NO155696B

NO155696B - Fremgangsmaate og apparat for avkjoeling og rensing av en varm gasstroem.

Info

Publication number: NO155696B
Application number: NO801879A
Authority: NO
Inventors: Paul Norris Woldy; Harold Carl Kaufman; Michael Markel Dach; James Fielder Beall; Henry Blandin Jones; Randlow Smith
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1979-07-13
Filing date: 1980-06-23
Publication date: 1987-02-02
Also published as: NO155696C; GB2053262A; DE3024469A1; IN151458B; AU540270B2; NO801879L; GB2053262B; BR8004344A; AU5944680A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat for avkjøling og rensing av en varm gasstrøm, fremstilt ved partiell oksydasjon av et askeholdig, fast, karbonholdig brennstoff, der det fremstilles en varm rågasstrøm som i det vesentlige omfatter H2, CO og CO2 samt mindre mengder medførte andre gasser samt slagg og/eller partikkelmateriale.

Ved partiell oksydasjon av flytende og faste hydrokarbonholdige brenn-stoffer med damp og fritt oksygen for fremstilling av gassformede blandinger som inneholder karbonmonoksyd og hydrogen, forlater gassene gassgeneratoren ved en temperatur i området 954 til 1648 °C. Avhengig av tilførsel og driftsbetingelser, medfører gasstrømmen som forlater gassgeneratoren forskjellige mengder slagg og faste stoffer, som sot og aske. Det er ofte ønskelig å redusere konsentrasjonen av disse medfølg-ende materialer. Ved å fjerne faste stoffer fra gasstrømmen kan man f. eks. øke levetiden av den nedstrøms beliggende apparatur som kommer i kontakt med gasstrømmen, f. eks. levetiden av gasskjølere og turbiner. Fjerning av faststoffer fra syntesegassen vil også hindre tilstopping av katalysatorlag. I tillegg kan det fremstilles en gass som er miljømessig akseptabel.

I US-PS 2 871 114 angis at gassen og slagget fra forgassingen av kull ledes inn i en slaggbeholder, som er anordnet direkte under generatoren. Vann tilføres til slaggbeholderen for samling og størkning av slagget som faller ut av gasstrømmen. Gasstrømmen forlater slaggbeholderen og ledes til en avkjølings-akkumulatorbeholder hvor gassen bringes i intim kontakt med vann og avkjøles til en temperatur i området 148 - 315'C. Gass-strømmen som forlater kjøletanken er mettet med rFjO. Videre spres all fri varme i gasstrømmen da i avkjølingsvannet på et forholdsvis lavt temperaturnivå. Når den rågasstrøm som forlater en kullfyrt generator ved en temperatur over ca. 926 °C innføres direkte til en gasskjøler, vil slagget som følger med i gasstrømmen avleires på gasskjølerens innerflater og forurense varmevekslerflatene. I US-PS 4 054 424 er det ikke angitt noe om organer for slaggfjerning fra anordningen.

I motsetning til det som hittil har vært tilfelle, blir den urene eller ferske syntesegass ifølge oppfinnelsen renset uten avkjøling i vann og er derfor ikke mettet. Den blir også avkjølt til en temperatur i området 648-989° C og under den temperatur hvor slagget begynner å bli deform-ert. Den termiske energi i gasstrømmen kan gjenvinnes på et høyt temperaturnivå. De størkende slaggpartikler blir fjernet fra anordningen. På denne måte unngår man forurensning av utstyr som ligger nedstrøms av energigjenvinningen fra den hete gasstrøm.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for avkjøling og rensing av en varm gasstrøm, fremstilt ved partiell oksydasjon av et askeholdig, fast, karbonholdig brennstoff, der

1) partikler av det faste brennstoff bringes til å reagere med en gass, som inneholder fritt oksygen, med eller uten en temperatur-moderator i en ildfast foret gassgenerator med nedadrettet strømning ved en temperatur i området 925-1705" C og et trykk i området 10-200 atm for fremstilling av en fersk gasstrøm som inneholder H2, CO, CO2 og i det minste ett materiale fra gruppen som omfatter H2O, H2S, COS, CH4, NH3, N2 og A og som inneholder smeltet slagg og/eller partikkelmateriale og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at den ferske gasstrøm ledes gjennom en varmeisolert overføringsledning og et første gassinnløp til nedre kammer i en gass-faststoff-separasjonssone som omfatter en lukket, vertikal, sylindrisk, varmeisolert trykkbeholder, som inneholder nevnte nedre kammer som er koaksialt med trykkbeholderens vertikale midtakse og kommuniserer med et koaksialt øvre kammer, hvor nedre og øvre kammer er forbundet ved en koaksial strupering-passasje og hvor en del av slagget og/eller partikkelmaterialet felles ut ved hjelp av tyngdekraften og faller til bunnen av det nedre kammer, gassblandingen ledes fra nedre kammer opp gjennom struperingen til det øvre kammer i motstrøm med slagg-dråpe og deretter eventuelt til en gass-faststoff-separasjonsanordning som er anbragt i øvre kammer, slagg og/eller partikkelmateriale separeres fra gassblandignen i det øvre kammer og fjenes fra beholderen via et utløp i nedre kammers bunn, og renset gass fjernes fra øvre kammer og tømmes gjennom et utløp øverst i den vertikale beholder. Som nevnt innledningsvis angår oppfinnelsen også et apparat for gjenn-omføring av den ovenfor nevnte fremgangsmåte for avkjøling og rensing av en varm gasstrøm, fremstilt ved partiell oksydasjon av fast, karbonholdig brennstoff, og dette apparat karakteriseres ved at det omfatter 1) en partiell oksydasjons-gassgenerator for produksjon av den varme gasstrøm, 2) en separat, lukket, vertikal, sylindrisk trykkbeholder, som innvendig er foret med ildfast materiale med stor motstandsevne mot høye temperaturer, med et koaksialt nedre gass-gass slokkeavkjølings- og faststoff-separasjonskammer i kommunikasjon med et koaksialt øvre kammer, en koaksial struperingspassasje med redusert diameter som forbinder nedre og øvre kammer, 3) en første gassinnløpsdyse som er koblet til gassgeneratoren for innføring av den varme ferske gasstrøm i nedre kammer, en andre gassinnløpsdyse direkte overfor og koaksialt med første gassinnløpsdyse for samtidig innføring av en avkjølt og renset gasstrøm i nedre kammer, anordnet slik at de to gasstrømmene preller mot hverandre, 4) øvre utløpsorganer i øvre del av øvre kammer for tømming av en avkjølt og renset gasstrøm, og 5) et bunnutløp i bunnen av nedre kammer for tømming av faste stoffer og slagg.

Varm rågass kan innføres i nedre kammer hvor gassens temperatur reduseres til en temperatur i området ca. 648 til 982 °C og under den temperatur hvor slagget begynner å deformeres ved anslag mot og direkte varmeveksling med en motsatt rettet, koaksial strøm av avkjølt, renset og komprimert resirkulerende avkjølingsgass. Faste partikler separeres fra denne rågasstrøm og tømmes gjennom et utløp i bunnen av nedre kammer. En struperingpassasje adskiller nedre kammer fra øvre kammer. Strømm-en av avkjølt gass som forlater det turbulente nedre kammer passerer opp gjennom struperingen i motstrøm mot faste slaggdråper som fraskilles ovenfor ved tyngdekraft. Om ønsket, kan en faststoff-separator fra gruppen en-trinns- og flertrinns sykloner, anslags-separatorer, filtere og kombinasjoner av disse foreligge i øvre kammer for fjernelse av resterende karbonholdige fine partikler og faste slaggdråper, som måtte være igjen i den avkjølte gasstrøm. Ved et foretrukket utførelseseksempel er en faststof fseparator fra gruppen entrinns syklon, flertrinns syklon og kombinasjoner av disse, montert i øvre kammer. En avkjølt og renset gasstrøm tømmes fra øvre kammer og utsettes for ytterligere avkjøling og om nødvendig, for ytterligere rensing. En del av denne gasstrøm komprimeres deretter og sendes tilbake til nedre kammer som nevnte avkjølte og rensede, resirkulerende avkjølingsgasstrøm.

Noen utførelsesformer av oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor

Fig. 1 er en skjematisk gjengivelse av gass-gass slukke- kjøle og faststoff separatorapparatet ifølge oppfinnelsen i vertikalsnitt, Fig. 2 er en skjematisk gjengivelse av et anlegg hvor apparatet ifølge fig. 1 benyttes for gjennomføring av en utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, Fig. 3 er en skjematisk gjengivelse av et annet anlegg, hvor apparatet ifølge fig. 1 benyttes for gjennomføring av en annen utførelsesform ifølge oppfinnelsen.

Oppfinelsen vedrører som nevnt en forbedret kontinuerlig fremgangsmåte og en apparatur for avkjøling og rensing av en varm fersk-gass-strøm som hovedsakelig inneholder H2, CO, CO2 og H2O og som videre inneholder medfølgende faste stoffer og smeltet slagg. Apparaturen er spesielt hensiktsmessig for avkjøling og rensing av den varme, rågasstrøm som fremkalles ved delvis oksydasjon av et fast karbonholdig brennstoff.

Gjenvinningen av energi fra den varme ferskgasstrøm fra den partielle oksydasjons-gassgenerator vil øke forgassingsprosessens varmeeffektivitet. Det kan således produseres damp som biprodukt til bruk i prosessen eller for annen anvendelse ved varmeveksling mellom den varme gasstrøm og vann i en gasskjøler. Energigjenvinning blir imidlertid vanskeliggjort av at det i generatorens ekshaustgasser foreligger dråper av smeltet slagg som stammer fra sammensmelting av askeinnholdet i kullet som mates til generatoren. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en apparatur og en fremgangsmåte for størkning av de smeltede slaggdråper og fjerning av det resulterende partikkelformede materiale fra gassene for at energigjenvinning derved skal lettes. Vanlige problemer med slaggoppbygning unngås ved foreliggende oppfinnelse ved størkning av slaggpartiklene før de slår mot faste flater. Videre er faste flater fjernet fra det punkt hvor slaggavkjøling begynner.

Avhengig av mengden av uomdannet faststoff og aske i den ferskgasstrøm som forlater gassgeneratoren, kan apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen brukes for seg eller følge etter en preliminær separasjon av faststoffer og flytende slagg fra gassene. Mens apparatet ifølge oppfinnelsen kan brukes for seg eller følge etter en preliminær separasjon av faststoffer og flytende slagg fra gassene. Mens apparatet ifølge oppfinnelsen kan brukes for behandling av den varme, ferskgassutløpsstrøm fra så og si enhver gassgeneratortype, er det særlig hensiktsmessig til bruk nedstrøms for en gassgenerator for partiell oksydasjon. Et eksempel på en slik gassgenerator er vist og omtalt i US-PS 2 829 957. I et utførelseseksempel kan det nye gass-gass slukke-kjøle- og faststoffsepara-sjonsapparat kobles foran en gasskjøler i en anordning som omfatter en gassgenerator for fremstilling av syntesegass og en gasskjøler. En gassgenerator for partiell oksydasjon og en spillvarmekjel kan f. eks. være forbundet ved et fylt rom med eller uten en fraskillbar samlepanne, som vist i US-PS 3 565 588. I et slikt tilfelle kan apparatet ifølge oppfinnelsen kobles inn i ledningen umiddelbart oppstrøms av gasskjøleren eller spillvarmekjelen i hvilken kjel tilført vann omdannes til damp. Ved hjelp av oppfinnelsen fjernes forbrenningsrester i gasstrømmen, kjelens rør blir ikke forurenset og levetiden av varmevekslerne av konveksjonstype forlenges.

