DE3446808C2

DE3446808C2 - Verfahren und Vorrichtung zur trockenen Schlackenausschleusung aus unter Druck stehenden Systemen

Info

Publication number: DE3446808C2
Application number: DE3446808A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Deggim; Rolf Dr.-Ing. 5276 Wiehl Hartermann; Jürgen Dipl.-Ing. 4755 Holzwickede Poller; Ulrich Ing.(grad.) 5270 Gummersbach Premel; Klaus Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Weinzierl
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1987-06-04
Also published as: US4731937A; AU576038B2; DE3446808A1; AU5143285A; ZA859530B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur trockenen Schlackenausschleusung aus unter Druck stehenden Systemen wie Vergasungsprozessen; das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schlacke mittels indirektem Wärmeaustausch zunächst in einer ersten Zone auf unterhalb ihres Erweichungspunktes abgekühlt wird und danach weiter in einer zweiten Zone sowohl indirekt durch Außenkühlung als auch direkt mittels kaltem Kreislaufgas weiter auf Temperaturen unterhalb 300°C vor dem Austrag gekühlt wird, wobei der Förderweg der Schlacke in der zweiten Zone durch mindestens einmalige Ablenkung aus der senkrechten Förderrichtung verlängert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem druckfesten Behälter mit konisch zulaufendem Bodenbereich und daran anschließendem Austrittstutzen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Inneren des Austrittstutzens eine Schlackenführung angeordnet ist, die in ihrem oberen Bereich abwechselnd gerade und schräge Mantelflächen aufweist, während der untere Bereich aus einem senkrechten Schlackenschacht besteht, wobei der obere Abschnitt der Schlackenführung und wenigstens ein Teil des senkrechten Schlackenschachts Außenkühleinrichtungen aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur trockenen Schlackenausschleusung aus unter Druck stehenden Systemen.
Es sind bereits Schleussysteme bekannt, bei denen die aus einem Vergasungsprozeß kommende Schlacke in einem Wasserbad abgekühlt und dann über Druckschleusen ausgetragen wird. Dieses und ähnliche Verfahren haben als wesentlichen Nachteil die Probleme der Entsorgung von Wasser und Schlacke.
Es sind ferner bereits Schleussysteme bekannt, bei denen die feine Flugasche in einem Konvektionskühler abgekühlt und dann ausgeschleust wird.
In der DE-PS 32 36 753 ist eine Vorrichtung beschrieben, deren Verfahrensweise dem Oberbegriff des geltenden Anspruchs 1 entspricht.
Nach der DE-OS 28 56 059 werden feste Vergasungsrückstände direkt mit Wasser abgekühlt, ohne vorher auf Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperatur der Rückstände abgekühlt worden zu sein.
Gemäß der DE-OS 24 11 086 wird die noch flüssige Schlacke ebenfalls direkt durch Einleiten in ein Wasserbad auf unterhalb ihres Erweichungspunktes abgekühlt. Eine bei diesem Verfahren durch ein - oder mehrstufige Einbauten im Schacht, die einen Wechsel der Schlackenabflußrichtung sowie ein freies Herunterstürzen der Schlacke zwischen diesen Einbauten hervorrufen, vorgesehene Verlängerung des Schlackenwegs dient einer Nachvergasung der Vergasungsrückstände.
Ausgehend von einem Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 ist es Aufgabe der Erfindung sicherzustellen, daß die Schlacke in jedem Fall auf die erforderliche Austragungstemperatur von kleiner als 300°C abgekühlt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruchs 1 sowie des Vorrichtungsanspruchs 4 gelöst.
Durch die mindestens einmalige Ablenkung der Schlacke aus ihrer Fallrichtung (Schrägführung) erfolgt neben der Abkühlung auf unterhalb von 300°C gleichzeitig auch eine Zerkleinerung beim Aufprall auf die darunterliegende Kühlfläche.
Die direkte Abkühlung der Schlacke in der zunächst schräg, dann senkrecht verlaufenden Schlackenführung, erfolgt durch Einblasen von kaltem Rezirkulationsgas in das untere Ende des senkrechten Schlackenschachtes. Das Kühlgas kann dabei zur Außenkühlung des unteren Teils des Schlackenschachts verwendet werden, indem es an geeigneter Stelle derart eingeführt wird, daß es den unteren Teil des Schlackenschachts zunächst von außen umströmt, bevor es in das Innere des Schlackenschachtes von unten eintritt und dann den Druckbehälter zusammen mit dem Hauptgasstrom verläßt.
Die Ausschleusung erfolgt auf an sich bekannte Weise durch Wechsel von Be- und Entspannung mittels eines Schleusgases. Vorteilhaft wird jedoch die Ausschleusung unter Zurückhaltung sowohl von feineren Ascheteilchen am Schlackenaustritt als auch am Schleusgasaustritt vorgenommen. Die Zurückhaltung dieser feinteiligeren Schlacke erfolgt bevorzugt mittels eines Sintermetallfilters.
Der obere Abschnitt der Schlackenführung der Vorrichtung gemäß Erfindung weist eine derartige Geometrie auf, daß ein direktes Auftreffen der Schlacke in den zweiten senkrecht verlaufenden Abschnitt (Schlackenschacht) nicht möglich ist. Diese wird durch gegeneinander versetzt angeordnete konische Kühlflächen erreicht.
