DE2950749C2

DE2950749C2 -

Info

Publication number: DE2950749C2
Application number: DE19792950749
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen 4720 Beckum De Janich
Original assignee: Pks-Engineering & Co Kg 4720 Beckum De GmbH
Current assignee: PKS-ENGINEERING GMBH & CO KG, 4720 BECKUM, DE
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1990-08-09
Also published as: DE2950749A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergasung feinkörniger oder flüssiger Brennstoffe unter hohem Druck und hoher Temperatur, enthaltend eine Reaktor mit einem im unteren Reaktorbereich vorgesehenen Schlackensumpf, ferner mit wenigstens einem Einlaß für den Brennstoff, wenigstens einem Einlaß für ein Vergasungsmittel sowie mit einem Auslaß für das Gas.The invention relates to a device for gasification fine-grained or liquid fuels containing under high pressure and high temperature a reactor with one in the lower reactor area provided slag sump, also with at least one inlet for the fuel, at least an inlet for a gasifying agent and with an outlet for the gas.

Bei einer bekannten Vergasungsvorrichtung der erwähnten Art, wie sie z. B. in "VGB Kraftwerkstechnik" 59, Heft 7, Juli 1979, auf den Seiten 564 bis 568 beschrieben ist, wird ein etwa senkrechter, schachtförmiger Reaktor benutzt, der einen relativ hohen Vergasungsraum enthält, dessen unterer Abschluß durch einen Schlackensumpf gebildet wird, während sich an sein oberes Ende eine erweiterte Kühlkammer anschließt. Vergasungsmittel und Brennstoffe werden von der Reaktorwand her so in den Vergasungsraum eingeführt, daß sie etwa an den Innenwänden entlanggeführt werden. Hierbei ergibt sich eine nach oben gerichtete Bewegungskomponente, wodurch die umlaufende Strömung in eine aufwärts gerichtete Strömung übergeht. Da in der aufwärts gerichteten Strömung jedoch die Schleppkräfte des Vergasungsmittels gegenüber den Massenkräften der Brennstoffteilchen überwiegen, werden diese schnell aus dem Bereich der größten Energiedichte in einen niedrigeren Temperaturbereich getragen, wodurch die gewünschte restlose Vergasung nicht erreicht werden kann. Wollte man diesem Nachteil entgegenwirken, d. h., eine längere Verweilzeit des Brennstoffes im Vergasungsraum erreichen, so ließe sich dies zwar mit Hilfe einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit und größeren Höhe erreichen, was jedoch wiederum zu einem erhöhten Bauaufwand mit entsprechend großem Raumbedarf führte.In a known gasification device of the mentioned Way they z. B. in "VGB Kraftwerkstechnik" 59, Issue 7, July 1979, at pages 564 to 568, an approximately vertical, shaft-shaped reactor that uses one contains relatively high gasification space, the lower Conclusion formed by a slag sump will while one is at its top extended cooling chamber connects. Gasifying agent and fuels are from the reactor wall introduced into the gasification room so that they are guided along the inner walls. This results in an upward movement component, causing the circulating flow changes into an upward flow. However, since in the upward current the dragging forces of the gasification agent the mass forces of the fuel particles predominate, these are quickly out of range the greatest energy density in a lower one Temperature range worn, creating the desired complete gasification cannot be achieved. If one wanted to counteract this disadvantage, d. H., a longer residence time of the fuel in the gasification room could be achieved with the help of a lower flow rate and reach greater heights, however again corresponding to an increased construction effort large space requirement led.

Nachteilig bei dieser bekannten Ausführung ist ferner, daß die zu vergasenden Brennstoffe häufig mit den in der Regel wassergekühlten Reaktorwänden in Berührung kommen und dadurch zumindest zum Teil bis unter die Vergasungstemperatur abkühlen, wodurch sich ein recht ungünstiger Vergasungswirkungsgrad einstellt.A disadvantage of this known embodiment is furthermore that the fuels to be gasified frequently with the usually water-cooled reactor walls come into contact and at least thereby partially cool down to below the gasification temperature, which results in a rather unfavorable gasification efficiency sets.

Da ferner die im Reaktor erzeugten Nutzgase üblicherweise einem Dampferzeuger zugeführt werden, müssen sie zunächst in einem Zyklon oder dgl. von mitgeführten Feststoffteilchen gereinigt werden. Ein solcher Zyklon bedingt jedoch neben den baulichen Kosten einen erheblichen zusätzlichen Raumbedarf.Furthermore, since the useful gases generated in the reactor usually be fed to a steam generator, they must first of all in a cyclone or the like entrained solid particles are cleaned. However, such a cyclone is not only a structural requirement Cost a considerable additional space.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie bei verhältnismäßig kleinen baulichen Abmessungen eine relativ schnelle, im wesentlichen vollständige Vergasung der zugeführten Brennstoffe ermöglicht und ein von Schlacken- und Ascheteilchen weitgehend befreites Nutzgas erzeugt.The invention is therefore based on the object to design a device of the type mentioned in the introduction, that they are in relatively small structural Dimensions a relatively quick, essentially complete gasification of the supplied fuels enables and one of slag and ash particles largely released commercial gas.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the license plate of the specified features solved.

In der DE-PS 5 18 173 ist zwar bereits ebenfalls eine zur Vergasung von Brennstoffen bestimmte Vorrichtung offenbart, die auch einen Reaktor etwa in Form einer rotationssymmetrischen Kammer mit größerer radialer als axialer Erstreckung, tangentialer Vergasungsmittel-Zuführung und axialem Gasauslaß aufweist. Abgesehen von diesen nur teilweisen Übereinstimmungen mit Merkmalen der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der in dieser DE-PS 5 18 173 beschriebene Gaserzeuger nicht nur klare Unterschiede hinsichtlich der Konstruktion sondern auch hinsichtlich der Betriebsweise auf. So ist dieser bekannte Gaserzeuger zunächst einmal nur für feste, nämlich staubförmige und körnige Brennstoffe, nicht aber sowohl für feste als auch für flüssige Brennstoffe - wie bei der vorliegenden Erfindung - bestimmt. Ferner ist nichts darüber ausgesagt, bei welchem Druck und welcher Temperatur die Vergasung in diesem Gaserzeuger erfolgen soll. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung soll bei dieser bekannten Vorrichtung offenbar ganz bewußt ein Schlackensumpf vermieden werden, d. h., bei dieser bekannten Ausführung soll das fertige Gas zusammen mit den Aschebestandteilen in der Mitte der Stirnwand seitlich abgeführt werden. Es ist außerdem offenbar vorgesehen, die ganze Vergasungskammer des bekannten Gaserzeugers mit feuerfester Masse auszumauern. Diese bekannte Vorrichtung ist somit auch nicht in der Lage, die weiter oben beschriebene Aufgabe der Erfindung zu lösen, wonach unter anderem auch ein von Schlacken- und Ascheteilchen weitgehend befreites Nutzgas erzeugt werden soll. In DE-PS 5 18 173 is already also a Gasification of fuel discloses certain device which also has a reactor in the form of a rotationally symmetrical one Chamber with a larger radial than axial Extension, tangential gasifier supply and has axial gas outlet. Except for these only partial agreement with features of the invention Device has in this DE-PS 5 18 173rd described gas generators not only clear differences in terms of construction but also in terms of the mode of operation. So is this well-known gas generator first of all only for solid, namely dusty and granular fuels, but not for both solid and for liquid fuels - as in the present invention - certainly. Furthermore, nothing is said about at what pressure and what temperature the gasification in this gas generator is to take place. In contrast to the present Invention is intended in this known device apparently deliberately avoiding a slag sump, d. that is, in this known embodiment, the finished gas along with the ash components in the middle of the Front wall can be removed laterally. It is also apparent provided the whole gasification chamber of the known Brick gas generator with refractory mass. These known device is therefore also not able to achieve the object of the invention described above, which among other things also one of slag and Ash particles largely freed useful gas are generated should.

Im Gegensatz zu der eingangs erläuterten bekannten Vorrichtung ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausführung ein verhältnismäßig niedriger, flacher Reaktor. Zumindest aufgrund der tangentialen Einführung des Vergasungsmittels vom Umfang her sowie durch den zentralen, axial ausgerichteten Gasauslaß ergibt sich innerhalb der Reaktorkammer, in der die Vergasung der Brennstoffe stattfindet, eine ständig mit hoher Geschwindigkeit umlaufende Strömung, von der die Kammer etwa spiralförmig von außen nach innen, d. h. zur Kammerachse hin gerichtet durchströmt wird. Bei den sich einstellenden Strömungsverhältnissen überwiegen die auf die Brennstoffteilchen einwirkenden Zentrifugalkräfte gegenüber den Schleppkräften der erzeugten Strömung, so daß die Brennstoffteilchen sich immer wieder nach außen bewegen und in der Kammer umlaufen, wobei sie auch an dem im unteren Teil des Reaktors vorgesehenen Schlackensumpf und der Zone der höchsten Temperatur vorbeistreichen und dabei immer wieder erneut gezündet werden, so daß auf diese Weise die Brennstoffteilchen immer wieder in die Zone höchster Energiedichte geführt und dadurch praktisch restlos vergast werden können.In contrast to the known device explained at the outset results from the embodiment according to the invention a relatively low, flat reactor. At least due to the tangential introduction of the gasification agent in terms of scope and through the central, axially aligned gas outlet results within the Reactor chamber in which the gasification of the fuel takes place, a constantly revolving at high speed Flow, of which the chamber is roughly spiral from the outside in, d. H. directed towards the chamber axis is flowed through. With the resulting flow conditions predominate on the fuel particles centrifugal forces acting on the drag forces of the generated flow so that the fuel particles keep moving outward and in the chamber circulate, also at the bottom of the reactor provided slag sump and the zone of the highest Swipe temperature and are ignited again and again, so that this way the fuel particles always led back to the zone of highest energy density and can be gasified practically completely.

