DE3439404C2 - Düse zum Einblasen von exothermen und endothermen Vergasungsmitteln in einen Wirbelbett-Feststoffvergaser - Google Patents

Düse zum Einblasen von exothermen und endothermen Vergasungsmitteln in einen Wirbelbett-Feststoffvergaser

Info

Publication number
DE3439404C2
DE3439404C2 DE19843439404 DE3439404A DE3439404C2 DE 3439404 C2 DE3439404 C2 DE 3439404C2 DE 19843439404 DE19843439404 DE 19843439404 DE 3439404 A DE3439404 A DE 3439404A DE 3439404 C2 DE3439404 C2 DE 3439404C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reactor
tube
nozzle
exothermic
inner tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19843439404
Other languages
English (en)
Other versions
DE3439404A1 (de
Inventor
Johannes Dipl.-Ing. Dr. 5014 Kerpen Lambertz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinbraun AG
Original Assignee
Rheinische Braunkohlenwerke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rheinische Braunkohlenwerke AG filed Critical Rheinische Braunkohlenwerke AG
Priority to DE19843439404 priority Critical patent/DE3439404C2/de
Publication of DE3439404A1 publication Critical patent/DE3439404A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3439404C2 publication Critical patent/DE3439404C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/50Fuel charging devices
    • C10J3/503Fuel charging devices for gasifiers with stationary fluidised bed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/78High-pressure apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15Details of feeding means
    • C10J2200/152Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0956Air or oxygen enriched air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0959Oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0973Water
    • C10J2300/0976Water as steam

Abstract

Bei einem Verfahren und einem Wirbelbettreaktor zum Vergasen von kohlenstoffhaltigen Feststoffen mit wenigstens einer Düse zum Einblasen von exothermen und endothermen Vergasungsmitteln, wobei die Düse mit wenigstens zwei koaxial zueinander angeordneten Rohren versehen ist, wird so verfahren, daß die Geschwindigkeit, mit welcher das endotherme Vergasungsmittel 26 aus dem äußeren Rohr 24 strömt, größer ist als die Geschwindigkeit, in welcher das exotherme Vergasungsmittel 25 aus dem inneren Rohr 23 strömt. Ferner endet das äußere Rohr 24 in einem solchen Abstand von der Mündung des inneren Rohres 23, daß sich seine stirnseitige Begrenzung 27 in einem Bereich des unter Überdruck stehenden Innenraums des Reaktors 10 befindet, in welchem die Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Asche der zu vergasenden kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchen liegt.

