DD227974A1 - GENERATOR FOR FIXED BED GASIFICATION - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Generator zur Vergasung koerniger Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel im Festbett unter erhoehtem Druck. Ziel der Erfindung ist die Erhoehung der Oekonomie des Verfahrens der Festbettdruckvergasung durch eine effektive Nutzung des bei der Kuehlung des Druckmantels anfallenden Dampfes. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Generators, der die vollwertige Nutzung des Manteldampfes als Prozessdampf gestattet. Erfindungsgemaess wird auf die Druckgefaesswandung des Generators eine Schicht Waermeleitkitt aufgebracht, die die Steigrohre aufnimmt, die zum Generatorinnenraum hin bestiftet sind. Der Bereich zwischen den Steigrohren wird mit Stampfmasse ausgekleidet, die durch eine Verschleissschutzschicht geschuetzt wird. Die Steigrohre sind mit einem Wasserumlaufsystem verbunden. FigurThe invention relates to a generator for gasification koerniger fuels with a free-oxygen-containing gasification agent in a fixed bed under elevated pressure. The aim of the invention is the increase of the economy of the process of fixed-bed pressure gasification by an effective use of the costs incurred in the cooling of the pressure jacket steam. The object of the invention is the development of a generator that allows the full use of the jacket steam as process steam. According to the invention, a layer of heat transfer putty is applied to the pressure vessel wall of the generator, which receives the riser pipes which are pinned to the generator interior. The area between the riser pipes is lined with ramming mass, which is protected by a wear protection layer. The risers are connected to a water circulation system. figure

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention Generator zur FestbettdruckvergasungGenerator for fixed bed pressure gasification Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Generator zur Vergasung körniger Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel im Festbett unter erhöhtem Druck.The invention relates to a generator for the gasification of granular fuels with a gasification agent containing free oxygen in a fixed bed under elevated pressure.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Generatoren zur Festbettdruckvergasung körniger Brennstoffe werden zur Beherrschung der Temperatur- und Druckbeanspruchung doppelwandig ausgeführt. Der dadurch gebildete Ringraum wird von siedendem Druckwasser durchströmt* das unter einem nur wenig höheren Druck als der Generatorinnenraum steht. Damit übernimmt die innere Wand die Temperaturbeanspruchung und die äußere Wand, deren Temperatur der Siedetemperatur des Wasser entspricht« die DruckbeanspruchungGenerators for the fixed-bed pressure gasification of granular fuels are designed to control the temperature and pressure stress double-walled. The resulting annular space is traversed by boiling pressurized water * which is under a little higher pressure than the generator interior. Thus, the inner wall takes over the temperature stress and the outer wall, whose temperature corresponds to the boiling temperature of the water «the compressive stress

Die Nachteile dieser Lösung sind: The disadvantages of this solution are:

- der Druck des im Wassermantel erzeugten Dampfes liegt mit Rücksicht auf die geringe Festigkeit des Innenmantels gegen äußeren Überdruck nur wenig oberhalb des Generatorinnendruckes« wodurch seine echte Nutzung als Prozeßdampf stark eingeschränkt ist;- The pressure of the steam generated in the water jacket is due to the low strength of the inner shell against external pressure only slightly above the internal generator pressure «which is severely limited his real use as process steam;

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1Q.84-O2O49821Q.84-O2O4982

- die Nutzung des Manteldampfes als Prozeßdampf bedingt sicherheitstechnische Probleme bei der Überspeisung des DampfSammlers und bei der Entspannung des Generators;- The use of the jacket steam as a process steam caused safety problems in the overfeed of the steam collector and the relaxation of the generator;

- der Innenmantel unterliegt«insbesondere beim Einsatz bestimmter Braunkohlen« einer starken Korrosion« deren Ursache in einem wesentlichen Umfang in örtlich auftretenden zu hohen Werkstofftemperaturen liegt« die durch die Ausbildung heißer Zonen an der Generatorinnenwandung zustande kommen.- The inner shell is subject to "severe corrosion", especially when using certain lignite "whose cause lies to a significant extent in locally too high material temperatures," which result from the formation of hot zones on the generator inner wall.

