EP2432856A2 - Vorrichtung zur beeinflussung der strömung in einem verbindungsrohr kohlevergasungsreaktor/gaskühler - Google Patents

Vorrichtung zur beeinflussung der strömung in einem verbindungsrohr kohlevergasungsreaktor/gaskühler

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EP2432856A2
EP2432856A2 EP10715704A EP10715704A EP2432856A2 EP 2432856 A2 EP2432856 A2 EP 2432856A2 EP 10715704 A EP10715704 A EP 10715704A EP 10715704 A EP10715704 A EP 10715704A EP 2432856 A2 EP2432856 A2 EP 2432856A2
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EP
European Patent Office
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gas
flow
push rod
rod
coal gasification
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10715704A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eberhard Kuske
Lothar Semrau
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
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Publication date
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    • 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
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • C10J3/22—Arrangements or dispositions of valves or flues
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
    • F16K1/12—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with streamlined valve member around which the fluid flows when the valve is opened
    • 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
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/095—Exhaust gas from an external process for purification

Definitions

  • the invention is directed to a device for influencing the flow in a horizontal connecting pipe between a coal gasification reactor and a gas cooler / cleaner.
  • synthesis gas is the gasification of finely ground carbonaceous fuels with an oxygen-containing gas. This gives a gaseous product which consists essentially of carbon monoxide. When water vapor is added to the starting gas, a product gas is obtained which also contains hydrogen as admixture.
  • the synthesis gas thus obtained is suitable, for example, for the production of ammonia or methanol, but also for the provision of hydrogen.
  • a coal gasification reactor which supplies a syngas laden with solids and acid gases. For further use, this must be cleaned so that it is passed into a device for gas scrubbing.
  • a control with conventional valves or valves is often prone to maintenance or failure, because the synthesis gas is hot and can be loaded with corrosive components.
  • Conventional valves or valves must therefore be replaced after some time, resulting in increased operating costs and increased maintenance.
  • an optimal control option within a horizontal connecting pipe between the coal gasification reactor on the one hand and a gas scrubber on the other hand provided by simple means.
  • the push rod is provided with an adjusting device, wherein expediently the outwardly guided, the inner push rod acted upon linkage arm interacts with such a control device.
  • the adjusting device is designed for mechanical and / or electrical and / or hydraulic adjustment of the push rod.
  • the invention likewise provides in a further embodiment, that at least two blind stubs, in particular three blind stubs with the push rod acting on the link arms are provided and the three-armed design ensures a particularly high stability and reliability.
  • a further expedient embodiment of the invention is that water injections are provided in the flow path of the gas in the pipe before Venturieinschnürung.
  • the invention also provides in a further embodiment that at least the gas in contact with the gas in contact - A -
  • the elements and surfaces are made of a corrosion-resistant material or provided with a corrosion-resistant coating.
  • synthesized gas produced may have temperatures of 200 ° to 1700 ° C, wherein the pressures of the synthesis gas can be between 0.1 to 30 MPa, these figures only serve as an example, without the invention being limited thereto ,
  • FIG. 3 shows a cross section through a pipe equipped with the device according to the invention with three adjusting devices and in FIG
  • FIG. 4 in the illustration of FIG. 2, the device according to the invention with water injection.
  • FIG. 1 shows a connecting pipe 1 through which a gas stream 2 is passed starting from a coal gasification reactor.
  • the gas flow must pass through a constriction 3 when passing through the tube.
  • This constriction is Bar 4 shut off with a thickening 4a.
  • the guide rod is guided via a linkage 4b with two nodes 5a, 5b through a stuffing box 6 to the outside and driven there with a servomotor 7.
  • the connecting rod 4b is guided by a blind stub 8, which is shut off with a closure lid 8a.
  • the gas stream 9 exits, where a device for gas scrubbing follows.
  • FIG. 2 shows a connecting pipe 1 through which a gas stream 2 is passed, starting from a coal gasification reactor.
  • the gas stream 2 must pass through a constriction 3 when passing through the pipe.
  • Through the pipe performs a push rod 4 with a thickening 4a, which is withdrawn here. As a result, the pipe is passable for the gas flow.
  • Fig. 3 shows the connecting tube 1 in the frontal view.
  • the tube is constricted in cross section through a constriction 3, with which the velocity of the gas stream is increased.
  • a thickening 4a is guided, which is permeable here for part of the gas stream 4c.
  • the thickening is attached to a push rod 4, which is connected via a linkage 4b with a servomotor 7.
  • the connecting rod is guided via a stuffing box 6 in a blind stub 8. You can also see here the cap 8a.
  • FIG. 4 shows the connecting tube according to the invention with water injection devices. One of them is directed backwards in the gas stream 10a and another in the direction 10b. Also seen here is a device for venting the stuffing box 11. The device is here in the opening position.