Apparatet ifølge oppfinnelsen omfatter en lukket, sylindrisk, vertikal trykkbeholder, hvis innervegger er varmeisolert. Beholderen kan f. eks. innvendig være foret med ildfast materiale som motstår høye temperaturer. I beholderen foreligger to sylindriske, vertikale kamre, som er foret med ildfast materiale og forløper koaksialt med beholderens sentrale akse samt kommuniserer med hverandre. Disse kamre er et nedre avkjølingskammer og et øvre faststoff separasjonskammer. En koaksial strupering passasje forbinder de to kamre. Lengdeaksen for minst ett par motstående, koaksiale, innvendig isolerte innløpsdyser passerer gjennom nedre kammers vegger. Innløpsdysene har 180° avstand og er anordnet på motstående sider av nedre kammer. Den varme, ferske gasstrøm ledes gjennom en innløpsdyse og en forholdsvis kjøligere og renere resirkuler-ingsstrøm av avkjølingsgass ledes gjennom motstående innløpsdyse. De to strømmer slår mot hverandre i nedre kammer og denne frontkollisjon fremkaller en turbulent gassblanding. Den sterke turbulens resulterer i rask blanding av de motsatt rettede gasstrømmer og i direkte varmeveksling.

Skjønt den følgende omtale gjelder ett enkelt dysepar, som er den vanlige utførelsesform, kan et flertall innløpsdysepar, f. eks. 2-10, av tilsvarende type benyttes. Dyseparene kan være anordnet med jevn avstand rundt beholderen. Innløpsdysenes lengdeakse kan være skråstilt for å rette ferskgasstrømmen oppover, som vist i tegningen, eller den kan forløpe horisontalt. Alternativt kan lengdeaksen være skråstilt for å rette gasstrømmen ned, dersom dette passer bedre for den generelle form av gassgeneratoren og avkjølings-separatorapparaturen. Således er den lengdeakse som er felles for hvert par av innløpsdyser i samme plan som beholderens vertikale midtakse og kan ha enhver vinkel i området ca. 30° til 150° med og målt i urviserens retning av beholderens vertikale midtakse. Denne vinkel er hensiktsmessig i. området ca. 40° til 135°, f. eks. 45°, som vist i tegningen. Den faktiske vinkel er en funksjon av faktorer som temperatur og hastighet av gasstrømmen og sammensetningen og konsentrasjonen samt egenskapene av de medfølgende substanser som skal fjernes. Når ferskgasstrømmen f. eks. inneholder slagg som er meget flytende, kan lengdeaksen for ferskgass-innløpsdysen peke oppover i en vinkel på ca. 45°, målt i urviserens retning fra beholderens vertikale midtakse. Mye av slagget vil da renne ned langs overføringsledningen og samles i en slaggpanne oppstrøms av apparatet ifølge oppfinnelsen. Når det flytende slagg på den annen side er viskøs, kan slaggen hjelpes til å renne ned ved at ferskgass-innløpsdysen peker nedad, f. eks. ca. 135°, målt i urviserens retning fra beholderens vertikale midtakse. Den store hastighet av den varme ferskgasstrøm gjennom innløpsdysen og tyngdekraften vil da bidra til å bevege den viskøse flytende slagg til nedre kammer, hvor den størkner og separeres fra gasstrømmen ved hjelp av tyngdekraften.

Den hete ferske gasstrøm trer inn gjennom innløpsdysen ved en temperatur i området 926-1704°C, f. eks. ved 1093-1648°C, særlig i området 1260-1537°C, og helst 1371 °C. Trykket ligger i området 10 til 200 atmosfærer, f. eks. 25-85 atmosfærer og typisk ved ca. 40 atmosfærer. Hastigheten ligger i området 3-30 m/sekund, f. eks. 6-15 m/sek. og typisk ca. 9 m/sek. Faststoff-konsentrasjonen i den inntredende hete ferskgasstrøm kan være i området 3,5 mg/stand, dm^ til 141,2 mg/stand, dm^, f. eks. 8,8 mg/stand, dm^ til 70,6 mg/stand. dm^. Partikkelstørrel-sen kan være i området 40 til 1000 pm eller stort sett tilsvarende Stairmands grove støv - "Filtration and Separation", bd 7, nr. 1, s. 53, 1970 Uplands Press Ltd. Croydon, London.

Den avkjølte, rensede resirkuleringsstrøm av kjølegass som trer inn gjennom motstående innløpsdyse oppnås fra i det minste en del, d.v.s. 20-80 mol-%, f. eks. 30-65 mol-% og typisk ca. 60 mol-% av øvre utløps-strømning fra apparatet ifølge oppfinnelsen, med eller uten ytterligere rensing og/eller avkjøling. Kjølegassens temperatur er i området ca. 93-426'C, f. eks. ca. 148-315° C, typisk ca. 176°C. Massestrømningshastig-heten og/eller hastigheten av den varme ferskgasstrøm og den avkjølte, rensede, resirkulerte kjølegassen reguleres slik at hastighetsmengden for de to motsatt rettede, innkommende gasstrømmer er omtrent den samme.

I den følgende tabell I er det i kolonne 3 og 4 vist temperaturer og sammensetninger av typiske gassblandinger som fremkalles, når strømnin-ger av fersk syntesegass og avkjølt, renset, resirkulert kjølegass kolli-derer i nedre kjølekammer ved de temperaturer som er vist i kolonne 1 og 2.

Endene av hvert par motstående innløpsdyser rager fortrinnsvis ikke merkbart inn i kammeret. De motstående innløpsdyser ender fortrinnsvis i plan pependikulært på deres senterlinje. På denne måten reduseres avvik fra disse strømmers konsentrisitet til et minimum. Gasstrålene som forlater de motstående dysene vandrer ca. 1,5-3 m, f. eks. 2,4 m, før de preller rett mot hverandre. Den sterke turbulens som oppstår i nedre kammer fremmer rask blanding av gasstrømmene. Dette fremmer varmeoverføring fra gass til partikkel. Ved turbulent blanding av den avkjølte og kjøle-gasstrømmen, finner således størkning av det ytre lag av slaggpartikler sted før slagget kan prelle mot faste flater. Det dannes en gassblanding med en temperatur under den temperatur hvor slagget som kommer sammen med den ferske gasstrøm begynner å deformeres, d.v.s. 648-982" C, typisk ca. 760°C. Det medfølgende slagg avkjøles og et størknet skall dannes på slaggpartiklene og hindrer dem fra å klebe til apparatets innervegger eller til et eventuelt fast konstruksjonselement i apparatet. Ved et utførelseseksempel blir fra 1 til 50 volum-% av kjølegassen som resirkuleres innført i kjøle-separasjonsapparatet ifølge oppfinnelsen via flere tangensiale dyser, som er anbragt øverst i nedre kammer og/eller i bunnen av øvre kammer. På denne måte gis de oppad st rømm ende gasser en hvirvelbevegelse. Dette vil ytterligere skape en beskyttende sone av kaldere gass langs struperingens innervegg og ovenfor.

Faste partikler, d.v.s. uomsatt kull, karbonpartikler, karbon som inneholder faststoffer i partikkelform, slaggpartikler, aske og biter av ildfast materiale, fraskilles fra ferskgasstrømmen og faller til bunnen av nedre kammer hvor de fjernes gjennom et utløp i trykkbeholderens bunn. En slusetraktanordning er koblet til bunnutløpet for at trykket skal opprett-holdes i beholderen. Fortrinnsvis har trykkbeholderens bunn et lavt punkt som er forbundet med bunnutløpet. Trykkbeholderens bunn kan f. eks. være utført som en avskåret konus eller den kan være kuleformet eller elipseformet.

Struperingen danner en korridor som forbinder øvre og nedre kammer. Den benyttes til dempning av turbulensen i gasstrømmen fra nedre kammer. På denne måte oppnås stabile forhold på gassens oppadstrøm-ning. Sammenlignet med turbulensen i nedre kammer er gassen som stiger gjennom øvre kammer forholdsvis rolig. Dette fremmer gravita-sjonsavleiring av faste partikler som faller ned gjennom struperingen til bunnen av nedre kammer. Struperingen er fortrinnsvis fremstilt av et ildfast materiale. Dens diameter er mindre enn både øvre og nedre kammers diameter. Øvre og nedre kammers diametre avhenger av faktorer, som hastigheten av den gasstrøm som flyter i kamrene og størrelsen av de medfølgende partiklene. Forholdet mellom øvre kammers diameter (du) og nedre kammers diameter (di) ligger i området 1,0 til 1,5, typisk ca. 1,0. Forholdet mellom struperingens diameter (dc) og nedre kammers diameter (dj) ligger i området 0,5-0,9, f. eks. 0,6-0,8, gjerne 0,75.

Skjønt øvre kammer kan være tomt for å gi ytterligere rom for gravita-sjonsavleiring av medfølgende faststoffer, er det fortrinnsvis montert minst 1, f. eks. 2-12, gjerne 2 gassfaststoff-separasjonsorganer i øvre kammer for fjernelse av i det minste en del av de faste partikler som gjenstår i gasstrømmen. Typiske gass-faststoff-separasjonsorganer som kan benyttes i øvre kammer, kan velges fra gruppen: en-trinns syklon-separatorer, fler-trinns syklonseparatorer, prell-separatorer, filtere og kombinasjoner av dem. Ved et foretrukket utførelseseksempel brukes en-trinns eller fler-trinns syklonseparatorer eller kombinasjoner derav i øvre kammer som gass-faststoff-separatorer. Det faktiske antall av gass-faststoff-separatorer som tas i bruk, vil avhenge av slike faktorer som øvre kammers dimensjoner og den faktiske volumhastighet av gasstrømmen som nærmer seg inngangen til gass-faststoff-separasjonsorganene øverst i øvre kammer. På dette punkt ligger konsentrasjonen av faste stoffer i området 1,76 mg/dm^ til 70,6 mg/dm^. Partikkelstørrelsen er i området 40 til 200 mikrometer eller tilnærmet tilsvarende Stairmands fine støv. Enhver konvensjonell, kontinuerlig gass-faststoff-separasjonsanordning kan benyttes som vil fjerne over 65 vekt-% av de faste partikler i gasstrømmen og som vil tåle driftsbetingelsene i øvre kammer. Trykkfallet gjennom gass-faststoff-separasjonsorganet er fortrinnsvis mindre en 20 innløpshastighetshøyder. (Se: "Chemical Engineer's Handbook", Perry and Chilton, 5. utg. 1973, McGrawHill, s. 5-20 til 5-38). Videre bør separasjonsorganene tåle hete, eroderende gasstrømmer ved en temperatur opp til ca. 1093°C, eventuelt opp til 1648°C.

Gass-faststoff-separatorer som kan benyttes i øvre kammer kan velges fra gruppen: en-trinns syklonseparatorer, prell-separatorer for gass-faststoff, filtere og kombinasjoner av disse.

