PL173393B1

PL173393B1 - Urządzenie do zgazowywania ciśnieniowego drobnocząstkowych paliw

Info

Publication number: PL173393B1
Application number: PL94302609A
Authority: PL
Inventors: Rainer Dürrfeld; Johannes Kowoll; Eberhard Kuske; Hans Niermann; Gerhard Wilmer; Joachim Wolff
Original assignee: Krupp Koppers Gmbh
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1998-02-27
Also published as: EP0616023B1; DK0616023T3; GR3019207T3; EP0616023A1; DE59301475D1; RU2122566C1; ES2083787T3; CN1093102A; ZA939558B; US5445658A; CN1041109C

Abstract

1 Urzadzenie do zgazowywania cisnieniowego drobnoczastkowych pa- liw w procesie wytwarzania gazu uzytkowego zawierajace reaktor do zgazowywania, rure do szybkiego chlodzenia gazu surowego wychodzacego z reaktora do zgazowywania i zbiornik konwekcyjny z powierzchniami ogrze- wania konwekcyjnego pobierajacymi cieplo odlotowe gazu surowego, zna- mienne tym, ze reaktor (1) do zgazowywania, rura (2) do szybkiego chlodzenia i zbiornik (3) konwekcyjny z obudowa (5) zbiornika sa umiesz- czone w jednym pojemniku (6) cisnieniowym, przy czym zbiornik (3) kon- wekcyjny otacza koncentrycznie rure (2) do szybkiego chlodzenia, a reaktor (1) do zgazowywania jest umieszczony wspólosiowo pod rura (2) do szybkie- go chlodzenia, powyzej rury (2) do szybkiego chlodzenia jest umieszczone lub uksztaltowane urzadzenie (7) zmieniajace kierunek przeplywu gazu suro- wego wychodzacego z rury (2) do szybkiego chlodzenia i wchodzacego do zbiornika (3) konwekcyjnego, w obszarze pomiedzy reaktorem (1) do zgazo- wywania i zbiornikiem (3) konwekcyjnym jest umieszczone urzadzenie (8) odprowadzajace gaz surowy, za pomoca którego gaz surowy jest odprowa- dzany z obudowy (5) zbiornika i z pojemnika (6) cisnieniowego, reaktor (1) do zgazowywania jest oparty w dolnej czesci pojemnika (6) cisnieniowego na stalych podporach, powierzchnie (4) ogrzewania konwekcyjnego sa umoco- wane na rurze (2) do szybkiego chlodzenia i na obudowie (5) zbiornika, rura (2) do szybkiego chlodzenia i obudowa (5) zbiornika sa osadzone w swym dolnym obszarze, powyzej urzadzenia (8) odprowadzajacego gaz surowy, na elementach (10) odprowadzajacych obciazenie, które posiadaja przeloty (11) dla gazu surowego i sa oparte na stalych podporach na zbiorniku ci- snieniowym, pomiedzy reaktorem (1) do zgazowywania i rura (2) do szyb- kiego chlodzenia znajduje sie obwodowa szczelina (13) doprowadzajaca gaz do szybkiego chlodzenia, oddzielajaca rure (2) do szybkiego chlodzenia i reaktor (1) do zgazowywania, przy czym pomiedzy obszarem rury (2) do szybkiego chlodzenia, ponizej elementów (10) odprowadzajacych obciazenie z jednej strony i reaktorem (1) do zgazowywania, powyzej jego stalych podpór (9) z drugiej strony sa dopuszczalne rózne wydluzenia termiczne i dlatego szczelina (13) doprowadzajaca gaz do szybkiego chlodzenia jest dodatkowo wymiarowana jako szczelina wyrównujaca wydluzematermiczne F ig . 1 P L 173393 B 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do zgazowywania ciśnieniowego drobnocząstkowych paliw podczas wytwarzania gazu użytkowego, zawierające reaktor do zgazowywania, urządzenie do szybkiego chłodzenia gazów dla gazu surowego wychodzącego z reaktora do zgazowywania i zbiornik konwekcyjny z powierzchniami, ogrzewania konwekcyjnego do pobierania ciepła odlotowego gazu surowego. Pod pojęciem drobnocząstkowe paliwa rozumie się paliwa od drobnoziarnistych do paliw w postaci pyłu. Zwłaszcza może dotyczyć to węgla. Energia jest doprowadzana do reaktora do zgazowywania poprzez palniki, które przeważnie pobierają również paliwo drobnocząstkowe. Pod względem termodynamicznym, reakcja zgazowywania jest tak sterowana lub regulowana, jak to jest potrzebne dla otrzymywania gazu użytkowego o podanym składzie. W rurze do szybkiego chłodzenia reakcje zostają, przez szybkie schłodzenie, jakby zamrożone. W tym celu jest doprowadzany gaz do szybkiego chłodzenia. Określenie gaz oznacza tu także pary. Ponadto pracuje się, także w ramach wynalazku, według panującej teorii. Wynalazek zajmuje się stroną aparaturową zgazowywania ciśnieniowego drobnocząstkowych paliw w procesie wytwarzania gazu użytkowego.

