DE102013105149A1 - carburettor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Vergaser (1), insbesondere Wirbelschichtvergaser, dessen Reaktionsraum (2) von einer Ausmauerung umgeben ist und in dessen Reaktionsraum (2) kohlenstoffhaltige Medien mit Hilfe von Vergasungsmedien, wie Sauerstoff, Luft, Dampf, Kohlendioxid, Stickstoff oder Recyclegas, in einer Wirbelschicht, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 500°–1200°C, zu Synthesegas umgesetzt wird. Um eine wirtschaftliche und konstruktive einfache Lösung zur Erfassung der Temperatur, insbesondere an verschiedenen Düsenebenen des Vergasers (1) zu gewährleisten, schlägt die Erfindung vor, dass die Ausmauerung (3) mit mindestens zwei voneinander getrennten Thermodrähten (7, 8) ausgestattet ist.The invention relates to a gasifier (1), in particular a fluidized bed gasifier, the reaction chamber (2) of which is surrounded by a brickwork and, in the reaction chamber (2), carbon-containing media with the aid of gasification media such as oxygen, air, steam, carbon dioxide, nitrogen or recycled gas in a fluidized bed, preferably at a temperature between 500 ° -1200 ° C, is converted to synthesis gas. In order to ensure an economical and structurally simple solution for recording the temperature, in particular at different nozzle levels of the gasifier (1), the invention proposes that the lining (3) be equipped with at least two separate thermal wires (7, 8).
Description
Die Erfindung betrifft einen Vergaser, insbesondere einen Wirbelschichtvergaser, dessen Reaktionsraum von einer Ausmauerung umgeben ist und in dessen Reaktionsraum kohlenstoffhaltige Medien mit Hilfe von Vergasungsmedien, wie Sauerstoff, Luft, Dampf, Kohlendioxid, Stickstoff oder Recyclegas, in einer Wirbelschicht, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 500°–1200°C, zu Synthesegas umgesetzt werden. The invention relates to a gasifier, in particular a fluidized bed gasifier, the reaction chamber is surrounded by a lining and in the reaction space carbonaceous media by means of gasification media, such as oxygen, air, steam, carbon dioxide, nitrogen or recycle gas, in a fluidized bed, preferably at a temperature between 500 ° -1200 ° C, to be converted to synthesis gas.
Vergaser der eingangs genannten Art sind seit längerem aus dem Stand der Technik bekannt. Im Rahmen des Hochtemperatur-Winkler-Verfahrens, das eine Weiterentwicklung der ursprünglich betriebenen Winklerwirbelschichtvergasung darstellt, werden in einem ausgemauerten Reaktionsraum feste kohlenstoffhaltige Medien mit Hilfe von Vergasungsmedien und hier insbesondere von Sauerstoff, Dampf und Kohlendioxid, in einer Wirbelschicht zu Synthesegas umgesetzt. Die Zugabe von Sauerstoff erfolgt mit Hilfe von Düsen, die auf verschiedenen Ebenen in dem Vergaser angeordnet sind, wobei mehrere Sauerstoffdüsen auf einer Düsenebene entlang des Umfanges des Vergasers angeordnet sein können. Carburetors of the type mentioned are known for some time from the prior art. In the context of the high-temperature Winkler process, which represents a further development of the originally operated Winkler fluidized-bed gasification, solid carbon-containing media are converted into synthesis gas in a fluidized bed by means of gasification media, in particular oxygen, steam and carbon dioxide, in a walled reaction space. The addition of oxygen takes place by means of nozzles which are arranged at different levels in the gasifier, wherein a plurality of oxygen nozzles can be arranged on a nozzle plane along the circumference of the gasifier.
Um eine gleichbleibende Synthesequalität zu gewährleisten, ist die Vergasertemperatur unter anderem über diese Sauerstoffdüsen einzustellen. Bei einer Störung einer Sauerstoffdüsenebene, z.B. durch eine ungleichmäßige Verteilung von Sauerstoff, kann es zu lokalen Hot-Spots an der Ausmauerung des Vergasers kommen. Durch diese Hot-Spots kann die Ausmauerung wiederum beschädigt und zerstört werden. Zudem begünstigen die damit verbundenen hohen Temperaturen ein Aufschmelzen von Feststoffpartikeln in dem Vergaser, die an der Ausmauerung Anbackungen bilden und so den Vergaser blockieren können. In order to ensure a consistent synthesis quality, the carburetor temperature is to be adjusted, inter alia, via these oxygen nozzles. In the event of a malfunction of an oxygen nozzle plane, e.g. An uneven distribution of oxygen can lead to local hotspots on the lining of the carburettor. These hotspots can again damage and destroy the lining. In addition, the associated high temperatures favor a melting of solid particles in the carburetor, which form caking on the lining and so can block the carburetor.
