DE3137586C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von aus einem Vergasungsreaktor kommenden Prozeßgasen vor ihrem Eintritt in ein System der Abhitzeverwer­ tung.

Bei Prozeßgasen, die in einem Vergasungsreaktor er­ zeugt werden, z. B. solchen in der Kohlevergasung, ist es erforderlich, die mit ca. 1500°C aus dem Reak­ tor austretenden Vergasungsgase auf eine Tempera­ tur abzukühlen, die eine ungestörte prozeßtechnische Weiterverarbeitung ermöglicht.

Darüberhinaus ist es aber auch neben der Abkühlung erstrebenswert, die mit festen und flüssigen Bestand­ teilen beladenen Vergasungsgase auf ihrem Förderweg einem intensiven Mischeffekt zu unterziehen, um in einer in der Regel konvektiv betriebenen, sogenannten Endabkühlung ein Gas vorliegen zu haben, welches gegenüber den dort installierten Heizflächen weitgehend reaktionsneutral ist.

Aus der DE-OS 30 24 469 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Partialoxidation von kohlenstoffhaltigen Festbrennstoffen bekannt, wobei Prozeßgas mit einer Temperatur von ca. 927 bis 1649°C ohne Abschreckung mit Wasser auf eine Temperatur von ca. 649 bis 982°C abgekühlt wird.

Bei dieser Abkühlung erfolgt eine weitgehende Reini­ gung von festen Bestandteilen. Die Abkühlung des Prozeßgases erfolgt durch direkten Wärmeaustausch mit einem entgegengesetzt gerichteten Strom gekühl­ ten, gereinigten und verdichteten Gases, das zu die­ sem Zweck im Kreislauf geführt werden muß. Das gerei­ nigte und gekühlte Prozeßgas wird gegebenenfalls in einer vom Abscheider getrennten nachgeschalteten Vorrichtung konvektiv weiter abgekühlt.

Aufgabe der Erfindung ist, Abkühlung, Abscheidung bzw. Reinigung sowie weitere konvektive Abkühlung in einer kompakten Apparatur vorzunehmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Prozeß­ gase vor Eintritt in das Abhitzesystem auf eine Tempe­ ratur von mindestens 800°C abgekühlt, danach in einem dem konvektiven Abkühlungssystem vorgeschalteten Abscheidesystem von den festen Bestandteilen weitgehend befreit und danach in einem konvektiven Abkühlungssystem weiter auf eine Temperatur von mindestens 250°C abgekühlt.

Die Vorteile, die mit der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung erreicht werden, bestehen darin, daß eine Erstabkühlung der Prozeßgase bereits auf dem Transportweg zum Abscheider erfolgt, wobei jedoch gleichzeitig die festen Bestandteile weitgehend abgeschieden werden. Danach wird bereits vorabgekühltes und von Feststoffpartikeln weitgehend befreites Prozeßgas dem konvektiven Abhitzesystem zugeleitet, wo die weitere Abkühlung auf z. B. 250°C erfolgt. Diese sogenannte zweite Abkühlungsphase kann in bezug auf den Abkühleffekt weitgehend konstant gehalten werden, da im Prozeßgas der Feststoffpartikelanteil reduziert ist und dadurch die Konvektivheizflächen weniger schnell verschmutzen. Unterstützt wird der Effekt der Abküh­ lung in der sogenannten 2. Phase noch dadurch, daß die Konvektivheizflächen während des Betriebes von außen gereinigt werden können. Als Reinigungselemente können Schlageinrichtungen Verwendung finden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Funktion werden anhand der Figur in Verbindung mit einem sogenannten Abhitzekessel beispielsweise näher beschrie­ ben.

Das aus dem nicht dargestellten Vergasungsreaktor kommende Prozeßgas wird über eine Leitung 1, die innen Kühlflächen 2 in Form von Rohren in Rohr-Steg- Rohr-Konstruktion enthält, abgekühlt. Zwischen den sogenannten Rohrkühlflächen 2 und der Rohrwand der Leitung 1 ist zusätzlich Isolierstampfmasse 3 vor­ gesehen. Die Prozeßgasleitung 1 ist außenseitig mit Reinigungselementen 4 versehen, die sicherstellen, daß der Kühleffekt der Prozeßgase in diesem Bereich bei Verschmutzung der Heizflächen erhalten bleibt. Die Prozeßgase treten anschließend in einen soge­ nannten Zyklon 5 ein, in dem ein Teil der im Gas befindlichen Feststoffpartikel abgeschieden werden. Dieser Zyklon ist mit den sich oberhalb von ihm anschließenden sogenannten Konvektivheizflächen in einem Behälter 6 als integrierender Bestandteil in­ stalliert. Im Zyklon wird aufgrund der Strömungs­ partikelchen die bereits in der Rohrleitung 1 einsetzende Durchmischung eines Prozeßgases fort­ gesetzt, sodaß dieses innig durchmischt den konvek­ tiven Abkühlungsbereich durchströmen kann. Der Bereich des Abhitzekessels, in dem ein konvektiver Wärme­ übergang stattfindet, ist mit verschiedenen Kühlflä­ chen versehen. Benutzt werden sogenannte Wand­ kühlflächen 7, die als stehende Heizflächen in Rohr- Steg-Rohr-Konstruktion ausgebildet sind. Diese sind gegenüber der Außenwand 11 mittels einer Stampf­ masse 12 zentriert.

In dem inneren freien Raum sind Heizflächen 8 in Schottenform zu Rohr-Steg-Rohrwänden verschweißt vorgesehen. Mit 9 ist eine Konvektivkühlfläche be­ zeichnet, die Rohre in Wendelformführung, ebenfalls mit Stegen verschweißt, vorsieht. Gleiches gilt für die Konvektivkühlflächen 10. Der Einsatz von Schotten­ heizflächen 8 im unteren Bereich und von wendelförmig­ geführten Rohr-Steg-Rohr-Zylinderheizflächen dient dem Zweck, der im unteren Bereich des Abhitzekessels noch stärker vorhandenen Verschmutzung entgegenzuwirken. Die schottenartigen Heizflächen und die zylinderförmi­ gen Heizflächen, die sich im inneren freien Raum des Behälters befinden, sind tauchsiederähnlich von oben eingehangen. Die Kühlflächen 7, 8, 9 und 10 werden von außen mit Einrichtungen 17 in Schwingungen ver­ setzt und dadurch gereinigt. Die Tragelemente 13 für die zylinderförmigen Heizflächen dienen in Verbindung mit dem Rohr 14 und einem Regelorgan 15 gleichzeitig als Strömungsregulanz, insbesondere im Hinblick auf die Einhaltung einer gleichbleibenden Temperatur am Austritt 16.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Behandeln von aus einem Vergasungs­ reaktor kommenden Prozeßgasen, gekennzeichnet durch einen Behälter (6) mit einem im unteren Teil angeord­ neten Zyklon (5), zu dem eine Gaseintrittsleitung (1), die innen Wandkühlflächen (2) enthält, führt, mit dem Zyklon nachgeschalteten Wandkühlflächen (7), mit in dem inneren freien Raum angeordneten schottenförmigen Heizflächen (8) und mit diesen nach­ geschalteten Zylinderheizflächen (9, 10).