Description

deutet insbesondere an den Stirnflächen der Düsenrohre auf. Dies ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß im Innenraum des Reaktors jeweils in einem kurzen Abstand von der Mündung der exothermes Vergasungsmittel zuführenden Düsen Tempera turspitzen ent- s stehen, und zwar in dem Bereich, in welchem der zugeführte Sauerstoff erstmals mit brennbaren Substanzen, entweder Feststoffpartikeln oder auch brennbaren Gasen, in Berührung kommt Die von diesem Bereich hoher Temperatur abstrahlende Wärme wirkt auf die Stirnflächen der jeweils zugehörigen Düse ein, so daß in diesem Bereich befindliche Feststoffteilchen mit hohem Ascheanteil erweichen und an der Düse anhaften. Auf diese Weise können sich Anbackungen bilden, deren Abmessungen schließlich so groß sind, daß der Reaktorbetrieb unterbrochen werden muß. ■
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Düse der einleitend beschriebenen Art so auszugestalten, daß die Anbackungen auch bei hoher spezifischer Wärmebelastung innerhalb des Reaktors vermieden oder doch soweit reduziert werden, daß Störungen des Betriebes auf ein erträgliches Maß reduziert werden. Die dazu erforderlichen Maßnahmen sollen einfach sein und weder die Verfahrensführung noch den Aufbau des Reaktors komplizieren. .
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß bei einer im äußeren Rohr mit höherer Strömungsgeschwindigkeit als im inneren Rohr betriebenen Düse auch das äußere Rohr in den Innenraum des Vergasers hineinragt und der Abstand zwischen den Enden beider Rohre dem l,5fachen bis Mehrfachen der Wandstärke des Innenrohres entspricht
Durch die vorbeschriebene Ausgestaltung und die erfindungsgemäße Relation zwischen den Eintrittsgeschwindigkeiten der beiden Vergasungsmedien in den Reaktor wird erreicht daß der ringförmige Strahl des exothermen Vergasungsmittels nach Passieren des stirnseitigen Endes des Innenrohres nach innen, also in Richtung auf den Strahl des exothermen Vergasungsmittel, abgelenkt wird. Aufgrund der größeren kineti- sehen Energie des endothermen Vergasungsmittels geschieht dies jedoch erst in einem gewissen Abstand von der stirnseitigen Begrenzung des das exotherme Vergasungsmittel zuführenden inneren Rohres, so daß das endotherme Vergasungsmittel über einen gewissen Ab- stand von der Stirnseite des Rohres für das exotherme Vergasungsmittel eine Art Schirm bildet der verhindert, daß Feststoffpartfkel, die im Bereich vor der Mündung der Düse umhergewirbelt werden, an die Stirnseite des inneren Rohres für die Zuführung des exothermen Vergasungsmittels gelangen. Zwar wird das endotherme Vergasungsmittel auch dann, wenn es sich um Dampf handelt eine gewisse Kühlwirkung haben, da seine Temperatur im allgemeinen unterhalb der Temperatur liegt, die sich in dem Bereich bildet, in welchem das exotherme Vergasungsmittel, also Sauerstoff, mit brennbarem Gas und den festen Partikeln reagiert. Trotzdem wird nicht zu verhindern sein, daß aufgrund des Einwirkens der Strahlungswärme aus diesem Bereich auf das freie Ende des inneren Rohres dieses in einem Temperaturbereich iicgi, der den Äsuncsciiihcizpunkt der zu vergasenden Feststoffpartikel übersteigt. Es ist somit, wie bereits gesagt, entscheidend, die Feststoffpartikel aus dem Bereich der unmittelbaren Nachbarschaft des freien Endes des Rohres für das exother- me Vergasungsmittel herauszuhalten. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, weil sich unmittelbar vor der stirnseitigen Wandung des inneren Rohres Wirbel ausbilden, die im anderen Fall dazu führen würden, daß in diesen Bereich eingedrungene Feststoffpartikel längere Zeit verweilten.
