DE1421655A1

DE1421655A1 - Vorrichtung zum Vergasen feinkoerniger Brennstoffe in der Wirbelschicht

Info

Publication number: DE1421655A1
Application number: DE19621421655
Authority: DE
Inventors: Schreck Dr Hans; Flesch Dr Wilhelm; Stettler Dipl-Ing Wolfgang
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1962-11-24
Filing date: 1962-11-24
Publication date: 1969-01-23

Description

Vorrichtung zum Vergasen feinkörniger Brennstoffe in der Wirbelschicht. Es ist bekannt, körnige, insbesondere feinkörnige, Brennstoffe unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck in einer Wirbelschicht zu vergasen, wobei endotherm reagierende Vergasungsmittel in den untersten Teil der Schicht und exotherm reagierende Vergasungsmittel in einem Abstand darüber in die Brennstoff-Füllung eingeführt werden. Die mit dem in der Wirbelschicht erzeugten Gas hochgerissenen Brennstoffteilchen werden in der Zone über der Wirbelschicht durch dort eingeführte Vergasungsmittel nachvergast. Bei dieser Verfahrensweise mußte bisher streng darauf geachtet werden, daß die Vergasungstemperatur nicht zum Sintern bzw. Schmelzen der Vergasungsrückstände führte, da diese infolge Absetzens im Vergasungsweg ein vorzeitiges Abstellen des Generators notwendig machten.
Man versuchte bereits, diese Schwierigkeiten zu beheben, indem durch Eindüsen von feinverteiltem Wasser in den Kopf des Vergaserschachts die Temperatur des abziehenden Gases gesenkt wurde. Da diese Maßnahme nicht zu dem gewünschten Eif'olg führte, wurde auch schon in der Literatur vorgeschlagen, den oberen Teil des Vergaserschachts als Abhitzekessel auszubilden. Dieser Vorschlag wurde aber in der Praxis nicht verwirklicht, da man befürchtete, daß bei einem Rohrriß der in den Vergaserschacht einetebmende Wasser. inhalt des Abhitzekessels die Temperatur der im Vergaser befindlichen Brennstoffschicht so weit absenkt, daß der in die Brennstoffschicht eintretende Sauerstoff dort nicht mehr umgesetzt wird und dadurch in das Produktionsgas gelangt.
Die Erfindung betrifft einen Schachtofen zum Vergasen feinkörniger Brennstoffe in der Wirbelschicht unter gewöhnlichem oder' erhöhtem Druck, bei dem in einem Vergaserschacht gekühlte Innenflächen in Form von StrahlungsrohrheizMächen angebracht sind, die als Teile einer Dampferzeugungsanlage ausgebildet sind. Die Einrichtung wassergekühlter Flächen eines Abhitzekessels im Vergaserschacht in Gestalt eines Strahlungsrohrkessels mit geschlossenem Wasserkreislauf und kleinem Wasservolumen schließt .die obengenannten Schwierigkeiten aus.
Gegenüber der direkten Abkühlung der Reaktionsteilnehmer durch Einspritzwasser bietet die indirekte Abkühlung durch die Kühlflächen eines Abhitzekessels außerdem den Vorteil besserer Abwärmesuenützung.
Vorteilhaft wird man dabei die Oberfläche des iri den Vergaserschacht eingebauten Strahlungsrohrkessels so bemessen, daß die hierdurch erreichte Kühlwirkung nur so groß ist, daß die fühlbare Wärme des erzeugten Gases und seiner Begleitstoffe so weit herabgesenkt wird, daß die Flugasche gerade nicht mehr im oberen Teil des Vergaserschachts und dem nachgesohalteten Gasweg ansintern kann. Eine weitere Maßnahme zur Beeinflussung der Gastemperatur besteht darin, den Strahlungsrohrkessei bei verschiedenen Betriebsdrücken zu betreiben.
Da der Strahlungsrohrkessel nur die Aufgabe hat, die Temperatur des erzeugten Gases im oberen Teil des Vergaserschachts $o weit abzusenken, daß keine Ansinterungen mehr auf dem Gasweg ent stehen, ist es zweckmäßig, zur Ausnutzung der restlichen fühlbaren Wärme im Gasweg einen weiteren Abhitzekessel in Form eines Wasserrohrkessels anzubringen.
