DE3137136C2

DE3137136C2 - Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke für einen Wirbelbett-Druckvergaser

Info

Publication number: DE3137136C2
Application number: DE3137136A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Chem. Dr.rer.nat. 5042 Erftstadt Schrader; Hermann Ing.(grad.) 5012 Bedburg Schumacher; Günther Dipl.-Chem. Dr.rer.nat. 5303 Bornheim Velling
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1985-10-03
Also published as: ES8303514A1; GB2109698A; AU549267B2; AU8716082A; US4518567A; ES512838A0; GB2109698B; FR2513259A1; DD207385A1; DE3137136A1; FR2513259B1; ZA825937B

Abstract

In einem Reaktor zum Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Materialien im Wirbelbett unter erhöhtem Druck und hohen Temperaturen unter Verwendung von heißem Vergasungsmittel ist im unteren Bereich des Reaktorraumes eine denselben brückenförmig durchsetzende Zuführungseinrichtung für Vergasungsmittel angebracht, die ein mit den Wänden des Reaktorraumes verbundenes Gewölbe aufweist, welches aus feuerfesten Steinen besteht und einen metallischen Rohrleitungsabschnitt trägt. Letzterer wird nach außen durch das Gewölbe und einen darauf befindlichen Aufsatz aus feuerfestem Material abgeschirmt. Innenseitig ist die metallische Rohrleitung mit einer ebenfalls rohrförmigen Auskleidung aus feuerfestem Material versehen. Metallische Rohrleitung sowie Auskleidung und Gewölbe weisen Durchbrechungen für den Durchgang des Vergasungsmittels auf. Form und Größe der Durchbrechungen sind so gewählt, daß der Durchgang des Vergasungsmittels auch dann gewährleistet ist, wenn die Teile aufgrund von Temperatureinwirkung unterschiedliche Längenänderungen erfahren. Der metallische Rohrleitungsabschnitt dient zugleich zur Aufnahme der aus dem Überdruck des darin befindlichen Vergasungsmittels resultierenden Kräfte und zur Dosierung und Verteilung des Vergasungsmittels im Innenraum des Reaktors.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke für einen Wirbelbett-Druckvergaser zum Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, die aus feuerfestem, keramischem Material besteht, wobei innerhalb der Brücke sich eine in Längsrichtung verlaufende Leitung für das Vergasungsmittel befindet, die mit nach unten und/oder zu den Seite weisenden Austrittsöffnungen versehen ist, und die mit der Auskleidung des Vergasers verbunden ist.

Ein derartiger Reaktor ist aus der DE-OS 28 56 609 bekannt, in der auch angeführt ist, daß solche Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücken großen Beanspruchungen durch Druck und Temperatur ausgesetzt sind. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß hinsichtlich der Ausführung der Brücke im Hinblick auf die ihr zugedachten Funktionen besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen, um sicherzustellen, daß bei allen praktisch vorkommenden Betriebszuständen der angestrebte Effekt erreicht wird. Dies gilt vor allem hinsichtlich der hohen Temperaturen, die bis zu 1200⁰C und mehr betragen können. Metallische Werkstoffe sind jedenfalls einer über Wochen und Montage andauernden Belastung mit solchen Temperaturen nicht gewachsen, so daß die Verwendung feuerfester keramischer Werkstoffe erforderlich ist. Diese bieten jedoch keine Gewähr für Gas-Dichtheit, zumal eine derartige Brücke aus vielen feuerfesten Steinen zusammengesetzt ist. Eine der wesentlichen Voraussetzungen für die Erzielung optimaler Betriebsbedingungen ist jedoch eine bestimmte Verteilung

der heißen Vergasungsmittel, die zugleich auch die Fluidisierung des Wirbelbettes bewirken, über den Querschnitt des Reaktorraumes. Daraus ergibt sich die Forderung, daß die Stellen, an denen das Vergasungsmittel, in den Reaktor eintritt, und auch die Mengen an Vergasungsmittel pro Zeiteinheit innerhalb bestimmter Grenzen festgelegt und eingehalten werden.