W urządzeniu do zgazowywania o budowie opisanej na wstępie, ściany reaktora do zgazowywania, rury do szybkiego chłodzenia i zbiornika konwekcyjnego oraz innych części składowych, w celu chłodzenia gorącego, na przykład chłodzenia wrzącą wodą, są ścianami rurowymi z różnego rodzaju równoległych rur lub są wyposażone w takie ściany rurowe. Dotyczy to także urządzenia do zgazowywania według wynalazku. Oczywistym jest, że ciepło pobrane przez ściany rurowe jest zużytkowane.

W znanych urządzeniach do zgazowywania, z których wywodzi się wynalazek (porównaj na przykład europejski opis patentowy EP 0 115 094 A2), aparat do zgazowywania z rurą do szybkiego chłodzenia tworzy pierwszą jednostkę konstrukcyjną w postaci wieży z pierwszym i

173 393 w pierwszym pojemniku ciśnieniowego, przy czym, poza wyraźną strefą szybkiego chłodzenia, rura do szybkiego chłodzenia powinna być wykonanajako kocioł opromieniowany i wyposażona w odpowiednie powierzchnie promieniowania. Zbiornik konwekcyjny tworzy drugą jednostkę konstrukcyjną w postaci wieży z drugim i w drugim pojemniku ciśnieniowym. Pojemniki ciśnieniowe mogą być chłodzone. Obie jednostki konstrukcyjne są, od strony wierzchołka, połączone poprzez chłodzony kanał łączący, przez który gaz surowy z rury do szybkiego chłodzenia lub z kotła opromieniowanego przechodzi do zbiornika konwekcyjnego, przy czym kanał łączący stanowi kompensator wydłużeń termicznych lub jest w taki kompensator wyposażony. Jest to kosztowne i wymaga kosztownych środków na doprowadzanie i odprowadzanie gazu do szybkiego chłodzenia jak też nośników ciepła w ścianach rurowych rury do szybkiego chłodzenia, kotła opromieniowanego i zbiornika konwekcyjnego. Urządzenie składające się z dwóch jednostek konstrukcyjnych było realizowane z powodów termodynamiczno-funkcjonalnych, a także dlatego, że urządzenia aparaturowe w obu jednostkach pracują w różnych temperaturach i występują tam różne wydłużenia termiczne. Wynikiem tego konieczna jest, dla określonej wydajności gazu użytkowego, duża objętość zabudowy o odpowiedniej masie. Wystąpiła potrzeba poprawienia stosunku objętości zabudowy do wydajności.

Z niemieckiego opisu patentowego DE-PS 23 42 079,1973 jest znany aparat do zgazowywania drobnocząstkowych paliw w procesie otrzymywania gazu użytkowego, który jest zbudowany jako urządzenie jednoczęściowe. Znajduje się w nim, na wylocie gazu surowego z reaktora do zgazowywania, urządzenie do szybkiego chłodzenia o niewielkiej wysokości i dołączony kocioł opromieniowany. Gaz surowy, wypływając do góry, dostaje się na powierzchnie grzewcze wstępnego podgrzewacza wody zasilającej i wychodzi z wierzchołka pojemnika ciśnieniowego. Taki aparat do zgazowywania nie daje wydajności jakie są wymagane w nowoczesnej technice. Nie są też rozwiązane problemy wydłużenia termicznego.

Zadaniem wynalazku jest dostarczenie urządzenia do zgazowywania, o dużej wydajności, przeznaczonego do zgazowywania ciśnieniowego drobnocząstkowych paliw w procesie wytwarzania gazu użytkowego, w którym jest znacznie poprawiony, w stosunku do znanych postaci wykonania, stosunek objętości zabudowy do wydajności, ajednocześnie bez wad termodynamiczno-funkcjonalnych, które muszą być wzięte pod uwagę.

Zadanie to zostało rozwiązane przez urządzenie do ciśnieniowego zgazowywania drobnocząstkowych paliw w procesie wytwarzania gazu użytkowego zawierające reaktor do zgazowywania, rurę do szybkiego chłodzenia gazu surowego wychodzącego z reaktora do zgazowywania i zbiornik konwekcyjny z powierzchniami ogrzewania konwekcyjnego pobierającymi ciepło odlotowe gazu surowego, charakteryzujące się według wynalazku tym, że reaktor do zgazowywania, rura do szybkiego chłodzenia i zbiornik konwekcyjny z obudową zbiornika są umieszczone w jednym pojemniku ciśnieniowym, przy czym zbiornik konwekcyjny otacza koncentrycznie rurę do szybkiego chłodzenia, a reaktora do zgazowywania jest umieszczony współosiowo pod rurą do szybkiego chłodzenia; powyżej rury do szybkiego chłodzenia jest umieszczone lub ukształtowane urządzenie zmieniające kierunek przepływu gazu surowego wychodzącego z rury do szybkiego chłodzenia i wchodzącego do zbiornika konwekcyjnego; w obszarze pomiędzy reaktorem do zgazowywania i zbiornikiem konwekcyjnym jest umieszczone urządzenie odprowadzające gaz surowy, za pomocą którego gaz surowy jest odprowadzany z obudowy zbiornika i z pojemnika ciśnieniowego; reaktor do zgazowywania jest oparty w dolnej części pojemnika ciśnieniowego na stałych podporach; powierzchnie ogrzewania konwekcyjnego są umocowane na rurze do szybkiego chłodzenia i na obudowie zbiornika; rura do szybkiego chłodzenia i obudowa zbiornika są osadzone w swym dolnym obszarze, powyżej urządzenia odprowadzającego gaz surowy, na elementach odprowadzających obciążenie, które posiadają przeloty dla gazu surowego i są oparte na stałych podporach na zbiorniku ciśnieniowym; pomiędzy reaktorem do zgazowywania i rurą do szybkiego chłodzenia znajduje się obwodowa szczelina do doprowadzania gazu do szybkiego chłodzenia, oddzielająca rurę do szybkiego chłodzenia i reaktor do zgazowywania; przy czym pomiędzy obszarem rury do szybkiego chłodzenia, poniżej elementów odprowadzających obciążenie z jednej strony i reaktorem do zgazowywania, powyżej jego stałych podpór z drugiej strony, są dopuszczalne różne wydłużenia

