DE4341389C1

DE4341389C1 - Downpipe for feeding coal into a fluidised-bed gasifier

Info

Publication number: DE4341389C1
Application number: DE19934341389
Authority: DE
Inventors: Wolfgang H Dr Ing Adlhoch; Lothar Dr Rer Nat Schrader; Ingo Dipl Ing Schumacher; Hermann-Josef Ing G Schumacher
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1993-12-04
Filing date: 1993-12-04
Publication date: 1995-01-19
Anticipated expiration: 2013-12-05

Abstract

The invention relates to a downpipe for feeding caking coal into fluidised-bed of a gasifier. The downpipe is passed at an acute angle to the vertical through the wall of the gasifier into the reaction space. The object of the invention is to further develop a downpipe of the said type in such a way that caking of the fed coal is avoided at the mouth of the downpipe. To achieve the object, a funnel (7) is provided at the inlet end (6) of the downpipe (1). A lance (13) ends in the area of the narrowest point (11) of the funnel (7). Flush gas (15) can be directed into the downpipe (1) via the lance (13). The downpipe (1) is concentrically surrounded by a casing pipe (18), as a result of which an annular space (21) open towards the reaction space (4) of the gasifier is formed between the two pipes (1 and 18). A flushing medium (23) can be directed into the annular gap (21). The flushing medium (23) enters the reaction space (4) from the annular gap (25) formed at the inner end (19) of the casing pipe (18). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Fallrohr zum Eintragen von backender Kohle in die Wirbelschicht eines Vergasers. Das Fallrohr ist unter einem spitzen Winkel zur Senkrechten angeordnet und durch die Wandung des Wirbelschichtvergasers hin durchgeführt. Es hat ein außerhalb des Reaktionsraumes des Vergasers gelegenes Einlaufende und ein in den Reaktionsraum hineinragendes Mündungsende.The invention relates to a down pipe for entering baking coal in the Fluidized bed of a carburetor. The downpipe is at an acute angle to the Arranged vertically and through the wall of the fluidized bed gasifier carried out. It has one located outside the reaction space of the carburetor Incoming and a muzzle end protruding into the reaction space.

Fallrohre der genannten Art sind allgemein bekannt; sie nutzen die Wirkung der Schwerkraft aus zum Eintragen von Kohle in einen Wirbelschichtreaktor. Fall rohre dieser Art eignen sich beispielsweise besonders gut für das Eintragen von hoch reaktiven, nicht backenden Kohlen, die einen großen Anteil an leichtflüch tigen Bestandteilen aufweisen. Zu Kohlen dieser Art zählt insbesondere Braun kohle. Beim Versuch, backende Steinkohle mit Hilfe des bekannten Fallrohres in einen Wirbelschichtreaktor zur Vergasung einzutragen zeigte sich, daß an dem in den Reaktionsraum des Vergasers hineinragenden Mündungsende des Fallrohres Anbackungen auftraten. Steinkohle neigt nämlich dazu, unter den hohen im Reaktionsraum des Wirbelschichtvergasers herrschenden Temperaturen in der Auf heizphase zu erweichen und das Mündungsende des Fallrohres zuzusetzen.Downspouts of the type mentioned are generally known; they use the effect of Gravity off to feed coal into a fluidized bed reactor. Case Pipes of this type are particularly suitable for the entry of highly reactive, non-baking coals that contain a large amount of easily volatile components. Coals of this type include brown in particular coal. When trying to bake hard coal with the help of the well-known downpipe Entering a fluidized bed reactor for gasification was found that on the in the mouth of the downpipe protruding into the reaction space of the carburetor Caking occurred. Hard coal tends to be among the high ones in the Reaction space of the fluidized bed gasifier prevailing temperatures in the up soften the heating phase and close the mouth of the downpipe.

Aus diesem Nachteil ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, ein bekanntes Fallrohr zum Eintragen von Kohle in einen Wirbelschichtreaktor in der Weise weiterzubilden, daß es auch dazu geeignet ist, backende Kohlen, insbeson dere Steinkohle, störungsfrei über einen längeren Zeitraum in die Wirbelschicht des Vergasers einzutragen. Dabei soll die Weiterbildung mit geringem konstruk tivem Aufwand durchführbar und kostengünstig sein.The problem for the present invention arises from this disadvantage Known downpipe for feeding coal into a fluidized bed reactor in the To further develop ways that it is also suitable for baking coals, in particular hard coal, trouble-free over a longer period in the fluidized bed of the carburetor. The training should with low construct tive effort feasible and inexpensive.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Fall rohr gelöst. This object is achieved by the case characterized in claim 1 pipe detached.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am Einlaufende des Fallrohres ein Trichter angeordnet wird und mit Hilfe einer Lanze ein Spülgas in den Bereich der engsten Stelle des Trichters zuführbar ist. Zusätzlich ist ein Mantelrohr vorgesehen, welches das Fallrohr konzentrisch umgibt und dabei einen Ringspalt bildet, der für den Austritt eines Spülmediums in den Reak tionsraum des Reaktors hinein geöffnet ist. Über den Ringspalt wird ein Spül medium, beispielsweise Wasserdampf oder ein Inertgas oder auch eine Teilmenge des im Reaktor selbst erzeugten Synthesegases bis in die Nähe des Mündungsendes des Fallrohres gebracht. Durch das Ausströmen des Spülmediums aus dem Ringspalt werden die in den Reaktionsraum des Wirbelschichtvergasers eintretenden Kohle partikel vom Mündungsende des Fallrohres ferngehalten und können dort keine Anbackungen bilden. Zugleich werden die eingetragenen Kohlepartikel durch den aus dem Ringraum austretenden Schleier des Spülmediums beschleunigt und auf diese Weise tiefer in die Wirbelschicht eingetragen. Hierbei findet eine intensive Feststoffdurchmischung der "frischen" Kohlepartikel mit dem Material statt, das sich bereits im Reaktionsraum des Wirbelschichtreaktors befindet.According to the invention the object is achieved in that at the inlet end of the Downpipe a funnel is arranged and a purge gas with the help of a lance can be fed into the area of the narrowest point of the funnel. In addition is a jacket pipe is provided, which concentrically surrounds the downpipe while doing so forms an annular gap for the exit of a flushing medium into the reac tion space of the reactor is open. A rinse is made over the annular gap medium, for example water vapor or an inert gas or a subset of the synthesis gas generated in the reactor itself up to the vicinity of the mouth end of the downpipe. By the flushing medium flowing out of the annular gap are the coal entering the reaction chamber of the fluidized bed gasifier particles are kept away from the mouth of the downpipe and cannot Form caking. At the same time, the entered carbon particles are by the vapors of the flushing medium emerging from the annular space are accelerated and opened this way deeper into the fluidized bed. Here one finds intensive solid mixing of the "fresh" carbon particles with the material instead, which is already in the reaction chamber of the fluidized bed reactor.

Durch die Anordnung einer Lanze im Bereich der engsten Stelle des Einlauftrich ters des Fallrohres ist es möglich, mit Hilfe eines Spülgases die Bildung von Anbackungen innerhalb des Fallrohres zu verhindern bzw. durch kontinuierliche oder impulsartige Beaufschlagung der Lanze mit dem Spülgas die eintretenden Kohlepartikel zusätzlich zur Schwerkraft zu beschleunigen. Auch diese Maßnahme zielt in die Richtung, die backende Kohle soweit wie möglich in die Wirbel schicht einzutragen und mit dem Wirbelbettmaterial zu vermischen.By arranging a lance in the area of the narrowest point of the inlet screed ters of the downpipe, it is possible with the help of a purge gas, the formation of Prevent caking within the downpipe or through continuous or impulsive loading of the lance with the purge gas that enters Accelerate coal particles in addition to gravity. This measure too aims in the direction, the baking coal as far as possible in the vortex layer and mix with the fluidized bed material.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unter ansprüche 2 bis 10. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels näher beschrieben. Die Figur zeigt in nichtmaßstäblicher und teilweise stark vereinfachter Darstellung einen Längsschnitt durch den Mündungsbereich eines Fallrohres.Further advantageous embodiments result from the features of subclaims 2 to 10 . The invention is described in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The figure shows a longitudinal section through the mouth area of a downpipe in a not-to-scale and in part greatly simplified representation.

Das Fallrohr 1 ist unter einem spitzen Winkel 2 zur Senkrechten durch die Wan dung 3 eines Wirbelschichtreaktors hindurchgeführt. Innerhalb des Reaktionsrau mes 4 des Wirbelschichtreaktors befindet sich das Mündungsende 5 des Fallrohres 1. Außerhalb des Reaktors ist das Einlaufende 6 zu einem Trichter 7 erweitert. An den breitesten Querschnitt des Trichters 7 schließt sich ein Einlaufstutzen 8 an, über welchen die backende Kohle 9 an das Fallrohr 1 herangeführt wird. Bei der Kohle 9 handelt es sich beispielsweise um backende Steinkohle.The downpipe 1 is passed at an acute angle 2 to the vertical through the wall 3 of a fluidized bed reactor. Inside the reaction chamber 4 of the fluidized bed reactor is the mouth end 5 of the downpipe 1 . Outside the reactor, the inlet end 6 is expanded to a funnel 7 . At the widest cross section of the funnel 7 there is an inlet connection 8 , via which the baking coal 9 is brought to the downpipe 1 . The coal 9 is, for example, baking hard coal.

Der Trichter 7 ist innerhalb eines Zwischenstücks 10 angeordnet, welches, wie in der Figur dargestellt, beispielsweise ebenfalls die Form eines Trichters mit schiefem Fuß aufweisen kann. Abweichend davon kann das Zwischenstück aber auch als Rohrkrümmer (nicht gezeigt) ausgeführt sein, in den der Trichter 7 einge führt ist. Die jeweilige Ausgestaltung des Zwischenstücks richtet sich nach der jeweiligen konstruktiven Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem Trichter 7 und dem Einlaufende 6 des Fallrohres 1. Jedenfalls entspricht der Querschnitt an der engsten Stelle 11 des Trichters 7 dem Querschnitt des Fallrohres 1 an dessen Einlaufende 6. Über die Innenwand 12 des Trichters 7 ist eine Lanze 13 in den Trichter 7 eingeführt, deren Mündung 14 sich im Bereich der engsten Stelle 11 des Trichters 7 befindet. Über einen Anschluß 15 kann die Lanze 13 mit einem Spülgas beaufschlagt werden, das entweder kontinuierlich oder stoß weise zugeführt wird. Bei diesem Spülgas handelt es sich beispielsweise um ein Inertgas, wie z. B. CO₂ oder um eine Teilmenge jenes Synthesegases, das im Reaktionsraum 4 des Vergasers erzeugt wird. The funnel 7 is arranged within an intermediate piece 10 , which, as shown in the figure, can also have the shape of a funnel with an inclined foot, for example. Deviating from this, the intermediate piece can also be designed as a pipe bend (not shown) into which the funnel 7 is inserted. The respective design of the intermediate piece depends on the respective structural design of the connection between the funnel 7 and the inlet end 6 of the downpipe 1 . In any case, the cross section at the narrowest point 11 of the funnel 7 corresponds to the cross section of the downpipe 1 at its inlet end 6 . Over the inner wall 12 of the hopper 7, a lance is introduced into the hopper 7 13, whose mouth 14 is located in the region of the narrowest point 11 of the hopper. 7 Via a connection 15 , the lance 13 can be supplied with a purge gas, which is supplied either continuously or in batches. This purge gas is, for example, an inert gas, such as. B. CO₂ or a subset of that synthesis gas that is generated in the reaction chamber 4 of the gasifier.

An den flanschartig ausgestalteten schiefen Fuß 16 des Zwischenstücks 10 schließt sich das flanschartige äußere Ende 17 eines Mantelrohres 18 an. Das Mantelrohr 18 umgibt das Fallrohr 1 konzentrisch und ist ebenso wie das Fall rohr 1 durch die Wandung 3 des Wirbelschichtreaktors hindurch in den Reaktions raum 4 hineingeführt. Das innere Ende 19 des Mantelrohres 18 befindet sich in einem kurzen axialen Abstand 20 vom Mündungsende 5 des Fallrohres 1. Zwischen dem Fallrohr 1 und dem Mantelrohr 18 wird ein Ringraum 21 gebildet; zur Führung des Fallrohres 1 innerhalb des Mantelrohres 18 sind aus diesem Grunde längst der Erstreckung der beiden Rohre 1 und 18 Distanzstücke 22 vorgesehen, die über den Umfang des Fallrohres 1 verteilt sind. Am äußeren Ende 17 des Mantelrohres 18 ist außerdem ein Anschluß 23 für die Zufuhr eines Spülmediums vorgesehen. Bei diesem Spülmedium kann es sich beispielsweise um ein Inertgas, wie CO₂ oder Wasserdampf oder auch eine Teilmenge jenes Synthesegases handeln, das im Reak tionsraum 4 des Wirbelschichtvergasers selbst erzeugt wird. Das in den Ringraum 21 eingetretene Spülmedium 23 tritt aus dem Ringspalt 25 am inneren Ende 19 des Mantelrohres 18 aus, das zur Erhöhung der Austrittsgeschwindigkeit auch noch eine leichte Verjüngung 24 aufweist, wie sie in der Figur erkennbar wird. Das austretende Spülmedium 23 umhüllt das Mündungsende 5 des Fallrohres 1 und schützt es auf diese Weise davor, daß die eingetragene Kohle 9 dort Anbackungen bilden kann.The flange-like outer end 17 of a jacket tube 18 connects to the flange-like, oblique foot 16 of the intermediate piece 10 . The casing 18 surrounds the drop tube 1 concentrically and, like the case 1 through the pipe wall 3 of the fluidized-bed reactor passes into the reaction chamber 4 inside out. The inner end 19 of the casing tube 18 is located at a short axial distance 20 from the mouth end 5 of the downpipe 1 . An annular space 21 is formed between the downpipe 1 and the casing tube 18 ; for guiding the fall pipe 1 inside the jacket tube 18 of the extension of the two tubes 1 and 18 spacers 22 are provided for this reason already, which are distributed over the circumference of the downpipe. 1 At the outer end 17 of the casing tube 18 , a connection 23 is also provided for the supply of a flushing medium. This flushing medium can be, for example, an inert gas, such as CO₂ or water vapor or also a subset of the synthesis gas that is generated in the reaction chamber 4 of the fluidized bed gasifier itself. The flushing medium 23 which has entered the annular space 21 emerges from the annular gap 25 at the inner end 19 of the casing tube 18 , which also has a slight taper 24 to increase the exit speed, as can be seen in the figure. The emerging flushing medium 23 envelops the mouth end 5 of the downpipe 1 and in this way protects it from the fact that the coal 9 entered can form caking there.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäß weitergebildeten Fallrohres werden Anbackungen im Mündungsbereich 5 des Fallrohres 1 beim Eintragen von stark backender Steinkohle wirksam verhindert.The use of the downpipe further developed according to the invention effectively prevents caking in the mouth area 5 of the downpipe 1 when hard coal is baking.

BezugszeichenlisteReference list

1 Fallrohr
2 spitzer Winkel
3 Wandung
4 Reaktionsraum
5 Mündungsende
6 Einlaufende
7 Trichter
8 Stutzen
9 backende Kohle
10 Zwischenstück
11 engste Stelle des Trichters
12 Innenwand
13 Lanze
14 Mündung
15 Spülgas
16 schiefer Fuß
17 Ende Mantelrohr
18 Mantelrohr
19 inneres Ende Mantelrohr
20 axialer Abstand
21 Ringraum
22 Distanzstück
23 Spülmedium
24 Verjüngung
25 Ringspalt 1 downpipe
2 acute angles
3 wall
4 reaction space
5 muzzle end
6 incoming
7 funnels
8 sockets
9 baking coal
10 intermediate piece
11 narrowest part of the funnel
12 inner wall
13 lance
14 mouth
15 purge gas
16 slate feet
17 end of casing pipe
18 casing tube
19 inner end of casing tube
20 axial distance
21 annulus
22 spacer
23 flushing medium
24 rejuvenation
25 annular gap

Claims

1. At an acute angle to the vertical through the wall of a fluidized bed gasifier down pipe for entering baking coal in the fluidized bed with an outside of the reaction chamber of the gasifier Ver inlet end and a protruding into the reaction chamber characterized by the mouth

- a funnel ( 7 ) at the inlet end ( 6 ),
- a lance ( 13 ) for supplying a purge gas ( 15 ) which ends in the narrowest point ( 11 ) of the funnel ( 7 ),
- A casing tube ( 18 ) which concentrically surrounds the downpipe ( 1 ) at least in the region of the mouth end ( 5 ) to form an annular gap ( 25 ) which is open to the reaction space ( 4 ) and
- A connection ( 17 ) for supplying a flushing medium ( 23 ) into the annular space ( 21 ), which is intended to flow out of the annular gap ( 25 ).

2. Downpipe according to claim 1, characterized in that the lance ( 13 ) on the inner wall ( 12 ) of the funnel ( 7 ) is guided along.

3. Downpipe according to claim 1, characterized in that the connection to the flushing medium ( 23 ) in the annular space ( 21 ) is designed as a flange ( 17 ).

4. Downpipe according to claim 1, characterized in that the casing tube ( 18 ) ends in the reaction chamber ( 4 ) of the carburetor.

5. Downpipe according to claim 4, characterized in that the casing tube ( 18 ) at an axial distance ( 20 ) from the mouth end ( 5 ) of the downpipe ( 1 ) en det.

6. Downpipe according to claim 1, characterized in that the funnel ( 7 ) is arranged within an intermediate piece ( 10 ) which is provided between the downpipe ( 1 ) and the connection ( 8 ) of a feed member for the baking ( 9 ) coal.

7. Downpipe according to claim 6, characterized in that the intermediate piece ( 10 ) is designed as a pipe bend.

8. Downpipe according to claim 1, characterized in that the lance ( 13 ) feedable purge gas ( 15 ) is an inert gas or a synthesis gas.

9. downpipe according to claim 1, characterized in that the annular space ( 21 ) feedable flushing medium ( 23 ) is an inert gas or water vapor.

10. Downpipe according to claim 8, characterized in that the purge gas ( 15 ) of the lance ( 13 ) can be fed continuously or intermittently.