Bei Verwendung lediglich keramischer Bauteile für die Brücke wäre dies nicht möglich, da sich zwangsläufig mit der Zeit selbst dann, wenn die einzelnen Steine durch Mörtei miteinander verbunden werden, Risse, Fugen und dgl. einstellen, durch die das Vergasungsmittel in bezüglich Ort und Menge unkontrollierbarer Weise aus- und in den Reaktorraum eintritt Hinzu kommt, daß das Vergasungsmittel innerhalb der Brücke unter einem Druck stehen muß, der höher ist als der im Reaktorraum herrschende Druck, so daß sich eine Druckdifferenz zwischen der Leitung innerhalb der Brücke und dem Reaktorraum ergibt Diese hätte, wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, das Entstehen von Kräften zur Folge, die auf die Brücke einwirken. Dies wäre auf jeden Fall nachteilig, denn die Brücke müßte erheblich stärker ausgeführt werden, um beispielsweise auch den seitwärts und nach oben hin wirkenden Druckkräften standzuhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke der einleitend beschriebenen Art so auszugestalten, daß auch bei sehr hohen Temperaturen und bei Drücken bis zu 120 bar und mehr ein einwandfreier Dauerbetrieb gewährleistet werden kann, und zwar sowohl in bezug auf eine stri>· mungstechnische und vergasungstechnische Belange berücksichtigende Verteilung des Vergasungsmittels als auch hinsichtlich einer möglichst einfachen und wenig Wartung erfordernden Ausgestaltung der Brücke und der darin befindlichen Leitung.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Anspruch 1 genannten Merkmale.

Zweckmäßig ist das Gewölbe als halbkreisförmiges Tonnengewölbe ausgebildet. Es hat die Aufgabe, der Brücke die notwendige statische Festigkeit und Formbeständigkeit zu vermitteln, so daß keine Notwendigkeit besteht, zusätzliche Verstärkungseinlagen zur Erzielung der erforderlichen Tragfähigkeit vorzusehen.

Zwar ist durch die DE-PS 5 35 535 ein Wirbelbett-Vergaser bekannt, der oberhalb des Wirbelbettes mit brückenförmigen Einbauten versehen ist, durch die das Vergasungsmittel in den Reaktionsraum des Vergasers eingeführt wird. Diese brückenförmigen Einbauten, die als Vorerhitzer für das Vergasungsmitte! dienen, bestehen jedoch ausschließlich aus keramischen Werkstoffen. Die der Erfindung zugrunde liegenden Probleme treten hierbei nicht auf, zumal das durch diese brückenförmigen Einbauten zugeführte Vergasungsmittel oberhalb des Wirbelbettes in den Reaktionsraum des Vergasers gelangt.

Ferner ist durch die DE-PS 7 35 277 ein Kammerofen zum Erzeugen von Gas, Schwelteer und Koks aus bituminösen Brennstoffen bekannt, der im unteren Teil des Reaktionsraumes mit Brücken zum Zuführen und Verteilen von Spülgas über den Schachtquerschnitt versehen ist. Auch hier gilt, daß die der Erfindung zugrunde liegenden Probleme nicht auftreten, zumal kein Wirbelbett, sondern ein Festbett vorhanden ist, welches sich im Kammerofen von oben nach unten entgegen der Strömungsrichtung des Spülgases bewegt. Außerdem bestehen auch hier die Brücken ausschließlich aus feuerfestem Mauerwerk.

Das Gewölbe der Zuleitungsbrücke gemäß der Erfindung kann, wie auch in den beiden bekannten Fällen, in Seitenansicht oben horizontal begrenzt sein. — Als besonders zweckmäßig hat sich eine Λusführungsform herausgestellt bei welcher das Gewölbe im Querschnitt oben mit einer Ausnehmung für das Metallrohr versehen ist Bei halbkreisförmigem Querschnitt der Ausnehmung schützen deren Begrenzungswände das Metallrohr entlang seines Umfangs vor der unmittelbaren Einwirkung der im Reaktorraum herrschenden hohen Temperaturen. Weiterhin kann das Gewölbe einen das Metallrohr oben abschirmenden Aufsatz aus feuerfestem Material tragen, der mit einer längsverlaufenden, dem Metallrohr angepaßten Ausnehmung versehen ist. Bei dieser Ausgestaltung begrenzen somit das eigentliche Gewölbe und der von diesem getragene Aufsatz einen im Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Kanal, innerhalb dessen das Metallrohr angeordnet ist, das letztenendes auch als metallische Auskleidung dieses Kanals verstanden werden kann.