Aufgrund der geschilderten Strömungsverhältnisse in der Reaktorkammer wirkt auf die in dieser Kammer befindlichen Brennstoff-, Asche- und Schlackenteilchen einerseits die nach außen (zum Umfang hin) gerichtete Zentrifugalkraft und andererseits die nach innen zum Gasaustritt gerichtete Schleppkraft der Gasströmung. Die auf die Teilchen einwirkenden Kräfte lassen sich rechnerisch wie folgt ausdrücken:
Wählt man die Bezeichnungen
Z= Zentrifugalkraft
S= Schleppkraft der spiralförmig nach innen gerichteten Strömung
d= Durchmesser eines Feststoffteilchens
γ= spezifisches Gewicht des Teilchens
g= Erdbeschleunigung
v _u= tangentiale Geschwindigkeitskomponente der Gasströmung
v _r= radiale Geschwindigkeitskomponente der Gasströmung
η= Zähigkeit des Gases
r _i= Radius der Austrittsöffnung der Reaktorkammer,
so lät sich die Zentrifugalkraft Z (r _i), die auf ein um den Radius r _i von der Kammerachse entferntes Feststoffteilchen wirkt, wie folgt ausdrücken: Due to the flow conditions described in the reactor chamber, the fuel, ash and slag particles located in this chamber are affected on the one hand by the centrifugal force directed outwards (towards the circumference) and on the other hand by the drag force of the gas flow directed towards the gas outlet. The forces acting on the particles can be expressed arithmetically as follows:
If you choose the names
Z = centrifugal force
S = drag force of the spiral inward flow
d = diameter of a solid particle
γ = specific weight of the particle
g = gravitational acceleration
v _u = tangential velocity component of the gas flow
v _r = radial velocity component of the gas flow
η = viscosity of the gas
r _i = radius of the outlet opening of the reactor chamber,
the centrifugal force Z (r _i ), which acts on a solid particle that is around the radius r _i from the chamber axis, can be expressed as follows:

Die auf dieses Feststoffteilchen - im Abstand r _i von der Reaktorkammerachse - wirkende Schleppkraft S der Gasströmung läßt sich nach dem Stokes'schen Gesetz wie folgt ausdrücken:The drag force S of the gas flow acting on this solid particle - at a distance r _i from the axis of the reactor chamber - can be expressed according to Stokes' law as follows:

S (r _i) = 3π · η · d · S (r _i ) = 3 π · η · d ·

Setzt man und einander gleich, so ermittelt man den Durchmesser d₀ des theoretischen Grenzkornes folgendermaßen:If one equates and each other, the diameter d ₀ of the theoretical grain size is determined as follows:

Dies bedeutet, daß Teilchen mit einem Durchmesser <d₀ im Schlackensumpf abgeschieden und vergast werden, während Teilchen mit einem Durchmesser <d₀ mit dem Nutzgas die Reaktorkammer verlassen.This means that particles with a diameter < d ₀ are separated and gasified in the slag sump, while particles with a diameter < d ₀ leave the reactor chamber with the useful gas.

Da die tangentiale Geschwindigkeitskomponente der Gasströmung v _u bei der Berechnung der Zentrifugalkraft quadratisch eingesetzt wird, die radiale Geschwindigkeitskomponente v _r hingegen nur linear, ergibt sich für die erfindungsgemäße Reaktorkammer im Gegensatz zu den bekannten Flugstaub-Reaktorausführungen, bei denen der Strömungskraft des Vergasungsmittels lediglich die Masse eines Teilchens entgegenwirkt, eine wesentlich geringere Grenzkorngröße d₀, d. h., es werden nahezu alle Brennstoffteilchen im Reaktor vergast und im Schlackensumpf abgeschieden, so daß das axial aus dem Zentrum der Reaktorkammer abgeführte Nutzgas die Kammer weitgehend gereinigt verlassen kann.Since the tangential velocity component of the gas flow v _{u is} used quadratically in the calculation of the centrifugal force, the radial velocity component v _r, however, is only linear, for the reactor chamber according to the invention, in contrast to the known fly dust reactor designs, in which the flow force of the gasifying agent is only the mass counteracts a particle, a significantly smaller particle size d ₀, that is, almost all fuel particles are gasified in the reactor and separated in the slag sump, so that the useful gas discharged axially from the center of the reactor chamber can leave the chamber largely cleaned.

Dieser mit der vorliegenden Erfindung erreichte gute Abscheidegrad bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß für das im Reaktor erzeugte Gas kein besonderer Zyklon oder eine ähnliche Reinigungsvorrichtung erforderlich ist, wenn die Gase anschließend beispielsweise einem Abhitzekessel oder dgl. zugeleitet werden sollen.This achieved good results with the present invention Degree of separation has the further advantage that nothing special for the gas generated in the reactor Cyclone or similar cleaning device required is when the gases subsequently, for example fed to a waste heat boiler or the like should be.

Die Brennstoffteilchen werden also in der Reaktorkammer gehalten, indem sie aufgrund der Wirkung der Zentrifugalkräfte stets wieder in Richtung des Kammerumfangs gefördert werden. Hierdurch kann - im Gegensatz zu der weiter oben beschriebenen bekannten Ausführung - somit auf einen erhöhten Steigraum zur Erreichung einer verbesserten Vergasung verzichtet werden, was entsprechend geringere Abmessungen des Reaktors und somit eine entsprechende Raum- und Materialersparnis zur Folge hat. The fuel particles are thus in the reactor chamber kept by due to the effect of Centrifugal forces always in the direction of the chamber circumference be promoted. This can - in contrast to the known embodiment described above - thus to an increased riser Achieved improved gasification be what correspondingly smaller dimensions of the Reactor and thus a corresponding space and Material savings.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist in der Gehäuseumfangswand der Reaktorkammer wenigstens tangential in die Kammer einmündender Vergasungsmittel-Einlaßstutzen angeordnet. Hierdurch ergibt sich in zuverlässiger Weise die gewünschte spiralförmige Strömung in Richtung auf die Kammerachse.According to a favorable embodiment of the invention is in the housing peripheral wall of the reactor chamber at least tangentially into the chamber opening gasification agent inlet nozzle arranged. This results in more reliable The desired spiral flow in Direction to the chamber axis.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn in wenigstens einer Gehäusestirnwand der Reaktorkammer ein etwa zylindrisches Gasauslaßrohr koaxial zur Kammer angeordnet ist und frei in diese Kammer hineinragt. Wenn auf diese Weise das eine Ende des Gasauslaßrohres ein gewisses Maß in das Innere der Reaktorkammer hineinragt, dann stellt sich in der Kammer eine von den Außenwänden zur mittleren Kammerebene gerichtete Strömung ein, wodurch die Brennstoffteilchen von den im allgemeinen gekühlten Kammerwänden ferngehalten werden können, damit sie stets auf einer Mindestvergasungstemperatur gehalten werden können.Furthermore, it is useful if in at least one Housing end wall of the reactor chamber is approximately cylindrical Gas outlet pipe arranged coaxially to the chamber is and protrudes freely into this chamber. If in this way one end of the gas outlet pipe a measure of the inside of the Protrudes into the reactor chamber, then turns in the Chamber one from the outer walls to the middle Chamber level directed flow, whereby the Fuel particles from those that are generally cooled Chamber walls can be kept away so always at a minimum gasification temperature can be held.

Generell kann die Reaktorkammer entweder mit etwa horizontaler Achse oder mit etwa lotrechter Achse aufgeführt sein.In general, the reactor chamber can either be about horizontal axis or with approximately vertical axis be listed.

Für die Vergasung der Brennstoffe in der Reaktorkammer können Sauerstoff bzw. Luft und Wasserdampf oder aber auch beispielsweise durch Reaktorwärme aufgeheizte inerte Gase verwendet werden.For the gasification of the fuels in the reactor chamber can oxygen or air and water vapor or else, for example, by reactor heat heated inert gases can be used.

In diesem Falle ergibt sich ein äußerst kompakt aufgebauter Reaktor, der sich durch verhältnismäßig kleine Abmessungen, seinen verhältnismäßig hohen Vergasungswirkungsgrad und seine weitgehende Reinigung von Asche- und Schlacketeilchen auszeichnet.In this case there is an extremely compact structure Reactor which is characterized by relative small size, its relatively high Gasification efficiency and its extensive cleaning characterized by ash and slag particles.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele. In der weitgehend schematisch gehaltenen Zeichnung zeigtFurther details of the invention emerge from the other subclaims and from the following description of some in the drawing Illustrated embodiments. In the shows largely schematic drawing

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht durch eine erste Ausführungsform des Reaktors mit horizontaler Achse; Figure 1 is a vertical sectional view through a first embodiment of the reactor with a horizontal axis.

