EP2303994A2 - Slag discharge from reactor for synthesis gas production - Google Patents

Slag discharge from reactor for synthesis gas production

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Publication number
EP2303994A2
EP2303994A2 EP09777343A EP09777343A EP2303994A2 EP 2303994 A2 EP2303994 A2 EP 2303994A2 EP 09777343 A EP09777343 A EP 09777343A EP 09777343 A EP09777343 A EP 09777343A EP 2303994 A2 EP2303994 A2 EP 2303994A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slag
cooling water
lock
stream
water flow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09777343A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Hanrott
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.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Uhde GmbH
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 Uhde GmbH filed Critical Uhde GmbH
Publication of EP2303994A2 publication Critical patent/EP2303994A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/52—Ash-removing devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/52—Ash-removing devices
    • C10J3/526—Ash-removing devices for entrained flow gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1625—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with solids treatment
    • C10J2300/1628—Ash post-treatment

Definitions

  • the invention is directed to a process for the discharge of slag from a water bath of a synthesis gas recovery reactor, wherein the slag is brought to a lower pressure level by means of a lock tank.
  • DE 600 31 875 T2 or DE 37 14 915 A1 may be mentioned as an example, the latter corresponding to EP 0 290 087 A2 essentially.
  • shut-off valves are provided in the direction of gravity below the reactor in front of the lock container as well as in the direction of gravity below the lock container to open and close here cyclically to the slag from the water bath of the reactor in the batch Transfer lock container and then later out of these.
  • the known procedure has a number of disadvantages, since the cooling only in the lock container or only takes place before the lock process, so that all components of the slag / Schleussystemes including any existing slag breakers, valves, piping u. like. subject to higher loads due to the corresponding higher temperatures.
  • the cooling in the lock tank or the exchange of water requires only a short time before the discharge a higher amount of time, resulting in higher cycle times.
  • a disadvantage of this known process is that a higher peak cooling capacity for cooling the slag and lock hopper has to be applied, since it is in the lock vessel, as indicated above, to ensure that the temperature ⁇ 100 0 C, that a plume formation is prevented , which leads to corresponding impacts of the cooling performance for safety reasons, wherein, as already mentioned, the cooling is not continuous and the heated cooling water, which still has a temperature well below the temperature of the water bath, can not be used to cool the slag. Also, therefore, a considerable amount of make-up water is needed, since the cooling capacity can be introduced alone on this additional water in the lock container.
  • the object of the present invention is that the components associated with the discharge of the slag are subjected to a low temperature, with immediate slag discharge without water exchange being made possible with minimal required cooling capacity.
  • this object is achieved according to the invention in that in the outlet region of the slag from the water bath of the gas generator or the pressure vessel surrounding the slag stream a cooling water flow in a region of larger cross-section than the cross section of the inlet nozzle of another part of the plant, such as the lock container, is supplied such that a temperature stratification in the outlet area is made possible.
  • cooling water flow od by means of an annular gap.
  • annular gap Like. between the pressure vessel outlet and a cross-sectional taper at the lock vessel inlet.
  • the invention also provides that the supply of the cooling water flow into the conveying pipe of the slag stream takes place at a low flow velocity.
  • the invention provides that thedewasserström is used as a hydraulic conveying means for the slag stream for conveying the slag and against the direction of gravity to at least one lock container.
  • the lock container can be placed next to the reactor. This leads to lower heights, ie there are no restrictions as regards the container dimensions in the Design of the device for discharging the slag, also several lock containers can easily be used, which process either cyclically or with partitions the corresponding slag stream.
  • a particular advantage is that the strain of the carburetor can be absorbed by the eg horizontal conveyor line.
  • the invention also provides that the cooling water stream is fed to the slag stream in a region of larger cross section than the cross section of the inlet nozzle of the lock container.
  • the invention also provides that a portion of the recirculated cooling water flow in a lower portion of the lock container, preferably in the lower socket of the lock container, is introduced, for. to stir up finer slag particles and thus possible blockages, bridge formations od. Like. to avoid when discharging the slag, possibly also to effect a further cooling of the slag.
  • part of the cooling water flow in the outlet region of the reactor or of the pressure vessel surrounding it is directed counter to the solids flow in the direction of the water bath, such that a water flow out of the water bath is avoided. This ensures that the water bath is not deprived of additional heat, the scheme so can be made that a water exchange is completely avoided.
  • another embodiment of the invention consists in dividing the cooling water / slag stream into at least two lock containers and / or feeding them alternately. Due to the mutual supply to different lock containers a comparably continuous slag removal is possible, i. while a lock container is emptied, the other lock container can be filled again with slag, etc.
  • the invention also provides a corresponding apparatus for carrying out the method, which is characterized in that aligned at the outlet of the reactor in the direction of gravity the slag cooling tube is provided which is provided with an annular space for gentle annular supply of a cooling water flow. This measure allows the maintenance of a temperature stratification by the gentle supply of the cooling water flow.