Das Metallrohr hat einmal die Funktion, die Stellen bzw. Bereiche, in denen das Vergasungs- und Fluidiermittel in den Reaktionsraum eintritt, festzulegen. Zum anderen kommt ihm auch eine Dosierfunktion zu, da die Anzahl und die Größe der im Metallrohr angebrachten Durchbrechungen die Menge der Vergasungsmittel, die pro Zeiteinheit in den Reaktorraum einströmen in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen festlegt. Eine andere, wichtige Funktion des Metallrohrs ist die eines Überdruckbehälters, dessen Wandung die sich aus der vorerwähnten Druckdifferenz ergebenden Kräfte aufnehmen und somit die keramischen Einbauteile, also insbesondere Gewölbe und Aufsatz, von diesen Kräften freihält. Dies gibt die Möglichkeit, auf Abstützungen des Gewölbes bzw. des Aufsatzes, die lediglich der Abführung von aus der Druckdifferenz resultierenden Kräften dienen, zu verzichten. Es reichen also die beiden bei Gewölben üblichen Widerlager aus, durch die das Gewicht des Einbaus in die Reaktorwandung abgeleitet wird.

Die bereits erwähnte keramische innere Auskleidung des Metallrohres dient dazu, es vor der unmittelbaren Einwirkung des mit hohen Temperaturen in das Metallrohr eintretenden Vergasungsmittels zu schützen. Darüber hinaus hat diese Auskleidung, die zweckmäßig aus wenigstens einem lose in das Metallrohr eingeschobenen Rohrstück aus feuerfestem keramischem Material besteht, auch eine gewisse Stützfunktion, damit das Metallrohr bei Überhitzung keine seine Funktion beeinträchtigende Formänderung erfährt. Die Auskleidung kann auch aus mehreren Rohrstücken bestehen, die bis zur Anlage aneinander in das Metallrohr eingeschoben sind. Das Einhalten genauer Abmessungen ist dabei nicht erforderlich. Allerdings kann es zweckmäßig sein, das Metallrohr und seine innere Auskleidung wenigstens in dem Bereich der Löcher und der Durchbrechungen in Umfangsrichtungen gegeneinander zu fixieren, damit die Durchbrechungen in Metallrohr und Auskleidung ihre relative Lage zueinander beibehalten.

In Anbetracht der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von keramischem Material einerseits und Metall, insbesondere Stahl, andererseits, sieht die Erfindung weiterhin die Möglichkeit vor, daß die Durchbrechungen und die Löcher zum Ausgleich von Längenänderungen verschieden groß sind. Da dem Metallrohr aufgrund seiner einfacheren und genaueren Bearbeitbarkeit und seiner Dichtigkeit im allgemeinen die Funktion des Dosierrohres zukommt, werden die Querschnit-

te der darin befindlichen, zweckmäßig als runde Bohrungen ausgebildete Durchbrechungen in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen die Menge an Vergasungsmittel pro Zeiteinheit festlegen. Demzufolge weisen die Löcher in der Auskleidung vorteilhaft den größeren Querschnitt auf, so daß auch bei einer relativen Verschiebung aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten zwischen keramischer Auskleidung und Metallrohr den Durchbrechungen in letzterem immer ein entsprechender Öffnungsbereich in der Auskleidung gegenüberliegt. Vorteilhaft sind die Löcher als Langlöcher ausgebildet, deren längere Achse in Längsrichtung der Rohrleitung verläuft. Die Größe des Unterschiedes zwischen den Abmessungen der Durchbrechungen, insbesondere die Länge der längeren Achse des Langloches, läßt sich ohne weiteres aus den auftretenden Temperaturdifferenzen und den Ausdehnungskoeffizienten errechnen. Die Durchbrechungen für den Durchgang von Vergasungsmittel im Gewölbeteil sind ebenfalls zweckmäßig größer ausgeführt als jene in der metallischen Rohrleitung. Die Breite der Langlöcher sollte dem Durchmesser der Durchbrechungen in dem Metallrohr entsprechen.

Als besonders zweckmäßig hat sich eine Ausführung herausgestellt, bei welcher die einzelnen Steine von Gewölbe und/oder Aufsatz wenigstens zum Teil durch Nuten oder Federn formschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch besteht einmal die Möglichkeit, auf das Verwenden von Mörtel zum Zusammenfügen der Steine zu verzichten. Zum anderen dienen die formschlüssigen Verbindungen auch als Labyrinthdichtungen, die die Gasdurchlässigkeit der keramischen Teile der Zuleitungsbrücke verringern. Selbstverständlich können auch beide Möglichkeiten, also Nut und Feder einerseits und die Verbindung mittels feuerfestem Mörtel andererseits, vorgesehen werden. Von Bedeutung ist vor allem, daß durch die Verbindung über Nuten und Federn die Formbeständigkeit der Brücke gewährleistet ist Diese Beständigkeit ist unerläßlich, wenn die Brücke infolge von Betriebszuständen bzw. nach Abschaltung des Druckvergasers und den damit erfolgenden Dehnungen immer wieder in ihre ursprünglich vorgegebene Gestalt zurückkehrt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 im Schema die Ansicht eines Reaktors,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II,

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform,

Fig.4 in größerem Maßstab einen Längsschnitt durch den die Zuleitungsbrücke für das Vergasungsmittel enthaltenden Bereich des Vergasers,

F i g. 5 die perspektivische Ansicht der Zuleitungsbrücke,

F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der F i g. 5,

Fig.7 einen Schnitt nach der Linie VlI-VII der Fig. 6,

Fig.8 einen Schnitt nach der Linie VIH-VIII der Fig. 6.