Foretrukne gass-faststoff-separatorer er av syklontypen. En syklon er i prinsippet et avlei ringskammer der tyndek raften erstattes av sentrifugal-aksellerasjonen. I syklon-separatorer av tørr type trer ferskgasstrømmen som er anriket på faste stoffer i partikkelform, inn i et sylindrisk-konisk kammer tangensialt gjennom ett eller flere innløp i øvre ende. Gassens bane omfatter en dobbelt hvirvel der ferskgassen strømmer i spiralform opp innenfor til et sentralt eller konsentrisk gassutløpsrør øverst. Den rene gasstrøm forlater syklonene og passerer derfor ut fra beholderen gjennom et utløp øverst. De faste partiklene vil som følge av deres treghet ha en tendens til å bevege seg mot separatorveggen i syklonen, fra hvilken vegg de ledes til et utløpsrør via et sentralt utløp i bunnen. Små partikler vil danne ansamlinger som lett kan fjernes av syklonen. Utløpsrøret eller fallrøret strekker seg ned i trykkbeholderen fra syklonens bunn, fortrinnsvis nedenfor lengdeaksene for innløpsdysene i nedre kammer, og nedenfor det sterkt turbulente området. Faststoffer i partikkelform som separeres fra i syklonen kan derved ledes gjennom fallrøret og tømmes gjennom en reguleringsventil til bunnen av nedre kammer, nedenfor sonen der voldsom blanding finner sted. Fallrøret kan være fjernet fra slaggdråpenes bane på en eller flere av følgende måter: fallrøret kan anbringes nær beholderens vegger, idet det spenner over aksene for innløpsdysene for het gass og kjølegass, eller det kan anordnes keramiske fallrør i den ildfaste vegg. Alternativt kan fallrørene gjøres kortere, slik at de ender et eller annet sted ovenfor øvre del av nedre kammer.

Det kan f. eks. monteres minst en en-trinns syklon i øvre kammer med sitt innløp vendt mot den horisontale, sirkulære komponent av et stigende spiralstrømningsmønster, som vil eksistere i det utførelseseksempel hvor en del av kjølegassen trer tangensialt inn i beholderen, eller det vil på annen måte opprettes ved hjelp av syklonens innløps-strømning. Ved et antall parallell-koblede entrinns sykloner kan gassutløpsrøret for hver syklon tømme i et felles indre samlekammer som er avstøttet i øvre kammer. Den rensede gasstrøm forlater samlekammeret gjennom gassut-løpet øverst i øvre kammer. Ved et annet utførelseseksempel er minst en flertrinns syklonenhet anordnet i øvre kammer. I dette tilfelle ledes den delvis rensede gasstrøm som tømmes fra en første trinns indre syklon til en annet-trinns-syklon som er avstøttet i øvre kammer. Den rene gasstrøm fra hver annet-trinns-syklon tømmes i et felles samlekammer som er avstøttet øverst i øvre kammer. Derfra blir den rene gass tømt gjennom et utløp i toppen av øvre kammer. Ved andre utførelsesformer er en- eller to-trinns sykloner anordnet utenfor øvre kammer, med eller uten sykloner i øvre kammer. Sykloner og prell-separatorer er mer detaljert omtalt i "Chemical Engineer's Handbook" Perry and Chilton, 5. utg. 1973, McGrav-Hill Book Co. s. 20-80 til 20-87.

Et utløps- eller fallrør forløper ned i trykkbeholderen fra syklonens bunn og fortrinnsvis til et sted nedenfor aksene for innløpsdysene i nedre kammer og nedenfor det sterkt turbulente område. Faste stoffer i partikkelform som frasepareres i syklonen kan da passere gjennom fallrøret og tømmes gjennom en reguleringsventil i fallrøret til bunnen av nedre kammer, nedenfor sonen for voldsom blanding. Fallrøret kan forløpe utenfor slaggdråpenes bane på en av følgende måter: fallrøret kan foreligge nær beholderens vegger og spenne over aksene for innløpsdysene for het gass og kjølegass, eller det kan foreligge keramiske fallrør i den ildfaste vegg. Alternativt kan fallrørene være avkortet, slik at den ender et sted ovenfor den øvre del av nedre kammer.

Den oppadrettede overflatehastighet av gasstrømmen i øvre kammer og øvre kammers diameter og høyde er fortrinnsvis slik at innløpet til syklon-separatoren (eller separatorene) ligger ovenfor struperingen med en avstand som i det minste svarer til transport frigjøringshøyden (TDH), også kalt likevekts frigjøringshøyde. Over TBH er graden av reduksjon av medrivning av faste partikler i gasstrømmen nær null. Partikkelmed-rivningen varierer med faktorer som gasstrømmens viskositet, tetthet og hastighet, med de faste partiklers spesifikke vekt og størrelsesfordeling og med høyden ovenfor struperingen. Gasstrømmens hastighet gjennom struperingen kan variere i området 0,6 til 1,5 m i sekundet. Gasstrømm-ens hastighet gjennom øvre kammers netto basistverrsnitt kan variee i området 0,3 til 0,9 m/sek. Transport frigjøringshøyden kan variere i området 3,0-7,6 m. Hvis gasstrømmens hastighet f. eks. er 1,06 m/sek. gjennom struperingen og ca. 0,6 m/sek. totalt basis-tverrsnitt i øvre kammer eller 0,76 m/sek. netto basis-tverrsnitt av øvre kammer, kan transport frigjøringshøyden være 4-6 m i et øvre kammer som har en innvendig diameter på 3-4,5 m.

Gasstrømmen som forlater plenumkammeret øverst i syklonseparatorene passerer gjennom et utløp i øvre del av øvre kammer ved en temperatur i området 648-982°C. Trykkfallet i syntesgasstrømmen som passerer gjennom gass-faststoff-separatoranordningen ifølge oppfinnelsen er mindre enn ca. 0,35 kg/cm^. Konsentrasjonen av faststoffer i utløpsstrømmen fra separasjonsbeholderen ligger i området 1,1-24,7 mg/dm^. En del av denne gasstrøm utsettes for ytterligere avkjøling og blir med eller uten ytterligere rensing ledet nedstrøms av konvensjonelle organer for å danne den tidligere nevnte resirkulerte kjølegass. Det kan f. eks. kobles inn en konvensjonell gass-faststoff-separasjonsanordning i ledningen nedstrøms for gass-gass-bråkjølings og faststoff-separasjonsapparatet. Denne gass-faststoff-separasjonsanordning kan velges fra gruppen en eller fler-trinns sykloner, prell-separatorer, filter, elektrostatisk separator og kombinasjoner av disse.

Ved hjelp av apparaturen ifølge oppfinnelsen kan det på en fordelaktig måte fjernes fra 85 til 95 vekt-% av medfølgende faststoffer og slagg fra den hete ferske gasstrøm som forlater den partielle oksydasjons-gassgenerator, samtidig som gasstrømmens temperatur reduseres til en temperatur som nedstrøms apparaturen for gjenvinning av energi fra den varme gasstrøm kan tåle. Fortrinnsvis brukes ingen flytende vaskevæske. På denne måten går den frie varme i den varme gasstrøm ikke tapt ved fordamping av vaskevæske, som siden kan forurense gasstrømmen. Den frie varme som gjenstår i den rensede gasstrøm, som forlater apparaturen ifølge oppfinnelsen og blir eller ikke blir ytterligere avkjølt, renset eller begge deler nedstrøms, kan senere gjenvinnes i en avfallsvarmekjel av konveksjonstype nedstrøms. Således kan H2O eller varmekjel-matevann omdannes til damp ved indirekte varmeveksling. Dampen kan benyttes annetsteds i prosessen, f. eks. til oppvarming, kraftproduksjon eller i gassgeneratoren. Alternativt eller i tillegg kan energigjenvinning gjennomføres på annen måte. En del av den avkjølte og rensede gasstrøm ledes f. eks. gjennom en ekspansjonsturbin for produksjon av mekanisk energi, elektrisk energi eller begge deler.

Det skal bemerkes at mengden av slagg som følger med i den varme ferskgasstrøm som trer inn i nedre kammer for ovenfor omtalte apparatur for rensing av en ferskgasstrøm kan ved enkelte utførelsesformer ifølge oppfinnelsen reduseres til et minimum eller elimineres ved styring av sammensetningen av det faste karbonholdige brennstoff og temperaturen i forgasseren. I slike tilfelle kan gass-gass-prelling og bråavkjøling av den inntredende varme ferskgasstrøm med en avkjølt og renset resirkulert gasstrøm med fordel reduseres til et minimum eller fullstendig utelates. I et slikt tilfelle vil gasstrømmen forlate gass-renseapparatet ved i det vesentlige samme temperatur som den inntredende hete, ferske gasstrøm-mens, minus vanlig varmetap. Alle andre aspekter av forkammeret er de samme som ved den type som bruker gass-gass-bråavkjøling.

Ved fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen kan varmeeffektiviteten av den partielle oksydasjons-forgassing økes ved gjenvinning av energi fra den hete, ferske gasstrøm ved produksjon av damp som biprodukt til bruk i prosessen eller for bortledning ved varmeveksling av den hete gasstrøm, i enkelte utførelsesformer med vann i en gasskjøler og i andre utførelses-former med varmekjel-matevann og damp i en hoved-gasskjølesone. Energigjenvinning blir som ovenfor nevnt vanskeliggjort ved at det i avgassene fra generatoren foreligger små dråper av smeltet slagg og/eller faststoff-partikler. Ved foreliggende oppfinnelse blir slaggdråpene delvis størknet og fjernet før de møter varmevekslingsflater. Ved delvis størknig av slaggpartiklene før de preller mot faste flater og/eller ved fjerning av faststoff-partikler i gasstrømmen unngås vanlige problemer med forurensning av gasskjølere. Faste flater er fjernet fra det punkt hvor slaggav-kjøling tar til. Til varmevekslingen benyttes relativt enkle, rimelige gasskjølere. Ved hjelp av oppfinnelsen lettes gjenvinningen av varme-energi fra de hete gassene.

Skjønt disse spesielle gasskjøleanordninger for energigjenvinning kunne benyttes for behandling av den varme, ferske avgasstrøm fra så og si enhver gassgeneratortype, er de spesielt velegnet til bruk nedstrøms for en partiell oksydasjons-gassgenerator. Et eksempel på en slik gassgenerator er vist og omtalt i US-PS 2 871 114. Her er en brenner anbragt i øvre del av gassgeneratoren for tilførsel av gasstrømmene. En typisk ringbrenner er vist i US-PS 2 928 460.

Den varme ferskgasstrøm som forlater omstyringskammeret gjennom den ildfast forede passasje trer rett inn i innløpet til ovenfor omtalte apparatur for avkjøling og rensing av ferskgasstrømmen (heretter kalt "forkammeret"), hvor ytterligere medfølgende slagg og/eller faste partikler fjernes og hvor gasstrømmen eventuelt blir delvis avkjølt. Forurensning av varmekjelrørene i hoved-gasskjølesonen blir derved redusert og vedlikeholdsproblemet blir således redusert til et minimum. Forkammeret ligger foran hoved-gasskjølesonen.

Istedet for eller i tillegg til gass-faststoff-separasjonsorganene som er anbragt i øvre kammer i forkammeret, kan det i enkelte utførelsesformer foreligge utvendige gass-faststoff-separasjonsorganer nedstrøms forkammeret og oppstrøms hovedgasskjølesonen. Gass-faststoff-separasjonsanord-ningene som er anordnet utenfor forkammeret kan velges fra gruppen en- eller flertrinns syklonseparatorer, gass-faststoff-prellseparatorer, filtere, elektrostatiske utfellingsanordninger og kombinasjoner av disse.

