DE10000537B4 - Reactor and method for entrained flow gasification - Google Patents
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Abstract
Flugstromreaktor zur Vergasung kohlenstoffhaltiger Brenn-, Rest- und Abfallstoffe mit einem sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel bei Drücken zwischen Umgebungsdruck und 80 bar, wobei die Reaktionsraumkontur begrenzt ist durch eine Feuerfestauskleidung (6) und (7) innerhalb des Reaktordruckmantels (4), wobei wasserführende Kanäle (5) zur Regelung der Temperatur des Druckmantels (4) an dessen Außenseite vorgesehen sind und wobei Mittel vorgesehen sind, die die Einstellung von Wasserdruck und -Temperatur in den Kanälen (5) unabhängig von Druck und Temperatur im Reaktionsraum derart gestatten, daß die Temperatur an der Innenseite des Reaktordruckmantels (4) stets oberhalb des Taupunktes der im Reaktionsraum vorhandenen Gasatmosphäre liegt.Entrained flow reactor for the gasification of carbonaceous fuels, residues and waste with an oxygen-containing gasification agent at pressures between ambient pressure and 80 bar, wherein the reaction space contour is limited by a Refractory lining (6) and (7) inside the reactor pressure jacket (4), being water-bearing channels (5) for controlling the temperature of the pressure jacket (4) on the outside thereof are provided and wherein means are provided, the adjustment of water pressure and temperature in the channels (5) regardless of Allow pressure and temperature in the reaction chamber such that the temperature on the inside of the reactor pressure jacket (4) always above the Dew point of the existing gas atmosphere in the reaction space.
Description
Die Erfindung betrifft einen Flugstromreaktor zur Vergasung aschefreier oder aschearmer Brenn-, Rest- und Abfallstoffe in einem Flugstromreaktor, entsprechend des ersten Patentanspruches und ein Verfahren zum Betreiben des Reaktors.The The invention relates to an air flow reactor for gasification ashless or low-ash fuel, residual and waste materials in a fly-back reactor, according to the first claim and a method of operation of the reactor.
Unter Brenn-, Rest- und Abfallstoffen sind solche ohne oder mit nur einem geringen Aschegehalt wie Öle, Teere, flüssige Fraktionen aus der Abfall- und Recyclingwirtschaft wie Altöle, PCB-haltige Öle, Plastefraktionen, Rest- und Abfallstoffe aus der chemischen Industrie wie beispielsweise stickstoff-, schwefel- oder halogenhaltige Kohlenwasserstoffe, Kohlenwasserstoffmischungen sowie Petrolkoks aus der Erdölverarbeitung zu verstehen.Under Fuels, residues and waste are those with or without one low ash content such as oils, Tars, liquid Fractions from the waste and recycling industries such as waste oils, PCB-containing oils, plastic fractions, Residual and waste materials from the chemical industry such as nitrogen, sulfur or halogenated hydrocarbons, hydrocarbon mixtures and petroleum coke from petroleum processing to understand.
In der Technik der Gaserzeugung ist die autotherme Flugstromvergasung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen langjährig bekannt. Das Verhältnis von Brennstoff zu sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln wird dabei so gewählt, dass aus Gründen der Synthesegasqualität höhere Kohlenstoffverbindungen zu Synthesegaskomponenten wie CO und H2 vollständig aufgespalten werden und die anorganischen Bestandteile als schmelzflüssige Schlacke ausgetragen werden. (J. Carl, P. Fritz, NOELL-KONVERSIONSVERFAHREN, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH 1996, S. 33 und S. 73).In the technology of gas generation, the autothermal entrained flow gasification of solid, liquid and gaseous fuels has been known for many years. The ratio of fuel to oxygen-containing gasification agents is chosen so that due to the synthesis gas quality higher carbon compounds to synthesis gas components such as CO and H 2 are completely split and the inorganic components are discharged as molten slag. (J. Carl, P. Fritz, NOELL CONVERSION PROCESS, EF publishing house for energy and environmental technology GmbH 1996, P. 33 and S. 73).