173 393 termiczne i dlatego szczelina doprowadzająca gaz do szybkiego chłodzenia jest dodatkowo wymiarowana jako szczelina wyrównująca wydłużenia termiczne.

Korzystnie, pojemnik ciśnieniowy stanowi jednocześnie konstrukcję nośną dla reaktora do zgazowywania, rury do szybkiego chłodzenia i zbiornika konwekcyjnego z obudową zbiornika i jest dostosowany do tego pod względem statycznym i pod względem stabilności.

Korzystnie, urządzenie zmieniające kierunek przepływu strumienia gazu ma postać urządzenia odbojowego w kształcie kołpaka.

Korzystnie, urządzenie odprowadzające gaz surowy ma urządzenie odprowadzające cząstki żużla i popiołu.

Korzystnie, reaktor do zgazowywania, w swym dolnym obszarze jest wsparty na stałych wspornikach pojemnika ciśnieniowego.

Korzystnie, powierzchnie ogrzewania konwekcyjnego są z jednej strony umocowane, korzystnie zawieszone, na nośnych belkach poprzecznych.

Korzystnie, belki poprzeczne połączone są, w sposób nie powodujący naprężeń, z obudową zbiornika i z rurą do szybkiego chłodzenia.

Korzystnie, elementy odprowadzające obciążenie są wykonane jako sztywne metalowe elementy konstrukcyjne z pierścieniem wewnętrznym, pierścieniem zewnętrznym i ramionami, przy czym przestrzenie między ramionami tworzą przeloty dla gazu surowego.

Korzystnie, elementy odprowadzające obciążenie są połączone z elementami przejmującymi obciążenie w pojemniku ciśnieniowym poprzez ogrzewane wsporniki lub ogrzewane płyty nośne na obudowie zbiornika.

Korzystnie, elementy odprowadzające obciążenie stanowią jednocześnie urządzenie doprowadzające wrzącą wodę dla chłodzenia wrzącą wodą przewodów rurowych tworzących rurę do szybkiego chłodzenia.

Korzystnie, pomijając przewody rurowe na i w elementach odprowadzających obciążenie, wszystkie połączenia rurowe pomiędzy rurą do szybkiego chłodzenia i obudową zbiornika są wykonane i zamocowane w sposób elastyczny i mogą się odkształcać pod wpływem wydłużeń termicznych.

Korzystnie, reaktor do zgazowywania tworzy ze ścianą pojemnika ciśnieniowego komorę pierścieniową, przez którą doprowadza się gaz do szybkiego chłodzenia do szczeliny doprowadzającej gaz do szybkiego chłodzenia, przy czym komora pierścieniowajest poza tym połączona z komorą wyrównującą ciśnienie, która jest umieszczona pomiędzy obudową zbiornika i pojemnikiem ciśnieniowym.

Korzystnie, szczelina doprowadzająca gaz do szybkiego chłodzeniajest utworzona pomiędzy odchylonym stożkowo elementem konstrukcyjnym wylotu reaktora do zgazowywania i komplementarnym w stosunku do niego fartuchem rury do szybkiego chłodzenia, przy czym element konstrukcyjny wylotu, od strony wnętrza reaktora do zgazowywania, nie jest wyłożony wykładziną.

Korzystnie, element konstrukcyjny wylotu reaktora do zgazowywania jest zaopatrzony w pierścień czyszczący, poruszany okresowo, korzystnie za pomocą urządzenia uderzającego.

Korzystnie, powierzchnie ogrzewania konwekcyjnego połączone są w kilka wiązek, które są umieszczone jedna nad drugą i umocowane niezależnie od siebie na rurze do szybkiego chłodzenia oraz na obudowie zbiornika.

Tak więc urządzenie do zgazowywania według wynalazku stanowi jedną jednostkę konstrukcyjną. Oczywiście pojemnik ciśnieniowy jest zaprojektowany dla ciśnienia, pod którym prowadzi się zgazowywanie ciśnieniowe. Poprzez elementy odprowadzające obciążenie odprowadza się całkowite obciążenie z rury do szybkiego chłodzenia, obudowy ' zbiornika i powierzchni ogrzewania konwekcyjnego.

