DE7417208U - Vorrichtung zur gaserzeugung - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Gaserzeugung aus Kohle und Wasserdampf unter erhöhtem Druck und Wärmezufuhr. Die Gaserzeugung erfolgte bislang in stationäi_:n, zylindrischen Retorten oder Schachtofen. Zur wirksamen Prozeßführung muß die Wärmezufuhr eine Erhitzung der Kohle auf annähernd 100O⁰C bewirken und industriell für große Kohledurchsätze praktikabel sein. Dies ist bei den bekannten Vorschlägen, nach denen beispielsweise der Kohle feste Körper als Wärmeträger zugefügt werden oder die Retorte von außen beheizt wird, nicht gegeben.

Die gegenwärtige Neuerung geht daher aus von einem Verfahrensvorschlag, zur Gaserzeugung Kernenergie zu nutzen, wobei die Wärme von einem Gas als Wärmeträger aus dem Kernreaktor abgeführt und durch ein in das Wirbelbett in der Retorte eintauchendes Rohrsystem der Kohle zugeführt wird (Zeitschrift "Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie vereinigt mit Brennstoff-Chemie", 1973, Seite 701 bis 703).

Aufgabe der Neuerung ist die vorteilhafte Gestaltung der Vorrichtung zur Gaserzeugung unter Berücksichtigung der hohen

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Anforderungen an die Druck-, Temperaturfestigkeit, den Kohlendurchsatz, die Wärmeübertragung an. das Wirbelbett und die Herstellbarkeit der Bauteile«,

Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der liegend angeordneten Retorte von einer perforierten Wanne in einen flachen, unteren Raum, in den die Zuführungen für den Wasserdampf münden, wobei in der Retorte sich längserstreckende, den Wannenrad umfassende Profilschleifen ggf. mit Innenkühlung vorgesehen sind, und einen hohen oberen Raum unterteilt ist. In den oberen Raum münden die Zufuhr der Kolale, der RUckstandaustrag und der Gasabzug. Außerdem sind in dem oberen Raum mäander- oder haarnadelförmige Heizrohre vorhanden, die von oben in das in der Wanne befindliche Wirbelbett eintauchen und an eine Wärmequelle angeschlossen sind.

Zweckmäßigerweise wird die Wanne in der Retorte oder die Retorte selbst so gelagert, daß sie auf der Kohlezufuhrseite höher stehen, als auf der Seite des Rückstandaustrages. Der Höhenunterschied, d.h. die iMeigung der Längsachse der Wanne oder Retorte zur Horizontalen ist einstellbar,,

Durch die liegende Anordnung der Retorte, die aus einzelnen in üblicher Weise herstellbaren Rohrschüssen aus entsprechender warmfester Legierung hergestellt ist, ergeben sich vorteilhafte Bedingungen für die Gestaltung, die Belastung und die Funktion der Bauteile, Dies gilt insbesondere für die Heizrohre, die in der Art der Querstrom-Wärmetauscher funktionieren. Die Wanne ist in den Profilschienen gleitend gelagert. Die Heizrohre, die Wanne und ggf. weitere notwendige Bauteile sind in der Retorte überwiegend freihängend oder gegeneinander frei verschieblich befestigt, so daß mechanische Belastungen durch unterschiedliche Wärmedehnungen vermieden werden. Die Anordnung der Heizrohre

mit Rohrachsen quer zur Längsachse der Retorte und der Durchflußrichtung der Kohle ermöglicht eine optimale Abstimmung der Rohroberfläche, des Durchflußquerschnittes jedes Heizrohres und des Heizrohrsystems insgesamt auf das Wirbelbettvolumen. Damit gelingt es, die Kohlevergasung in einem endothermen Prozeß, bei dem ein hoher Anteil Methan entsteht, industriell nutzbar zu machen.

Von großem Vorteil ist es auch, daß der Kohledurchsatz durch Änderung der Retortenneigung in gewissen Grenzen leicht und unabhängig von den Bedingungen der Aufrechterhaltung des Wirbelbettes dem Wärmeangebot angepaßt werden kann.