Gemäß den Darstellungen der F i g. 1 bis 4 besteht der Reaktor 12 im v/esentlichen aus einem festen Gehäuse 14, das innenseitig mit einer Ausmauerung 16 aus feuerfestem Material versehen ist, einer Zuführungseinrichtung 18 für das zu vergasende, kohlenstoffhaltige Material und einer Zuleitungsbrücke 20 für das heiße Vergasungsmittel. Das Produktgas wird durch die Leitung 22 aus dem Reaktorraum 24 abgeleitet Die Zuführungseinrichtung 18 für das zu vergasende kohlenstoffhaltige Material kann als Förderschnecke oder sonstwie in geeigneter Weise, z. B. als geneigtes Rohr, durch welches das Material unter der Einwirkung der Schwerkraft schräg nach unten in den Reaktorinnenraum 24 gleitet, ausgebildet sein. Die Zuleitungsbrücke 20 für das Vergasungsmittel befindet sich in einer Ebene unterhalb der Ebene, in welcher sich die Zuführungseinrichtung 18 befindet. Unter der Einwirkung des von der Brücke 20 aus nach oben strömenden Vergasungsmittels baut sich

ίο im unteren Bereich des Reaktorraumes 24 ein Wirbelbett 28 auf, in welchem die gewünschte Umsetzung zwischen dem Kohlenstoff und dem Vergasungsmittel, vorzugsweise Wasserstoff, stattfindet. Dies schließt selbstverständlich nicht aus, daß auch in dem oberhalb des Wirbelbettes 28 befindlichen Nachreaktionsraum 30 noch Umsetzungen zwischen Vergasungsmittel und kohlenstoffhaltigem Material sowie den Vergasungsprodukten mit letzterem und ggf. auch untereinander stattfinden.

Die festen Vergasungsrückstände 32 aus dem Wirbelbett 28 sammeln sich im Bereich unterhalb der Ebene, in welcher das Vergasungsmittel zugeführt wird. Die Vergasungsrückstände 32 werden aus dem Reaktor 10 in eine darunter befindliche, in der Zeichnung nicht dargestellte an sich bekannte Kühlvorrichtung geführt.

Einzelheiten der Ausgestaltung der Zuleitungsbrücke 20 für das Vergasungsmittel ergeben sich aus den Fig.4—8. — Fig.4 läßt erkennen, daß die Ausmauerung 16 an der Innenseite des Gehäuses 14 aus mehreren Lagen unterschiedlichen Materials bestehen kann. Für die Erfindung kommt es jedoch darauf nicht an.

Die Brücke 20 bildet einen im Reaktorraum 24 fest angebrachten Einbau, der bei dem in den F i g. 1,2 sowie 4 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel den Querschnitt des Reaktorraumes radial durchsetzt Sie besteht im unteren Teil aus einem etwa halbkreisförmigen Tonnengewölbe 34, welches aus mehreren Steinen 36 zusammengesetzt ist Die Steine können mörtellos zusammengefügt sein. Die das Tonnengewölbe tragenden Widerlager 38 befinden sich in der Ausmauerung des Reaktors 12 und sind ggf. Teile derselben.