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Reaktors entlang der Linie II-II in Fig. 1; Figure 2 is a cross-sectional view of the reactor along the line II-II in Figure 1;

Fig. 3 und 4 zwei ähnliche Teil-Querschnittsansichten wie Fig. 2, jedoch von zwei modifizierten Ausführungsformen des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Reaktors; Figures 3 and 4 are two partial cross-sectional views similar to Figure 2, but of two modified embodiments of the reactor shown in Figures 1 and 2;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht durch eine weitere Ausführungsform des Reaktors, jedoch mit lotrechter Achse; Figure 5 is a cross-sectional view through a further embodiment of the reactor, but with its axis vertical.

Fig. 6 eine Horizontalschnittansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 5. FIG. 6 is a horizontal sectional view along the line VI-VI in FIG. 5.

Anhand der Fig. 1 und 2 sei zunächst eine erste Ausführungsform des zur Vergasungsvorrichtung gehörenden Reaktors erläutert. Die neben dem eigentlichen Reaktor noch erforderlichen üblichen Vorrichtungsteile, wie z. B. Zuleitungen, Steuereinrichtungen und dgl., können in herkömmlicher Weise ausgeführt und zugeordnet sein. Der Reaktor selbst dient zur Vergasung von feinkörnigen oder flüssigen Brennstoffen, gegebenenfalls aber auch von einer Mischung aus feinkörnigen und flüssigen Brennstoffen, wobei diese Vergasung unter hohem Druck und hoher Temperatur im Reaktor durchgeführt wird.A first embodiment of the reactor belonging to the gasification device will first be explained with reference to FIGS. 1 and 2. In addition to the actual reactor required usual device parts, such as. B. leads, control devices and the like., Can be carried out and assigned in a conventional manner. The reactor itself serves for the gasification of fine-grained or liquid fuels, but optionally also of a mixture of fine-grained and liquid fuels, this gasification being carried out under high pressure and high temperature in the reactor.

Der Reaktor selbst ist in diesem Falle in Form einer rotationssymmetrischen Kammer 1 ausgeführt, deren Inneres einen Vergasungsraum 2 bildet. Dieser Vergasungsraum 2 ist etwa - wie Fig. 1 zeigt - kreisförmig bzw. kreisscheibenförmig ausgebildet und weist ein etwa trommelförmiges Gehäuse 3 auf, das im wesentlichen von einem Doppelmantel gebildet wird, der von einem Kühlmittel (z. B. Wasser) durchströmt wird. Wie Fig. 2 zeigt, sind die sich gegenüberliegenden beiden Gehäusestirnwände vorzugsweise flach nach außen gewölbt.In this case, the reactor itself is designed in the form of a rotationally symmetrical chamber 1 , the interior of which forms a gasification chamber 2 . This gasification chamber 2 is approximately - as shown in FIG. 1 - circular or circular disc-shaped and has an approximately drum-shaped housing 3 , which is essentially formed by a double jacket through which a coolant (e.g. water) flows. As shown in FIG. 2, the two opposite housing end walls are preferably arched flat outwards.

Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Reaktorkammer 1 mit im wesentlichen horizontal verlaufender Achse 4 ausgeführt und angeordnet, d. h., die Reaktorkammer 1 ist stehend angeordnet, mit im wesentlichen etwa vertikal verlaufenden Gehäusestirnwänden 3 a, 3 b. Die Reaktorkammer 1 ist - wie die Fig. 1 und 2 deutlich erkennen lassen - in ihrer radialen Erstreckung R (von der Kammerachse 4 zur Umfangswand 3 c) deutlich größer ausgeführt als in ihrer axialen Erstreckung A (Fig. 2). In this first embodiment, the reactor chamber 1 is provided with substantially horizontally extending axis 4 and arranged, that is, the reactor chamber 1 is placed standing, having substantially approximately vertically extending housing end walls 3 a, 3 b. The reactor chamber 1 is - as can be clearly seen in FIGS . 1 and 2 - in its radial extent R (from the chamber axis 4 to the peripheral wall 3 c) made significantly larger than in its axial extent A ( FIG. 2).

In der Gehäuseumfangswand 3 c der Reaktorkammer 1 ist wenigstens ein Vergasungsmittel-Einlaßstutzen 5 angeordnet, der tangential in die Kammer 1 bzw. in deren Vergasungsraum 2 einmündet. Im Zentrum der Kammer 1 ist ein Gasauslaß vorgesehen und koaxial zur Kammerachse 4 ausgerichtet. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein geteilter Gasauslaß vorhanden, der einerseits durch ein koaxial zur Kammerachse 4 in der Gehäusestirnwand 3 b angeordnetes erstes Gasauslaßrohr 6 und andererseits durch ein in der gegenüberliegenden Gehäusestirnwand 3 a angeordnetes zweites Gasauslaßrohr 7 gebildet wird. Beide Gasauslaßrohre 6, 7 sind etwa zylindrisch und mit gleichgroßem Durchmesser ausgeführt und sie ragen beide frei und gleich weit in das Innere der Kammer 1 bzw. in deren Vergasungsraum 2 hinein, wobei sie sich an ihren einander zugewandten Enden mit genügend großem Abstand gegenüberliegen.In the housing peripheral wall 3 c of the reactor chamber 1 , at least one gasifying agent inlet connection 5 is arranged, which opens tangentially into the chamber 1 or into the gasification chamber 2 thereof. A gas outlet is provided in the center of the chamber 1 and aligned coaxially to the chamber axis 4 . In this embodiment, a split gas outlet is present, which is formed on one side by a coaxial b disposed to the chamber axis 4 in the housing end wall 3 first gas outlet pipe 6 and on the other hand by a in the opposite housing end wall 3 a disposed second gas outlet pipe. 7 Both gas outlet pipes 6 , 7 are approximately cylindrical and of the same diameter and they both protrude freely and equally far into the interior of the chamber 1 or into the gasification chamber 2 , with their opposite ends at a sufficiently large distance from each other.

Von den beiden Gasauslaßrohren 6, 7 ist lediglich das erste (Rohr 6) koaxial und mit Abstand von einem Mantelrohr 8 umgeben, so daß zwischen dem Gaseinlaßrohr 6 und dem Mantelrohr 8 ein Ringspalt 9 vorhanden ist. Auf der Außenseite des Gehäuses 3 ist an das Mantelrohr 8 ein Einlaßstutzen 10 angeordnet, der beispielsweise mit einer Kühlgas-Zuführleitung in Verbindung stehen kann. Das innere Ende des Mantelrohres 8 ragt etwas kürzer als das Gasauslaßrohr 6 in das Innere der Vergasungskammer 2 hinein, wie Fig. 2 erkennen läßt. Somit kann der Ringspalt 9 einerseits an eine Kühlgas-Zuführleitung (über den Einlaßstutzen 10) und andererseits offen mit dem Innern der Kammer 1 verbunden sein. Im Mündungsbereich des Ringspalt 9 können ferner Dralleinbauten 11, beispielsweise in Form von Führungsleisten oder dgl., angeordnet sein, damit die hier einzuführenden Kühlgase oder sonstigen Mittel etwa tangential in den Vergasungsraum 2 eingeleitet werden können. Letzteres kann jedoch auch mit Hilfe von tangential ausgerichteten Ringdüsen erreicht werden.Of the two gas outlet pipes 6 , 7 , only the first (pipe 6 ) is surrounded coaxially and at a distance by a jacket pipe 8 , so that an annular gap 9 is present between the gas inlet pipe 6 and the jacket pipe 8 . On the outside of the housing 3 , an inlet connector 10 is arranged on the casing tube 8 , which can be connected, for example, to a cooling gas supply line. The inner end of the casing tube 8 protrudes somewhat shorter than the gas outlet tube 6 into the interior of the gasification chamber 2 , as can be seen in FIG. 2. Thus, the annular gap 9 can be connected on the one hand to a cooling gas supply line (via the inlet connection 10 ) and on the other hand open to the interior of the chamber 1 . In addition, swirl internals 11 , for example in the form of guide strips or the like, can be arranged in the mouth region of the annular gap 9 so that the cooling gases or other means to be introduced here can be introduced into the gasification chamber 2 approximately tangentially. However, the latter can also be achieved with the aid of tangentially aligned ring nozzles.

Damit die im heißen Bereich der Reaktorkammer 1 liegenden Rohre 6, 7, 8 nicht überhitzt werden, können sie zumindest teilweise durch einen Doppelmantel gebildet sein, der von einem Kühlmittel (z. B. Kühlwasser) durchströmt wird.So that the pipes 6 , 7 , 8 lying in the hot area of the reactor chamber 1 are not overheated, they can be at least partially formed by a double jacket through which a coolant (e.g. cooling water) flows.