Gegenstand der Neuerung ist außerdem die Ausbildung des Rohrsystems, das aus Heizrohren besteht, die in Ebenen senkrecht zir Längserstreckung der Retorte gebogen sind. Hintereinander-

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B oberen Retortenraumea befindlichen Semmelrohre angeschlossen.

In jeder Ebene senkrecht zur Längserstreckung der Retorte können mehrere Rohre angeordnet sind. In diesem Fall können teilweise zwei Heizrohre einer Ebene an ein Sammlerrohr angeschlossen sein, so daß die Anzahl der Sammlerrohre kleiner ist, als das Doppelte der Anzahl der Heizrohre.

Die Maßnahme gestattet die Bestückung mit Rohren der üblichen Abmessungen für Wärmetauscher. Insbesondere können klelnkalibrige Rohre verwendet werden und das Rohrsystems trotzdem durch die Länge des einzelnen Rohres und die Anzahl der parallel geschalteten Rohre in weiten Grenzen der vorgegebenen Durchflußgeschwindigkeit des Trägergases, dem zulässigen Druckabfall und der erforderlichen Oberfläche des Rohrsystems angepaßt werden, ohne daß der obere Raum der Retorte mit Rohren zugebaut und die Wanderbewegung des Wirbelbettes unzulässig behindert wird,

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Die Verwendung von kleinkalibrigen Rohren hat darüberhinaus den Vorteil, daß die Rohrwanddicke trotz hoher Druck- und Temperaturbelastung relativ klein bleibt. Wegen der mäßigen Wärmeleitfähigkeit der in Frage kommenden Legierungen ist die Verwendung dünnwandiger· Rohre günstiger» Der Wärmedurchgang ist bei der kleineren Heizrohrwanddicke größer oder die Temperaturdifferenz zwischen dem Wärmeträger und der Solltemperatur des Wärmegutes kann kleiner gehalten werden. Außerdem sind kleinkalibrige Rohre auch aus hochwarmfesten Legierungen leichter herzustellen und zu verarbeiten als solche mit großem Durchmesser.

Die Neuerung wird an einem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Dabei zeigen

Figur 1 den Querschnitt und

Figur 2 den Längsschnitt durch einen mittleren Rühr— 5Cxiüi3 einer* Gssrstorts ·

Der Rohrschuß besteht aus dem warmfesten Innenrohr 1 mit einer Wärmeisolation 2 und einem äußeren Tragrohr 3. In dem Innenrohr 1 sind in dessen Längserstreckung Profilschienen 4, 5 angeordnet, in deren Profil die Ränder einer perforierten Wanne verschieblich gelagert sind. Die Profilschienen 4, 5 sind in das Innenrohr 1 eingeschweißt und können zur Aufnahme eines Kühlmittels hohl sein. Die Wanne 6 besteht aus warmfestem Stahl und ist auf der gesamten Fläche außerhalb der aufliegenden Randbereiche perforiert. Sie teilt den Hohlraum des Innenrohres in einen niedrigeren unteren Raum 7 und einen höheren oberen Raum 8. In den unteren Raum 7 mündet ein Flanschanschluß 9.

In dem oberen Raum 8 ist ein Heizrohrsystem 10 hängend und in die Wanne 6 reichend angeordnet. Das Heizrohrsystem 10 besteht

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aus einzelnen Rohren, toispielsweise 11, die sich mäanderförmig in einer Querschnittsebene, beispielsweise der Zeichnungsebene in Figur 1 des Rohrschusses erstrecken und an Sammlerröhre, beispielsweise 12, 13 angeschlossen sind. Alle weiteren Einzelrohre 14, 15 derselben Querschnittsebene sind an andere Sammlerrohre 16, 17, 18, 19 angeschlossenο In Richtung der Achse des Rohr-Schusses hintereinander angeordnete einzelne Heizrohre sind den selben Sammlerrohren zugeordnet. Die Sammlerrohre jodes Rohrschusses sind in dem Innenrohr 1 aufgehängt, Z₀B₀ Sammler 13 in dem Winkeleisen 2O₀ Weitere Aufhängungen sind die Teile 21 und 22. Außerdem haben die Sammlerrohre 12, 13, 16, 17, 18 je einen <lu- oder Ablaufanschluß 23, 24, 25, 26, 27, 28.