Die Steine 36 des Gewölbes sind so angeordnet und geformt daß das Gewölbe 34 in Seitenansicht (Fi g. 4) oberseitig im wesentlichen horizontal begrenzt ist. Die horizontale obere Begrenzung der Gewölbesteine sind oberseitig mit einer Ausnehmung versehen, derart, daß sich eine im Querschnitt halbkreisförmige, im wesentlichen horizontal verlaufende rinnenartige Ausnehmung 40 ergibt innerhalb welcher ein Rohr 42 aus Metall, vorzugsweise Stahl, angeordnet ist Innerhalb des Bereiches der Zuführungseinrichtung 20 wird die untere Hälfic dieses Metallrohres 42 durch die mit den vorerwähnten Ausnehmungen versehenen Steine 36 nach außen, also gegenüber dem Reaktorraum 24, abgeschirmt. Die obere Hälfte des Metallrohres 42 wird durch einen Aufsatz 44 bildende Steine 46 aus feuerfestem Material abgeschirmt Dieser Aufsatz 44 wird auch vom Tonnengewölbe getragen. Insbesondere die Fig.5 und 6 der Zeichnung lassen erkennen, daß die Steine 46 ebenfalls mit halbkreisförmigen Ausnehmungen versehen sind, die eine die Ausnehmung 40 in den Steinen 36 ergänzende rinnenartige Ausnehmung 48 bilden. Die Steine 46 übergreifen das Metallrohr 42, so daß sie sich seitlich neben letzterer auf der Oberseite des Tonnengewölbes 34 abstützen. Insbesondere die F i g. 5 und 6 lassen erkennen, daß zwischen den die horizontale obere Begrenzung bildenden Steinen 36 einerseits und den Steinen 46 des Aufsatzes 44 andererseits eine Nut-Fedcr-

Verbindung 49 vorhanden ist, die einmal einen Formschluß und somit auch bei mörtelfreiem Zusammenfügen einen einwandfreien Halt der Steine aneinander gewährleistet, andererseits aber auch verhindert, daß die Hitze durch die Fugen zwischen den Steinen 36 und 46 auf das Metallrohr 42 unmittelbar zur Einwirkung kommen kann.

Der Aufsatz 44 trägt eine weitere Lage 50 aus Steinen 52, die nach oben sich stark verjüngend ausgebildet sind. Auch hier ist eine Nut-Feder-Verbindung 54 zwischen Aufsatz 44 und Lage 50 vorgesehen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schwalbenschwanz ausgebildet ist.

Die Verjüngung dient im wesentlichen dazu, die Oberseite der Brücke 20 so schmal werden zu lassen, daß sich dort keine Feststoffteilchen ablagern können. Außerdem begünstigt die nach oben sich verjüngende Querschnittsform die strömungstechnischen Gegebenheiten innerhalb des Reaktorraumes 24.

Es ist möglich, die Brücke 20 auch aus einer Lage von Steinen herzustellen und den das Metallrohr 42 aufnehmenden, von den Ausnehmungen 40 und 48 gebildeten Kanal durch entsprechende Durchbrechungen in den Steinen zu bilden. Jedoch wird aus fertigungstechnischen Gründen eine mehrlagige Ausgestaltung des Einbaus vorzuziehen sein. Das Metallrohr 42 ist über eine Verbindungsleitung 56 an eine Quelle für heißes Vergasungsmittel, z. B. Wasserstoff oder wasserstoffhaltiges Gas angeschlossen. Insbesondere die Fig. 1 und 4 lassen erkennen, daß das Gehäuse 14 des Reaktors 12 in Höhe der Brücke 20 außenseitig mit einem Fortsatz 58 versehen ist, der innerseitig ebenfalls eine Ausmauerung 60 aus feuerfestem keramischem Material aufweist, innerhalb welcher die metallische Verbindungsleitung 56 angeordnet ist. Die Ausgestaltung des in der Zeichnung, insbesondere Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels, ist so gewählt, daß das Metallrohr 42 sich über die eigentliche Brücke 20 bis in den Fortsatz 58 erstreckt, wobei der dort befindliche Bereich 61 nahe seinem der Brücke 20 abgekehrten Ende 62 außenseitig mit fest angebrachten metallischen Halterungen 64 versehen ist, die innerhalb des Mauerwerkes 16 des Fortsatzes 58 eingebettet sind und somit die Lage des Metallrohrs 42 nahe dessen Ende 62 fixieren. Das heißt daß die durch die Wärmeeinvirkung verursachten Längenänderungen des Metallrohres 42 und des daran einstückig anschließenden Bereiches 61 sich im wesentlichen zwischen Halterungen 64 einerseits und dem freien Ende 66 des Metallrohres 42 auswirken. Dieses Ende 66 ist daher innerhalb der Zuführungseinrichtung 20 bzw. der anschließenden Ausmauerung 16 so gelagert, daß es in Längsrichtung um das erforderliche Maß frei verschiebbar ist. Die Verbindungsleitung 56 ist ebenfalls durch Halterungen 68 nahe ihrem der Brücke 20 zugekehrten Ende 69 fixiert, so daß die durch thermische Einwirkung verursachten Längenänderungen sich im wesentlichen zur anderen Seite hin auswirken. Die Verbindung zwischen der Verbindungsleitung 56 sowie dem Leitungsbereich 62 erfolgt über einen Rohranschnitt 70, der die Enden der Leitung 56 und des Bereiches 61 teleskopartig übergreift, so daß auch hier die Möglichkeit einer Längenänderung aufgrund von Tempsratureinwirkungen besteht In beiden Fällen sind die Halterungen 64 bzw. 68 als umlaufendes, konisches Blech ausgebildet, das an seinem Bereich kleinsten Durchmessers mit dem jeweiligen Rohrabschnitt verschweißt und an seinem Bereich größten Durchmessers an der Reaktorwandung bzw. im Reaktorgehäuse fest verankert ist Durch diese Ausbildung wird auf einfache Weise eine Festlegung des jeweiligen Rob.rabschnittes in axialer Richtung derart erreicht, daß einerseits die Lage des Rohrabschnittes gesichert ist, andererseits jedoch eine ungehinderte durch Temperaturänderungen bewirkte Längenänderung erfolgen kann.

