DE2504060A1 - Unter druck arbeitender schlackenbadgenerator - Google Patents
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Description
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Dipl.-Ing. E. E. Finkener Pr. G. Otto Sb Comp.
Dipl.-Ing. W. Ernesti Gesellschaft mit beschränkter
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Telegrammadresse: Radtpafent Bochum
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33/74-
WPVIE
Gegenstand der Erfindung ist ein als senkrechter Schacht
ausgebildeter unter Druck arbeitender Schlackenbadgenerator mit tangential und schräg nach unten auf das Schlakkenbad
gerichteten zur Einführung des feinkörnigen Brennstoffes und des Vergasungsmittels dienenden Düsen und
einer mittleren als Schlackenüberlauf dienenden Aufwölbung des Bodens.
Durch die tangentiale Anordnung der Düsen zur Einführung des Brennstoffes und des Vergasungsmittel wird eine
kreisende Bewegung der den Bodenbereich bedeckenden flüssigen Schlacke bewirkt. Die aus den Düsen austretenden
Flammen- und Brennstoff strahlen werden an der Oberfläche
des Bades gebrochen und verwirbelt und bewirken eine Homogenisierung des flüssigen Schlackenbades. Dieses
wirkt als Hitzeschild und läßt daher außerordentlich hohe Flamment emp eraturen zu. Die starke Turbulenz in der
rotierenden Feststoff-Gasphase oberhalb des strahlenden
Schlackenbades bewirkt einen schnellen Austausch der an den Festteilchen haftenden Gasfilme und beschleunigt in
Verbindung mit dem hohen Temperaturniveau den Reaktionsablauf. Die anfallende Schlacke fließt in dem Maße, wie
sie sich bildet, durch den zentralen Überlauf ab und granuliert in einem darunter befindlichen Wasserbad. Es gelingt, den Gehalt an Unverbranntem, im Schlackengranulat
auf unter 0,1 % zu halten.
Um zu einem möglichst hohen Gehalt an zweiatomigen Gasbestandteilen
zu kommen, ist es erwünscht, die Temperatur unmittelbar über dem Schlackenbad möglichst hoch, Vorzugs -
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ORIGINAL INSPECTED
weise auf einer Temperatur bis zu 20000O zu halten. Andererseits
ist es für den Reaktionsablauf günstiger, wenn
unmittelbar über dem Schlackenbad die kohlenstoffhaltigen, in körniger Form eingeführten Festteilchen teilweise noch
nicht restlos vergast sind, sondern für eine Nachvergasung in einem darüber befindlichen Teil des Generators sorgen.
Um diese Feststoffteilchen und die noch mitgerissene Schlacke abscheiden zu können, muß die Temperatur des
Gases auf eine Temperatur gesenkt werden, bei der die Schlackenbestandteile nicht mehr flüssig oder teigig
sind. Schon bei den Nachvergasungsreaktionen, die also in einem Temperaturbereich von etwa 1200 bis 1500 C stattfinden,
muß dafür gesorgt werden, daß an der mit Kühlrohren verkleideten Wandung des Generators keine ständige
Abscheidung noch flüssiger Schlackenteilchen erfolgt.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, zur Beherrschung der durch die vorgenannten Anforderungen gegebenen
Temperaturbereiche den Generatorschacht derart in einzelne Stufen aufzuteilen, daß bei möglichst hoher Temperatur
im Bereich des Schlackenbades die Torgänge der Nachvergasung, Kühlung und Abscheidung mitgerissener
Festteilchen im Dauerbetrieb störungsfrei sich abspielen.
Gemäß der Erfindung hat der mit Kühlrohren verkleidete Mantel des zylindrischen Schachtes oberhalb des Schlackenüberlaufes
eine ringsumlaufende Einschnürung, an den zylindrischen Teil des Schachtes schließt sich eine mit Zuführung
für kaltes Gas versehene Kuppel an.
Die Einschnürung schirmt wärmemäßig die Nachvergasungszone
gegenüber der auf möglichst hoher Temperatur gehaltenen Zone im Bereich des rotierenden Schlackenbades ab.
Die Einschnürung wird vorzugsweise durch Einbiegungen der den Behältermantel innen verkleidenden Kühlrohre gebildet.
Der Rand der Einschnürung hat Vorsprunge und Vertiefungen,
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die durch abwechselnd stärkere und schwächere Einbiegungen der Kühlrohre Zustandekommen, so daß sich eine gewellte
oder gezahnte Form der Einschnürung ergibt. Dadurch wird die rotierende Bewegung des oberhalb des
Schlackenbades befindlichen Gasstromes gebrochen.
Der in den darüber befindlichen zylindrischen Teil des
Generatorschachtes eintretende Gasstrom strömt also im
wesentlichen senkrecht. Es besteht nicht die Gefahr, daß in diesem Teil etwa durch kreisende Gasbewegung Festteilchen
an den Mantel geschleudert werden und dort unerwünschte Ansätze bilden.
Der Gasstrom enthält noch kohlenstoffhaltiges Festgut, durch das die Reaktion der St off umsetzung in erwünschter
Weise beeinflußt werden kann. Durch die Nachvergasungsreaktionen,
die sich in diesem Teil des Generators abspielen, wird, ein Teil der fühlbaren Wärme des Gases aufgezehrt,
dessen Temperatur beispielsweise von etwa 1500 0
auf 12000C absinkt, mit welcher Temperatur das Gas in die
Kuppel eintritt, wo durch Zusatz von Kühlgas und gegebenenfalls Brennstoff die Temperatur augenblicklich soweit
abgesenkt wird, daß keine mitgerissenen Festteilchen sich mehr im flüssigen oder teigigen Zustand befinden.
An die Kuppel des Schachtes, die das Gas mit einer Temperatur von beispielsweise 9000C ^verläßt, schließt sich ein
Heißzyklon und ein Abhitzekessel an. Das im Heißzyklon abgeschiedene Festgut wird erneut in den Generator eingedüst.
Für die Kühlung in der Kuppel des Generators kann ein Teil des erzeugten Gases, aber auch ein Inertgas wie 00«,
benutzt werden. Für die Förderung des Brennstoffes in den Vergaser kann teilweise ebenfalls ein rückgeführter
Teilstrom des erzeugten Gases, gegebenenfalls ein Gemisch von Brenngas und Dampf dienen. Dadurch wird die Zündwil-
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ligkeit, die Flammenstabilität und die Reaktionsgeschwindigkeit günstig "beeinflußt.
Auf der anliegenden Zeichnung ist ein Schlackenbadgenerator in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt,
und zwar zeigt:
Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch die Achse des Generatorschachtes mit einer .Ansicht weiterer
Teile,
Figur 2 einen Ausschnitt aus einem waagerechten Schnitt entsprechend der Schnittlinie A-B von Figur 1
in größerem Maßstab im Bereich der Einschnürung,
Figur 3 einen Ausschnitt aus einem waagerechten Schnitt
entsprechend der Schnittlinie C-D von Figur 1 und gibt eine Draufsicht auf die Düsen zur Einführung
des Brennstoffs und des Vergasungsmittels im Bereich des Schlackenbades wieder.
Mit I, II und III sind die drei Behandlungszonen des Generators bezeichnet. I ist die Zone der Vergasung oberhalb
des Schlackenbades, II die Zone der Nachvergasung, III
die Kühlzone.
Der Boden 10 wird durch eine gekühlte Rohrspirale yv geschützt
und hat eine mittlere Aufwölbung 11, in der sich ein Überlauf 12 befindet. Mit 31 ist die über dem Boden
stehende flüssige Schlacke bezeichnet. Die überlaufende Schlacke gelangt in das mit Wasser gefüllte Sammelgefäß
13 j das mit einem unteren Abschluß schieb er 15 versehen
ist. Darunter befindet sich das Austraggefäß 14, das unten durch einen Schieber 16 abgeschlossen ist.
Der Mantel 17 des Generators ist auf der Innenseite ver-
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kleidet mit Kühlrohren 18. Mit 29 ist der Wassereintritt,,
mit 30 der Wasseraustritt des durch die Rohre 18 geleiteten Kühlwassers bezeichnet. Mit 19 und 20 sind die Düsen
zur Einführung des feinkörnigen Brennstoffs und des Ver-..
gasungsmittels bezeichnet. Als Vergasungsmittel kommt in
erster Linie Sauerstoff in Frage, daneben Dampf und rüekgeführtes
Gas.
Die Einschnürung 21 zwischen der Zone I und II wird gebildet
durch mehr oder weniger starke Einbiegungen der Kühlrohre 18. Die Einschnürung 21 zeigt so entstehende Vorsprünge 32 und Vertiefungen 33· Es ergibt sich auf diese
Weise eine gezahnte Form der Einschnürung. Das hat zur Folge, daß die kreisende Bewegung des Gases, die in der
Zone I herrscht, abgebremst wird und der Gasstrom im wesentlichen senkrecht in die Nachvergasung sz one II gelangt.
An diese schließt sich die Kühlzone III an, die innerhalb der erweiterten Kuppel 23 liegt und mit Zuführungen 24- .
für das Kühlgas versehen ist. Aus der Kuppel 23 führt die Leitung 22 zu einem Heißzyklon 25 und weiter zu einem Abhitzekessel
27. Am Boden des Heiß Zyklons 25 befindet sich
ein Abscheidebehälter 26. Die hier gesammelten Feststoffe
werden mit dem frisch zugeteilten Brennstoff erneut dem
Schlackenbad zugeführt.
Bat ent ansp rüche
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Claims (6)
1. Als senkrechter Schacht ausgebildeter, unter Druck arbeitender Schlackenbadgenerator mit tangential und
schräg nach unten auf den Bodenbereich gerichteten zur Einführung des feinkörnigen Brennstoffes und des Vergasungsmittels
dienenden Düsen und einer mittleren als Schlackenüberlauf dienenden Aufwölbung des Bodens, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit
Kühlrohren (18) verkleideten Mantel (17) cles zylindrischen
Schachtes oberhalb des Schlackenüberlaufes (12) eine
ringsumlaufende Einschnürung (21) vorgesehen ist und sich an den zylindrischen Teil des Schachtes eine mit Zuführungen
(24-) für kaltes Gas gegebenenfalls auch für Brennstoff
versehene Kuppel (23) anschließt.
2. Schlackenbadgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rand der Einschnürung (21)
abwechselnd Vorsprünge (32) und Vertiefungen (33) aufweist, also eine gewellte oder gezahnte Form hat.
3· Schlackenbadgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sich an die durch die Kuppel (23) des Schachtes gebildete Kühlzone (III) ein Heißzyklon (26)
und ein Abhitzekessel (27) anschließen.
4-. Verfahren zum Betriebe eines Schlackenbadgenerators
nach Anspruch 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß die
in dem Heißzyklon abgeschiedenen Feststoffe erneut in den Generator eingedüst werden.
5. Verfahren zum Betriebe eines Schlackenbadgenerators
nach Anspruch 1 bis 35 dadurch gekennzeichnet, daß als
Kühlmittel in der Kuppel des Schachtes Eigengas und/oder Brennstoff verwendet wird.
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6. Verfahren zum Betriebe eines Schlackenbadgenerators
nach Anspruch 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß in der
unterhalt) der Einschnürung liegenden ersten Behandlungszone (i) eine Temperatur zwischen 1500° "bis 2200° G, in
der durch den zylindrischen Schachtteil oberhalb der Einschnürung zweiten Behandlungszone (II) eine Temperatur
zwischen 1200 bis 1600° C aufrechterhalten wird, während
in der vom Innenraum der Kuppel gebildeten dritten Behandlungszone (III) das Gas auf weniger als 900° G heruntergekühlt
wird.
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