  • the corresponding device can also be distinguished by the fact that the slag guide and cooling tube has a cross section of 0.5 to 2 m, preferably 1 m, for equalizing the delivery and flow velocities within the cooling section and associated formation of a temperature stratification.
  • Fig. 1 is a simplified schematic diagram of a
  • Fig. 2 in a similar representation as in Fig. 1, the design with standing next to the reactor lock containers and in
  • Fig. 3 is a schematic, enlarged partial view of the pressure vessel outlet.
  • Fig. 1 generally designated 1 circuit simplified a pressure vessel 2 is shown with a water bath 3, wherein the withdrawn from the water bath 3 slag crushed in a slag breaker 4 and a distributor 5 is fed to the slag, for example, alternately Lock container A and a lock container B supplies, the two lock containers are designated 6a and 6b.
  • valves 7a and 7b are provided in front of the lock containers, and valves 8a and 8b are provided behind the lock containers.
  • Essential for the invention is a cooling water return line, generally designated 9, which removes cooling water from the lock containers 6a and 6b via valves 10a and 10b, the cooling water flow being conducted via a pump 11 and a heat exchanger 12 and via the line section 9a eg is returned to the region of the slag breaker 4 and / or via the line section 9c before the slag breaker 4 in a line region 13a with a large cross-section.
  • the optionally also hyddrauli Service promotion serving line 13 between slag crusher 4 and manifold 5 is so dimensioned that the slag stream is cooled by the supplied cooling water accordingly.
  • Dashed line is another line in Fig. 1 indicated for the return of cooling water in the lower region of the pressure vessel 2.
  • This line section is denoted by 9b, wherein also a further return line, designated 9c, may be provided to water in the lower region of the or to guide the lock container / s, eg in the lower nozzle of the respective lock container to possibly build up a countercurrent, the u. Aufwirbelung of mud particles u. like. can serve.
  • Fig. 3 the outlet of the pressure vessel 2 is shown schematically, wherein the water bath is extended in the hopper 3 in the outlet of the pressure vessel 2 and is surrounded by an annular channel 14, in which via pipe socket 15 cooling water can be gently introduced.
  • the thermal separation layer is indicated by dotted lines and denoted by 15. The approximate temperatures are given as an example in Fig. 3, without the invention being limited thereto.

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Abstract

A method for discharging slag from a water bath of a reactor for synthesis gas production in which the slag is brought to a lower pressure level by means of a transfer vessel is intended to achieve a low temperature for the components involved in the discharge of the slag while making immediate slag discharge possible without water exchange and with minimal cooling power being required.  This is achieved by feeding to the stream of slag in the outlet region of the slag from the water bath of the gas generator or the pressure vessel surrounding the latter a stream of cooling water in an area of greater cross section than the cross section of the inlet connector of a further part of the plant, such as for example of the transfer vessel, in such a way that a temperature stratification is made possible in the outlet region.

Description

"Schlackeaustrag aus Reaktor zur Svntheseαasαewinnung""Slag discharge from reactor for synthesis of synthesis"
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Ausschleusung von Schlacke aus einem Wasserbad eines Reaktors zur Synthesegasgewinnung, wobei die Schlacke mittels eines Schleusbehälters auf ein niedrigeres Druckniveau gebracht wird.The invention is directed to a process for the discharge of slag from a water bath of a synthesis gas recovery reactor, wherein the slag is brought to a lower pressure level by means of a lock tank.
Die bei der Herstellung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Brennstoffen anfallenden Schlacken müssen aus einem in solchen Fällen vorgesehenen Wasserbad als Feststoffe ausgeschleust werden. Hierzu seien als Beispiel die DE 600 31 875 T2 oder die DE 37 14 915 Al genannt, wobei letztere der EP 0 290 087 A2 im Wesentlichen entspricht.The resulting in the production of synthesis gas from carbonaceous fuels slags must be discharged from a water bath provided in such cases as solids. For this purpose, DE 600 31 875 T2 or DE 37 14 915 A1 may be mentioned as an example, the latter corresponding to EP 0 290 087 A2 essentially.
Zur entsprechenden Trennung, insbesondere zur thermischen Trennung, sind in Schwerkraftrichtung unterhalb des Reaktors vor dem Schleusbehälter entsprechende Absperrorgane ebenso vorgesehen wie in Schwerkraftrichtung unterhalb des Schleusbehälters, um hier taktweise öffnen und schließen zu können, um die anfallende Schlacke chargenweise aus dem Wasserbad des Reaktors in den Schleusbehälter zu überführen und dann später aus diesen heraus .For appropriate separation, in particular for thermal separation, corresponding shut-off valves are provided in the direction of gravity below the reactor in front of the lock container as well as in the direction of gravity below the lock container to open and close here cyclically to the slag from the water bath of the reactor in the batch Transfer lock container and then later out of these.
