DD288616A5 - DEVICE FOR CARRYING OUT HOT GAS AND SLAG - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur UEberfuehrung von Heiszgas und Schlacke aus einem Reaktionsraum in einen darunter befindlichen Kuehlraum. Der Einsatz erfolgt in Reaktoren zur Erzeugung CO- und H2-haltiger Gase durch Partialoxydation von staubfoermigen oder fluessigen, aschehaltigen Brennstoffen im Flugstrom. Ziel der Erfindung ist, hohe Standzeiten, minimale Stoerungen durch Verschlackung fuer die hochgeschaltete Kuehleinrichtung bei einfacher Ausfuehrung, zu sichern. Die Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung nach dem Prinzip eines spiralfoermig gewickelten Rohres so zu gestalten, dasz eine gasdichte Rohrwand entsteht. Erfindungsgemaesz ist das spiralfoermig gewickelte Rohr an der unteren Kante des zylindrischen Abschnittes umhuellend mit mindestens einer vollen Windung gegengewickelt und besitzt einen nach unten ragenden Ausgleichssteg aus waermeleitenden Material, dessen unterer Rand auf einer horizontalen Ebene liegt. Der zylindrische Abschnitt ist an seiner Innenwand mit einer feuerfesten Schutzschicht belegt. Fig. 1{Reaktor; Partialoxydation; Brennstoff, staubfoermig, fluessig, aschehaltig; Flugstrom; Heiszgas; Reaktionsraum; Kuehlraum; Rohr, spiralfoermig; Ausgleichssteg; Schutzschicht, feuerfest}The invention relates to a device for the transfer of hot gas and slag from a reaction space in an underlying cooling space. It is used in reactors to produce CO and H2-containing gases by partial oxidation of dusty or liquid, ash-containing fuels in the air stream. The aim of the invention is to ensure a long service life, minimal disruption due to slagging for the upshifted cooling device with simple execution. The object is to design the device according to the principle of a spiral wound pipe so that a gas-tight pipe wall is formed. According to the present invention, the spirally wound tube is wrapped against the lower edge of the cylindrical portion with at least one full turn and has a downwardly extending balance web of heat-conducting material, the lower edge of which lies on a horizontal plane. The cylindrical section is covered on its inner wall with a refractory protective layer. Fig. 1 {reactor; partial oxidation; Fuel, dusty, liquid, ashy; Entrained flow; Heiszgas; Reaction chamber; Kuehlraum; Tube, spiral-shaped; Compensating web; Protective layer, fireproof}

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überführung von Heißgas und Schlacke aus einem Reaktionsraum in einen darunter befindlichen Kühlraum. Sie ist insbesondere bestimmt für den Einsatz in Reaktoren zur Erzeugung von CO- und H₂-haltigen Gasen durch Partialoxydation von staubförmigen oder flüssigen, aschehaltigen Brennstoffen im Flugstrom.The invention relates to a device for transferring hot gas and slag from a reaction space into an underlying cooling space. It is particularly intended for use in reactors for the production of CO and H ₂ -containing gases by partial oxidation of dusty or liquid, ash-containing fuels in the air stream.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Für die Vergasung von festen Brennstoffen und von hochsiedenden, aschehaltigen flüssigen Brennstoffen, wie Teeren und Rückstandsölen, hat sich die Partialoxydation mti technischem Sauerstoff nach dem Flugstromprinzip bewährt. Die Vergasung erfolgt in der Regel unter höherem Druck. Bekannte Reaktoren zur Durchführung eines solchen Vi>rgasungsprozesses bestehen aus einem Reaktionsraum, in dem der zu vergasende Brennstoff, beispielsweise Kohlenstaub, mit technischem Sauerstoff im Flugstrom, in der Form einer Flammenreaktion zu einem CO- und H_rreichen Rohgas umgesetzt wird, und aus einem Kühlraum,For the gasification of solid fuels and high-boiling, ash-containing liquid fuels, such as tars and residual oils, the partial oxidation with technical oxygen according to the flight flow principle has proven itself. The gasification is usually carried out under higher pressure. Known reactors for carrying out such Vi> rgasungsprozesses consist of a reaction chamber in which the substance to be gasified fuel, for example coal dust rich raw gas is reacted with technical oxygen in the air stream in the form of a flame reaction into a CO- and H _r, and a refrigerator,

in dem das 1300 bis 1500⁰C heiße Rohgas und schmelzflüssige Schlacke abgekühlt bzw. granuliert werden. Der Kühlraum ist unmittelbar unter dem Reaktionsraum angeordnet und mit diesem zusammen in einem äußeren Druckgehäuse untergebracht, wie beispielsweise DD-WP 150313 zeigt. Vielfach erfolgen die Kühlung des Gases und die Granulierung der Schlacke, wie inin which the 1300 to 1500 ⁰ C hot raw gas and molten slag are cooled or granulated. The refrigerator is located immediately below the reaction space and housed together in an outer pressure housing, as shown for example DD-WP 150313. In many cases, the cooling of the gas and the granulation of the slag, as in

DD-WP150313, DE-OS 2940933 und US-PS 2896927 beschrieben, durch direkten Kontakt mit Wasser.DD-WP150313, DE-OS 2940933 and US-PS 2896927, by direct contact with water. Der Kühlraum kann jedoch auch als Abhitzekessel, insbesondere mit Strahlungsheizflächen, gestaltet sein, wie beispielsweiseHowever, the refrigerator may also be designed as a waste heat boiler, in particular with Strahlungsheizflächen, such as DE-OS 2650512 belegt.DE-OS 2650512 occupied. Für die Funktionstüchtigkeit solcher Reaktoren ist die Gestaltung der Vorrichtung zum gemeinsamen Austrag von heißemFor the functionality of such reactors, the design of the device for the common discharge of hot Rohgas und schmelzflüssiger Schlacke aus dem Reaktionsraum und zur Überführung in den Kühlraum von entscheidenderCrude gas and molten slag from the reaction space and for transfer to the refrigerator of decisive

Bedeutung.Meaning.

