DE3312449A1 - Method and device for gasifying/combusting pulverulent fuels - Google Patents
Method and device for gasifying/combusting pulverulent fuelsInfo
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Abstract
Description
,-Titel der Erfindung . ., Title of the invention. .
"Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung/Verbrennung staubförmiger Brennstoffe""Process and device for gasification / combustion dusty fuels "
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung.·"betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung staubförmiger Brennstoffe durch Vergasung zur Erzeugung von CO- und EL-haltigen Gasen oder durch Verbrennung, insbesondere unter erhöhtem Druck, unter ■staubförmigen Brennstoffen sind sowohl auf Staubfeinheit zerkleinerte Braunkohle, Steinkohle, Schwelkoks und Hochtemperaturkoks, als auch feste kohlenstoffhaltige Rückstände der Kohleveredlung und der Erdölaufbereitung sowie staubfein zerkleinerte feste, kohlenstoffhaltige organische Materialien anderer Herkunft, wie Holzabfälle, Altreifen und Kunststoffabfälle zu verstehen.The invention relates to a method and an apparatus for the use of pulverized fuels by gasification to generate CO and EL-containing gases or by Combustion, especially under increased pressure, under ■ dusty fuels are both on dust fineness Crushed lignite, hard coal, low-temperature coke and high-temperature coke, as well as solid carbonaceous residues coal refining and crude oil processing as well as solid, organic carbonaceous crushed dust To understand materials of other origin, such as wood waste, old tires and plastic waste.
Charakterisierung der bekannten technischen LösungenCharacterization of the known technical solutions
¥icht zulätzt wegen der breiten Brennstoffpalette hat sich in der Technik der Synthesegaserzeugung aus festen Brennstoffen die 'Vergasung nach dem Prinzip der Partialoxyda-·, s· tion mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxydationsmittel' als besonders vorteilhaft erwiesen. Der Brennstoff wird dabei staubförmig eingesetzt. Soll diese Vergasung unter höherem Druck, beispielsweise bei 3 bis 5 MPa, erfolgen, so ist die sichere Einspeisung des staubförmigen Brennstoffes in das Drucksystem und seine gleichmäßige Dosierung ein besonderes technisches Problem.¥ layer of the synthesis gas from solid fuels zulätzt because of the wide range of fuels has in the art, the 'gasification according to the principle of the Partialoxyda- · s · tion with a free oxygen-containing oxidizing agent' as proven particularly advantageous. The fuel is used in the form of dust. If this gasification is to take place under higher pressure, for example at 3 to 5 MPa, then the reliable feeding of the pulverized fuel into the pressure system and its uniform metering is a particular technical problem.
Das gleiche gilt für die Verbrennung staubförmiger Brennstoffe bei erhöhtem Druck, beispielsweise in Verbindung mit einer Gasturbine, Sowohl bei der Vergasung als auch bei der Verbrennung wird der staubförmige Brennstoff in einem fluiden Medium suspendiert, einem oder mehreren Brennern einer Brennkammer zugeführt, in der der Umsatz mit dem Oxydationsmittel erfolgt, das ebenfalls über den oder die Brenner eingeführt wird. Verbrennungs- und Vergasungsprozesse unterscheiden sich dabei im Grunde nur durch das Verhältnis von freiem Sauerstoff im Oxydationsmittel zum staubförmigen Brennstoff, das bei Verbrennungsprozessen gleich oder größer, bei Vergasungsprozessen deutlich kleiner als das zu vollständigem Umsatz de3 Brennstoffes zu CO« und HUO erforderliche stöchiometrische Verhältnis gewählt wird. Wenn auch Verbrennungsprozesse in der Regel mit Luft, Vergasungsprozesse mit Gemischen von technischem Sauerstoff mit Wasserdampf als Oxydationsmittel betrieben werden, sind Verbrennungsprozesse mit technischem Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft und Vergasungsprozesse mit Luft als Oxydationsmittel bekannt.The same applies to the combustion of fuel in the form of dust at increased pressure, for example in connection with a gas turbine, both during gasification and During combustion, the pulverized fuel is suspended in a fluid medium, one or more Burners fed to a combustion chamber in which the conversion takes place with the oxidizing agent, which is also via the or the burner is inserted. Combustion and gasification processes basically only differ through the ratio of free oxygen in the oxidizing agent to the dusty fuel that occurs in combustion processes equal to or greater, in gasification processes significantly less than that for complete conversion de3 Fuel to CO «and HUO required stoichiometric Ratio is chosen. Even if combustion processes usually with air, gasification processes with mixtures are operated by technical oxygen with water vapor as an oxidizing agent, are combustion processes with technical oxygen or oxygen-enriched Air and gasification processes with air known as an oxidizing agent.
Vielfach wird als fluides Medium für den Transport des staubförmigen Brennstoffs zum Brenner ein Gas, im folgenden als Trägergas bezeichnet, verwendet. Als Trägergas dient in der Regel ein inertes Gas, wie Stickstoff, doch werden bei der Vergasung von staubförmigen Brennstoffen auch rückgeführte brennbare Gase eigener Erzeugung, bei der Verbrennung gelegentlich Luft als Trägergase verwendet.In many cases, a gas is used as the fluid medium for transporting the pulverized fuel to the burner, in the following referred to as carrier gas, is used. An inert gas, such as nitrogen, is usually used as the carrier gas. but are used in the gasification of pulverized fuels also recirculated, self-generated combustible gases, occasionally air as carrier gases during combustion used.
Mit DD-WP 147 188 wird ein Verfahren zur Druckvergasung staubförmiger Brennstoff beschrieben, dessen Staubzuführungssystem mit Staub-Trägergas-Verhältniswerten von mehr als 300 kg/nr Trägergas im Betriebszustand arbeitet, und das sich duroh gute Dosiergenauigkeit und hohe Gleichmäßigkeit der Brennstoffzuführung zum Brenner auszeichnet. DD-WP 147 188 describes a method for pressurized gasification of pulverized fuel, its dust supply system with dust / carrier gas ratio values of more than 300 kg / nr carrier gas is working in the operating state, and that is due to the good dosing accuracy and high The uniformity of the fuel supply to the burner distinguishes itself.