Jeder Rohrschuß hat außerdem einen in den oberen Raum 8 mündenden Flanschanschluß 29.

Eine Retorte besteht aus mehreren derartigen Rohrschüssen, die durch die Flansche 30, 31 untereinander und endseitig mit Deckeln (nicht gezeichnet) verbunden sind. Die Deckel bestehen⁷ aus Böden entsprechend dem Innenrohr 1 und Tragrohr 3 und einer dazwischenliegenden Wärmeisolation. Außerdem ist in jedem Deckel eine Beschickungs- oder Austragsöffnung vorhanden» Die Wannen 6 der Rohrschüsse stehen einseitig über die Rohrschüsse vor, so daß sich die Wannen beim Zusammenfügen der Rohrschüsse überlappen.

Die Betriebsweise der Retorte ist folgendermaßen: Beim Anfahren ist die Wanne 6 mit Kohle gefüllt, die von dem durch die Öffnung 9 zugeführten Wasserdampf in einem Wirbelbett gehalten wird. Die Erhitzung der Kohle erfolgt überwiegend durch ein Heizmedium, das von einem Kernreaktor auf über 100O⁰C erwärmt ist, das durch das Heizrohrsystem 10 geleitet und nach Abgabe der Nutzwärme in der Retorte und möglicherweise in weiteren Wärmeverbrauchern dem Kernreaktor als Vorlauf zugeführt wird. Aus der Retorte wird

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durch die Öffnung 29 ein Gasgemisch mit nutzbaren Anteilen an Kohlenmonxyd und Methan abgezogen.

Zum kontinuierlichen Betrieb ist die Retorte mit der Längsachse geneigt zur Horizontalen aufgestellt, so daß die Kohle durch die Retorte fließt_o Es wird laufend oder schubweise Kohle durch die stirnseitige Beschickungsöffnung im Deckel aufgegeben und der Kohlerückstand an deren Ende der Retorte durch die Austragsöffnung abgezogene

- Schutzansprüche - 7 -

Claims (5)

- 7 Schutzansprüche;

1. Wirbelbett-Gasgenerator zur Gaserzeugung aus Kohle und Wasserdampf unter erhöhtem Druck, mit Wärmezufuhr durch Heizrohre in einer stationären, zylindrischen Retorte, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum der liegend angeordneten Retorte von einer perforierten Wanne (6) in einen flachen, unteren Raum (7), in den die Zuführungen für den Wasserdampf (9) münden, und einen hohen, oberen Raum (8) unterteilt ist, in den die Kohlezufuhrwanne, der Rückstandsaustrag und der Gasabzug münden, wobei den Wannenrad umfassende Profilschienen (4, 5) mit oder ohne Innenkühlung, die Wanne (6) tragen, und im oberen Raum (8) von oben in das Wirbelbett mäander- oder haarnadelf^rmige Heizrohre (10, 11) eintauchen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Retorte (1) und/oder Wanne (6) auf der Kohlezufuhrseite höherstehen als auf der Aur-tragseite und die Neigung einstellbar ist,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohre (10, 11, 14, 15) in Ebenen senkrecht zur Längserstreckung der Retorte geDogen und hintereinanderliegende Heizrohre an gemeinsame im oberen Teil des oberen Retortenraumes (8) befindliche Sammlerrohre (12, 13, 16, 17, 18, 19) angeschlossen sindo

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Ebene senkrecht zur Längserstreckung der Retorte (1) mehrere Heizrohre (10, 11, 14,15) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heizrohre (11, 14, 15) einer Ebene an ein Sammlerrohr (12, 13, 16, 17, 18, 19) angeschlossen sind. (\ ■

{ Pj E. Meissner

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