Mit DD-WP 150313 ist eine solche Vorrichtung in Form eines ringförmigen Schlackenablauf körpers aus Gußeisen bekannt, inWith DD-WP 150313 such a device in the form of an annular slag drain body made of cast iron is known, in

dem axial die Verbindungsöffnung zwischen Reaktionsraum und Kühlraum, also die Schlacken- und Heißgasablauföffnung aus dem Reaktionsraum angeordnet Ist.'the axially the connection opening between the reaction chamber and the cooling space, that is, the slag and hot gas discharge opening is arranged from the reaction space. '

In dem Gußeisenkörper ist eine Kühlrohrschlange mit entsprechendem Anschluß für Zuführung und Abführung von KühlwasserIn the cast iron body is a cooling coil with a corresponding connection for the supply and discharge of cooling water

eingegossen. Der Gußeisenkörper ist zentral im Boden des Reaktionsraumes angeordnet. Seine Oberkante ragt dar*«*·—*:g übercast. The cast iron body is arranged centrally in the bottom of the reaction space. Its upper edge protrudes * «* · - *: g

dem umgebenden Boden hervor und soll zu einem gewissen Anstauen der flüssigen Schlacke vor dem Überlauf in den Kühlraum führen. Die Haltbarkeit eines solchen Körpers ist jedoch begrenzt, weil im Laufe des Betriebes Risse zwischen Stahlrohr undthe surrounding soil and should lead to a certain damming of the liquid slag before the overflow into the refrigerator. The durability of such a body is limited, however, because during operation cracks between steel pipe and

Gußeisen entstehen, die verhältnismäßig schnell zur Zerstörung und zum Ausbröckeln der gußeisernen Umhüllung führen.Cast iron arise that lead relatively quickly to the destruction and crumbling of the cast-iron enclosure. Wie DE-OS 3120238 zeigt, kann die Kontur der Schlackenablauföffnung durch Kühlrohre gebildet werden, die durchAs DE-OS 3120238 shows, the contour of the slag discharge opening can be formed by cooling pipes passing through

zwischengeschweißte Stege zu einer gasdichten gekühlten Rohrwand verbunden sind und einen Teil des den Reaktionsraumwelded between webs are connected to a gas-tight cooled pipe wall and a part of the reaction space

umgebenden Kühbchirms bilden. In DD-WP 224045 ist gezeigt',_eine Vorrichtung zur Abführung von flüssiger Schlacke als separaten Körper aus spiralig gewickelten Kühlrohren zu gestalten, die ebenfalls zu einer gasdichten Rohrwand verbunden sowie bestiftet und mit einer feuerfesten Stampfmasse versehen sind.forming surrounding Kühbchirms. In DD-WP 224045 is shown 'to make a device for discharging liquid slag as a separate body of spirally wound cooling tubes, which are also connected to a gas-tight pipe wall and donated and provided with a refractory ramming mass.

Diese Vorrichtung ist trichterförmig ausgeführt, so daß die aus dem Reaktionsraum zulaufende Schlacke ablaufen kann, was beiThis device is designed funnel-shaped, so that the incoming from the reaction space slag can drain, which is at Schlacken bestimmter Zusammensetzung Vorteile bringen kann.Slag of certain composition can bring benefits. Die Betriebserfahrungen belegen, daß solche mit Stampfmasse versehenen Rohrwandkonstruktionen den thermischenThe operating experience prove that such provided with ramming mass pipe wall constructions the thermal Belastungen In der Schlackenauslauföffnung gut widerstehen und lange Reisezeiten erreichen können. Es hat sich jedochLoads To resist well in the slag outlet opening and reach long travel times. It has, however

gezeigt, daß die Störungshäufigkeit durch Schlackenansätze im nachgeschalteten Kühlraum bei Einsatz einesshown that the frequency of disturbances by slag approaches in the downstream refrigerator with the use of a

Schlackenauslaufes In Rohrwandkonstruktion größer Ist, als bei Einsatz eines Schlackenablaufkörpers nach beispielsweiseSlag outlet In pipe wall construction is greater than when using a slag drain body after example DD-WP 150 313. Offensichtlich ist das dadurch bedingt, daß in größerem Umfange aus der Schlackenablauföffnung abgetrageneDD-WP 150 313. Obviously, this is due to the fact that to a greater extent removed from the slag discharge opening Schlacke nach der Seite abspritzt, an kalten Wänden und Bauteilen anhaftet und damit den Keim für eine progressiveSlag cums to the side, adheres to cold walls and components and thus the germ for a progressive Schlackenansatzbildung liefert.Slag approach formation provides. Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überführung von Heißgas und Schlacke aus einem Reaktionsraum in einen darunter befindlichen Kühlraum, die hohe Standzeiten und ein Minimum an Störungen durch Verschlackung der nachgeschalteten Kühleinrichtung bei unkomplizierter, einfach zu fertigender Ausführung ermöglicht.The aim of the invention is a device for the transfer of hot gas and slag from a reaction space in an underlying cooling space, which allows a long service life and a minimum of disturbances due to slagging of the downstream cooling device with uncomplicated, easy to manufacture execution.