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Abstract

Mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung der Strömung, insbesondere in einem horizontalen Verbindungsrohr (1) zwischen einem Kohlevergasungsreaktor und einem Gaskühler/Reiniger, soll eine Lösung geschaffen werden, deren Aufgabe darin besteht, den Gasfluss eines heißen Synthesegases ggf. reduzieren oder absperren zu können, ohne den hohen Belastungen durch die Korrosivität und die hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein, bei Vermeidung aufwändiger Ventile oder Regeleinrichtungen. Dies wird erreicht durch eine Venturieinschnürung im Strömungsweg des Gases im Rohr (1) sowie einen an einer zentrisch angeordneten Schubstange (4) positionierten Strömungskegel (4a), wobei zur Bewegung der Schubstange (4) ein nach außen geführtes Gestänge (4b) vorgesehen ist, wobei das die Schubstange (4) bewegende Gestänge (4b) von einem in einen Blindstutzen geführten Gestängearm und einem aus dem Blindstutzen (8) über eine Stopfbuchse (6) geführten Gestängearm gebildet ist.

Description

"Vorrichtung zur Beeinflussung der Strömung in einem Verbindunαsrohr Kohleverαasunαsreaktor/Gaskühler"
Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Strömung in einem horizontalen Verbindungsrohr zwischen einem Kohlevergasungsreaktor und einem Gaskühler/ Reiniger.
Eine Herstellungsmöglichkeit für Synthesegas besteht in der Vergasung von feingemahlenen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit einem sauerstoffhaltigen Gas. Dabei erhält man ein gasförmiges Produkt, das im Wesentlichen aus Kohlenmon- oxid besteht. Bei einer Zumischung von Wasserdampf in das Ausgangsgas erhält man ein Produktgas, das auch Wasserstoff als Beimengung enthält. Das so erhaltene Synthesegas ist beispielsweise zur Herstellung von Ammoniak oder Methanol, aber auch zur Bereitstellung von Wasserstoff geeignet.
Bei der Herstellung von Synthesegas durch einen Kohleverga- sungsprozess wird ein Kohlevergasungsreaktor eingesetzt, der ein mit Feststoffen und Sauergasen beladenes Synthesegas liefert. Zur Weiterverwendung muss dieses gereinigt werden, so dass dieses in eine Vorrichtung zur Gaswäsche geleitet wird. Um den Gasfluss von dem Reaktor in die Vorrichtung zur Gaswäsche steuern zu können, ist es häufig notwendig, den Gasfluss zu unterbrechen oder zu regeln. Eine Regelung mit herkömmlichen Ventilen oder Schiebern ist jedoch häufig wartungs- oder störanfällig, weil das Synthesegas heiß ist und mit korrosiven Bestandteilen beladen sein kann. Herkömmliche Ventile oder Schieber müssen deshalb nach einiger Zeit ausgetauscht werden, was zu erhöhten Betriebskosten und zu erhöhtem Wartungsaufwand führt .
Hier setzt die Erfindung an, deren Aufgabe darin besteht, den Gasfluss eines heißen Synthesegases ggf. reduzieren oder absperren zu können, ohne den hohen Belastungen durch die Korrosivität und die hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein, bei Vermeidung aufwändiger Ventile oder Regeleinrichtungen.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art gelöst durch eine Venturieinschnürung im Strömungsweg des Gases im Rohr sowie einem an einer zentrisch geführten Schubstange positionierten Strömungskegel, wobei zur Bewegung der Schubstange ein nach außen geführtes Gestänge vorgesehen ist, wobei das die Schubstange bewegende Gestänge von einem in einen Blindstutzen geführten Gestängearm und einem aus dem Blindstutzen über eine Stopfbuchse geführten Gestängearm gebildet ist.
Durch die Erfindung wird mit einfachen Mitteln eine optimale Regelungsmöglichkeit innerhalb eines horizontalen Verbindungsrohres zwischen dem Kohlevergasungsreaktor einerseits und einer Gaswäsche andererseits bereitgestellt.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass beispielsweise aus der DE 21 50 015 A ein Hochleistungsnassabscheider bekannt ist, der von einem Rohr gebildet wird, in dem zur Erzeugung des Venturieffektes ein Strömungskegel sitzt, wobei dieser geringfügig längsverstellbar ist, um die Strömungsgeschwindigkeit und den Durchsatz im Rohr einstellen zu können, eine von außen betätigbare Längsverschiebungseinrichtung ist hier ebensowenig vorgesehen wie besondere Maßnahmen zur Temperaturstabilisierung.
In der Literatur sind eine Reihe von Lösungen bekannt, bei denen in Strömungswegen Einbauten vorgesehen sind, die zur Regelung der Strömung, insbesondere auch zum Absperren des Strömungsweges dienen, wobei venturiähnliche Elemente vorgesehen sind, die, bis auf Ausnahmen, nicht in horizontaler Richtung, wie bei der US 3 839 185 gezeigt, sondern in vertikaler Richtung eingebaut sind. Als Beispiel seien die DE 199 52 754 Al, DE 18 76 032 U, AT 267 479 B, US 3 517 485, US 3 638 925, US 3 690 044 oder die US 4 167 401 genannt.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schubstange mit einer Stelleinrichtung versehen ist, wobei zweckmäßig der nach außen geführte, die innenliegende Schubstange beaufschlagende Gestängearm mit einer derartigen Stelleinrichtung zusammenwirkt .
