[go: up one dir, main page]

DE102009005856A1 - Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt bei einem Flugstromvergaser mit fest eingeschweißtem Kühlschirm - Google Patents

Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt bei einem Flugstromvergaser mit fest eingeschweißtem Kühlschirm Download PDF

Info

Publication number
DE102009005856A1
DE102009005856A1 DE200910005856 DE102009005856A DE102009005856A1 DE 102009005856 A1 DE102009005856 A1 DE 102009005856A1 DE 200910005856 DE200910005856 DE 200910005856 DE 102009005856 A DE102009005856 A DE 102009005856A DE 102009005856 A1 DE102009005856 A1 DE 102009005856A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling screen
gap
screen gap
pressure
cooling
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.)
Withdrawn
Application number
DE200910005856
Other languages
English (en)
Inventor
Norbert Fischer
Tino Dr. Just
Christian Reuther
Manfred Dr. Schingnitz
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE200910005856 priority Critical patent/DE102009005856A1/de
Priority to PCT/EP2009/061862 priority patent/WO2010083897A1/de
Publication of DE102009005856A1 publication Critical patent/DE102009005856A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/78—High-pressure apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/466—Entrained flow processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/485—Entrained flow gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C10J3/506—Fuel charging devices for entrained flow gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/52—Ash-removing devices
    • C10J3/526—Ash-removing devices for entrained flow gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/74—Construction of shells or jackets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/74—Construction of shells or jackets
    • C10J3/76—Water jackets; Steam boiler-jackets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C10J3/845—Quench rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0943—Coke
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0946—Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0959—Oxygen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Ein Reaktor zur Vergasung von gasförmigen, flüssigen oder festen Brennstoffen im Flugstrom weist einen gasdicht in einem Druckmantel eingeschweißten Kühlschirm auf. Zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt ist eine Verbindung zwischen dem Stickstoff-gespülten Überwachungskanal im Brenner und dem Kühlschirmspalt vorgesehen. Für eine Notentspannung können gesteuerte Verbindungen zwischen Kühlschirmspalt einerseits und Brennstoffzuführungen sowie Oxidationsmittelzuführung andererseits ergänzt sein. Eine Beschädigung des Kühlschirmes durch allzu großen Druckunterschied zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt wird vermieden, durch Vergasungsgas im Kühlschirmspalt verursachte Korrosion wird ausgeschlossen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Reaktor zur Vergasung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen im Flugstrom bei Temperaturen zwischen 1200 und 1900°C und Drücken zwischen Umgebungsdruck und 10 MPa (100 bar).
  • Feste und flüssige Brennstoffe können durch Kohlen unterschiedlichen Inkohlungsgrades sowie Kokse unterschiedlichen Herkommens, aber auch brennbare Flüssigkeiten mit bestimmten Feststoff- und Aschegehalten aber auch Wasser-, Kohle- oder Öl-Kohle-Suspensionen, sogenannte Slurries gegeben sein. Gasförmige Brennstoffe können durch gasförmige Kohlenwasserstoffe, insbesondere Erdgas, gegeben sein.
  • Bekannt ist ein Reaktor zur Flugstromvergasung unterschiedlicher fester und flüssiger Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel unter normalem oder erhöhtem Druck.
  • Eine solche Vorrichtung geht aus DE 197 181 31 A1 hervor. Eine ausführliche Beschreibung eines solchen mit Kühlschirm ausgerüsteten Vergasungsreaktors findet sich in J. Carl u. a., NOELL-KONVERSIONSVERFAHREN, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH 1996, Seiten 32–33.