Als Ursache für das Auftreten solcher heißen Zonen muß die bei der Durchströmung von Feinkornschüttungen auftretende Kanalströmung angesehen werden. Die in den Störmungskanälen auftretenden hohen Temperaturen führen örtlich zu Wärmestromdichten«, die der Wassermantel wegen seines begrenzten Wasserumlaufes nicht einwandfrei abführen kann.As a cause for the occurrence of such hot zones, the channel flow occurring in the flow of fine grain beds must be considered. The high temperatures occurring in the stagnation channels lead locally to heat flux densities, which the water jacket can not dissipate properly because of its limited water circulation.

Auf Grund des im Vergleich zum Generatorinnendruck nur geringen Überdruckes des Manteldampfes wird dieser teilweise überhaupt nicht mehr als Prozeßdampf genutzt und lediglich dem Rohgas zugeführt. Eine solche Verfahrensweise bedingt eine erhebliche Verschlechterung des thermischen Wirkungsgrades des Druckvergasungsprozesses und außerdem eine Erhöhung des Kühlwasserverbrauches in der Kondensation.Due to the compared to the generator internal pressure only slight overpressure of the jacket steam this is partially no longer used as process steam and only supplied to the raw gas. Such a procedure requires a significant deterioration of the thermal efficiency of the pressure gasification process and also an increase in the cooling water consumption in the condensation.

Eine Verringerung der Innenmantelkorrosion erreicht man durch Auskleidung des Innenmantels mit einer Schicht aus Feuerfestmaterial. Die Nachteile dieser Lösung sind die Verringerung des Generatorquerschnittes und die stärkere Gefahr der Verschlackung des Generators infolge der höheren Temperaturen an der Innenseite der Ausmauerung.A reduction in the inner jacket corrosion is achieved by lining the inner shell with a layer of refractory material. The disadvantages of this solution are the reduction of the generator cross-section and the greater risk of slagging of the generator due to the higher temperatures on the inside of the lining.

Ein anderer Weg zur Verringerung der Innenmantel-Korrosion ist der Einsatz edelstahlplattierter Bleche. Die auf diesem Wege erreichten Ergebnisse sind jedoch nicht befriedigend.Another way to reduce inner-shell corrosion is to use stainless steel clad sheets. However, the results achieved in this way are not satisfactory.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Ökonomie des Verfahrens der Festbettdruckvergasung durch eine effektive Nutzung des bei der Kühlung des Druckmantels anfallenden Dampfes.The aim of the invention is to increase the economy of the process of fixed-bed pressure gasification by effectively using the obtained during the cooling of the pressure jacket steam.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Generator zu entwickeln, der die vollwertige Nutzung des Manteldampfes als Prozeßdampf gestattet.The invention has for its object to develop a generator that allows the full use of the jacket steam as process steam.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet,The solution according to the invention is characterized

- daß der Druckmantel des Generators durch einen im zylindrischen Teil aus senkrecht angeordneten Steigrohren bestehenden Kühlschirm vor unzulässigen Temperaturen geschützt wird;- That the pressure jacket of the generator is protected by an existing in the cylindrical part of vertically arranged risers cooling screen from inadmissible temperatures;

- daß diese Steigrohre an ein Wasserumlaufsystem angeschlossen sind, das aus einer Abscheidetrommel, Fallrohren, Zwischensammlern und Sektionssammlerh besteht;- That these risers are connected to a water circulation system consisting of a separation drum, downpipes, intermediate collectors and Sektionssammlerh;

- daß die Steigrohre des Kühlschirmes von siedendem Wasser durchflossen werden und der Wasserumlauf durch den Dichteunterschied zwischen dem in den Fallrohren und Steigrohren befindlichem Wasser, der durch einen unterschiedlichen Dampfgehalt bedingt ist, erzeugt wird;- That the risers of the cooling screen are traversed by boiling water and the water circulation by the density difference between the water located in the downpipes and risers, which is due to a different vapor content is generated;

