DE3042142C2 - Wirbelbett-Gaserzeuger - Google Patents

Wirbelbett-Gaserzeuger

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Description

Die Erfindung betrifft einen Wirbelbett-Gasgenerator für die Gaserzeugung aus Kohlenstaub und Wasserdampf unter erhöhtem Druck gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Kohlevergasung erfolgt grundsätzlich bei erhöhten Temperaturen. Die zur Erhitzung benötigte Wärme kann entweder durch teilweise Verbrennung der Kohle (autotherme Verfahren) oder durch Zuführen von Fremdwärme (allotherme Verfahren) erfolgen.
Bei der allothermen Vergasung kann die eingesetzte Kohle ganz für die Umwandlung in Gas genutzt werden, während bei den autothermen Verfahren ein nicht unbeträchtlicher Teil zur Wärmeerzeugung verbrannt werden muß und somit für die Gaserzeugung nicht mehr zur Verfügung steht.
Bei der allothermen Vergasung dagegen kann die Wärme aus beliebigen fremden Quellen, z. B. Hochtemperatur-Kernreaktoren, entnommen werden. (Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie vereinigt mit Brennstoff-Chemie 32 (1979) S. 17 bis 23).
Die Vergasung erfolgt dabei in einem stehend angeordneten Druckbehälter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Zur wirksamen ProzeDführung muß die Wärmezu
fuhr eine Erhitzung der Kohle bewirken und den Reaktionswärmebedarf bei vorzugsweise oberhalb 8000C decken. Außerdem muß sie für große Kohlendurchsätze praktikabel sein. Dies ist bei den bekannten Vorschlägen nach denen beispielsweise der Kohle feste Körper als Wärmeträger zugefügt werden oder die Retorte von außen geheizt wird, nicht gegeben. Deshalb ist es bereits vorgeschlagen worden, zur Gaserzeugung Kernenergie zu nutzen, wobei die Wärme von einem Gas als Wärmeträger aus dem Kernreaktor abgeführt und durch ein in das Wirbelbett in der Retorte eintauchendes Rohrsystem der Kohle zugeführt wird. (Zeitschrift »Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie, vereinigt mit Brennstoff-Chemie« 1973, S. 701 bis 703.)
Für die autothermen Kohlevergasungsverfahren ist es bekannt, stehende Wirbelschichtreaktoren, im allgemeinen mit kreisförmigen Querschnitt, einzusetzen. Diese Reaktoren eignen sich nicht ohne weiteres auch für die allotherme Vergasung, die im allgemeinen bei niedrigen Temperaturen abläuft und für die Kohle eine längere Verweilzeit im Reaktionsraum erfordert. Die maximale Reaktionstemperatur wird durch die Temperaturbeständigkeit der Werkstoffe für die Wärmetauschelemente bestimmt
In den genannten stehenden Wirbelbettreaktoren würde aber bei längeren Verweilzeiten der Kohle eine Vermischung von frischer Kohle mit Aschenpartikeln stattfinden und mit der Asche auch ein nicht unbeträchtlicher Teil von nicht oder nicht vollständig umgewandelter Kohle ausgetragen. Diese Rückvermischung läßt sich im übrigen auch bei liegenden Gasgeneratoren (DE-OS 25 49 784) nicht vermeiden, wo insbesondere über die Länge des Generators verteilt Stauwände zur Erhöhung oder Verweilzeit angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen an sich bekannten stehenden Wirbelbettgenerator derart auszubilden, daß bei der Kohlenstaubvergasung eine Vermischung von frischer .oder iricht ausreagierter Kohle mit der Asche (sogenanntes Backmixing) vermieden oder zumindest entscheidend verringert wird und bei dem darüber hinaus ohne Unterbrechung der Strömung auf kleinem Raum ein möglichst langer, definierter Weg für die unvergasende Kohle geschaffen wird. Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Patentansprüche.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und zwar zeigt
A b b. 1 einen Längsschnitt durch den Druckbehälter, A b b. 2 einen entsprechenden Querschnitt,
A b b. 3 einen Querschnitt durch eine andere Ausfühirngsform,
A b b. 4 einen Querschnitt durch einen Druckbehälter mit spiralförmiger Strömungsleitwand und
A b b. 5 einen entsprechenden Längsschnitt
Der Druckbehälter 1 weist in seinem unteren Boden 2 den Anschluß 3 für die Zuleitung des überhitzten Wasserdampfes auf. In der senkrechten Behälterwand 4 befindet sich der Anschluß 5 für die Einleitung des Kohlenstaubes sowie diametral gegenüber die Anschlüsse 6 für den Austrag der Vergasungsrückstände. Im oberen Boden 7 des Druckbehälters sind die Anschlüsse 8 und 9 für die Zufuhr bzw. Ableitung des Heizmittels, die an die Heizrohrschlangen 10 angeschlossen sind, und der Anschluß 11 für den Gasaustritt angeordnet. Dieser steht mit dem oberen Gassammelraum 12 in Verbindung. Im Innenraum des Druckbehälters sind die senkrechten Strömungsleitwände 13
eingebaut, die das Wirbelbett 14 unterteilen und bis in den Gassammeiraum 12 hineinragen. Ihre Flächen sind quer zum Kohlenstoffeintritt 5 und zum Auslaß 6 für die Vergasungsrückstände angeordnet, so daß die horizontale Strömung des Wirbelbetts 14 umgelenkt wird und wie mit den Pfeilen 15 angedeutet verläuft
Gemäß A b b. 4 und 5 können die Strömungsleitwände durch einen spiralförmig ausgebildeten Formkörper 16, zum Beispiel aus hitzebeständigem Blech oder aus einem feuerfesten Werkstoff gebildet sein, wobei mehrere Anschlüsse 5 für die Einleitung des Kohlenstaubss im Abstand voneinander in der senkrechten Behälterwand 4 angeordnet sind. Der Austritt 6 für die Vergasungsrückstände befindet sich in diesem Fall zweckmäßig in der Mitte des unteren Bodens 2, Der Strömungsverlauf des Wirbelbettes 14 ist mit den Pfeilen 17 angedeutet.
Diese Ausführungsform ist dann von besonderem Vorteil, wenn Vorrichtungen, die die Kohle einblasen, verwendet werden sollen. Diese haben je Einheit nur eine begrenzte Kapazität und sind in gewissen Mindestabständen anzuordnen, um ein Verbacken der eingeblasenen Partikel zu verhindern.
Die Wärmeübertragungselemente 10 zur Zuführung der Prozeßwärme können bei allen gezeigten Ausführungsformen von oben oder auch von unten in die durch die Strömungsleitwände gebildeten Kanäle 18 geführt werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