Im unteren Bereich der Reaktorkammer 1, d. h., im Bereich der unteren Umfangswand des Kammergehäuses 3 ist ein Schlackensumpf 12 vorgesehen. Dieser den Schlackensumpf 12 enthaltende untere Gehäuseteil besitzt eine feuerfeste Ausmauerung 13, die den Boden für den Schlackensumpf 12 bildet und durch die ein verschließbarer Ablaufkanal 14 für eine völlige Entleerung des Schlackensumpfes 12 hindurchgeführt ist. In Fig. 1 kann man ferner sehen, daß neben dem Schlackensumpf 12 ein Überlaufkanal 15 zum Abführen heißer Schlacke nach unten vorgesehen ist.A slag sump 12 is provided in the lower region of the reactor chamber 1 , ie in the region of the lower peripheral wall of the chamber housing 3 . This lower housing part containing the slag sump 12 has a refractory lining 13 which forms the base for the slag sump 12 and through which a closable drainage channel 14 is passed for a complete emptying of the slag sump 12 . In Fig. 1 it can also be seen that in addition to the slag sump 12, an overflow channel 15 is provided for discharging hot slag downwards.

In diesem Ausführungsbeispiel bildet der tangentiale Vergasungsmittel-Einlaßstutzen 5 gleichzeitig auch den tangentialen Einlaß für die Brennstoffzuführung.In this exemplary embodiment, the tangential gasification agent inlet connection 5 also forms the tangential inlet for the fuel supply at the same time.

Die Wirkungsweise der zuvor anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten Ausführungsform der Vergasungsvorrichtung, insbesondere des Reaktors ist folgendermaßen:The mode of operation of the embodiment of the gasification device, in particular the reactor, explained above with reference to FIGS. 1 and 2 is as follows:

In den Vergasungsraum 2 der Reaktorkammer 1 werden die zu vergasenden Brennstoffe (gestrichelte Pfeile 16) zusammen mit den Vergasungsmitteln (Pfeile 17) über den Einlaßstutzen 5 tangential eingeführt. Gemäß Fig. 1 ist dabei die tangentiale Einführungsstelle, d. h., die Mündung des Einlaßstutzens 5, so gewählt, daß Vergasungsmittel und Brennstoff über die Oberfläche der heißen Schlacke im Schlackensumpf 12 vorbeigeführt wird. Im Vergasungsraum 2 ergibt sich eine etwa spiralförmige, zur Kammerachse 4 hin gerichtete Strömung. Hierbei wirken die Zentrifugalkräfte der Strömung stärker auf die Brennstoffteilchen ein als die Schleppkräfte der Strömung, wodurch die eingeführten Brennstoffteilchen mehrfach im Umlauf wieder nach außen bewegt werden, dabei in den Bereich des Schlackensumpfes 12 gelangen, wo sie immer erneut wieder gezündet werden, und somit immer wieder in den Bereich des Vergasungsraumes gelangen, in dem die höchste Energiedichte herrscht, so daß eine vollkommene oder nahezu vollkommene Vergasung der eingeführten Brennstoffteilchen und somit ein besonders hoher Wirkungsgrad der Vorrichtung ermöglicht ist. In the gasification chamber 2 of the reactor chamber 1 , the fuels to be gasified (dashed arrows 16 ) are introduced tangentially together with the gasification means (arrows 17 ) via the inlet connection 5 . FIG. 1 is the tangential point of introduction, that is, selected the mouth of the inlet connection piece 5 so that the gasifying agent and fuel is passed over the surface of the hot slag in the slag sump 12. In the gasification chamber 2 there is an approximately spiral flow directed towards the chamber axis 4 . Here, the centrifugal forces of the flow act more strongly on the fuel particles than the drag forces of the flow, as a result of which the introduced fuel particles are repeatedly moved outwards in circulation, thereby reaching the area of the slag sump 12 , where they are ignited again and again, and thus always get back into the area of the gasification chamber in which the highest energy density prevails, so that a complete or almost complete gasification of the introduced fuel particles and thus a particularly high efficiency of the device is made possible.

Durch die Wirkung der Zentrifugalkraft in der Spiralströmung können jedoch auch die Asche- und Schlackenteile nahezu vollständig im Schlackensumpf 12 niedergeschlagen und von dort abgezogen werden.Due to the effect of the centrifugal force in the spiral flow, however, the ash and slag parts can also be deposited almost completely in the slag sump 12 and can be withdrawn from there.

Während der so ablaufenden Vergasung der Brennstoffe werden die von Asche- und Schlackenteilchen gereinigten Nutzgase über die beiden Gasauslaßrohre 6, 7 im Zentrum der Kammer 1 axial abgezogen.During the gasification of the fuels thus running, the useful gases cleaned of ash and slag particles are withdrawn axially via the two gas outlet pipes 6 , 7 in the center of the chamber 1 .

Der Abscheideeffekt der Asche- und Schlacketeilchen aus den erzeugten Gasen kann evtl. noch dadurch verbessert werden, daß im Bereich der zentralen Gasabzugsöffnungen, also der Gasauslaßrohre 6, 7, ein konzentrisches Schaufelgitter vorgesehen wird, das mit der Richtung der Spiralströmung entgegengesetzt gekrümmten Schaufeln versehen ist. Hierdurch wird ein Übergang von einer Potentialströmung in eine Rotationsströmung erzwungen. Auf diese Weise wird den evtl. zur Mitte gelangten Staubteilchen eine stark gekrümmte Bahn aufgezwungen, mit der Folge einer verstärkten Trennwirkung.The separation effect of the ash and slag particles from the gases produced can possibly be further improved by providing a concentric vane grille in the area of the central gas discharge openings, that is to say the gas outlet pipes 6 , 7 , which is provided with blades curved in the opposite direction to the spiral flow . This forces a transition from a potential flow to a rotary flow. In this way, a strongly curved path is forced on the dust particles that may have reached the center, with the result that the separation effect is increased.

Zur Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit der Strömung im Zentrumsbereich des Vergasungsraumes 2 sowie außerdem zur Verfestigung evtl. mitgeführter klebender Schlackenteilchen können über den Einlaßstutzen 10 und den Ringspalt 9 noch kühlere inerte Gase mit hoher Umlaufgeschwindigkeit in den Vergasungsraum 2 eingeleitet werden. Außerdem ergibt sich durch die frei in das Innere des Vergasungsraumes 2 hineinragenden Gasauslaßrohre 6, 7 eine Strömungstendenz von den Außenwänden der Kammer 1 zu deren mittlerer Ebene, wodurch die Brennstoffteilchen daran gehindert werden, ihre Wärme an die gekühlten Wände des Gehäuses 3 abzugeben.In order to increase the angular velocity of the flow in the central region of the gasification chamber 2 and also to solidify any adhesive slag particles that may be carried along, cooler inert gases can be introduced into the gasification chamber 2 at high circulation speed via the inlet connection 10 and the annular gap 9 . In addition, the gas outlet pipes 6 , 7 projecting freely into the interior of the gasification chamber 2 result in a flow tendency from the outer walls of the chamber 1 to its central plane, thereby preventing the fuel particles from dissipating their heat to the cooled walls of the housing 3 .

Während bei dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel die feinkörnigen oder flüssigen Brennstoffe durch denselben Einlaß wie das Vergasungsmittel tangential in den Vergasungsraum 2 eingeführt werden, könnte die Brennstoffzuführung jedoch auch gesondert erfolgen, beispielsweise auch durch den Einlaßstutzen 10 und den Ringspalt 9. Im letzteren Falle könnte man dann eine gesonderte tangentiale Kühlgaszuführung direkt an einem oder an beiden Gasauslaßrohren 6, 7 vorsehen. Bei einer tangentialen Brennstoffzuführung über den Ringspalt 9 (vgl. Fig. 2) gelangt der Brennstoff aufgrund der auf ihn einwirkenden Zentrifugalkräfte gewissermaßen im Gegenstrom in die Zone höchster Energiedichte und wird dabei verhältnismäßig rasch und intensiv vergast. Da ferner die Brennstoffteilchen bei dieser Art der Einführung in den Vergasungsraum 2 an dem Gasauslaßrohr 6 entlanggeführt wird, kann hier bereits ein beachtlicher wärmewirtschaftlicher Vorteil erzielt werden, indem die Brennstoffe erwärmt und das abzuführende Gas gekühlt wird. Dieser Wärmeaustauscheffekt kann ggfs. so gesteigert werden, daß das aus dem Gasauslaßrohr abzuführende Gas auf ein für den nachgeschalteten Dampferzeuger unschädliches Maß herabgekühlt wird, so daß auf diese Weise keine gesonderte Zuführung von Kühlgas mehr erforderlich ist.While in the previously described exemplary embodiment the fine-grained or liquid fuels are introduced tangentially into the gasification chamber 2 through the same inlet as the gasification agent, the fuel supply could, however, also take place separately, for example also through the inlet connector 10 and the annular gap 9 . In the latter case, a separate tangential cooling gas supply could then be provided directly on one or on both gas outlet pipes 6 , 7 . In the case of a tangential fuel supply via the annular gap 9 (cf. FIG. 2), due to the centrifugal forces acting on it, the fuel reaches the zone of maximum energy density to a certain extent in countercurrent and is gasified relatively quickly and intensively. Furthermore, since the fuel particles are guided along the gas outlet pipe 6 in this type of introduction into the gasification chamber 2 , a considerable heat-economic advantage can already be achieved here by heating the fuels and cooling the gas to be discharged. This heat exchange effect can be increased so that the gas to be discharged from the gas outlet pipe is cooled down to a level which is harmless to the downstream steam generator, so that in this way a separate supply of cooling gas is no longer necessary.