Darstellung des Wesens der ErfindungPresentation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Überführung von Heißgas und Schlacke zu schaffen, die nach dem Prinzip eines spiralförmig gewickelten Rohres gestaltet ist, dessen benachbarte Windungen z.B. durch zwischengeschweißte Stege miteinander so verbunden sind, daß eine gasdichte Rohrwand entsteht, und das mit Zu- und Ablaufleitungen für ein Kühlmittel versehen ist, die einen einwandfreien Ablauf der Schlacke und einen störungsfreien Betrieb der Einrichtungen des nachgeschalteten Kühlraumes gewährleistet und die als selbständiger Baukörper montiert und demontiert werden kann. Die Erfindung geht von einer Vorrichtung der beschriebenen Gattung aus, bei der das spiralförmig gewickelte Rohr, dessen benachbarte Windungen gasdicht miteinander verbunden sind, zu einem Körper aus einem ringförmigen Oberteil und einem sich an dieses zentral nach unten anschließenden, einen vertikalen Abflußkanal bildenden zylindrischen Abschnitt geformt ist. Erfindungsgemäß ist das spiralförmig gewickelte Rohr an der unteren Kante des zylindrischen Abschnittes und dieses umhüllend mit mindestens einer vollen Windung gegengewickelt sowie mit einem senkrecht nach unten ragenden Ausgleichssteg versehen, dessen unterer Rand auf einer horizontalen Ebene liegt. Dabei ist der den Abflußkanal bildende zylindrische Abschnitt des Körpers an seiner Innenwand in an sich bekannter Weise mit einer feuerfesten Schutzschicht belegt, welche am unteren Rand des Ausgleichssteges endet.The object of the invention is to provide a device for the transfer of hot gas and slag, which is designed according to the principle of a spirally wound tube whose adjacent turns, for example. are interconnected by inter-welded webs, that a gas-tight pipe wall is formed, and which is provided with inlet and outlet lines for a coolant, which ensures proper drainage of the slag and trouble-free operation of the facilities of the downstream refrigerator and mounted as a self-contained structure and can be dismantled. The invention relates to a device of the type described, in which the spirally wound tube whose adjacent turns are connected to each other in a gastight manner, formed into a body of an annular top and a down to this centrally down, forming a vertical outlet channel cylindrical portion is. According to the invention, the spirally wound tube is wrapped against the lower edge of the cylindrical portion and enveloping it with at least one full turn and provided with a vertically downwardly extending compensation web whose lower edge lies on a horizontal plane. In this case, the cylindrical portion of the body forming the discharge channel is coated on its inner wall in a manner known per se with a refractory protective layer which ends at the lower edge of the compensating ridge.

Es*hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Dicke des Ausgleichssteges gleich der Wandstärke des Rohres gewählt wird und wenn die Mindestlänge des Steges, das heißt die Länge des Steges an der tiefsten Stelle der unteren Windungen des den vertikalen Abflußkanal bildenden zuylindrischen Abschnitts, das 1- bis 3fache dieser Dicke ausmacht.It has proved to be advantageous if the thickness of the equalizer bar is chosen to be equal to the wall thickness of the tube and if the minimum length of the bar, that is the length of the bar at the lowest point of the lower turns of the cylindrical portion forming the vertical outflow channel, is 1 - makes up to 3 times this thickness.

Bei bisherigen Ausführungen von Schlackenablaufkörpern nach dem Prinzip des spiralförmig gewickelten Rohres ist der untere Rand des den Abflußkanal begrenzenden zylindrischen Teiles im Querschnitt mehr oder weniger gerundet und wegen der unvermeidlichen Zwickel auch nicht horizontal und eben. Die Erfahrung zeigte, daß unter solchen Bedingungen der Schlackenfluß abhängig von den jeweiligen Belastungsverhältnissen und dem Zustand der Oberfläche des unteren Randes zur unregelmäßigen Ablenkung nach der Seite zu neigte und zu den bereits dargelegten Störungen durch Schlackenansätze führte. Mit der erfindungsgemäßen Ausführung werden diese Schwierigkeiten vermieden. Offenbar ist dafür maßgebend, daß mit dem Ausgleichssteg eine klare Abflußkante definiert ist, die zum ausschließlich vertikalen Abtropfen der an der Wand des Abflußkanals herabfließenden Schlacke führtIn previous versions of Schlackenablaufkörpern on the principle of spirally wound pipe, the lower edge of the spillway defining cylindrical portion in cross section is more or less rounded and not horizontal and even because of the inevitable gusset. Experience has shown that, under such conditions, the slag flow tended to tilt sideways depending on the load conditions and condition of the lower edge surface and led to the slag approaches already described. With the embodiment of the invention, these difficulties are avoided. Obviously, it is decisive that a clear outflow edge is defined with the equalizer bar, which leads to exclusively vertical dripping of the slag flowing down the wall of the outflow channel

Es wurde auch gefunden, daß dieser positive Effekt auch nach langem Einsatz der Vorrichtung erhalten bleibt. It has also been found that this positive effect is maintained even after long use of the device.