Um die Temperatur an den verschiedenen Düsenebenen zu erfassen, wird eine on-line-Temperaturmessung und -überwachung mit Hilfe von konventionellen lokalen Thermoelementen durchgeführt. Bisher wird dabei die Temperatur über lokale Thermoelemente erfasst. Die Thermoelemente sind dabei bevorzugt als PtRh-Pt-Elemente mit einer keramischen Schutzhülle ausgeführt, wobei im Bereich einer Düsenebene zwei bis drei Thermoelemente bevorzugt in einem Winkel von 180° bzw. 120° entlang des Umfanges des Vergasers eingebaut werden. Hierdurch wird jedoch nur der lokale Messwert im Bereich der Thermoelemente gemessen. Der größte Teil der Ausmauerungsfläche wird dagegen nicht überwacht. Dies bedeutet, dass bezogen auf einen Vergaserinnendurchmesser von beispielsweise 3 m und dem daraus resultierenden inneren Umfang von 9,4 m nur in einem Abstand von 4,7 bzw. 3,1 m eine punktuelle Aussage über die Temperatur getroffen werden kann. Eine detaillierte Überwachung der Temperaturverteilung kann lediglich durch den Einbau von zusätzlichen Thermoelementen erreicht werden, was allerdings sehr kostenintensiv ist, da die Anschaffung derartiger Thermoelemente und die damit verbundene Peripherie sowie der aufwändige Einbau der Thermoelemente in den Vergaser mit hohen Kosten verbunden sind. Zudem ist man häufiger mit der Problematik konfrontiert, die Thermoelemente bei einem Versagen der keramischen Schutzhülle des Vergasers, beispielsweise durch Temperaturspitzen oder durch Alterung in der Vergaseratmosphäre, regelmäßig auszutauschen. To detect the temperature at the various nozzle levels, on-line temperature measurement and monitoring is performed using conventional local thermocouples. So far, the temperature is detected by local thermocouples. The thermocouples are preferably designed as PtRh-Pt elements with a ceramic protective cover, wherein in the region of a nozzle plane two to three thermocouples are preferably installed at an angle of 180 ° or 120 ° along the circumference of the carburetor. However, this only measures the local measured value in the area of the thermocouples. The largest part of the walling surface is not monitored. This means that based on a carburetor inner diameter of, for example, 3 m and the resulting inner circumference of 9.4 m only a distance of 4.7 or 3.1 m a punctual statement about the temperature can be made. A detailed monitoring of the temperature distribution can only be achieved by the incorporation of additional thermocouples, which is very costly, since the purchase of such thermocouples and the associated peripherals and the complex installation of the thermocouples in the carburetor are associated with high costs. In addition, one is more often faced with the problem of regularly replace the thermocouples in case of failure of the ceramic protective cover of the carburetor, for example by temperature peaks or aging in the gasifier atmosphere.
Hier setzt die Erfindung an, deren Aufgabe darin besteht, eine wirtschaftliche und konstruktiv einfache Lösung zur Erfassung der Temperatur, insbesondere an verschiedenen Düsenebenen zu gewährleisten. This is where the invention, whose task is to ensure an economical and structurally simple solution for detecting the temperature, in particular at different nozzle levels.
Mit einem Vergaser der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Ausmauerung mit mindestens zwei voneinander getrennten Thermodrähten ausgestattet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. With a carburetor of the type mentioned, this object is achieved according to the invention in that the lining is equipped with at least two separate thermo wires. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Es wird somit ein Vergaser zur Verfügung gestellt, in dem Hot-Spots entlang des gesamten Umfanges des Vergasers in gefährdeten Bereichen detektiert werden können, d.h. in dem eine flächendeckende Temperaturüberwachung erfolgt. Grundlegende Idee der Erfindung ist es, den temperaturabhängigen elektrischen Widerstand der Ausmauerung des Vergasers durch die in der Ausmauerung eingebauten getrennt voneinander verlaufenden Thermodrähte zu nutzen, und zwar vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen 500° und 1200°C. Vorteilhafterweise kann hierdurch direkt der elektrische Widerstand und somit die Temperatur der Ausmauerung im Strahlungsbereich des Reaktionsraumes gemessen werden. Im Falle beispielsweise einer keramischen Ausmauerung wird durch den Wärmeübergang aus der Vergaserathmosphäre in das Ausmauerungsmaterial die Temperatur der keramischen Ausmauerung und somit auch deren elektrischer Widerstand verändert. Somit kann die entsprechende Temperatur der keramischen Ausmauerung ermittelt werden. Die Thermodrähte haben dabei einen näherungsweise konstanten elektrischen Widerstand über den Temperaturbereich. Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere daran zu sehen, dass Hot-Spots entlang des gesamten Umfanges des Vergasers in den gefährdeten Bereichen detektiert werden können. Thus, a carburettor is provided in which hot spots can be detected along the entire circumference of the carburetor in hazardous areas, i. in which a nationwide temperature monitoring takes place. The basic idea of the invention is to utilize the temperature-dependent electrical resistance of the lining of the carburetor through the thermocouple wires, which are installed separately in the lining, preferably in a temperature range between 500 ° and 1200 ° C. Advantageously, this can be used to directly measure the electrical resistance and thus the temperature of the lining in the radiation area of the reaction space. In the case of, for example, a ceramic lining, the temperature of the ceramic lining and thus also its electrical resistance is changed by the heat transfer from the gasifier atmosphere into the lining material. Thus, the corresponding temperature of the ceramic lining can be determined. The thermocouple wires have an approximately constant electrical resistance over the temperature range. The advantage of the invention is to be seen in particular in that hot spots can be detected along the entire circumference of the carburetor in the hazardous areas.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Thermodrähte innerhalb der Ausmauerung verlaufen. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Thermodrähte entlang der dem Reaktionsraum zugewandten oder abgewandten Seite der Ausmauerung verlaufen. According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the thermocouple wires run within the lining. Alternatively, however, it can also be provided that the thermocouple wires along the side facing the reaction space or facing away from the lining.
Um festzustellen, in welchen Bereichen entlang des Umfanges des Reaktorraumes Hot Spots auftreten, sieht eine praktikable Variante der Erfindung vor, die Thermodrähte segmentweise anzuordnen. Die Thermodrähte können dabei durch eine spezielle Wicklung Flächen ober- und unterhalb von exponierten Bereichen, insbesondere von Düsenebenen, überwachen. In order to determine in which areas along the circumference of the reactor space hot spots occur, provides a practical variant of the invention to arrange the thermal wires segment by segment. The thermocouple wires can monitor areas above and below exposed areas, in particular nozzle levels, by means of a special winding.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen daher vor, dass die Thermodrähte, vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander, in Gestalt einer Umwicklung um den Reaktionsraum, d.h. entlang des Umfanges des Reaktionsraumes, besonders bevorzugt in Gestalt einer spiralförmigen Umwicklung, verlaufen. Als besonders bevorzugte Ausführungsform hat sich dabei die mäanderförmige Wicklung um den Reaktionsraum erwiesen. Further advantageous embodiments of the invention therefore provide that the thermocouple wires, preferably substantially parallel to each other, in the form of a winding around the reaction space, i. along the circumference of the reaction space, particularly preferably in the form of a spiral wrap. As a particularly preferred embodiment, the meandering winding has proved to be around the reaction space.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung: In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. It shows in a schematic representation:
Im Rahmen der Erfindung ist es nun wesentlich, dass die Ausmauerung
Die Erfassung der Temperatur an der keramischen Ausmauerung
Die beiden Thermodrähte
In den
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne dass dadurch der Kern der Erfindung berührt wird. So können beispielsweise die Thermodrähte
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Vergaser carburettor
- 2 2
- Reaktionsraum reaction chamber
- 3 3
- Ausmauerung lining
- 4 4
- Isolierung insulation
- 5 5
- Behälterwand container wall
- 6 6
- Wassermantel water jacket
- 7, 87, 8
- Thermodrähte thermocouple wires
Claims (10)
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