Ved foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er en hoved-gassavkjøl-ingssone anordnet direkte nedstrøms av forkammeret eller eventuelle faststoff-separasjonsanordninger som er anordnet nedstrøms forkammeret. Temperaturen av gasstrømmen som trer inn i hoved-gasskjølesonen ligger i området 648-1648"C, f.eks. 648-982"C, gjerne ca. 871 °C. Konsentrasjonen av faststoffer i denne gasstrøm ligger i området 0,35 mg/dnv<*> til 24,7 mg/dnA Deretter blir det meste av den frie varme i gasstrømmen fjernet i hoved-gasskjølesonen som omfatter en eller flere innbyrdes sammenkoblede mantel-rør-gasskjølere, d.v.s. varmevekslere. Hver gasskjøler har en eller flere passasjer på mantel- og rørsidene og har fortrinnsvis faste rørplater. Sammenlignet med gasskjølerne som benyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelse, er de konvensjonelle syntesegass-kjølere for fremstilling av høytrykksdamp av spiralrør eller serpentinrør-typen. Gasskjølere med slike rørspiraler er vanskelige å rengjøre og holde vedlike. De er forholdsvis kostbare og de blir lett tilstoppet, hvis gassens faststoff-ladning er merkbar. Når varmekjeler med slike spiraler trenger service, fører dette til kostbar dødtid. Disse problemer unngås på en fordelaktig måte ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som omfatter bruk av en eller flere gasskjølere som hver omfatter en mantel og et flertall, parallelle, rette rør.

Gasskjølerne er fortrinnsvis anordnet for to-trinns avkjøling - et første eller høytemperatur-trinn og et andre eller lavtemperatur-trinn. I første eller høytemperatur-trinn omfatter et foretrukket utførelseseksempel en mantel-rør-varmeveksler med faste rørplater og med en passasje på mantel- og rørsidene. Ferskgassen befinner seg på rørsiden og kjølemidlet på mantelsiden. Inn- og utløpsendene av de rette, parallelle rør i rørbunten som befinner seg i trykkmantelen, er i hver ende avstøttet av en rørplate. Rørendene står i forbindelse med respektive innløp og uttak, d.v.s. stasjonære hoder i front og bakenden. Innløps- og uttakssonene og innløpsrørplaten er foret med ildfast materiale. Metall- eller keramiske bøssinger kan også benyttes i innløps rørplaten for å gi ytterligere varmebeskyttelse for rørene. Den første varmeveksler er gjort så kort som mulig for at det skal bli lettere å rense rørene og for at varmeeks-pansjons-spenningen som de faste rørplater utsettes for, skal reduseres til et minimum. Selve rørplatene er utformet slik at de bøyer seg noe for eliminiering av for sterke varmepåkjenninger. Rørets ytre diameter er i området 1,5 til 2,0 ganger rørdiameteren i annet trinns kjøler. Dette gjøres slik for at muligheten for tilstopping av varmeveksleren skal reduseres til et minimum. Gass-hastigheten er høy nok til at forurens-ningsproblemene holdes innenfor akseptable grenser. Ytterligere detaljer ved mantel-rør-konstruksjonen av varmevekslere med faste rør og plater fremgår av sidene 11-5 til 11-6, fig. 11-2 (b) og sidene 11-10 til 11-18 i "Chemical Engineers' handboook", Perry and Chilton, 5. utg. McGraw-Hill Book Co. New York.

Ved enkelte utførelsesformer kan det andre eller lavtemperatur-trinnet av gasskjøleren omfatte to rørside-passasjer og en mantel-side-passasje. Denne varmeveksler er utformet lignende gasskjøleren for første trinn. Men i denne varmeveksler kan det benyttes mindre rør som følge av færre tilstoppingsproblemer ved lavere temperaturer. Slik kan det overflate-areal som er tilgjengelig for en gitt manteldiameter økes. Diametrene i første trinns gasskjøler kan f. eks. være 7,6 cm (ytre diameter) mens ytre diameter av annet trinns gasskjølere kan være 5,1 cm.

Retningen av de rette rør-varmeveksleres lengdeakser kan være horisontal, vertikal eller en kombinasjon av begge retninger. Men, som vist i tegningen, er mantel-rør-varmevekslernes lengdeakser fortrinnsvis vertikale. Dette muliggjør gravitasjons-separasjon av medfølgende faststoff-partikler fra gasstrømmen og lett fjernelse av partikkelmateriale fra et utløp i nedre ende av gasskjøleren. Videre er innløpet til første trinns gasskjøler fortrinnsvis anordnet direkte over forkammeret eller en eventuell ekstra faststoff-fjerninganordning som følger etter forkammeret.

Den foretrukne kombinasjon av mantel-rør-varmevekslere med vertikale rør med en eller to rørside-passasjer og faste rørplater er vist i tegningen og vil bli nærmere omtalt nedenfor. I nevnte utførelseseksempel avkjøles den varme gasstrøm i første trinns gasskjøler til en temperatur i området 426 til 648 "C, f. eks. 482 til 593 °C, gjene ca. 537 "C. Dette skjer ved indirekte varmeveksling med et kjølemiddel, d.v.s. varmekjelens matevann eller damp. Den varme gasstrøm passerer gjenom en bunt av parallelle, rette rør. Den ene passasje av rette rør vil fordele varmespenningen likt over de faste rørplater. I annet trinns kjøler reduseres gasstrømmens temperatur til 8 til 49°C, f. eks. ca. 11 °C fra den valgte damptemperatur. Temperaturen av gasstrømmen som forlater annet trinns kjøler ligger f. eks. i området 232 til 310" C, f. eks. ca. 287° C. Ved bruk av to passasjer på rørsiden i annet trinns gasskjøler, blir rørlengden effektivt økt for en gitt mantelstørreise. Derved oppnås besparelser i konstruksjonen. Flere passasjer på rørsiden benyttes for å redusere varmespenningen på de faste rørplater som følge av ekspansjon. Flere rørpassasjer vil også redusere grunnplan sar ealet eller høydene, avhengig av varmevekslerens orientering.

I andre utførelsesformer kan det andre, eller lavtemperaturtrinnet, for gasskjøleren omfatte en eller flere mantel-rør-varmevekslere med rette rør og faste rørplater og med en eller flere passasjer på mantel- og rørsid-ene. Skjønt utformingen av annet trinns gasskjøler(e) i mange henseende er lik utformingen av første trinns gasskjøler, kan det brukes mindre rør i denne da det er mindre tilstoppingsfare ved lavere temperaturer. På denne måte kan overflatearealet som er tilgjengelig for et gitt manteldiameter økes. For eksempel kan rørdiametrene i første trinns gasskjøler være 7,6 cm i ytre diameter, mens ytre diameter av rørene i annet trinns gasskjøler kan vær 5,1 cm. I et foretrukket utførelseseksempel foreligger det to gasskjølere i annet trinn. En av gasskjølerne overheter mettet damp, som produseres i de øvrige gasskjølere. Ved et annet utførelses-eksempel er overheteren anordnet i første trinn.

Retningen av mantel-rør-varmevekslernes rette lengdeakser i hoved-gasskjølesonen kan være horisontal, vertikal eller en blanding av de to retningene. Som vist i tegningen, er lengdeaksene for samtlige mantel-rør-varmevekslere med rette rør dog vertikale. En stående stilling tillater separasjon av medfølgende faststoffpartikler fra gasstrømmen ved hjelp av tyngdekraften og lett fjerning av partikkelmateriale fra et utløp i nedre ende av gasskjøleren. Innløpet til første trinns gasskjøler er videre fortrinnsvis anordnet rett over forkammeret eller en eventuell ekstra faststoff--f jerninganordning som følger etter forkammeret.

For fremstilling av overhetet damp i hoved-gasskjølesonen omfatter den foretrukne kombinasjon av gasskjølere tre innbyrdes sammenkoblede mantel-rør-varmeveksler med rette, vertikale rør men en eller to rør-side-passasjer, en mantel-side-passasje og med faste rørplater, som vist i tegningen. Konstruksjonen av disse gasskjølere vil bli nærmere omtalt nedenfor. Under drift av det foretrukne utførelseseksempel ledes den varme gasstrøm ved en temperatur på 648-1648°C, f. eks. 648-982°C, gjerne ca. 871 ° C, og et trykk i området 10 til 200 atmosfærer i indirekte varmeveksling med kjelens matevann opp gjennom de parallelle, rette rør på rørsiden av første vertikale gasskjøler som har en passasje på rørsiden og en på mantelsiden. Den delvis avkjølte gasstrøm forlater første gasskjøler ved en temperatur i området 593-1093°C, f. eks. 593-871 °C, gjerne ved ca. 648°C. Kjølemidlet d.v.s. kjelmatevann fra en damptrommel innføres i første gasskjøler på mantelsiden ved en temperatur i området 10-315" C, f. eks. ved 254-315° C, gjerne ved ca. 298°C og går ut som mettet damp ved en temperatur i området 221-315° C, f. eks. 254-315° C, gjerne 298 °C. Den mettede dampen lagres i lagringstrommelen.

I det minste en del, d.v.s. 50-100 volum-%, f. eks. 80-100 volum-% og helst 90 volum-% av gasstrømmen som forlater første gasskjøler, innføres i den andre vertikale gasskjøler som varm strøm. Fortrinnsvis innføres hele den varme gasstrøm fra første kjøler i den andre kjølers rette rør. Den del av gassen som ledes forbi den andre kjøler bestemmes av den ønskede temperatur i dampen som forlater annen gasskjøler. Den varme gasstrøm ledes ned gjennom de parallelle, rette rør for den ene passering på rørsiden og mantelsiden av andre gasskjøler i indirekte varmeveksling med mettet damp, og forlater gasskjøleren ved en temperatur i området 454-954"CC, f. eks. 454-732'C, helst ca. 510°C. I det minste en del, d.v.s. 80 til 100 volum-%, ca. 90 volum-%, av den mettede damp som fremstilles ved prosessen og lagres i damptrommelen innføres i andre gasskjøler på mantelsiden som kjølemiddel. Overhetet damp fjernes fra andre gasskjøler med 37-226 °C, f. eks. 37-210 °C, gjerne ca. 137 °C overheting. Dette biprodukt i form av overhetet damp kan benyttes annetsteds i fremgangsmåten som varmemedium eller arbeidsfluidum i en turbin for produksjon av mekanisk og/eller elektrisk energi. Overskyt-ende overhetet damp kan føres annetsteds hen.

Den delvis avkjølte gasstrøm som forlater annen gasskjøler blandes med resten av den delvis kjølte gasstrøm fra første gasskjøler som er koblet forbi den andre gasskjøler. Denne gasstrøm ledes ved en temperatur i området 426-648°C f. eks. ved ca. 537'C gjennom de parallelle, rette rør for de to passasjer på rørsiden og en passasje på mantelsiden for en vertikal, tredje gasskjøler i indirekte varmeveksling med kjelmatevann. Gasstrømmen passerer opp gjennom rørene i første rørsidesveip og deretter ned gjennom rørene i andre rørsidesveip. Den delvis avkjølte gasstrøm forlater tredje gasskjøler ved en temperatur i området 232-371 "C, f. eks. 265-371 °C, helst ved ca. 310°C. Trykkfallet gjennom hoved-gasskjøle-sonen er 0,07-0,70 kg/cm^. Kjølemidlet, d.v.s. kjelmatevannet fra damptrommelen innføres i tredje gasskjøler på mantelsiden ved en temperatur i området 10-315 °C og forlater gasskjøleren som mettet damp ved en temperatur i området 221-315 °C, f. eks. 254-315° C, fortrinnsvis 298 °C. Den mettede damp lagres i damptrommelen.

Ved at det i tredje gasskjøler brukes to sveip på rørsiden, blir rørlengden effektivt økt for en gitt mantelstørreise . Derved oppnås konstruksjonsbe-sparelser. Flere sveip på rørsiden benyttes for reduksjon av varmespenn-ingene på de faste rørplater som følge av ekspansjon. Flere rørsveip vil også redusere grunnrissarealet eller høydene, avhengig av varmevekslerens orientering.