Nach dieser Schrift wird der stabförmige Brennstoff über ein Druckschleusensystem einem Dosierbehälter zugeführt, in dessen Unterteil über einen Anströmboden Trägergas eingeblasen wird, das die im Unterteil des Dosierbehälters befindliche Schüttung von staubförmigem Brennstoff soweit auflockert, daß der staubförmige Brennstoff gemeinsam mit dem eingeblasenen Trägergas über eine im Unterteil des Dosierbehälters, oberhalb des Anströmbodens beginnende Förderleitung dem oder einem Brenner der Brennkammer des Vergasungsreaktors zuströmt. Die Auflockerung des staubförmigen Brennstoffes im Unterteil des Dosierbehälters kann dabei soweit gehen, daß von einer partiellen, örtlich auf das Unterteil des Dosierbehälters beschränkten Wirbelschicht gesprochen werden kann. Dabei ist es kennzeichnend, daß die im oberen Teil des Dosierbehälters befindliche Menge an staubförmigem Brennstoff den Charakter einer ruhenden Schüttung hat, die entsprechend der Abförderung zum Vergasungsreaktor langsam nach unten rutscht und im Regelfall nur von der relativ geringen Gasmenge durchströmt wird, die dem Fest stoffvolumen der aus dem Dosierbehälter abgeförderten Staubmenge entspricht. Unter dem in DD WP 147 188 genannten näheren Bedingungen läßt sich der dem Brenner zufließende Staubstrom (in kg staubförmiger Brennstoff je Zeiteinheit) sehr genau durch Variation der dem Unterteil des Dosierbehälters zugeführten Trägergasmenge steuern, wobei in weitem Bereich das "Beladungsverhältnis" von Staub zu Trägergas konstant bleibt. Bei einem typischen Betriebsfall für die Vergasung von Braunkohlenstaub unter einem Druck von 3 MPa wurde beispielsweise ein Braunkohlenstaub-Trägergas-Verhältnis von 400 kg/nr im Betriebszustand erreicht. Die Geschwindigkeit der Staub-Trägergas-Suspension im Förderrohr betrug 3,4 m/s.According to this document, the rod-shaped fuel is over a pressure lock system fed to a dosing tank, Carrier gas is blown into its lower part via an inflow base, which gas in the lower part of the dosing tank existing bulk of pulverulent fuel so far loosens that the pulverulent fuel together with the injected carrier gas via one in the lower part of the dosing tank, Above the inflow beginning conveyor line to the burner or a burner of the combustion chamber of the gasification reactor flows in. The loosening of the dusty Fuel in the lower part of the metering container can go so far that from a partial, localized the lower part of the dosing tank restricted fluidized bed can be spoken. It is characteristic that the one located in the upper part of the dosing tank Amount of pulverulent fuel has the character of a stationary bulk, which corresponds to the removal slowly slides down to the gasification reactor and usually only from the relatively small amount of gas is flowed through, the solid volume of the from the Dosing tank corresponds to the amount of dust removed. Under the more detailed conditions mentioned in DD WP 147 188 the flow of dust flowing into the burner (in kg of dusty fuel per unit of time) varies very precisely control the amount of carrier gas supplied to the lower part of the dosing container, with the "Loading ratio" of dust to carrier gas remains constant. In a typical operating case for gasification For example, pulverized lignite under a pressure of 3 MPa has a pulverized lignite-carrier gas ratio of 400 kg / nr achieved in the operating state. The speed of the dust-carrier gas suspension in the conveyor pipe was 3.4 m / s.
Das im DD-W 147 188 offenbarte Verfahren ist für die Vergasung von staubförmigen Brennstoffen zugeschnitten. Die darin enthaltenen Dichtstrom-Einspeis- und Dosiertechnologie ist jedoch auch voll auf die Verbrennung von staub-The method disclosed in DD-W 147 188 is for gasification cut from dusty fuels. The dense phase feeding and dosing technology contained therein however, is also fully committed to the combustion of dust-
förmigen Brennstoffen, insbesondere unter erhöhtem Druck übertragbar, wobei die niedrige Transportgeschwindigkeit der Staub-Trägergas-Suspension eine erheblich niedrigere Verschleißquote verursacht als normale pneumatische Fördersysteme im Dünnstrom,shaped fuels, especially transferable under increased pressure, the low transport speed the dust-carrier gas suspension is considerably lower Caused wear rate than normal pneumatic conveyor systems in the thin stream,
Obwohl mit der dargelegten bekannten Technologie in den meisten Fällen gute Ergebnisse erzielt wurden, ist es bei einigen Sorten von staubförmigen Brennstoffen schwierig, unter allen Betriebszuständen eine gleichmäßige Auflockerung bzw* Wirbelschichtbildung im Unterteil des Dosierbehälters zu erreichen« Insbesondere im Schwachlastbereich und bei kleineren Förderrohr-Durchmessern kann es dann zu Schwankungen von Staubdurchsatz und Beladungsverhältnis kommen. Solche Schwierigkeiten treten vor allem bei Stäuben in Erscheinung, bei denen die einzelnen Staubpartikel infolge besonders hoher Feinheit und Nahkräfte unterschiedlichster Art die Tendenz haben, aneinander zu haften, so daß der Strömungswiderstand der Schüttung eines solchen Staubes sehr hoch wird. Es besteht dann die Gefahr, daß einzelne Kanäle in der Schüttung freigeblasen werden, die Hauptmenge jedoch ungenügend oder gar nicht aufgelockert bzw, aufgewirbelt wird.Although the known technology outlined has produced good results in most cases, it is at Difficult for some types of pulverized fuels to loosen evenly under all operating conditions or * to achieve fluidized bed formation in the lower part of the dosing tank «Especially in the low-load range and with smaller conveyor pipe diameters, fluctuations in dust throughput and loading ratio can occur come. Difficulties of this kind occur above all with dusts in which the individual dust particles as a result of particularly high fineness and various kinds of close forces have a tendency to cling to one another, so that the flow resistance of the bed of such dust is very high. There is then the risk that individual channels in the bed are blown free, but the main amount is insufficiently or not at all loosened or is whirled up.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung sind Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung oder Verbrennung von staubförmigen Brennstoffen mit einem verbesserten Dichtstromeinspeis- und -dosiersystem, das auch bei schwierig durchströmten staubförmigen Brennstoffen und bei kleineren Durchsätzen bzw, im Schwachlastbereich mit hoher Gleichmäßigkeit, hoher Betriebssicherheit, geringem spezifischen Trägergasbedarf und guter Regelbarkeit arbeitet,The aim of the invention is to provide a method and device for gasifying or burning pulverized fuels with an improved dense phase feeding and dosing system, this even with difficult-to-flow dust-like fuels and with smaller throughputs or in Low load range with high uniformity, high operational reliability, low specific carrier gas requirement and good controllability works,