Wynalazek wywodzi się ze stwierdzenia, że w jednym urządzeniu do zgazowywania o budowie opisanej na wstępie rura do szybkiego chłodzenia może być jakoby osadzona w zbiorniku do ogrzewania konwekcyjnego i że to urządzenie z reaktorem do zgazowywania w pojemniku ciśnieniowym może być zintegrowane w pojedynczą jednostkę konstrukcyjną, bez niekorzystnych skutków z punktu widzenia termodynamiki. Przeciwnie, gospodarka cieplna zostaje poprawiona. W zbiorniku konwekcyjnym o kształcie wydrążonego cylindra mogą być

173 393 pomieszczone wielkopowierzchniowe powierzchniowe ogrzewania konwekcyjnego, także w wielu tak zwanych wiązkach umieszczonych jedna nad drugą, przy czym wiązki są umocowane niezależnie od siebie na rurze do szybkiego chłodzenia i na obudowie zbiornika. Wprawdzie na rurze do szybkiego chłodzenia występują stosunkowo duże wydłużenia termiczne, ponieważ jest ona zasilana od wewnątrz i od zewnątrz gorącym gazem surowym, nie wynikają z tego jednak żadne statyczne ani dotyczące stabilności naprężenia w związku ze zintegrowaną budową urządzenia według wynalazku, jeśli jest ona zrealizowana zgodnie z cechami stanowiącymi istotę wynalazku, a zwłaszcza gdy są zastosowane obie niezależne stałe podpory, tak jak to opisano, oraz szczelina doprowadzająca gaz do szybkiego chłodzenia, stanowiąca jednocześnie szczelinę wyrównującą wydłużenia termiczne i tak zwymiarowana.

W szczególności istnieje w ramach wynalazku wiele możliwości dalszego rozwijania i kształtowania urządzenia według wynalazku. I tak pojemnik ciśnieniowy może być jednocześnie zaprojektowany pod względem statyczności i stabilności jako konstrukcja nośna dla reaktora do zgazowywania, rury do szybkiego chłodzenia i zbiornika konwekcyjnego w obudowie zbiornika. Urządzenie może być jednak tak dobrane, że pojemnik ciśnieniowy wytrzymuje tylko zakres przejmowanych obciążeń i sam jest położony na rusztowaniu, na które przekazuje dalej obciążenia. Wbudowanie, według wynalazku, rury do szybkiego chłodzenia do zbiornika konwekcyjnego umożliwia takie dobranie urządzenia, że w zbiorniku konwekcyjnym pasma pyłu i pasma temperaturowe, które mogą zakłócać termodynamikę zbiornika konwekcyjnego, nie występują. Do tego celu wynalazek poleca ukształtowanie urządzenia zmieniającego kierunek przepływu w postaci odbojowego urządzenia zmieniającego kierunek przepływu o kształcie kołpaka. Przy tym ma miejsce bardzo symetryczna, pod względem osi zmiany kierunku, zmiana kierunku o 180°. Jest oczywiste, że urządzenie odprowadzające gaz surowy posiada zespół do odprowadzania cząstek żużla i/lub popiołu.

W urządzeniu do zgazowywania według wynalazku można na ogół spotkać taki układ, że reaktor do zgazowywaniajest w swym dolnym obszarze oparty na stałych podporach pojemnika ciśnieniowego. Na ogół powierzchnie ogrzewania konwekcyjnego mocuje się z jednej strony na wspornikach. Korzystnie powierzchnie ogrzewania konwekcyjnego są zawieszone na wspornikach. Wsporniki są natomiast połączone z obudową zbiornika i z rurą do szybkiego chłodzenia, korzystnie w sposób nie powodujący naprężeń. Różne wydłużenia termiczne obudowy zbiornika i rury do szybkiego chłodzenia nie prowadzą w ten sposób do powstawania naprężeń zginających i skrępowania we wspornikach, które na skutek różnych wydłużeń termicznych mogą się łatwo ustawić ukośnie. Dołączone przewody rurowe mogą się odpowiednio odkształcać elastycznie.

W ramach wynalazku elementy odprowadzające obciążenie mogą być wykonane w różny sposób. Odprowadzają one zawsze całkowite obciążenie z rury do szybkiego chłodzenia, obudowy zbiornika i powierzchni konwekcyjnych. Według korzystnej postaci wykonania wynalazku elementy odprowadzające obciążenie są wykonane jako sztywne metalowe elementy konstrukcyjne z pierścieniem wewnętrznym, pierścieniem zewnętrznym i ramionami, przy czym przestrzenie pomiędzy ramionami tworzą przeloty dla gazu surowego. Pierścień wewnętrzny, pierścień zewnętrzny i ramiona mogą być wykonane jako jednolity element konstrukcyjny. Aby w tym obszarze uniknąć albo zminimalizować naprężenia wynikające z różnych wydłużeń termicznych, wynalazek zaleca, żeby elementy odprowadzające obciążenie były połączone z elementami przejmującymi obciążenia w pojemniku ciśnieniowym poprzez ogrzewane wsporniki lub ogrzewane płyty nośne na obudowie zbiornika.

W urządzeniu do zgazowywania, według wynalazku, może być w bardzo prosty sposób zrealizowane gorące ogrzewanie ścian rurowych rury do szybkiego chłodzenia, a zwłaszcza na przykład przez to, że elementy odprowadzające obciążenie są wykonane jednocześnie jako urządzenie doprowadzające wrzącą wodę do chłodzenia wrzącą wodą przewodów rurowych tworzących rurę do szybkiego chłodzenia.