Vanligvis fremstilles overhetet damp ved oppvarming av mettet damp i en konvensjonell ytre fyrt varmeanordning. Ved en variasjon av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, blir overhetet damp som forlater den andre gasskjøler, som tidligere omtalt, ledet gjennom en utvendig fyrt varmeanordning, hvor den mottar ytterligere varme. Ved hjelp av denne kombinasjon av dampvarmere, d.v.s. med overvarme fra 148-298 °C, f. eks. fra 148-265 "C, fortrinnsvis 221 °C. På denne måte reduseres også den fyrte varmeanordningseffekt til et minimum.

Som en temperaturstyring av den overhetede damp kan vann om ønsket innsprøytes i den overhetede damp som forlater den fyrte varmeanordning til senkning av overhetingsgraden, mens brennstoff hastigheten til den fyrte varmeanordning justeres.

Andre og tredje gasskjølere i lavtemperaturtrinnet er utformet for å motstå maksimal innløpsgass-temperatur. Hvis rørene for første gasskjøler i høytemperaturtrinnet f. eks. forurenses, slik at temperaturen av den gasstrøm som trer ut fra første gasskjøler stiger, er det anordnet en valgfritt brukbar nød-innsprøytingskrets for å beskytte andre og tredje gasskjølere mot beskadigelse. Når innløpstemperåturen av gassen oversti-ger en sikker maksimaltemperatur, vil en temperatursensor i gassinnløps-ledningen i en eller begge gasskjølere gi signal til en temperaturstyrean-ordning, slik at denne åpner en ventil i hjelpe-høytrykksgassledningen. Styreventile åpnes og damp sprøytes inn i den hete gasstrøm og senker derved gasstrømmens temperatur.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen betyr "røykrør" at den varme gass alltid passerer gjennom settet av parallelle, rette gasskjøler-rør. Kjølemidlet passerer på mantelsiden. Den indre strømning av kjølemidlet i gasskjøleren styres av elementer som: en eller flere innløps- og utløpsdys-er og deres plassering; og antallet, plasseringen og utformingen av tverrgående omstyringsplater, skillevegger og dammer. Foruten styring av kjølemidlet på mantelsiden gjennom en fastsatt bane, har omstyrings-platene vanligvis den funksjon å støtte de rette rør i rørsettet.

Rør med liten diameter (2,5-10 cm ytre diameter) kan benyttes ved konstruksjon av gasskjølerne ifølge oppfinnelsen. Rørdiameteren er valgt på grunnlag av en økonomisk analyse av dens virkning på varmeoverfør-ing, trykkfall, forurensnings- og tilstoppingstendenser. Lange rør gir potensiell besparelse for konstruksjonen ved høyere trykk, da investerin-gen pr. arealenhet for varmeoverføring er lavere for lengre varmevekslere. Gass- og kjølemiddelhastighetene i varmeveksleren er begrenset, slik at ødeleggende mekanisk skade som følge av vibrasjon eller erosjon skal unngås, for opprettholdelse av et tillatelig trykkfall og for styring av oppbygningen av avleiringer. Hastigheten av den hete gass gjennom de rette rør med ytre diameter på 5,1 cm, avhengig av temperatur og trykk på ethvert gitt punkt i varmeveksleren. Rør med større diameter benyttes når sterk forurensning er ventet og for å lette den mekaniske rensing av rørene på innsiden. Rør-til-rørplateforbindelse kan oppnås ved kombinasjon av rørendesveising og valseekspansjon. Rørene kan anordnes på en triangulær, kvadratisk eller vridd kvadratisk modul ("pitch"). Rørenes senteravstand, ledeplatetypen og avstandene mellom ledeplater velges slik at det oppnås god kjølemiddel-sirkulasjon og at steder med spesielt sterk varmeutvikling dannes på innløpsrørplaten. Varmevekslerens mantelstørrelse er direkte avhengig av antallet rør og rørmodulen. Vanligvis er mantelen for den varmeveksler som benyttes i forbindelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilt av karbonstål av høy kvalitet. Når det dannes eller overhetes høytrykksdamp kan det benyttes stållegeringer for reduksjon av den nødvendige manteltykkelse og for reduksjon av omkostningene for anlegget.

Gasskjølernes innløps- og utløpspartier vil normalt bestå av stållegering p.g.a. temperaturen og det partielle hydrogentrykk i ferskgassen. Rørmaterialene vil vanligvis være stållegeringer av lignende årsaker. Men de siste passasjer for annet trinns gasskjøler kan i enkelte tilfelle bestå av karbonstål. Strømningsmønstrene mellom fludium på mantel- og rørsiden omfatter motstrøm, medstrøm, samtidig strøm og kombinasjoner. Relevante faktorer som påvirker varmevekslernes størrelse og dermed omkostningene omfatter: trykkfall, gass-sammensetning, gassens og kjølemidlets strømningshastigheter, beregnede middelverdier for tempe-raturforskjell og forurensningsfaktorer. En optimal varmeveksle-konstruksjon er funksjonen av mange av de tidligere omtalte, samvirkende parametre.

Skjønt mange hensiktsmessig flytende eller gassformige kjølemidler kan ledes på gasskjølerens mantelside, er kjelmatevann eller -damp fortrukne kjølemidler. På denne måte kan det produseres mettet eller overhetet damp som biprodukt ved temperaturer i området 271-482 °C og trykk nærmere 100 atmosfærer, til bruk annetsteds i anlegget eller utenfor.

Følgende fordeler oppnås ved at den varme gasstrøm som inneholder faststoffer blir ledet gjennom foreliggende gasskjølers rette rør i motsetning til konvensjonelle syntesegasskjølere med spiralformede rør: (1) Varmeoverføring - det oppnås høyere varmeoverføringshastigheter som følge av mindre forurensning; (2) Forurensning - de varme gassers hastighet gjennom rørene medfører redusert tendens til forurensning; rette rør tillater mekanisk rengjøring; (3) Trykkfall - lavere trykkfall som følge av færre bend og redusert mulighet for tilstopping; (4) Omkostninger - lavere produksjonsomkostninger som følge av en mindre komplisert konstruksjon.

Gasstrømmen som forlater hovedkjølesonen kan benyttes som syntesegass, reduserende gass eller brenngass. Alternativt kan den gjenstående frie varme i gasstrømmen trekkes ut i en eller flere forvarmere e.l., d.v.s. varmevekslere ved forvarming av kjelmatevann. Ytterligere medfølgende partikkelmateriale kan da fjernes fra gasstrømmen ved at gasstrømmen vaskes med vann i en karbonvasker. Slik kan konsentrasjonen av medfølgende faststoffer ytterligere reduseres til mindre enn 2 mg/m. Den rene gasstrøm som forlater gassvaskeren mettet med vann, kan deretter avvannes. Gasstrømmen blir da avkjølt til under duggpunktet ved indirekte varmeveksling med kjelmatevann eller ren brenngass. Kondensert vann separeres fra gasstrømmen i en kondensfelle ("knockout-drum"). Kondensatet, som valgfritt er blandet med supplerende vann, ledes tilbake til karbonvaskeren til bruk som vaskemiddel i siste trinn. Den rene gasstrøm som går ut øverst på separatortrommelen har en temperatur i området 93-315 'C, f. eks. 135-204 °C, helst ca. 171 °C. En del av denne rene gasstrøm i størrelsesorden 0 til 80 volum-%, f. eks. 30-60 vol-%, helst 50 vol-%, kan komprimeres til høyere trykk enn det som foreligger i forkammeret. Den komprimerte gasstrøm kan resirkuleres til forkammeret hvor den innføres i nedre slukkekammer som nevnte resirkulerte gass. Resten av den avkjølte, rene gasstrøm fjernes fra toppen av separasjonstrommelen som gassprodukt.

Når det brukes en avtappet gasstrøm i gassomstyringskammeret, blir den også avkjølt og renset i gass-vaskesonen sammen med hovedgasstrømmen. Den tappede gasstrøm som er blitt skilt fra hovedgasstrømmen i gassomstyringskammeret, ledes gjennom gassomstyringskammeret og deretter gjennom et kommuniserende, nedsenket rør, som munner ut under vann. Det betyr at den avtappede gasstrøm og fraseparert smeltet slagg og/eller faststoff-partikler, blir avkjølt i en vanndam i bunnen av slukkekammeret. Vannet her kan ha en temperatur i området 10-315 °C. Om ønsket, kan det varme avkjølingsvannet på vei til en karbongjenvinningsanordning benyttes til forvarming av en eller flere av matestrømmene til gassgeneratoren ved indirekte varmeveksling. Den tappede gasstrøm vil etter avkjøling ha en temperatur i området 93-315° C.

Avgasstrømmen som forlater den partielle oksydasjonsgassgenerator har

følgende sammensetning i mol-%: H2 8,0-60,0, CO 8,0-70,0, CO2 1,0-50,0, H20 2,0-50,0, CH4 0-30,0, H2S 0,0-2,0,. COS 0,0-1,0, N2 0,0-85,0 og A 0,0-2,0. I avgasstrømmen medfølger 0,5-20 vekt-% karbon i partikkelform (basiskarbonvekt i tilført materiale til gassgeneratoren). Smeltet slagg fra sammensmelting av kullets askeinnhold og/eller flyaske, partikler av ildfast materiale fra gassgeneratorens vegger og andre faststoff partikler kan også følge med gasstrømmen som forlater generatoren.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnås følgende fordeler: (1) 90-99 vekt-% av det medfølgende smeltede slagg og/eller annet partikkelmateriale i den varme, ferskgasstrøm som forlater den partielle oksydasjons-gassgenerator kan fjernes. (2) I det vesentlige all fri varme i varme ferskgasstrømmen som forlater gassgeneratoren utnyttes, slik at prosessens varmeeffektivitet økes. (3) Det produseres damp som biprodukt og med et høyt temperaturnivå. Dampen kan brukes annetsteds i prosessen, d.v.s. for oppvarming, for kraftproduksjon eller i gassgeneratoren. Alternativt kan en del av biprodukts-dampen ledes ut til annen bruk. (4) Smeltet slagg og/eller partikkelmateriale fra det faste, karbonholdige brennstoffet kan lett fjernes oppstrøms av gasskjøleren. Forurensning av varmevekslerflater forhindres derved. (5) Det brukes en eller flere , forholdsvis rimelige mantel-rør-gasskjølere med rette røykrør. Konstruksjonen av slike gasskjølere gjør det mulig å fordele varmespenn-inger likt over rørplatene, den forenkler rengjøring og vedlikehold av rørene og reduserer grunnrissarealet og høyden til et minimum.

I det følgende vises spesielt til tegningen, hvor fig. 1 viser et apparat ifølge oppfinnelsen for slukking, avkjøling og rensing av en varm ferskgasstrøm som inneholder faste partikler og slagg. Fig. 2 og 3 viser to respektive anlegg, hvor et slikt apparat benyttes. Lignende kompo-nenter i anleggene i fig. 2 og 3 er gitt like henvisningstall.

I fig. 2 og 3 blir det i en ledning 1 pumpet en oppslemming som omfatter en diameter på 6,35 av bituminøst kull i vann med et faststoff-innhold på 40 vekt-%, ved hjelp av pumpe 2 gjennom ledning 3 til varmeveksler 4. Kulloppslemmingens temperatur økes i varmeveksleren 4 fra romtemperatur til 93'C ved indirekte varmeveksling med slukkevann. Slukkevannet trer inn i varmeveksleren 4 gjennom ledningen 5 og går ut gjennom ledningen 6 etter å ha avgitt varme til kulloppslemmingen. Den oppvarmede kulloppslemming blir deretter ført gjennom ledningen 7 og til den ringformede passasje 8 i brenneren 9. Brenneren er montert i det øvre innløp 10 for syntesegassgeneratoren 11. Samtidig blir en strøm av gass som inneholder fritt oksygen, f. eks. i det vesentlige rent oksygen fra ledningen 12, varmet ved indirekte varmeveksling med damp i varmeveksleren 13 og ledet til gassgeneratoren 11 via ledningen 14 og den sentrale ledning 15 i brenneren 9.

