DE1421655C - Schachtofen zum Vergasen feinkorniger Brennstoffe in der Wirbelschicht - Google Patents

Description

(B) in an sich bekannter Weise einen kleinen Wasserinhalt besitzt und die Oberfläche des in den Vergaserschacht (A) eingebauten Strahlungsrohrkessels (E) so bemessen ist, daß die hierdurch erreichte Kühlwirkung nur so groß ist, daß die fühlbare Wärme des erzeugten Gases und seiner Begleitstoffe so weit herabgesenkt wird, daß die Flugasche gerade nicht mehr im oberen Teil des Vergaserschachts und dem nachgeschalteten Gasweg ansintern kann.

Wesentlich für den erfindungsgemäßen Schachtofen ist dabei, daß die Oberfläche des in den Vergaserschacht eingebauten Strahlungsrohrkessels so bemessen wird, daß die hierdurch erreichte Kühlwirkung nur so groß ist, daß die fühlbare Wärme des erzeugten Gases und seiner Begleitstoffe so weit herabgesenkt wird, daß die Flugasche gerade nicht mehr im oberen Teil des Vergaserschachts und dem nachgeschalteten Gasweg ansintern kann.

Die Einrichtung wassergekühlter Flächen eines Abhitzekessels im Vergaserschacht in Gestalt eines Strahlungsrohrkessels mit geschlossenem Wasserkreislauf und kleinem Wasservolumen schließt die oben genannten Schwierigkeiten aus.

Gegenüber der direkten Abkühlung der Reaktionsteilnehmer durch Einspritzwasser bietet die indirekte Abkühlung durch die Kühlflächen eines Abhitzkessels außerdem den Vorteil besserer Abwärmeausnutzung.

Eine weitere Maßnahme zur Beeinflußung der Gastemperatur besteht darin, den Strahlungsrohrkessel bei verschiedenen Betriebsdrücken zu betreiben.

Da der Strahlungsrohrkessel nur die Aufgabe hat, die Temperatur des erzeugten Gases im oberen Teil des Vergaserschachts so weit abzusenken, daß keine Ansinterungen mehr auf dem Gasweg entstehen, ist es zweckmäßig, zur Ausnutzung der restlichen fühlbaren Wärme im Gasweg einen weiteren Abhitzkessel in Form eines Wasserrohrkessels anzubringen.

Da dieser Kessel in seiner Wirksamkeit bei Staubablagerungen gemindert wird, wird der Wasserrohrkessel zweckmäßig so gebaut, daß der Gasweg aus zwei parallelen Zügen besteht, die an ihrem unteren Ende durch Stauklappen gedrosselt werden können. Bei Ablagerung von Flugstaub auf den Verdampferrohren wird durch Drosselung der Stauklappe eines Zuges im anderen Zug die Gasgeschwindigkeit erhöht und durch die damit verbundene Schleißwirkung des mitgeführten Staubes eine Säuberung der verschmutzten Rohre herbeigeführt.

Der Strahlungsrohrkessel wird zweckmäßig als geschlossener Wasserkreislauf mit Naturwasserumlauf ausgebildet. Die Wärme des erzeugten Dampfes wird über einen Kondensator zur Dampferzeugung nutzbar gemacht, und zwar zweckmäßig durch Verbindung mit dem Wasserrohrkessel. Die Maßnahme, den Strahlungsrohrkessel als geschlossenen Wasserkreislauf auszubilden, erlaubt es, in diesem Teil der Dampferzeugungsanlage mit einem besonders kleinen Wasservolumen auszukommen. Dies ist insofern notwendig, als bei einem Rohrriß des Strahlungsrohrkessels durch das in den Vergaserschacht hereinströmende Wasser die Temperatur des Generatorinhalts nur geringfügig abgesenkt wird und dabei keine Sauerstoffdurchbrüche zu befürchten sind. Das bei einem Rohrriß in den Vergaser einströmende Wasser soll beim Verdampfen und Erhitzen dem Brennstoffbett nicht mehr als etwa 20% seiner fühlbaren Wärme entziehen, damit die Reaktionstemperatur für die Umsetzung des Sauerstoffs mit dem Brennstoff nicht unterschritten wird.