- daß durch eine Schicht aus Wärmeleitkitt aus anorganischen Stoffen (vorzugsweise Geotherm 700.1) an der Innenseite des Druckmantels und die teilweise Einbettung der Steigrohre des Kühlschirmes in diese Schicht ein Eindringen größerer Wärmemengen in den Druckmantel verhindert wird;- That is prevented by a layer of Wärmeleitkitt of inorganic materials (preferably Geotherm 700.1) on the inside of the pressure jacket and the partial embedding of the risers of the cooling screen in this layer penetration of larger amounts of heat in the pressure shell;

- daß der Zwischenraum zwischen den Steigrohren des Kühlschirmes durch eine Stampf- oder Spritzmasse aus Feuerfestmaterial ausgefüllt wird;- That the space between the risers of the cooling screen is filled by a tamping or spray mass of refractory material;

- daß sich an die aus den Steigrohren des Kühl-schirmes und die Stampf- bzw. Spritzmasse gebildete Ringzone eine Verschleißschutzschicht anschließt» die eine Spritz- oder Stampfmasse oder eine Steinschicht sein kann;- That adjoins the formed of the risers of the cooling screen and the ramming or spray mass annular zone a wear protection layer »which may be a spray or ramming mass or a stone layer;

- daß die Steigrohre des Kühlschirmes als glatte Rohre» bestiftete Rohre oder Flossenrohre ausgeführt sind.- That the risers of the cooling screen are designed as a smooth pipes »pipes or finned pipes.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung werden folgende Vorteile erreicht:When using the solution according to the invention, the following advantages are achieved:

- durch die Anwendung des Kühlschirmes anstatt des Kühlmantels entfällt die Kopplung zwischen dem Druck des bei der Kühlung gebildeten Dampfes und dem Generatorinnendruck; damit kann dieser Dampf mit einem solchen Druck erzeugt werden« daß seine Nutzung als Prozeßdampf problemlos möglich ist; weiterhin ist die Notentspannung eines Generators unabhängig vom Kühlsystem möglich;- By using the cooling screen instead of the cooling jacket eliminates the coupling between the pressure of the vapor formed during cooling and the generator internal pressure; so that this steam can be generated with such a pressure that its use as a process steam is easily possible; Furthermore, the emergency relaxation of a generator is independent of the cooling system possible;

- durch die geringe Wandstärke der Steigrohre bleibt die Wandtemperatur auch bei hohen Wärmestromdichten in Höhe der Sattdampftemperatur, damit ist eine Hochtemperaturkorrosion der Rohre praktisch ausgeschlossen.- Due to the small wall thickness of the risers, the wall temperature remains at high heat flux densities in the amount of saturated steam temperature, so that high-temperature corrosion of the tubes is practically impossible.

Die erfindungsgemäße Lösung ist somit dem Prozeß der Festbettdruckvergasung wesentlich besser angepaßt als das ursprüngliche System. Oer Einsatz eines aus Steigrohren bestehenden Kühlschirmes zum Schutz des Druckmantels vor Übertemperaturen bedingt, daß zwischen den einzelnen Steigrohren Wärme aus dem Innenraum des Generators zum Druckmantel gelangen kann. Dies wird durch die an der Innenseite des Druckmantels angeordnete Schicht aus Wärmeleitkitt und die Einbettung der Steigrohre in diese in den technisch erforderlichen Grenzen gehalten. Die im Rohrzwischenraum aus dem Generatorinnenraum in Richtung des Druckmantels abfließende Wärme wird beim Auftreffen auf die Schicht aus Wärmeleitkitt auf Grund der im Vergleich zum Feuerfestmaterial hohen Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitkittes im wesentlichen zu den Steigrohren abgeleitet. Die Schicht aus Wärmeleitkitt hat somit für die erfindungsgemäße Lösung eine große Bedeutung.The solution according to the invention is thus much better adapted to the process of fixed bed pressure gasification than the original system. Oer use of a consisting of risers cooling screen for the protection of the pressure jacket from excessive temperatures requires that between the individual risers heat from the interior of the generator can reach the pressure jacket. This is held by the arranged on the inside of the pressure jacket layer of Wärmeleitkitt and the embedding of the riser pipes in this technically required limits. The effluent in the tube gap from the generator interior in the direction of the pressure jacket heat is dissipated when hitting the layer of Wärmeleitkitt due to the high heat conductivity of the Wärmeleitkittes compared to the refractory material substantially to the risers. The layer of Wärmeleitkitt thus has a great importance for the inventive solution.

