EP0683219B1 - Process for air blast gasification of carbonaceous fuels - Google Patents
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-
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- C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
- C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/07002—Premix burners with air inlet slots obtained between offset curved wall surfaces, e.g. double cone burners
Definitions
- Oxygen-blown processes for example Shell coal gasification processes, are currently mainly used for gasifying coal or residual oil. These processes produce a gas with a relatively high calorific value, 12-15 MJ / kg, which, due to its low mass flows, can be desulphurized without great loss of enthalpy and can be dedusted by washing equipment.
- the typical gasification reactions run CH4 + H2O ⁇ CO + 3H2 C + H2O ⁇ CO + H2 endothermic.
- the energy required is, for example, by exothermic reaction 2C + O2 ⁇ 2CO made available.
- the process is carried out with the help of a gasification tank carried out, in which a combustion Swirl flow is generated. It is in a swirl burner a substoichiometric fuel / air mixture on the axis burned, being essentially the exothermic reaction (3b) expires. Countercurrent is in the outer radius area also fuel with superheated steam at 700-1200 ° C gasified after the endothermic reactions (1) and (2). Due to the stable layering in the cylindrical reaction chamber it is avoided that the energy supplying partial flow in the Center where the combustion temperature is around 1800 ° C, with the fuel / steam mixture to be gasified in outer radius area mixes.
- An advantage of the invention can be seen in the fact that two-stage combustion control is possible, including fuels use with fuel-bound nitrogen, without in the exhaust gas maintain high nitrogen oxide levels.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Oberbegriff
des Anspruchs 1. Sie betrifft auch eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a method according to the preamble
of
Zur Vergasung von Kohle oder Rückstandsöl werden zur Zeit
hauptsächlich sauerstoffgeblasene Prozesse, beispielsweise
Shell-Kohlevergasungsprozess, verwendet. Durch diese Prozesse
entsteht ein Gas mit relativ hohem Heizwert, 12-15 MJ/kg, das
wegen seiner geringen Massenströme ohne grossen Enthalpieverlust
entschwefelt und durch Wascheinrichtungen entstaubt werden
kann. Dabei laufen die typischen Vergasungsreaktionen
Die benötigte Energie wird z.B. durch exotherme Reaktion
The energy required is, for example, by exothermic reaction
Dabei wird etwa 22% des Heizwertes des Brennstoffes durch die
exotherme Reaktion (3a) zunächst in Wärme und dann über die
endotherme Reaktionen (1) und (2) wieder in Brennstoffenthalpie
umgesetzt.
Bei einem luftgeblasenen Vergasungsprozess gemäss Stand der
Technik würde die exotherme Reaktion (3a) zu:
In an air-blown gasification process according to the prior art, the exothermic reaction (3a) would become:
Aus der EP 0 001 857 ist bekannt, in einem kontinuierlichen Vergasungsprozess die exotherme Reaktion von der endothermen Reaktion physisch zu trennen. Die exotherme Reaktion kann damit mit Luft durchgeführt werden, ohne das Produkt mit Luftstickstoff zu verunreinigen. Gleichwohl führt die Wärmeübertragung zwischen den Gasströmungen über eine Trennwand bei den angestrebten hohen Temperaturen zu neuen Problemen.From EP 0 001 857 is known in a continuous Gasification process the exothermic reaction from the endothermic Separate reaction physically. The exothermic reaction can with Air can be carried out without the product containing atmospheric nitrogen contaminate. Nevertheless, the heat transfer between the Gas flows over a partition at the desired high Temperatures to new problems.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einem Vergasungsbehälter der eingangs genannten Art die für die Vergasung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen benötigte Energie durch einen luftgeblasenen Vergasungsprozess zu erzeugen, ohne dass das Vergasungsprodukt mit Luftstickstoff verunrenigt ist. Das Verfahren ist weiterhin so auszuführen, dass die Wärmeübertragung von der exothermen Strömung zur endothermen Strömung auf hohem Temperaturniveau nicht behindert wird.The invention seeks to remedy this. The invention how it is characterized in the claims, the task lies based on a process and a gasification tank of the type mentioned above for the gasification of carbonaceous Fuels required energy by one to produce air-blown gasification process without that Gasification product is contaminated with atmospheric nitrogen. The procedure must also be carried out in such a way that the Heat transfer from the exothermic flow to the endothermic Flow at a high temperature level is not hindered.