Die gesamte aus dem Metallrohr 42 und dem damit einstückig verbundenen Bereich 61, dem Rohrabschnitt 70 und der Verbindungsleitung 56 bestehende Rohrleitung aus metallischem Werkstoff ist innenseitig mit einer rohrförmigen Auskleidung 72 aus feuerfestem Material versehen. Diese Auskleidung besteht aus einzelnen, lose in die metallische Rohrleitung eingeschobenen Rohrabschnitten 74, 76, 78,80. Insbesondere F i g. 4 läßt erkennen, daß die einzelnen Rohrabschnitte 74 bis 80 stumpf voreinander stoßen. Besondere Vorkehrungen zur Befestigung dieser Abschnitte 74 bis 80 sind nicht erforderlich. Vielmehr liegen diese lose in den jeweils zugehörigen Abschnitten der metallischen Rohrleitung.

Lediglich der innerhalb des Metallrohres 42 in der Brükke 20 befindliche Rohrabschnitt 74 aus feuerfestem Material ist gegen Verdrehen um die Längsachse relativ zum zugehörigen Metallrohr 42 gesichert. Zu diesem Zweck ist das Rohrstück 74 aus keramischem Material nahe seinem freien Ende außenseitig mit einer Ausnehmung oder Abflachung 82 versehen, an der ein am Metallrohr 42 innenseitig befindlicher Steg 84, der quer zur Längsachse verläuft, anliegt. Auf diese Weise wird eine relative Verdrehung zwischen Metallrohr 42 und Rohrstück 74 verhindert. Die Abflachung bzw. Ausnehmung 82 ist so lang, daß eine Längsverschiebung des Steges 84 relativ zum Rohrabschnitt 84, die durch unterschiedliche Längenänderungen unter Temperatureinfluß bewirkt werden kann, möglich ist.

Die vorbeschriebene Sicherung gegen relatives Verdrehen zwischen Metallrohr 42 und Rohrstück 74 trägt der Tatsache Rechnung, daß innerhalb der Brücke 20 beide Abschnitte 42 und 74 mit Durchbrechungen für den Durchtritt der Vergasungsmittel versehen sind. Insbesondere die F i g. 6 bis 8 zeigen, daß diese Durchbrechungen im unteren Bereich der beiden Rohrabschnitte 42 und 74 angebracht sind und im Rohrstück 74 aus feuerfestem Material als Langlöcher 86 und im Metallrohr 42 als runde Durchbrechungen 88 ausgebildet sind.

Letztere haben die Funktion, das Vergasungsmittel zu dosieren und in der gewünschten Weise über die Länge der Brücke 20 verteilt in den Reaktionsraum 24 eintreten zu lassen. Die Ausgestaltung der Löcher 86 im Rohrstück 74 aus feuerfestem Material trägt der Tatsache

so Rechnung, daß bei Temperaturänderungen unterschiedliche Längenänderungen der beiden Rohrabschnitte 42 und 74 auftreten. Da die Dosierfunktion den Durchbrechungen 88 im Metallrohr 42 zukommt, ist eine genaue Bemessung der Löcher 86 nicht erforderlich. Letzteres gilt auch für die Austrittsöffnungen 89 im Tonnengewölbe 34 bzw. den dieses bildenden Steinen 36. Diese Austrittsöffnungen 89 sind ebenfalls als Langlöcher ausgebildet, deren Form und Größe an dem dem Metallrohr 42 zugekehrten Ende zweckmäßig der Form und Größe der Langlöcher 86 im Rohrstück 74 entspricht In Richtung auf die Außenwand des Tonnengewölbes 34 bzw. der es bildenden Steine 36 erweitern sich die Durchbrechungen, wobei sie so geführt sind, daß sie seitlich aus der Zuführungseinrichtung 20 bzw. dessen Tonnengewölbe 34 austreten, wie dies durch die Pfeile 90 in den F i g. 5 bis 8 angedeutet ist. Vom Metallrohr 42 bis zur Außenseite des Tonnengewölbes 34 gehen die Austrittsöffnungen 89 in Kanäle 91 größeren Querschnittes über,