Fig. 3 zeigt eine gegenüber dem Beispiel der Fig. 1 und 2 etwas abgewandelte Ausführungsform der Reaktorkammer 1′. Die Reaktorkammer 1′ besitzt im wesentlichen zunächst die gleiche rotationssymmetrische Grundform wie die der Fig. 1 und 2; das trifft auch auf die radialen und axialen Abmessungen zu. Fig. 3 shows a compared to the example of FIGS. 1 and 2 slightly modified embodiment of the reactor chamber 1 '. The reactor chamber 1 'has essentially the same rotationally symmetrical basic shape as that of Figures 1 and 2; this also applies to the radial and axial dimensions.

Der wesentliche Unterschied dieser in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform ist zunächst einmal darin zu sehen, daß nur in der einen Stirnwand 3 b′ des wassergekühlten Gehäuses 3′ ein etwa zylindrisches Gasauslaßrohr 6′ koaxial zur Kammerachse 4′ angeordnet ist. Auch in diesem Falle ragt das Gasauslaßrohr 6′ bis in das Innere des Vergasungsraumes 2′ frei hinein. In dem Bereich der anderen Gehäusestirnwand 3 a′, der dem Gasauslaß 6′ axial gegenüberliegt, ist ein gegen dieses Gasauslaßrohr 6′ vorstehender, zum Kammerinnern hin geschlossener Verdrängerkörper 20 vorgesehen. Dieser Verdrängerkörper 20 kann etwa den gleichen Außendurchmesser wie das Gasauslaßrohr 6′ besitzen und auch etwa gleich weit in das Innere des Vergasungsraumes 2′ hineinragen.The essential difference of this embodiment illustrated in Fig. 3 is first of all to be seen in the fact that only in one end wall 3 b 'of the water-cooled housing 3 ' an approximately cylindrical gas outlet tube 6 'is arranged coaxially to the chamber axis 4 '. In this case too, the gas outlet pipe 6 'projects freely into the interior of the gasification chamber 2 '. In the region of the other housing end wall 3 a ', of the gas outlet 6' is axially opposed to a 'protruding from this gas outlet pipe 6, through the closed chamber inside displacer 20 is provided. This displacement body 20 may have approximately the same outer diameter as the gas outlet pipe 6 'and also protrude approximately the same distance into the interior of the gasification chamber 2 '.

Die zu vergasenden Brennstoffe können hier in der gleichen Weise, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, über wenigstens einen tangential in die Reaktorkammer 1′ einmündenden Vergasungsmittel-Einlaßstutzen eingeführt werden. Das Gasauslaßrohr 6′ ragt in diesem Falle auf der Außenseite der Reaktorkammer 1′ in eine koaxial zu ihm angeordnete, etwa zylindrische Kühlkammer 21 hinein. Im Übergangsbereich vom Gasauslaßrohr 6′ zur Kühlkammer 21 befindet sich ein Ringspalt 22 (gegebenenfalls mit eingebauten Leitschaufeln), der über einen Anschlußstutzen 23 mit einer nicht näher dargestellten Kühlgas-Zuführleitung in Verbindung steht und einen tangentialen Kühlgas-Einlaß in die Kühlkammer 21 bildet, wodurch das aus dem Vergasungsraum 2′ kommende Gas in dieser Kühlkammer 21 auf die erforderliche Temperatur herabgeführt werden kann, bevor es zu einem Abhitzekessel oder dergleichen weitergeleitet wird.The fuels to be gasified can be introduced here in the same way as it is shown in Fig. 1, via at least one tangentially into the reactor chamber 1 'opening gasifier inlet port. The gas outlet pipe 6 'protrudes in this case on the outside of the reactor chamber 1 ' in a coaxial to it, approximately cylindrical cooling chamber 21 into it. In the transition area from the gas outlet pipe 6 'to the cooling chamber 21 there is an annular gap 22 (optionally with built-in guide vanes), which is connected via a connecting piece 23 to a cooling gas supply line, not shown, and forms a tangential cooling gas inlet into the cooling chamber 21 , whereby the gas coming from the gasification chamber 2 'in this cooling chamber 21 can be brought down to the required temperature before it is passed on to a waste heat boiler or the like.

Eine weitere Ausführungsvariante zum Beispiel der Fig. 1 und 2 sowie teilweise zur Variante der Fig. 3 sei im folgenden anhand der Fig. 4 beschrieben. Auch in dieser Ausführungsvariante ist die Reaktorkammer 1″ im wesentlichen in der gleichen rotationssymmetrischen Grundform ausgeführt wie die der Fig. 3, d. h., bei gleichen radialen und axialen Abmessungen wie in den Fig. 1 und 2 sowie mit nur einem zylindrischen Gasauslaßrohr 6″ in der einen Gehäusestirnwand 3 b″ und einem diesem Gasauslaßrohr 6″ axial gegenüberliegenden, zum Kammerinneren hin geschlossenen Verdrängerkörper 20″ im Bereich der anderen Gehäusestirnwand 3 a″. Gleichartig konstruierte Teile dieser Reaktorkammer 1″ sind mit denselben Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3, jedoch unter Zufügung eines Doppelstriches bezeichnet, so daß sich deren nochmalige Beschreibung erübrigt.A further embodiment variant, for example of FIGS. 1 and 2, and partly of the variant of FIG. 3, will be described below with reference to FIG. 4. In this embodiment variant too, the reactor chamber 1 ″ is designed essentially in the same rotationally symmetrical basic shape as that of FIG. 3, ie with the same radial and axial dimensions as in FIGS . 1 and 2 and with only one cylindrical gas outlet pipe 6 ″ in the a housing end wall 3 b ″ and a displacer body 20 ″ axially opposite this gas outlet pipe 6 ″ and closed toward the chamber interior in the region of the other housing end wall 3 a ″ . Parts of this reactor chamber 1 ″ constructed in the same way are denoted by the same reference numerals as in FIGS. 1 to 3, but with the addition of a double line, so that there is no need to describe them again.

Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen mündet in diesem Falle das Gasauslaßrohr in eine koaxial dazu auf der Außenseite der zugehörigen Gehäusestirnwand 3 b″ angeordnete zylindrische Auslaßkammer 25 ein, die sich - vgl. Fig. 4 - koaxial zur Reaktorkammerachse 4″ von der Stirnwand 3 b″ weg erstreckt. An ihrem axial äußeren Ende weist die Auslaßkammer 25 einen koaxial zum Gasauslaßrohr 6″ bzw. zur Reaktorkammerachse 4″ liegenden Gasaustrittsstutzen 25 a auf, während die Auslaßkammer 25 an ihrem entgegengesetzten Ende über einen das Gasauslaßrohr 6″ umgebenden Ringspalt 25 b mit dem Innern der rotationssymmetrischen Reaktorkammer 2″ in Verbindung steht. Dieser Ringspalt 25 b kann entweder durch eine entsprechende Ausformung auf der Außenseite des Gasauslaßrohres 6″ (wie dargestellt) etwas verengt sein oder in ihm können irgendwelche geeigneten Dralleinbauten vorgesehen sein.In contrast to the previous exemplary embodiments, in this case the gas outlet pipe opens into a cylindrical outlet chamber 25 arranged coaxially on the outside of the associated housing end wall 3 b ″ , which - cf. Fig. 4 - coaxial to the reactor chamber axis 4 ″ from the end wall 3 b ″ extends away. At its axially outer end, the outlet chamber 25 has a gas outlet connection 25 a lying coaxially to the gas outlet pipe 6 ″ or to the reactor chamber axis 4 ″, while the outlet chamber 25 at its opposite end has an annular gap 25 b surrounding the gas outlet pipe 6 ″ with the interior of the rotationally symmetrical one Reactor chamber 2 ″ is connected. This annular gap 25 b can either be somewhat narrowed by a corresponding shaping on the outside of the gas outlet pipe 6 ″ (as shown) or any suitable swirl internals can be provided in it.

Die Auslaßkammer 25 ist in der dargestellten Form von einem Ringraum 26 umgeben, an den ein Rohranschluß 26 a herangeführt ist, der mit irgendeiner Quelle zum Heranführen eines Sekundärmittels in Verbindung steht. Ferner sind in der Umfangswand 25 c der Auslaßkammer 25 mehrere über die Länge und den Umfang gleichmäßig verteilte Sekundärmittel-Einlaßdüsen 27 angeordnet, die tangential in die Auslaßkammer 25 sowie gegen den Ringspalt 25 b gerichtet sind. The outlet chamber 25 is surrounded in the form shown by an annular space 26 , to which a pipe connection 26 a is brought, which is connected to any source for introducing a secondary agent. Furthermore, in the circumferential wall 25 c of the outlet chamber 25, a plurality of secondary agent inlet nozzles 27 , which are uniformly distributed over the length and the circumference, are arranged, which are directed tangentially into the outlet chamber 25 and against the annular gap 25 b .