Das äußere Rohr ist nicht nach außen abgeschirmt. Es ist somit möglich, daß Feststoffteiichen in den Bereich seines freien Endes gelangen. Um trotzdem Anbackungen zu vermeiden, ist das Rohr kürzer als das innere Rohr für das exotherme Vergasungsmittel, wobei der Abstand zwischen den Enden beider Rohre einerseits so groß gewählt ist daß die Stirnfläche der Wandung des äußeren Rohres sich in einem Bereich befindet der so weit von dem Bereich erhöhter Temperatur vor der Mündung des inneren Rohres entfernt ist daß die Temperatur im erstgenannten Bereich unter dem Ascheschmelzpunkt liegt andererseits jedoch so klein ist, daß die ringförmige Mantelströmung des endothermen Vergasungsmittels nach Verlassen des äußeren Rohres so lange aufrechterhalten bleibt wie für die vorstehend beschriebene Funktion erforderlich ist Für die angestrebte niedrigere Temperatur am freien Ende des äußeren Rohres ist vor allem von Bedeutung, daß der gegenüber dem äußeren Rohr vorspringende Abschnitt des inneren Rohres ersteres gegenüber dem vor der Mündung des inneren Rohres befindlichen Bereich erhöhter Temperatur abschirmt so daß die Wärme, die von dem Bereich erhöhter Temperatur abstrahlt vor Erreichen des äußeren Rohres von dem diesem gegenüber vorstehenden Abschnitt des Innenrohres aufgenommen wird, der seinerseits durch beide Vergasungsmittel eine gewisse Kühlung erfährt
Die lichte Weite des zwischen beiden Rohren befindlichen Ringspaltes beträgt vorzugsweise nicht mehr als 2,0 mm.
Die Erfindung sieht weiterhin die Möglichkeit vor, das innere Rohr an seiner äußeren Mantelfläche wenigstens in dem Abschnitt, der gegenüber dem Außenrohr vorsteht mit einer feuerfesten und verschleißfesten keramischen Einlage zu versehen. Diese Ausgestaltung trägt der Tatsache Rechnung, daß die Mantelfläche des inneren Rohres, die gegenüber dem äußeren Rohr vorsteht, aufgrund des Zusammenwirkens von an ihm vorbeiströmendem Vergasungsmittel und auftreffenden Feststoffteilchen einem erhöhten Verschleiß unterliegt
Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Endabschnitt des äußeren Rohres außenseitig in Richtung auf seine stirnseitige Begründung hin abgeschrägt sein.
Die Austrittsgeschwindigkeit des endothermen Vergasungsmittels aus dem Ringspalt zwischen dem äußeren und dem inneren Düsenrohr beträgt vorteilhaft mindestens das 1,1 fache der Austrittsgeschwindigkeit des exothermen Vergasungsmittels aus dem Innenrohr.
Diese verhältnismäßig einfachen Maßnahmen gewährleisten einen weitgehend störungs- und wartungsfreien Betrieb der Einblasdüse. Auf diese Weise ist es möglich, den Anteil des Sauerstoffs im zentralen Rohr an jeder in Frage kommenden Ringblasdüse des HTW-Vergasers auf bis zu 100% zu erhöhen.
Die Ablenkung der Mantelströmung des endothermen Vergasungsmittels am Rand des Innenrohres wird i'iuuh uufCn eine äChäfiRüfiiigc Ausbildung dicScä Räli des begünstigt. Der scharfkantige und unter einem rechten Winkel abgewinkelte Rand des Innenrohres gewährleistet zuverlässig die Ablenkung der Mantelströmung in Richtung auf die Längsachse der Einblasdüse, so daß man von einer Einschnürung der Strömung im Bereich des Randes sprechen kann. Es ist möglich, das äußere Rohr auf dem äußeren
Umfang des inneren Rohres so abzustützen, daß mit Hilfe von einfachen Verstellmöglichkeiten eine gleichmäßige Breite des Ringspaltes zwischen den beiden Rohren gewährleistet wird. Mit dieser Maßnahme kann die Mantelströmung aus überwiegend endothermem Vergasungsmittel genau eingestellt werden, so daß sie über den ganzen Umfang eine gleichmäßige Stärke aufweist
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 im Schema den Längsschnitt eines HTW-Reaktors,
F i g. 2 eine erfindungsgemäße Düse im Längsschnitt und
Fig.3 einen nicht maßstäblichen, vergrößerten Längsschnitt der Düsenmündung seitlich der Schnittlinie IH-IIIder Fig. 1.
In den unteren Bereich des in F i g. 1 dargestellten Reaktors 10 werden zu vergasender Brennstoff und ggf. Zuschlagsstoffe durch eine Zuführschnecke 12 eingebracht Unter dem Einfluß von Vergasungsmitteln, die durch Einblasdüsen 14 und 15 ebenfalls in den unteren Tei! des Reaktors 10 eingeblasen werden, baut sich ein Wirbelbett 16 auf, dessen obere Begrenzung mit 16' bezeichnet ist Nahe der unteren Begrenzung des Reaktors 10, also im wesentlichen unterhalb der Einblasdüse 14 befindet sich eine Schicht oder Lage aus aschereichem, ggf. gröberem Material, das nach unten durch die stutzenartigen Fortsätze 17 abgezogen wird.