Darlegung des Wesens der ErfindungExplain the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verfahrensweise und die zu ihrer Durchführung erforderlichen Vorrichtungen für die Einspeisung und Dosierung von staub-The invention is based on the object of a procedure and the devices required for its implementation for feeding and dosing dusty
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förmigen Brennstoffen "bei der Vergasung bzw. Verbrennung zu schaffen, die selbst bei schwierig durchströtnbaren und schlecht fließfähigen Stäuben unter allen Betriebszuständen und in weiten ^eistungsbereichen eine weitgehend homogene Aufwirbelung des Brennstoffes im Unterteil des Dosierbehälters zu erreichen gestattet, um eine gleichmäßige, betriebssichere, gut regelbare Brennstoffzuführung zum Brenner bzw. zu den Brennern der Brennkammer bei minimalem Trägergasbedarf zu gewährleisten.shaped fuels "during gasification or combustion to create that even with difficult-to-flow and poorly flowable dusts under all operating conditions and a largely homogeneous one in a wide range of services To whirl up the fuel in the lower part of the dosing tank to achieve an even, reliable, easily controllable fuel supply to the burner or to the burners of the combustion chamber with a minimum To ensure carrier gas demand.
Die Erfindung geht von den bekannten Verfahren zur Vergasung bzw. Verbrennung staubförmiger Brennstoffe durch Umsatz mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxydationsmittel in einer Brennkammer, insbesondere unter erhöhtem Druck, aus, bei dem die Zuführung und Dosierung des staubfö'rmigen Brennstoffes zu dem oder zu den Brennern der Brennkammer mittels eines Trägergasstromes erfolgt und dabei Feststoff-Trägergas-Beladungsverhältnisse von in der Regel mehr als 300 kg je mJ Trägergas (im Betriebszustand) erreicht werden. Bei diesem Verfahren wird der staubförmige Brennstoff mittels eines Schleusensystems in einem Dosierbehälter eingebracht, in dem ein um einen Betrag Δ P höherer Druck herrscht, als in der Brennkammer. In diesem Dosierbehälter rutscht der staubförmige Brennstoff unter der Wirkung der Schwerkraft in ein Unterteil des Dosierbehälters, wird dort durch Einblasen eines Trägergases über einen Anströmboden, der das genannte Unterteil nach unten abschließt, örtlich begrenzt aufgelokkert bzw. in eine partielle Wirbelschicht überführt, und tritt schließlich gemeinsam mit dem Trägergas als dichte Suspension mit hohem Verhältnis von staubförmigem Brennstoff zu Trägergas-Volumenstrom in ein oder mehrere Förderrolle ein, in denen die Suspension unter der Wirkung der herrschenden Druckdifferenz dem Brenner oder den Brennern der Brennkammer zufließt, wobei die in der Zeiteinheit der Brennkammer zugeführte Menge an staubförmigen Brennstoffen durch Veränderung des Trägergasstromes geregelt wird.The invention is based on the known method for gasifying or burning pulverulent fuels by reacting with an oxidizing agent containing free oxygen in a combustion chamber, in particular under increased pressure, in which the supply and metering of the dusty fuel to the burner or burners the combustion chamber by means of a carrier gas stream and thereby a solid carrier gas loading ratios of typically more than 300 kg per m J carrier gas can be achieved (in the operating state). In this process, the pulverized fuel is introduced into a metering container by means of a lock system, in which the pressure is higher by an amount Δ P than in the combustion chamber. In this metering container, the powdery fuel slips under the action of gravity into a lower part of the metering container, where it is loosened locally by blowing in a carrier gas over an inflow base, which closes the said lower part at the bottom, or transferred into a partial fluidized bed, and finally occurs together with the carrier gas as a dense suspension with a high ratio of pulverulent fuel to carrier gas volume flow into one or more conveyor rollers, in which the suspension flows to the burner or the burners of the combustion chamber under the effect of the prevailing pressure difference, with the in the time unit of the combustion chamber The amount of powdered fuel supplied is regulated by changing the carrier gas flow.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der örtlich begrenzten Auflockerung des im Unterteil des Dosierbehälters befindlichen staubförmigen Brennstoffes bzw. der Bildung einer partiellen Wirbelschicht im genannten Unterteil eine Vibrationsbewegung überlagert wird.According to the invention, the object set is achieved by that the locally limited loosening of the dusty fuel located in the lower part of the metering container or a vibration movement superimposed on the formation of a partial fluidized bed in said lower part will.
Wach der Erfindung kann die Vibrationsbewegung durch ein mit dem staubförmigen Brennstoff im Unterteil des Dosierbehälters in Kontakt stehendes, mechanisch schwingendes Bauteil erregt werden. Dabei wird die Frequenz des schwingenden Bauteils in einem Bereich bis zu 100 s" gewählt, wobei als Regel gilt, daß die Amplitude des schwingenden Bauteils um so größer eingestellt wird, je geringer die Frequenz ist.According to the invention, the vibratory movement can through a with the dusty fuel in the lower part of the dosing tank mechanically vibrating component in contact are excited. This is the frequency of the vibrating Component in a range up to 100 s "selected, whereby the rule applies that the amplitude of the vibrating The lower the frequency, the larger the component is set.