-3- 238 616-3- 238 616

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der aus dem spiralförmig gewickelten Rohr geformte Körper an der Außenseite des genannten ringförmigen Oberteils einen nach unten ragenden gasdichten äußeren zylindrischen Abschnitt auf, der gasdicht unfeiner ringförmigen Trennwand zwischen dem Reaktionsraum und dem Kühlraum abgestützt ist. Wie der übrige Teil des Körpers, besteht auch dieser äußere zylindrische Abschnitt aus Windungen des genannten Rohres, die z. B. durch Stege gasdicht miteinander verbunden sind. Dagegen ragt der den vertikalen Abflußkanal bildende innere zylindrische Abschnitt des Körpers von oben in die öffnung der genannten ringförmigen Trennwand hinein bzw. ist durch diese hindurchgeführt. Mit dieser Ausführungsform ist eine effektive Lösung für die Montage der Vorrichtung gegeben, die eine spannungsfreie thermische Dehnung ermöglicht und unkontrollierte Nebenströme von heißem Gas aus dem Reaktionsraum in den Kühlraum an anderen Stellen als durch den vorgesehenen Ablaufkanal ausschließt.In an advantageous embodiment of the invention, the body formed from the spirally wound tube has, on the outside of said annular top, a downwardly projecting gastight outer cylindrical portion which is supported in a gas-tight manner by an annular partition between the reaction space and the cooling space. Like the rest of the body, this outer cylindrical portion consists of turns of said tube, the z. B. are interconnected by webs gas-tight. On the other hand, the inner cylindrical portion of the body forming the vertical drainage channel projects from above into the opening of said annular partitioning wall or is passed therethrough. With this embodiment, an effective solution for the assembly of the device is given, which allows a stress-free thermal expansion and excludes uncontrolled sidestreams of hot gas from the reaction chamber into the cooling chamber at locations other than through the intended drainage channel.

Das ringförmige Oberteil kann abhängig von der Gestaltung des Reaktionsraumes und den zu erwartenden Eigenschaften der Schlacke unter Bildung eines Überlaufdammes konvex nach oben gekrümmt sein. Bei dieser Ausführung sammelt sich am Boden des Reaktionsraumes rings um den Überlaufdamm ein Bad von Schlacke, das zu einer Homogenisierung von Zusammensetzung und Schmelzverhalten der flüssigen Schlacke führt.Depending on the design of the reaction space and the properties of the slag to be expected, the annular upper part can be curved convexly upward to form an overflow dam. In this embodiment, collects at the bottom of the reaction space around the overflow dam a bath of slag, which leads to a homogenization of composition and melting behavior of the liquid slag.

Es entspricht jedoch auch der Erfindung, wenn das ringförmige Oberteil trichterförmig gestaltet ist. In diesem Falle kommt es zum unverzüglichen Ablauf der Schlacke über den Abflußkanal in den Kühlraum, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Schlacke aus mehreren, nicht miteinander mischbaren Phasen besteht, die sich bei Verweilen in einem Schlackenbad voneinander separieren würden.However, it also corresponds to the invention, when the annular upper part is funnel-shaped. In this case, there is an immediate expiration of the slag on the spillway into the cold room, which is particularly advantageous if the slag consists of several, immiscible phases that would be separated when staying in a slag bath.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist einsetzbar unabhängig vom Arbeitsprinzip und von der Gestaltung des Kühlraumes. In Verbindung mit einem Kühlraum, in dem die Kühlung des Heißgases und der Schlacke durch Strahlungswärmeaustausch mit entsprechenden, an der Wand des Kühlraumes installierten Heizflächen erfolgt, oder mit einem nach dem Prinzip der Freiraumquenchung arbeitenden Kühlraum hat es sich als günstig erwiesen, wenn der den Abflußkanal bildende zylindrische Abschnitt in seinem unteren Teil koaxial und in einem Abstand von einer zylindrischen Abschirmung umgeben ist, die gasdicht mit der ringförmigen Trennwand zwischen Reaktionsraum und Kühlraum verbunden ist. Diese Abschirmung ragt über die Unterkante des zylindrischen Abschnitts hinaus in den Kühlraum, wobei der vertikale Abstand zwischen den Unterkanten des zylindrischen Abschnitts und der Abschirmung des 0,5- bis 2fache des lichten Durchmessers des durch den genannten zylindrischen Abschnitt begrenzten vertikalen Abflußkanals beträgt. Vorzugsweise wird der lichte Durchmesser der Abschirmung in einem Bereich zwischen dem 1,5- und 3fachen des lichten Durchmessers des Abflußkanals gewählt. Es ist vorteilhaft, die Abschirmung doppelwandig auszuführen und mit je einem Zuführungs- und Abführungsanschluß für ein Kühlmedium zu versehen.The device according to the invention can be used independently of the working principle and of the design of the cooling space. In conjunction with a cold room in which the cooling of the hot gas and slag by radiant heat exchange with corresponding, installed on the wall of the refrigerator heating surfaces, or with a working on the principle of Freiraumquenchung refrigerator, it has proved to be beneficial when the outflow channel forming cylindrical portion is coaxially surrounded in its lower part and at a distance from a cylindrical shield, which is connected in a gas-tight manner with the annular partition wall between the reaction space and the cooling space. This shield projects beyond the lower edge of the cylindrical portion into the cooling space, the vertical distance between the lower edges of the cylindrical portion and the shield being 0.5 to 2 times the clear diameter of the vertical run-off channel bounded by said cylindrical portion. Preferably, the clear diameter of the shield is selected in a range between 1.5 and 3 times the clear diameter of the drainage channel. It is advantageous to perform the shield double-walled and to provide each with a supply and discharge port for a cooling medium.

Die Abschirmung schützt die Unterkante des Abflußkanals vor dem unmittelbaren Zutritt von Rezirkulationsströmen abgekühlten Gases und von Wasserstrahlen aus Sprühdüsen, die im Oberteil des Kühlraumes installiert sind. Bei Einhaltung der durch die Erfindung gegebenen Maßverhältnisse wird andererseits das unmittelbare Auftreffen des aus dem Abflußkanal austretenden Heißgasstrahles auf die Abschirmung und damit derenschnelle Verschlackung verhindert. Damit wird eine weitere Erhöhung der Betriebszuverlässigkeit und der Reisezeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht.The shield protects the lower edge of the drainage channel from the immediate ingress of recirculation streams of cooled gas and jets of water from spray nozzles installed in the top of the refrigerator compartment. In compliance with the given by the invention ratios on the other hand, the direct impact of exiting the discharge channel hot gas jet on the shield and thus fast slagging prevented. This achieves a further increase in the operational reliability and travel time of the device according to the invention.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel Die Erfindung sei durch das folgende Ausführungsbeispiel mit den Figuren 1 bis 4 erläutert. Dabei zeigenThe invention will be explained by the following embodiment with the figures 1 to 4. Show Fig. 1: die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einem nach dem Prinzip der Freiraumquenchung arbeitendenFig. 1: the device according to the invention in conjunction with a working on the principle of Freiraumquenchung

Kühlraum im Schnitt A-A, Fig. 2: die Vorrichtung im Schnitt B-B, Fig. 3: die Vorrichtung in der Ansicht von unten und Fig. 4: den ι interen Rand des Auslaufkanals im Schnitt und in einem großen Maßstab.Refrigerator in section A-A, Fig. 2: the device in section B-B, Fig. 3: the device in the view from below and Fig. 4: ι the inner edge of the outlet channel in section and on a large scale.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Einsatz der Vorrichtung in einem Reaktor zur Druckvergasung von Kohlenstaub nach dem Prinzip der Partialoxydation mit Sauerstoff. Der Reaktor besteht aus einem äußeren Druckgefäß 1 mit einem oberen Reaktionsraum 2 und einem unteren Kühlraum 3, zwischen denen eine mit dem Mantel des äußeren Druckgefäßes 1 verbundene ringförmige Trennwand 4 angeordnet ist. Die Vorrichtung zur Überführung von Heißgas und Schlacke aus dem Reaktionsraum ist zentral im Boden des Reaktionsraumes 2 eingelassen. Sie besteht aus einem zentralen, einem vertikalen Abflußkanal 5 bildenden zylindrischen Abschnitt 6, der an seinem oberen Ende in ein ringförmiges Oberteil 7- im vorliegenden Beispiel mit trichterförmiger Gestalt- übergeht, von dessem Außenrand ein äußerer zylindrischer Abschnitt 8 senkrecht nach unten ragt, der sich gasdicht auf der ringförmigen Trennwand 4 abstützt und damit die Vorrichtung trägt. Der aus den genannten Abschnitten bestehende Körper der Vorrichtung ist einheitlich aus einem spiralförmig gewickelten Rohr 9 gebildet. Die einzelnen Windungen sind mittels eines ebenfalls spiralförmig gewickelten Steges 10 miteinander gasdicht verschweißt, so daß eine geschlossene Rohrwand entsteht. Im Bereich des Abflußkanals und auf der dem Reaktionsraum zugekehrten Seite des ringförmigen Oberteils 7 ist das genannte Rohr 9 bestiftet und mit einer feuerfesten Schutzschicht 11, im Beispiel mit einer SiC-Stampfmasse, belegt.The embodiment relates to the use of the device in a reactor for the pressure gasification of coal dust according to the principle of partial oxidation with oxygen. The reactor consists of an outer pressure vessel 1 with an upper reaction space 2 and a lower cooling space 3, between which an annular partition wall 4 connected to the jacket of the outer pressure vessel 1 is arranged. The device for transferring hot gas and slag from the reaction space is recessed centrally in the bottom of the reaction space 2. It consists of a central, a vertical outflow channel 5 forming cylindrical portion 6, which merges at its upper end in an annular upper part 7- in the present example with a funnel-like Gestalt-, whose outer edge an outer cylindrical portion 8 projects vertically downwards, the gas-tight supported on the annular partition 4 and thus carries the device. The consisting of said sections body of the device is uniformly formed from a spirally wound pipe 9. The individual turns are gas-tight welded together by means of a likewise spirally wound web 10, so that a closed tube wall is formed. In the region of the outflow channel and on the side facing the reaction chamber of the annular upper part 7, said tube 9 is pinned and covered with a refractory protective layer 11, in the example with a SiC ramming mass.