Die US 4 487 611 oder die DE 40 12 085 Al, die im Wesentlichen der EP 0 452 653 entspricht, beschreiben, dass die Temperatur im Wasserbad möglichst hoch sein soll, um die dort latente bzw. fühlbare Wärme nutzen zu können und um zu hohen Kühlwasserbedarf zu vermeiden, wobei die Temperatur des Wasserbades nicht über der Verdampfungstemperatur des Wassers bei den entsprechenden Drücken liegen soll .US Pat. No. 4,487,611 or DE 40 12 085 A1, which essentially corresponds to EP 0 452 653, describes that the temperature in the water bath should be as high as possible in order to be able to use the latent or sensible heat there and too high Cooling water needs to be avoided, the temperature of the water bath should not be higher than the evaporation temperature of the water at the corresponding pressures.
Die bekannte Verfahrensweise weist eine Reihe von Nachteilen auf, da die Abkühlung erst im Schleusbehälter bzw. erst vor dem Schleusvorgang erfolgt, so dass alle Bauteile des Schlacke- /Schleussystemes einschließlich etwa vorhandener Schlackebrecher, Ventile, Rohrleitungen u. dgl . höheren Belastungen durch die entsprechend höheren Temperaturen unterliegen. Das bedeutet hohe Anforderungen an die eingesetzten Materialien, wobei auch die Ausdehnungen im Bereich des Schleusbehälters durch Änderung der Temperatur bei jedem Schleusen besonders stark sind. Zudem erfordert das Kühlen im Schleusbehälter bzw. der Wasseraustausch erst kurz vor der Ausschleusung einen höheren Zeitbedarf, was höhere Zyklen-Zeiten mit sich bringt.The known procedure has a number of disadvantages, since the cooling only in the lock container or only takes place before the lock process, so that all components of the slag / Schleussystemes including any existing slag breakers, valves, piping u. like. subject to higher loads due to the corresponding higher temperatures. This means high demands on the materials used, whereby the expansions in the region of the lock container by changing the temperature at each lock are particularly strong. In addition, the cooling in the lock tank or the exchange of water requires only a short time before the discharge a higher amount of time, resulting in higher cycle times.
Aus der US 4 465 496 und der EP 0 101 005 A2 ist bekannt, vor der Ausschleusung der Schlacke einen Wasserstrom in den Schleusbehälter einzuleiten, um die Schlacke abzukühlen und die im Schleusbehälter befindliche Wassermenge ebenfalls abzukühlen bzw. auszutauschen. Hierdurch werden die bei der Entspannung des Schleusbehälters auftretenden Schwaden vermieden oder stark vermindert.It is known from US Pat. No. 4,465,496 and EP 0 101 005 A2 to introduce a stream of water into the lock container before the slag is discharged in order to cool the slag and also to cool or exchange the amount of water in the lock container. As a result, the swaths occurring during the relaxation of the lock container can be avoided or greatly reduced.
Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht darin, dass eine höhere Spitzen-Kühlleistung zur Kühlung der Schlacke- und Schleusbehälter aufgebracht werden muss, da im Schleusbehälter, wie oben angegeben, sicherzustellen ist, dass die Temperatur < 1000C ist, dass eine Schwadenbildung verhindert wird, was zu entsprechenden Aufschlägen der Kühlleistung aus Sicherheitsgründen führt, wobei, wie schon erwähnt, die Kühlung nicht kontinuierlich erfolgt und das aufgewärmte Kühlwasser, welches immer noch eine Temperatur deutlich unterhalb der Temperatur des Wasserbades hat, nicht zur Kühlung der Schlacke genutzt werden kann. Auch wird daher eine beachtliche Menge an Zusatzwasser benötigt, da die Kühlleistung allein über dieses Zusatzwasser im Schleusbehälter eingebracht werden kann. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die mit der Ausschleusung der Schlacke verbundenen Komponenten einer niedrigen Temperatur unterliegen, wobei ein sofortiges Schlackeausschleusen ohne Wasseraustausch möglich gemacht werden soll mit minimaler erforderlicher Kühlleistung.A disadvantage of this known process is that a higher peak cooling capacity for cooling the slag and lock hopper has to be applied, since it is in the lock vessel, as indicated above, to ensure that the temperature <100 0 C, that a plume formation is prevented , which leads to corresponding impacts of the cooling performance for safety reasons, wherein, as already mentioned, the cooling is not continuous and the heated cooling water, which still has a temperature well below the temperature of the water bath, can not be used to cool the slag. Also, therefore, a considerable amount of make-up water is needed, since the cooling capacity can be introduced alone on this additional water in the lock container. The object of the present invention is that the components associated with the discharge of the slag are subjected to a low temperature, with immediate slag discharge without water exchange being made possible with minimal required cooling capacity.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass im Auslassbereich der Schlacke aus dem Wasserbad des Gaserzeugers bzw. des diesen umgebenden Druckbehälters dem Schlackestrom ein Kühlwasserstrom in einem Bereich größeren Querschnittes als dem Querschnitt des Eintrittsstutzens eines weiteren Anlageteiles, wie beispielsweise des Schleusbehälters, derart zugeführt wird, dass eine Temperaturschichtung im Auslassbereich ermöglicht wird.With a method of the type described above, this object is achieved according to the invention in that in the outlet region of the slag from the water bath of the gas generator or the pressure vessel surrounding the slag stream a cooling water flow in a region of larger cross-section than the cross section of the inlet nozzle of another part of the plant, such as the lock container, is supplied such that a temperature stratification in the outlet area is made possible.
