DD269065A3

DD269065A3 - Vorrichtung zur brennerbefestigung fuer druckvergasungsreaktoren

Info

Publication number: DD269065A3
Application number: DD30451187A
Authority: DD
Inventors: Erhard Hensel; Rainer Wernecke; Klaus Lucas
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1987-07-02
Filing date: 1987-07-02
Publication date: 1989-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Brennerbefestigung fuer Druckvergasungsreaktoren und dient zur Aufnahme eines kombinierten Kohlenstaubbrenners mit Pilotbrenner und Flammenueberwachung. Ziel der Erfindung ist die Entwicklung einer Vorrichtung, die eine sichere Betriebsweise ueber mehrere An- und Abfahrzyklen gestattet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Brennerbefestigung zu schaffen, die unkontrollierbare Verformungen und Brueche von Elementen zur Befestigung ausschliesst. Erfindungsgemaess umschliesst ein Kuehlpaket den Brenner, das aus einer durchgehenden Rohrschlange aufgebaut ist und elastisch an Federelementen aufgehangen ist. Figur

Description

Titel der Erfindung

Vorrichtung zur ßrerinerbefestigung für Oruckvergasungsreaktoren Anwendungsgebiet der Erfindung

Dia Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Brennerbefestigung für den Einsatz in Reaktoren für die Vergasung von Kohlenstaub. Die Brennerbefestigurigsvorrichtung ist für die Aufnahme und Halterung eine? kombinierten Brenners mit Kohlenstaubbrenner, Pilotbrenner und Flammenüberi/achungseiririchtung vorgesehen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Die Befestigung von Kohlenstaubbrennern in üruckgasgeneratoren und ihre Kühlung bringen erhebliche Probleme mit sich. Die Aufgabe einer solchen Vorrichtung ist es, den Brenner sicher auf zunehmen und die Wärmeabschirmung zu sichern. Eine bekannte Losung dieser Art ist im DD-WP 151 505 veröffentlicht. Bei dieser Ausführung sind um einen zentralen Pilotbrenner drei Kohlenstaubbrenner angeordnet, wobei für alle Brenner je ein Führungsrohr mit einer Wasserkammer zur Kühlung vorhanden ist. Die Wärmeabschirmung übernimmt ein Schutzschild, der aus konzentrisch angeordneten Wärmeschutzrohren ausgebildet ist und sich an die gekühlte Gehäuseabschirniung anschließt. Der Hauptnachteil dieser Lösung besteht darin, daß die beim Betrieb des Reaktors auftretenden thermisch bedingten Relativbewegungen zi/ischen gekühlter Reaktorwand oder Gehäuseabschirmung einerseits und dem Wärmeschutzschild der Brennerbefestigung andererseits theoretisch zwar beherrscht werden, praktisch jedoch durch zum Beispiel Verschlackungen des Spaltes zwischen beiden Abschirmungen Undefinierte Zustände eintreten.

Falls nach längerem Betrieb des Reaktors eine intensive Verschlackung dieser inneren Gehäuseteile auftritt, so ist die Relativbewegung zwischen Gehäusewand und Schutzschild ganz oder teilweise behindert. Bei Lastwechseln oder Außerbrtriebnahme des Reaktors führt die durch die Abkühlung und Zusammenziehung der Gehäuseabschirrnung auftretende Senkbewegung bei starker Verschlackung zu Zugkräften am Schutzschild, die zu Zerstörungen oder unkontrollierten Verformungen führen können. Aus diesem Grunde sind bei der konstruktiven Ausführung der Lösung nach DD-WP 151 585 Überlastsicherungen und Sollbruchstellen vorgesehen worden. Das Ansprechen dieser Elemente führt aber in jedem Fall zur vollständigen Außerbetriebnahme des Reaktors und zu umfangreichen Reparaturen. Außerdem können Teile der Vorrichtung unkontrolliert in den Reaktor stürzen und zu weiteren Schaden führen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung einer Vorrichtung zuc Brennerbefestigung, die eine sichere Betriebsweise von Druckvergasungsreaktcren auch über mehrere An- und Abf ahrzykl<?n gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Brennerbefestigung zu schaffen, die die Kompensation von Wärmedehnungen am Kühlschirm ohne unkontrollierte Verformungen der Kühlwasser führenden Rohrleitungen gestattet und den Bruch von Elementen der Drennerbefestigung ausschließt.