Weitere Einblasdüsen 18 sind oberhalb des Wirbelbettes 16 angeordnet Durch sie wird Vergasungsmittel in den oberhalb des Wirbelbettes befindlichen Nachreaktionsraum 20 eingeführt Im Gegensatz zu der in der Zeichnung gewählten Schemadarstellung sind die Einblasedüsen normalerweise über den Umfang des Reaktors in Abständen voneinander verteilt angeordnet
Wenigstens ein Teil dieser Einblasedüsen weist die im folgenden anhand der F i g. 2 und 3 beschriebene Ausgestaltung auf, die das gleichzeitige Einblasen von exotherme Umsetzungen und endotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmitteln ermöglicht
Diese Einblasedüse 22, die entsprechend den Einblasdüsen 14, 15 und 18 des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1 angeordnet sein kann, ist mit einem inneren Rohr 23 und einem äußeren Rohr 24 versehen. Das innere Rohr 23 dient zum Einblasen des im wesentlichen exotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmittels 25, beispielsweise Sauerstoff oder Luft oder einer Mischung von Sauerstoff und einem endothermen Vergasungsmittel. Das äußere Rohr 24 dient zum Einblasen eines im wesentlichen endotherm wirkenden Vergasungsmittels 26, beispielsweise Dampf. Es umgibt das innere Rohr 23 koaxial und ist über der Länge desselben an zwei Stellen 28 und 29 auf dem Umfang abgestützt Während Abstützung 28 im wesentlichen aus einem Distanzstück, welches den Ringquerschnitt zwischen den beiden Rohren 23 und 24 zu einem großen Teil ausfüllt gebildet ist besteht die in der Nähe der Mündung 40 der Düsenrohre vorgesehene Abstützung 29 aus einer Mehrzahl von punktförmigen Auflagen, die in Abständen auf dem Umfang des Innenrohres 23 angreifen und einstellbar sind. Hierbei handelt es sich um Schrauben oder Gewindebolzen, die derart genau eingestellt werden können, daß sich zwischen den beiden Rohren 24 und 23 ein gleichmäßiger koaxialer Ringspait 31 ergibt Das Distanzstück 28 weist über den Umfang verteilte Durchbrechungen 32 auf, durch die das endotherme Vergasungsmittel 26 im Ringraum 33 zwischen den Rohren 23 und 24 strömt. Das endotherme Vergasungsmittel 26 tritt aus dem Ringspalt 31 aus, während das exotherme Vergasungsmittel 25 aus dem Innenrohr 23 ausströmt. In F i g. 3 sind die Stromfäden der austretenden Vergasungsmittel 25 und 26 angedeutet.
Die mündungsseitige Stirnfläche 27 des inneren Rohres 23 ragt gegenüber der mündungsseitigen Stirnfläche 37 des äußeren Rohres 24 weiter in den Innenraum des Wirbelbettreaktors hinein. Der Abstand 38 zwischen ίο den Enden beider Rohre 23 und 24 entspricht einem Mehrfachen der Wandstärke 39 des Innenrohres 23 und beträgt beispielsweise das 1,5- bis 2,5fache, vorzugsweise das 2fache der Wandstärke 39 des Innenrohres 23.
Aus dem Innenrohr 23 strömt das exotherme Vergasungsmittel 25 mit einer Geschwindigkeit von 15—70 m/s aus und in den Innenraum 40 des Reaktors 10 ein. Im Bereich des Wirbelbettes 16, also hinsichtlich der Düsen 14 und 15, kann diese Geschwindigkeit nahe der oberen Grenze dieses Geschwindigkeitsbereiches liegen, wohingegen im Nachreaktionsraum 20, also hinsichtlich der Düse 18, die Geschwindigkeit im allgemeinen 40 m/s nicht übersteigen wird. Bei dem exothermen Vergasungsmittel handelt es sich beispielsweise im Fall des Hochtemperatur-Winkler-Reaktors überwiegend um reinen Sauerstoff oder um eine Mischung von Sauerstoff und Dampf oder Sauerstoff und Stickstoff, woran der Sauerstoff üblicherweise mit etwa 70—80% beteiligt ist Im Mündungsbereich 40, d. h. in einer Entfernung von wenigen Millimetern bis wenigen Zentimetern vom Innenrohr 23, beginnt die Reaktion des brennbaren Gases und der kohlenstoffhaltigen Braunkohleteilchen mit dem Vergasungsmittel 25. Die sich dabei bildende Flamme ist in F i g. 3 bei 46 angedeutet In diesem Bereich liegen die Temperaturen zwischen 1700 und 1800° C und somit weitaus höher als im Durchschnitt des Vergasungsraumes, wo sie üblicherweise 1000—1200" C betragen.