Mit der Erfindung werden eine Reihe von Vorteilen erzielt, da durch den sehr frühzeitig dem Schlackestrom zugeführten Kühlwasserström eine sofortige Abkühlung dieses Stromes erfolgt, so dass die dann folgenden Bauteile, wie Rohrleitungen, Absperrorgane, der Schleusbehälter insgesamt u. dgl . , mit deutlich niedrigeren Temperaturen beaufschlagt werden, wobei vorgesehen sein kann, dass der Kühlwasserstrom dem Schlackestrom kurz vor oder im Bereich eines Schlackebrechers zugeführt wird.With the invention, a number of advantages are achieved, since an immediate cooling of this stream takes place through the very early on the slag stream supplied Kühlwasserström, so that the following components, such as pipes, shut-off devices, the lock container total u. like. be subjected to significantly lower temperatures, it being possible to provide that the cooling water stream is fed to the slag stream shortly before or in the area of a slag breaker.
Damit ist es möglich, den Kühlwasserstrom in einen Bereich vergleichsweise großen Querschnittes zuzuführen, um Brük- kenbildung der Schlacke zu vermeiden und um eine durch die Temperaturschichtung mit einer Trennung zwischen dem heißen Wasserbad und dem kalten Schleusbehälter zu ermöglichen und eine ungewollte Abkühlung von heißem Wasser zu vermieden. Bei der Erfindung erfolgt die Einspeisung des kalten Was- - A -Thus, it is possible to supply the cooling water flow in a region of comparatively large cross section in order to avoid bridging of the slag and to allow one by the temperature stratification with a separation between the hot water bath and the cold lock container and an unwanted cooling of hot water avoided. In the invention, the feeding of cold water takes place - A -
sers an anderer Stelle, an der eine Schichtung nicht mehr durch Turbulenzen des Wasserbades beeinflusst wird.elsewhere, where stratification is no longer affected by turbulence in the water bath.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlwasserstrom mittels eines Ringspaltes od. dgl . zwischen dem Druckbehälterauslass und einer Querschnittsverjüngung am Schleusbehältereinlass vorgenommen wird.In an embodiment of the invention, it is provided that the cooling water flow od by means of an annular gap. Like. between the pressure vessel outlet and a cross-sectional taper at the lock vessel inlet.
Mit dieser Vorgehensweise wird eine optimale Temperaturschichtung erreicht, da das kalte Wasser gleichmäßig eingebracht werden kann und die Absaugung erst an einer ausreichend entfernten Stelle erfolgt. Durch die Absaugung des Wassers bildet sich eine gezwungene, abwärts gerichtete Strömung, wobei zur ausreichenden Kühlung der Schlacke eine möglichst geringe Strömungsgeschwindigkeit ermöglicht wird, gleichzeitig aber eine erzwungene Abwärtsströmung sichergestellt wird. Beispiele für etwaige Querschnitte der Querschnittsverjüngung liegen in der Praxis bei 0,5 bis 2 m, vorzugsweise bei 1 m, als Durchmessermaß.With this procedure, an optimal temperature stratification is achieved because the cold water can be introduced evenly and the extraction takes place only at a sufficiently remote location. By sucking off the water, a forced, downward flow is formed, wherein the lowest possible flow velocity is made possible for sufficient cooling of the slag, but at the same time a forced downward flow is ensured. Examples of possible cross-sections of the cross-sectional taper are in practice at 0.5 to 2 m, preferably at 1 m, as the diameter.
Hierzu sieht die Erfindung auch vor, dass die Zuführung des Kühlwasserstromes in das Förderrohr des Schlackestromes bei geringer Strömungsgeschwindigkeit erfolgt.For this purpose, the invention also provides that the supply of the cooling water flow into the conveying pipe of the slag stream takes place at a low flow velocity.
In einer besonderen Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass der Kühlwasserström als hydraulisches Fördermittel für den Schlackestrom zur Förderung der Schlacke auch gegen die Schwerkraftrichtung zu wenigstens einem Schleusbehälter eingesetzt wird.In a particular embodiment, the invention provides that the Kühlwasserström is used as a hydraulic conveying means for the slag stream for conveying the slag and against the direction of gravity to at least one lock container.