Es wurde gefunden, daß die genannten Vibrationen im Unterteil des Dosierbehälters statt durch mechanische Schwingungen auch mit pneumatischen Mitteln erzeugt werden können. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird deshalb der Trägergasstrom, der über den Anströmboden in das Unterteil des Dosierbehälters eingeblasen wird und dort zur örtlich begrenzten Auflockerung bzw, zur Bildung einer partiellen Wirbelschicht führt, mit geeigneten, bekannten Mitteln zur Pulsation gebracht. Solche Mittel können beispielsweise periodisch betätigte Drosselorgane sein. Als Folge der pulsierenden Einführung des Trägergases kommt es zwangsläufig zur Pulsation des im Dosierbehälters herrschenden Druckes und damit der Druckdifferenz £ P zwischen Dosiergefäß und Brennkammer, Um Stockungen oder gar Rückströmungen im Förderrohr zu vermeiden, werden erfindungsgemäß die Pulsationen des Trägergasstromes soweit begrenzt, daß die Druckdifferenz A P einen auf ihren zeitlichen Mittelwert bezogenen Grenzwert in keinem Moment unterschreitet, vorzugsweise liegt dieser Grenzwert 0,5 bis 5 % unterhalb der zeitlich mittleren Druckdifferenz, wobei die höheren Werte für Anlagen mit größeren Durchsätzen gelten.It has been found that the vibrations mentioned in the lower part of the metering container can also be generated by pneumatic means instead of mechanical vibrations. In one embodiment of the invention, therefore, the carrier gas flow, which is blown into the lower part of the metering container via the inflow base and there leads to localized loosening or the formation of a partial fluidized bed, is made to pulsate with suitable, known means. Such means can, for example, be periodically actuated throttling devices. As a result of the pulsating introduction of the carrier gas, the pressure prevailing in the dosing tank will inevitably pulsate and thus the pressure difference £ P between the dosing tank and the combustion chamber.In order to avoid blockages or even backflows in the delivery pipe, the pulsations of the carrier gas flow are limited according to the invention to such an extent that the pressure difference AP does not fall below a limit value related to its time average at any moment, this limit value is preferably 0.5 to 5 % below the time average pressure difference, the higher values applying to systems with larger throughputs.
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Die Pulsationsfrequenz liegt nach, der Erfindung zwischen .0,5 und 10 s .According to the invention, the pulsation frequency is between .0.5 and 10 s.
Eine -weitere Ausführungsform der Erfindung benutzt zur pneumatischen Vibrationserregung einen pulsierenden Steuergasstrom, dessen zeitlicher Mittelwert klein ist, verglichen mit dem Trägergasstrom. Dieser Steuergasstrom kann direkt in das Unterteil des Dosierbehälters, oberhalb des Anströmbodens eingeführt werden. Es hat sich jedoch auch bewährt und entspricht der Erfindung, wann dieses Steuergas pulsierend direkt in das Förderrohr geführt wird, und 'zwar in der Regel in der Bähe der Stelle, an der das Förderrohr aus dem Dosierbehälter austritt. Auf jeden Fall sollte die Einbindungsstelle im ersten Drittel des Förderrohres liegen, gemessen von seinem Beginn im Unterteil des Dosierbehälters. Unter diesen Bedingungen pflanzen sich die durch die pulsierende Einführung des Steuergases entstehenden Druckimpulse im Förderrohr rückwärts bis zum Einlauf des Förderrohres fort und übertragen sich in der gewünschten Weise auf die im Unterteil des Dosierbehälters befindliche partielle Wirbelschicht.Another embodiment of the invention used for pneumatic vibration excitation a pulsating control gas flow, the time average of which is small, compared with the carrier gas flow. This control gas flow can be fed directly into the lower part of the dosing tank, above the Inflow bottom are introduced. However, it has also been proven and corresponds to the invention, when this control gas is pulsed directly into the delivery pipe, usually in the vicinity of the point at which the delivery pipe emerges from the dosing tank. Definitely should be the connection point in the first third of the delivery pipe measured from its beginning in the lower part of the dosing tank. Plant under these conditions the pressure impulses resulting from the pulsating introduction of the control gas in the delivery pipe move backwards up to The inlet of the delivery pipe continues and are transferred in the desired manner to the in the lower part of the dosing tank located partial fluidized bed.
Unabhängig vom Ort der Einführung genügt es.nach der Erfindung, wenn der mittlere Steuergasstrom, definiert als zeitlicher Mittelwert des Steuergasvolumens je Zeiteinheit, 20 % des Trägergasstromes nicht überschreitet. Ein bevorzugter Bereich liegt zwischen 3 und 10 % des Trägergasstromes. Regardless of the place of introduction, it is sufficient according to the invention if the mean control gas flow, defined as the time mean value of the control gas volume per unit of time, does not exceed 20% of the carrier gas flow. A preferred range is between 3 and 10 % of the carrier gas flow.
Es wurde weiter gefunden, daß es vorteilhaft ist, einen geringen Steuergasstrom - unabhängig von der Pulsation ständig aufrecht zu erhalten. Damit wird gewährleistet, daß die Injektionsstelle für das Steuergas in jedem Moment mit Gas gespült und ein Eindringen von Staubpartikeln, die im Laufe der Zeit zu Verstopfungen führen können, vermieden wird.It has also been found that it is advantageous to keep a low control gas flow - independently of the pulsation to maintain. This ensures that the injection point for the control gas is always present purged with gas and an ingress of dust particles, which over time can lead to clogging, is avoided.
