DD299072A5

DD299072A5 - Verfahren und vorrichtung zum kuehlen von partialoxidationsgas

Info

Publication number: DD299072A5
Application number: DD90337185A
Authority: DD
Inventors: Hans Chr Pohl; Hans-Juergen Linscheid
Original assignee: Krupp Koppers Gmbh,De
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1992-03-26
Also published as: EP0379022A3; EP0379022A2; DE3901601A1; DE59000016D1; EP0379022B1; ZA899500B; PL163293B1; ES2028479T3

Abstract

Dieses Gas wird insbesondere durch Partialoxidation von ballastreicher Kohle und/oder sonstigen Kohlenstofftraegern mit einem hohen Anteil an anorganischen Begleitstoffen bei hohen Temperaturen in einem Reaktor gewonnen, wobei zur Verfestigung der im Gas mitgefuehrten anorganischen Begleitstoffe in Stroemungsrichtung des Gases ein Kuehlfluid eingefuehrt wird. Es ist hierbei vorgesehen, dasz die gesamte Menge des Kuehlfluids in Stroemungsrichtung vor einer Einschnuerung des Gasweges dem Partialoxidationsgas beigemischt wird. Figur{Partialoxidation; ballastreiche Kohle; Gaserzeugung; Gaskuehlung; Kuehlfluid; Vorrichtung; Mischrohrquerschnitt; Reaktor; Gaskanal; Anfangseintrittsgeschwindigkeit}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Partialoxidationsgas, das insbesondere durch Partialoxidation von ballastreicher Kohle und/oder sonstigen Kohlenstoffträgern mit einem hohen Anteil an anorganischen Begleitstoffen bei hohen Temperaturen in einem Reaktor gewonnen wird, wobei zur Vorfestigung der im Partialoxidationsgas mitgeführten anorganischen Begleitstoffe in Strömungsrichtung des Gases ein Kühlfluid in das Partialoxidationsgas eingeführt

Bei der Fartialoxidation von Kohls und/oder sonstigen Koh'enstoffträgern bei Temperaturen oberhalb des Schiackeschmelzpunktes führt das das Reaktionsgefäß mit einer Temperatur zwischen 1000 und 1700°C verlassende Partialoxidationsgas schmelzflüssige bzw. klebrige Teilchen mit sich. Vor der Weiterbehandlung des Gases muß deshalb dafür gesorgt werden, daß diese Begleitstoffe den nachgeschalteten Verarbeitungsprozeß nicht durch Ablagerungen an den Wänden der verwendeten Appnraturen, an den Wärmeaustauscher!lachen und/oder in den Rohren beeinträchtigen. In Verfolgung dieses Zieles ist es bereits angestrebt worden, innerhalb einer dem Reaktionsgefäß nachgeschalteten Kühlzone, die einen gegenüber dem des Reaktionsgefäßes reduzierten Querschnitt aufweist, ein Kühlfluid in den heißen Partialoxidationsgasstrom möglichst so einzumischen, daß das Partialoxidationsgas und die mitgeführten Begleitstoffe abgekühlt werden, ohne daß innerhalb der Kühlzone noch nicht verfestigte, das heißt noch klebefähige Teilchen an die Wandung der Kühlzone gelangen und dort zu Ablagerungen führen.

So ist zum Beispiel aus dar DE-AS 35 24802 ein ^'erfahren zum Kühlen eines heißen, klebrige Teilchen enthaltenden Produktgases bekannt, bei dem in das Produktgas in der Kühlzone ein ringförmiger Strahl eines Kühlfluids eingespritzt wird, der die Form eines sich in Strömungsrichtung des Gases verjüngenden Kegelstumpfes aufweist.

Die bisher bekannten Maßnahmen beschränkten sich jedoch auf die Behandlung des Partialoxidationsgases innerhalb der dem Reaktionsgefäß nachgsschalteten Kühlzone. Inder Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere bei der Partialoxidation von ballastreicher Kohle und/oder sonstigen Kohlenstoffträgern mit einem hohen Anteil an anorganischen Begleitsioffen an der Übergangsstelle auf einen reduzierten Strömungsquerschnitt Ablagerungen durch angeströmte klebefähigeTeilchen auftmten, die durch Maßnahmen innerhalb der Kühlzone nicht zu vermeiden waren. Das zwangsläufige Wachsen dieser Ablagerungen führt dabei dazu, daß der Gasweg in die Kühlzone und damit auch in die nachgeschalteten Gasbehandlungseinrichtungen verlegt und damit die gesamte Anlage funktionsunfähig wird.

Um diesem Mißstand zu begegnen, ist bereits vorgeschlagen worden, daß in das Partialoxidationsgas innerhalb des Reaktors unmittelbar vor dem Eintritt in die Kühlzone zusätzlich ein weiterer ringförmiger Strom eines Kühlfluids eingespritzt wird, wobei dieser Kühlfluidstrom mit der Wand das Reaktionsgefäßes einen Winkel von 0 bis 90° und der Kühlfluidstrom in der Kühlzone mit der Wand der Kühlzone einen Winkel von 70 bis 90° bildet.

Die Erfindung stellt nun eine Weiterentwicklung dieser Arbeitsweise dar und besteht darin, daß die gesamte Menge des Kühlfluids in Strömungsrichtung vor einer Einschnürung des Gasweges dem Partialoxidationsgas beigemischt wird.

Bei der Einschnürung des Gasweges kann es sich um die Kühlzone handeln, die dem Reaktor unmittelbar nachgeschaltet ist.

Hierbei wird dann die gesamte Menge des Kühlfluids noch innerhalb des Reaktors vor dem Eintritt in die Kühlzone dem Partialoxidationsgas aufgegeben.

Beider Einschnürung des Gasweges kann es sich aber auch um eine vom Austritt aus dem Reaktor mehr ort ir weniger weit entfernte Verengung handeln, wenn an den Reaktor nämlich zunächst ein Gaskanal, beispielsweise in Fon . eines Strahlungskessels, angesetzt ist, der im wesentlichen den gleichen Querschnitt wie der Reaktor aufweist. Die Einschnürung des

G&sweges liegt dann erst hinter diesem Gaskanal bzw. dem Strahlungske:<sel, z. B. in Form einer erst dort vorgesehenen Kühlzone oder auch einer anderen Weiterbehandlungsvorrichtung für das Partialoxidationsgas.

Es hat sich gezeigt, daß mit der erfindungsg»r.iäßon Maßnahme die Gefahr von Ablagerungen wirkungsvoll beseitigt werden

Die Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Reaktor oder ein diesem nachgeschalteter Gaskanal mit in wesentlichen gleichen Querschnitt in einen düsenförmigen Mischrohrquerschnitt übergeht und die Düse so ausgebildet ist, daß die Eintrittsneigung gleich der Neigung ist, die sich für eine Düse mit einer Anfangseintrittsgeschwindigkeit W = 0 an der Stelle orgibt, an der die Düsenströmung die Geschwindigkeit hätte, mit der das Partialoxidationsgas in den Düsenbereich eintritt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll die Gleichförmigkeit des im Bereich der Einschnürung des Gasweges in das Partialoxidationsgas einströmenden ringförmigen Kühllluidsiromes dadurch gewährleistet sein, daß der Kühlfluidstrom durch Einzelbohrungen in der dem Einströmquerschnitt vorgeschalteten Ringleitung in einzelne Strahlen aufgeteilt ist.

Schließlich ist noch vorgesehen, daß der düsenförmige Übergang mit einer Feuerfestauskleidung versehen ist, die schlackeabweisende Eigenschaften besitzt, beispielsweise eine Graphitmasse.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.

An den zylindrischen Reaktor 1 schließt sich ein düsenförmiger Übergang 2 als Misnhrohrquerschnitt an, nach Art der Ausströmdüse aus einem Windkessel, bei dem die Geschwindigkeit in Z-Richtung zunächst gleich Null ist. Die Ausbildung des düsenförmigen Übergangs ist derart, daß die Eintrittsneigung gleich der Neigung ist, die sich für eine Düse mit einer Anfangseintrittsgeschwindigkeit W = 0 an der Stelle ergibt, an der die Düsenströmung die Geschwindigkeit hätte, mit der das Partialoxidationsgas in df η Düsenbereich eintritt.

Am Austritt des zylindrischen Reaktors 1 wird der Kühlfluidstrom über einen Ringspalt 3 zugeführt, an den die Ringleitung 4 angeschlossen ist, die über die Rohrleitung 5 mit Kühlfluid versorgt wird. Die g'eichmäßige Verteilung des Kühlfluidstromes über den Ringspalt 3 wird dadurch erreicht, daß die Ringleitung 4 mit Einzelbohr^'igen 6 versehen ist, durch die der Kühlfluidstrom in Form einzelner Freistrahlen in den Ringspnlt 3 einströmt. Der Abstand 7 der Bohrungen 6 bis zum Austrittsende des Ringspaltes 3 ist dabei so bemessen, daß sich die einzelnen FreisUahlen bis dort überdecken und so einen geschlossenen Ringstrom unter vollständiger Ausfül'ing des Ringspaltes ausbilden und sich somit nicht die Gefahr einer Rezirkulation des Partialoxidationsgases mit der Möglichkeit von Ablagerungen innerhalb des Ringspaltes einstellt.

Mit 8 ist schließlich noch die Feuerfestauskleidung des düseoförmigen Überganges 2 benennet.

Die Erfindung ist in gleicher Weise und mit gleich gutem Wirkungsgrad ausführbar, wenn entsprechend obigen Ausführungen mit 1 nicht der Reaktor, sondern ein daran angesetzter Gaskanal, beispielsweise ein Strahlungskessel, bezeichnet ist.

Claims

1. Verfahren zum Kühlen von Partialoxidationsgas, das insbesondere durch Partialoxidation von ballastreicher Kohle und/oder sonstigen Kohlenstoffträgern mit einem hohen Anteil an anorganischen Begleitstoffen bei hohen Temperaturen in einem Reaktor gewonnen wird, wobei zur Verfestigung der im Partialoxidationsgas mitgeführten anorganischen Begleitstoffe in Strömungsrichtung des Gases ein Kühlfluid in das Partialoxidationsgas eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Menge des Kühlfluids in Strömungsrichtung vor ainer Einschnürung des Gasweges dem Partialoxidationsgas beigemsicht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (1) oder ein diesem nachgeschalteter Gaskanal mit im wesentlichen gleichem Querschnitt in einen düsenförmigen Mischrohrquerschnitt (2) übergeht und die Düse so ausgebildet ist, daß die Eintrittsneigung gleich der Neigung ist, die sich für eine Düse mit einer Anfangseintrittsgeschwindigkeit W = 0 an der Stelle ergibt, an der die Düsenströmung die Geschwindigkeit haue, mit der das Partialoxidationsgas in den Düsenbereich eintritt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichförmigkeit des im Bereich der Einschnürung des Gasweges in das Partialoxidationsgas einströmenden ringförmigen Kühlfluidstromes dadurch gewährleistet ist, daß der Kühlfluidstrom durch Einzelbohrungen (6) in der dem Einströmquorschnitt vorgeschalteten Ringleitung (4) in einzelne Strahlen aufgeteilt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der düsenförmige Übergang (2) mit einer Feuerfestauskleidung (8) versehen ist, die schlackeabweisende Eigenschaften besitzt, beispielsweise eine Graphitmasse.