Nach
verschiedenen in der Technik eingeführten Systemen können dabei
Vergasungsgas und der schmelzflüssige
anorganische Anteil, z. B. Schlacke, getrennt oder gemeinsam aus
dem Reaktionsraum der Vergasungsvorrichtung ausgetragen werden,
was aus
Für die innere
Begrenzung der Reaktionsraumkontur des Vergasungssystems sind sowohl
mit feuerfester Auskleidung versehene oder gekühlte Systeme eingeführt und
beispielsweise aus
Mit feuerfester Auskleidung versehene Vergasungssysteme haben den Vorteil geringer Wärmeverluste und bieten deshalb eine energetisch effektive Umsetzung der zugeführten Vergasungsstoffe. Ihr Einsatz konzentriert sich auf aschefreie oder aschearme Vergasungsstoffe.With refractory lined gasification systems have the advantage low heat losses and therefore offer an energetically effective conversion of the supplied gasification substances. Their use focuses on ashless or low-ash gasifiers.
Nach dem Stand der Technik werden Vergasungsreaktoren so konstruiert, dass innerhalb eines Druckmantels zur Isolation und Wärmedämmung eine oder mehrere Schichten feuerfesten Materials zur Begrenzung des 1273-1873 K heißen Reaktionsraumes angeordnet werden. Zum Schutz des Druckmantels gegen zu hohe Temperaturen kann innerhalb oder außerhalb desselben ein Wassermantel angeordnet werden.To In the prior art, gasification reactors are constructed that within a pressure jacket for insulation and insulation a or several layers of refractory material to limit the 1273-1873 K are called Reaction space can be arranged. To protect the pressure jacket against too high temperatures can be arranged inside or outside the same a water jacket become.
Wird
der Wassermantel innerhalb des Druckmantels wie in beispielsweise
Es ist gleichfalls üblich, Vergasungsreaktoren mit einem drucklosen Wassermantel außerhalb des Reaktordruckmantels zu versehen. In diesem Fall kann die Temperatur dieses Wassermantels maximal 373 K betragen und die Gefahr der Kondensatbildung auf der Innenseite des Druckmantels und damit der Korrosion ist groß. Besondere Korrosionsschutzmaßnahmen wie Beschichtungen des Druckmantels bringen nur teilweisen Erfolg.It is also common Gasification reactors with a non-pressurized water jacket outside the To provide reactor pressure jacket. In this case, the temperature This water jacket is a maximum of 373 K and the risk of condensation on the inside of the pressure jacket and thus the corrosion is large. Special corrosion protection measures such as coatings of the pressure jacket bring only partial success.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu entwickeln, die bei einfacher und zuverlässiger Betriebsweise den Druckmantel des Vergasungsreaktors gegen Korrosion schützt und bei allen Betriebszuständen die Kondensation von Wasser und damit die Bildung aggressiver Säuren ausschließt.outgoing From this prior art, it is an object of the invention, a To develop a device with simple and reliable operation protects the pressure jacket of the gasification reactor against corrosion and in all operating conditions excludes the condensation of water and thus the formation of aggressive acids.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach den Merkmalen des ersten Patentanspruches und ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach Anspruch 3 gelöst. Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.These The object is achieved by a device according to the features of the first Claim and a method for operating the device according to Claim 3 solved. under claims give advantageous embodiments of the invention again.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für die Vergasung aschefreier oder aschearmer Brenn-, Abfall- und Reststoffe unabhängig von ihren Konzentrationen an Wasser, säurebildenden Komponenten wie Schwefel oder Halogene und ihrer Konsistenz.The inventive device is suitable for the gasification of ash-free or low-ash fuel, waste and residues independently from their concentrations of water, acid-forming components such as Sulfur or halogens and their consistency.
Der erfindungsgemäße Reaktor zur Vergasung, dessen Reaktorraum bei Drücken zwischen Umgebungstemperatur und 80 bar arbeitet, wird durch eine Reaktionsraumkontor begrenzt, die eine feuerfeste Auskleidung innerhalb des Druckmantels aufweist und sich dadurch auszeichnet, dass die Temperatur des Druckmantels regelbar ist. Die Wand des Vergasungsreaktors baut sich von außen nach innen in der Weise auf, dass außenliegend Kanäle angeordnet sind, weiter innen ein Druckmantel den Reaktionsraum umgibt und innen eine feuerfeste Auskleidung vorhanden ist, wobei unterschiedliche Materialien die feuerfeste Auskleidung darstellen. Die feuerfeste Auskleidung kann aus mehreren Schichten bestehen, deren Material aus Keramik, Teflon oder Ähnlichem bestehen kann.The reactor according to the invention for gasification, whose reactor space operates at pressures between ambient temperature and 80 bar, is limited by a Reaktionsraumkontor, which is a refractory lining within the pressure jacket and characterized in that the temperature of the pressure jacket is adjustable. The wall of the gasification reactor is built from the outside inwards in such a way that outlets are arranged outside, further inside a pressure jacket surrounds the reaction space and inside a refractory lining is present, with different materials represent the refractory lining. The refractory lining may consist of several layers whose material may consist of ceramic, Teflon or the like.
Vorteilhaft bei der Erfindung ist, dass die Kanäle auf der Außenseite des Druckmantels aus aufgeschweißten Stegen bestehen, die durch Halbkreis- oder Bogensegmente verschlossen sind. Durch die Kanäle wird Wasser geleitet, welches der Kühlung des Druckmantels dient.Advantageous in the invention, the channels are on the outside consist of pressure jacket made of welded webs through Semicircular or arc segments are closed. Through the channels will Water is passed, which is the cooling of the Pressure jacket serves.
Wesentlich für das Betreiben des Reaktors und dessen Kühlwand ist, dass die Temperatur im Druckmantel so geregelt wird, dass sie um mehr als 5 Kelvin über dem Taupunkt der im Reaktorraum des Vergasungsreaktors vorhandenen Gasatmosphäre liegt.Essential for the Operating the reactor and its cooling wall is that the temperature in the pressure jacket is regulated so that it is more than 5 Kelvin above the Dew point of the existing gas in the reactor chamber of the gasification gas atmosphere.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die für die Temperaturregelung des Druckmantels vorhandenen Kanäle oberhalb oder unterhalb des Siedepunktes des Kühlmittels betrieben werden.Farther it is advantageous that the for the temperature control of the pressure jacket existing channels above or operated below the boiling point of the coolant.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Reaktionsraumkontur für den Vergasungsprozeß durch eine Feuerfestauskleidung innerhalb des Reaktordruckmantels zu begrenzen und zur Regelung seiner Temperatur auf der Außenseite des Reaktordruckmantels Kanäle anzubringen, deren Druck und Temperatur unabhängig vom Druck und der Temperatur auf der Innenseite des Reaktordruckmantels bzw. im Reaktionsraum eingestellt werden können.According to the invention, it is provided the reaction space contour for the gasification process by a To limit refractory lining within the reactor pressure jacket and for controlling its temperature on the outside of the reactor pressure jacket channels to install, their pressure and temperature regardless of pressure and temperature the inside of the reactor pressure jacket or adjusted in the reaction space can be.
Die
Erfindung sei an folgendem Ausführungsbeispiel
mit den
Damit
ist sowohl eine Kühlung
des Druckmantels
In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
wird dem Reaktionsraum
Entsprechend
der Dampfdruckkurve des Wassers beträgt der Siede- oder Taupunkt
471 K. Liegt die Temperatur des Druckmantels
Der
Druck im Reaktionsraum
- 11
- Reaktionsraumreaction chamber
- 22
- BrennerflanschBurner
- 33
- Rohgasabgangcrude gas
- 44
- Druckmantelpressure shroud
- 55
- Kanälechannels
- 66
- feuerfeste Auskleidung, 1. Schichtrefractory Lining, 1st layer
- 77
- feuerfeste Auskleidung, 2. Schichtrefractory Lining, 2nd layer
- 88th
- Wasserzufuhrwater supply
- 99
- Wasserabfuhrwater drainage
- 1010
- aufgeschweißte Stegewelded webs
- 1111
- Halbkreis- oder Bogensegmentesemicircular or bow segments
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000100537 DE10000537B4 (en) | 2000-01-08 | 2000-01-08 | Reactor and method for entrained flow gasification |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000100537 DE10000537B4 (en) | 2000-01-08 | 2000-01-08 | Reactor and method for entrained flow gasification |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10000537A1 DE10000537A1 (en) | 2001-07-26 |
DE10000537B4 true DE10000537B4 (en) | 2006-04-20 |
Family
ID=7626997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000100537 Expired - Lifetime DE10000537B4 (en) | 2000-01-08 | 2000-01-08 | Reactor and method for entrained flow gasification |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10000537B4 (en) |
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- 2000-01-08 DE DE2000100537 patent/DE10000537B4/en not_active Expired - Lifetime
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Title |
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CARL J. u. FRITZ, P.: Noell Konversionsverfahren zur Verwertung und Entsorgung von Abfällen. EF- Verlag für Energie- und Umwelttechnik Berlin, 1996 , 2. Auflage, S. 33 u. 73 |
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Also Published As
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---|---|
DE10000537A1 (en) | 2001-07-26 |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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