Beispiel

In der Abbildung ist ein Beispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung wiedergegeben. In einem Vergaserschacht (A) mit einem lichten Durchmesser von 3,1 m befinden sich'etwa 10 t glühender Kohle der Körnung 0 bis 6 mm (B). Diese Kohle wird durch Vergasungsmittel, die durch die Düsen (C 1) und die Leitung (C 2) in den Vergaserschacht eingeblasen werden, in wirbelnder Bewegung gehalten. Das bei der Reaktion entstehende Gas, zusammen mit der Flugasche, hat vor dem Eintritt (D 1) in die von den Strahlungsrohrheizflächen (E) umgebene Kühlzone des Strahlungsrohrkessels, zu dem der Wassersammelbehälter (G) und der Kondensator (H) gehören, eine Temperatur von 1000° C. Beim Verlassen der Kühlzone (D 2) beträgt die Temperatur noch 880° C. Die weitere Abkühlung erfolgt in dem Wasserrohrabhitzkessel (F) mit Economizer bis auf 135° C am Austritt (D 3). Bei einem Rohrriß des Strahlungsrohrkessels verdampft ein großer Teil des in den Generator einströmenden Wassers durch die Entspannung spontan. Selbst wenn man annimmt, daß der gesamte Wasserinhalt des Strahlrohrkessels, nämlich 700 1, in das Brennstoffbett einströmt, würde hierdurch die Temperatur der Wirbelschicht nur um weniger als 200° C gesenkt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen _

Claims (2)

... 1 2 aus Brennstoff mit Sauerstoff und endothermen VerPatentansprüche: gasungsmittel ein Nutzgas in einem Vergasungsraum hergestellt wird, und die bei der Herstellung des Nutz-

1. Schachtofen zum Vergasen feinkörniger Brenn- gases freiwerdende Wärme in dem Vergasungsraum stoffe in der Wirbelschicht unter gewöhnlichem 5 nachgeschalteten indirekten Wärmeaustauschern in oder erhöhtem Druck mit indirekter Kühlung des wirtschaftlicher Form ausgenutzt wird. Die fühlbare Gasweges oberhalb der Nachverbrennungszone, Wärme wird dabei in einem dem Vergasungsraum enthaltend einen in den Vergaserschacht eingebau- nachgeschalteten zweiteiligen Strahlungsrohrkessel ten Strahlungsrohrkessel mit gekühlten Innenflä- und einem daran anschließenden Röhrenkessel abgechen in Form von Strahlungsrohrheizflächen, die io führt, wobei der Strahlungsrohrkessel in besonderer als Teile einer Dampferzeugungsanlage ausgebildet Weise ausgebildet ist, so daß eine erheblich höhere sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgeschwindigkeit des Gases im Strahlungs-Strahlungsrohrkessel im Vergleich zum Brennstoff- teil erreicht wird, als dies bei üblichen Feuerungskesbett (B) in an sich bekannter Weise einen kleinen sein der Fall ist.

Wasserinhalt besitzt und die Oberfläche des in den π Ferner werden in der deutschen Patentschrift

Vergaserschacht (A) eingebauten Strahlungsrohr- ■ 1,057,739 Vorrichtungen zur Hochdruckdampfwär-

kessels (E) so bemessen ist, daß die hierdurch er- merückgewinnung beschrieben. Dabei werden große

reichte Kühlwirkung nur so groß ist. daß die fühl- Flächen zur Wärmeabfuhr benötigt; diese sind in eine

bare Wärme des erzeugten Gases und seiner Be- große Anzahl Einzelkreisläufe unterteilt und in der

gleitstoffe so weit herabgesetzt wird, daß die 20 Ofenwand angeordnet. Die Vorrichtungen sind _ zur

Flugasche gerade nicht mehr im oberen Teil des Kühlung der Schachtwand von industriellen Öfen,

Vergaserschachts und dem nachgeschalteten Gas- wie Kupolofen. Hochöfen und anderen Schachtofen

weg ansintern kann. vorgesehen. Aus Sicherheitsgründen sind die in der

2. Schachtofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Ofenwand angeordneten Kühlflächen in Einzelkreiszeichnet, daß im oberen Teil des Vergaserschachts 25 laufe mit relativ geringem Wasserinhalt unterteilt, um (A) der Strahlungsrohrkessel (E) angeordnet ist bei Rohrrissen Beschädigungen des Schachtofens und mit einem Wassersammelbehälter (G) und bzw. des Ofenganges -durch das Eindringen großer einem Kondensator (H) verbunden ist. Wassermengen zu verhindern.

In der österreichischen Patentschrift 163,810 wird 30 ein Generatormantel für Gas- und Dampferzeuger of-

fenbart. Der Generatorschacht wird von einem Röhrenmantel gebildet, der aus zwei Abteilungen von Rohrschlangen besteht. Das Kesselwasser kann sowohl im Zwangsumlauf als auch im Zwangsdurchlauf Es ist bekannt, körnige, insbesondere feinkörnige, 3 5 geführt werden.

Brennstoffe unter gewöhnlichem oder erhöhtem In der britischen Patentschrift 640,096 wird be-

Druck in einer Wirbelschicht zu vergasen, wobei en- schrieben, wie die fühlbare Wärme von Abgasen dotherm reagierende Vergasungsmittel in den unter- eines Wirbelschichtvergasers durch einem dem Gassten Teil der Schicht und exotherm reagierende Ver- weg des Wirbelschichtvergasers nachgeschalteten Abgasungsmittel in einem Abstand darüber in die Brenn- 40 hitzekessel gewonnen werden kann.
stoff-Füllung eingeführt werden. Die mit dem in der In diesem Stand der Technik ist keine Lehre enthal-

Wirbelschicht erzeugten Gas hochgerissenen Brenn- ten, den Vergasungsschacht so zu dimensionieren, Stoffteilchen werden in der Zone über der Wirbel- daß eine geringe Verweilzeit des Nutzgases und desschicht durch dort eingeführte Vergasungsmittel nach- sen Begleitstoffen (Schlacke etc.) in der Nachverbrenvergast. Bei dieser Verfahrensweise mußte bisher 45 nungszone gewährleistet wird und die das Nutzgas streng darauf geachtet werden, daß die Vergasungs- nach Verlassen der Nachverbrennungszone des temperatur nicht zum Sintern bzw. Schmelzen der Schachtofens dann noch enthaltenden Begleitstoffe Vergasungsrückstände führte, da diese infolge Abset- flüssig-teigiger Konsistenz durch indirekte Kühlung zens im Vergasungsweg ein vorzeitiges Abstellen des gerade nur so weit abgekühlt werden, daß sie im obe-Generators notwendig machten. 50 ren Teil des Vergasungsschachtes bzw. den nachge-

Man versuchte bereits, diese Schwierigkeiten zu be- schalteten.Abhitzkesselsystemen nicht mehr ansintern heben, indem durch Eindüsen von feinverteiltem Was- können.

ser in den Kopf des Vergaserschachts die Temperatur Auch bei mosaikartiger Betrachtungsweise des ge-

des abziehenden Gases gesenkt wurde. Da diese Maß- nannten Standes der Technik hat es nicht nahegelenahme nicht zu dem gewünschten Erfolg führte, 5 5 gen, vergleichsweise lange Verweilzeiten der Nutzgase wurde auch schon in der Literatur vorgeschlagen, im Vergaserschacht vorzugeben und die indirekte den oberen Teil des Vergaserschachts als Abhitzekes- Kühlung so zu dimensionieren, daß die Begleitstoffe sei auszubilden. Bei der Vergasung von feinkörnigen des Nutzgases fest werden und somit in nachgeschal-Brennstoffen in der Wirbelschicht wurde dieser Vor- teten Anlageteilen nicht mehr anbacken können,
schlag in der Weise jedoch in der Praxis nicht ver- 60 Die Erfindung betrifft einen Schachtofen zum Verwirklicht, da man befürchtete, daß bei einem Rohrriß gasen feinkörniger Brennstoffe in der Wirbelschicht der in den Vergaserschacht einströmende Wasserin- unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck mit indihalt des Abhitzkessels die Temperatur der im Verga- rekter Kühlung des Gasweges oberhalb der Nachverser befindlichen Brennstoffschicht so weit absenkt, daß brennungszone, enthaltend einen in den Vergaserder in die Brennstoffschicht eintretende Sauerstoff dort 65 schacht eingebauten Strahlungsrohrkessel mit gekühlnicht mehr umgesetzt wird und dadurch in das Produk- ten Innenflächen in Form von Strahlungsrohrheizflätionsgas gelangt. chen, die als Teile einer Dampferzeugungsanlage ausin der deutschen Auslegeschrift 1,080,253 wird ein gebildet sind, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Verfahren zur Dampferzeugung beschrieben, bei dem Strahlungsrohrkessel im Vergleich zum Brennstoffbett