen und Schrumpfungen unterworfen. Hit der gewählten lösung ist jedoch ausreichend hohe Flexibilität der Rohrwendel 7 gegeben, so daß diese den thermischen Bewegungen von Stampfmasse und Schlacke nachkommen kann. Auf diese Weise wird die Gefahr des Abplateens ron Stampfmasse weitgehend reduziert· Es ist dagegen unvermeidlich, daß im Laufe des Betriebes Risse swischen Stampfmasse 19 und Wand des Gehäuses 8 auftreten. Die in die Stampfmasse 19 hineinragenden Stege 16 und vertikalen Stege 17 verhindern aber eine großflächige Hinterströmung der Stampfmasse 19 durch heiße Gase, so daß eine Überhitzung des Gehäuses 8 nicht erfolgen kann. Das Gehäuse 8 stellt sich vielmehr auf eine Temperatur ein, die etwa der mittleren Kühlmitteltemperatur in der Rohrwendel 7 entspricht (ca. 18o 0C)· Damit wird die Kondensation von Wasserdampf vermieden· Die dem Zwischenraum 11 zwischen äußerem Druckgefäß 1 und Gehäuse 8 über den Stutzen 22 zugeführte Stickstoffmenge wird im Normalbetrieb so bemessen, daß die Geschwindigkeit in dem Ringspalt 12 und unteren Ringspalt 13 etwa o,2 m/s beträgt, lediglich in Betriebsphasen, in denen der Druck im Reaktionsraum 4 gesteigert wird, wird der auf Normaldruck reduzierte Stickstoffdurchsatz auf einen Wert erhöht, der etwas größer ist als der feiert
wobei V_„ das Volumen des Zwischenraumes 11, Ai/ Δ Τ
EW.
der Druckanstieg in der Zeiteinheit und F0 der Hoxmaldruck ist«
Am Hantel des äußeren Druckgefäßes 1 herrscht deshalb innen eine Stickstoffatmosphäre und die Kondensation von Wasserdampf aus dem Rohgas wird vermieden·
ORIGINAL INSPECTED
030024/0587
Zur Beschränkung der Temperatur des äußeren Druckgefäßes 1 auf Werte, die Belästigungen des Bedienungspersonals ausschließen, ist die Innenseite des äußeren Druckgefäßes 1 noch mit einer in Pig· 1 nicht dargestellten dünnen Isolierung versehen.
030024/0587
ORIGINAL »NSFLU.ED

Claims (2)

Erfindungsanaprüche
1. Reaktor zur Partialoxydation staubförmiger und/oder flüssiger, aschehaltiger Brennstoffe unter erhöhtem Druck, dessen Reaktionsraum aus einer mit feuerfester Stampfmasse beschichteten, durchflußgekühlten Rohrwand besteht, wobei die einzelnen Rohre der Rohrwand gegeneinander elastisch beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwand in geringem Abstand von einem gasdichten Gehäuse (2) umgeben ist, welches wiederum innerhalb eines äußeren Druckgefäßes (1) untergebracht ist, wobei der sich aus dem Abstand zwischen dem Gehäuse (3) und den Rohren der Rohrwand ergebende Zwischenraum (24) mit einer feuerfesten Stampfmasse (19) ausgefüllt ist, auf der Innenseite in mehrere Abschnitte unterteilt und die in die den Zwischenraum (24) ausfüllende Stampfmasse (19) hineinragen, der Reaktionsraum (4) innerhalb des Gehäuses (8) mit dem Zwischenraum (11) zwischen äußerem Druckgefäß (1) und Gehäuse (8) durch ein oder mehrere Öffnungen verbunden ist und der genannte Zwischenraum (11) zwischen äußerem Druckgefäß (1) und Gehäuse (8) mit mindestens einem Stutzen (22) zur Zuführung inerten Spülgases versehen ist.
2. Reaktor nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil der Rohrwand die Form einer eingängigen oder mehrgängigen Wendel besitzt·
030024/0587
J M,C;h
-2-
Reaktor nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite des Gehäuses (8) in einem oder in mehreren Horizonten schraubenförmig und mit gleicher Steigung wie die Rohrwendel (7) der Rohrwand ein bzw. mehrere Stege (16) befestigt sind, die in den Zwischenraum (24) zwischen zwei benachbarten Rohrwindungen hineinragen.
Reaktor nach Punkt 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Länge eines Steges (16) einer vollen Windung entspricht und daß dessen Ende durch einen weiteren, am Gehäuse (8) befestigten, achsparallelen Steg (17) verbunden sind, dessen Außenkante eine bzw. mehrere halbkreisförmige Auaschnitte aufweist, wobei der Radius und der Abstand der Ausschnitte der Rohrwand angepaßt sind.
Reaktor nach Punkt 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die mit Stampfmasse (19) versehene Rohrwand und das Gehäuse (3) als bauliche Einheit in das äußere Druckgefäß (1) montierbar eingefügt ist.
030024/0B87
DE19792935989 1978-09-28 1979-09-06 Reaktor zur gaserzeugung durch partialoxydation Withdrawn DE2935989A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD20815978A DD145181A3 (de) 1978-09-28 1978-09-28 Reaktor zur gaserzeugung durch partialoxidation unter erhoehtem druck

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2935989A1 true DE2935989A1 (de) 1980-06-12

Family

ID=5514631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792935989 Withdrawn DE2935989A1 (de) 1978-09-28 1979-09-06 Reaktor zur gaserzeugung durch partialoxydation

Country Status (12)