Das Verfahren wird unter Zuhilfenahme eines Vergasungsbehälters durchgeführt, in welchem von der Verbrennung her eine Drallströmung erzeugt wird. Dabei wird in einem Drallbrenner auf der Achse ein unterstöchiometrisches Brennstoff/Luft-Gemisch verbrannt, wobei im wesentlichen die exotherme Reaktion (3b) abläuft. Im Gegenstrom wird im äusseren Radienbereich ebenfalls Brennstoff mit stark überhitztem Dampf von 700-1200°C nach den endothermen Reaktionen (1) und (2) vergast. Durch die stabile Schichtung im zylindrischen Reaktionsraum wird vermieden, dass sich der energielieferende Teilstrom im Zentrum, wo eine Verbrennungstemperatur von ca. 1800°C vorherrscht, mit dem zu vergasenden Brennstoff/Dampf-Gemisch im äusseren Radienbereich mischt. Die Wärmeübertragung vom energielieferenden Teilstrom an das zu vergasende Gemisch geschieht durch direkten Strahlungswärmeaustausch, durch indirekten Strahlungswärmeaustausch unter Beteiligung der Brennkammerwand und durch konvektive Wärmeübertragung zwischen der durch Strahlung erwärmten Brennkammerwand und dem Vergasungsgemisch. Im Anschluss an den Vergasungsreaktor wird durch Zugabe von Sekundärluft der zentrale Teilstrom, der bis anhin schon einen grossen Teil seiner fühlbaren Wärme an das zu vergasende Brennstoff/Dampf-Gemisch abgegeben hat, vollständig ausgebrannt.The process is carried out with the help of a gasification tank carried out, in which a combustion Swirl flow is generated. It is in a swirl burner a substoichiometric fuel / air mixture on the axis burned, being essentially the exothermic reaction (3b) expires. Countercurrent is in the outer radius area also fuel with superheated steam at 700-1200 ° C gasified after the endothermic reactions (1) and (2). Due to the stable layering in the cylindrical reaction chamber it is avoided that the energy supplying partial flow in the Center where the combustion temperature is around 1800 ° C, with the fuel / steam mixture to be gasified in outer radius area mixes. The heat transfer from the energy supplier Partial flow to the mixture to be gasified happens through direct radiant heat exchange, through indirect Radiant heat exchange involving the combustion chamber wall and by convective heat transfer between the the combustion chamber wall heated by radiation and the gasification mixture. Following the gasification reactor is through Addition of secondary air to the central partial flow, which up to now already a large part of its sensible warmth towards it has emitted gasifying fuel / steam mixture completely burned out.
Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch die zweistufige Verbrennungsführung möglich ist, auch Brennstoffe mit brennstoffgebundenem Stickstoff einzusetzen, ohne im Abgas hohe Stickoxidwerte zu erhalten.An advantage of the invention can be seen in the fact that two-stage combustion control is possible, including fuels use with fuel-bound nitrogen, without in the exhaust gas maintain high nitrogen oxide levels.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass das Verfahren sich für sämtliche Brennstoffe, insbesondere für flüssige Brennstoffe, wie Schweröle, Rückstandsöle, Orimulsion, oder auch für Kohle in Form von Coal Water Slurry (CWS) oder in Form von Kohlenstaub eignet.Another advantage of the invention is that the procedure applies to all fuels, in particular for liquid fuels, such as heavy oils, residual oils, orimulsion, or for coal in the form of coal water slurry (CWS) or in the form of coal dust.
Weitere Vorteile der Erfindung sind:
- Es wird keine Luftzerlegungsanlage mehr benötigt;
- Das Verfahren kann sowohl atmosphärisch als auch unter Druck betrieben werden;
- Es entsteht ein Vergasungsprodukt mit einem moderaten Heizwert ≈ 10 MJ/kg, das in einer Gasturbine schadstoffarm verbrannt werden kann.
- An air separation plant is no longer required;
- The process can be operated both atmospherically and under pressure;
- The result is a gasification product with a moderate calorific value ≈ 10 MJ / kg, which can be burned in a gas turbine with low emissions.
Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet. Advantageous and expedient developments of the inventive Task solutions are characterized in the other claims.
Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Die Strömungsrichtung der Medien ist mit Pfeilen angegeben.In the following, an embodiment will be made with reference to the drawings the invention explained in more detail. All for the immediate Understanding the invention does not require elements are omitted. The direction of flow of the media is with Arrows indicated.
Es zeigt:
- Fig. 1
- einen zylindrischen Vergasungsbehälter, in welchem ein Vergasungsprodukt mit einem Heizwert ≈ 10 MJ/kg bereitgestellt wird,
- Fig. 2
- einen Vormischbrenner in der Ausführung als "Doppelkegelbrenner" in perspektivischer Darstellung, entsprechend aufgeschnitten und
- Fig. 3-5
- Schnitte durch verschiedene Ebenen des Vormischbrenners gemäss Fig. 2.
- Fig. 1
- a cylindrical gasification container in which a gasification product with a calorific value ≈ 10 MJ / kg is provided,
- Fig. 2
- a premix burner in the version as a "double cone burner" in perspective, cut open accordingly and
- Fig. 3-5
- Sections through different levels of the premix burner according to FIG. 2.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwertbarkeitWays of carrying out the invention, commercial usability
Fig. 1 zeigt einen zylindrischen Vergasungsbehälter 1, der aus einem Brenner 100, einem Reaktionsraum 2, in Strömungsrichtung der Heissgase einem nachgeschalteten Durchflussraum 3, und dazwischengeschaltet einem Zwischenrohr 4. Der Brenner 100 wird vorzugsweise als Vormischbrenner ausgelegt: Hierzu wird auf die Ausführungen unter Fig. 2-5 verwiesen. Kopfseitig und im Zentrum des Reaktionsraumes 2 wirkt der genannte Vormischbrenner 100, der eine stabile Heissgas-Strömung 5 im Kern oder Zentrum 6 des Reaktionsraumes 2 erzeugt. Diese Heissgase 5 durchströmen sozusagen gebündelt und unter Drall den Reaktionsraum 2. Dieser Strom durch das Zentrum des Reaktionsraumes 2 ist der eigentliche Energielieferant, dessen Verbrennungstemperatur ca. 1800°C. beträgt. Das Zwischenrohr 4 weist eine Anzahl in Umfangsrichtung des Durchflussquerschnittes angeordneter Oeffnungen 7 auf, durch welche eine Sekundärluft 8 der dort durchströmenden unterstöchiometrischen Heissgase 5 zugemischt wird, deren Temperatur durch die dann stattfindende Reaktion erhöht wird, bevor diese neue Heissgase 5a den nachgeschalteten Durchflussraum 3 durchströmen. Dieser Durchflussraum 3 erfüllt zugleich die Funktion eines Wärmetauschers: In Gegenstromrichtung zu den Heissgasen 5a wird ringförmig zum Durchflussraum 3 ein Dampfstrom 9 eingeleitet, deren Anfangstemperatur ca. 150°C beträgt. Dieser Dampf 9 wird entlang der Wärmetauschstrecke überhitzt, bevor er durch das Zwischenrohr 4 strömt. Im Gegenzug erkalten die Heissgase 5a zu Abgasen 14 mit einer Temperatur von 500°C, wofür sie sich für die Erzeugung eines Dampfes zum Betreiben einer Dampfturbine bestens eignen. Benachbart zum stromauf gelegenen Reaktionsraum 2 weist die ringförmige Oeffnung des Zwischenrohres 4 eine Reihe von in Umfangsrichtung angeordneten Drallkörpern 10 mit Brennstoffeindüsung auf, welche ein Gemisch aus Brennstoff und überhitztem Dampf erzeugen, im folgenden Vergasungsgemisch 11 genannt, dem eine rotierende Bewegung aufzwungen wird. Diese rotierende Bewegung ummantelt im Reaktionsraum 2 in Gegenstromrichtung die zentrische Strömung der Heissgase 5, dergestalt, dass zwischen den beiden Medien ein Wärmetransport ohne einen gegenseitigen Austausch und ohne physikalische Trennung, wie dies bei Wärmetauschern der Fall ist. Dieses Vergasungsgemisch 11 verlässt den Reaktionsraum 2 als Brennstoff 15 mit einem Heizwert < 10 MJ/kg und mit einer Temperatur von ca. 650°C, wobei die nach wie vor vorhandene rotierende Bewegung durch endseitig des Reaktionsraumes 2 plazierte weitere Drallkörper 12 aufgehoben wird, bevor dieses Brennstoffes 15 seinem Einsatzbereich zugeführt wird. Die Wärmeübertragung von energieliefernden Heissgasen 5 an das Vergasungsgemisch 11 kann nicht nur durch direkten Strahlungswärmeaustausch geschehen, sondern wahlweise auch durch indirekten Strahlungswärmeaustausch unter Beteiligung der Wand des Reaktionsraumes 2, oder durch konvektive Wärmeübertragung zwischen der durch Strahlung erwähmten Reaktionsraumwand und dem Vergasungsgemisch 11. Dieses gibt einen Teil seiner Wärme in Wärmetauschverfahren einer Primärluft 13, deren Durchflussströmung ringförmig zum Vergasungsgemisch 11 verläuft. Diese erhitzte Primärluft 12 mit einer Temperatur > 500°C bildet dann die Verbrennungsluft für den Vormischbrenner 100. Demnach werden folgende Grundprinzipien benutzt:
- Radial geschichtete Drallströmung mit heissem Kern geringerer Dichte und kälterer Aussenströmung hoher Dichte.
- Gestufte Verbrennungsführung zur Minimierung der NOx-Emissionen.
- Strahlungswärmeaustausch zwischen unterstöchiometrischem heissem Kern und Reaktionsraumwand bzw. direkter Strahlungswärmeaustausch zwischen heissem Kern und VergasungsGemisch.
- Radially stratified swirl flow with a hot core of lower density and a colder outer flow of high density.
- Staged combustion control to minimize NOx emissions.
- Radiant heat exchange between the substoichiometric hot core and reaction chamber wall or direct radiant heat exchange between the hot core and the gasification mixture.
Um den Aufbau des Brenners 100 besser zu verstehen, ist es
von Vorteil, wenn gleichzeitig zu Fig. 2 die einzelnen
Schnitte nach den Figuren 3-5 herangezogen werden. Des weiteren,
um Fig. 2 nicht unnötig unübersichtlich zu gestalten,
sind in ihr die nach den Figuren 3-5 schematisch gezeigten
Leitbleche 121a, 121b nur andeutungsweise aufgenommen worden.
Im folgenden wird bei der Beschreibung von Fig. 2 nach Bedarf
auf die restlichen Figuren 3-5 hingewiesen. To better understand the structure of
Der Brenner 100 nach Fig. 2 ist ein Vormischbrenner und besteht
aus zwei hohlen kegelförmigen Teilkörpern 101, 102, die
versetzt zueinander ineinandergeschachtelt sind. Die Versetzung
der jeweiligen Mittelachse oder Längssymmetrieachsen
101b, 102b der kegeligen Teilkörper 101, 102 zueinander
schafft auf beiden Seiten, in spiegelbildlicher Anordnung,
jeweils einen tangentialen Lufteintrittsschlitz 119, 120 frei
(Fig. 3-5), durch welche die Verbrennungsluft 115 in Innenraum
des Brenners 100, d.h. in den Kegelhohlraum 114 strömt.
Die Kegelform der gezeigten Teilkörper 101, 102 in Strömungsrichtung
weist einen bestimmten festen Winkel auf. Selbstverständlich,
je nach Betriebseinsatz, können die Teilkörper
101, 102 in Strömungsrichtung eine zunehmende oder abnehmende
Kegelneigung aufweisen, ähnlich einer Trompete resp. Tulpe.
Die beiden letztgenannten Formen sind zeichnerisch nicht erfasst,
da sie für den Fachmann ohne weiteres nachempfindbar
sind. Die beiden kegeligen Teilkörper 101, 102 weisen je
einen zylindrischen Anfangsteil 101a, 102a, die ebenfalls,
analog den kegeligen Teilkörpern 101, 102, versetzt zueinander
verlaufen, so dass die tangentialen Lufteintrittsschlitze
119, 120 über die ganze Länge des Brenners 100 vorhanden
sind. Im Bereich des zylindrischen Anfangsteils ist eine Düse
103 untergebracht, deren Eindüsung 104 in etwa mit dem engsten
Querschnitt des durch die kegeligen Teilkörper 101, 102
gebildeten Kegelhohlraums 114 zusammenfällt. Die Eindüsungskapazität
und die Art dieser Düse 103 richtet sich nach den
vorgegebenen Parametern des jeweiligen Brenners 100. Selbstverständlich
kann der Brenner rein kegelig, also ohne zylindrische
Anfangsteile 101a, 102a, ausgeführt sein. Die kegeligen
Teilkörper 101, 102 weisen des weiteren je eine Brennstoffleitung
108, 109 auf, welche entlang der tangentialen
Eintrittsschlitze 119, 120 angeordnet und mit Eindüsungsöffnungen
117 versehen sind, durch welche vorzugsweise ein gasförmiger
Brennstoff 113 in die dort durchströmende Verbrennungsluft
115 eingedüst wird, wie dies die Pfeile 116 versinnbildlichen
wollen. Diese Brennstoffleitungen 108, 109
sind vorzugsweise spätestens am Ende der tangentialen Einströmung,
vor Eintritt in den Kegelhohlraum 114, plaziert,
dies um eine optimale Luft/Brennstoff-Mischung zu erhalten.
Brennraumseitig 122 geht die Ausgangsöffnung des Brenners 100
in eine Frontwand 110 über, in welcher eine Anzahl Bohrungen
110a vorhanden sind. Die letztgenannten treten bei Bedarf in
Funktion, und sorgen dafür, dass Verdünnungsluft oder Kühlluft
110b dem vorderen Teil des Brennraumes 122 zugeführt
wird. Darüber hinaus sorgt diese Luftzuführung für eine Flammenstabilisierung
am Ausgang des Brenners 100. Diese Flammenstabilisierung
wird dann wichtig, wenn es darum geht, die
Kompaktheit der Flamme infolge einer radialen Verflachung zu
stützen. Bei dem durch die Düse 103 herangeführten Brennstoff
handelt es sich um einen flüssigen Brennstoff 112, der allenfalls
mit einem rückgeführten Abgas angereichert sein kann.
Dieser Brennstoff 112 wird unter einem spitzen Winkel in den
Kegelhohlraum 114 eingedüst. Aus der Düse 103 bildet sich so-nach
ein kegeliges Brennstoffprofil 105, das von der tangential
einströmenden rotierenden Verbrennungsluft 115 umschlossen
wird. In axialer Richtung wird die Konzentration des
Brennstoffes 112 fortlaufend durch die einströmenden Verbrennungsluft
115 zu einer optimalen Vermischung abgebaut. Wird
der Brenner 100 mit einem gasförmigen Brennstoff 113 betrieben,
so geschieht dies vorzugsweise über Oeffnungsdüsen 117
eingebracht, wobei die Bildung dieses Brennstoff/Luft-Gemisches
direkt am Ende der Lufteintrittsschlitze 119, 120 zustande
kommt. Bei der Eindüsung des Brennstoffes 112 uber die
Düse 103 wird im Bereich des Wirbelaufplatzens, also im Bereich
der Rückströmzone 106 am Ende des Brenners 100, die optimale,
homogene Brennstoffkonzentration über den Querschnitt
erreicht. Die Zündung erfolgt an der Spitze der Rückströmzone
106. Erst an dieser Stelle kann eine stabile Flammenfront 107
entstehen. Ein Rückschlag der Flamme ins Innere des Brenners
100, wie dies bei bekannten Vormischstrecken latent der Fall
ist, wogegen dort mit komplizierten Flammenhaltern Abhilfe
gesucht wird, ist hier nicht zu befürchten. Ist die Verbrennungsluft
115 zusätzlich vorgeheizt oder mit einem rückgeführten
Abgas angereichert, so unterstützt dies die Verdampfung
des flüssigen Brennstoffes 112 nachhaltig, bevor die
Verbrennungszone erreicht wird. Die gleichen Ueberlegungen
gelten auch, wenn über die Leitungen 108, 109 statt gasförmige