Syntesegassgeneratoren 11 er en trykkbeholder av stål for fri strømning og omfatter følgende hovedavsnitt: reaksjonssone 16, gassomstyringskammer 17 og slukkekammer 18. Reaksjonssone 16 og gassomstyringskammeret 17 er på innsiden foret med et varmebestandig ildfast materiale. Alternativt kan disse tre avsnitt omfatte to eller flere adskilte og forbundne og kommuniserende enheter.

Den vertikale midtakse av det øvre innløp 10 forløper på linje med den vertikale midtakse av gassgeneratoren 11. Reaksjonskomponentstrømmene preller mot hverandre og det skjer en partiell oksydasjon i reaksjonssone 16. En varm ferskgasstrøm som inneholder medfølgende smeltet slagg og/eller partikkelmateriale, inklusive ikkeomdannet karbon og partikler av det ildfaste materiale, passerer gjennom åpningen 19, som ligger på linje med midtaksen og er anbragt i bunnen av reaksjonssonen 16, og trer inn i et forstørret gassomstyringskammer 17. Den hete gasstrømmens hastighet og retning endres brått i omstyringskammeret 17. En liten del, d.v.s. en avtapningsstrøm av ferskgassen, blir om ønsket tappet gjennom bunnhalsen 20 i gassomstyringskammeret 17, fallrøret 21 og i vannet 22 som foreligger i bunnen av slukkekammeret 18. På denne måte holdes utløpet 20 åpent, en del av det smeltede slagg og/eller partikkelmateriale blir bråavkjølt og slagget kan størkne. Periodevis blir faste partikler og aske fjernet fra slukkekammeret 18 via et lavere utløp 23 som er koaksialt, ledningen 24, ventilen 25, ledningen 26, en slusetrakt 27, ledning 28, ventil 29 og ledning 30. Aske og andre faste stoffer skilles fra slukkevannet ved hjelp av asketransportøren 31 og sumpen 32. Asken fjernes gjennom ledning 33 til bruk som fyllstoff. Slukkevann fjernes fra sumpen gjennom ledningen 34, pumpen 35 og ledningen 36 og kan resirkuleres til slukkekammeret. En del av slukkevannet fjernes fra bunnen av slukkekammeret gjennom utløpet 37 og ledes gjennom ledningen 5 til varmeveksleren 4, som tidligere omtalt. Det avkjølte slukkevann som inneholder karbon i ledning 6 går til en ikkevist konvensjonell utskillingsanordning for karbon for tilbakeføring av slukkevann via ledningen 38. Det gjenvundne karbon tilsettes deretter til kulloppslemmingen som en del av det materiale som mates til gassgeneratoren. Eventuell tappet gass fjernes fra slukkekammeret 18 gjennom sideutløpet 39, ledningen 40, ventilen 41 og ledningen 42.

Den varme ferskgasstrøm som forlater omstyringskammeret 17 med noe smeltet slagg og/eller partikkelmateriale fjernet, omstyres gjennom sideutløpspassasjen 43 som er foret med ildfast materiale og ledes deretter opp gjennom en overføringsledning 44 som er foret med ildfast materiale og et innløp 45 til forkammeret 46, som vist mer detaljert i fig. 1. Ved enkelte utførelsesformer kan varm ferskgasstrøm alternativt ledes gjennom en anordning for preliminær fjernelse av faststoffer og slagg. Denne anordning 11A kan f. eks. være en konvensjonell partikkel - felle. Deretter går gasstrømmen til innløpet 45, som skjematisk vist i fig. 1. Forkammeret 46 er en lukket, sylindrisk, vertikal trykkbeholder av stål som på innsiden over det hele er foret med ildfast materiale 47 og omfatter koaksiale soner i form av et nedre faststof f-f rasepareringskammer 48, et øvre faststof f-f rasepareringskammer 49 og en ildfast strupering 50. Struperingen 50 danner en sylindrisk passasje med redusert diameter mellom nedre kammer 48 og øvre kammer 49. Forkammeret 46 har en konisk bunn 51, som konvergerer til et koaksialt bunnutløp 52, som er foret med ildfast materiale. Den halvkuleformede dom 53 øverst på beholderen 46 er forsynt med et øvre utløp 54, som også er foret med ildfast materiale.Utløpet 54 er koaksialt med beholderens 46 vertikale akse. Et par ildfast forede, motstående, koaksiale innløpsdyser 45 og 55 forløper gjennom beholde r veggen og er rettet inn i nedre kammer 48. Lengdeaksen for innløpsdysene 45 og 55 danner en vinkel i størrelse ca. 30° og 150° med og målt i urviserens retning fra beholderens 46 vertikale midtakse og ligger i samme plan. Foretrukne eksempler på nevnte vinkel er ca. 45° og ca. 60°. Innløpsdysen 45 peker oppad for innløp av en varm ferskgasstrøm. Innløpsdysen 55 peker ned og tilfører en strøm av ren og forholdsvis kaldere resirkulert slukkegass. Skjønt det bare er vist ett par innløpsdyser i tegningen, kan det anordnes ytterligere dysepar i apparaturen.

I det fortrukne utførelseseksempel er minst en syklon 56 avstøttet i øvre kammer med sin vertikale lengdeakse forløpende parallelt eller koaksialt med beholderens 46 vertikale akse. Hver syklon er motstandsdyktig mot varme og slitasje og har et gassinnløp 57 nær øvre del av øvre kammer. Når det brukes flere sykloner kan de være anordnet med jevn avstand i kammeret. Fronten av det rektangulære innløp 57 til syklonen 56 er fortrinnsvis parallell med beholderens 46 vertikale akse. Innløpet er orientert slik at det vender mot den innkommende gasstrøm. Syklonens innløp kan orienteres slik at hvirvelretningen fortsetter.

Syklonen 56 er konvensjonelt utført og omfatter et sylindrisk legeme, et konvergerende, konisk utformet bunnparti, et omstyringskammer, et utløpsplenum som står i forbindelse med et øvre utløp 54, et fallrør 58 og en tilbakeslagsventil nær fallrørets nedre ende. Fallrøret 58 kan være forskutt, slik at det forløper nær veggene av beholderen 46 og dermed ikke skjærer den felles lengdeakse for innløpene 45 og 55. På denne måte unngås kontakt og oppbygning av uavkjølte slaggpartikler på fallrøret. Avkjølt, ren syntesgass tømmes gjennom øvre utløp 54. Faststoff-partikler tømmes gjennom bunnutløpet 52 via ledningen 59, ventilen 60 og ledningen 61 og passerer til en ikke vist sluse-trakt.

Fra 1 til 4 tangensiale slukkegassinnløp 62 kan være jevnt fordelt rundt beholderens 46 omkrets, f. eks. nær toppen av nedre kammer 48 og/eller nær bunnen av øvre kammer 49. På denne måte kan en supplerende mengde avkjølt, ren, resirkulert slukkegass, om ønsket innføres til beholderen 46. Den spiralformede retning i urviserens retning av den resirkulerte gasstrøm bidrar til å lede alle gasser i beholderen oppover. Den opprettholder også en svalere gasstrøm langs beholderens 46 vegg, som beskytter den ildfaste foring. Den avkjølte, resirkulerte gasstrøm som kan innføres gjennom innløp 55 og valgfritt gjennom de tangensiale innløp 62, inneholder i det minste en del av den kjølte, rene gasstrøm fra ledning 63.

Hvis det er ønskelig ytterligere å redusere fasl stoff konsentrasjonen eller størrelsen av partikkelmaterialet i gasstrømmen som forlater forkammeret 46 via det øvre utløp 54, kan gasstrømmen i ledningen 64 valgfritt ledes til en konvensjonell faststoff-separasjonssone 64A, som kan ligge utenfor forkammeret 46. Sykloner, prell-separatorer, posefiltere, elektrostatiske utfellingsanordninger eller kombinasjoner av slike kan benyttes for dette formål. De er anordnet nedstrøms av forkammeret og foran hovedgass-kjøleren.

I utførelseseksemplet ifølge fig. 2 blir det meste av den frie varme i gasstrømmen som forlater forkammeret fjernet i hovedgasskjølesonen, som i det fortrukne utførelseseksempel omfatter to vertikalt anordnede mantel-rør-varmevekslere 65 og 66 med rette røykrør, hvor varmevekslerne er koblet i serie. Begge gasskjølere 65 og 66 har faste rørplater d.v.s. en nedre rørplate 67 og en øvre rørplate 68. Skjønt begge gasskjøl-ere 65, 66 har en passasje på mantelsiden, har gasskjøleren 65 en passasje på rørsiden og gasskjøleren 66 to passasjer på rørsiden.

Den varme gasstrøm fra forkammeret 45, eller eventuelt fra en supplerende ikke vist faststof f-f jerningsanordning som er anordnet nedstrøms av forkammeret 45, avkjøles ved å ledes opp gjennom en nedre innløpsdyse 69 til den ildfst forede, faste bunnkappe 70, forbi nedre, faste rørplate 67, gjennom rørbunten 71, som omfatter et flertall parallelle, rette, vertikale rør, og er anbragt innenfor mantelen 72, forbi øvre faste rørplate 68, til den faste toppkappen 73, gjennom forbindelsespassasjen 74 og til venstre side av den faste toppkappe 76 for den andre gasskjøler 66. Sentrale ledeplater 77 deler den faste toppkappe 76 i en venstre side 75 og en høyre side 78. Gasstrømmen på venstre side 75 ledes av den øvre faste rørplate 68 ned gjennom venstre sett av parallelle, rette rør 79 gjennom nedre faste rørplate, til bunnkappen 80, opp gjennom høyre sett av parallelle, rette vertikale rør 81 til høyre del 78 av toppkappen 76 og ut gjennom toppkappens utløpsdyser 82 og ledning 83. Faststof f partikler som faller ned i bunnkappene 70 h.h.v. 80 for gasskjøl-erne 65 og 66, fjernes via bunnutløpene, som den flensede dyse 84 for gasskjøler 66. En hensiktsmessig anordning for innføring av et kjølemidd-el, i foreliggende tilfelle kjelmatevann, i hver av de to gasskjølerne 65 og 66 er vist i tegningen. Damp som biprodukt produseres i gasskjølerne 65 og 66 og samles i damptrommelen 90. Kjelmatevann fra trommelen 90 ledes gjennom ledningen 91 og innløpsdysen 92 til mantelsiden av gasskjøleren 65. Damp fjernes fra gasskjøleren 65 gjennom utløpsdysen 93 og ledes til damptrommelen 90 via ledningen 94. På samme måte ledes kjelmatevann fra damptrommelen 90 via ledningen 95 og innløpsdysen 96 til mantelsiden av gasskjøleren 66. Damp fjernes fra gasskjøleren 66 gjennom utløpsdysen 97, og ledes til damptrommelen 90 via ledningen 98. Forvarmet kjelmatevann ledes til damptrommelen 90 gjennom ledningen 99. Mettet damp fjernes fra damptrommelen 90 gjennom ledningen 100. Denne damp kan benyttes i prosessen, f. eks. som varmemedium i varmeveksleren 13 eller som temperaturmoderator i gassgeneratoren 11 eller som arbeidsvæske i en ikke vist dampturbin til produksjon av mekanisk og/eller elektrisk kraft. Alternativt kan den mettede damp overhetes.