W urządzeniu do zgazowywania, według wynalazku, są istotne opisane podpory stałe.

Wynikiem zastosowania podpór stałych, elementów odprowadzających obciążenie w pojemniku ciśnieniowym, jest uniknięcie problemów także przy zwykłych, dużych wydłużeniach termicznych, jeśli pomijając przewody rurowe na i w elementach odprowadzających obciążenie, wszystkie połączenia przewodów rurowych pomiędzy rurą do szybkiego chłodzenia i obudową

173 393 zbiornika są wykonane i umieszczone z możliwością odkształceń pod wpływem wydłużenia termicznego. Zwłaszcza przy chłodzeniu wrzącą wodą, odprowadzanie wrzącej wody z rury do szybkiego chłodzenia może następować przez, dołączone od góry do rury do szybkiego chłodzenia, rury odprowadzające, mogące się odkształcać pod wpływem wydłużeń termicznych.

W urządzeniu do zgazowywania, według wynalazku, w bardzo prosty i zapewniający skuteczność sposób może być wprowadzany gaz do szybkiego chłodzenia do kanału doprowadzającego gaz do szybkiego chłodzenia. W tym celu wynalazek przewiduje, że reaktor do zgazowywania tworzy ze ścianą pojemnika ciśnieniowego komorę pierścieniową i doprowadzanie gazu do szybkiego chłodzenia do szczeliny doprowadzającej gaz do szybkiego chłodzenia następuje przez tę komorę, przy czym komora pierścieniowa jest poza tym połączona z komorą wyrównującą ciśnienie, która jest umieszczona pomiędzy obudową zbiornika i pojemnikiem ciśnieniowym. W ten sposób obudowa zbiornikajest odciążona ciśnieniowo. Według korzystnej postaci wykonania szczelina doprowadzająca gaz do szybkiego chłodzenia jest utworzona pomiędzy ukształtowanym stożkowo wylotowym elementem konstrukcyjnym reaktora do zgazowywania i komplementarnym do niego fartuchem rury do szybkiego chłodzenia, przy czym wylotowy element konstrukcyjny reaktora do zgazowywania nie ma wykładziny. Rozumie się przez to, że wykładziny ognioodporne nie są wykonane, a opisane elementy konstrukcyjne są wykonane jako metalicznie błyszczące. Kąt rozwarcia stożka w stosunku do poziomu powinien wynosić korzystnie około 60°. Wylotowy element konstrukcyjny reaktora do zgazowywania jest wyposażony w sposób celowy w pierścień czyszczący, który jest periodycznie poruszany, na przykład za pomocą urządzenia uderzającego, w celu oczyszczania z ewentualnie przylegających cząstek popiołu.

Osiągnięte korzyści powodują łącznie, że powstało urządzenie do zgazowywania według wynalazku odpowiednie do osiągnięcia dużych wydajności, które ma znacznie poprawiony stosunek objętości zabudowy do wydajności, w stosunku do opisanej na wstępie postaci wykonania z dwiema oddzielnymi jednostkami konstrukcyjnymi, które są połączone funkcjonalnie poprzez kanał łączący, bez konieczności wzięcia pod uwagę wad termodynamicznofunkcjonalnych.

Poniżej wynalazek został bliżej objaśniony w oparciu o przedstawione rysunki, stanowiące jedynie przykład wykonania.

W ujęciu schematycznym fig. 1 przedstawia aparat do zgazowywania w widoku z boku, fig. 2 przedstawia wycinek A aparatu z fig. 1 w znacznie powiększonej skali, fig. 3 przedstawia wycinek B aparatu z fig. 1 w skali takiej jak na fig. 2, fig. 4 przedstawia wycinek C aparatu z fig. 1 w skali takiej jak na fig. 2, fig. 5 przedstawia wycinek D fragmentu przedstawionego na fig. 3 w skali jeszcze powiększonej, fig. 6 przedstawia wycinek z fig. 5 w przekroju wzdłuż linii E-E i fig. 7 przedstawia wycinek F aparatu z fig. 1 w skali powiększonej w stosunku do skali fig. 1 do 4.

Urządzenie do zgazowywania przedstawione na rysunkach jest zbudowane i dostosowane do zgazowywania drobnocząstkowych paliw w toku wytwarzania gazu użytkowego. Na figurze 1 środkowa część aparatu nie jest przedstawiona. Jej długość odpowiada w przybliżeniu długości dolnej części.

Do zasadniczych części urządzenia do zgazowywania należą reaktor 1 do zgazowywania, rura 2 do szybkiego chłodzenia gazu surowego wychodzącego z reaktora 1 do zgazowywania i zbiornik 3 konwekcyjny z powierzchniami 4 ogrzewania konwekcyjnego do pobierania ciepła z odlotowego gazu surowego. Powierzchnie 4 ogrzewania konwekcyjnego są celowo ukształtowane w postaci koncentrycznych cylindrów. Jak już na wstępie wspomniano, opisane aparaty są zbudowane ze ścian rurowych, które składają się z poprowadzonych równolegle, zespawanych ze sobą rur.