Mit dieser Maßnahme sind wiederum eine Reihe von erheblichen Vorteilen verbunden, da beispielsweise der Schleusbehälter neben dem Reaktor aufgestellt werden kann. Dies führt zu geringeren Bauhöhen, d.h. es bestehen keine Einschränkungen, was die Behälterdimensionen angeht bei der Auslegung der Vorrichtung zum Abführen der Schlacke, auch können problemlos mehrere Schleusbehälter eingesetzt werden, die entweder taktweise oder mit Aufteilungen den entsprechenden Schlackestrom verarbeiten. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass die vom Vergaser stammende Dehnung von der z.B. horizontalen Förderleitung aufgenommen werden kann.With this measure, in turn, a number of significant advantages associated because, for example, the lock container can be placed next to the reactor. This leads to lower heights, ie there are no restrictions as regards the container dimensions in the Design of the device for discharging the slag, also several lock containers can easily be used, which process either cyclically or with partitions the corresponding slag stream. A particular advantage is that the strain of the carburetor can be absorbed by the eg horizontal conveyor line.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass selbstverständlich für sich gesehen die Förderung von Feststoffen auf hydraulischem Wege bekannt ist, beispielsweise aus der DE 10 30 624, um nur ein Beispiel zu nennen.It should be noted that, of course, seen in itself the promotion of solids by hydraulic means is known, for example from DE 10 30 624, to name just one example.
Wie oben schon kurz erwähnt, sieht die Erfindung auch vor, dass der Kühlwasserstrom dem Schlackestrom in einem Bereich größeren Querschnittes als dem Querschnitt des Eintritts- Stutzens des Schleusbehälters zugeführt wird.As already briefly mentioned above, the invention also provides that the cooling water stream is fed to the slag stream in a region of larger cross section than the cross section of the inlet nozzle of the lock container.
Liegt hier eine Rückführung des Kühlwasserstromes in Schwerkraftrichtung vor dem Schleusbehälter vor, so sieht die Erfindung auch vor, dass ein Teil des rückgeführten Kühlwasserstromes in einem unteren Bereich des Schleusbehälters, vorzugsweise in den unteren Stutzen des Schleusbehälters, eingebracht wird, um z.B. feinere Schlackepartikel aufzuwirbeln und so mögliche Blockagen, Brückenbildungen od. dgl . beim Austrag der Schlacke zu vermeiden, ggf. auch um eine weitere Abkühlung der Schlacke zu bewirken.If there is a return of the cooling water flow in the direction of gravity in front of the lock container, then the invention also provides that a portion of the recirculated cooling water flow in a lower portion of the lock container, preferably in the lower socket of the lock container, is introduced, for. to stir up finer slag particles and thus possible blockages, bridge formations od. Like. to avoid when discharging the slag, possibly also to effect a further cooling of the slag.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auch vorgesehen, dass ein Teil des KühlwasserStromes im Auslassbereich des Reaktors bzw. des diesen umgebenden Druckbehälters entgegen der Feststoffströmung in Richtung Wasserbad geführt wird, derart, dass ein Wasserstrom aus dem Wasserbad heraus vermieden wird. Damit ist gewährleistet, dass dem Wasserbad nicht zusätzlich Wärme entzogen wird, wobei die Regelung so getroffen werden kann, dass ein Wasseraustausch gänzlich vermieden wird.In a further embodiment of the invention, it is also provided that part of the cooling water flow in the outlet region of the reactor or of the pressure vessel surrounding it is directed counter to the solids flow in the direction of the water bath, such that a water flow out of the water bath is avoided. This ensures that the water bath is not deprived of additional heat, the scheme so can be made that a water exchange is completely avoided.
Ist mehr als ein Schleusbehälter vorgesehen, so besteht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin, dass der Kühlwasser-/Schlackestrom auf wenigstens zwei Schleusbehälter aufgeteilt und/oder diesen wechselseitig zugeführt wird. Durch die wechselseitige Zuführung auf unterschiedli- he Schleusbehälter ist eine vergleichsweise kontinuierliche Schlackeentnahme möglich, d.h. während der eine Schleusbehälter entleert wird, kann der andere Schleusbehälter wieder mit Schlacke gefüllt werden etc.If more than one lock container is provided, then another embodiment of the invention consists in dividing the cooling water / slag stream into at least two lock containers and / or feeding them alternately. Due to the mutual supply to different lock containers a comparably continuous slag removal is possible, i. while a lock container is emptied, the other lock container can be filled again with slag, etc.