deren Verlauf und Querschnittsgröße auch von strömungstechnischen Belangen bestimmt sein kann. Der Tatsache, daß die Vergasungsmittel an beiden Seiten der Brücke 20 bzw. des Gewölbes 34 aus letzterem austreten, trägt auch die Anordnung der Löcher 86, der Durchbrechungen 88 und der Austrittsöffnungen 89 Rechnung, die beidseitig der vertikalen, durch den Mittelpunkt hindurchgehenden Längsebene des Metallrohres 42 im unteren Bereich angeordnet sind und nach unten weisend münden, so daß sie nicht verstopfen und auch einander gegenüberliegend versetzt angeordnet sind, vodurch eine besonders gute Verteilung des Vergasungsmittels im Reaktionsraum 24 erreicht wird. Größe und Anzahl der Durchbrechungen 88 im Metallrohr 42 sind so gewählt, daß die Summe aller Querschnitte kleiner ist als die Querschnittsfläche des Metallrohres 42 bzw. der vorgeschalteten Zuleitung. Dadurch baut sich innerhalb des Metallrohres 42 ein gewisser Überdruck auf, der zu einem gleichmäßigen Austreten des Vergasungsmittels durch alle Durchbrechungen 88 führt.

Sämtliche die Brücke 20 bildenden Steine sind mit dem jeweils benachbarten Stein durch eine Nut-Feder-Verbindung formschlüssig verbunden, wie dies beispielsweise in den F i g. 4 und 6 der Zeichnung bei 92 und bei 93 angedeutet ist. Und auch die Steine 46 greifen, wie in den Fig.4 und 5 deutlich erkennbar, mit Vorsprüngen 97 dachförmig übereinander. Die die Brücke 20 bildenden Steine weisen soviele Vorsprünge und Nuten an den aneinander angrenzenden Flächen wie möglich auf. Diese Maßnahme verleiht dem Bauwerk eine hohe Dehnungsfähigkeit in allen Richtungen und stellt sicher, daß es beim Schrumpfen infolge Wärmeabfalls immer wieder in seine Ursprungsgestalt zurückkehrt.

Das Metallrohr 42 und das darin befindliche Rohrstück 74 aus feuerfestem Material sind an ihrem der Verbindungsleitung 56 abgekehrten Ende lösbar verschlossen. Dies geschieht unter Verwendung einer Verschlußscheibe 94, die unter Zwischenschaltung einer Dichtung 95 an einem Innenflansch 96 anliegt, der nahe dem freien Ende 66 des Metallrohres 42 an diesem angeschweißt ist

Es ist selbstverständlich möglich, auch durch dieses Ende des Metallrohres 42 Vergasungsmittel zuzuführen. Dies ist jedoch im allgemeinen nicht notwendig, so daß die Möglichkeit besteht, durch dieses Ende nach Entfernen der Verschlußscheibe 94 beispielsweise eins Fernsehkamera einzuführen, um so den inneren Zustand der Leitung zu überprüfen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 sind innerhalb des Reaktors 112 zwei Zuleitungsbrücken 120 angeordnet, von denen jede in der Weise ausgebildet ist wie die Brücke 20 des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1. Die Ausführungsform gemäß F i g. 3 wird insbesondere bei einem Reaktor mit sehr großem Durchmesser bzw. Querschnitt in Frage kommen, um trotz der großen Querschnittsabmessung eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Vergasungs- und Fluidierungsmediums über den Querschnitt zu erreichen. Bei beiden Ausführungen nehmen die Brücken 20 bzw. 120 nur einen Teil der Querschnittsfläche ein, so daß die festen Vergasungsrückstände an den Brücken 20 bzw. 120 vorbei nach unten in den Bereich gelangen können, in dem in der Darstellung gemäß F i g. 1 die festen Vergasungsrückstände 32 gesammelt werden. Im Falle der Ausfüh- rungsform gemäß Fig.2 verläuft die Zuführungseinrichtung entlang dem Durchmesser des Reaktorquerschnittes. Im Falle der Ausführungsform gemäß F i g. 3 verlaufen die beiden Brücken 120 entlang zweier paralleler Sehnen des Querschnittes. Die Zuführungseinrichtung 18 für das zu vergasende, feste kohlenstoffhaltige Material verläuft im wesentlichen parallel zu den Brükken 20 bzw. 120, wobei sie im Falle der F i g. 2 mit der Brücke 20 fluchtet.