  • In der darin beschriebenen Konzeption befindet sich ein aus gasdicht verschweißten Kühlrohren bestehender Kühlschirm innerhalb eines Druckgefäßes. Dieser Kühlschirm ist auf einem Zwischenboden abgestützt und kann sich nach oben frei ausdehnen. Damit wird sichergestellt, dass beim Auftreten verschiedener Temperaturen auf Grund von An- und Abfahrvorgängen und daraus bedingter Längenänderung keine mechanischen Spannungen auftreten können, die ggf. zu einer Zerstörung führen könnten. Um dies zu erreichen, befindet sich am oberen Ende des Kühlschirmes keine feste Verbindung, sondern ein Spalt zwi schen dem Kühlschirmkragen und dem Brennerhalterungsflansch, der eine freie Beweglichkeit sichert. Um ein Hinterströmen des Kühlschirmspaltes bei Druckschwankungen im System von Vergasungsgas zu verhindern, wird der Kühlschirmspalt mit einem trockenen, kondensat- und sauerstofffreien Gas gespült. Trotz der Spülung kommt es, wie die Praxis zeigt, zur Hinterströmung mit Vergasungsgas, was zu Korrosion an der Rückseite des Kühlschirmes oder am Druckmantel führt. Dies kann zu Betriebsausfällen bis zur Zerstörung des Kühlschirmes oder des Druckmantels führen.
  • Nachteil dieser Ausführung ist, dass zum Druckausgleich zwischen Kühlschirmspalt und Reaktionsraum innerhalb des Reaktors eine Verbindung bestehen muss, die unter allen Bedingungen (Reaktorbespannung und -entspannung) einen Druckausgleich ermöglicht. Um diese Bedingung zu sichern, muss die Verbindung auch einen entsprechend großen Querschnitt aufweisen, damit insbesondere bei der Notentspannung ein schneller Gasaustausch erfolgen kann und bezüglich des Innendrucks kein zu großer Überdruck von Außen auf den Kühlschirm einwirkt. Ein großer Verbindungsquerschnitt führt aber zu den oben genannten Problemen bezüglich Korrosion.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine einfache und zuverlässige Ausgestaltung für einen Vergasungsreaktor anzugeben, die einen Druckausgleich zwischen dem innerhalb des Kühlschirms befindlichen Reaktionsraum und dem außerhalb des Kühlschirms befindlichen Kühlschirmspalt bewirkt und die dabei ein Überströmen von Vergasungsgas in den Kühlschirmspalt mit der Folge von dort einsetzender Korrosion vermeidet.
  • Das Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird generell eine feste Verbindung des Kühlschirmes mit dem Druckmantel bzw. dem oberen Reaktorflansch vorgeschlagen, wodurch der Kühlschirmspalt und der Vergasungsraum als getrennte Räume ausgeführt sind. Hierdurch entfällt eine dauernde Gasspülung und ein Hinterströmen durch Vergasungsgas wird verhindert. Beachtet werden muss aller dings, dass beim Betrieb des Reaktors der Reaktionsraum mit Drücken bis 8 MPa (80 bar) bespannt wird und damit auch der Kühlschirm mit Innendruck belastet wird, was zur Zerstörung des Kühlschirmes führen würde. Aus diesem Grund wird auch der Spalt hinter dem Kühlschirm druckgleich mit bespannt, um den Differenzdruck zwischen beiden Räumen gering zu halten.
  • Der Betrieb des Reaktors wird mittels eines Pilotbrenners ermöglicht und überwacht. Hierzu beinhaltet dieser Pilotbrenner einen Kanal, der mit Stickstoff gespült wird und der die gesamte Betriebsphase zwischen Pilotbrennerzündung bei 0,3 MPa (3 bar) und Dauerbetrieb des Hauptbrenners bis 8 MPa (80 bar) ständig in Betrieb ist. Dieser Stickstoffzuführungskanal ist immer mit dem Druck im Reaktionsraum auf einem Druckniveau.
  • Erfindungsgemäß wird von dieser Stickstoffzuführung eine zusätzliche Verbindungsleitung zum Spalt hinter dem Kühlschirm geschaffen. Wird jetzt der Reaktionsraum bespannt, so steigt gleichzeitig auch der Druck im Spalt hinter dem Kühlschirm mit an. Hierdurch herrscht zwischen dem Reaktionsraum und dem Spalt hinter dem Kühlschirm nur eine sehr geringe Druckdifferenz. Druckschwankungen im Reaktionsraum haben damit keine Auswirkung auf den Druck im Kühlschirmspalt. Bei normaler Entspannung des Reaktors erfolgt über die Verbindungsleitung eine Strömungsumkehr, wobei Reaktionsraum wie Kühlschirmspalt gleichmäßig entspannt werden, so dass zwischen Kühlschirmspalt und Reaktionsraum keine belastende Druckdifferenz auftritt.
  • Der verwendete Stickstoff erweist sich als besonders geeignetes Medium zur Bespannung des Spaltes hinter dem Kühlschirm, da hierdurch jegliche Korrosion hinter dem Kühlschirm ausgeschlossen werden kann.
  • Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist eine gleichmäßige Be- und Entspannung des Reaktionsraumes sowie des Spaltes zwischen Kühlschirm und Druckmantel geschaffen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist eine zusätzliche Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und Sauerstoffzuführung gegeben.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist eine zusätzliche Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und einer Brennstoffzuführungsleitung gegeben.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zusätzliche Verbindungen zwischen Kühlschirmspalt und mehreren Brennstoffzuführungsleitungen gegeben.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zusätzliche Verbindungen zwischen Kühlschirmspalt und Sauerstoffzuführung sowie zwischen Kühlschirmspalt und einer Anzahl von Brennstoffzuführungsleitungen gegeben.
  • Durch die genannten Maßnahmen wird bei einer schnellen Notentspannung des Reaktionsraumes ein ausreichender Querschnitt für den Druckausgleich geschaffen, wenn der Kanal des Pilotbrenners alleine nicht ausreicht.
  • Alle Verbindungsleitungen können mit Absperrventilen ausgerüstet sein, die eine Medienströmung nur in Richtung Hauptbrenner zulassen. Bei Notentspannung öffnen die Ventile zusätzlich und es kann eine schnelle Entspannung des Kühlschirmspaltes erfolgen. Durch die Sperrung der Strömung in Richtung Kühlschirmspalt kann auch bei undichten Ventilen keine Strömungsumkehr in Richtung Kühlschirmspalt erfolgen.
  • In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein Rückschlagventil durch eine Kombination eines Absperrventils mit einer Rückschlagsicherung gegeben. Hierdurch wird eine Steuerbarkeit der Verbindungsleitung, in der das Absperrventil angeordnet ist, mit einem Schutz vor Eindringen von Vergasungsgas in den Kühlschirmspalt erreicht.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Einzelleitungen im Querschnitt so bemessen, dass selbst bei Nicht-Öffnen eines Rückschlagventils im Notentspannungsfall der Druckausgleich über die restlichen Leitungen ausreicht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 einen erfindungsgemäßen Vergasungsreaktor mit einem Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt durch Stickstoffspülung.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Reaktor besteht eine gasdichte, feste Verbindung des Kühlschirmes 4 mit dem Druckmantel 6 bzw. dem oberen Reaktorflansch, wodurch der Kühlschirmspalt 5 und der Vergasungsraum 3 getrennte Räume bilden.
  • Am Kopf des Reaktors ist ein Kombibrenner angeordnet, der aus einem zentralen Pilotbrenner 1 und einem um diesen angeordneten Hauptbrenner 2 besteht. Zur Inbetriebnahme wird der Pilotbrenner 1 gezündet und anschließend der Druck im Reaktionsraum langsam auf den Betriebsdruck bis ca. 80 bar erhöht. Durch die erfindungsgemäße Trennung des Reaktionsraumes 3 und des Kühlschirmspaltes 5, um eine Hinterströmung bzw. einen Gasaustausch zu vermeiden, würde hierbei nur der Reaktionsraum 3 bespannt und der Kühlschirmspalt 5 bleibt drucklos. Durch den hohen Reaktionsraumdruck bis 80 bar wird der Kühlschirm 4 nur mit Innendruck belastet, was zur Zerstörung führen würde.
  • Aus diesem Grund wird auch der Kühlschirmspalt 5 hinter dem Kühlschirm 4 druckgleich mit bespannt, um den Differenzdruck zwischen beiden Räumen gering zu halten.
  • Als Medium zur gleichzeitigen Bespannung des Kühlschirmspaltes 5 hinter dem Kühlschirm 4 wird Stickstoff verwendet, wodurch jegliche Korrosion hinter dem Kühlschirm ausgeschlossen wird.
  • Zur Inbetriebnahme des Reaktors wird der Pilotbrenners 1 gezündet. Dieser Pilotbrenner 1 beinhaltet einen freien Kanal, der dauerhaft mit Stickstoff über die Zuführungsleitung 9 gespült und durch den der Pilotbrenner 1 mit einer optischen Flammenüberwachung überwacht wird.
  • Während der gesamte Betriebsphase zwischen Pilotbrennerzündung bei ca. 3 bar und Dauerbetrieb des Hauptbrenners 2 bis 80 bar ist diese Stickstoffzuführung 9 immer mit dem Druck im Reaktionsraum 3 auf einem Druckniveau.
  • Erfindungsgemäß wird von dieser Stickstoffzuführung 9 eine zusätzliche Verbindungsleitung 8 zum Stutzen 7 in den Kühlschirmspalt 5 geschaffen. Wird jetzt der Reaktionsraum 3 bespannt, so steigt gleichzeitig auch der Druck im Kühlschirmspalt 5 hinter dem Kühlschirm 4 mit an. Hierdurch herrscht zwischen dem Reaktionsraum 3 und dem Kühlschirmspalt 5 nur eine sehr geringe Druckdifferenz. Druckschwankungen im Reaktionsraum 3 haben damit keine Auswirkung auf den Druck im Kühlschirmspalt 5.
  • Bei normaler Entspannung des Reaktors erfolgt über die Verbindungsleitung 8 eine Strömungsumkehr und Reaktionsraum 3 und Kühlschirmspalt 5 werden gleichmäßig entspannt, so dass zwischen Kühlschirmspalt 5 und Reaktionsraum 3 keine belastende Druckdifferenz auftritt.
  • Der Rohgasabgang 19 ist zum einen mit einer Gasabgangsarmatur 20 verbunden, über das das Rohgas aus dem Quenchraum 18 einer weiteren Verwertung regelmäßig zugeführt wird und zum anderen mit einer Entspannungsarmatur 21 verbunden, über das eine Notentspannung des Vergasungsreaktors in einen Auffangbehälter oder in die Atmosphäre möglich ist. Überschreitet der Druck in dem Vergasungsreaktor einen vorgegebenen Grenzwert wird die Gasabgangsarmatur 20 geschlossen und die Entspannungsarmatur 21 geöffnet.
  • Im Falle einer schnellen Notentspannung des Reaktionsraumes 3 würde die Verbindung über die Leitungen 8 und 9 für einen Druckausgleich allein nicht ausreichen.
  • Für diesen Notfall existieren zusätzlich 3 Verbindungsleitungen 13 zu den 3 Stück Kohlenstaubzuführungsleitungen 10 und eine Verbindungsleitung 14 zur Sauerstoffzuführung 11. Alle Leitungen sind mit Absperrventilen 12 ausgerüstet, die eine Medienströmung nur in Richtung Hauptbrenner 2 zulassen.
  • Bei Notentspannung öffnen die Ventile 12 zusätzlich und es kann eine schnelle Entspannung des Kühlschirmspaltes 5 erfolgen. Die Einzelleitungen 13 und 14 sind im Querschnitt so bemessen, dass selbst bei Versagen eines Ventils 12 der Druckausgleich über die restlichen Leitungen ausreicht. Durch die Sperrung der Strömung in Richtung Kühlschirmspalt 5 kann auch bei undichten Ventilen 12 keine Strömungsumkehr in Richtung Kühlschirmspalt 5 erfolgen.
  • Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum (3) und Kühlschirmspalt (5) bei einem Flugstromvergaser zur Vergasung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen zur Erzeugung eines CO- und wasserstoffreichen Rohgases bei Reaktionsraumdrücken bis 80 bar wobei zum Druckausgleich zwischen dem Reaktionsraum (3) und Kühlschirmspalt (5) zwischen Kühlschirm (4) und Druckmantel (6) eine Verbindungsleitung (8) besteht, die von der Stickstoffzuführungsleitung (9) am Pilotbrenner (1) abzweigt und zum Stutzen (7) am Kühlschirmspalt (5) führt.
  • In weiterer Ausgestaltung umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung, bei der für schnelle Entspannungsvorgänge des Reaktionsraumes noch zusätzliche Verbindungsleitungen (13) und (14) vorhanden sind, die mit Absperrventilen (12) mit Rückschlagsicherung ausgerüstet sind, von der Verbindungsleitung (8) abzweigen und mit den Kohlenstaubzuführungsrohren (10) beziehungsweise der Sauerstoffzuführung (11) verbunden sind.
  • In weiterer Ausgestaltung umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung, bei der die zusätzlichen Verbindungsleitungen (13) und (14) mit einer Strömungssicherung ausgerüstet sind, die nur eine Medienströmung aus dem Kühlschirmspalt (5) über Stutzen (7) und der Verbindungsleitung (8) zum Hauptbrenner (2) in den Reaktor zulassen.
    • 1
    Pilotbrenner
    2
    Hauptbrenner
    3
    Reaktionsraum
    4
    Kühlschirm
    5
    Kühlschirmspalt
    6
    Druckmantel
    7
    N2-Zuführungsstutzen in Kühlschirmspalt
    8
    N2-Verbindungsleitung zwischen Pilotbrenner und Stutzen 7
    9
    N2-Zuführung zum Pilotbrenner
    10
    3 × Kohlenstaubzuführungsrohre zum Hauptbrenner
    11
    Sauerstoffzuführung zum Hauptbrenner
    12
    4 × Absperrventile mit Rückströmsicherung
    13
    N2-Verbindungsleitung zu den Kohlenstaubleitungen
    14
    N2-Verbindungsleitung zur O2-Zuführung zum Hauptbrenner
    15
    Schlackeablaufkörper
    16
    Gasübergang zum Quenchraum
    17
    Quenchdüse
    18
    Quenchraum
    19
    Rohgasabgang
    20
    Gasabgangsarmatur
    21
    Entspannungsarmatur
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19718131 A1 [0004]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - J. Carl u. a., NOELL-KONVERSIONSVERFAHREN, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH 1996, Seiten 32–33 [0004]

Claims (9)

  1. Reaktor zur Vergasung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen im Flugstrom bei Temperaturen zwischen 1200 und 1900°C und Drücken zwischen Umgebungsdruck und 10 MPa (100 bar), bei dem – ein Kühlschirm (4) gasdicht in einen Druckmantel (6) eingebaut ist, – zwischen Kühlschirm und Druckmantel ein Kühlschirmspalt (5) besteht, – ein Brenner (1) mit einem Stickstoff-gespülten Überwachungskanal angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Überwachungskanal und Kühlschirmspalt eine Verbindung (8) angeordnet ist.
  2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und der Oxidationsmittelzuführungsleitung (11) gegeben ist.
  3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und Oxidationsmittelzuführungsleitung ein Rückschlagventil (14) angeordnet ist.
  4. Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und einer Brennstoffzuführungsleitung (10) gegeben ist.
  5. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung zwischen Kühlschirmspalt und Brennstoffzuführungsleitung ein Rückschlagventil (13) angeordnet ist.
  6. Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mehreren Brennstoffzuführungsleitungen (10) und Kühlschirmspalt jeweilige Verbindungen (13) angeordnet sind.
  7. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Verbindungen zu allen Brennstoffzuführungsleitungen jeweilige Rückschlagventile (12) angeordnet sind.
  8. Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil durch eine Kombination eines Absperrventils mit einer Rückschlagsicherung gegeben ist.
  9. Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch Dimensionierung der Strömungswiderstände der n Verbindungen zwischen Kühlschirmspalt und Reaktionsraum derart, dass eine sichere Notentspannung über n-1 Verbindungen durchführbar ist.
DE200910005856 2009-01-23 2009-01-23 Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt bei einem Flugstromvergaser mit fest eingeschweißtem Kühlschirm Withdrawn DE102009005856A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910005856 DE102009005856A1 (de) 2009-01-23 2009-01-23 Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt bei einem Flugstromvergaser mit fest eingeschweißtem Kühlschirm
PCT/EP2009/061862 WO2010083897A1 (de) 2009-01-23 2009-09-14 Vorrichtung zum druckausgleich zwischen reaktionsraum und kühlschirmspalt bei einem flugstromvergaser mit fest eingeschweisstem kühlschirm

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910005856 DE102009005856A1 (de) 2009-01-23 2009-01-23 Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt bei einem Flugstromvergaser mit fest eingeschweißtem Kühlschirm

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009005856A1 true DE102009005856A1 (de) 2010-07-29

Family

ID=42261991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910005856 Withdrawn DE102009005856A1 (de) 2009-01-23 2009-01-23 Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt bei einem Flugstromvergaser mit fest eingeschweißtem Kühlschirm

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009005856A1 (de)
WO (1) WO2010083897A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010040227A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Flugstromvergaser mit Gaspolster für fest verschweißten Kühlschirm
DE102016216453A1 (de) 2016-08-31 2018-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Kühlschirm mit variablem Rohrdurchmesser für hohe Vergaserleistung
CN114621793A (zh) * 2022-03-17 2022-06-14 张金辉 一种煤气化设备的烧嘴

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19718131A1 (de) 1997-04-29 1998-11-05 Krc Umwelttechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration einer beim Kraftprozeß zum Aufschluß von Holz anfallenden Flüssigkeit durch Vergasung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4936376A (en) * 1988-06-27 1990-06-26 Texaco Inc. Synthetic gas cooler with thermal protection
AU685766B2 (en) * 1993-03-03 1998-01-29 Ebara Corporation Pressurized internal circulating fluidized-bed boiler
DE202007018717U1 (de) * 2007-07-13 2009-04-30 Siemens Aktiengesellschaft Flugstromvergasungsreaktor mit flüssigkeitsgefülltem Raum zwischen Druckmantel und Kühlschirm

