DE202014104519U1

DE202014104519U1 - Reactor for entrained flow gasification of carbonaceous fuels

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Publication number: DE202014104519U1
Application number: DE201420104519
Authority: DE
Original assignee: Choren Industrietechnik GmbH
Current assignee: Choren Industrietechnik GmbH
Priority date: 2014-09-22
Filing date: 2014-09-22
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2024-09-23

Abstract

Reaktor zur Flugstromvergasung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit einer Reaktionskammer (2) und einer daran anschließenden Kühlkammer (4) innerhalb einer Druck tragenden Reaktorwand (1), wobei – in der Reaktionskammer (2) zumindest ein Brenner (3) für die Teiloxidation der Brennstoffe zu Rohsynthesegas und ein Kühlschirm (5) zur Begrenzung des Reaktionsraumes angeordnet sind, – in der Kühlkammer (4) das Rohsynthesegas und mittransportierte Schlackepartikel im Kontakt mit einer Kühlflüssigkeit unter den Ascheschmelzpunkt kühlbar sind und – ein Zwischenboden (B), der aus mehreren konzentrischen ringförmigen Elementen zusammengesetzt ist, beide Kammern voneinander trennt und einen zentralen, Schlackeablaufkörper (S) umschließt, wobei der Schlackeablaufkörper (S) eine zentrale Öffnung für das Überströmen des Rohsynthesegases und den Ablauf schmelzflüssiger Schlacke aus der Reaktionskammer (2) in die Kühlkammer (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – mehrere Elemente des Zwischenbodens (B) lückenfrei miteinander und mit dem Schlackeablaufkörper (S) derart verbunden sind, dass zwischen dem Schlackeablaufkörper (S) und der Reaktorwand (1) eine gasdichte, den Gasraum der Kühlkammer (4) begrenzende Unterseite des Zwischenbodens (B) ausgebildet ist und – Hohlräume (H1, H2) zwischen den Elementen des Zwischenbodens (B) durch Druckausgleichskanäle (21a, 21b) miteinander, mit einer Inertgasspülung und mit dem Gasraum der Kühlkammer (4) verbunden sind.Reactor for entrained flow gasification of carbonaceous fuels with a reaction chamber (2) and an adjoining cooling chamber (4) within a pressure-bearing reactor wall (1), wherein - in the reaction chamber (2) at least one burner (3) for the partial oxidation of the fuels to raw synthesis gas and a cooling screen (5) are arranged to delimit the reaction space, - in the cooling chamber (4) the raw synthesis gas and slag particles carried along can be cooled in contact with a cooling liquid below the ash melting point and - an intermediate floor (B) composed of several concentric annular elements is, separates both chambers from one another and encloses a central, slag drain body (S), the slag drain body (S) having a central opening for the overflow of the raw synthesis gas and the drainage of molten slag from the reaction chamber (2) into the cooling chamber (4), thereby characterized that - several elements of the intermediate bottom (B) are seamlessly connected to each other and to the slag drain body (S) in such a way that between the slag drain body (S) and the reactor wall (1) a gas-tight underside of the intermediate floor (B) delimiting the gas space of the cooling chamber (4) is formed and - Cavities (H1, H2) between the elements of the intermediate floor (B) are connected to one another by pressure equalization channels (21a, 21b) with an inert gas flush and with the gas space of the cooling chamber (4).

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Flugstromvergasung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit einer Reaktionskammer und einer daran anschließenden Kühlkammer innerhalb einer Druck tragenden Reaktorwand gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. The invention relates to a reactor for entrained flow gasification of carbonaceous fuels with a reaction chamber and an adjoining cooling chamber within a pressure-bearing reactor wall according to the preamble of the first claim.

Die Flugstromvergasung von Kohlenstoff enthaltenden Brennstoffen dient der Erzeugung von wasserstoff- und kohlenmonoxidreichen Gasen, die als Synthesegas, Reduktionsgas, Stadtgas oder Gas für energetische Zwecke Verwendung finden. The entrained flow gasification of carbon-containing fuels is used to generate hydrogen and carbon monoxide-rich gases, which are used as synthesis gas, reducing gas, city gas or gas for energy purposes.

Bei der Gaserzeugung hat sich die Vergasung von staubförmiger Kohle unter Beteiligung von Sauerstoff und Wasserdampf oder Kohlendioxid in einer Flammenreaktion in einer Flugwolke bei Temperaturen von 1200°C bis zu 1800°C und Drücken bis 80 bar durchgesetzt, wobei neben dem gewünschten Rohgas auch schmelzflüssige mineralische Rückstände in Gestalt von Schlackepartikeln anfallen. Prinzipiell gleiche Vergasungsverfahren werden für die Vergasung flüssiger Brennstoffe (Teere, Rückstandsöle), Suspensionen aus flüssigen und festen Brennstoffen oder für die Vergasung von torrefizierter Biomasse angewendet. In gas production, the gasification of pulverized coal with the participation of oxygen and water vapor or carbon dioxide in a flame reaction in a flying cloud at temperatures of 1200 ° C up to 1800 ° C and pressures up to 80 bar has prevailed, in addition to the desired raw gas and molten mineral Residues in the form of slag particles occur. In principle, the same gasification processes are used for the gasification of liquid fuels (tars, residual oils), suspensions of liquid and solid fuels or for the gasification of torrefizierter biomass.