Der Reaktor gemäß der Erfindung ist in besonderer Weise für die hydrierende Vergasung unter hohem Druck geeignet, bei welcher Wasserstoff oder wasserstoffhaltiges Gas unter hohem Druck und mit hoher Temperatur in den Reaktor eingeführt wird. Die Erfindung kann aber auch bei anderen Vergasungsverfahren und zur Zuführung anderer Vergasungsmittel, z. B. Sauerstoff und/oder Dampf. Λ luvendung finden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke für einen Wirbelbett-Druckvergaser zum Vergasen von festen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, die aus feuerfestem keramischem Material besteht, wobei innerhalb der Zuleitungsbrücke sich eine in Längsrichtung verlaufende Leitung für das Vergasungsmittel befindet, die mit nach unten und/oder zu den Seiten weisenden Austrittsöffnungen versehen ist und die mit der Auskleidung des Vergasers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,

daß der untere Bereich der Brücke (20) aus zu einem Gewölbe (34) zusammengesetzten feuerfesten Steinen (36) besteht und die Enden des Gewölbes (34) auf der Auskleidung (16) abgestützt sind,
daß auf bzw. in dem Gewölbe (34) ein mit Durchbrechungen (88) versehenes Metallrohr (42) angeordnet ist, dessen Durchbrechungen (88) mit den Austrittsöffnungen (89) fluchten,

daß das Metallrohr (42) innen mit feuerfestem Material (74) ausgekleidet ist, das ebenfalls fluchtend angeordnete Löcher (86) aufweist, und
daß das Metallrohr (42) im Bereich des Reaktorraumes (24) allseits durch feuerfestes Material umschlossen ist.

2. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewölbe (34) als halbkreisförmiges Tonnengewölbe ausgebildet ist.

3. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewölbe (34) in Seitenansicht oben horizontal begrenzt ist.

4. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewölbe (34) im Querschnitt oben mit einer Ausnehmung (40) für das Metallrohr (42) versehen ist.

5. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewölbe (34) einen das Metallrohr (42) abschirmenden Aufsatz (44) aus feuerfestem Material trägt, der mit einer längsverlaufenden, dem Metallrohr (42) angepaßten Ausnehmung (48) versehen ist.

6. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatz (44) sich im Querschnitt nach oben verjüngt.

7. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Auskleidung des Metallrohres (42) aus wenigstens einem lose in die Rohrleitung (42) eingeschobenen Rohrstück (74) aus feuerfestem, keramischem Material besteht.

8. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (42) und seine innere Auskleidung wenigstens im Bereich der Löcher (86) und der Durchbrechungen (88) in Umfangsrichtung gegeneinander fixiert sind.

9. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (88) und die Löcher (86) zum Ausgleich von Längenänderungen verschieden groß sind.

10. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher

(86) den größeren Querschnitt aufweisen.

11. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (86) Langlöcher sind, deren längere Achse in Längsrichtung der Rohrleitung verläuft

IZ Vergasungsmittei-Zuleitungsbrücke nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß die Breite der Langlöcher (86) dem Durchmesser der Durchbrechungen (88) in dem Metallrohr (42) entspricht.

13. Vergasungsmittel Zuleitungsbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die einzelnen Steine (36, 46, 52) von Gewölbe (34) und/oder Aufsatz (44,50) wenigstens zum Teil durch Nuten und Federn formschlüssig miteinander verbunden sind.

14. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Steine (36, 46,52) vom Gewölbe (34) oder Aufsatz (44,50) durch feuerfesten Mörtel miteinander verbunden sind.

15. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallrohr (42) sich wenigstens an einem Ende einstückig bis zur Verbindung mit der Zuführungsleitung (56) für das Vergasungsmittel fortsetzt und dort über eine Halterung (64) im umgebenden Mauerwerk (60) festgelegt ist

16. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie parallel zur Zuführungsvorrichtung (18) für den Brennstoff verläuft.

17. Vergasungsmittel-Zuleitungsbrücke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet daß sie in derselben vertikalen Ebene liegt wie die Zuführungsvorrichtung (18).