Aus dem zwischen den beiden Rohren 23 und 24 gebildeten Ringspalt 31 tritt das endotherme Vergasungsmittel 26, beispielsweise überhitzter und damit gasförmiger Wasserdampf, in den Reaktionsraum ein. Wie an den Stromfäden des Vergasungsmittels 26 in Fig.3 deutlich erkennbar, umgibt der Wasserdampf die Stromfäden des exothermen Vergasungsmittels 25 nach seinem Austritt aus dem Ringspalt 31 mantelförmig. Das Vergasungsmittel 26 strömt zunächst über den axialen Abstand 38 hinweg auf der Außenhaut des Innenrohres 23 entlang und wird am äußeren Rand 34 desselben nach innen abgelenkt wodurch eine Einschnürung der Strömung 26 entsteht Dabei bildet der äußere Rand 34 der Stirnfläche 27 des Innenrohres 23 eine Abrißkante, welche die Ursache für die Einschnürung der Strömung des endothermen Vergasungsmittels 26 und für das Entstehen eines Raumes ist innerhalb desselben sich Wirbel 42 ausbilden, die sowohl von der Strömung des Vergasungsmittels 26 als auch von der Strömung des Vergasungsmittels 25 ausgehen. Gegenüber den Geschwindigkeiten dieser beiden Strömungen ist die Geschwindigkeit der Wirbel 42 erheblich verlangsamt so daß in diesem Bereich hoher Temperatur Ascheanbackungen im Rohr 23 unvermeidbar wären, wenn Feststoffteilchen in diesen Bereich 42 eindringen könnten. Dies wird jedoch durch den vom endothermen Vergasungsmittel 26 gebildeten Mantel verhindert Infolgedessen bleiben die Stirnflächen 27 von Anbackungen frei.
Die Einschnürung der Strömung des Vergasungsmittels 26 erfolgt unter einem Winkel 43, der ungefähr einer über die äußeren Ränder 34 und 35 der Rohre 23 und 24
gelegten theoretischen Hülle entspricht. Im Bereich der Einschnürung der Strömung des Vergasungsmittels 26 entstehen Wirbel 45, die dazu führen, daß aus diesem Bereich Feststoffteilchen durch die Mantelströmung 26 hindurch in den Strom 25 aus exothermem Vergasungsmittel gelangen. Die resultierende Umsetzung führt zu der bereits erwähnten hohen Temperatur im Bereich der Flamme 46. Die radiale Weite des Ringspalter> 31 beträgt zwischen 0,7 und 2 mm und, beispielsweise bei einem Außendurchmesser des Innenrohres 23 von 12,6 mm, vorzugsweise 1,4 mm. — Daneben sind die Mündungsteile des inneren und des äußeren Rohres 23 bzw. 24 aus einem hochwarmfesten Werkstoff gefertigt, beispielsweise Inconel, woran sich im axialen Abstand von den Mündungsenden 27 bzw. 37 Rohrteile aus einem anderen Werkstoff anschließen können. Gleichzeitig mit dieser Ausgestaltung der Düse kann auch der Ringraum 33, der zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr 23 bzw. 24 gebildet wird, in seiner radialen Erstreckung variieren, wie das beispielsweise in F i g. 2 deutlich erkennbar ist. Vorzugsweise wird der engste Querschnitt des Ringraumes 33 sich vorn in der Nähe des Mündungsbereiches 40 befinden, so daß im Ringspalt 31 die größte Strömungsgeschwindigkeit des Vergasungsmittels 26 vorhanden ist.
Bei dem in der F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Endabschnitt es äußeren Rohres 24 mit einer Abschrägung 47 versehen, so daß die dem Bereich erhöhter Temperatur, Flamme 46, ausgesetzte Stirnfläche 37 nur eine geringe radiale Erstreckung hat.
Ferner ist der Endabschnitt des inneren Rohres mit einer Einlage 49 aus verschleißfestem, vorzugsweise keramischem Material versehen.
F i g. 2 läßt erkennen, daß auch das äußere Rohr 24 der Düse gegenüber der inneren Begrenzung 50 der Reaktorwandung 52 in den Innenraum des Reaktors hinein vorsteht, so daß die innere Begrenzung 50 der Reaktorwandung in jedem Fall in einem Temperaturbereich liegt, bei dem Ascheanbackungen nicht auftreten können.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
45
60 65

Claims (6)

1 2 Schlackenansätze zu vermeiden. Das Problem des Ent- Patentansprüche: Stehens derartiger Schlackenansätze oder Anbackungen wird auch in der DE-OS 31 43 556 behandelt, die
1. Düse zum Einblasen von exothermen und endo- einen Reaktor offenbart, der mit einer Düse versehen thermen Vergasungsmitteln in einen Wirbelbett- 5 ist, die wenigstens drei koaxiale Rohre aufweist, von Feststoffvergaser, die in der Seitenwand des Verga- denen das mittlere allerdings der Zuführung der zu versers angeordnet ist und aus zwei koaxial ineinander gasenden kohlenstoffhaltigen Materialien dien L Das angeordneten Rohren mit einem Ringspalt besteht, exotherme Vergasungsmittel wird durch den vom innevon denen das äußere Rohr für eine Zuführung von ren Rohr und vom mittleren Rohr begrenzten Ringraum überwiegend endothermen und das im äußeren 10 zugeführt, wohingegen das überwiegend endotherme Rohr gelagerte innere Rohr für die Zuführung von Vergasungsmittel durch den von mittlerem und äußeüberwiegend exothermen Vergasungsmitteln dient, rem Rohr begrenzten Ringraum in den Innenraum des wobei die Mündung des inneren Rohres aus dem Reaktors eingeführt wird. Hierbei kann die Anordnung äußeren Rohr herausragt, dadurch gekenn- so getroffen sein, daß das den Kanal für das endotherme zeichnet, daß bei einer im äußeren Rohr (24) mit 15 Vergasungsmittel außenseitig begrenzende Rohr axial höherer Strömungsgeschwindigkeit als im inneren in einem Abstand vor den beiden anderen Rohren endet Rohr (23) betriebenen Düse (14, 15, 18) auch das Der Abstand zwischen dem freien Ende des äußeren äußere Rohr (24) in den Innenraum des Vergasers Rohres und den freien Enden der beiden anderen Rohre (10) hineinragt und der Abstand (38) zwischen den beträgt jedoch nur wenige Millimeter. Das Entstehen Enden beider Rohre (23, 24) dem l^fachen bis 20 von Anbackungen soll einmal dadurch verhindert wer-Mehrfachen der Wandstärke (39) des Innenrohres den, daß das stirnseitige Mündungsende des äußeren (23) entspricht Rohres für das endotherme Vergasungsmittel sich in
2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Strömungsrichtung auf eine sehr geringe Wandstärke net, daß die lichte Weite des Ringspaltes (31) nicht verringert, um so durch eine entsprechend kleine Stirnmehr als 2,0 mm beträgt 25 fläche den im Innenraum des Reaktors befindlichen
3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- Ascheteilchen nur eine möglichst kleine Ansatzfläche zu zeichnet, daß das innere Rohr (23) an seiner äußeren bieten. Weiterhin wird in dieser Vorveröffentlichung die Mantelfläche wenigstens in dem gegenüber dem Au- Abhängigkeit des Entstehens von Anbackungen von ßenrohr (24) vorstehendem Abschnitt mit einer feu- den relativen Geschwindigkeiten erörtert, mit denen die er- und verschleißfesten keramischen Auflage verse- 30 Medien in den zueinander koaxialen Rohren in den Inhen ist nenraum des Reaktors eingeblasen werden. So soll die
4. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Strömungsgeschwindigkeit des endothermen Verganet, daß der Endabschnitt des äußeren Rohres (24) sungsmittels 70—85% der Geschwindigkeit betragen, außenseitig in Richtung auf seine stirnseitige Be- mit der das exotherme Vergasungsmittel in den Innengrenzung (37) hin abgeschrägt ist 35 raum eintritt Die vorbeschriebenen Maßnahmen sollen
5. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- dazu dienen, Zonen mit unterschiedlicher Sauerstoffnet, daß die mündungsseitige Lagerung (29) des Au- konzentration im Bereich vor der Mündung der Düse zu ßenrohres (24) verstellbar ist schaffen, um so die Geschwindigkeit, mit welcher der
6. Verfahren zum Betreiben der Düse nach einem feste Kohlenstoff der einzelnen Partikel umgesetzt wird, der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- 40 zu verringern. Dadurch soll auch der Umfang des Sinzeichnet, daß die Austrittsgeschwindigkeit des Ver- terns der einzelnen Partikel verringert werden,
gasungsmittels (26) aus dem Ringspalt (31) minde- Inwieweit die in der DE-OS 31 43 556 geschilderten stens das 1,1 fache des das aus dem Innenrohr (23) Maßnahmen geeignet sind, bei dem darin beschriebenen austretenden Vergasungsmittels beträgt. Reaktor den angestrebten Effekt zu erreichen, kann da-
45 hinstehen, da eine Übertragung auf einen Wirbelbettre-
aktor, bei welchem die zu vergasenden kohlenstoffhaltigen Materialien durch eine besondere, von den Düsen für die Vergasungsmittel unabhängige Zuführeinrich-
Die Erfindung betrifft eine Düse zum Einblasen von tung in den Innenraum des Reaktors eingeführt werden, exothermen und endothermen Vergasungsmitteln in ei- 50 ohnehin nicht möglich ist, zumal diese Düsen im allgenen Wirbelbett-Feststoffvergaser, die in der Seitenwand meinen nicht vertikal von unten in den Reaktor hineindes Vergasers angeordnet ist und aus zwei koaxial inein- ragen.
ander angeordneten Rohren mit einem Ringspalt be- Die durch die Zufuhr von Kohlendioxid bewirkte
steht, von denen das äußere Rohr für eine Zuführung Kühlwirkung mag bei dem in der erstgenannten Vorvon überwiegend endothermen und das im äußeren 55 Veröffentlichung offenbarten Winkler-Reaktor zur ErRohr gelagerte innere Rohr für die Zuführung von über- zielung des angestrebten Zweckes ausgereicht haben, wiegend exothermen Vergasungsmitteln dient, wobei da dieser unter Normaldruck betrieben wurde. Moderdie Mündung des inneren Rohres aus dem äußeren Rohr ne Wirbelbettreaktoren, insbesondere Hochternperaherausragt Im allgemeinen sind mehrere solcher Düsen tür-Winkler-Reaktoren, werden jedoch unter Uberüber den Umfang des Reaktors und ggf. in zwei oder 60 druck von 10 bar und mehr betrieben. Die Anwendung mehr einen vertikalen Abstand voneinander aufweisen- von Überdruck dient dazu, die Durchsatzleistung, d. h., den Ebenen angeordnet. die pro Zeiteinheit durchzusetzende Kohlemenge, zu
Ein derartiger Reaktor ist in »Freiberger Forschungs- steigern. Dies setzt eine entsprechende Steigerung der hefte«, A69 1957, Seiten 10, 11 beschrieben, wobei die Menge an Vergasungsmittel, also auch des exothermen Zuführung von Kohlendioxid in den äußeren Rohren 65 Vergasungsmittels, voraus. Dadurch wächst die spezifider Düsen dazu dient, die Temperatur des Wirbelbetts sehe Wärmebelastung im Reaktor. Dies wiederum verin der Umgebung des Sauerstoffeintritts, also der Du- größen die Gefahr, daß Ascheanbackungen entstehen, senmündungen, herabzusetzen, um auf diese Weise Letztere treten, wie auch im Stand der Technik anee-
DE19843439404 1983-11-05 1984-10-27 Düse zum Einblasen von exothermen und endothermen Vergasungsmitteln in einen Wirbelbett-Feststoffvergaser Expired DE3439404C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843439404 DE3439404C2 (de) 1983-11-05 1984-10-27 Düse zum Einblasen von exothermen und endothermen Vergasungsmitteln in einen Wirbelbett-Feststoffvergaser

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3340085 1983-11-05
DE19843439404 DE3439404C2 (de) 1983-11-05 1984-10-27 Düse zum Einblasen von exothermen und endothermen Vergasungsmitteln in einen Wirbelbett-Feststoffvergaser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3439404A1 DE3439404A1 (de) 1985-05-23
DE3439404C2 true DE3439404C2 (de) 1986-10-16

Family

ID=25815394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19843439404 Expired DE3439404C2 (de) 1983-11-05 1984-10-27 Düse zum Einblasen von exothermen und endothermen Vergasungsmitteln in einen Wirbelbett-Feststoffvergaser

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3439404C2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014026748A1 (de) 2012-08-14 2014-02-20 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Vorrichtung und verfahren zur eindüsung von sauerstoff in eine druckaufgeladene wirbelschichtvergasung
DE102017219780A1 (de) 2017-11-07 2019-05-09 Thyssenkrupp Ag Vorrichtung und Verfahren zum HTW-Vergasen von Einsatzstoffen mit Ringleitungs-Anordnung sowie Verwendung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4407651C1 (de) * 1994-03-08 1995-10-26 Rheinische Braunkohlenw Ag Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas
DE4413923C2 (de) * 1994-04-21 2001-11-29 Rheinische Braunkohlenw Ag Verfahren zum Erzeugen von Synthese- und/oder Brenngas in einem Hochtemperatur-Winkler-Vergaser
DE19904655C1 (de) * 1999-02-04 2000-10-12 Fraunhofer Ges Forschung Vorrichtung zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen
US9005320B2 (en) 2011-02-05 2015-04-14 Alter Nrg Corp. Enhanced plasma gasifiers for producing syngas

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD51383A (de) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014026748A1 (de) 2012-08-14 2014-02-20 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Vorrichtung und verfahren zur eindüsung von sauerstoff in eine druckaufgeladene wirbelschichtvergasung
DE102012016086A1 (de) 2012-08-14 2014-02-20 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Eindüsung von Sauerstoff in eine druckaufgeladene Wirbelschichtvergasung
RU2635631C2 (ru) * 2012-08-14 2017-11-14 Тюссенкрупп Индастриал Солюшнс Аг Устройство и способ для введения кислорода в процесс газификации в псевдоожиженом слое под давлением
US9862900B2 (en) 2012-08-14 2018-01-09 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Device and method for introducing oxygen into a pressurized fluidized-bed gasification process
DE102017219780A1 (de) 2017-11-07 2019-05-09 Thyssenkrupp Ag Vorrichtung und Verfahren zum HTW-Vergasen von Einsatzstoffen mit Ringleitungs-Anordnung sowie Verwendung

Also Published As

Publication number Publication date
DE3439404A1 (de) 1985-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2817356C2 (de) Produktgas-Kühlvorrichtung an einem Generator zur Kohlenstaub-Vergasung und Herstellung von Synthesegas
EP0095103B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas durch partielle Oxidation von Kohle-Wasser-Suspensionen
DE3306483C2 (de)
EP2885381B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur eindüsung von sauerstoff in eine druckaufgeladene wirbelschichtvergasung
EP0374423A2 (de) Atmosphärischer Brenner
DE2610279A1 (de) Verfahren zum verhindern der bildung von koksablagerungen bei einem wirbelschichtreaktor
DE3629886A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bilden einer feuerfestmasse auf einer oberflaeche
DE1567685A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung gasfoermiger,Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltender Mischungen
DE3439404C2 (de) Düse zum Einblasen von exothermen und endothermen Vergasungsmitteln in einen Wirbelbett-Feststoffvergaser
DE2062794B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Brennstofftellchen für Kernreaktoren
DE2659170A1 (de) Verfahren und brenner zur teilverbrennung eines fluessigen oder gasfoermigen brennstoffes
DE2136735C3 (de) Brenner- und Einsatzgut-Einspritzanordnung für einen RuBreaktor
DE2210773B2 (de) Vorrichtung zur Verbrennung von Schwefel
DE2604091A1 (de) Mit niederdruckdampf arbeitende vorrichtung zur rauchunterdrueckung in abgasfackeln
DE3628866A1 (de) Reaktor zur kohlenstaubvergasung
DE1592853C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von RuB
DE2430433C2 (de) Zerstäuber
DE3837586A1 (de) Vergasungsbrenner fuer eine anlage fuer die vergasung von festen brennstoffen
DE2149445A1 (de) Leitvorrichtung fuer Brenner
DE2309821C2 (de) Verfahren und Brenner zur Herstellung einer hauptsächlich Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasmischung
EP0011904B1 (de) Drallbrenner für Kohlevergasungsreaktoren
DE2410847C3 (de) Verwendung eines Ultraschallzerstäubers für die Zerstäubung von Schwefel
DE2537948C2 (de) Vorrichtung zur Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Brennstoffstaub
DE10242594B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Einblasen von Vergasungsmittel in druckaufgeladene Vergasungsräume
DE2530170A1 (de) Industriebrenner

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition