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WO2011107228A2 - Wasserverteilsystem in einem vergasungsreaktor - Google Patents

Wasserverteilsystem in einem vergasungsreaktor Download PDF

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Publication number
WO2011107228A2
WO2011107228A2 PCT/EP2011/000863 EP2011000863W WO2011107228A2 WO 2011107228 A2 WO2011107228 A2 WO 2011107228A2 EP 2011000863 W EP2011000863 W EP 2011000863W WO 2011107228 A2 WO2011107228 A2 WO 2011107228A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
openings
distribution system
reactor
deflection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/000863
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English (en)
French (fr)
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WO2011107228A3 (de
Inventor
Johannes Kowoll
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Uhde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020127025480A priority patent/KR101805220B1/ko
Priority to RU2012138293/05A priority patent/RU2570866C2/ru
Priority to HK13107228.4A priority patent/HK1180000B/xx
Priority to CA2791819A priority patent/CA2791819C/en
Priority to BR112012021871-9A priority patent/BR112012021871A2/pt
Priority to JP2012555323A priority patent/JP2013521353A/ja
Priority to UAA201210200A priority patent/UA110784C2/uk
Priority to CN201180019012.3A priority patent/CN102844411B/zh
Priority to US13/581,593 priority patent/US9175809B2/en
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Priority to AU2011223250A priority patent/AU2011223250B2/en
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Publication of WO2011107228A3 publication Critical patent/WO2011107228A3/de
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Definitions

  • the invention relates to a water distribution system and a water distribution method for a gasification reactor for carrying out a slag-forming entrained flow process in which the resulting synthesis gas flows downward during the gasification reaction.
  • hot gas is generated from 1200 to 2000 ° C containing molten and sticky ash particles and condensing or desubliming substances, such as e.g. Sodium, potassium, lead and zinc. These particles can form deposits on cooled walls and cause malfunctions.
  • the hot gas is often cooled by mixing with water, i. quenched, the ash particles quickly solidify.
  • fly ash particles have similar properties to cement and can form concrete-like deposits with water. So that does not happen, all the walls of the quenching room should be continuously either hot and dry or covered with a film of water.
  • a gasification reactor of this kind therefore has a first reaction space arranged at the top of the reactor, in the upper region of which a feed device for feed materials is arranged and whose side walls are equipped with tubes with internal cooling as diaphragm wall or pipe coils, at which liquid Slag can drain freely without the surface of this slag solidifies, and on the underside of which an opening with a drip edge is provided. Furthermore, a subsequent at the bottom of the second opening space in which the synthesis gas is kept dry and cooled by radiation cooling and in which a water distribution system for
  • Provision of a funnel-shaped water curtain is provided, wherein the bottom of the second space is followed by a third space and below or laterally of the third space a discharge device for synthesis gas is provided from the reactor.
  • the water curtain In order to prevent a backflow of the synthesis gas generated, the water curtain should have no gaps in the edge region. But he should also not cool so much that the slag outlet clogged. In addition, the water curtain should be evenly distributed over the circumference and thereby be as fine and thin. Furthermore, the generated, to be quenched gas jet should be centered so that the hot gas after the disintegration of the
  • Water curtain in the central region of the cross section can be effectively quenched. It would also be very advantageous if it could be used for the production of water fog recycled water, wherein the slag water used in the gasification for cooling the ash contains partly sharp-edged particles. In order to avoid strong erosion, there must be little in pipelines, distributors and nozzles
  • US 4,474,584 describes a water quench system that includes a plurality of water manifolds containing a series of exit nozzles.
  • the examples show circumferential channels that have either a square or a circular cross-section with a constant cross-sectional area.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved water distribution system and an improved water distribution method for a gasification reactor for carrying out a slag-forming flight flow method, which is the above described disadvantages no longer has and as economically as possible to install and operate.
  • the invention solves the problem by means of a water distribution system in one
  • a gasification reactor for carrying out a slag-forming air flow process, wherein the resulting synthesis gas flows down during the gasification reaction
  • Water distribution system is provided for generating a funnel-shaped water curtain
  • a discharge device for syngas from the reactor is provided by the formation of the water curtain as a water distribution system concentric annular distributor in conjunction with an axisymmetric, curved in cross-section deflection surface be, where
  • the ring distributor has at least one water inlet
  • the ring manifold has openings that emit a jet-like water
  • the deflection surface is curved in cross-section so far that it has a deflection angle of more than 60 degrees.
  • the openings are designed as upwardly directed nozzles.
  • the openings can also be one
  • Flow in the ring manifold can be used to ensure that the water jets are out of the openings with a lateral component and not only vertically out of the openings towards the deflection.
  • the ring manifold is designed with different flow cross-sections, which taper from the inlet of the ring manifold to each of the openings. It is important to ensure that a flow rate of approximately 2 m / s is maintained.
  • the flow rate must be in any case, however, more than 0.5 m / s, so that no particles can settle. It should be a
  • the strength of the generated water curtain should be between 1 and 10 mm.
  • the radius of curvature of the deflection surface is less than 0.3 meters. Deflection surfaces of this type can be obtained, for example, in an economical manner from longitudinally open, curved tubes. The concave deflection surface according to the invention can easily be turned off
  • annular distributor according to the invention on the outside thereof, as well as the cooled walls of the quenching chamber, tend to cause caking of fine particles from the particle-laden gas. Therefore, such cooled walls
  • the water distribution system can also be modified by further embodiment of the ring manifold so that the production of the water films required for the Quenchraumwandungen and the outer wall of the ring manifold itself is alike. This will be more lateral openings and them provided opposite deflection surfaces, which produce a water film which adheres to the outer wall of the ring manifold and further to the wall of the quench and runs down it.
  • the invention also achieves the object by means of a method for distributing water in a gasification reactor when carrying out a slag-forming process
  • a flow stream process in which the resulting synthesis gas flows downwards during the gasification reaction, and in which a funnel-shaped, closed at the edge, water fog is generated by
  • Each of the water jets is fanned out as it slides along the deflection surface and connects to the water jet of the respectively adjacent opening to form a closed water film
  • the expert In the design of the geometry of the water curtain, the expert has to weigh which geometric shape to choose for the particular purpose. If the water curtain in the middle of the central channel converge, so that the water curtain mainly decays in the central area, the water is without twist vertically against the
  • the falling water curtain initially contracts in the middle, then widen again during the further fall, and if a more uniform radial distribution of the drops is also desired in order to wet the edge regions of the reactor in the lower section of the water curtain, then the water curtain is a corresponding one Impose rotation around the reactor axis.