Ferner ist ein Brennstoffzuführrohr 28 vorgesehen, das in diesem Falle von der Gehäusestirnwand 3 a″ her zunächst die Reaktorkammer 1″ und dann das Gasauslaßrohr 6″ koaxial durchsetzt, wobei seine Mündung 28 a etwa in der Ebene liegt, in der das Gasauslaßrohr 6″ in die Auslaßkammer 25 ausmündet. Dieses Brennstoffzuführrohr 28 ist in seinem Außendurchmesser wesentlich kleiner gehalten als der Innendurchmesser des Gasauslaßrohres 6″, so daß sich zwischen diesem Gasauslaßrohr 6″ und dem Brennstoffzuführrohr 28 ein Ringspalt 6″a ergibt, durch den das den Vergasungsraum 2″ verlassende Nutzgas in die Auslaßkammer 25 geleitet wird. Zweckmäßig sind in diesem Ringspalt 6″a noch Dralleinbauten 29 (beispielsweise in Form von Dralleisten) vorgesehen. Im Beispiel der Fig. 4 ist das Brennstoffzuführrohr 28 in Form einer Lanze (vorzugsweise einer wassergekühlten Lanze) ausgebildet, die an eine Brennstoffzuführleitung (nicht dargestellt) angeschlossen ist. Das Brennstoffzuführrohr 28 könnte jedoch auch gleichermaßen als Rohrförderschnecke ausgebildet sein.Furthermore, a fuel supply pipe 28 is provided, which in this case coaxially penetrates the reactor chamber 1 ″ and then the gas outlet pipe 6 ″ from the housing end wall 3 a ″ , its mouth 28 a lying approximately in the plane in which the gas outlet pipe 6 ″ in the outlet chamber 25 opens out. The outer diameter of this fuel feed pipe 28 is kept considerably smaller than the inner diameter of the gas outlet pipe 6 ″, so that there is an annular gap 6 ″ a between this gas outlet pipe 6 ″ and the fuel feed pipe 28 , through which the useful gas leaving the gasification chamber 2 ″ enters the outlet chamber 25 is directed. Swirl internals 29 (for example in the form of swirl strips) are expediently provided in this annular gap 6 ″ a . In the example of FIG. 4, the fuel supply pipe 28 is designed in the form of a lance (preferably a water-cooled lance) which is connected to a fuel supply line (not shown). However, the fuel feed pipe 28 could equally well be designed as a pipe feed screw.

Wie sich weiterhin der Fig. 4 entnehmen läßt, mündet das Brennstoffzuführrohr 28 mit axialem Abstand vor einem koaxial in der Auslaßkammer 25 angeordneten Verdrängungskörper 30 aus, der in der dargestellten Weise rotationssymmetrisch ausgebildet sein kann und dabei in Achsrichtung etwa tropfenförmig verläuft (mit zum Gasaustrittsstutzen 25 a gerichteter Spitze). As can also be seen in FIG. 4, the fuel supply pipe 28 opens out at an axial distance in front of a displacement body 30 arranged coaxially in the outlet chamber 25 , which can be rotationally symmetrical in the manner shown and runs approximately in the axial direction in the form of a drop (with the gas outlet connection 25 a directed tip).

Innerhalb der Reaktorkammer 1″, d. h., im Vergasungsraum 2″, ergeben sich mit Hilfe des tangential vom Umfang her eingeführten Vergasungsmittels etwa die gleichen Strömungsverhältnisse, wie sie am Beispiel der Fig. 1 und 2 geschildert worden sind. Die im Vergasungsraum 2″ erzeugten Nutzgase verlassen durch das Gasauslaßrohr 6″ bzw. durch den Ringspalt 6″a den Vergasungsraum 2″ und treten dann mit einem Drall unmittelbar in die Auslaßkammer 25 in der Weise ein, daß sich eine zum Gasaustrittsstutzen 25 a hin gerichtete innere Rotationsströmung (in Form einer Kernströmung) 45 ergibt. In diese Rotationsströmung 45 wird der Brennstoff (Pfeile 16) über das Brennstoffzuführrohr 28 eingegeben, so daß er zunächst von dieser inneren Rotationsströmung 45 mitgenommen wird. Gleichzeitig wird über den Rohranschluß 26 a, den Ringraum 26 und die Einlaßdüsen 27 ein Sekundärmittel (Pfeile 17 a) tangential in der Weise in die Auslaßkammer 25 eingeleitet, daß eine im gleichen Drehsinn wie die innere Rotationsströmung 45, jedoch zum Ringspalt 25 b hin gerichtete, umlaufende Mantelströmung 46 nach Art einer Potentialströmung erzeugt wird. Als Sekundärmittel kann hier rückgeführtes inertes Kühlgas oder ein Teil des Vergasungsmittels verwendet werden, das vom Umfang her direkt in die Reaktorkammer 1″ eingeführt wird. In der Austrittskammer 25 überlagert die Mantelströmung 46 die Rotationsströmung 45. Hierbei wird der über das Brennstoffzuführrohr 28 eingeführte Brennstoff unter der Wirkung der Zentrifugalkraft und der gleichgerichteten Strömungskraft aus dem rotierenden Nutzgasstrom, also aus der inneren Rotationsströmung 45 ausgetragen, und er gelangt so in die überlagernde Mantelströmung 46, von der er schließlich - nach einigem Wechsel zwischen Mantel- und Rotationsströmung - durch den Ringspalt 25 b in die Vergasungskammer 2″ mitgenommen wird, in der er sich im Gegenstrom zur spiralförmig nach innen gerichteten Strömung (Pfeile 17) weiter nach außen bewegt, wie es anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist.Within the reactor chamber 1 ″, that is to say in the gasification chamber 2 ″, the gas flow means introduced tangentially from the circumference results in approximately the same flow conditions as were described using the example of FIGS. 1 and 2. In the gasification chamber 2 "useful gases produced exit through the gas outlet pipe 6" and through the annular gap 6 "a the gasification chamber 2" and then contact with a swirl directly into the outlet chamber 25 in the manner a that one for gas outlet nozzle 25 a directed towards inner rotational flow (in the form of a core flow) 45 results. The fuel (arrows 16 ) is introduced into this rotary flow 45 via the fuel feed pipe 28 , so that it is initially carried along by this inner rotary flow 45 . At the same time, a secondary medium (arrows 17 a) is introduced tangentially into the outlet chamber 25 via the pipe connection 26 a , the annular space 26 and the inlet nozzles 27 in such a way that one is directed in the same direction of rotation as the inner rotational flow 45 , but towards the annular gap 25 b , circulating jacket flow 46 is generated in the manner of a potential flow. Recycled inert cooling gas or a part of the gasification agent can be used as secondary means, which is introduced directly into the reactor chamber 1 ″ from the circumference. In the outlet chamber 25 , the jacket flow 46 overlaps the rotary flow 45 . Here, the inserted via the fuel supply 28 of fuel under the effect of centrifugal force and the rectified current power from the rotating useful gas, that is discharged from the inner rotational flow 45, and it thus reaches the overlying sheath flow 46, from which it finally - after some change between Mantle and rotational flow - is taken through the annular gap 25 b into the gasification chamber 2 ″, in which it moves further outward in countercurrent to the spirally directed flow (arrows 17 ), as has been described with reference to FIGS. 1 and 2 is.

Durch die intensive Vermischung des in die Auslaßkammer 25 eingebrachten Brennstoffes mit den heißen Nutzgasen der inneren Rotationsströmung 45 ergibt sich eine optimale Erwärmung des Brennstoffes vor seinem Eintritt in die Vergasungskammer 2″. Gleichzeitig gibt das austretende Nutzgas dabei soviel Wärme an den Brennstoff (und teilweise auch an das Sekundärmittel der Mantelströmung 46) ab, daß eine gesonderte Beimischung von Kühlgas überflüssig wird, so daß sich bei diesem Reaktor eine äußerst gute Energiebilanz, eine besonders hohe, gleichmäßige Temperatur sowie eine sehr homogene Brennstoffverteilung im Reaktor ergibt. Diese Vorteile erlauben weiterhin eine Verringerung der Reaktorabmessungen bei äußerst günstigem Vergasungsvorgang.The intensive mixing of the fuel introduced into the outlet chamber 25 with the hot useful gases of the inner rotational flow 45 results in an optimal heating of the fuel before it enters the gasification chamber 2 ″. At the same time, the exiting useful gas gives off so much heat to the fuel (and in part also to the secondary means of the jacket flow 46 ) that a separate admixture of cooling gas is superfluous, so that this reactor has an extremely good energy balance, a particularly high, uniform temperature as well as a very homogeneous fuel distribution in the reactor. These advantages also allow the reactor dimensions to be reduced with an extremely favorable gasification process.

Bei diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 4) ergibt sich also ein direkter Wärmeaustausch zwischen dem einzuführenden Brennstoff und den heißen Nutzgasen (im Gegensatz zu den obigen Schilderungen im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2, bei denen über den Ringspalt 11 zugeführter Brennstoff indirekt erwärmt werden kann). In this exemplary embodiment ( FIG. 4), there is therefore a direct heat exchange between the fuel to be introduced and the hot useful gases (in contrast to the above descriptions in connection with FIGS . 1 and 2, in which fuel supplied via the annular gap 11 is heated indirectly can).