Die Abführung der Wärme aus dem Zwischenraum zwischen den Steigrohren an die Steigrohre wird weiterhin verbessert, wenn anstatt glatter Rohre Flossenrohre oder bestiftete Rohre zum Einsatz gelangen, weil die Stifte oder Flossen, auf Grund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Stahles, die einfließende Wärme gut ableiten. Der Einsatz bestifteter Steigrohre erhöht außerdem die mechanische Haltbarkeit der zwischen die Steigrohre eingebrachten Stampf- oder Spritzmasse.The removal of heat from the space between the risers to the risers is further improved when instead of smooth pipes fin pipes or studded pipes are used because the pins or fins, due to the high thermal conductivity of the steel, the incoming heat well divert. The use of threaded riser pipes also increases the mechanical durability of the tamping or injection mass introduced between the riser pipes.

Der Abstand der Steigrohre ist so zu wählen, daß bei den maximal auftretenden Wärmestromdichten ein ausreichender Schutz des Druckmantels vor unzulässigen Temperaturen erreicht wird. Unter den Bedingungen der Festbettdruckvergasung ist dies der Fall, wenn der lichte Abstand der Steigrohre gleich dem 1- bis 2-fachen Durchmesser der Rohre ist.The distance of the riser pipes should be chosen so that sufficient protection of the pressure jacket against impermissible temperatures is achieved at the maximum occurring heat flux densities. Under the conditions of the fixed-bed pressure gasification, this is the case when the clear distance of the riser pipes is equal to 1 to 2 times the diameter of the tubes.

Mit dem Einsatz des Wärmeleitkittes ist weiterhin zu erwarten, daß die Spaltbildung zwischen F_euerfestmaterial und Druckgefäßwandung minimiert bzw. unterbunden wird. Auf diese Weise strebt man den Wegfall von korrosionsbegunstigenden Heißgasströmungen längs der Oruckgefäßwandung an.With the use of the Wärmeleitkittes is further to be expected that minimizing the gap formation between F _e uerfestmaterial and pressure tank or prevented. In this way, one seeks the elimination of corrosion-promoting hot gas flows along the Oruckgefäßwandung.

Ausführungsbeispielembodiment

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand des in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispieles. Fig. 1 zeigt ausschnittsweise den Längsschnitt eines Oruckgasgenerators mit Kühlschirm, Fig. 2 die dazugehörige Querschnittsdarstellung.The detailed explanation of the invention will be made with reference to the embodiment shown in Fig. 1 and Fig. 2. Fig. 1 shows a detail of the longitudinal section of a Oruckgasgenerators with cooling screen, Fig. 2, the associated cross-sectional view.

Auf der Oruckgefäßwandung 1 des Druckgasgenerators befindet sich eine Schicht Wärmeleitkitt (vorzugsweise Geotherm 700.1) 11, in die die Steigrohre 7 des Kühlschirmes eingebettet sind. Diese Steigrohre 7 sind mit Bestiftung 14 versehen oder sie sind als Flossenrohre, mit dem Generator-innenraum zugekehrter Bestiftung 14, ausgeführt. Zwischen und vor die Steigrohre 7 wird durch Torkretieren oder Stampfen die Feuerfeststampfmasse 12, vorzugsweise SiC-Stampfmasse (chemisch bindend), aufgetragen. Die Feuerfeststampfmasse 12 wird durch Auftragen einer Verschleißschutzschicht 13 aus geeignetem Feuerfestmaterial vor schnellem Abrieb durch den Schüttgutstrom, der den Generator von oben nach unten durchläuft, geschützt. Als Verschleißschutzschicht 13 ist auch eine Steinschicht, vorzugsweise MKX- oder SiC-Steine (neutrales oder basisches Verhalten), denkbar.On the Oruckgefäßwandung 1 of the compressed gas generator is a layer Wärmeleitkitt (preferably Geotherm 700.1) 11, in which the risers 7 of the cooling screen are embedded. These risers 7 are provided with foundation 14 or they are designed as fin tubes, with the generator interior facing Foundation 14. Between and in front of the risers 7, the refractory masticating mass 12, preferably SiC ramming mass (chemically binding), is applied by slamming or pounding. The refractory masticating mass 12 is protected by applying a wear protection layer 13 of suitable refractory material against rapid abrasion by the bulk material flow passing through the generator from top to bottom. As a wear protection layer 13 is also a stone layer, preferably MKX or SiC bricks (neutral or basic behavior), conceivable.