Der untere Abschnitt des senkrechten Schlackenschachtes wird gemäß eine bevorzugten Ausführungsform durch Anströmen mit kaltem Kreislaufgas gekühlt, bevor dieses von unten in den Schlackenschacht eintritt. Zu diesem Zweck ist der nicht mit Außenkühlrohren versehene Abschnitt des Schlackenschachts mit einem Mantel ungeben, durch den das kalte Kreislaufgas zugeführt wird.
Bevorzugt sind alle mit der Schlacke in Berührung kommenden Innenflächen aus korrosionsbeständigem Material und glatt ausgeführt.
Obwohl die Schlacke bereits vor Erreichen des konischen Bodenbereichs des Druckbehälters auf Temperaturen unterhalb ihrer Erweichungstemperatur abgekühlt worden ist, wird auch der konische Bodenbereich noch von außen gekühlt, um ein Anbacken von gegebenenfalls noch weicher Schlacke an den konisch zulaufenden schrägen Bodenflächen zu verhindern. Die im Austrittsstutzen des Druckbehälters angeordnete Schlackeführung sowie wenigstens ein Teil des senkrechten Schlackenschachts weisen außen aufgeschweißte Kühlrohre auf.
Die Schleusvorrichtung, die den Abschluß des Schlackeaustrags bildet, ist vorteilhaft sowohl schlackeausgangsseitig als auch schleusgasausgangsseitig mit einem Sintermetallfilter, vorzugsweise in Form eines Ringes, ausgestattet, um den Austritt von feinen Schlacketeilchen sowohl mit der Grobschlacke als auch mit dem Schleusgas zu verhindern.
Die Ausschleusung erfolgt auf an sich bekannte Weise durch taktweises Be- und Entspannen der Schleuse über entsprechende Armaturen und Leitungen, wobei als Bespannungsgas vorteilhaft kaltes Kreislaufgas verwendet wird.
Verfahren und Vorrichtung werden nachfolgend an Hand der Figurenbeschreibung erläutert:
Die Schlacke wird in einer nicht gezeigten ersten Kühlzone vor Erreichen des konusförmigen Bodenbereichs A durch indirekten Wärmetausch, bevorzugt mittels eines Strahlungskühlers, auf Temperaturen unterhalb ihrer Erweichungstemperatur (kleiner 900°C) abgekühlt.
Der gemäß seiner bevorzugten Ausführungsform wenigstens an einem Teil seiner äußeren Umfangsfläche gekühlte Konus A bewirkt in Verbindung mit der Wahl eines korrosionsbeständigen und glatten Materials, daß ein Anbacken der gegebenenfalls noch weichen Schlacken verhindert wird. Die Außenkühlung des Konus A erfolgt bevorzugt durch außen aufgeschweißte Kühlrohre.
Nach dem Verlassen des konusförmigen Bereichs A tritt der Schlackenstrom in eine weitere Kühlzone ein, die aus einer im Austrittstutzen des Druckbehälters, der sich an den Konus A anschließt, angeordneten Schlackeführung besteht. Der Hauptgasstrom wird über die Öffnung B abgeführt. Die Schlackeführung besteht aus einem oberen Abschnitt, der aus zwei gegeneinander versetzten Halbkonussen E und F besteht, sowie einem unteren senkrechten Schlackenschacht G. Die schweren Schlacketeile treffen beim Fall aus dem Behälterboden A auf den Konus E, von hier aus auf die schräge Fläche F und rutschen dann in den senkrechten Schacht G. Auch hier sind alle mit der Schlacke in Berührung kommenden Innenflächen glatt ausgeführt. Die im Schlackeschacht G befindliche Schlacke wird im unteren Bereich des Schachts durch kaltes Kreislaufgas, welches durch die Leitung H zugeführt wird, gekühlt. Das Kreislaufgas kühlt gleichzeitig die Innenwand im unteren Bereich des Schlackenschachtes sowie die ersten Schleusarmatur I. Die Schlacke wird auf dem Weg von A bis zum Ende von G auf eine Temperatur kleiner 300°C abgekühlt. Durch die Ausgestaltung der Geometrie der eigentlichen Austragseinrichtung, die sich aus den zwei aufeinandergesetzten halbkonischen Führungsschächten E, F und dem senkrechten Schacht G zusammengesetzt, wird bewirkt, daß ein direktes Auftreffen der Schlacke in den senkrecht verlaufenden Schlackenschacht G nicht möglich ist. Durch die gegeneinander versetzt angeordneten Kühlflächen erfolgt nicht nur eine Verlängerung der Verweilzeit in der Schlackeführung sondern beim Auftreffen der Schlacke auf die darunter liegende Konusfläche erfolgt auch automatisch eine Zerkleinerung.
Der Schleusarmatur J ist die Schleuse K nachgeschaltet. Diese weist im unteren, schlackenaustrittseitigen Bereich einen Sintermetallring L auf, durch den verhindert wird, daß beim Entspannen der Schleuse über die Armatur M Schlacketeilchen mit ausgetragen werden. Beim Öffnen der Schleusarmaturen N rutscht die Schlacke nach unten und reinigt dabei den Sintermetallring mechanisch ab. Die Bespannung der Schleuse K erfolgt über die Armatur O, wobei bei dem Bespannungsvorgang automatisch der Sintermetallring L abgereinigt wird.
Über die Armatur P kann erforderlichenfalls eine weitere Kühlung der Schlacke mit kaltem Kreislaufgas erfolgen. Hierzu ist am gasaustrittseitgen Bereich der Schleuse ebenfalls ein Sintermetallring R angeordnet. Das Kreislaufgas kann über die Armatur S dem Hauptgasstrom zugegeben werden.
Die Beaufschlagung der Schleuse K mit kaltem Kreislaufgas erfolgt nur dann, wenn beipielsweise aufgrund zu hohen Schlackeanfalls eine ausreichende Kühlung im Schlackeschacht G nicht erfolgt.
Während vom konischen Bodenbereich A her sich der Durchmesser der Schlackenführung bis zum senkrechten Schlackenschacht verrringert, erfolgt danach eine weitere Reduzierung bis zum Austrag mehr, um eine Brückenbildung der Schlacke zu vermeiden.