Die Erfindung sieht auch eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vor, die sich dadurch auszeichnet, dass am Auslass des Reaktors in Schwerkraftrichtung ausgerichtet das Schlackekühlrohr vorgesehen ist, das mit einem Ringraum zur sanften ringförmigen Zuführung eines Kühlwasserstromes versehen ist. Diese Maßnahme ermöglicht die Beibehaltung einer Temperaturschichtung durch die sanfte Zuführung des Kühlwasserstromes .The invention also provides a corresponding apparatus for carrying out the method, which is characterized in that aligned at the outlet of the reactor in the direction of gravity the slag cooling tube is provided which is provided with an annular space for gentle annular supply of a cooling water flow. This measure allows the maintenance of a temperature stratification by the gentle supply of the cooling water flow.
Die entsprechende Vorrichtung kann sich erfindungsgemäß auch dadurch auszeichnen, dass das Schlackeführungs- und Kühlrohr einen Querschnitt von 0,5 bis 2 m, vorzugsweise 1 m, aufweist zur Vergleichmäßigung der Förder- und Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb der Kühlstrecke und einer damit verbundenen Ausbildung einer Temperaturschichtung.According to the invention, the corresponding device can also be distinguished by the fact that the slag guide and cooling tube has a cross section of 0.5 to 2 m, preferably 1 m, for equalizing the delivery and flow velocities within the cooling section and associated formation of a temperature stratification.
Wie weiter oben schon ausgeführt, stellen diese Maße eine besondere, zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung dar, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre. Erkennbar können mit der Erfindung vorteilhaft bereits vorhandene Anlagenkomponenten benutzt werden, da üblicherweise bereits Anlagen vorgesehen sind, welche Wasser aus dem Schleusbe- hälter abführen und somit den Schlackefluss in Richtung Schleusbehälter bewirkt. Hier ist daher lediglich ein Wärmetauscher, ein Rohrabschnitt mit weiterem Querschnitt und eine entsprechende Wassereindüsung notwendig, um die gewünschten Ziele zu erreichen. Da das kalte Wasser erfindungsgemäß unterhalb der Trennschicht eingebracht wird, kommt es hiermit nur zu einem sehr geringen Wärmeaustausch. Das kalte Wasser wird daher nur durch die heiße Schlacke aufgewärmt. Diese Vorgehensweise ermöglicht somit eine Wirkungsgradverbesserung und gleichzeitig eine niedrigere thermische Belastung der Anlagenteile.As already stated above, these dimensions represent a special, expedient embodiment of the invention, without the invention being limited thereto. Visible can be used with the invention advantageously already existing system components, since usually facilities are already provided, which water from the Schleusbe- remove the container and thus causes the slag flow towards the lock container. Here, therefore, only a heat exchanger, a pipe section with wider cross-section and a corresponding Wassereindüsung necessary to achieve the desired goals. Since the cold water is introduced according to the invention below the separating layer, it is hereby only a very small heat exchange. The cold water is therefore only warmed up by the hot slag. This procedure thus allows an improvement in efficiency and at the same time a lower thermal load on the system components.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt inFurther features, details and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the drawing. This shows in
Fig. 1 ein vereinfachtes prinzipielles Schaltbild einesFig. 1 is a simplified schematic diagram of a
Ausschleusungsbereiches mit in Schwerkraftrichtung unterhalb des Reaktors positonierten Schleusbehälter,Ausschleusungsbereiches with positioned in the direction of gravity below the reactor lock container,
Fig. 2 in ähnlicher Darstellung wie in Fig. 1 die Gestaltung mit neben dem Reaktor stehenden Schleusbehältern sowie inFig. 2 in a similar representation as in Fig. 1, the design with standing next to the reactor lock containers and in
Fig. 3 eine schematische, vergrößerte Teildarstellung des Druckbehälterausganges .Fig. 3 is a schematic, enlarged partial view of the pressure vessel outlet.
In der in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichneten Schaltung ist vereinfacht ein Druckbehälter 2 mit einem Wasserbad 3 dargestellt, wobei die aus dem Wasserbad 3 abgezogene Schlacke in einem Schlackebrecher 4 zerkleinert und einem Verteiler 5 zugeführt wird, der die Schlacke z.B. abwechselnd einem Schleusbehälter A und einem Schleusbehälter B zuführt, wobei die beiden Schleusbehälter mit 6a und 6b bezeichnet sind. Zum taktweisen Entnehmen der Schlacke aus dem jeweiligen Schleusbehälter sind vor den Schleusbehältern Ventile 7a bzw. 7b und hinter den Schleusbehältern Ventile 8a und 8b vorgesehen.In Fig. 1 generally designated 1 circuit simplified a pressure vessel 2 is shown with a water bath 3, wherein the withdrawn from the water bath 3 slag crushed in a slag breaker 4 and a distributor 5 is fed to the slag, for example, alternately Lock container A and a lock container B supplies, the two lock containers are designated 6a and 6b. For cyclically removing the slag from the respective lock container, valves 7a and 7b are provided in front of the lock containers, and valves 8a and 8b are provided behind the lock containers.