Entsprechend den physikalischen Gegebenheiten liegt der theoretische Grenzkorndurchmesser d₀ bei dieser Reaktor-Ausführung sehr niedrig. Trotzdem kann es vorkommen, daß feinste Feststoffteilchen mit einem Durchmesser <d₀ zusammen mit dem Nutzgas aus dem Reaktor austreten. Hierbei handelt es sich weitgehend um feinste plastische Schlacketeilchen, die in dem relativ kalten Gasauslaßrohr Verkrustungen bilden können. Bei einer Zuführung des Brennstoffes im Gegenstrom zur Gasströmung bzw. im Zentrum (beispielsweise in Fig. 2 über Einlaßstutzen 10 und Ringspalt 11 oder entsprechend Fig. 4) treffen diese feinsten plastischen Schlackenteilchen mit den Brennstoffteilchen zusammen und agglomerieren mit diesen zu großen Teilchen, so daß auch diese feinsten Teilchen dann aufgrund der sich ergebenden Zentrifugalkräfte mit abgeschieden werden können. Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 kommt aufgrund der gleichgerichteten Zentrifugal- und Strömungskräfte sowie aufgrund der höheren tangentialen Geschwindigkeitskomponente des Grenzkornes noch hinzu, daß Teilchen <d₀ dem Vergasungsraum 2″ wieder zugeführt werden.According to the physical conditions, the theoretical limit grain diameter d ₀ is very low with this reactor design. Nevertheless, it can happen that very fine solid particles with a diameter < d ₀ emerge from the reactor together with the useful gas. These are largely the finest plastic slag particles that can form incrustations in the relatively cold gas outlet pipe. When the fuel is supplied in countercurrent to the gas flow or in the center (for example in FIG. 2 via inlet connector 10 and annular gap 11 or corresponding to FIG. 4), these finest plastic slag particles meet with the fuel particles and agglomerate with them to form large particles, so that these finest particles can then also be separated due to the resulting centrifugal forces. In the embodiment variant according to FIG. 4, due to the rectified centrifugal and flow forces as well as the higher tangential speed component of the boundary grain, particles < d ₀ are again supplied to the gasification chamber 2 ″.

Durch die Einführung des Brennstoffes im Zentrum des Vergasungsraumes 2″ bzw. der Auslaßkammer 25 wird der Gesamtabscheidegrad noch weiter positiv beeinflußt, indem eventuell noch in den Nutzgasen, die aus dem Vergasungsraum 2″ austreten, vorhandene Feinstteilchen - wie vielfach bei Fliehkraftstaubabscheidern üblich - an den größeren Brennstoffteilchen anhaften und mit diesen wieder in den Vergasungsraum 2″ zurückgetragen werden. Falls die Zuführung des Brennstoffes in die Auslaßkammer 25 mit Hilfe einer Förderlanze erfolgt, so wird dies mittels eines Treibgases geschehen, während die Zuhilfenahme eines Treibgases bei Vorhandensein einer Rohrförderschnecke (als Brennstoffzuführrohr) nicht erforderlich ist (somit geringerer Energieaufwand).The introduction of the fuel in the center of the gasification chamber 2 ″ or the outlet chamber 25 has a further positive effect on the overall degree of separation, since fine particles which may still be present in the useful gases which emerge from the gasification chamber 2 ″ - as is often the case with centrifugal dust separators - on the larger fuel particles adhere and are carried back into the gasification chamber 2 ″. If the fuel is fed into the outlet chamber 25 with the aid of a delivery lance, this will be done by means of a propellant gas, while the use of a propellant gas is not necessary in the presence of a pipe screw conveyor (as a fuel feed pipe) (thus less energy consumption).

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vergasungsvorrichtung, insbesondere des dazugehörigen Reaktors ist in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht. Auch in diesem Ausführungsbeispiel weist der Reaktor wieder grundsätzlich die Form einer rotationssymmetrischen Kammer 31 auf, deren radiale Erstreckung R wiederum deutlich größer ist als die axiale Erstreckung A. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, gemäß den Fig. 1 bis 4, ist die Reaktorkammer 31 in diesem Falle jedoch mit etwa lotrechter Achse 34, d. h., liegend ausgeführt (bei Betrachtung der Fig. 5).A further exemplary embodiment of the gasification device, in particular of the associated reactor, is illustrated in FIGS. 5 and 6. Also in this embodiment, the reactor again in principle the shape of a rotationally symmetrical chamber 31, whose radial extension R is again significantly greater than the axial extension A. In contrast to the previous exemplary embodiments, according to FIGS. 1 to 4, in this case the reactor chamber 31 is, however, designed with an approximately vertical axis 34 , ie lying horizontally (when considering FIG. 5).

Der das Innere der Reaktorkammer 31 bildende Vergasungsraum 32 ist wiederum von einem trommelartigen Gehäuse 33 umgeben, das in Form eines Doppelmantels ausgeführt ist und von einem Kühlmittel (z. B. Wasser) durchströmt wird. Die Gehäuseumfangswand 33 c weist in diesem Falle mehrere, vorzugsweise 4, tangential in die Reaktorkammer 31 einmündende Vergasungsmittel-Einlaßstutzen 35 auf. Während im Beispiel der Fig. 1 und 2 der einzige Einlaßstutzen etwa über die ganze Breite der Umfangswand 3 c reicht, sind die Einlaßstutzen 35 in diesem Falle (Fig. 5 und 6) im Durchmesser kleiner ausgebildet als die Breite der Gehäuseumfangswand 33 c; alle vier Einlaßstutzen 35 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet.The gasification chamber 32 forming the interior of the reactor chamber 31 is in turn surrounded by a drum-like housing 33 which is designed in the form of a double jacket and through which a coolant (for example water) flows. The housing peripheral wall 33 c in this case has a plurality, preferably 4, of gasifying agent inlet ports 35 opening tangentially into the reactor chamber 31 . While in the example of FIGS . 1 and 2 the only inlet connector extends approximately over the entire width of the peripheral wall 3 c , the inlet connector 35 in this case (FIGS . 5 and 6) are of smaller diameter than the width of the housing peripheral wall 33 c ; all four inlet ports 35 are arranged evenly distributed over the circumference.

Im Zentrum der Reaktorkammer 31 ist wiederum der Gasauslaß vorgesehen und axial ausgerichtet; er kann - genau wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen - durch ein etwa zylindrisches Gasauslaßrohr 36 gebildet sein und ist nur in der oberen Gehäusestirnwand 33 a angeordnet. Das Gasauslaßrohr 36 ragt koaxial zur Kammerachse 34 etwa nahezu bis in die horizontale Mittelebene der Kammer 31 in den Vergasungsraum 32 hinein. Auf der Außenseite der Reaktorkammer 31 mündet das Gasauslaßrohr 36 in der gleichen Weise in eine etwa zylindrische, nach oben hin anschließende Kühlkammer 41 hinein, wie es anhand der Fig. 3 (Teile 21 bis 23) beschrieben ist, d. h., über einen Ringspalt 42 wird Kühlgas tangential in die Kühlkammer 41 eingeführt.In the center of the reactor chamber 31 , the gas outlet is again provided and axially aligned; it can - just as in the previous embodiments - be formed by an approximately cylindrical gas outlet tube 36 and is only arranged in the upper housing end wall 33 a . The gas outlet pipe 36 projects coaxially to the chamber axis 34 approximately into the horizontal central plane of the chamber 31 into the gasification chamber 32 . On the outside of the reactor chamber 31 , the gas outlet pipe 36 opens out in the same way into an approximately cylindrical cooling chamber 41 which adjoins the top, as described with reference to FIG. 3 (parts 21 to 23 ), that is to say via an annular gap 42 Cooling gas is introduced tangentially into the cooling chamber 41 .

Die zu vergasenden Brennstoffe werden in diesem Falle über mehrere (z. B. über 2) Brennstoffzuführrohre 37 etwa tangential in den oberen Teil des Vergasungsraumes 32 eingeführt. Zu diesem Zweck sind die beiden Brennstoffzuführrohre 37 in entsprechender Weise in der oberen Gehäusestirnwand 33 a angeordnet. Je nach Größe der Reaktorkammer 31 könnte jedoch auch bereits ein einziges Brennstoffzuführrohr ausreichen.In this case, the fuels to be gasified are introduced approximately tangentially into the upper part of the gasification chamber 32 via several (for example, 2) fuel supply pipes 37 . For this purpose, the two fuel supply pipes 37 are arranged in a corresponding manner in the upper housing end wall 33 a . Depending on the size of the reactor chamber 31 , however, a single fuel feed pipe could already be sufficient.