Da dieser Kessel in seiner Wirksamkeit bei Staubablagerungen gemindert wird, wird der Wasserrohrkessel zweckmäßig so gebaut, daß der Gasweg aus zwei parallelen Zügen besteht, die an ihrem unteren Ende durch Stauklappen gedrosselt werden können. Bei Ablagerung von Flugstaub auf den Verdampferrohren wird durch Drosselung der Stauklappe eines Zuges im anderen Zug die Gasgeschwindigkeit erhöht und durch die damit verbundene Schleißwirkung des mitgeführten Staubes eine Säuberung der verschmutzten Rohre herbeigeführt, Der Strahlungsrohrkessel wird zweckmäßig als geschlossner Wasserkreislauf mit Naturwasserumlauf ausgebildet. Die Wärme des erzeugten Dampfes wird über einen Kondensator zur Dampferzeugung nutzbar gemacht, und zwar zweckmäßig durch Verbindung mit dem Wasserrohrkessel. Die Maßnahme, den Stcahlungsrohrkessel als geschlossenen Wasserkreislauf auszubilden, erlaubt es, in diesem Teil der Dampferzeugungsanlage mit einem besonders kleinen Was- servolumen auszukommen. Dies ist insofern notwendig, als bei einem Rohrriß des Strahlungsrohrkessels durch das in den Vergaserschacht hereinströmende Wasser die Temperatur des Generatorinhalte nur geringfügig abgesenkt wird und dabei keine Sauerstoffdurchbrüche zu befürchten sind. Das bei einem Rohrriß in den Vergaser einströmende Wasser soll beim Verdampfen und Erhitzen dem Brennstoffbett nicht mehr als etwa 20 % seiner fühlbaren Wärme entziehen, damit die Reaktionstemperatur für die Umsetzung des Sauerstoffs mit dem Brennstoff nicht unterschritten wird.
Beispiel In der Abbildung ist ein Beispiel für eine Vorrichtung nach d-er Erfindung wiedergegeben. In einem Vergaserschacht (A) mit einem lichten Durchmesser von 3,1 m befinden sich etwa 10 Tonnen glühender Kohle der Körnung 0 bis E mm (B). Diese Kohle wird durch Vergasungsmittel, die durch die Düsen(C 1)ünd die Zeitung (C 2) in den Vergaserschacht eingeblasen werden, in wirbelnder Bewegung gehalten. Das bei der Reaktion entstehende Gas zusammen mit der Flugesche hat vor dem Eintritt (D 1) in die von den Strahlungsrohrheizflächen (E) umgebene Kühlzone des Strahlungsrohrkessels,zu dem der Wassersammelbehälter (G) und der Kondensator (H) gehören, eine Temperatur von 1 OOOOC. Beim Verlassen der Kühlzone (D 2) beträgt die Temperatur noch 880°C. Die weitere Abkühlung erfolgt in dem Wasserrohrabhitzekessel (F) mit Economizer bis auf 135°C am Austritt (D 3). Bei einem Rohrriß des Strahlungerohrkessels verdampft ein großer Teil des in den Generator einströmenden Wassers durch die Entspannung spontan. Selbst wenn man annimmt, daß.der gesamte Wasserinhalt des Strahlrohrkessele, nämlich 700 Liter, in das Brennstoffbett einströmt, würde hierdurch die Temperatur der Wirbelschicht nur um weniger als 200°C gesenkt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Schachtofen zum Vergasen feinkörniger Brennstoffe in der Wirbelschicht unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck, gekenn- zeichnet durch einen Vergaeerschacht (A) mit gekühlten Innenflächen in Ford von Strahlungsrohrheizflächen (E), die als Teile einer Dampferzeugungsanlage ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampferzeugungsanlage, bestehend aus Strahlungsrohrheizflächen (E), Wassersammelbehälter (G) und Kondensator (H), als Naturumlauf-Wasserrohrkessel ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampferzeugungsanlage in geschlossenem Kreislauf betrieben wird, wobei die Kondensationswärme des erzeugten Dampfes über einen Wärmeaustauscher mit Kondensator (H) abgeführt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,, daß zur Nutzbarmachung der Kondensationswärme des Dampfen, der in der Dampferzeugungsanlage mit Strahlungsrohrheizflächen (E) erzeugt wird, eine zweite Dampferzeugungsanlage angeschlossen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dampferzeugungsanlage aus einem Wasserrohrabhitzekessel (F) besteht, der zwecks Ausnutzung der restlichen fühlbaren Wärme des erzeugten Gases und der Flugasche in den Gasweg hinter dem Gaserzeuger eingebaut ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gakennzeichnet, daß der Wasserrohrabhitzekessel (F) aus zwei parallelen Gaszügen besteht, die am Ausgang verschließbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsrohrkessel bei höherem Druck als der Wasserrohrkessel betrieben wird.