Erfindungsgemäß ist das Kühlpaket, das das reaktionsraumseitige Ende der Vorrichtung umschließt, aus einer einzigen Rohrschlange aufgebaut, die einen äußeren KühLrohrmantel, eine Kühlspirale und

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einen inneren Kühlrohrzylinder bildet und als gesamte Einheit über Stangen und Federelemente elastisch am Flansch befestigt ist. Die Vorrichtung wird in eine zylindrische Öffnung am Kopf des Reaktors eingesetzt, wobei der dem Reaktorraum zugewandte Teil der zylindrischen Öffnung durch eine Weiterführung der in der ReakLorwand liegenden Rohrschlangen gebildet wird.

Bei eingesetzter Vorrichtung bildet sich zwischen zylindrischer Öffnung im Reaktor und äußerem Kühlrohrmantel ein Ringspalt aus, der eine cxial zur Vorrichtung gerichtete Relativbewegung zwischen Reaktorkühlschirm und Vorrichtung zur Brennerbefestigung zuläßt. Im Bereich der Kühlspirale sind auf der im Reaktionsraum abgev/andten Seite vertikale Stege befestigt, die sich in radialer Richtung über alle Windungen des Rohres erstrecken.

An diesen Stegen sind die Stangen befestigt, die der Kraftübertragung auf das Federelement dienen. Das Federelement besteht erfindungsgemäß aus einer Kombination von Druck- und Zugfeder, wobei die Federn so angeordnet sind, daß im Normal- oder Ruhezustand die Massenkräfte durch die Druckfeder aufgenommen werden und die Zugfeder ohne Vorspannung eingesetzt ist. Erst mit Entlastung der Druckfeder tritt eine Spannung der Zugfeder ein, so daß eine zusätzliche Rückholkraft in Richtung der Massenkräfte wirkt. Die Federelemente sind über ihr Gehäuse an einer Tellerscheibe befestigt, die über Zuganker starr mit dem Flansch der Vorrichtung verbunden ist. Die Anzahl der Federelemente bestimmt sich nach der Dimensionierung der Vorrichtung, wobei aber mindestens drei Elemente vorzusehen sind. Zentral in der Vorrichtung befindet sich eine vorzugsweise zylindrische Durchführung, die den Brenner aufnimmt und in ihrem reaktionsraumseitigen Ende durch die den Kühlrohrzylinder bildende Kühlrohrschlange begrenzt ist. Der sich durch die Form der Rohrschlange im Bereich des Kühlpakets ausbildende Wannenring ist mit Feuerbeton ausgefüllt.

üie erfindungsgemäße Vorrichtung wird senkrecht in den Reaktor zur Druckvergasung eingesetzt. Der Flansch der Vorrichtung wird mit dem zugehörigen Flansch an Reaktor verschraubt. Durch die zentrale Durchführung der Vorrichtung kann der Brenner von außen in den Reaktionsraum eingeführt und mit der Vorrichtung druckdicht verschraubt werden.

Die Kühlspirale der Vorrichtung bildet im Einbauzustand einen Teil der Reaktorwand. '\us diesem Grund ist die Rohrschlange in diesem Bereich analog dem Reaktorkühlschirm mit Stiften versehen und mit Stampfmasse beschichtet.

Im Normalzustand setzt sich die Reaktorwand in gerader Linie über die Vorrichtung zur Brennerbefestigung bis zum Brenner fort. Bei

störungsfreiem Betrieb werden thermische Längenänderungen des Reaktorkühlschirmes ohne Beeinträchtigung der Vorrichtung zur Brennerbefestigung durch den Ringspalt zwischen Kühlschirm mit zylindrischer Öffnung unci dem Kühlrohrmantel der erfindungsgemäOen Vorrichtung ausgeglichen. Falls aber nach längerem Betrieb des Druckgasgenerator Verschlackungen im Ringspalt auftreten, so ist die freie, in Richtung Reaktorachse auftretende Bewegung des •Kühlschirmes ohne Einfluß auf die Vorrichtung zur Brennerbefestigung nicht mehr gewährleistet. In einem solchen Fall ist das Kühlpaket der Brennerbefestigung infolge der elastischen Aufhängung in der Lage, axiale Verschiebungen entsprschend der Verschiebung des Kühlschirmes durchzuführen, wobei im Federelement gleichzeitig Kräfte aufgebaut werden, die ein Zurückkehren in die Ruhelage nach Wegfall der äußeren Belastung garantieren.

Verbindungtjbögen zwischen den Kühlrohrdurchführungen und der Rohrschlange sind so dimensioniert, daß sie die Lageänderung des Kühlpakets als Biege- oder Torsionsmomente sicher aufnehmen.

Der Vorteil der Erfindung dokumentiert sich in einer Vorrichtung, die in der Lage ist, alle im Betriebszustand auftretende ι Belastungen sicher aufzunehmen, ohne zum Beispiel über Sollbruchstellen eine Reaktion auf Belastungen zu zeigen, die zur Außerbetriebnahrne des Reaktors und umfangreichen ReμaratuΓeπ zwingt.

Ausführungsbeispiel

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der im Längsschnitt dargestellten Vorrichtung zur Brennerbefestigung.

Im Flansch 1 sind die Kühlwasserzuleitung 2 und die Kühlwasserableitung 3 eingebunden, welche über die Kühlrohrdurchführungen und den spiralförmig frei geführten Verbindungsbögen 26 mit dem Kühlpaket 8 verbunden sind Die Unterseite des Flansches 1, auf welche eine Feuerbetonschicht 5 aufgebracht ist, ist mit gleichmäßig verteilten Ankern 4 unterschiedlicher Länge besetzt. Der sich an die Feuerbetonschicht 5 anschließende Ringraum 19 ist durch die Tellerscheibe 17, die mittels Traganker 27 starr mit dem Flansch 1 verbunden ist, begrenzt. Eine Auffüllung des Ringraumes 19, welcher durch den äußeren Blechmantel 7 und das zentrale Führungsrohr 6 abgeschlossen ist,mit Schamottegemenge oder Feuerbeton erfolgt durch verschließbare Öffnungen in der Tellerscheibe 17. Zur metallisch kontaktlosen Führung des Kohlenstaubbrenners in der zentralen Durchführung 20 sind in eine Hut des Flansche 1 und zwischen zwei Rohrwindungen des inneren Kühlrohrzylinders 11 PTFE-Rundstäbe 21 eingelegt. Das aus einer Rohrschlange gefertigte Kühlpaket 8, das sich am reaktionsraumseitigen Ende der Vorrichtung befindet, setzt sich aus dem äußeren Kühlrohrmantel 9, der zum Reaktionsraum hin bestifteten und mit einer Feuerschutzschicht bestampften Kühlspirale 10 und dem inneren Kühlrohrzylinder 11 zusammen.

Zwischen die Rohrverbindungen des Kiihlpakctes 8 sind üistanzrundeisen 12 eingelegt und miteinander verschweißt. Auf der dem Reaktionsraurn gegenüberliegenden Seite der Kühlspirale 1Ü sind vertikale Stege 13 aufgeschweißt, die nittig über Stangen mit den Federelementen 14 verbunden sind,und diese wiederum sind an der Tellerscheibe 17 befestigt. Die mindestens drei Stück gleichmäßig auf dem Kreisring verteilten Federelemente 14 bestehen aus Zugfeder 15 und Druckfeder 16 mit einem Federweg von ca. - 15 mm.

Die Druckfedern 16 sind im Normalzustand nur durch die Masse des Kühlpaketes 8 belastet. Bei einer Verschlackung des Ringspaltes 24 zwischen Kühlrohrmantel 9 und Reaktorkühlschirm 23 werden die üehnungsbev/egungen des Reaktorkühlschirmes 23 durch das an den Federeler.ienten 14 aufgehangene Kühlpaket 8 mit ausgeführt ,und somit werden keine über die Federspannung der Federelemente hinausgehenden Kräfte auf den Kühlschirm 23 und den Reaktorflansch übertragen.

Der Wannenring 10 im Kühlpaket 0 ist mit Feuerbeton verfüllt.

Claims

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Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Brennerbefestigung für Druckvergasungsreaktoren, wobei dip Vorrichtung in eine zylindrische Öffnung des Reaktors eingesetzt ist und eine zentrale Durchführung zur Aufnahme eines Brenners besitzt und ein Flansch zur Befestigung am Reaktor vorhanden ist, durch den die Zu- und die Ableitung für das Kühlwasser geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlpaket (8), das das reaktionsraumseitige Ende der Vorrichtung umschließt, aus einer Rohrschlange aufgebaut ist, die einen äußeren Kühlmantel (9), eine Kühlspirale (lü) und einen inneren Kühlrohrzylinder (11) bildet, daß an den Rohren der Kühlspirale (10) auf der vom Reaktionsraum abgewandten Seite vertikale Stege (13) befestigt sind, dafi an den Stegen (13) je eine Stange (25) angreift, die mit dem beweglichen Teil eines Federelements (14) verbunden ist und daß das Gehäuse der Federelemente (14) an einer durch Traganker (27) starr mit dem Flansch (1) verbundenen Tellerscheibe (17) befestigt ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement (14) aus einer Kombination von einer Druckfeder (16) und einer Zugfeder (15) besteht, wobei im Ruhezustand die Druckfeder (16) die Massenkräfte aufnimmt und die Zugfeder (15) ohne Vorspannung in das Federelement (14) eingesetzt ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da!3 der sich durch die Form des Kühlpaketes (8) ausbildende Wannenring (18) mit Feuerbeton gefüllt ist.

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