Ytterligere medfølgende faste partikler og fri varme fjernes fra gasstrøm-men som forlater den andre gasskjøler via utløpet 82 og ledningen 83 ved at gasstrømmen ledes gjennom anordningen 101, ledningen 102 og til karbonvaskeren 103.

I den utførelsesform som er vist i fig. 3 blir det meste av den frie varme i gasstrømmen som forlater forkammeret, fjernet i hoved-gasskjølesonen, som i det foretrukne utførelseseksempel omfatter tre vertikalt anordnede mantel-rør-varmevekslere 65, 66 og 67 med rette røykrør. De tre gasskjølerne har faste rørplater, d.v.s. øvre rørplater 68 og nedre rørplater 69. Mens gasskjølerne 65 og 66 har en passasje på rørsiden og en på mantelsiden.

Den varme gasstrøm fra forkammeret 56 eller om ønsket fra en ikke vist supplerende anordning for fraskilling av faste partikler nedstrøms for forkammeret 46, blir avkjølt ved å ledes opp gjennom ledningen 64 og den nedre innløpsdyse 70 av gasskjøleren 65 til den ildfaste forede hette 71 med stasjonært hode, forbi den nedre faste rørplate 69, gjennom rørbunten 72, som omfatter et antall parallelle, rette, vertikale rør som er anordnet i mantelen 73, forbi øvre faste rørplate 68, inn i øvre hette 74 med stasjonært hode, gjennom øvre utløp 75 og ledning 76. Kjølemidlet i gasskjøleren 65 er kjelmatevann og mettet damp. Kjelmatevannet i damptrommelen 77 pumpes av pumpen 78 gjennom ledningene 79-81 og gjennom det nedre innløp 82 til gasskjølerens 65 mantelside. Mettet damp forlater gasskjølerens 65 mantelside gjennom det øvre utløp 83 og passerer til damptrommelen 77 via ledningen 84. I det minste en del av den mettede damp forlater damptrommelen 77 gjennom ledningen 85 og ledes til gasskjøleren 66 som kjølemiddel via ledningen 86 og innløpet 87. Resten av den mettede damp som måtte foreligge ledes gjennom ledningen 88, ventilen 89 og ledningen 90. Denne damp kan med fordel benyttes i prosessen eller annetsteds. En del av denne damp kan f. eks. brukes som varmemedium i varmeveksleren 13.

Det meste av den delvis avkjølte strøm i ledningen 76 ledes til den vertikale gasskjøleren 66 som varmemedium for overheting av mettet damp ved indirekte varmeveksling. Gassen trer inn via ledningen 91, ventilen 92, ledningen 93 og det øvre innløp 94 til den øvre hette 95. Gassen ledes deretter på rørsiden gjennom den øvre rørplate 68, ned gjennom bunten av rette, parallelle rør 96 i mantelen 97, forbi den nedre plate 69, gjennom den nedre hette 98 og ut gjennom det nedre utløp 99 og ledningen 100. Mettet damp i ledningen 86 ledes gjennom innløpet 87 for gasskjøleren 66 og deretter opp på mantelsiden. Biproduktet overhetet damp fjernes gjennom det øvre utløp 461, ledningene 462, 463, ventilen 464 og ledning 465. Den overhetede damp kan benyttes i prosessen, f. eks. som arbeidsfluidum i en ekspansjonsturbin for produkt-sjon av mekanisk eller elektrisk kraft. I et annet utførelseseksempel blir i det minste en del av den overhetede damp i ledningen 462 ført gjennom ledning 166, ventilen 167 og ledningen 168 til den utvendig oppvarmede varmeanordning 169 hvor temperaturen av den overhetede damptilførsel økes. Biproduktet overhetet damp ved et høyere temperaturnivå forlater varmeren 169 gjennom ledningene 170 og 171. Overhetingstemperaturen av dampen kan styres ved vanninnsprøyting gjennom ledningen 172, ventil en 173 og ledningen 174.

I et utførelseseksempel blir gasstrømmen som forlater gasskjøleren 65 brukt som finjustering for økning av temperaturen av den gasstrøm som forlater gasskjøleren 66 gjennom ledningen 100. Dette kan oppnås ved at en liten del av gasstrømen føres i ledningen 76, gjennom ledningen 175, ventilen 176, ledningen 177 og at de to gasstrømmene blandes i ledning 178.

Ytterligere mettet damp kan fremstilles i gasskjøleren 67 ved at gass-strømmen i ledningen 178 ledes gjennom ledningen 179, det nedre innløp 180 til venstre side 181 av den nedre hette 182, opp forbi den nedre faste rørplate 69, opp gjennom venstre passasje på rørsiden 183, inn i hetten 184, ned gjennom høyre passasje på rørsiden 185, til høyre side 186 av den nedre hette 182 og ut gjennom det nedre utløp 187 og ledningen 188. Gasstrømmen passerer i indirekte varmeveksling med en del av kjelmatevannet i ledningen 80 fra damptrommelen 77. Kjelmatevannet ledes gjennom ledningen 200, ventilen 201, ledningen 202 og det nedre innløp 203 til en-passasje-mantelsiden av gasskjøleren 67. Mettet damp forlater gasskjøleren 67 gjennom det øvre utløp 204 og føres gjennom ledningen 205 til damptrommelen 77.

Faste partikler som faller ned i dén nedre hette 71, 98 h.h.v. 182 for gasskjølerne 65, 66 h.h.v. 67, kan fjernes via bunnutløp, som det flensede utløp 206 for gasskjøleren 67.

Det er anordnet et nødsystem for gassinnsprøyting for styring av temperaturen av den gasstrøm som trer inn i gasskjølerne 66 og 67. Temperaturen av gasstrømmen som trer inn i gasskjøleren 66 gjennom ledningen 93 blir således målt og en temperatursender signaliserer til temperaturstyreanordningen 190 om å åpne ventilen 191, som styrer den dampmengde fra ledningen el92 og 193 som kreves for avkjøling av gasstrømmen fra ledning 76.

På lignende måte blir temperaturen av gasstrømmen som trer inn i gasskjøleren 67 gjennom ledningen 179 målt og en temperatursender signaliserer til temperaturstyreanordningen 194 om å åpne ventilen 195, som styrer dampmengden fra ledningene 196 og 197 som er nødvendig til avkjøling av gasstrømmen fra ledningen 178. Dampen for drift av nødsystemet for dampinnsprøyting kan med fordel produseres internt.

Ytterligere medfølgende faststoffer og fri varme fjernes fra gasstrømmen som forlater gasskjøleren 167 ved hjelp av utløpet 187 og ledningen 188, ved at gasstrømmen ledes gjennom en anordning 101 som utnytter spillvarme, ledningen 102 og til karbonrenseren 103.

I begge utførelseseksempler omfatter karbonrenseren 103 en vertikal beholder med to avdelinger, d.v.s. et øvre kammer 104 og et nedre kammer 105. Gasstrømmen i ledningen 102 går gjennom innløpet 106 til det nedre kammer 105 og deretter gjennom det nedsenkede rør 107 til vannbadet 108 i bunnen av det nedre kammer 105. Den vaskede gasstrøm forlater det nedre kammer 105 via utløpet 109 og går via ledningene 110 og 111 til venturivaskeren 112. Der blir gasstrømmen vasket med vann fra ledningen 116. Gasstrømmen som er vasket i venturivaskeren 112 ledes til det øvre kammer 104 via ledningen 117 og innløpet 118. Via det nedsenkede rør 119 blir gasstrømmen deretter ført til og vasket i vannbadet 120. Før gasstrømmen forlater det øvre kammer 104 via det øvre utløp 121 øverst i kammeret 78, kan den gis enda en spyleomgang ved hjelp av en vannspray 122 eller ved hjelp av et ikke vist vasketrau. Kondensatet 123 fra bunnen av utstøtningsstrommelen 124 kan f. eks. ledes gjennom ledningen 125 og innføres gjennom innløpet 126 i sprayen 122. Vann fra badet 120 føres gjennom ledningen 127, utløpet 128, ledningen 129, pumpen 130, lednignene 131 og 132, innløpet 133 og røret 134 til slukkekammeret 18. En del av vannet i ledning 131 kan reirku-leres til det nedre kammer 105 i gassvaskeren 103 via ledningen 135, ventilen 136, ledningene 137 og 138 og innløpet 139. En annen del av vannet i ledningen 137 går via ledningen 140 og blandes i ledningen 116 med supplerende vann fra ledningene 141, ventilen 142 og ledningen 143. Vannet i ledningen 116 ledes til en venturi 112 som tidligere nevnt. Vannet som inneholder dispergerte faste partikler 108 fra bunnen av kammeret 105 føres gjennom utløpet 144, ledningen 145, ventilen 146, ledningen 147 og blandes i ledningen 38 med vanndispersjonen fra ledningen 6. Vanndispersjonen i ledningen 38 går til en konvensjonell, ikke vist karbongjenvinningsanordning, hvor vann skilles fra de medfølg-ende faste partikler. Det gjenvundne vannet returneres til anordningen som suppleringsvann. Suppleringsvannet kan føres inn på forskjellige steder, f. eks. gjennom ledningen 141, som omtalt ovenfor.

Den rensede gasstrøm som forlater det øvre kammer 104 i karbonvaskean-ordningen 103 via det øvre utløp 121 og ledningen 155, ledes gjennom anordningen 156 for gjenvinning av spillvarme og hvor den avkjøles under duggpunktet. Den våte gasstrømmen passerer gjenom ledningen 157 til utstøtningstrommelen 124, hvor separasjon av kondensert vann fra gasstrømmen finner sted. En avkjølt og renset strøm av produktgass forlater toppen av trommelen 124 via ledningene 158 og 159. Om ønsket og med fordel, hvis forgasseren 11 drives etter slaggdannelsesmetoden, blir en del av denne avkjølte og rensede produktgass sendt gjennom ledningen 160, ventilen 161, ledningen 162, gasskompressoren 163 og deretter resirkulert som slukkegasstrøm til det nedre kammer 48 i forkammeret 46 via ledningen 63 og innløpspassasjen 55 og valgfritt gjennom tangensiale gassinnløp 62.

Supplerende kjelmatevann til avkjøling av mantel-rør-varmevekslerne med rette røykrør (65, 66) forvarmes ved å ledes gjennom ledningen 164, anordningen 156, som kjølemiddel, ledningen 165, anordningen 101 som

kjølemiddel, ledningen 99 oe til h- .

™-< fordel, til LmZ 65 T~n Deffra kje'~te-05 og 66, som omtalt ovenfor.