Z figury 1 wynika, że reaktor 1 do zgazowywania, rura 2 do szybkiego chłodzenia i zbiornik 3 konwekcyjny z obudową 5 zbiornika są umieszczone w ciśnieniowym pojemniku 6. Zbiornik konwekcyjny 3 otacza koncentrycznie rurę 2 do szybkiego chłodzenia. Reaktor 1 do zgazowywania jest umieszczony współosiowo pod rurą 2 do szybkiego chłodzenia. Także obudowa 5 zbiornika składa się celowo ze ścian rurowych. W górnej części figur 1, 2 można zauważyć zawieszenie wiązki powierzchni 4 ogrzewania konwekcyjnego na rurze 2 do szybkie8

173 393 go chłodzeniajak też na obudowie 5 zbiornika. W podobny sposób mogą być umieszczone dalsze wiązki powierzchni ogrzewania konwekcyjnego rozmieszczone wzdłuż wysokości urządzenia do zgazowywania.

Powyżej rury 2 do szybkiego chłodzenia jest w obudowie 5 zbiornika umieszczone lub ukształtowane urządzenie 7 zmieniające kierunek przepływu gazu wychodzącego z rury 2 do szybkiego chłodzenia i wchodzącego do zbiornika 3 konwekcyjnego. Widać to zwłaszcza na fig. 2. Zwłaszcza na fig. 3 można zauważyć, że w obszarze pomiędzy reaktorem 1 do zgazowywania i konwekcyjnym zbiornikiem 3 jest umieszczone urządzenie 8 odprowadzające gaz surowy, za pomocą którego gaz surowy jest wyprowadzany z obudowy 5 zbiornika i ciśnieniowego pojemnika 6. Następuje spowodowana zawirowaniami zmiana kierunku przepływu gazu surowego wychodzącego ze zbiornika konwekcyjnego za pomocą zaznaczonej na fig. 3 łopatki kierującej 8a. Rozmieszczenie jest tak dobrane, że wychodzący gaz surowy porywa cząstki żużla i popiołu, tak że nie następuje w tym obszarze zakłócające osadzanie. Chłodzenie gazu surowego i z nim cząstek żużla jest prowadzone tak długo, aż nie jest możliwe spiekanie. Z fig. 4 można wywnioskować, że reaktor 1 do zgazowywania w dolnej części ciśnieniowego pojemnika 6 jest oparty na stałych podporach 9.

Powierzchnie 4 ogrzewania konwekcyjnego są utrzymywane przez rurę 2 do szybkiego chłodzenia i obudowę 5 zbiornika. Rura 2 do szybkiego chłodzenia i obudowa 5 zbiornika są w swym dolnym obszarze osadzone, powyżej urządzenia 8 odprowadzającego gaz surowy, na elementach 10 odprowadzających obciążenie, które posiadają przepusty 11 gazu surowego i są położone na stałych podporach w ciśnieniowym pojemniku 6. Te stałe podpory 12 są uwidocznione zwłaszcza na fig. 3, 5 i 6.

Zwłaszcza z fig. 4 można odczytać, że między reaktorem 1 do zgazowywania i rurą 2 do szybkiego chłodzenia znajduje się otaczająca szczelina 13 do doprowadzania gazu do szybkiego chłodzenia. Oddziela ona rurę 2 do szybkiego chłodzenia i reaktor 1 do zgazowywania. Urządzenie jest tak dobrane, że między obszarem rury 2 do szybkiego chłodzenia, poniżej elementów 10 odprowadzających obciążenie z jednej strony i reaktorem 1 do zgazowywania, powyżej jego stałego punktu podparcia 9, z drugiej strony dopuszczone są różne, także dotyczące pojemnika ciśnieniowego, wydłużenia termiczne. W tym celu szczelina 13 do doprowadzania gazu chłodzącego jest dodatkowo wymiarowana jako szczelina wyrównująca wydłużenia termiczne.

W przykładzie wykonania i według korzystnej postaci wykonania urządzenia według wynalazku, ciśnieniowy pojemnik 6 jest jednocześnie konstrukcją nośną dla reaktora 1 do zgazowywania, rury 2 do szybkiego chłodzenia i konwekcyjnego zbiornika 3 wraz z obudową 5 zbiornika i jest odpowiednio dostosowany pod względem statyczności i stabilności. Wymienione już urządzenie 7 do zmiany kierunku przepływu jest przedstawione w przykładzie wykonania jako odbojowe urządzenie odchylające w kształcie kołpaka. Urządzenie 8 odprowadzające gaz surowy posiada urządzenie 14 do wyładowywania cząstek żużla i/lub popiołu, które będzie poniżej szczegółowo opisane.

Zwłaszcza z fig. 4 wynika jak reaktor 1 do zgazowywania jest w swym dolnym zakresie oparty na wspornikach 15 ciśnieniowego pojemnika 6 jako na podporze stałej.

Powierzchnie 4 ogrzewania konwekcyjnego są z jednej strony umocowane na nośnych belkach 16. Nośne belki 16 są połączone z obudową 5 zbiornika i z rurą 2 do szybkiego chłodzenia, w sposób nie powodujący naprężeń, aby uniknąć nacisków wynikających z różnych wydłużeń termicznych obudowy zbiornika i rury do szybkiego chłodzenia. W najprostszym przypadku, nośne belki 16 są wsparte statycznie, bez wymuszenia, na dwóch wspornikach.

Zwłaszcza z fig. 5 i 6 wynikają szczegóły elementów 10 odprowadzających obciążenia. Są one pokazane jako sztywne metalowe części konstrukcyjne z wewnętrznym pierścieniem 17, zewnętrznym pierścieniem 18 i ramionami 19. Przestrzenie między ramionami tworzą przepusty 11 gazu surowego. Opisanie elementy konstrukcyjne 17,18,19 są przedstawione jako jednoczęściowe, na przykład jako odkuwki. Elementy 10 odprowadzające obciążenia są połączone z elementami przejmującymi obciążenie w ciśnieniowym pojemniku 6 przez ogrzewane wsporniki lub ogrzewaną płytę nośną 20 na obudowie 5 zbiornika. Na fig. 5 zostało zaznaczone, że elementy 10 odprowadzające obciążenie zostały przedstawione jednocześnie jako urządzenie

173 393 doprowadzające dla wrzącej wody do chłodzenia wrzącą wodą przewodów rurowych ściany rurowej rury 2 do szybkiego chłodzenia. Do tego wskazane są przewody rurowe lub kanały 21. Odprowadzanie wrzącej wody następuje poprzez, dołączone na górze rury 2 do szybkiego chłodzenia lub jej przewodów rurowych, mogące się odkształcać pod względem wydłużenia termicznego, odprowadzające rury 22. Ponadto, niezależnie od przewodów rurowych na i w elementach 10 odprowadzających obciążenie, wszystkie połączenia przewodów rurowych pomiędzy rurą 2 do szybkiego chłodzenia i obudową 5 zbiornika są zaprojektowane i rozmieszczone elastycznie, w sposób dający możliwość odkształceń pod wpływem wydłużenia termicznego. Reaktor 1 do zgazowywania tworzy wraz ze ścianą ciśnieniowego pojemnika 6 pierścieniową komorę 23. Gazy do szybkiego chłodzenia są przez tę pierścieniową komorę 23 doprowadzane do szczeliny 13 doprowadzającej gaz do szybkiego chłodzenia. Pierścieniowa komora 23 jest poza tym połączona z komorą 24 wyrównującą ciśnienie, która jest pozostawiona pomiędzy obudową 5 zbiornika i ciśnieniowym pojemnikiem 6.

Szczelina 13 doprowadzająca gaz do szybkiego chłodzeniajest, w przykładzie wykonania, szczególnie korzystnie ukształtowana. Jest ona utworzona pomiędzy odchylonym stożkowo wylotowym elementem 25 reaktora 1 do zgazowywania i komplementarnym do niego fartuchem 26 rury 2 do szybkiego chłodzenia. Wylotowy element 25, od strony obszaru reaktora do zgazowywania, jest metaliczny, nie pokryty wykładziną ognioodporną. Kąt rozwarcia stożka wynosi około 60°. Wszystkie powierzchnie, od wylotowego elementu 25 w kierunku przepływu, także nie posiadają wykładziny ognioodpornej. Na fig. 7 zostało uwidocznione, ze wylotowy element 25 reaktora 1 do zgazowywania jest wyposażony w czyszczący pierścień 27, który jest okresowo poruszany, na przykład przez urządzenie uderzające.

Aby zapewnić jednoznaczny kierunek przepływu gazu do szybkiego chłodzenia przez szczelinę 13, pierścieniowa komora pomiędzy ścianą otaczającą reaktora 1 do zgazowywania i ciśnieniowym pojemnikiem 6 jest zamknięta przegrodą 28. Wyrównanie ciśnienia w obszarze poniżej przegrody 28 jest wytworzone przez otwór odprowadzający żużel, umieszczony w dnie reaktora 1 do zgazowywania.