Der Wasserumlauf erfolgt über folgendes Umlaufsystem:The water circulation takes place via the following circulation system:

Die Steigrohre 7 des Kühlschirmes erhalten das Wasser aus der Abscheidetrommel 2, das über die Fallrohre 10, die unteren Zwischensammler 4 und die Zuführung 9 denThe risers 7 of the cooling screen receive the water from the separation drum 2, the over the downpipes 10, the lower intermediate collector 4 and the supply 9 the

unteren Sektionssammlern 6 zuströmt. Das Wasser/Dampf-Gemisch aus den Steigrohren 7 wird in die oberen Sektionssammler 5 abgeführt und gelangt über die Abführrohre 8, die oberen Zwischensammler 3 in die Abscheidetrommel 2. Hier erfolgt die Trennung von Dampf und Wasser. Während der Dampf über die Darapfabführung 15 zur Nutzung als Prozeßdarapf abgeleitet wird, tritt das Wasser über die Fallrohre 10 erneut in den Umlauf ein.flows to lower section collectors 6. The water / steam mixture from the risers 7 is discharged into the upper section collector 5 and passes through the discharge pipes 8, the upper intermediate collector 3 in the separation drum 2. Here, the separation of steam and water takes place. While the steam is discharged via the drainage duct 15 for use as a process bowl, the water re-enters the circulation via the downpipes 10.

Claims (1)

Patentanspruchclaim Generator zur Festbettdruckvergasung körniger Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel unter erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet« daß auf der Druckgefäßwandung (1) des Generators eine Schicht Wärmeleitkitt (11) aus anorganischen Stoffen, in die die Steigrohre (7) des Kühlschirmes eingebettet sind, aufgebracht ist, die Steigrohre (7) eine zum Generatorinnenraum ragende Bestiftung (14) besitzen, der Bereich zwischen den Steigrohren (7) mit einer durch Torkretieren oder Stampfen aufgebrachten Feuerfeststampfmasse (12) ausgefüllt ist, die durch eine Verschleißschutzschicht (13) aus Feuerfestmaterial geschützt ist und daß die Steigrohre (7) des Kühlschirmes an ein Wasserumlaufsystem, bestehend aus unteren Zwischensammler (4) mit Zuführrohr (9) zum unteren Sektionssammler (6), dem oberen Sektionsammler (5) mit Abführrohr (8) zum oberen Zwischensammler (3) und einer Abscheidetrommel (2), die über die Verbindungsrohre (16) und die Fallrohre (10) mit dem oberen und unteren Zwischensammler (.3/4) verbunden ist, angeschlossen sind.Generator for fixed bed pressure gasification of granular fuels with a free oxygen-containing gasification agent under elevated pressure, characterized in that on the Druckgefäßwandung (1) of the generator, a layer Wärmeleitkitt (11) of inorganic substances, in which the risers (7) of the cooling screen are embedded applied in that the risers (7) have a foundation (14) projecting towards the generator interior, the area between the risers (7) being filled with a fireproof ramming mass (12) applied by torketing or pounding, which is protected by a wear protection layer (13) of refractory material and that the risers (7) of the cooling screen to a water circulation system consisting of lower intermediate collector (4) with feed tube (9) to the lower section collector (6), the upper section collector (5) with discharge pipe (8) to the upper intermediate collector (3) and a separation drum (2), which via the connecting tubes (16) and the downpipes (10) connected to the upper and lower intermediate collector (.3 / 4) are connected. Hierzu JLieiten ZeichnunqenFor this purpose Drawings