flüssige Brennstoffe zugeführt werden. Bei der Gestaltung
der kegeligen Teilkörper 101, 102 hinsichtlich Kegelwinkel
und Breite der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119,
120 sind enge Grenzen einzuhalten, damit sich das gewünschte
Strömungsfeld der Verbrennungsluft 115 mit der Strömungszone
106 am Ausgang des Brenners einstellen kann. Allgemein ist zu
sagen, dass eine Verkleinerung der tangentialen Lufteintrittsschlitze
119, 120 die Rückströmzone 106 weiter stromaufwärts
verschiebt, wodurch dann allerdings das Gemisch früher
zur Zündung kommt. Immerhin ist festzustellen, dass die
einmal fixierte Rückströmzone 106 an sich positionsstabil
ist, denn die Drallzahl nimmt in Strömungsrichtung im Bereich
der Kegelform des Brenners 100 zu. Die Axialgeschwindigkeit
innerhalb des Brenners 100 lässt sich durch eine entsprechende
nicht gezeigte Zuführung eines axialen Verbrennungsluftstromes
verändern. Die Konstruktion des Brenners 100
eignet sich des weiteren vorzüglich, die Grösse der tangentialen
Lufteintrittsschlitze 119, 120 zu verändern, womit
ohne Veränderung der Baulänge des Brenners 100 eine relativ
grosse betriebliche Bandbreite erfasst werden kann.The
Aus Fig. 3-5 geht nunmehr die geometrische Konfiguration der
Leitbleche 121a, 121b hervor. Sie haben Strömungseinleitungsfunktion,
wobei diese, entsprechend ihrer Länge, das jeweilige
Ende der kegeligen Teilkörper 101, 102 in Anströmungsrichtung
gegenüber der Verbrennungsluft 115 verlängern. Die
Kanalisierung der Verbrennungsluft 115 in den Kegelhohlraum
114 kann durch Oeffnen bzw. Schliessen der Leitbleche 121a,
121b um einen im Bereich des Eintritts dieses Kanals in den
Kegelhohlraum 114 plazierten Drehpunkt 123 optimiert werden,
insbesondere ist dies vonnöten, wenn die ursprüngliche Spaltgrösse
der tangentialen Lufteintrittsschlitze 119, 120 verändert
wird. Selbstverständlich können diese dynamische Vorkehrungen
auch statisch vorgesehen werden, indem bedarfsmässige
Leitbleche einen festen Bestandteil mit den kegeligen Teilkörpern
101, 102 bilden. Ebenfalls kann der Brenner 100 auch
ohne Leitbleche betrieben werden, oder es können andere
Hilfsmittel hierfür vogesehen werden.3-5 now shows the geometric configuration of the
- 11
- VergasungsbehälterGasification tank
- 22nd
- ReaktionsraumReaction space
- 33rd
- DurchflussraumFlow space
- 44th
- ZwischenrohrIntermediate tube
- 55
- Heissgase, Heissgas-SchichtungHot gases, hot gas stratification
- 5a5a
- Neue HeissgaseNew hot gases
- 66
- Zentrum, KernCenter, core
- 77
- OeffnungenOpenings
- 88th
- SekundärluftSecondary air
- 99
- Dampfsteam
- 1010th
- DrallkörperSwirl body
- 1111
- VergasungsgemischGasification mixture
- 1212th
- DrallkörperSwirl body
- 1313
- PrimärluftPrimary air
- 1414
- AbgasenExhaust
- 1515
- Brennstofffuel
- 100100
- VormischbrennerPremix burner
- 101, 102101, 102
- TeilkörperPartial body
- 101a, 102a101a, 102a
- Zylindrische AngangsteileCylindrical starting parts
- 101b, 102b101b, 102b
- LängssymmetrieachsenLongitudinal symmetry axes
- 103103
- BrennstoffdüseFuel nozzle
- 104104
- BrennstoffeindüsungFuel injection
- 105105
- BrennstoffeindüsungsprofilFuel injection profile
- 106106
- Rückströmzone (Vortex Breakdown) Reverse flow zone (vortex breakdown)
- 107107
- FlammenfrontFlame front
- 108, 109108, 109
- BrennstoffleitungenFuel lines
- 110110
- FrontwandFront wall
- 110a110a
- LuftbohrungenAir holes
- 110b110b
- KühlluftCooling air
- 112112
- Flüssiger BrennstoffLiquid fuel
- 113113
- Gasförmiger BrennstoffGaseous fuel
- 114114
- KegelhohlraumCone cavity
- 115115
- VerbrennungsluftCombustion air
- 116116
- Brennstoff-EindüsungFuel injection
- 117117
- BrennstoffdüsenFuel nozzles
- 119, 120119, 120
- Tangentiale LufteintrittsschlitzeTangential air inlet slots
- 121a, 121b121a, 121b
- LeitblecheBaffles
- 122122
- BrennraumCombustion chamber
- 123123
- Drehpunkt der LeitblechePivot point of the guide plates
Claims (8)
- Process for air-blown gasification of carbon-containing fuels, the required energy for the gasification being provided by heat exchange between an endothermic and an exothermic reaction, a hot gas being produced by the exothermic reaction of combustion of a substoichiometric fuel/air mixture, and a gasification mixture being produced by the endothermic reaction of a gasification process between a fuel and superheated steam, characterized in that the fuel/air mixture flows with central rotation into a reaction space, with the result that a central rotated hot gas stream is generated in the longitudinal direction of the reaction space, in that the gasification mixture is introduced with annular rotation into the reaction space, in the longitudinal direction opposite to the hot gas flow, with the result that the gasification mixture, in the form of the rotational annular flow flowing countercurrently in the longitudinal direction, surrounds the rotational central hot gas flow in a common reaction space, and in that the heat exchange is effected by heat radiation between the hot gas and the gasification mixture.
- Process according to Claim 1, characterized in that secondary air is admixed to the hot gas after the heat exchange process, in that this new hot gas prepares the superheated steam in the heat exchange process and flows away as exhaust gas, and in that the gasification mixture heats primary air in the heat exchange process and subsequently flows away as fuel.
- Device for carrying out a process for air-blown gasification of carbon-containing fuels, the device essentially consisting of a gasification vessel, characterized in that the gasification vessel (1) consists of a reaction space (2), an intermediate piece (4) downstream in the direction of flow of the hot gases (5) and a flow space (3), in that a burner (100) which generates a central rotational hot gas flow (5) in the longitudinal direction of the reaction space (2) is arranged at the top of the reaction space (2), in that the intermediate piece (4) has a number of rotation structures (10) which are arranged in the circumferential direction and rotate the gasification mixture (11) flowing through, and in that the hot gases (5) are surrounded by this gasification mixture (11) in a direction opposite to the direction of flow.
- Device according to Claim 3, characterized in that the burner (100) consists of at least two hollow, conical subcomponents (101, 102) which are fitted in one another in the flow direction and the longitudinal symmetry axes (101b, 102b) of which are mutually offset, in that the adjacent walls of the subcomponents (101, 102) form tangential channels (119, 120) for a combustion air flow (115) in the longitudinal extent of the subcomponents, and in that at least one fuel nozzle (103) is present in the hollow conical space (114) formed by the subcomponents (101, 102).
- Device according to Claim 4, characterized in that further fuel nozzles (117) are arranged in the region of the tangential channels (119, 120), in the longitudinal extent of the latter.
- Device according to Claim 4, characterized in that the subcomponents (101, 102) extend conically at a fixed angle in the flow direction.
- Device according to Claim 4, characterized in that the subcomponents (101, 102) have an increasing conicity in the flow direction.
- Device according to Claim 4, characterized in that the subcomponents (101, 102) have a decreasing conicity in the flow direction.
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