Wesentlich für die Erfindung ist eine Kühlwasserrückführ- leitung, allgemein mit 9 bezeichnet, die Kühlwasser aus den Schleusbehältern 6a und 6b über Ventile 10a und 10b entnimmt, wobei der Kühlwasserstrom über eine Pumpe 11 und einen Wärmetauscher 12 geführt ist und über den Leitungs- abschnitt 9a z.B. in den Bereich des Schlackebrechers 4 und/oder über den Leitungsabschnitt 9c vor den Schlackebrecher 4 in einen Leitungsbereich 13a mit großem Querschnitt zurückgeführt wird. Die ggf. auch der zusätzlichen hyddraulisehen Förderung dienende Leitung 13 zwischen Schlackebrecher 4 und Verteiler 5 ist dabei so bemessen, dass der Schlackestrom durch das zugeführte Kühlwasser entsprechend abgekühlt wird.Essential for the invention is a cooling water return line, generally designated 9, which removes cooling water from the lock containers 6a and 6b via valves 10a and 10b, the cooling water flow being conducted via a pump 11 and a heat exchanger 12 and via the line section 9a eg is returned to the region of the slag breaker 4 and / or via the line section 9c before the slag breaker 4 in a line region 13a with a large cross-section. The optionally also hyddraulisehen promotion serving line 13 between slag crusher 4 and manifold 5 is so dimensioned that the slag stream is cooled by the supplied cooling water accordingly.
Gestrichelt ist eine weitere Leitung in Fig. 1 angedeutet zur Rückführung von Kühlwasser in den unteren Bereich des Druckbehälters 2. Dieser Leitungsabschnitt ist mit 9b bezeichnet, wobei auch eine weitere Rückführleitung, mit 9c bezeichnet, vorgesehen sein kann, um Wasser in den unteren Bereich des oder der Schleusbehälter/s zu führen, z.B. in den unteren Stutzen des jeweiligen Schleusbehälters, um ggf. eine Gegenströmung aufzubauen, die der Aufwirbelung von Schlammpartikeln u. dgl . dienen kann.Dashed line is another line in Fig. 1 indicated for the return of cooling water in the lower region of the pressure vessel 2. This line section is denoted by 9b, wherein also a further return line, designated 9c, may be provided to water in the lower region of the or to guide the lock container / s, eg in the lower nozzle of the respective lock container to possibly build up a countercurrent, the u. Aufwirbelung of mud particles u. like. can serve.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind alle funktionsmäßig gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie bei der Beschreibung der Fig. 1 versehen, wobei ein wesentlicher Unterschied darin besteht, dass hier die beiden Schleusbehälter 6a und 6b nicht in Schwerkraftrichtung unter den Druckbehälter 2 angeordnet sind, sondern neben diesem. Hier wird die Leitung 13 als hydraulische Förderleitung benutzt. Die Aufstellung der beiden Schleusbehälter 6a und 6b in einen Bereich neben dem Druckbehälter 2 ermöglicht es, dass kaum oder gar nicht auf besondere bauliche Maßnahmen oder Wärmeausdehnungen Rücksicht genommen werden muss. Die Bauhöhe der Gesamtanlage kann erheblich verringert werden.In the embodiment of FIG. 2, all the same functionally identical parts are provided with the same reference numerals as in the description of FIG. 1, wherein a significant difference is that here the two Lock container 6a and 6b are not arranged in the direction of gravity under the pressure vessel 2, but next to this. Here, the line 13 is used as a hydraulic delivery line. The installation of the two lock containers 6a and 6b in an area adjacent to the pressure vessel 2 makes it possible that hardly or not at all special structural measures or thermal expansions must be taken into account. The height of the entire system can be significantly reduced.
In Fig. 3 ist schematisch der Auslass des Druckbehälters 2 wiedergegeben, wobei das Wasserbad im Trichter 3 im Ausgang des Druckbehälters 2 verlängert ist und von einem Ringkanal 14 umgeben ist, in den über Rohrstutzen 15 Kühlwasser sanft eingebracht werden kann. Die thermische Trennschicht ist punktiert angedeutet und mit 15 bezeichnet. Die etwa herrschenden Temperaturen sind als Beispiel in Fig. 3 angegeben, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre.In Fig. 3, the outlet of the pressure vessel 2 is shown schematically, wherein the water bath is extended in the hopper 3 in the outlet of the pressure vessel 2 and is surrounded by an annular channel 14, in which via pipe socket 15 cooling water can be gently introduced. The thermal separation layer is indicated by dotted lines and denoted by 15. The approximate temperatures are given as an example in Fig. 3, without the invention being limited thereto.
Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen, so kann insbesondere auch bei der Ausführung der Fig. 1 lediglich ein Schleusbehälter in Schwerkraftrichtung unterhalb des Druckbehälters 2 vorgesehen sein, im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wie aus der Fig. 2 können mehr als zwei Schleusbehälter vorgesehen sein, wenn dies aus verfahrenstechnischen Gründen notwendig werden sollte u. dgl . mehr. Of course, the described embodiments of the invention in many respects modify without departing from the spirit, so in particular in the embodiment of Fig. 1, only a lock container in the direction of gravity below the pressure vessel 2 may be provided in the embodiment of FIG. 1 as from 2, more than two lock containers can be provided if this should be necessary for procedural reasons u. like. more.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Verfahren zur Ausschleusung von Schlacke aus einem Wasserbad eines Reaktors zur Synthesegasgewinnung, wobei die Schlacke mittels eines Schleusbehälters auf ein niedrigeres Druckniveau gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Auslassbereich der Schlacke aus dem Wasserbad des Gaserzeugers bzw. des diesen umgebenden Druckbehälters dem Schlackestrom ein Kühlwasserstrom in einem Bereich größeren Querschnittes als dem Querschnitt des Eintrittsstutzens eines weiteren Anlageteiles, wie beispielsweise des Schleusbehälters, derart zugeführt wird, dass eine Temperaturschichtung im Auslassbereich ermöglicht wird.1. A method for discharging slag from a water bath of a reactor for syngas recovery, wherein the slag is brought by means of a lock container to a lower pressure level, characterized in that in the outlet region of the slag from the water bath of the gas generator or the pressure vessel surrounding this the slag stream Cooling water flow in a region of larger cross-section than the cross section of the inlet nozzle of another part of the system, such as the lock container, is supplied so that a temperature stratification in the outlet region is made possible.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasserstrom mittels eines Ringspaltes od. dgl . zwischen dem Druckbehälterauslass und einer Querschnittsverjüngung am Schleusbehältereinlass vorgenommen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the cooling water flow od by means of an annular gap. Like. between the pressure vessel outlet and a cross-sectional taper at the lock vessel inlet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Kühlwasserstromes in das Förderrohr des Schlackestromes bei geringer Strömungsgeschwindigkeit erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the supply of the cooling water flow takes place in the conveying pipe of the slag stream at low flow velocity.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasserstrom als hydraulisches Fördermittel für den Schlackestrom zur Förderung der Schlacke auch gegen die Schwerkraftrichtung zu wenigstens einem Schleusbehälter eingesetzt wird. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the cooling water flow is used as a hydraulic conveying means for the slag stream for conveying the slag against the direction of gravity to at least one lock container.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasserstrom durch wenigstens teilweise Rückführung des dem Schleusbehälter zugeführten Stromes bereitgestellt wird, wobei der rückgeführte Strom über einen Wärmetauscher geführt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling water flow is provided by at least partial recycling of the lock vessel supplied stream, wherein the recirculated stream is passed through a heat exchanger.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des rückgeführten Kühlwasserstromes in den unteren Bereich des Schleusbehälters, vorzugsweise in den unteren Stutzen des Schleusbehälters, eingebracht wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a part of the recirculated cooling water flow is introduced into the lower region of the lock container, preferably in the lower socket of the lock container.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kühlwasserstromes im Auslassbereich des Reaktors bzw. des diesen umgebenden Druckbehälters entgegen der FeststoffStrömung in Richtung Wasserbad geführt wird, derart, dass ein Wasserstrom aus dem Wasserbad heraus vermieden wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a portion of the cooling water flow in the outlet of the reactor or of the surrounding pressure vessel is guided against the solids flow in the direction of the water bath, such that a flow of water out of the water bath is avoided.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasser- /Schlackestrom auf wenigstens zwei Schleusbehälter aufgeteilt und/oder diesem wechselseitig zugeführt wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling water / slag stream is divided into at least two lock container and / or this is fed alternately.
9. Vorrichtung insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass am Auslass des Reaktors in Schwerkraftrichtung ausgerichtet das Schlackekühlrohr vorgesehen ist, das mit einem Ringraum zur sanften ringförmigen Zuführung eines Kühlwasserstromes versehen ist. 9. Device in particular for carrying out the method according to claim 1 or one of the following, characterized in that aligned at the outlet of the reactor in the direction of gravity, the slag cooling tube is provided which is provided with an annular space for gentle annular supply of a cooling water flow.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlackeführungs- und Kühlrohr einen Querschnitt von 0,5 bis 2 tn, vorzugsweise 1 m, aufweist zur Vergleichmäßigung der Förder- und Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb der Kühlstrecke und einer damit verbundenen Ausbildung einer Temperaturschichtung. 10. The device according to claim 9, characterized in that the Schlackeführungs- and cooling tube has a cross section of 0.5 to 2 tn, preferably 1 m, for equalizing the delivery and flow rates within the cooling section and an associated formation of a temperature stratification.
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