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19718131A1 (de) 1997-04-29 1998-11-05 Krc Umwelttechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Regeneration einer beim Kraftprozeß zum Aufschluß von Holz anfallenden Flüssigkeit durch Vergasung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. Carl u. a., NOELL-KONVERSIONSVERFAHREN, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH 1996, Seiten 32-33

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010040227A1 (de) * 2010-09-03 2012-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Flugstromvergaser mit Gaspolster für fest verschweißten Kühlschirm
DE102010040227B4 (de) * 2010-09-03 2012-05-24 Siemens Aktiengesellschaft Flugstromvergaser mit Gaspolster für fest verschweißten Kühlschirm
DE102016216453A1 (de) 2016-08-31 2018-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Kühlschirm mit variablem Rohrdurchmesser für hohe Vergaserleistung
WO2018041791A1 (de) 2016-08-31 2018-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Kühlschirm mit variablem rohrdurchmesser für hohe vergaserleistung
CN114621793A (zh) * 2022-03-17 2022-06-14 张金辉 一种煤气化设备的烧嘴

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010083897A1 (de) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006029595B4 (de) Verfahren für Flugstromvergaser hoher Leistung
DE102007051077B4 (de) Flugstromvergaser mit Kühlschirm und innerem Wassermantel
DE102007045322B4 (de) Flugstromvergaser mit Kühlschirm und Gleitdichtung
DE102005041930B4 (de) Vergasungsverfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegasen durch Partialoxidation von aschehaltigen Brennstoffen unter erhöhtem Druck und Quenchkühlung des Rohgases
DE102007034950B4 (de) Verfahren zur selektiven sicherheitstechnischen Überwachung von Flugstrom-Vergasungsreaktoren
DE202006020601U1 (de) Vorrichtung für Flugstrom-Vergasungsreaktoren hoher Leistung mit Kombinationsbrenner und Mehrbrenneranordnung
DE202005021661U1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegasen durch Partialoxidation von aus aschehaltigen Brennstoffen hergestellten Slurries und Vollquenchung des Rohgases
DE102014201890A1 (de) Kühlung und Waschung eines Rohgases aus der Flugstromvergasung
DE202007018721U1 (de) Flugstromvergaser mit Kühlschirm und Wellrohrkompensator
DE202009012134U1 (de) Vorrichtung zur Durchführung von Hochtemperaturvergasungsprozessen
DE102009005856A1 (de) Vorrichtung zum Druckausgleich zwischen Reaktionsraum und Kühlschirmspalt bei einem Flugstromvergaser mit fest eingeschweißtem Kühlschirm
DE102016217412A1 (de) Flugstromvergaser mit einer reduzierten Anzahl von Kühlwasserdurchführungen durch den Druckmantel für die Baugruppen Rohgas- und Schlackeabgang sowie Leitrohr
DE202008016515U1 (de) Flugstromvergaser mit festem Kühlschirm und Dampferzeugung
DE2917536A1 (de) Verfahren zum betreiben von vergasungsanlagen fuer staubfoermige brennstoffe
DE102008060893A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Versorgung eines Reaktors zur Erzeugung von Rohsynthesegas
DE102012216898B4 (de) Vergasungsreaktor mit intermittierendem Pilotbrennerbetrieb
DE102009022186A1 (de) Vorrichtung zur Beeinflussung der Strömung in einem Verbindungsrohr Kohlevergasungsreaktor/Gaskühler
DE102009005857A1 (de) Flugstromvergaser mit Entspannungssicherung
EP2397671B1 (de) Gas- und Dampfturbinenanlage und zugehöriges Verfahren
DE102016216453A1 (de) Kühlschirm mit variablem Rohrdurchmesser für hohe Vergaserleistung
DE102010040227B4 (de) Flugstromvergaser mit Gaspolster für fest verschweißten Kühlschirm
WO2025031707A1 (de) Anlage und verfahren zum betreiben einer anlage
DE102013204779A1 (de) Messung der Temperaturen im Kühlschirm eines Flugstromvergasers
DD157409A3 (de) Verfahren zur notquenchung von reaktionsgasen
WO2023057090A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum durchführen einer partiellen oxidation

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination