DE3239320A1

DE3239320A1 - Ruehrvorrichtung eines reaktors zum vergasen fester brennstoffe

Info

Publication number: DE3239320A1
Application number: DE19823239320
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr. Albrecht; Rudolf 6380 Bad Homburg Jakobs; Osman 6000 Frankfurt Turna; Helmut Dr. 6078 Neu-Isenburg Vierrath; Manfred 6309 Rockenberg Weil; Klaus 6457 Maintal Zapke
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1982-10-23
Filing date: 1982-10-23
Publication date: 1984-04-26
Also published as: GB2128494B; FR2534925A1; FR2534925B3; GB2128494A; GB8324857D0; US4536193A

Description

METALLGESELLSCHAFT AG O Frankfurt, 22.10.1982

-WGN/HSZ-Nr. 8920 LÖ

Rührvorrichtung eines Reaktors zum Vergasen fester Brennstoffe

Die Erfindung betrifft einen Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe, insbesondere Kohle, unter einem Druck von 5 bis 150 bar mit freien Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid enthaltenden Vergasungsmitteln, dabei bildet der Brennstoff im Reaktor ein Festbett, das sich langsam nach unten bewegt, die Vergasungsmittel werden von unten in das Festbett eingeleitet; die unverbrennlichen mineralischen Bestandteile des Brennstoffs werden als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen und im Festbett befindet sich mindestens ein um eine vertikale Achse drehbarer Rührarm mit im Querschnitt etwa Dreiecksform, einer das Kohlebett durchdringenden Schneidekante und einer rückwärtigen Brechkante.

Eine solche Rührvorrichtung ist aus dem deutschen Patent 23 53 241 und dem dazu korrespondierenden US-Patent 3 951 661 bekannt. Auch die deutsche Auslegeschrift 10 21 116 zeigt einen Reaktor mit Rührarm. Die Vergasung fester Brennstoffe ist bekannt und z.B. in Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage (1977), Band 14, Seiten 383 bis 386, dargestellt. Einzelheiten des Vergasungsverfahrens mit festbleibender Asche sind den US-Patenten 3 540 867 und 3 854 895 zu entnehmen. Die Verfahrensvariante mit Abzug flüssiger Schlacke ist in den britischen Patentschriften 1 507 905, 1 508 671 und 1 512 677 erläutert.

Bei dem für den Reaktor geeigneten Brennstoff handelt es sich üblicherweise um nichtbackende, blähende oder backende Kohle,

doch kann auch anderes kohlenstoffhaltiges Material wie z.B. Holz, Torf oder Biomasse vergast werden. Der körnige Brennstoff weist eine Korngröße etwa im Bereich von 3 bis 60 mm auf, damit das Festbett ausreichend gasdurchlässig ist. Es ist bekannt, das Festbett zum Verbessern der Gasdurchlässigkeit mit einer Rührvorrichtung mit einem oder mehreren Rührarmen aufzulockern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rührarm zu schaffen, der im Temperaturbereich von 200 bis 1100⁰C eingesetzt werden kann und auch für hohe Beanspruchungen geeignet ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Schneidekante und die Brechkante des Rührarms mit auswechselbaren Armierungen versehen sind, wobei die Armierung der Schneidekante aus mehreren, mit einem Dehnungsspalt nebeneinander angeordneten, im Querschnitt etwa V-förmigen Armierungsstücken besteht. Durch die Auswechselbarkeit der Armierungen kann verstärktem Verschleiß Rechnung getragen werden, was auch für die Armierung der Brechkante mittels mehrerer, einzel auswechselbarer Einzelstücke gilt. Des weiteren bringen die Armierungsstücke der Schneidekante den Vorteil mit sich, daß unterschiedliche Wärmedehnungen nicht zu Spannungen in der Armierung führen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Armierungsstücke bei Umgebungstemperatur beweglich am Rührarm angeordnet sind, was sowohl für die Armierung der Schneidekante als auch für die in Stücke aufgeteilte Armierung der Brechkante gilt. Diese Ausgestaltung vermeidet Spannungen zwischen dem üblicherweise wassergekühlten Rührarm und den mit der heißen Kohle in Berührung stehenden Armierungen.

Eine Ausgestaltung des Rührarms ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 die Ansicht eines Rührarms und Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

Der Rührarm 1 der Fig. 1 ist an einer vertikalen Welle 2 befestigt, die gestrichelt eingezeichnete Kühlwasserleitungen 3 und 4 enthält. Durch das Kühlwasser werden die Welle und der Rührarm 1 gekühlt. Im Betrieb bewegt sich der Rührarm durch den zu vergasenden körnigen Brennstoff, der ein Festbett bildet. Während die Welle 2 im Drehsinn 5 (Fig. 1) bewegt wird, bewegt sich der im Querschnitt etwa dreieckige Rührarm, vgl. Fig. 2, in Richtung des Pfeils 6 durch das Brennstoff-Festbett.

Der Rührarm weist zum Schutz der Vorderkante, die auch als Schneidekante bezeichnet wird, eine Anzahl von Armierungsstücken 7 auf, die im Querschnitt etwa V-förmig ausgebildet sind. Für die Wasserkühlung besitzt der Rührarm zwei Kammern und 9 für hin- und zurückfließendes Wasser. Die rückwärtige Oberkante des Rührarms, die alsBrechkante bezeichnet wird, ist ebenfalls armiert und hierzu mit keilförmigen Armierungsplatten 10 versehen. Die Armierungsstücke 7 und die Platten haben eine Breite, gemessen parallel zur radialen Erstreckung des Rührarms, von etwa 5 bis 50 cm, dabei besteht zwischen benachbarten Stücken 7 oder Platten 10 jeweils ein Dehnungsspalt, der bei Umgebungstemperatur 0,1 bis 5 mm breit sein kann.

Die Stücke 7 und Platten 10 sind am wassergekühlten Rührarm so befestigt, daß zwischen der Armierung und dem Rührarm noch eine gewisse, wenn auch geringfügige Beweglichkeit bleibt. Dadurch wird verhindert, daß die großen Temperaturunterschiede zu Spannungen und Beschädigungen führen. Die in Fig. 2 dargestellte Befestigung besteht aus Bolzen 11, deren Schaftdurchmesser kleiner als die zugehörige Bohrung 12 am Rührarm ist. Üblicherweise genügen Durchmesserunterschiede von 1 bis

OAD ORIGiNAL

3 ram, Der Kopf des Bolzens 11 befindet sich in einer Ausnehmung 13 des Armierungsstücks 7 bzw. der Platte 10, so daß der Kopf nicht aus dem Umriß des Stücks 7 oder der Platte 10 hervortritt. Jeder Bolzen der Schneidekante ist durch einen Haltering 14 gesichert; an der Brechkante ist die Halteplatte 14a als rechteckiger geteilter Hitzeschild ausgebildet. Das Material der Armierungsstücke 7 und der Platten 10 muß gegebenenfalls auch noch bei Temperaturen von 1100⁰C verschleißfest sein, es kommen deshalb hierfür z.B. verschiedene Arten von Chrom-Nickel-Stahl oder auch Keramik in Frage.

L eersei te

Claims

Patentansprüche

1 )J Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe, insbesondere e, unter einem Druck von 5 bis 150 bar mit freien Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid enthaltenden Vergasungsmitteln, der Brennstoff bildet im Reaktor ein Festbett, das sich langsam nach unten bewegt, die Vergasungsmittel werden von unten in das Festbett eingeleitet, die unverbrennlichen mineralischen Bestandteile des Brennstoffs werden als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen und im Festbett befindet sich mindestens ein um eine vertikale Achse drehbarer Rührarm mit im Querschnitt etwa Dreiecksform, einer das Kohlebett durchdringenden Schneidekante und einer rückwärtigen Brechkante, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidekante und die Brechkante mit auswechselbaren Armierungen versehen sind, wobei die Armierung der Schneidekante aus mehreren, mit einem Dehnungsspalt nebeneinander angeordneten, im Querschnitt etwa V-förmigen Armierungsstücken besteht.
2) Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsstücke bei Umgebungstemperatur beweglich am Rührarm angeordnet sind.
3) Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung der Brechkante aus mehreren Stücken besteht, die bei Umgebungstemperatur beweglich am Rührarm angeordnet sind. .
4) Reaktor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierungsstücke der Schneidekante und der Brechkante mit Bolzen am Rührarm angeordnet sind.