i,

173 393

2S5SSSS

173 393

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do zgazowywania ciśnieniowego drobnocząstkowych paliw w procesie wytwarzania gazu użytkowego zawierające reaktor do zgazowywania, rurę do szybkiego chłodzenia gazu surowego wychodzącego z reaktora do zgazowywania i zbiornik konwekcyjny z powierzchniami ogrzewania konwekcyjnego pobierającymi ciepło odlotowe gazu surowego, znamienne tym, że reaktor (1) do zgazowywania, rura (2) do szybkiego chłodzenia i zbiornik (3) konwekcyjny z obudową (5) zbiornika są umieszczone w jednym pojemniku (6) ciśnieniowym, przy czym zbiornik (3) konwekcyjny otacza koncentrycznie rurę (2) do szybkiego chłodzenia, a reaktor (1) do zgazowywania jest umieszczony współosiowo pod rurą (2) do szybkiego chłodzenia; powyżej rury (2) do szybkiego chłodzenia jest umieszczone lub ukształtowane urządzenie (7) zmieniające kierunek przepływu gazu surowego wychodzącego z rury (2) do szybkiego chłodzenia i wchodzącego do zbiornika (3) konwekcyjnego; w obszarze pomiędzy reaktorem (1) do zgazowywania i zbiornikiem (3) konwekcyjnym jest umieszczone urządzenie (8) odprowadzające gaz surowy, za pomocą którego gaz surowy jest odprowadzany z obudowy (5) zbiornika i z pojemnika (6) ciśnieniowego; reaktor (1) do zgazowywania jest oparty w dolnej części pojemnika (6) ciśnieniowego na stałych podporach; powierzchnie (4) ogrzewania konwekcyjnego są umocowane na rurze (2) do szybkiego chłodzenia i na obudowie (5) zbiornika; rura (2) do szybkiego chłodzenia i obudowa (5) zbiornika są osadzone w swym dolnym obszarze, powyżej urządzenia (8) odprowadzającego gaz surowy, na elementach (10) odprowadzających obciążenie, które posiadają przeloty (11) dla gazu surowego i są oparte na stałych podporach na zbiorniku ciśnieniowym; pomiędzy reaktorem (1) do zgazowywania i rurą (2) do szybkiego chłodzenia znajduje się obwodowa szczelina (13) doprowadzająca gaz do szybkiego chłodzenia, oddzielająca rurę (2) do szybkiego chłodzenia i reaktor (1) do zgazowywania; przy czym pomiędzy obszarem rury (2) do szybkiego chłodzenia, poniżej elementów (10) odprowadzających obciążenie z jednej strony i reaktorem (1) do zgazowywania, powyżej jego stałych podpór (9) z drugiej strony są dopuszczalne różne wydłużenia termiczne i dlatego szczelina (13) doprowadzająca gaz do szybkiego chłodzenia jest dodatkowo wymiarowana jako szczelina wyrównująca wydłużenia termiczne.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pojemnik (6) ciśnieniowy stanowi jednocześnie konstrukcję nośną dla reaktora (1) do zgazowywania, rury (2) do szybkiego chłodzenia i zbiornika (3) konwekcyjnego z obudową (5) zbiornika i jest dostosowany do tego pod względem statycznym i pod względem stabilności.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie (7) zmieniające kierunek przepływu strumienia gazu ma postać urządzenia odbojowego w kształcie kołpaka.

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie (8) odprowadzające gaz surowy ma urządzenie (14) odprowadzające cząstki żużla i popiołu.

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że reaktor (1) do zgazowywania, w swym dolnym obszarze jest wsparty na stałych wspornikach pojemnika ciśnieniowego.

6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnie (4) ogrzewania konwekcyjnego są z jednej strony umocowane, korzystnie zawieszone, na nośnych belkach poprzecznych (16).

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że belki poprzeczne (16) połączone są, w sposób nie powodujący naprężeń, z obudową (5) zbiornika i z rurą (2) do szybkiego chłodzenia.

8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy (10) odprowadzające obciążenie są wykonane jako sztywne metalowe elementy konstrukcyjne z pierścieniem wewnętrznym (17), pierścieniem zewnętrznym (18) i ramionami (19), przy czym przestrzenie między ramionami (19) tworzą przeloty (11) dla gazu surowego.

173 393

9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy (lO)odprowadzające obciążenie są połączone z elementami przejmującymi obciążenie w pojemniku (6) ciśnieniowym poprzez ogrzewane wsporniki lub ogrzewane płyty nośne (20) na obudowie (5) zbiornika.

10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy (10) odprowadzające obciążenie stanowią jednocześnie urządzenie doprowadzające wrzącą wodę dla chłodzenia wrzącą wodą przewodów rurowych tworzących rurę (2) do szybkiego chłodzenia.

11. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pomijając przewody rurowe na i w elementach (10) odprowadzających obciążenie, wszystkie połączenia rurowe pomiędzy rurą (2) do szybkiego chłodzenia i obudową (5) zbiornika są wykonane i zamocowane w sposób elastyczny i mogą się odkształcać pod wpływem wydłużeń termicznych.

12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że reaktor (1) do zgazowywania tworzy ze ścianą pojemnika (6) ciśnieniowego komorę pierścieniową (23), przez którą doprowadza się gaz do szybkiego chłodzenia do szczeliny (13) doprowadzającej gaz do szybkiego chłodzenia, przy czym komora pierścieniowa (23) jest poza tym połączona z komorą (24) wyrównującą ciśnienie, która jest umieszczona pomiędzy obudową (5) zbiornika i pojemnikiem (6) ciśnieniowym.

13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że szczelina (13) doprowadzająca gaz do szybkiego chłodzenia jest utworzona pomiędzy odchylonym stożkowo elementem (25) konstrukcyjnym wylotu reaktora (1) do zgazowywania i komplementarnym w stosunku do niego fartuchem (26) rury (2) do szybkiego chłodzenia, przy czym element (25) konstrukcyjny wylotu, od strony.wnętrza reaktora (1) do zgazowywania, nie jest wyłożony wykładziną.

14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że element (25) konstrukcyjny wylotu reaktora (1) do zgazowywania jest zaopatrzony w pierścień czyszczący (27), poruszany okresowo, korzystnie za pomocą urządzenia uderzającego.

, 15. .Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnie (4) ogrzewania konwekcyjnego połączone są w kilka wiązek, które są umieszczone jedna nad drugą i umocowane niezależnie od siebie na rurze (2) do szybkiego chłodzenia oraz na obudowie (5) zbiornika.