Claims

1. Verfahren zur trockenen Schlackenkühlung und Ausschleusung aus unter Druck ablaufenden Vergasungsprozessen, unter Schwerkraftförderung, wobei die Schlacke zuerst bis unterhalb ihrer Erweichungstemperatur durch indirekten Wärmeaustausch gekühlt wird und eine weitere Abkühlung durch indirekte Kühlung als auch eine direkte Kühlung mit kaltem Produktgas im Gegenstrom erfolgt, worauf die Schlacke ausgeschleust wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Abkühlung der Schlacke bis unterhalb ihrer Erweichungstemperatur ihre weitere Abkühlung zunächst im freien Fall erfolgt, wobei sie mindestens einmal aus ihrer Fallrichtung abgelenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abschließende Kühlung der Schlacke zusätzlich indirekt mittels im Gleichstrom geführten Produktgas erfolgt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch in der Schleuse die Schlacke mit kaltem Produktgas gekühlt wird.

4. Vorrichtung zur trockenen Schlackenkühlung und Ausschleusung aus einem Druckvergaser mit einem konisch zulaufenden, mit Kühlrohren versehenen Boden und daran anschließendem Austrittsstutzen, sowie einem mit Kühlrohren ausgekleideten Kühlschacht mit daran unten angeordneter Zuleitung für kaltes Produktgas mit einer Austragsschleuse, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlschacht im oberen Abschnitt nach unten hin abwechselnd schräge und gerade Mantelflächen (E, F) aufweist, während sein unterer Abschnitt senkrechte Wandungen (G) besitzt, oberhalb deren unterstem Bereich die Zuleitung (H) für das kalte Produktgas in einen Kühlmantel für diesen Wandungsteil angeschlossen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle mit der Schlacke in Berührung kommenden Flächen der Kühlvorrichtung glatt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusenkammer (k) am Schlackenaustrittsende einen Sintermetallfilter (L), vorzugsweise in Form eines Sintermetallringes, aufweist.