  • the water jets so in
  • At least one further water film is produced by means of lateral openings and deflecting surfaces lying opposite to them, which on cooled walls of the
  • Ring distributor or the quenching chamber which are exposed to generated gas, adheres.
  • the solids-laden water from the slag bath of the gasification reactor or the water from a slag bath of the gasification reactor downstream water cycle is used. Prior to use, only a coarse separation of larger slag particles is required, such as in a hydrocyclone.
  • FIG. 1 shows a cross section of a water distribution system for producing a water curtain with a gap and a curved surface to equalize the flat steel
  • FIG. 2 shows a plan view of the position of the water distribution system in the gasification reactor
  • FIG. 3 shows a perspective section of a ring distributor with deflection surface
  • FIG. 4 shows an advantageous geometry of a deflection surface 11
  • Fig. 5 an embodiment of the ring manifold 3 with nozzles as openings 10 and a
  • FIG. 6 shows another embodiment of the water distribution system according to the invention
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the water distribution system according to the invention.
  • Fig. 1 shows a cross-section of the device for the production of the free-falling, funnel-shaped and marginally closed water curtain with a gap according to the conventional art extended around a curved surface for equalization of the flat steel.
  • the device is in this case behind a cooled wall 2, e.g. consists of evaporator tubes.
  • the hot gas 1 flowing out of a gasifier has a temperature in the range of 1000-2000 ° C. and contains fly ash and molten
  • Coarse slag also falls in the central region of the usually cylindrical channel 1, whose diameter is in the range of 0.6 - 3 m at.
  • the quench water is fed at one or more points in the circulating channel 4 of the manifold 3, which consists of the rectangular upper part and a chamfered bottom.
  • the channel has a constant width over the circumference, but its height varies so that over the entire circumference a constant
  • Flow rate prevails inside. Only part of the cross-section is varied, drawn as height H1, but the remainder of the cross-section has a function similar to that of a flywheel to compensate for the effects of disturbances in the entrance area and deviations of the construction from the computationally ideal shape.
  • the water leaves the distributor through the outlet gap 5 and is then deflected on the deflector 6 designed as a concave surface. If small portions of the cross section of the outlet gap 5 are clogged, the outflowing water jet has gaps. On the curved surface, however, the water is forced so strongly against the concave surface that the gaps are closed. From the water film the as a ramp
  • executed deflection 6 creates a first closed water curtain 7, which falls freely, and only in the sequence of mixing with the hot gas 1 decomposes.
  • the closed water curtain prevents upward flow of the cooled, water-drop containing gas into the carburetor exit area, thereby preventing slag flow disturbances.
  • Fig. 2 shows a plan view of the position of the water distribution system in
  • the water supply via only one supply line would also be possible.
  • the ring distributor would then have a correspondingly larger diameter.
  • a larger supply line is cheaper than several smaller, but it is also stiffer, which can lead to thermal expansion differences between the manifold 3 and the pressure vessel 8. In terms of the number of feeders, an optimum can be found by the person skilled in the art.
  • Fig. 3 shows a perspective section of a ring manifold 3 with the deflection 11.
  • the same transverse velocity prevails in the flow at all openings, a largely constant circulation velocity of the water flow in
  • Ring distributor 3 required which can be achieved by varying the cross section, in the present example, this is done by varying the height, but other variations can also be used.
  • the inflow of water takes place on the transverse surface next to the inscription H1.
  • H1 represents the variable part of the height while H2 represents the variable
  • Openings can, as shown in FIG. 3, be designed as round bores, but also as rectangular slots or as straight or curved nozzles.
  • the pulse of the circulating flow in the ring manifold 3 can be used for this purpose. It is sufficient, the
  • openings 10 so that the peripheral component of the pulse is not destroyed when the water exits through the openings 10. If the upper wall of the ring manifold 3 is significantly thinner than the length of the opening in the circumferential direction, the openings can be made perpendicular to the wall. For a thicker wall, the openings should be made obliquely, the favorable angle resulting from the normal-directed and the tangential velocity components by vector addition.
  • Fig. 4 shows an advantageous geometry of a deflection surface 11.
  • the deflection surface should have a substantially circular or elliptical shape and comprise a deflection angle BETA.
  • the radii R1 and R2 can be varied within a wide range.
  • At the end of the curved part of the deflection is an in
  • Longitudinal section straight section B provided, i. a cone section in 3-dimensional view, so that no centrifugal forces on the trailing edge act on the water and change the direction of the beam. Only a short "straight" section is required, for a length of 5 to 10 water film thicknesses, that is 10 to 20 mm for a 2 mm thick
  • Fig. 5 shows an embodiment of the ring manifold 3 with nozzles as openings 10.
  • the outflow of water from the ring manifold 3 takes place here with nozzles which are inclined in the tangential direction.
  • the deflection surface 11 can be inclined first outwards in order to achieve larger circulation angle and thus to cause the path on which the water jets are pressed flat by the centrifugal forces, is extended.
  • Fig. 5 shows the generation of a water film 15, which on the
  • openings 12 are provided through which a part of the water circulating in the distributor flows into a gap 14, e.g. is formed by the inner wall of the ring manifold and a cylindrical plate 13 which is curved at the upper end, so that the water jets formed through the openings 12 are pressed flat and form a thin film on the surface first.
  • the openings 12 may have similar shapes as the openings 10, so holes, slots or nozzles.
  • the circulation speed should be maintained in the flow, so that the film formed on the surface 13 is still thrown within the gap 14 by the centrifugal force to the wall 16.
  • the width of the gap 14 may be greater than that of the water film at low film thicknesses.
  • the deflection surface at the upper end of the sheet 13 is intended to have a very small radius, e.g. 30 mm.
  • the diameter of the openings 12 and the width of the gap 14 can be significantly greater than the thickness of the wall film produced, so that coarser, e.g. 0 mm large slag grains can flow through this device with the water unhindered.
  • a design example for an embodiment according to FIG. 5 is intended to clarify the mode of operation:
  • a funnel-shaped free-falling water curtain with the following initial parameters is to be generated:
  • the quench water contains solid particles, which can be up to 5 mm in size.
  • the nozzle inner diameter is then to choose with 10 mm to exclude blockages.
  • the distance of the nozzles is selected so that the required speed of 1.5 - 2 m / s prevails in the nozzles.
  • the nozzles should therefore be 40 mm apart.
  • Fig. 6 shows another embodiment of the invention
  • the free-falling water curtain 7 is produced in a similar manner as in FIGS. 3 and 5.
  • the wall film is produced by tangential injection of the water flowing through openings 12 onto the surface 16.
  • the speed of the water in the openings 12 may be higher than the speed of circulation of the water in the distributor 4, so that the
  • Water jets are pressed against the wall 16 and form a flat film.
  • a smaller, e.g. 10 mm wide diameter jump between surfaces 16 and 17 are provided so that first a rotating, 10 mm thick water layer is formed, from which a thinner wall film with a first low vertical speed on the wall 17 succeeds.
  • a cylindrical wall with a diameter of 2 m is to be protected from deposits with a thin film of water, the narrowest cross sections being at least 10 mm wide
  • a centrifugal centrifugal force of 25 m / s 2 which is significantly higher than the gravitational acceleration, which is a closed, thinner and on the wall adhesive water film can be produced.
  • the areas with speeds above 3 m / s are to be made of materials that are resistant to erosion, eg
  • Fig. 7 shows another embodiment of the invention
  • the free-falling water curtain 7 is produced similarly as in Figs. 3-6 and the wall film as in Fig. 5.
  • the partition consists of two concentric surfaces 16 and 17 and the water supply for the production of the film 16 and the
  • Openings round, angular, straight / slanted slots or nozzles

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Abstract

Wasserverteilsystem in einem Vergasungsreaktor zur Durchführung eines schlackebildenden Flugstromverfahrens, wobei zur Bildung eines Wasserschleiers als Wasserverteilsystem ein konzentrischer Ringverteiler in Verbindung mit einer achsensymmetrischen, im Querschnitt konkav gekrümmten Umlenkfläche vorgesehen werden, wobei der Ringverteiler mindestens einen Wasserzulauf aufweist, der Ringverteiler Öffnungen aufweist, die für einen strahlförmigen Wasseraustritt geeignet ausgeführt sind, die Strahlrichtung der Öffnungen auf die Innenseite der konkav gekrümmten Umlenkfläche weist, in Strahlrichtung der Öffnungen die flächige Ausrichtung der konkav gekrümmten Fläche so ausgeprägt ist, dass die Strahlrichtung und die Tangentenebene der Fläche am Auftreffpunkt des Strahls im spitzen Winkel zwischen 0 und 45 Grad zueinander ausgerichtet sind, und die Umlenkfläche im Querschnitt soweit gekrümmt ist, dass sie einen Umlenkwinkel von mehr als 60 Grad aufweist. Hierbei wird so verfahren, dass das Wasser unter Druck in einen Ringverteiler geleitet wird, den es schnell durchströmt, bis es durch Öffnungen aus dem Ringverteiler austritt, beim Austritt aus den Öffnungen jeweils einen Wasserstrahl bildet, der auf eine Umlenkfläche trifft, jeder der Wasserstrahlen beim Gleiten entlang der Umlenkfläche aufgefächert wird und sich mit dem Wasserstrahl der jeweils benachbarten Öffnung zu einem geschlossenen Wasserfilm verbindet, dieser geschlossene Wasserfilm nach Verlassen der Umlenkfläche in Abwärtsrichtung in den Innenraum des Reaktors geleitet wird.

Description

Wasserverteilsystem in einem Vergasungsreaktor
[0001] Die Erfindung betrifft ein Wasserverteilsystem und ein Wasserverteilungsverfahren für einen Vergasungsreaktor zur Durchführung eines schlackebildenden Flugstromverfahrens, bei der das entstehende Synthesegas während der Vergasungsreaktion abwärts strömt. Bei derartigen Verfahren wird heißes Gas von 1200 bis 2000 °C erzeugt, welches geschmolzene und klebrige Aschepartikel und kondensierende oder desublimierende Stoffe enthält, wie z.B. Natrium, Kalium, Blei und Zink. Diese Partikel können an gekühlten Wänden Ablagerungen bilden und Betriebsstörungen verursachen.
[0003] Um das zu verhindern, wird häufig das heiße Gas durch Vermischung mit Wasser abgekühlt, d.h. gequencht, wobei die Aschepartikel schnell erstarren. Die feinen
Flugaschepartikel weisen jedoch ähnliche Eigenschaften wie Zement auf und können mit Wasser betonartige Ablagerungen bilden. Damit das nicht passiert, sollen alle Wände des Quenchraumes kontinuierlich entweder heiß und trocken oder mit einem Wasserfilm bedeckt werden.
[0004] Nach bekanntem Stand der Technik, wie er beispielsweise in der
WO 2009/036985 A1 beschrieben wird, weist ein derartiger Vergasungsreaktor daher einen ersten, oben im Reaktor angeordneten Reaktionsraum auf, in dessen oberen Bereich eine Zuführvorrichtung für Einsatzstoffe angeordnet ist und dessen Seitenwände mit Rohren mit Innenkühlung als Membranwand oder Rohrschlangen ausgestattet sind, an denen flüssige Schlacke frei ablaufen kann, ohne dass die Oberfläche dieser Schlacke dabei erstarrt, und an dessen Unterseite eine Öffnung mit einer Abtropfkante vorgesehen wird. Weiterhin einen sich unten an die Öffnung anschließenden zweiten Raum, in dem das Synthesegas trocken gehalten und durch Strahlungskühlung abgekühlt wird und bei dem ein Wasserverteilsystem zur
Erzeugung eines trichterförmigen Wasserschleiers vorgesehen wird, wobei sich unten an den zweiten Raum ein dritter Raum anschließt und unten oder seitlich des dritten Raums eine Abzugsvorrichtung für Synthesegas aus dem Reaktor vorgesehen ist.
[0005] Um eine Rückströmung des erzeugten Synthesegases zu verhindern, soll der Wasserschleier keine Lücken im Randbereich aufweisen. Er soll aber auch nicht so stark kühlen, dass der Schlackeaustritt verstopft. Außerdem soll der Wasserschleier gleichmäßig über den Umfang verteilt und dabei möglichst fein und dünn sein. Ferner soll der erzeugte, zu quenchende Gasstrahl zentriert werden, damit das heiße Gas nach dem Zerfall des
Wasserschleiers im zentralen Bereich des Querschnitts möglichst effektiv gequencht werden kann. [0006] Sehr vorteilhaft wäre es auch, wenn für die Erzeugung des Wasserschleiers rückgeführtes Wasser eingesetzt werden könnte, wobei das bei der Vergasung zur Abkühlung der Asche verwendete Schlackewasser zum Teil scharfkantige Partikel enthält. Um starke Erosion zu vermeiden, müssen in Rohrleitungen, Verteilern und Düsen geringe
Strömungsgeschwindigkeiten, z.B. etwa 2 m/s eingehalten werden, allerdings werden bei zu niedrigen Geschwindigkeiten, typisch unterhalb 0.5 m/s, Ablagerungen gebildet.
[0007] Ein großes Problem stellen auch die Anforderungen an die Betriebssicherheit der Einrichtungen dar, mit denen ein derartiger Wasserschleier erzeugt werden soll. Dies betrifft vor allem den Ringverteiler, aber auch die in der WO 2009/036985 A1 beschriebene Rampe.
Sofern rückgeführtes Wasser verwendet werden soll, besteht das Problem der dauerhaften Reinhaltung der Wasseraustrittsöffnungen, aus denen das Wasser auf die Rampe gleichmäßig verteilt werden soll, seien es nun Schlitze oder Bohrungen oder Düsen, sowie das der dauerhaften Freihaltung der Rampe von Ablagerungen selbst. Hierbei ist auch zu
berücksichtigen, dass diese genannten Anlagenteile nur schwer zugänglich sind.
[0008] Für die Zuleitung einer Flüssigkeit zu mehreren Düsen werden meistens
gewöhnliche Rohrleitungen oder Ringverteiler mit konstantem Querschnitt verwendet. Die US 4,474,584 beschreibt ein Wasserquenchsystem, das mehrere Wasserverteiler beinhaltet, die eine Reihe von Austrittsdüsen enthalten. Die beispeilhaften Abbildungen zeigen umlaufende Kanäle, die entweder einen quadratischen oder einen runden Querschnitt mit konstanter Querschnittsfläche aufweisen.
[0009] In derartigen Verteilern sinkt nach jeder Düse die Geschwindigkeit, wodurch der statische Druck ansteigt, so dass der Durchsatz der Flüssigkeit durch die Düsen variiert. Bei einem üblichen Verteiler führt das jedoch zu starker Ungleichmäßigkeit der Wasserverteilung. Eine annähernd ausgeglichene Wasserverteilung über den Umfang kann zwar durch Erhöhung der Geschwindigkeit in den Düsen erreicht werden, so dass der Druckverlust in Düsen deutlich höher als der dynamische Druck des Wassers im Verteiler ist. Mit erhöhter Geschwindigkeit würde sich jedoch die Erosion des Wandmaterials beim Einsatz in einem
Flugstromvergasungsreaktor über das erträgliche Maß hinaus erhöhen.
[0010] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Wasserverteilsystem und ein verbessertes Wasserverteilungsverfahren für einen Vergasungsreaktor zur Durchführung eines schlackebildenden Flugstromverfahrens zur Verfügung zu stellen, welches die oben beschriebenen Nachteile nicht mehr aufweist und möglichst ökonomisch zu installieren und zu betreiben ist.
[0011] Die Erfindung löst die Aufgabe mittels eines Wasserverteilsystems in einem
Vergasungsreaktor zur Durchführung eines schlackebildenden Flugstromverfahrens, bei der das entstehende Synthesegas während der Vergasungsreaktion abwärts strömt, der
Vergasungsreaktor aufweisend
• einen ersten, oben im Reaktor angeordneten Reaktionsraum, in dessen oberen Bereich eine Zuführvorrichtung für Einsatzstoffe angeordnet ist, und dessen Seitenwände mit Rohren mit Innenkühlung als Membranwand oder Rohrschlangen ausgestattet sind, an denen flüssige Schlacke frei ablaufen kann, ohne dass die Oberfläche dieser Schlacke dabei erstarrt, und an dessen Unterseite eine Öffnung mit einer Abtropfkante vorgesehen wird,
• sich unten an die Öffnung ein zweiter Raum anschließt, in dem das Synthesegas
trocken gehalten und durch Strahlungskühlung abgekühlt wird, und ein
Wasserverteilsystem zur Erzeugung eines trichterförmigen Wasserschleiers vorgesehen wird,
• sich unten an den zweiten Raum ein dritter Raum anschließt und unten oder seitlich des dritten Raums eine Abzugsvorrichtung für Synthesegas aus dem Reaktor vorgesehen ist, indem zur Bildung des Wasserschleiers als Wasserverteilsystem ein konzentrischer Ringverteiler in Verbindung mit einer achsensymmetrischen, im Querschnitt konkav gekrümmten Umlenkfläche vorgesehen werden, wobei
• der Ringverteiler mindestens einen Wasserzulauf aufweist,
• der Ringverteiler Öffnungen aufweist, die für einen strahlförmigen Wasseraustritt
geeignet ausgeführt sind,
• die Strahlrichtung der Öffnungen auf die Innenseite der konkav gekrümmten
Umlenkfläche weist,
• in Strahlrichtung der Öffnungen die flächige Ausrichtung der konkav gekrümmten Fläche so ausgeprägt ist, dass die Strahlrichtung und die Tangentenebene der
Querschnittsfläche am Auftreffpunkt des Strahls im spitzen Winkel zwischen 0 und 45 Grad zueinander ausgerichtet sind, und
• die Umlenkfläche im Querschnitt soweit gekrümmt ist, dass sie einen Umlenkwinkel von mehr als 60 Grad aufweist.
[0012] In Ausgestaltungen des Wasserverteilsystems wird vorgesehen, dass die Öffnungen als nach oben gerichtete Düsen ausgeführt werden. Die Öffnungen können auch eine
tangentiale Neigung in Richtung des Reaktorumfangs oder auch eine Neigung zur Mittelachse des Reaktors hin aufweisen. Je nach Ausführung der Düsen kann auch der Impuls der
Strömung im Ringverteiler dazu genutzt werden, dass die Wasserstrahlen aus den Öffnungen mit einer seitlichen Komponente und nicht nur vertikal aus den Öffnungen hin zur Umlenkfläche geführt werden.
[0013] In einer weiteren Ausgestaltung des Wasserverteilsystems wird vorgesehen, dass der Ringverteiler mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten ausgeführt wird, die sich vom Zulauf des Ringverteilers aus zu jeder der Öffnungen verjüngen. Hierbei ist darauf zu achten, dass eine Strömungsgeschwindigkeit von möglichst ca. 2 m/s eingehalten wird. Sofern
Schlackewasser oder sonstiges, partikelbeladenes Rückführwasser für den Wasserschleier zum Einsatz gebracht werden soll, muss die Strömungsgeschwindigkeit in jedem Fall aber mehr als 0,5 m/s betragen, damit sich keine Partikel absetzen können. Dabei soll eine
Strömungsgeschwindigkeit von 3 m/s wegen der Erosionsgefahr nicht überschritten werden. Die Stärke des erzeugten Wasserschleiers soll zwischen 1 und 10 mm betragen. Die
Strömungsquerschnitte des Ringverteilers sind durch den Fachmann dementsprechend auszulegen.
[0014] In weiteren Ausgestaltungen des Wasserverteilsystems wird vorgesehen, dass der Krümmungsradius der Umlenkfläche weniger als 0,3 Meter beträgt. Umlenkflächen solcher Art kann man beispielsweise in ökonomischer weise gewinnen aus längsseitig offenen, gebogenen Rohren. Die erfindungsgemäße konkave Umlenkfläche lässt sich problemlos aus
abschnittsweise aneinander gehefteten oder ineinander geschobenen Abschnitten
zusammensetzen, um die Wartung zu erleichtern.
[0015] In weiteren Ausgestaltungen des Wasserverteilsystems wird vorgesehen, dass sich an die Krümmung der Umlenkfläche ein gerader Abschnitt anschließt. Konstruktiv läßt sich dies erreichen, indem das Segment für den Austritt des Wasserschleiers nicht herausgenommen, sondern nach dem längsseitigen Aufschneiden nach oben herausgebogen und begradigt wird, wodurch sich ein Baseballkappen-artiger Querschnitt für die konkave Umlenkfläche ergibt.
[0016] Der erfindungsgemäße Ringverteiler neigt auf seiner Außenseite ebenso wie die gekühlten Wandungen des Quenchraums dazu, dass Anbackungen von feinen Partikeln aus dem partikelbeladenen Gas wachsen. Daher werden solche gekühlten Wandungen
üblicherweise mit einem Wasserfilm versehen. Das Wasserverteilungssystem kann durch weitere Ausgestaltung des Ringverteilers auch so modifiziert werden, dass die Erzeugung der für die Quenchraumwandungen und der Außenwand des Ringverteilers selbst erforderlichen Wasserfilme gleichermaßen erfolgt. Hierbei werden weitere seitliche Öffnungen und ihnen gegenüberliegende Umlenkflächen vorgesehen, die einen Wasserfilm erzeugen, der an der Außenwandung des Ringverteilers und weiter an der Wandung des Quenchraums anhaftet und daran herabläuft.
[0017] Die Erfindung löst die Aufgabe auch mittels eines Verfahrens zur Wasserverteilung in einem Vergasungsreaktor bei der Durchführung eines schlackebildenden
Flugstromverfahrens, bei der das entstehende Synthesegas während der Vergasungsreaktion abwärts strömt, und bei der ein trichterförmiger, am Rand geschlossener, Wasserschleier erzeugt wird, indem
• das Wasser unter Druck in einen Ringverteiler geleitet wird, den es schnell durchströmt, bis es durch Öffnungen aus dem Ringverteiler austritt
• beim Austritt aus den Öffnungen jeweils einen Wasserstrahl bildet, der auf eine
Umlenkfläche trifft,
• jeder der Wasserstrahlen beim Gleiten entlang der Umlenkfläche aufgefächert wird und sich mit dem Wasserstrahl der jeweils benachbarten Öffnung zu einem geschlossenen Wasserfilm verbindet,
• dieser geschlossene Wasserfilm nach Verlassen der Umlenkfläche in Abwärtsrichtung in den Innenraum des Reaktors geleitet wird.
[0018] Bei der Gestaltung der Geometrie des Wasserschleiers hat der Fachmann abzuwägen, welche geometrische Form für den jeweiligen Zweck zu wählen ist. Soll der Wasserschleier in der Mitte des zentralen Kanals zusammenlaufen, so dass der Wasserschleier überwiegend im zentralen Bereich zerfällt, ist das Wasser ohne Drall vertikal gegen die
Umlenkfläche zu richten. Soll sich der fallende Wasserschleier aber zunächst in der Mitte zusammenziehen, dann während des weiteren Fallls aber wieder aufweiten und ist auch eine gleichmäßigere radiale Verteilung der Tropfen gewünscht, um die Randbereiche des Reaktors im unteren Abschnitt des Wasserschleiers zu benetzen, dann ist dem Wasserschleier eine entsprechende Rotation um die Reaktorachse aufzuprägen. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher vorgesehen, dass die Wasserstrahlen so in
Umfangsrichtung des Reaktors geneigt auf die Umlenkfläche geleitet werden, dass der geschlossene Wasserfilm eine Rotation um die Reaktorachse ausführt.
[0019] In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
vorgesehen, dass über seitliche Öffnungen und ihnen gegenüberliegende Umlenkflächen mindestens ein weiterer Wasserfilm erzeugt wird, der an gekühlten Wandungen des
Ringverteilers oder des Quenchraums, die erzeugtem Gas ausgesetzt sind, anhaftet. [0020] In weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgesehen, dass als Wasser das feststoffbeladene Wasser aus dem Schlackebad des Vergasungsreaktor oder das Wasser aus einem dem Schlackebad des Vergasungsreaktors nachgeschalteten Wasserkreislauf verwendet wird. Vor der Verwendung ist lediglich eine Grobabscheidung größerer Schlackepartikel erforderlich, etwa in einem Hydrozyklon.
[0021] Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand von 6 Skizzen dargestellt.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 : einen Querschnitt eines Wasserverteilsystems zur Erzeugung eines Wasserschleiers mit einem Spalt und einer gekrümmten Fläche zur Vergleichmäßigung des flachen Stahls,
Fig. 2: eine Draufsicht auf die Lage des Wasserverteilsystems im Vergasungsreaktor, Fig. 3: einen Perspektivischen Ausschnitt aus einem Ringverteiler mit Umlenkfläche, Fig. 4: eine vorteilhafte Geometrie einer Umlenkfläche 11 ,
Fig. 5: eine Ausführungsform des Ringverteilers 3 mit Düsen als Öffnungen 10 und einer
Vorrichtung zu Erzeugung eines weiteren Wasserfilms,
Fig. 6: eine weitere Ausführungsfom des erfindungsgemäßen Wasserverteilsystems, Fig. 7 eine weitere Ausführungsfom des erfindungsgemäßen Wasserverteilsystems.
[0022] Fig. 1 zeigt einen Querschnitt der Vorrichtung für die Erzeugung des frei fallenden, trichterförmigen und am Rande geschlossenen Wasserschleiers mit einem Spalt nach dem herkömmlichen Stand der Technik erweitert um eine gekrümmte Fläche für Vergleichmäßigung des flachen Stahls. Die Vorrichtung befindet sich hierbei hinter einer gekühlten Wand 2, die z.B. aus Verdampferrohren besteht. Das heisse, aus einem Vergaser ausströmende Gas 1 hat eine Temperatur im Bereich von 1000 - 2000°C und enthält Flugasche und geschmolzene
Schlackepartikel. Grobe Schlacke fällt ebenfalls im zentralen Bereich des üblicherweise zylindrischen Kanals 1 , dessen Durchmesser im Bereich von 0.6 - 3 m liegt, an.
[0023] Das Quenchwasser wird an einer oder an mehreren Stellen in den umlaufenden Kanal 4 des Verteilers 3 eingespeist, der aus dem rechtwinkligen oberen Teil und einem abgeschrägten Boden besteht. Der Kanal hat eine konstante Breite über den Umfang, aber seine Höhe variiert so, dass auf dem gesamten Umfang eine konstante
Strömungsgeschwindigkeit im Inneren herrscht. Variiert wird nur ein Teil des Querschnitts, als Höhe H1 gezeichnet, dagegen hat der übrige Teil des Querschnitts eine ähnliche Funktion wie ein Schwungrad, um Auswirkungen von Störungen im Eintrittsbereich und von Abweichungen der Konstruktion von der rechnerisch idealen Form auszugleichen. [0024] Das Wasser verlässt den Verteiler durch den Austrittsspalt 5 und wird danach auf der als konkave Fläche ausgeführten Umlenkung 6 umgelenkt. Falls kleine Abschnitte des Querschnitts des Austrittsspalts 5 verstopft sind, weist der ausströmende Wasserstrahl Lücken auf. Auf der gekrümmten Fläche wird das Wasser jedoch so kräftig gegen die konkave Fläche gedrückt, dass die Lücken geschlossen werden. Aus dem Wasserfilm der als Rampe
ausgeführten Umlenkung 6 entsteht ein zuerst geschlossener Wasserschleier 7, der frei fällt, und erst in der Folge der Vermischung mit dem heissen Gas 1 zerfällt. Der geschlossene Wasserschleier verhindert eine Aufwärtsströmung des gekühlten, wassertropfenhaltigen Gases in den Vergaseraustrittsbereich, wodurch Störungen des Schlackeablaufs verhindert werden.
[0025] Der Nachteil bei dieser Art der Erzeugung eines Wasserschleiers ist, dass das Quenchwasser Feststoffe enthält, die einen ein 1 - 10 mm großen Spalt immer stärker verstopfen können, wodurch der erzeugte Schleier trotz der Krümmung Lücken aufweisen würde, zumindest wenn der Schleier meistens nur wenige Milimeter dick sein soll. Praktisch bedeutet dies, dass der Wasserschleier aus Gründen der Betriebssicherheit stärker als verfahrenstechnisch erforderlich ausgeführt werden müsste, oder dass das einzusetzende Wasser zuvor aufwändig von Partikeln zu reinigen wäre, wenn nicht sogar die Verwendung von Frischwasser erforderlich werden würde. Dieser Nachteil kann jedoch dadurch vermieden werden, dass anstatt eines schmalen umlaufenden Spaltes mehrere breitere auf dem Umfang verteilte Öffnungen vorgesehen sind, wobei die ausströmenden Strahlen auf der konkaven Umlenkung 6 durch die Zentrifugalkraft flach gedrückt werden und einen geschlossenen Film bilden.
[0026] Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Lage des Wasserverteilsystems im
Vergasungsreaktor, mit dem Druckbehälter 8, den Zuleitungen 9 des Wassers in den
Ringverteiler 3 und den zentralen zylindrischen Kanal mit heißem Gas 1. Die Wasserzuführung über nur eine Zuleitung wäre auch möglich. Der Ringverteiler müsste dann einen entsprechend größeren Durchmesser haben. Eine größere Zuleitung ist zwar preiswerter als mehrere kleinere, aber sie ist auch steifer, was zu thermischen Dehnungsdifferenzen zwischen dem Verteiler 3 und dem Druckbehälter 8 führen kann. Bei der Anzahl der Zuführungen ist vom Fachmann jeweils ein Optimum zu finden.
[0027] Fig. 3 zeigt einen perspektivischen Ausschnitt aus einem Ringverteiler 3 mit der Umlenkfläche 11. Die erfindungsgemäße Erzeugung des Wasserschleiers 7 erfolgt mittels deutlich größerer Öffnungen 10, die nicht verstopft werden können, und mit einer Umlenkfläche 11 , auf die die ausströmenden Wasserstrahlen durch Zentrifugalkräfte flach gedrückt werden und beim Austritt einen flachen Wasserschleier 7 bilden. [0028] Damit an allen Öffnungen die gleiche Quergeschwindigkeit in der Anströmung herrscht, ist eine weitgehend konstante Umlaufgeschwindigkeit der Wasserströmung im
Ringverteiler 3 erforderlich, was durch Variation des Querschnitts erreicht werden kann, im vorliegenden Beispiel geschieht dies durch Variation der Höhe, andere Variationsmöglichkeiten können aber ebenso genutzt werden. Der Zulauf des Wassers erfolgt auf der Querfläche neben der Beschriftung H1. H1 stellt dabei den variablen Teil der Höhe dar, dagegen H2 den
Konstanten Teil der Gesamthöhe, die sich additiv aus H1 und H2 zusammensetzt. Die
Öffnungen können, wie in Fig. 3 gezeigt, als runde Bohrungen, aber auch als rechteckige Schlitze oder als gerade bzw. gebogene Düsen ausgeführt werden.
[0029] Soll der Wasserschleier in Umfangsrichtung verdrallt werden, kann der Impuls der Umlaufströmung im Ringverteiler 3 hierzu genutzt werden. Es ist dabei ausreichend, die
Öffnungen 10 so zu gestalten, dass die Umfangskomponente des Impulses beim Austritt des Wassers durch die Öffnungen 10 nicht zerstört wird. Wenn die obere Wand des Ringverteilers 3 deutlich dünner als die Länge der Öffnung in Umfangsrichtung ist, können die Öffnungen senkrecht zu der Wand gefertigt werden. Bei einer dickeren Wand sollen die Öffnungen schräg gefertigt werden, wobei der günstige Winkel sich aus der normal-gerichteten und der tangential- gerichteten Geschwindigkeitskomponenten durch Vektoraddition ergibt.
[0030] Fig. 4 zeigt eine vorteilhafte Geometrie einer Umlenkfläche 11. Die Umlenkfläche soll im Wesentlichen eine kreisförmige oder elliptische Form aufweisen und einen Umlenkwinkel BETA umfassen. Versuche haben gezeigt, dass die Radien R1 und R2 in einem weiten Bereich variiert werden können. Am Ende des gekrümmten Teils der Umlenkfläche ist ein im
Längsschnitt gerader Abschnitt B vorgesehen, d.h. ein Konusabschnitt bei 3-dimensionaler Betrachtung, damit keine Zentrifugalkräfte an der Abrisskante auf das Wasser wirken und die Richtung des Strahls verändern. Nur ein kurzer„gerader" Abschnitt ist erforderlich. Bei einer Länge von 5 bis 10 Wasserfilmstärken, das sind 10 bis 20 mm bei einem 2 mm dicken
Wasserfilm, der an der Umlenkfläche entlanggleitet, wird ein stabiler, gleichmäßiger
Wasserschleier erzeugt.
[0031] Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Ringverteilers 3 mit Düsen als Öffnungen 10. Die Ausströmung des Wassers aus dem Ringverteiler 3 erfolgt hierbei mit Düsen, die in die tangentiale Richtung geneigt sind. Die Umlenkfläche 11 kann dabei zuerst nach aussen geneigt werden, um grössere Umlaufwinkel zu erreichen und damit zu bewirken, dass der Weg, auf dem die Wasserstrahlen durch die Fliehkräfte flach gedrückt werden, verlängert wird. [0032] Weiterhin zeigt Fig. 5 die Erzeugung eines Wasserfilms 15, der auf der dem
Reaktorraum zugewandten Seite am Ringverteiler 3 herabläuft und ihn so vor Anbackungen schützt. In der zylindrischen Innenwand des Ringverteilers 3 sind daher Öffnungen 12 vorgesehen, durch die ein Teil des im Verteiler zirkulierenden Wassers in einen Spalt 14 einströmt, der z.B. durch die Innenwand des Ringverteilers und ein zylindrisches Blech 13 geformt ist, das am oberen Ende gekrümmt ist, damit die durch die Öffnungen 12 geformten Wasserstrahlen flach gedrückt werden und einen dünnen Film zuerst auf der Fläche 13 bilden. Die Öffnungen 12 können ähnliche Formen wie die Öffnungen 10 haben, also Bohrungen, Schlitze oder Düsen.
[0033] Die Umlaufgeschwindigkeit soll bei der Durchströmung erhalten bleiben, damit der auf der Fläche 13 gebildete Film noch innerhalb des Spaltes 14 durch die Zentrifugalkraft an die Wand 16 geschleudert wird. Die Breite des Spaltes 14 kann bei geringen Filmstärken größer sein als die des Wasserfilms. Die Umlenkfläche am oberen Ende des Blechs 13 soll einen sehr kleinen Radius, z.B. 30 mm, haben. Der Durchmesser der Öffnungen 12 und die Breite des Spaltes 14 können deutlich größer sein als die Dicke des erzeugten Wandfilms, so dass gröbere, z.B. 0 mm große Schlackekörner diese Vorrichtung mit dem Wasser ungehindert durchströmen können.
[0034] Ein Auslegungsbeispiel für eine Ausführungsform entsprechend Fig. 5 soll die Funktionsweise weiter verdeutlichen: Ein trichterförmiger frei fallender Wasserschleier mit folgenden Anfangsparametern soll erzeugt werden:
• Durchmesser 1 m,
• Geschwindigkeit 1.5 - 2 m/s,
• Stärke 2 mm.
Das Quenchwasser enthält Feststoffteile, die bis zu 5 mm groß sein können.
[0035] Der Düseninnendurchmesser ist dann mit 10 mm zu wählen, um Verstopfungen ausschließen. Der Abstand der Düsen wird so gewählt, dass die geforderte Geschwindigkeit von 1.5 - 2 m/s in den Düsen herrscht. Die Düsen sollen daher 40 mm voneinander entfernt sein. Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass ein flacher Wasserschleier bereits bei Zentrifugalkräften oberhalb von 10 m/s2 erzeugt werden kann, wenn die Düsen dicht nebeneinander untergebracht sind. Je kleiner der Radius, desto höher die Zentrifugalkräfte und desto größer der zulässige Abstand und der Innendurchmesser der Düsen. Bei einem Radius des Umlenkblechs von 30 mm wirkt auf das Wasser eine Zentrifugalbeschleunigung von 75 m/s2 bei 1.5 m/s und 133 m/s2 bei 2 m/s - das ist das 7 bis 13- fache der Erdbeschleunigung. Versuche haben gezeigt, dass ein gleichmäßiger und flacher Wasserschleier unter diesen Bedingungen erzeugt wird.
[0036] Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsfom des erfindungsgemäßen
Wasserverteilsystems. Der frei fallende Wasserschleier 7 wird ähnlich erzeugt wie in Fig. 3 und 5. Der Wandfilm wird jedoch durch tangentiale Eindüsung des durch Öffnungen 12 strömenden Wassers auf die Fläche 16 erzeugt. Die Geschwindigkeit des Wassers in den Öffnungen 12 kann höher sein als die Umlaufgeschwindigkeit des Wassers im Verteiler 4, so dass die
Wasserstrahlen gegen die Wand 16 gedrückt werden und einen flachen Film bilden. Um die Bildung eines homogenen Films zu begünstigen, kann zusätzlich ein kleiner, z.B. 10 mm breiter Durchmessersprung zwischen Flächen 16 und 17 vorgesehen werden, so dass zuerst eine rotierende, 10 mm dicke Wasserschicht gebildet wird, von dem aus ein dünnerer Wandfilm mit einer zuerst geringen vertikalen Geschwindigkeit an der Wand 17 gelingt.
[0037] Die Auslegung soll am folgenden Beispiel näher erläutert werden. Eine zylindrische Wand mit einem Durchmesser von 2 m soll mit einem dünnen Wasserfilm vor Ablagerungen geschützt werden, wobei die engsten Querschnitte mindestens 10 mm breit sollen, um
Verstopfungen auszuschliessen, und die erforderliche normale Anfangsgeschwindigkeit des frei fallenden Wasserschleiers 7 und damit auch die normale Wasseraustrittsgeschwindigkeit in den Öffnungen 10 und 12 etwa 5 m/s beträgt.
[0038] Bei einer tangentialen Geschwindigkeit von 5 m/s an der Fläche 16 wirkt auf das durch Schlitze 12 ausströmende Wasser eine Zentrifugalbeschleunigung von 25 m/s2, die deutlich höher als die Erdbeschleunigung ist, womit ein geschlossener, dünner und an der Wand haftender Wasserfilm erzeugt werden kann. Die Bereiche mit Geschwindigkeiten über 3 m/s sollen aus Materialien hergestellt werden, die gegen Erosion beständig sind, z.B.
Gusseisen oder Keramik oder können durch metallische Teile mittels Auftragsschweißung mit geeignetem Material beschichtet werden.
[0039] Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsfom des erfindungsgemäßen
Wasserverteilsystems. Der frei fallende Wasserschleier 7 wird ähnlich erzeugt wie in Fig. 3 - 6 und der Wandfilm wie in Fig. 5. Die Trennwand besteht jedoch aus zwei konzentrischen Flächen 16 und 17 und die Wasserversorgung für die Erzeugung des Films 16 und des
Wasserschleiers Filme 7 erfolgt durch den Zwischenraum. Diese Lösung ist besonders günstig, wenn das Wasser aus dem Schlackebad innerhalb des Druckbehälters mit geeigneten
Pumpmitteln, z.B. Injektoren, zu den Öffnungen 10 und 12 gefördert wird. Bezugszeichenliste
Zentraler zylindrischer Kanal mit heissem Gas, 1200-1800°C, bis 80 bar
Gekühlte Wand
Ringverteiler
Durchströmter Querschnitt des Ringverteilers mit zirkulierendem Quenchwasser
Austrittsspalt
Umlenkung
Wasserschleier
Druckbehälter
Zuleitungen (eine oder mehrere) des Wasser in den Verteiler
Öffnungen (rund, eckig, gerade / schräge Schlitze) oder Düsen
Umlenkblech oder Form
Öffnungen, wie 10
Ringblech
Spalt
Wandfilm
Zylindrische Trennwand
Zylindrische Trennwand

Claims

Patentansprüche
1. Wasserverteilsystem in einem Vergasungsreaktor zur Durchführung eines
schlackebildenden Flugstromverfahrens, bei der das entstehende Synthesegas während der Vergasungsreaktion abwärts strömt, der Vergasungsreaktor aufweisend
• einen ersten, oben im Reaktor angeordneten Reaktionsraum, in dessen oberen Bereich eine Zuführvorrichtung für Einsatzstoffe angeordnet ist, und dessen Seitenwände mit Rohren mit Innenkühlung als Membranwand oder Rohrschlangen ausgestattet sind, an denen flüssige Schlacke frei ablaufen kann, ohne dass die Oberfläche dieser Schlacke dabei erstarrt, und an dessen Unterseite eine Öffnung mit einer Abtropfkante vorgesehen wird,
• sich unten an die Öffnung ein zweiter Raum anschließt, in dem das Synthesegas trocken gehalten und durch Strahlungskühlung abgekühlt wird, und ein Wasserverteilsystem zur Erzeugung eines trichterförmigen Wasserschleiers vorgesehen wird,
• sich unten an den zweiten Raum ein dritter Raum anschließt, und unten oder seitlich des dritten Raums eine Abzugsvorrichtung für Synthesegas aus dem Reaktor vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Bildung des Wasserschleiers als Wasserverteilsystem ein konzentrischer
Ringverteiler in Verbindung mit einer achsensymmetrischen, im Querschnitt konkav gekrümmten, Umlenkfläche vorgesehen werden, wobei
• der Ringverteiler mindestens einen Wasserzulauf aufweist,
• der Ringverteiler Öffnungen aufweist, die für einen strahlförmigen Wasseraustritt geeignet ausgeführt sind,
• die Strahlrichtung der Öffnungen auf die Innenseite der konkav gekrümmten Umlenkfläche weist,
• in Strahlrichtung der Öffnungen die flächige Ausrichtung der konkav gekrümmten Fläche so ausgeprägt ist, dass die Strahlrichtung und die Tangentenebene der Querschnittsfläche am Auftreffpunkt des Strahls im spitzen Winkel zwischen 0 und 45 Grad zueinander ausgerichtet sind, und
• die Umlenkfläche im Querschitt soweit gekrümmt ist, dass sie einen Umlenkwinkel von mehr als 60 Grad aufweist.
2. Wasserverteilsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass die
Öffnungen als nach oben gerichtete Düsen ausgeführt werden.
3. Wasserverteilsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die nach oben gerichteten Düsen eine tangentiale Neigung in Richtung des Reaktorumfangs aufweisen.
4. Wasserverteilsystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass die nach oben gerichteten Düsen eine Neigung zur Mittelachse des Reaktors hin aufweisen.
5. Wasserverteilsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass der
Ringverteiler mit unterschiedlichen Strömungsquerschnitten ausgeführt wird, die sich vom Zulauf des Ringverteilers aus nach jeder der Öffnungen verjüngen.
6. Wasserverteilsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass der
Krümmungsradius der Umlenkfläche weniger als 0,3 Meter beträgt.
7. Wasserverteilsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass die konkave Fläche aus aneinander gehefteten Abschnitten zusammengesetzt wird
8. Wasserverteilsystem nach einem der Ansprüche 1 , 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet dass sich an die Krümmung der Umlenkfläche ein gerader
Abschnitt anschließt.
9. Wasserverteilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass am Ringverteiler weitere seitliche Öffnungen und ihnen gegenüberliegende Umlenkflächen vorgesehen werden.
10. Verfahren zur Wasserverteilung in einem Vergasungsreaktor bei der Durchführung eines schlackebildenden Flugstromverfahrens, bei der das entstehende Synthesegas während der Vergasungsreaktion abwärts strömt, und bei der ein trichterförmiger, am Rand geschlossener Wasserschleier erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
• das Wasser unter Druck in einen Ringverteiler geleitet wird, den es schnell durchströmt, bis es durch Öffnungen aus dem Ringverteiler austritt,
• beim Austritt aus den Öffnungen jeweils einen Wasserstrahl bildet, der auf eine Umlenkfläche trifft,
• jeder der Wasserstrahlen beim Gleiten entlang der Umlenkfläche aufgefächert wird und sich mit dem Wasserstrahl der jeweils benachbarten Öffnung zu einem geschlossenen Wasserfilm verbindet, • dieser geschlossene Wasserfilm nach Verlassen der Umlenkfläche in Abwärtsrichtung in den Innenraum des Reaktors geleitet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenzeichnet, dass die Wasserstrahlen so geneigt auf die Umlenkfläche geleitet werden, dass der geschlossene Wasserfilm eine Rotation um die Reaktorachse ausführt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenzeichnet, dass über seitliche
Öffnungen und ihnen gegenüberliegende Umlenkflächen mindestens ein weiterer Wasserfilm erzeugt wird, der an gekühlten Wandungen des Ringverteilers oder des Quenchraums, die erzeugtem Gas ausgesetzt sind, anhaftet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Wasser das feststoffbeladene Wasser aus dem Schlackebad des
Vergasungsreaktors verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenzeichnet, dass als Wasser das Wasser aus einem dem Schlackebad des Vergasungsreaktors nachgeschalteten Wasserkreislauf verwendet wird.
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