Die Einführung des Steuergases erfolgt daher in einer Weise, daß die bei der Pulsation auftretenden Minima desThe introduction of the control gas is therefore carried out in such a way that that the minima of the occurring during pulsation
Steuergas-Volumenstromes einen unteren, von Null verschiedenen Grenzwert nicht unterschreiten. Dieser Grenzwert wird vorzugsweise zu etwa 20 % des mittleren Steuergasstromes gewählt. Erreichen läßt sich diese Art der Zuführung, wie bekannt, beispielsweise mittels eines periodisch öffnenden und schließenden Ventils im Zuführungsanschluß für das Steuergas und einer dieses Ventil umgebenden Bypass-Leitung mit einer geeigneten Drosselscheibe, Control gas volume flow does not fall below a lower limit value other than zero. This limit value is preferably selected to be approximately 20 % of the mean control gas flow. This type of supply can be achieved, as is known, for example by means of a periodically opening and closing valve in the supply connection for the control gas and a bypass line surrounding this valve with a suitable throttle disc,
Die Pulsationsfrequenz des Steuergasstromes beträgt erfindungsgemäß 0,5 bis 10s und entspricht damit dem Frequenzbereich, der bei der Erzeugung der Vibration durch pulsierende Zuführung des Trägergasstromes zu wählen ist.The pulsation frequency of the control gas flow is according to the invention 0.5 to 10s and thus corresponds to the frequency range which is to be selected when generating the vibration by pulsing supply of the carrier gas flow.
Wird entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung die dem Auflockerungsvorgang bzw, der partiellen Wirbelschicht im Unterteil des Dosierbehälters überlagerte Vibration mit mechanischen Mitteln erreicht, so ist die zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß im oder am Unterteil des Dosierbehälters ein mit einem an sich bekannten Schwingungserreger gekoppeltes, mechanisch schwingendes Bauteil angeordnet ist,According to one embodiment of the invention, the loosening process or the partial fluidized bed Vibration superimposed in the lower part of the dosing tank achieved by mechanical means, the device intended for carrying out the method is characterized by: that in or on the lower part of the dosing container with a known vibration exciter coupled, mechanically vibrating component is arranged,
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das genannte mechanisch schwingende Bauteil ein Hohlzylinder, der in einem Abstand den Einlauf des Förderrohres umgibt und mit einem geeigneten Schwingungserreger verbunden ist, - ' '■ · · , ■According to one embodiment of the device according to the invention the mentioned mechanically vibrating component is a hollow cylinder, which is at a distance from the inlet of the delivery pipe surrounds and is connected to a suitable vibration exciter, - '' ■ · ·, ■
Obwohl nicht zwingend, hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Ebene des Einlaufe in das Förderrohr bei einer Förderrichtung senkrecht aufwärts etwa in der Mitte des Hohlzylinders angeordnet ist. Erfolgt die Förderung des staubförmigen Brennstoffes aus dem Unterteil des Dosierbehälters über mehrere Förderrohre, so können die Einlaufe aller Förderrohre von einem Hohlzylinder als schwingendes Bauteil umgeben sein. Es entspricht jedoch auchAlthough not mandatory, it has proven to be beneficial if the level of the inlet in the conveyor pipe at a The conveying direction is arranged vertically upwards approximately in the middle of the hollow cylinder. If the Dust-like fuel from the lower part of the metering tank over several delivery pipes, so the inlets of all delivery pipes must be surrounded by a hollow cylinder as a vibrating component. However, it also corresponds
der Erfindung, wenn federn Förderrohr ein separater Hohlzylinder zugeordnet ist.. Es entspricht auch der Erfindung, wenn der genannte Hohlzylinder eine durch Öffnungen durchbrochene Wand aufweist.of the invention, if spring conveyor tube is a separate hollow cylinder is assigned .. It also corresponds to the invention if the said hollow cylinder is one through openings having perforated wall.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als mechanisch schwingendes Bauteil das in den Dosierbehälter hineinragende Teil des Förderrohres "benutzt, das dazu mit einem Schwingungserreger verbunden ist. In diesem Falle ist das schwingende Teil des Förderrohres mit dem übrigen Teil des Förderrohres durch einen Kompensator verbunden. Gleiches gilt, falls erforderlich, für die Durchführung des schwingenden Teils des Pörderrohres durch die Wand des Dosierbehälters. Schließlich können nach der Erfindung auch ein Teil oder Teile der Wand des Unterteiles des Dosierbehälters als mechanisch schwingende Bauteile gestaltet und mit einem Schwingungserreger gekoppelt sein. Bei einer bevorzugten Ausführung dieser Art ist der. Anströmboden selbst mit einem Schwingungserreger gekoppelt und dient als mechanisch schwingendes Bauteil. In diesem Falle ist der Anströmboden flexibel mit dem Mantel des Unterteiles des Dosierbehälters verbunden.In a further embodiment of the invention, the mechanically vibrating component is that in the metering container protruding part of the delivery pipe "used, which is connected to a vibration exciter. In this The trap is the vibrating part of the delivery pipe with the remaining part of the delivery pipe through a compensator tied together. The same applies, if necessary, to the implementation of the vibrating part of the conveyor pipe the wall of the dosing container. Finally, after the Invention also a part or parts of the wall of the lower part of the dosing container as mechanically vibrating components designed and coupled with a vibration exciter be. In a preferred embodiment of this type, the. Inflow plate itself coupled with a vibration exciter and serves as a mechanically vibrating component. In this case, the inflow base is flexible with the jacket of the lower part of the dosing tank.
Als Verbindungselement kann in bekannter Weise ein flacher Ring aus gasdichtem, flexiblem Material dienen, der sowohl am Anströmboden als auch-am Mantel des Unterteils eingespannt ist.As a connecting element, a flat ring made of gas-tight, flexible material can serve in a known manner, the both on the inflow base and on the jacket of the lower part is clamped.
Die, für die. Durchführung des Verfahrens bei Vibrationserregung mit pneumatischen Mitteln erforderlichen Vorrichtungen bestehen ausschließlich aus bekannten Bauteilen. Ihr Aufbau ist vom Fachmann leicht aus der Offenbarung des Verfahrens abzuleiten.The, for the. Implementation of the procedure with vibration excitation with pneumatic means necessary devices consist exclusively of known components. Their structure is easy for those skilled in the art from the disclosure of the procedure.