In weiterer Ausgestaltung ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Stelleinrichtung zur mechanischen und/oder elektrischen und/oder hydraulischen Verstellung der Schubstange ausgebildet ist.
Zweckmäßig kann es sein, wie dies die Erfindung ebenfalls in weiterer Ausgestaltung vorsieht, dass am Rohr wenigstens zwei Blindstutzen, insbesondere drei Blindstutzen mit die Schubstange beaufschlagenden Gestängearmen vorgesehen sind und durch die dreiarmige Ausbildung eine besonders hohe Stabilität und Funktionssicherheit gewährleistet ist.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass im Strömungsweg des Gases im Rohr vor der Venturieinschnürung Wassereindüsungen vorgesehen sind.
Je nach Bauart kann es ggf. vorteilhaft sein, einen Teil dieser Wassereindüsungen gleichzeitig als Stützelement für die Schubstange auszubilden.
Um den auftretenden Belastungen gerecht zu werden, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung auch vor, dass wenigstens die mit dem durchströmenden Gas in Kontakt stehen- - A -
den Elemente und Flächen aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen oder mit einer korrosionsbeständigen Be- schichtung versehen sind.
Diese Ausgestaltung ist von Vorteil, da hergestelltes Synthesegas Temperaturen von 200° bis 1.700° C aufweisen kann, wobei die Drücke des Synthesegases zwischen 0,1 bis 30 Mpa betragen können, wobei diese Zahlenangaben lediglich als Beispiel dienen, ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre .
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in
Fig. 1 in vereinfachter Darstellung das erfindungsgemäße Verbindungsrohr mit der Vorrichtung im Schnitt mit dem Strömungskegel in Schließposition,
Fig. 2 in gleicher Darstellung den Strömungskegel in geöffneter Position,
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein mit der erfindungs- gemäßen Vorrichtung ausgerüstetes Rohr mit drei Stelleinrichtungen sowie in
Fig. 4 in der Darstellung der Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Wassereindüsung.
Fig. 1 zeigt ein Verbindungsrohr 1, durch das ausgehend von einem Kohlevergasungsreaktor ein Gasstrom 2 geleitet wird. Der Gasstrom muss beim Durchleiten durch das Rohr eine Verengung 3 passieren. Diese Verengung wird durch eine Schub- Stange 4 mit einer Verdickung 4a abgesperrt. Die Führungs- stange wird über ein Gestänge 4b mit zwei Knoten 5a, 5b durch eine Stopfbuchse 6 nach außen geführt und dort mit einem Stellmotor 7 angetrieben. Die VerbindungsStange 4b wird durch einen Blindstutzen 8 geführt, der mit einem Verschlussdeckel 8a abgesperrt wird. Am Ende des Verbindungsstückes tritt der Gasstrom 9 aus, wo sich eine Vorrichtung zur Gaswäsche anschließt.
Fig. 2 zeigt ein Verbindungsrohr 1, durch das ausgehend von einem Kohlevergasungsreaktor ein Gasstrom 2 geleitet wird. Der Gasstrom 2 muss beim Durchleiten durch das Rohr eine Verengung 3 passieren. Durch das Rohr führt eine Schubstange 4 mit einer Verdickung 4a, die hier zurückgezogen ist. Dadurch wird das Rohr für den Gasstrom passierbar.
Fig. 3 zeigt das Verbindungsröhr 1 in der frontalen Ansicht. Das Rohr wird im Querschnitt durch eine Verengung 3 eingeschnürt, mit der die Geschwindigkeit des Gasstromes erhöht wird. Durch die Verengung wird eine Verdickung 4a geführt, die hier für einen Teil des Gasstromes 4c durchlässig ist. Die Verdickung ist an einer Schubstange 4 angebracht, die über ein Gestänge 4b mit einem Stellmotor 7 verbunden ist. Die VerbindungsStange wird über eine Stopfbuchse 6 in einen Blindstutzen 8 geführt. Zu sehen ist hier ebenfalls der Verschlussdeckel 8a.
Fig. 4 zeigt das erfindungsgemäße Verbindungsröhr mit Was- sereindüsungsvorrichtungen. Eine davon ist im Gasstrom rückwärts gerichtet 10a und eine andere vorwärts gerichtet 10b. Ebenfalls zu sehen ist hier eine Vorrichtung zum Entlüften der Stopfbuchse 11. Die Vorrichtung befindet sich hier in der öffnenden Position. Bezugszeichenliste :
1 Verbindungsrohr
2 Eintretender Gasstrom
3 Verengung
4 Schubstange 4a Verdickung 4b Gestänge
4c Teil des Gasstromes
5a Knoten
5b Knoten
6 Stopfbuchse
7 Stellmotor
8 Blindstutzen
8a Verschlussdeckel für Blindstutzen
9 Austretender Gasström
10a Wassereindüsungsvorrichtung, rückwärts gerichtet
10b Wassereindüsungsvorrichtung, vorwärts gerichtet
11 Entlüftungsvorrichtung