Country Link
JP (1) JPS5844716B2 (de)
AT (1) ATA635379A (de)
AU (1) AU527929B2 (de)
CS (1) CS220584B1 (de)
DD (1) DD145181A3 (de)
DE (1) DE2935989A1 (de)
FR (1) FR2437434A1 (de)
GB (1) GB2038867B (de)
HU (1) HU181856B (de)
IN (1) IN154344B (de)
PL (1) PL117620B1 (de)
YU (1) YU235579A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS587487A (ja) * 1981-06-26 1983-01-17 ル−ルコ−レ・アクチエンゲゼルシヤフト 粉炭の加圧ガス化方法および装置
DE3530918A1 (de) * 1984-10-29 1986-05-07 Brennstoffinstitut Freiberg, Ddr 9200 Freiberg Vorrichtung zur vergasung von kohlenstaub

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2933716C2 (de) * 1979-08-21 1985-06-13 Deutsche Babcock Ag, 4200 Oberhausen Mit einer Dampferzeugungsanlage versehener Gasgenerator
ZA811971B (en) * 1980-04-03 1982-04-28 Avco Everett Res Lab Inc Gasifier
DE3447147A1 (de) * 1984-12-22 1986-06-26 Christian Dr.-Ing. 8570 Pegnitz Koch Verfahren und vorrichtung fuer die stickoxidfreie dampferzeugung mit fossilen brennstoffen

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR969479A (fr) * 1947-07-24 1950-12-20 Comb Eng Co Inc Générateur de gaz
US2879148A (en) * 1952-05-31 1959-03-24 Texas Co Process for the production of carbon monoxide from a solid fuel
DE1596323A1 (de) * 1967-06-06 1970-04-02 Walther & Cie Ag Synthesegaserzeuger mit Gaskuehler,die in einem Druckzylinder angeordnet sind

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS587487A (ja) * 1981-06-26 1983-01-17 ル−ルコ−レ・アクチエンゲゼルシヤフト 粉炭の加圧ガス化方法および装置
DE3530918A1 (de) * 1984-10-29 1986-05-07 Brennstoffinstitut Freiberg, Ddr 9200 Freiberg Vorrichtung zur vergasung von kohlenstaub

Also Published As

Publication number Publication date
PL117620B1 (en) 1981-08-31
IN154344B (de) 1984-10-20
FR2437434A1 (fr) 1980-04-25
CS220584B1 (en) 1983-04-29
DD145181A3 (de) 1980-11-26
FR2437434B1 (de) 1984-02-24
JPS5647487A (en) 1981-04-30
HU181856B (en) 1983-11-28
PL218606A1 (de) 1980-06-02
ATA635379A (de) 1984-03-15
JPS5844716B2 (ja) 1983-10-05
GB2038867A (en) 1980-07-30
YU235579A (en) 1983-01-21
AU5114679A (en) 1981-04-02
GB2038867B (en) 1982-10-13
AU527929B2 (en) 1983-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008020204B4 (de) Brennerhaltevorrichtung mit Kühlsystem für eine Brenneranordnung in einem Flugstromvergaser
EP0567674A1 (de) Wärmetauscher zum Kühlen von in einer Kohlevergasungsanlage erzeugtem Synthesegas
EP0242504B1 (de) Einrichtung zur Vergasung feinzerteilter, insbesondere fester Brennstoffe unter erhöhtem Druck
DE2554666A1 (de) Wassergekuehlter hochtemperatur- vergaser
DE2935989A1 (de) Reaktor zur gaserzeugung durch partialoxydation
DE2538628C2 (de) Wärmeisoliervorrichtung einer waagrechten Abschlußfläche des Behälters eines Kernreaktors
DE3043853C2 (de) Heißgaskühler mit einem Druckbehälter
DE4025916A1 (de) Reaktor zur flugstromvergasung
DE2643310A1 (de) Unter hohen druecken und temperaturen betriebener brennstoffvergaser
DE102012009266B4 (de) Gasabzug für einen Vergasungsreaktor
DE2935771A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ueberwachung und steuerung von hochtemperatur- vergasungsprozessen
DE2557186A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen von halbleitermaterialstaeben, insbesondere von siliciumstaeben mit grossen durchmessern, durch tiegelfreies zonenschmelzen
DE1489857B2 (de) Zufuhroeffnung fuer einen atomkernreaktor
DE202015106170U1 (de) Flugstromreaktor zur Erzeugung von Synthesegas
EP0352473A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Elektroden aus Kohlenstoff
DE4226284A1 (de) Verkleidung einer Rohrwand
EP0630397B1 (de) Verfahren zum kühlen eines staubbeladenen rohgases aus der vergasung eines festen kohlenstoffhaltigen brennstoffes
DE3421124A1 (de) Reaktor zum vergasen fester brennstoffe
EP4273447B1 (de) Dampferzeuger
DE9306050U1 (de) Anlage zum Kühlen eines staubbeladenen Rohgases aus der Vergasung eines festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffes in einem Reaktor unter Druck
DE1442704A1 (de) Waermeisoliertes Reaktionsgefaess
DD150907A5 (de) Gasgenerator fuer feinkoernige kohle-brennstoffe
DE102015119696A1 (de) Flugstromreaktor zur Erzeugung von Synthesegas
DE19707915A1 (de) Verbindung eines heißen, ungekühlten Rohres mit einem gekühlten Rohr
DE2949048C2 (de) Steigrohrisolierung

Legal Events

Date Code Title Description
8126 Change of the secondary classification

Free format text: C01B 3/02 B01J 10/00 C10J 3/54

8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: C10J 3/78

8126 Change of the secondary classification

Free format text: C10J 3/76 C01B 3/32

8130 Withdrawal