AusführungsbeispieleEmbodiments
Die Erfindung sei an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Dazu seien die Figuren 1 bis 5 herangezogen, wobei The invention will be explained using a few exemplary embodiments. Figures 1 to 5 are used for this purpose, with
Figur 1 : Das Schema des Verfahrens bei mechanischer Vibrationserregung Figure 1: The scheme of the method with mechanical vibration excitation
Figur 2: Das Schema des Verfahrens "bei pneumatischer Vibrations erregungFigure 2: The scheme of the process "with pneumatic vibration excitement
Figur 3: Die schematische Darstellung des Unterteils des Dosierbehälters bei Abfö'rderung aus mehreren Förderrohren und Zuordnung je eines Hohlzylinders als schwingendes Bauteil für jedes FörderrohrFIG. 3: The schematic representation of the lower part of the metering container when it is conveyed from several conveyor pipes and assignment of a hollow cylinder as a vibrating component for each delivery pipe
Figur 4s Die schematische Darstellung des Unterteils bei Verwendung des in den Dosierbehälter hineinragen^ den Teils des Förderrohres als schwingendes Bauteil Figure 4s The schematic representation of the lower part at Use of the part of the delivery pipe protruding into the dosing container as a vibrating component
Figur 5: Die schematische Darstellung des Unterteils bei Verwendung des Anströmbodens als mechanisch schwingendes BauteilFigure 5: The schematic representation of the lower part at Use of the inflow base as a mechanically vibrating component
zeigen.demonstrate.
Bei einer AusfUhrungsform des Verfahrens nach Figur 1 wird staubförmiger Brennstoff in die Schleusenkammer 4 gebracht, durch Einleiten eines Gases über nicht dargestellte Anschlüsse unter einen Druck von ca. 3 MPa gesetzt und anschließend in den Dosierbehälter 1 überführt, in dem der gleiche Druck herrscht. Im verjüngten Unterteil 2 des Dosierbehälters ist ein gasdurchlässiger Anströmboden 3 angeordnet, der über den Zuführungsanschluß für Trägergas 5 mit einem inerten Gas beaufschlagt wird,' Beginnend im Unterteil 2 führt eine Förderleitung 6 zum Brenner 7 der Brennkammer 9 eines Vergasungsreaktors, in der ein Druck von ca. 2,8 MPa herrscht. Über den Zuführungsanschluß für Oxydationsmittel 8 wird außerdem ein Oxydationsmittel, bestehend aus einem Gemisch von technischem Sauerstoff und Wasserdampf dem Brenner 7 bei ausreichend hohem Druck zugeführt.In one embodiment of the method according to FIG. 1, fuel in the form of dust is fed into the lock chamber 4 brought by introducing a gas through not shown Connections placed under a pressure of approx. 3 MPa and then transferred to the dosing tank 1, in which the same pressure prevails. In the tapered lower part 2 of the dosing tank is a gas-permeable inflow base 3 arranged, which is acted upon via the feed connection for carrier gas 5 with an inert gas, ' Starting in the lower part 2, a delivery line 6 leads to the burner 7 of the combustion chamber 9 of a gasification reactor, in FIG which is a pressure of approx. 2.8 MPa. About the supply connection for oxidizing agent 8 is also a Oxidizing agent, consisting of a mixture of technical oxygen and water vapor, the burner 7 when sufficient fed to high pressure.
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Durch die Zuführung des Trägergases über den Anströmboden 3 wird der im Unterteil 2 befindliche staubförmige Brennstoff örtlich begrenzt aufgelockert, wobei diese Auflockerung so weit geht, daß sich eine partielle, auf das Unterteil 2 begrenzte Wirbelschicht von staubförmigem Brennstoff und Trägergas bildet. Unter der Wirkung des Differenzdruckes zwischen Dosierbehälter 1 und Brennkammer 2 fließt eine dichte Suspension von staubförmigem Brennstoff und Trägergas durch das Förderrohr 6 zum Brenner 7 und setzt sich mit dem Oxydationsmittel in der Brennkammer bei Temperaturen um 1500 0C zu einem CO- und Ho-haltigen Gas um. Der Einlauf des Förderrohres ist von einem Hohlzylinder 10 umgeben, der von Öffnungen durchbrochen ist, und der mit einem bekannten Schwingungserreger 11 gekoppelt ist, der mit variabler Frequenz betrie-• ben werden kann. Obwohl in Figur 1 der Übersichtlichkeit wegen außerhalb des Dosierbehälters gezeichnet, ist der Schwingungserreger, der vorzugsweise auf magnetischer Basis arbeitet, in der Regel innerhalb des Dosierbehälters angeordnet, um eine Durchführung durch den Druckmantel vermeiden zu können.By supplying the carrier gas via the inflow base 3, the pulverulent fuel in the lower part 2 is loosened locally, this loosening going so far that a partial fluidized bed of pulverulent fuel and carrier gas, limited to the lower part 2, is formed. Under the effect of the differential pressure between the dosing tank 1 and the combustion chamber 2, a dense suspension of dusty fuel and carrier gas flows through the delivery pipe 6 to the burner 7 and, together with the oxidizing agent in the combustion chamber at temperatures around 1500 ° C., forms a CO- and Ho-containing one Gas to. The inlet of the delivery pipe is surrounded by a hollow cylinder 10 which is pierced by openings and which is coupled to a known vibration exciter 11 which can be operated with a variable frequency. Although shown outside of the metering container in FIG. 1 for the sake of clarity, the vibration exciter, which preferably works on a magnetic basis, is usually arranged inside the metering container in order to be able to avoid a passage through the pressure jacket.
Der Schwingungserreger wird mit einer Frequenz von ca, 30 s betrieben. Bei Einsatz von Braunkohlenstaub wirdThe vibration exciter is operated at a frequency of approx. 30 s. When using lignite dust
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bei einem Staub-Trägergas-Verhältnis im Förderrohr 6 von ca. 400 kg/tir (gemessen im Betriebszustand) ein sehr gleichmäßiger Staubfluß zum Brenner 7 erreicht, der sich durch Variation des Trägergaszuflusses über den Zuführungsanschluß 5 einwandfrei in einen Bereich von 40 bis 110 % des Nenndurchsatzes regeln läßt, ohne daß das '" Staub-Trägergas-Verhältnis wesentlich beeinflußt wird.With a dust-carrier gas ratio in the conveying pipe 6 of approx. 400 kg / tir (measured in the operating state), a very uniform dust flow to the burner 7 is achieved, which, by varying the carrier gas inflow via the feed connection 5, can be easily reached in a range of 40 to 110 % the nominal throughput can be controlled without the '"dust-carrier gas ratio is significantly affected.
Vergleichsversuche mit abgeschaltetem Schwingungserreger erbrachten einen eingeschränkten Regelbereich und zeigten bei einigen Staubsorten mit ungünstigem Fließverhalten, die durch relativ hohe Anteile an faser- und stengelartigen Partikeln mit holzartiger Struktur gekennzeichnet waren, daß eine gleichmäßige Förderung nur beiComparative tests with the vibration exciter switched off resulted in a restricted control range and showed with some types of dust with unfavorable flow behavior, characterized by relatively high proportions of fiber and stem-like particles with a wood-like structure were that even promotion only at
abgesenktera Beladungsverhältnis von Staub zu Trägergas möglich war.Reduced loading ratio of dust to carrier gas was possible.
Bei sonst gleicher Anordnung wie im Beispiel 1, wird die zusätzliche Vibrationsbewegung im Unterteil 2 des Dosierbehälters durch pulsierende Zuführung des Trägergases über den Zuführungsanschluß 5 erreicht und auf ein mechanisch schwingendes Bauteil im Unterteil 2 verzichtet (Figur 2). Als Pulsationserreger 12 wird im Beispiel eine Art Membranventil verwendet, das hydraulisch mit einem Schwingungserreger 11 gekoppelt ist. Der Schwingungserreger wird bei einer Pulsationsfrequenz von ca. 2 s" so eingestellt, daß sich im Dosierbehälter 1,'gemessen in seinem Unterteil 2, Druckpulsationen von f 2 kPa einstellen. Die Druckschwankungen haben einen etwa sinusförmigen Verlauf, so daß der Differenzdruck Λ Ρ zwischen Dosierbehälter 1 und Brennkammer 9 um f 1 % um seinen zeitlichen Mittelwert schwankt. Die erreichten Ergebnisse entsprechen Beispiel 1« Zusätzlich wirken sich die Druckpulsation im Dosierbehälter 1 bis zum Brenner 7 bzw. Brennkammer 9 aus, so daß der Staub leicht pulsierend zum Umsatz mit dem Oxydationsmittel kommt, was sich in einer Verbesserung der Reaktionsbedingungen der Flammenlänge in der Brennkammer 9 bemerkbar macht,With otherwise the same arrangement as in Example 1, the additional vibration movement in the lower part 2 of the metering container is achieved by pulsing the carrier gas via the supply connection 5 and a mechanically vibrating component in the lower part 2 is dispensed with (FIG. 2). In the example, a type of diaphragm valve that is hydraulically coupled to a vibration exciter 11 is used as the pulsation exciter 12. The vibration exciter is set at a pulsation frequency of approx. 2 s "so that pressure pulsations of f 2 kPa are set in the metering container 1, measured in its lower part 2. The pressure fluctuations have an approximately sinusoidal curve, so that the differential pressure Λ Ρ between Dosing container 1 and combustion chamber 9 fluctuates by f 1% around its mean value over time. The results achieved correspond to Example 1 Oxidizing agent comes, which is noticeable in an improvement in the reaction conditions of the flame length in the combustion chamber 9,
Beispiel 3: ·Example 3:
Wie im Beispiel 2 wird die Vibration im Unterteil 2 des Dosierbehälters 1 mit pneumatischen Mitteln erreicht. Zum Unterschied von Beispiel 2 wird der Trägergasstrom über Zuführungsanschluß 5 pulsationsfrei eingeführt, dafür jedoch, wie ebenfalls in Figur 2 enthalten, ein pulsierender zusätzlicher Steuergasstrom über den Zuführungsanschluß 13 in das Förderrohr 6 injiziert. Im Zuführungsanschluß 13 ist ein Pulsationsventil 14 in Form eines As in example 2, the vibration in the lower part 2 of the dosing container 1 is achieved with pneumatic means. To the In contrast to example 2, the carrier gas stream is introduced pulsation-free via feed connection 5, but instead as also contained in FIG. 2, a pulsating additional control gas flow via the supply connection 13 is injected into the delivery pipe 6. In the supply port 13 is a pulsation valve 14 in the form of a
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Magnetventils installiert, das über einen Impulsgeber 18 gesteuert wird. Das Pulsationsventil 18 ist mit einer Bypass- Leitung 19 mit einer Drosselscheibe 20 versehen.Solenoid valve installed via a pulse generator 18 is controlled. The pulsation valve 18 is provided with a bypass line 19 with a throttle disk 20.
Der für einen Durchsatz von 10 t/h Braunkohlenstaub bestimmten Anlage wird über Zuführungsanschluß 5 ein Trägergasstrom von 25 nr/h., entsprechend etwa 710 nr/h im Normalzustand, zugeführt. Über die Bypass-Leitung 19 und die entsprechend den Vordruckbedingungen ausgelegte Drosselscheibe 20 wird ein ständiger Steuergasstrom von 0,3 nr/h, entsprechend etwa 9 nr/h im Normalzustand, in das Förderrohr 6 eingeleitet. Mit einer Frequenz von 2 s wird das Pulsationsventil 14 mittels Impulsgeber 18 stoßweise soweit geöffnet und wieder geschlossen, daß bei jedem Stoß etwa 0,15 dnr Steuergas (entsprechend etwa 4,5 dnr unter Normalbedingungen) in das Förderrohr 6 zusätzlich injiziert werden. Im zeitlichen Mittelwert sind das etwa 1,1 nrVh oder 33 m /h unter ITormalbedingungen. Die insgesamt injizierte Steuergasmenge beträgt damit 1,4 nrVh. im Betriebszustand, entsprechend etwa 5,6 % des Trägergasstromes. Das erreichte Ergebnis entspricht den vorangegangenen Beispielen. Die Absenkung des Staub-Trägergas-Verhältnisses durch die zusätzliche Steuergasmenge igt unerheblich. Der Vorteil gegenüber Beispiel 2 liegt darin, daß kleinere Gasströme zur Pulsation zu bringen sind und deshalb kleinere, leichter beherrschbare Armaturen verwendet werden können.The system intended for a throughput of 10 t / h of lignite dust is supplied with a carrier gas flow of 25 nr / h, corresponding to about 710 nr / h in the normal state, via feed connection 5. A constant flow of control gas of 0.3 nr / h, corresponding to about 9 nr / h in the normal state, is introduced into the delivery pipe 6 via the bypass line 19 and the throttle disc 20, which is designed according to the inlet pressure conditions. With a frequency of 2 s the pulsation valve 14 is opened and closed intermittently by means of the pulse generator 18 to such an extent that about 0.15 dnr control gas (corresponding to about 4.5 dnr under normal conditions) is additionally injected into the delivery pipe 6 with each shock. The mean over time is about 1.1 nrVh or 33 m / h under normal conditions. The total amount of control gas injected is 1.4 nrVh. in the operating state, corresponding to about 5.6 % of the carrier gas flow. The result achieved corresponds to the previous examples. The lowering of the dust / carrier gas ratio due to the additional amount of control gas is insignificant. The advantage over Example 2 is that smaller gas streams have to be made to pulsate and therefore smaller, more easily controllable fittings can be used.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform für die Anordnung mechanisch schwingender Bauteile im Unterteil 2 des .Dosierbehälters 1, bei der mehrere Förderrohre β aus einem Unterteil 2 gespeist werden. Entsprechend der Figur ist der Einlauf jedes Förderrohres mit einem separaten Hohlzylinder umgeben, der jeweils mit einem Schwingungserreger 11 gekoppelt ist.Figure 3 shows an embodiment for the arrangement of mechanically vibrating components in the lower part 2 of the .Dosierbehälters 1, in which several delivery pipes β are fed from a lower part 2. According to the figure is the The inlet of each delivery pipe is surrounded by a separate hollow cylinder, each with a vibration exciter 11 is coupled.
Bei sonst gleicher Anordnung, wie im Beispiel 1, dient, wie Figur 4 zeigt, als mechanisch schwingendes Bauteil das in den Dosierbehälter 1 hineinragende erste Teil des Forderrohres 6T, das über Kompensatoren 15 bzw. 16 durch die druckfeste Wand des Dosierbehälters 1 geführt bzw. mit dem übrigen Teil des Förderrohres 6 verbunden ist. Der schwingende Teil des Förderrohres 6f ist mit einem Schwingungserreger 11 gekoppelt,In otherwise the same arrangement as in Example 1 is used, as Figure 4 shows, the protruding into the dispensing container 1 first part of the Forderrohres 6 T which is guided as a mechanically oscillating member via compensators 15 and 16 through the pressure resistant wall of the dosing container 1 or is connected to the remaining part of the conveyor pipe 6. The vibrating part of the delivery pipe 6 f is coupled to a vibration exciter 11,
Schließlich zeigt Figur 5 als Beispiel eune Vorrichtung, die in ihren wesentlichen Elementen weitgehend dem Beispiel 1 entspricht, sich jedoch dadurch unterscheidet, daß als mechanisch schwingendes Bauteil der Anströmboden 3 selbst verwendet wird, der dazu mit einem flexiblen Verbindungselement 17 aus gasdichtem, flexiblen Material in das Unterteil 2 des Dosierbehälters 1 eingesetzt ist und mit einem Schwingungserreger 11 gekoppelt ist.Finally, Figure 5 shows an example of a device, which largely corresponds to Example 1 in its essential elements, but differs in that that the inflow base 3 itself is used as a mechanically vibrating component, which for this purpose is provided with a flexible Connecting element 17 made of gas-tight, flexible material is inserted into the lower part 2 of the dosing container 1 and is coupled to a vibration exciter 11.
Die vorteilhafte Wirkung wird - wie in den anderen Beispielen auch - zweifellos dadurch erreicht, daß die im Unterteil 2 des Dosierbehälters 1 befindliche, gasdurchströmte Schüttung des staubförmigen Brennstoffes immer wieder homogenisiert wird. Insbesondere werden die sich bisher bei Einsatz schlecht durchströmbarer, schlecht fließfähiger Staubsorten im Dosierbehält er bildenden Kanäle, die bevorzugt von Trägergas durchströmt werden, durch die überlagerten Vibrationen bereits im Ansatz zerstört. Damit wird stets eine homogene Auflockerung bzw. Wirbelschicht gewährleistet, was sich außerordentlich günstig auf Förderung und Dosierung auswirkt.As in the other examples, the beneficial effect is undoubtedly achieved in that the im Lower part 2 of the dosing container 1, through which gas flows Bulk of the pulverulent fuel is homogenized again and again. In particular, the previously when using poorly flowable, poorly flowable types of dust in the dosing container he forming channels, which are preferably flowed through by carrier gas, destroyed by the superimposed vibrations in the beginning. This ensures a homogeneous loosening or fluidized bed, which is extremely beneficial affects delivery and dosage.
Die Erfindung kann über die Vergasung bzw. Verbrennung staubförmiger Brennstoffe hinaus sinngemäß auch in anderen Einsatzgebieten Anwendung finden, in denen ein staubförmiger Feststoff mit einem Trägergas in dichter Suspension einer Verbrauchseinrichtung zuzuführen und zu dosieren ist.The invention can relate to gasification or combustion In addition, pulverulent fuels can also be used in other areas of application in which a pulverulent Feed solid with a carrier gas in dense suspension to a consumption device and meter it is.
' COPV'COPV
Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2010012376A2 (en) | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Choren Industries Gmbh | Method and apparatus for starting up gasifying reactors operated with combustible dust |
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1982
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-
1983
- 1983-04-07 DE DE19833312449 patent/DE3312449A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010012376A2 (en) | 2008-08-01 | 2010-02-04 | Choren Industries Gmbh | Method and apparatus for starting up gasifying reactors operated with combustible dust |
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| DE102008036058B4 (en) * | 2008-08-01 | 2013-04-18 | Linde Ag | Method and device for starting up combustible gasification reactors |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DD205452A1 (en) | 1983-12-28 |
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