Im Bereich der unteren Gehäusestirnwand 33 b ist auf der Innenseite der Reaktorkammer 31 eine Mauerwerksauskleidung 38 vorgesehen, die den Boden des Schlackensumpfes bildet. Der Schlackensumpf 39 ist in diesem Falle in der Nähe des Kammerumfangs durch wenigstens eine Vertiefung in der Mauerwerksauskleidung 38 gebildet. Es wird jedoch vorgezogen, die den Schlackensumpf 39 bildende Vertiefung nach Art einer etwa kreisringförmigen, in der Nähe der Kammerumfangswand 33 c umlaufende Vertiefung 40 in der Mauerwerksauskleidung 38 auszuführen. Dabei ist der innerhalb dieser ringförmigen Vertiefung 40 befindliche Bereich der Mauerwerksauskleidung 38 in Form eines symmetrischen flachen Kegels ausgeführt, dessen Kegelspitze 38 a etwa auf der Kammerachse 34 liegt und dabei einen ausreichend großen Abstand vom inneren Ende des Gasauslaßrohres 36 besitzt.In the area of the lower housing end wall 33 b , a masonry lining 38 is provided on the inside of the reactor chamber 31 , which forms the bottom of the slag sump. In this case, the slag sump 39 is formed in the vicinity of the chamber circumference by at least one depression in the masonry lining 38 . It is preferred, however, approximately circular ring-shaped depression forming the slag sump 39 in the manner of performing in the vicinity of the chamber peripheral wall 33 c circumferential recess 40 in the masonry lining 38th Here, the area of the brickwork lining located within the annular recess 40 is in the form of a symmetric flat cone 38, whose cone apex is located about 38 a to the chamber axis 34 and thereby has a sufficiently large distance from the inner end of the gas exhaust pipe 36th

Auch in dieser Ausführungsform der Reaktorkammer stellt sich in derem Innern (also im Vergasungsraum 32) die bereits anhand des ersten Ausführungsbeispieles geschilderte spiralförmige Strömung ein, so daß sich auch hier die äußerst gute Vergasung der eingeführten Brennstoffe sowie die weitgehende Reinigung der erzeugten Nutzgase bei besonders günstiger Bauhöhe erreichen lassen. Auch in diesem Falle braucht dann normalerweise keine besondere Reinigungseinrichtung dem Reaktor nachgeschaltet zu werden, wenn die dort erzeugten Gase in einem Abhitzekessel oder dgl. verwertet werden sollen.In this embodiment of the reactor chamber as well, the spiral flow already described with reference to the first exemplary embodiment occurs in its interior (that is to say in the gasification chamber 32 ), so that here too the extremely good gasification of the fuels introduced and the extensive purification of the useful gases generated are particularly favorable Allow height to be reached. In this case too, no special cleaning device normally needs to be connected downstream of the reactor if the gases generated there are to be used in a waste heat boiler or the like.

Claims

1. Device for the gasification of fine-grained or liquid fuels under high pressure and high temperature, comprising a reactor with a slag sump provided in the lower reactor region, furthermore with at least one inlet for the fuel, at least one inlet for a gasifying agent and with an outlet for the gas, characterized by the combination of the following features:

a) the reactor has the shape of a rotationally symmetrical chamber (z. B. 1 ), the radial extent (R) is greater than its axial extent (A);
b) in the peripheral wall (z. B. 3 c) of the housing forming the chamber (z. B. 3 ) is arranged approximately tangentially the inlet (z. B. 5 ) for the gasifying agent, while at least one gas outlet pipe (z. B. . 6 , 7 ) protrudes centrally through at least one housing end wall (eg 3 a , 3 b) into the chamber and is axially aligned, this housing (eg 3 ) and pipes ( 6 , 7 , 8 ) at least partially have a double jacket and a coolant flows through them;
c) the lower housing part of the reactor chamber ( 1 ; 31 ) containing the slag sump ( 12 ; 39 ) has a refractory lining ( 13 ; 38 ) which forms the bottom of the slag sump.

2. Device according to claim 1, characterized in that in at least one housing end wall ( 3 a , 3 b ; 3 b ' ; 33 a) projecting, approximately cylindrical gas outlet pipe ( 6 , 7 ; 6 '; 36 ) coaxial to the chamber axis ( 4th ; 4 '; 34 ) is arranged and opens freely in this chamber.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the gas outlet pipe ( 6 ) is surrounded coaxially and at a distance from a casing tube ( 8 ) and the annular gap ( 9 ) thus formed on the one hand on the outside of the reactor chamber ( 1 ) with a fuel and / or cooling gas supply line is connected and on the other hand has at least one opening opening approximately tangentially into the interior of the chamber.

4. The device according to claim 3, characterized in that the annular gap ( 9 ) opens out into the reactor chamber ( 1 ) and contains swirl internals ( 11 ).

5. The device according to claim 2, characterized in that the gas outlet pipe ( 6 '; 36 ) on the outside of the reactor chamber ( 1 '; 31 ) arranged in a coaxial to this outlet pipe, approximately cylindrical cooling chamber ( 32 ; 41 ) opens out and that in A tangential cooling gas inlet ( 23 ) is provided in the transition area from the gas outlet pipe to the cooling chamber.

6. The device according to claim 1, characterized in that the gasification agent inlet connector ( 5 ) simultaneously forms the tangential inlet for the fuel supply.

7. The device according to claim 1, characterized in that in the housing end wall ( 33 a) of the reactor chamber ( 31 ) at least one approximately tangentially opening into the interior of the chamber fuel supply pipe ( 37 ) is arranged.

8. The device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the reactor chamber ( 1 ; 1 ') with an approximately horizontal axis ( 4 ; 4 ') is arranged.

9. Device according to claims 2 and 8, characterized in that only in one housing end wall ( 3 b ') into the inside of the reactor chamber ( 1 ') projecting gas outlet pipe ( 6 ') is arranged, while in the area of the other Housing end wall ( 3 a ') , which is axially opposite the gas outlet pipe ( 6 )', a protruding against this gas outlet pipe, towards the interior of the chamber closed displacement body ( 20 ) is provided.

10. The device according to claim 9, characterized in that the gas outlet pipe ( 6 ″) in a coaxially thereto on the outside of the associated housing end wall ( 3 b ″) arranged, cylindrical outlet chamber ( 25 ) opens out at the axially outer end of a coaxial to the gas outlet pipe provided gas outlet connection ( 25 a) , which is also connected via an annular gap ( 25 b) surrounding the gas outlet pipe to the inside of the rotationally symmetrical reactor chamber ( 2 ″) and the devices ( 27 , 29 ) for producing a gas outlet connection ( 25 a) directed internal rotation flow ( 45 ) of the gas emerging from the reactor chamber ( 1 ″) and a circumferential, potential flow-like jacket flow ( 46 ) of a secondary means ( 17 ) introduced into this outlet chamber ( 25 ) and rotating in the same direction, but towards the annular gap ( 25 b) a) .

11. The device according to claim 10, characterized in that the outlet chamber ( 25 ) is surrounded by an annular space ( 26 ) and that in the chamber peripheral wall ( 25 c) tangentially into this chamber and obliquely against the annular gap ( 25 b) directed inlet nozzles ( 27 ) are arranged for the secondary medium ( 17 a), which are connected to a secondary medium source via the annular space.

12. Device according to claims 10 and 11, characterized in that approximately in the plane in which the gas outlet pipe ( 6 ″) opens into the outlet chamber ( 25 ), the mouth ( 28 a) one of the reactor chamber ( 1 ″) and that Gas outlet pipe ( 6 ″) coaxially penetrating fuel supply pipe ( 28 ) is arranged.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that in the between the gas outlet pipe ( 6 ″) and fuel supply pipe ( 28 ) formed annular gap ( 6 ″ a) swirl internals ( 29 ) are provided.

14. The apparatus according to claim 12, characterized in that the fuel supply pipe ( 28 ) is designed in the form of a conveying lance and opens at an axial distance in front of a rotationally symmetrical displacement body ( 30 ) arranged coaxially in the outlet chamber ( 25 ).

15. The apparatus according to claim 12, characterized in that the fuel feed pipe as a pipe feed screw is trained.

16. Device according to claims 2 and 8, characterized in that in each housing end wall ( 3 a , 3 b) of the reactor chamber ( 1 ) a gas outlet tube ( 6 , 7 ) projecting into the interior of the chamber is present and the inner ends of both gas outlet tubes themselves Distance lie opposite, the one gas outlet pipe ( 6 ) being surrounded by the jacket pipe ( 8 ) forming the annular gap ( 9 ).

17. The device according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the reactor chamber ( 31 ) is designed with an approximately vertical axis ( 34 ).

18. Device according to claims 2, 3, 4 and 17, characterized in that only the upwardly facing housing end wall ( 33 a) of the reactor chamber ( 31 ) has the gas outlet pipe ( 36 ) projecting into the chamber interior, while in the region of the lower housing end wall ( 33 b) on the inside of which a masonry lining ( 38 ) is provided which forms the bottom of the slag sump ( 39 ).

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that an approximately circular, in the vicinity of the chamber peripheral wall ( 33 c) circumferential recess ( 40 ) for forming the slag sump ( 39 ) in the masonry lining ( 38 ) is molded and the inside of this annular recess Area of the masonry lining is designed in the form of a symmetrical flat cone, the cone tip ( 38 a) of which lies approximately on the chamber axis ( 34 ).

20. Device according to the preceding claims, characterized characterized that air as a gasifying agent and water vapor or heated inert gases are.

21. The apparatus according to claim 10, characterized in that as a secondary agent inert gas or a Partial flow of the gasification agent is provided.