Wie insbesondere Figur 4 deutlich macht, wird am unteren Ende des Abflußkanals 5 durch Gegenwickeln einer weiteren Windung des Rohres 9 ein angenähert horizontaler Abschluß erreicht. Durch Aufschweißen eines nach unten ragenden Ausgleichssteges 12 auf die unteren Windungen des Rohres 9 wird ein voller Niveauausgleich erreicht, die untere Kante des Ausgleichssteges 12 liegt also in einer horizontalen Ebene. Der Ausgleichssteg 12, der an der Minimalstoüe eine Länge von 10 mm aufweist, hat eine Dicke von 5 mm. Sie ist gleich der Wandstärke des Rohres 9, das einen Außendurchmesser von 42 mm hat. Der Ausgleichssteg 12 stellt zugleich die Begrenzung der feuerfesten Schutzschicht 11 dar. Die Festlegung der genanntenAs FIG. 4 makes clear in particular, an approximately horizontal termination is achieved at the lower end of the discharge channel 5 by counter-winding a further turn of the tube 9. By welding a downwardly projecting balance bar 12 on the lower turns of the tube 9 a full level compensation is achieved, the lower edge of the balance bar 12 is thus in a horizontal plane. The balance bar 12, which has a length of 10 mm at the minimum level, has a thickness of 5 mm. It is equal to the wall thickness of the tube 9, which has an outer diameter of 42 mm. The balancing web 12 also represents the boundary of the refractory protective layer 11

minimalen Länge des Ausgleichssteges 12 von 10mm erfolgte unter dem Gesichtspunkt, daß bei den gegebenenminimum length of the balance bar 12 of 10 mm was made from the view that in the given

Wärmedurchgangsbedingungen zwischen der Atmosphäre im Abflußkanal 5 und dem Kühlmittel im spiralförmig gewickeltenHeat transfer conditions between the atmosphere in the discharge channel 5 and the coolant in a spiral wound Rohr 9 lh der Umgebung der Unterkante des Ausgleichssteges 12 die feuerfeste Schutzschicht 11 zu einem festen VerbandPipe 9 lh the environment of the lower edge of the balance bar 12, the refractory protective layer 11 into a solid bandage

sintert.sinters.

Der untere Teil des den Abflußkanal 5 bildenden zylindrischen Abschnittes 6, der durch din Öffnung in der ringförmigenThe lower part of the drainage channel 5 forming cylindrical portion 6, which through din opening in the annular Trennwand 4 hindurchragt, ist von einer koaxial angeordneten, doppelwandigen Abschirmung 13 umgeben, deren lichter,Passing through wall 4 is surrounded by a coaxial, double-walled shield 13, whose lights,

innerer Durchmesser doppelt so groß ist wie der lichte Durchmesser D des Abflußkanals 5. Der Vertikalabstand zwischen derinner diameter is twice as large as the clear diameter D of the drainage channel 5. The vertical distance between the

Unterkante des Ausgleichsstegs 12 und der Unterkante der Abschirmung beträgt 0,7 D. Die Abschirmung ist mit je einemThe lower edge of the balance bar 12 and the lower edge of the shield is 0.7 D. The shield is each with a Zuführungs- und Abführungsanschluß 14,15 für Kühlwasser ausgerüstet.Supply and discharge connection 14,15 equipped for cooling water. Die Abschirmung 13 ist mit ihrem Flansch 1 β von oben in die zentrale Öffnung der ringförmigen Trennwand 4 eingehängt. DurchThe shield 13 is hooked with its flange 1 β from above into the central opening of the annular partition 4. By

eine Schweißlippendichtung 24 wird eine gasdichte Verbindung erreicht.a weld lip seal 24, a gas-tight connection is achieved.

Die gasdichte Abstützung des äußeren zylindrischen Abschnitts 8 des aus dem spiralförmig gewickelten Rohr 9 gebildetenThe gas-tight support of the outer cylindrical portion 8 of the helically wound pipe 9 formed Körpers auf der ringförmigen Trennwand 4 wird dadurch erreicht, daß am unteren Ende des Abschnittes 8 ein Flansch 17Body on the annular partition 4 is achieved in that at the lower end of the section 8, a flange 17th

angebracht ist, der, wie Figur 2 zeigt, durch Schrauben 18, die mit gasdichten Kappen 23 versehen sind, mit dem Flanscch 16 derattached, which, as Figure 2 shows, by screws 18 which are provided with gas-tight caps 23, with the Flanscch 16 of

Abschirmung 13 verbunden ist und sich über diesen auf der Trennwand 4 abstützt. Der Flansch 17 ist mit inneren KühlkanälenShield 13 is connected and is supported on this on the partition wall 4. The flange 17 is with internal cooling channels

versehen und bildet mit dem Anschlußstutzen 19 und dem Verbindungsstück 20 zugleich eine Zuleitung zur Versorgung des spiralförmig gewickelten Rohres 9 mit Kühlwasser. Für deren Abführung ist die Ableitung 21 vorgesehen, die durch denprovided with the connecting piece 19 and the connecting piece 20 at the same time a supply line for supplying the spirally wound tube 9 with cooling water. For their removal, the derivative 21 is provided by the

Flansch 17 hindurchgeht und wie auch der Anschlußstutzen 19 über je eine Bohrung mit Stopfbuchse 22 durch den Flansch 16inFlange 17 passes and as well as the connecting piece 19 via a respective bore with stuffing box 22 through the flange 16 in

den Kühlraum 3 geführt ist. In der Figur nicht dargestellt sind Ans,chlußstutzen 19 und Ableitung 21 dort lösbar mit Rohrleitungen verbunden, die durch das äußere Druckgefäß nach außen geführt sind.the cooling chamber 3 is guided. In the figure not shown are Ans, chlußstutzen 19 and discharge 21 there releasably connected to pipes, which are guided by the outer pressure vessel to the outside.

Die in diesem Beispiel dargestellte Lösung für die Installation der erfindungsgemäßen Vorrichtung gestattet eine einfacheThe solution shown in this example for the installation of the device according to the invention allows a simple Montage und Demontage. Bis auf die Kühlwasseranschlüsse, die in dem über das Mannloch zugänglichen KühlraumAssembly and disassembly. Except for the cooling water connections, in the accessible through the manhole refrigerator

auszuführen sind, erfolgt die Montage und Demontage ausschließlich vom Reaktionsraum aus, der über eine Öffnung am Kopf zugänglich ist, in der während des Betriebes der Brenner zur Zuführung von Kohlenstaub und Sauerstoff installiert ist.are to be executed, the assembly and disassembly is carried out exclusively from the reaction chamber, which is accessible via an opening in the head, in which during operation of the burner for supplying pulverized coal and oxygen is installed.

Bei Betrieb des Vergasungsreaktors wird im Roaktionsraum ein CO- und h^-reiches Rohgas erzeugt, das mit einer TemperaturDuring operation of the gasification reactor, a CO- and h-rich raw gas is produced in the space of the reaction, which is at a temperature

von ca. 1500⁰C durch den Abflußkanal 5 in den Kühlraum 3 überführt, durch Einspritzen von Wasser über die Quenchdüsen 25 auf ca. 200⁰C abgekühlt und mit Wasserdampf gesättigt und schließlich über den Austrittsstutzen 26 der weiteren Aufbereitung zugeführt wird.From about 1500 ⁰ C transferred through the drainage channel 5 into the cooling chamber 3, cooled by injecting water through the quench nozzles 25 to about 200 ⁰ C and saturated with water vapor and finally fed through the outlet nozzle 26 of the further treatment.

Im Reaktionsraum 2 entstehende schmelzflüssige Schlacke wird zu einem Teil an die Wand des Reaktionsraumes geworfen, läuftIn the reaction chamber 2 resulting molten slag is thrown to a part of the wall of the reaction chamber, runs

dort über das trichterförmig gestaltete, ringförmige Oberteil 7 in den Abflußkanal 5, fließt als mehr oder weniger starker Film an dessen Wand nach unten und tropft im wesentlichen senkrecht nach unten an der Unterkante des Ausgleichssteges 12 in denThere via the funnel-shaped, annular top 7 in the spillway 5, flows as a more or less strong film on the wall down and drips substantially vertically down to the lower edge of the balance bar 12 in the

Kühlraum 3 ab. Der Rest bleibt in Tröpfchenform im heißen Rohgas suspendiert und wird mit diesem zusammen durch denRefrigerator 3 off. The remainder remains suspended in droplet form in the hot raw gas and becomes together with this through the Abflußkanal 5 in den Kühlraum 3 gebracht. Die Schlacko erstarrt und granuliert in Kontakt mit dem Quenchwasser, wird in einemOutflow channel 5 brought into the cooling chamber 3. The slag solidifies and granulates in contact with the quench water, becomes in one Wasserbad 27 im Unterteil des Kühlraumes 3 aufgefangen und über Stutzen 28 ausgetragen.Water bath 27 collected in the lower part of the cooling chamber 3 and discharged through pipe 28. Das spiralförmige gewickelte Rohr 9 wird über den Anschlußstutzen 19 mit Kühlwasser beaufschlagt, das vor Eintritt in dasThe spiral-wound tube 9 is acted upon via the connecting piece 19 with cooling water, which before entering the Rohr 9 die Kühlkanäle in Flansch 17 entlang des gesamten Umfangs durchströmt. Die intensive Kühlung mit Wasser schützt dasPipe 9 flows through the cooling channels in flange 17 along the entire circumference. The intensive cooling with water protects this

spiralförmig gewickelte Rohr 9 und die feuerfeste Schutzschicht 11 vor thermischer Überlastung und führt gleichzeitig dazu, daß sich auf der feuerfesten Schutzschicht 11 eine Schicht erstarrter Schlacke bildet, die nach dem Reaktionsraum 2 bzw. demspirally wound tube 9 and the refractory protective layer 11 from thermal overload and simultaneously causes the formation of a layer of solidified slag on the refractory protective layer 11, which after the reaction chamber 2 and the

Abflußkanal 5 zu in einen Flüssigschlackefilm übergeht. Die Schicht erstarrter Schlacke gibt eine zusätzliche thermische IsolationOutflow channel 5 merges into a liquid slag film. The layer of solidified slag gives additional thermal insulation

und schützt zugleich vor der korrosiven und erosiven Wirkung der flüssigen Schlacke.and at the same time protects against the corrosive and erosive action of liquid slag.

Die mit Kühlwasser beaufschlagte Abschirmung 13 schützt die Unterkante des Ablaufkanals 5, insbesondere die durch denThe acted upon with cooling water shield 13 protects the lower edge of the drain channel 5, in particular by the Ausgieichssteg 12 gegebene Abtropfkante vor dem direkten Auftreffen von Wasserstrahlen aus den Quenchdüsen 25 und damitAusgaichssteg 12 given drip edge before the direct impact of water jets from the quench nozzles 25 and thus

vor örtlicher Unterkühlung, die zur Bildung von an der Unterkante haftenden stalagtitenartigen Schlackeansätzen, zur Störung des Schlackeablaufs mit weiteren Sekundärfolgen in Form von Schlackenansätzen und zur Störung der Heißgasströmung führen könnte. Andererseits gewährleistet die Einhaltung der erfindungsgemäßen geometrischen Verhältnisse bei der Anordnung derfrom local hypothermia, which could lead to the formation of stalagtite-like slag lumps adhering to the lower edge, disruption of the slag process with further secondary effects in the form of slag deposits and disruption of the hot gas flow. On the other hand, compliance with the geometric conditions of the invention in the arrangement ensures the

Abschirmung 13, daß ein unmittelbares Auftreffen heißer, schlackeführender Gasstrahlen ausgeschlossen ist, so daß auch überShielding 13 that a direct impact hot, slagging gas jets is excluded, so that over

lange Zeit keine funktionsstörenden Schlackeansätze an dieser Abschirmung auftreten.long time no dysfunctional slag approaches occur on this shield.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Überführung von Heißgas und Schlacke aus einem Reaktionsraum in einen Kühlraum, bestehend aus einem spiralförmig gewickelten Rohr mit Zuleitungen und Ableitungen für ein Kühlmittel, dessen benachbarte Windungen gasdicht miteinander verbunden sind und das zu einem Körper aus einem ringförmigen Oberteil und einem sich an dieses zentral nach unten anschließenden, einen vertikalen Abflußkanal bildenden zylindrischen Abschnitt geformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das spiralförmig gewickelte Rohr (9) an der unteren Kante des zylindrischen Abschnittes (6) diesen umhüllend mit mindestens einer vollen Windung gegengewickelt ist und mit einem nach unten ragenden Ausgleichssteg (12) aus einem wärmeleitenden Material versehen ist, dessen unterer Rand auf einer horizontalen Ebene liegt, wobei der zylindrische Abschnitt (6) an seiner Innenwand in an sich bekannter Weise mit einer feuerfesten Schutzschicht (11) belegt ist, welche am unteren Rand des genannten Ausgleichsstegs (12) endet.1. A device for transferring hot gas and slag from a reaction space in a cold room, consisting of a spirally wound pipe with leads and leads for a coolant whose adjacent turns are gas-tightly connected to each other and to a body of an annular top and a this cylindrical downwardly forming, a vertical outflow channel forming cylindrical portion is formed, characterized in that the spirally wound tube (9) at the lower edge of the cylindrical portion (6) is wrapped against this umhüllend with at least one full turn and with a downwards protruding equalizer bar (12) is made of a thermally conductive material, the lower edge of which lies on a horizontal plane, wherein the cylindrical portion (6) on its inner wall in a conventional manner with a refractory protective layer (11) is occupied, which at the bottom of said off Gleichsstegs (12) ends. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Körper zusätzlich einen aus dem spiralförmig gewickelten Rohr (9) gebildeten, an der Außenseite des ringförmigen Oberteils (7) nach unten ragenden gasdichten äußeren zylindrischen Abschnitt (8) aufweist, der gasdicht auf einer ringförmigen Trennwand (4) zwischen dem Reaktionsraum (2) und dem . Kühlraum (3) abgestützt ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that said body additionally comprises a spirally wound from the tube (9) formed on the outside of the annular upper part (7) downwardly projecting gas-tight outer cylindrical portion (8), the gas-tight an annular partition (4) between the reaction space (2) and the. Refrigerator (3) is supported. 3! Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Oberteil (7) trichterförmig gestaltet ist.3! Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the annular upper part (7) is funnel-shaped. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Oberteil (7) unter Bildung eines Überlaufdammes konvex nach oben gekrümmt ist.4. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the annular upper part (7) is curved convexly to form an overflow dam. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichssteg (12) eine Dicke aufweist, die gleich der Wandstärke des Rohres (9) ist.5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the balance web (12) has a thickness which is equal to the wall thickness of the tube (9). 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestlänge des Ausgleichssteges (12) das Ifache seiner Dicke ausmacht.6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the minimum length of the balance bar (12) makes the Ifache its thickness. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (6) in seinem unteren Teil koaxial und in einem Abstand von einer Abschirmung (13) umgeben ist, die gasdicht mit der ringförmigen Trennwand (4) zwischen dem Reaktionsraum (2) und dem Kühlraum (3) verbunden ist, und die über die Unterkante des zylindrischen Abschnittes (6) hinaus in den Kühlraum (3) ragt, wobei der vertikale Abstand zwischen der Unterkante des zylindrischen Abschnittes (6) und der Abschirmung (13/ das 0,5- bis 2fache des lichten Durchmessers des durch den genannten zylindrischen Abschnitt ('3) gebildeten vertikalen Abflußkanals (5) beträgt.7. Apparatus according to claim 1 to 6, characterized in that the cylindrical portion (6) in its lower part coaxially and at a distance from a shield (13) is surrounded, the gas-tight with the annular partition wall (4) between the reaction space ( 2) and the cooling space (3), and which projects beyond the lower edge of the cylindrical portion (6) into the cooling space (3), wherein the vertical distance between the lower edge of the cylindrical portion (6) and the shield (13 / 0.5 to 2 times the clear diameter of the vertical drainage channel (5) formed by said cylindrical portion (3). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Durchmesser der Abschirmung (13) das 1,5- bis 3fache dos lichten Durchmessers des durch den zylindrischen Abschnitt (6) gebildeten vertikalen Abflußkänals (5) beträgt.8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the clear diameter of the shield (13) is 1.5 to 3 times dos clear diameter of the through the cylindrical portion (6) formed vertical Abflußkänals (5). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (13) doppelwandig ausgeführt und mit je einem Zuführungs- und Abführungsanschluß (14), (15) für ein Kühlmedium versehen ist.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the shield (13) is double-walled and provided with a respective supply and discharge port (14), (15) for a cooling medium.