Claims

Patentansprüche :
1. Vorrichtung zur Beeinflussung der Strömung in einem horizontalen Verbindungsrohr (1) zwischen einem Kohlevergasungsreaktor und einem Gaskühler/Reiniger, gekennzeichnet durch
- eine Venturieinschnürung im Strömungsweg des Gases im Rohr (1) sowie einen an einer zentrisch angeordneten Schubstange (4) positionierten Strömungskegel (4a), wobei zur Bewegung der Schubstange (4) ein nach außen geführtes Gestänge (4b) vorgesehen ist, wobei
- das die Schubstange (4) bewegende Gestänge (4b) von einem in einen Blindstutzen geführten Gestängearm und einem aus dem Blindstutzen (8) über eine Stopfbuchse (6) geführten Gestängearm gebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstange (4) mit einer Stelleinrichtung (7) versehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) zur mechanischen und/oder elektrischen und/oder hydraulischen Verstellung der Schubstange ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass am Rohr (1) wenigstens zwei Blindstutzen (8) , insbesondere drei Blindstutzen (8) , mit die Schubstange beaufschlagendem Gestänge vorgesehen sind (Fig. 3) .
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg des Gases im Rohr (1) vor der Venturi- einschnürung (3) Wassereindüsungen (10a, 10b) vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Wassereindüsungen (10a, 10b) als Stützelemente für die Schubstange (4) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die mit dem durchströmenden Gas in Kontakt stehenden Elemente aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen oder mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehen sind.
EP10715704A 2009-05-20 2010-04-21 Vorrichtung zur beeinflussung der strömung in einem verbindungsrohr kohlevergasungsreaktor/gaskühler Withdrawn EP2432856A2 (de)

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EP (1) EP2432856A2 (de)
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AU (1) AU2010251489C1 (de)
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RU (1) RU2519074C2 (de)
TW (1) TWI504814B (de)
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