  1. Patentansprüche;
    U Wirbelbett-Generator für die Vergasung voni Kohlenstaub mit überhitztem Wasserdampf unter erhöhtem Druck und mit zusätzlicher Wärmezufuhr durch Heizrohrschlangen in einem stehend angeordneten zylindrischen Druckbehälter, in dessen unteren Boden eine oder mehrere Zuleitungen für den Wasserdampf münden, dessen senkrechte Wand einen oder mehrere Anschlüsse für die Zuleitung des Kohlenstaubs aufweisen und in dessen oberem Boden Anschlüsse für die Heizrohrschlangen sowie für die Gasaustrittsleitung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Druckbehälters (1) mehrere im Abstand voneinander angeordnete die Peststoffströmung im Wirbelbett umlenkende senkrechte Strömungsleitwände (13) aufweist, die in den oberen Gassammelraum (12) hineinragen.
  2. 2. Wirbeioett-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen der Strömungsleitwände (13) quer zum Kohlenstaubeintritt (5) und zum Austritt (6) der Vergasungsrückstände angeordnet sind.
  3. 3. Wirbelbett-Generator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt (6) für die Vergasungsrückstände der Kohlenstaubzuleitung (5) diametral gegenüber in der senkrechten Behälterwand (4) angeordnet ist
  4. 4. Wirbelbett-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsleitwände spiralförmig ausgebildet sind.
  5. 5. Wirbelbett-Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechte Wand des Druckbehälters (1) mehrere im Abstand voneinander angeordnete und auf die äußere Windung der Spirale (16) gerichtete Anschlüsse (5) für die Kohlenstaubzuleitungen aufweist und daß der Austritt (6) für die Vergasungsrückstände in der Mitte des unteren Behälterbodens (2) angeordnet ist
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