Claims

1. Fremgangsmåte for avkjøling og rensing av en varmgasstrøm, fremstilt ved partiell oksydasjon av et askeholdig, fast, karbonholdig brennstoff, der 1) partikler av det faste brennstoff bringes til å reagere med en gass, som inneholder fritt oksygen, med eller uten en temperatur-moderator i en ildfast foret gassgenerator (11) med nedadrettet strømning ved en temperatur i området 925-1705° C og et trykk i området 10-299 atm for fremstilling av en fersk gasstrøm som inneholder H2, CO, CO2 og i det minste ett materiale fra gruppen som omfatter H2O, H2S, CO S, CH4, NH3, N2 og A og som inneholder smeltet slagg og/eller partikkelmateriale, karakterisert ved at

2) den ferske gasstrøm ledes gjennom en varmeisolert overføringsleding (44) og et første gassinnløp (45) til nedre kammer (48) i en gass-faststoff-separasjonssone som omfatter en lukket, vertikal, sylindrisk, varmeisolert trykkbeholder (46), som inneholder nevnte nedre kammer (48) som er koaksialt med trykkbeholderens vertikale midtakse og kommuniserer med et koaksialt øvre kammer (49), hvor nedre og øvre kammer er forbundet ved en koaksial strupering-passasje og hvor en del av slagget og/eller partikkelmaterialet felles ut ved hjelp av tyngdekraften og faller til bunnen (51) av det nedre kammer (48),

3) gassblandingen ledes fra nedre kammer (48) opp gjennom struperingen (50) til det øvre kammer (49) i motstrøm med slagg-dråper og deretter eventuelt til en gass-faststoff-separasjonsanordning (56) som er anbragt i øvre kammer,

4) slagg og/eller partikkelmateriale separeres fra gassblandingen i det øvre kammer (49) og fjernes fra beholderen via et utløp (52) i nedre kammers bunn, og

5) renset gass fjernes fra øvre kammer (49) og tømmes gjennom et utløp (54) øverst i den vertikale beholder.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved det ekstra trinn at det samtidig ledes en motsatt rettet strøm av avkjølt og renset resirkulasjonsgass gjennom et andre gassinnløp (55), som forløper koaksialt med første gassinnløp (45), inn i nedre kammer, hvor den fremkaller en turbulent blanding av gasser, når de to gasstrømmene preller mot hverandre, hvor smeltet slagg som følger med i den varme gasstrøm blir avkjølt under den temperatur ved hvilket slagget begynner å deformeres, felles ut som følge av tyngdekraft og faller til bunns i nedre kammer (48).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved det ytterligere trinn at en del av den rensede gasstrøm fra trinn 5) etter ytterligere avkjøling og eventuelt etter ytterligere rensing innføres nedstrøms i nedre kammer i trinn 2) som i det minste en del av nevnte resirkulasjonsgass.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at den varme gasstrøm og den avkjølte og rensede resirkulasjons-gasstrøm i trinn 2) innføres i nedre kammer gjennom et antall par av første og andre koaksiale motstående innløp hvis lengdeakse ligger i samme plan som beholderens vertikale midtakse og danner en vinkel i området 30° til 150° med den vertikale midtakse, målt i urviserens retning fra sistnevnte.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 2-4, karakterisert ved det ytterligere trinn at den rene resirkulerte gasstrøm komprimeres til et høyere trykk enn trykket i nedre kammer før nevnte gasstrøm innføres i nedre kammer i trinn 2).

6. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved det ytterligere trinn at en del av den avkjølte og rensede gasstrøm innføres øverst i nedre kammer og/eller i bunnen av øvre kammer via tangensiale innløp (62).

7. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at man benytter et øvre kammer i gass-faststoff-separasjonssonen i trinn 2) som er forsynt med minst en gass-faststoff-separasjonsanordning (56) valgt fra gruppen som omfatter en-trinns og fler-trinns sykloner, gass-prellseparatorer, filtere og kombinasjoner derav.

8. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at ytterligere faststoffer fjernes fra den rensede gasstrøm fra trinn 5) i en andre gass-faststoff-separasjonssone (64A) som ligger nedstrøms av nevnte gass-faststoff-separasjonssone og omfatter separatorer fra gruppen en-trinns og fler-trinns sykloner, prell-separatorer, filtere, elektrostatiske separatorer og kombinasjoner derav.

9. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved de ytterligere trinn at den ferske gasstrøm fra trinn 1) sendes ned gjennom det sentrale utløp i bunnen av reaksjonssonen og til et varmeisolert omstyringskammer, som er forsynt med et sideutløp og et bunnutløp, at smeltet slagg og/eller partikkelmateriale frasepareres fra gasstrømmen ved hjelp av tyngdekraften, at fra 0 til 20 volum-% av gasstrømmen ledes som avtappet gass sammen med det fraseparerte materiale gjennom bunnutløpet for omstyringskammeret og til et slaggkamrner beliggende under omstyringskammeret, mens resten av gasstrømmen ledes gjennom et sideutløp i omstyringskammeret direkte til den varmeisolerte overføringsledning.

10. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved det ytterligere trinn at en del av den rensede gasstrøm fra trinn 5) innføres i en gasskjøler i indirekte varmeveksling med H2O og produserer damp.

11. Fremgangsmåte som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved de ytteligere trinn at gasstrømmen fra trinn 5) avkjøles i en hoved-gasskjølesone (65, 66) og produserer damp som biprodukt ved at gasstrømmen ledes i indirekte varmeveksling med forvarmet kjelmatevann, først opp gjennom rørene for en vertikal mantel-rør-gasskjøler (65) for høye temperaturer og med rette røykrør, som har ildfast forede inn- og utløpspartier, en passasje på mantel- og rørsidene og faste rørplater, gasstrømmen deretter ledes ned gjennom rørene i første passasje på rørsiden av en vertikal mantel-rør-gasskjøler (66) for lavere temperaturer og med rette røykrør, som har to passasjer på rørsiden og en passasje på mantelsiden og har faste rørplater, og at gasstrømmen deretter ledes opp gjennom rørene i andre sveip på rørsiden av den andre gasskjøler, og at damp som biprodukt fjernes fra mantelsidene av første og andre gasskjøler.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 11, karakterisert ved det ytterligere trinn at kjelmatevannet forvarmes ved indirekte varmeveksling med gasstrømmen (83) som forlater den andre gasskjøler.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at den avkjølte gasstrøm vaskes med vann i gass-vaskesonen (103) og produserer en karbon-vann-dispersjon (145), at i det minste en del (6) av denne karbon-vann-dispersjon blandes med eller uten konsentrasjon og tilsetning av fast brennstoff for produksjon av en oppslemming av fast brennstoff, at denne faststoff-oppslemlming forvarmes og forgasses i gassgeneratoren i trinn 1).

14. Fremgangsmåte soom angitt i krav 11, karakterisert ved de trinn at det samtidig ledes separate porsjoner av forvarmet kjelmatevann fra en damptrommel (77) gjennom mantelsiden av gasskjøl-erne for høy h.h.v. lavere temperatur og at den derved produserte damp ledes til damptrommelen, samt at mettet damp som biprodukt fjernes fra damptrommelen.

15. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-9, karakterisert ved de ytterligere trinn at gasstrømmen fra trinn (5) avkjøles i en hoved-gasskjølesone (65, 66, 67) og produserer mettet og overhetet damp som biprodukt ved at gasstrømmen ledes i indirekte varmeveksling med forvarmet kjelmatevann, først opp gjennom rørene i en første vertikal høytemperatur mantel-rør-gasskjøler (65) med rette røykrør og med ildfast forede innløps- og utløpspartier, ett sveip på rør- og mantelsidene og faste rørplater, hvorpå gasstrømmen ledes i indirekte varmeveksling med mettet damp ned gjennom rørene i en andre vertikal mantel-rør-gasskjøler (66) med rette røykrør, som har et sveip på rørsiden og mantelsiden og har faste rørplater, hvorpå gasstrømmen ledes i indirekte varmeveksling med forvarmet kjelmatevann opp gjennom rørene i første sveip på rørsiden av en tredje gasskjøler (67) som omfatter en vertikal lav-temperatur mantel-rør-gasskjøler med rette røykrør med to sveip på rørsiden og ett sveip på mantelsiden og med faste rørplater, og deretter ned gjennom rørene i andre sveip på rørsiden for nevnte tredje gasskjøler, at mettet damp produseres på mantelsidene for første og tredje gass-kjølere og at i det minste en del av den mettede damp overhetes på mantelsiden av den andre gasskjøler for produksjon av overhetet damp som biprodukt, mens resten, dersom det er noen, fjernes som mettet damp-biprodukt, og at kjelmatevannet som forvarmes ved indirekte varmeveksling med gasstrømmen som forlater den tredje gasskjøler.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved de trinn at det samtidig ledes separate porsjoner av forvarmet kjelmatevann fra en damptrommel (77) gjennom mantelsidene for første og tredje gasskjølere og at den damp som derved produseres ledes til damptrommelen, og at i det minste en del av den mettede damp (85) fra damptrommelen ledes til mantelsiden av den andre gasskjøler.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakt, erisert ved at 0-50 volum-% av gasstrømmen (76) som forlater første gasskjøler ledes forbi den andre gasskjøler og blandes med gasstrømmen (100) som forlater den andre gasskjøler.

18. Apparat for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1 for avkjøling og rensing av en varm gasstrøm fremstilt ved partiell oksydasjon av fast, karbonholdig brennstoff, karakterisert ved at den omfatter 1) en partiell oksydasjons-gassgenerator (11) for produksjon av den varme gasstrøm, 2) en separat, lukket, vertikal, sylindrisk trykkbeholder (46), som innvendig er foret med ildfast materiale med stor motstandsevne mot høye temperaturer, med et koaksialt nedre gass-gass slukkeavkjølings- og faststof f-separasjonskammer (48) i kommunikasjon med et koaksialt øvre kammer (49), en koaksial struperingspassasje (50) med redusert diameter som forbinder nedre og øvre kammer, 3) en første gassinnløpsdyse (45) som er koblet til gassgeneratoren (11, lia) for innføring av den varme ferske gasstrøm i nedre kammer, en andre gassinnløpsdyse (55) direkte overfor og koaksial med første gassinnløpsdyse (45) for samtidig innføring av en avkjølt og renset gasstrøm i nedre kammer, anordnet slik at de to gasstrømmene preller mot hverandre, 4) øvre utløpsorganer (47, 54) i øvre del av øvre kammer (49) for tømming av en avkjølt og renset gasstrøm og 5) et bunnutløp (52) i bunnen av nedre kammer for tømming av faste stoffer og slagg (59).

19. Apparat som angitt i krav 18, karakterisert ved at det ytterligere omfatter minst en gass-faststoff-separasjonsanordning som er avstøttet i øvre kammer for å motta gassblandingen som ved bruk passerer opp i beholderen fra trinn 3) og for å fjerne ytterligere faste stoffer fra gassblandingen og tømme disse faste stoffer i nedre kammer.

20. Apparat som angitt i krav 19, karakterisert ved at gass-faststoff-separasjonsanordningen er en en-trinns eller fler-trinns syklonseparator eller en prell-separator eller et filter eller en kombinasjon av disse.

21. Apparat som angitt i et av kravene 18-20, karakterisert ved at den omfatter en gass-faststoff-separasjonsanordning utenfor og nedstrøms beholderen for fraseparasjon av ytterligere faste stoffer fra gasstrømmen fra trinn 4).

22. Apparat som angitt i krav 21, karakterisert ved at gass -faststof f -separasjonsanordningen utenfor beholderen er en en-trinns syklonseparator, eller en fler-trinns syklonseparator eller en prell-separator eller en elektrostatisk utfeller eller et filter og/eller kombinasjoner av disse.

23. Apparat som angitt i et av kravene 18-22, karakterisert ved flere par første gassinnløp og koaksiale andre gassinnløp i trinn 3).

24. Apparat som angitt i et av kravene 18-20, karakterisert ved minst ett tangensialt innløp som er anordnet i øvre del av nedre kammer (48) eller i nedre del av øvre kammer (49) eller begge steder for tilførsel av en porsjon renset og avkjølt, resirkulert gasstrøm.

25. Apparat som angitt i et av kravene 18-21, karakterisert ved at det er anordnet organer for tilførsel av den avkjølte og rensede gasstrøm i trinn 3), i form av minst en del av den avkjølte og rensede gasstrøm fra trinn 4) med ytterligere avkjøling og med eller uten ytterligere rensing nedstrøms av trykkbeholderen.

26. Apparat som angitt i et av kravene 18-25, karakterisert ved en preliminær faststoff- og slaggfjerningsanordning som er koblet mellom utløpet fra gassgeneratoren i trinn i) og innløpet til første gassinnløpsdyse i trinn 3).