Bei einer Flugstromvergasung unter erhöhtem Druck und bei hohen Temperaturen ist es entscheidend, dass der Vergasungsprozess in der Reaktionskammer stabil abläuft. Dazu gehört auch, dass der Vergasungsreaktor so ausgeführt ist, dass die schmelzflüssigen Schlackepartikeln, die in der Flammenzone eines Vergasungsbrenners während der Oxidation der Kohlepartikel aus den mineralischen Reststoffen entstehen und sich an der Reaktionskammerwand niederschlagen, störungsfrei aus der Reaktionskammer in die darunter angeordnete Kühl- oder Quenchkammer ablaufen können. Der Boden der Reaktionskammer ist dazu in Richtung auf eine zentrale Schlackeablauföffnung trichterförmig ausgebildet. In a flow gasification under elevated pressure and at high temperatures, it is crucial that the gasification process in the reaction chamber is stable. This also means that the gasification reactor is designed so that the molten slag particles, which arise in the flame zone of a gasification burner during the oxidation of the coal particles from the mineral residues and precipitate on the reaction chamber wall, trouble-free from the reaction chamber in the arranged below cooling or Quenchkammer can run off. The bottom of the reaction chamber is designed to be funnel-shaped in the direction of a central slag outlet opening.

Die noch im Gasstrom verbliebenen schmelzflüssigen Schlackepartikel werden üblicherweise in der Kühlkammer des Flugstromreaktors mittels Einsprühen von Wasser oder Durchleiten des mit Schlacke beladenen Rohgases durch ein Wasserbad unter den Schmelzpunkt abgekühlt und als Granulat in Wasser suspendiert aus dem Reaktor ausgetragen. The still remaining in the gas stream molten slag particles are usually cooled in the cooling chamber of the entrained flow reactor by spraying water or passing the slag laden raw gas through a water bath below the melting point and suspended as granules suspended in water from the reactor.

Die Reaktorelemente im Bereich des Schlackeablaufes unterliegen starkem Verschleiß. Sie werden von dem schmelzflüssigen Schlackenfluss angegriffen, gleichzeitig wird das heiße korrosive Reaktionsgas aus der Reaktionskammer durch die Schlackeablauföffnung in die anschließende Kühlkammer geleitet und zusätzlich ist der Zwischenbodenbereich zwischen Reaktions- und Kühlkammer den thermischen und atmosphärischen Einwirkungen aus der mit Feuchtigkeit beladenen Kühlkammer ausgesetzt. Deswegen ist der Zwischenbodenbereich mit der Schlackeablauföffnung einer der am intensivsten korrosiv beanspruchten Verschleißteile, deren Verschleißzustand die Betriebsdauer des Reaktors mitbestimmt. The reactor elements in the area of the slag process are subject to heavy wear. They are attacked by the molten slag flow, at the same time the hot corrosive reaction gas from the reaction chamber through the Schlackeablauföffnung is passed into the subsequent cooling chamber and in addition, the intermediate floor area between the reaction and cooling chamber is exposed to the thermal and atmospheric influences from the moisture-laden cooling chamber. Therefore, the intermediate floor area with the slag opening is one of the most intensively corrosive wear parts whose state of wear co-determines the operating life of the reactor.

Auf die Wirtschaftlichkeit von Kohlevergasungsreaktoren hat die für die Vergasung nutzbare Betriebszeit („running time“) einen großen Einfluss. Jede Prozessunterbrechung infolge instabiler Vergasungsparameter oder wegen Reparatur verschlissener Anlagenkomponenten hat wegen der damit verbundenen aufwändigen An- und Abfahrprozesse und Montage- und Demontagearbeiten am druckfest ausgebildeten Vergasungsreaktor hohe Kosten und Ausfallzeiten zur Folge. Zur Reduzierung der Reparaturkosten tragen ganz wesentlich eine verschleißbeständige Gestaltung des Zwischenbodens zwischen Reaktions- und Kühlkammer und des Schlackeablaufs sowie Maßnahmen zur Vereinfachung des Montage- und Demontageaufwandes am Schlackeablauf im Reparaturfall bei. On the economics of coal gasification reactors usable for the gasification operating time ("running time") has a large impact. Any process interruption due to unstable gasification parameters or because of repair of worn plant components has high costs and downtime due to the associated complex startup and shutdown processes and assembly and disassembly work on pressure-resistant gasification reactor. To reduce the repair costs contribute significantly a wear-resistant design of the false floor between the reaction and cooling chamber and the slag process and measures to simplify the assembly and disassembly effort on slag process in case of repair.

Bereits in der DD-PS 1 19 266 ist ein Reaktor zur Vergasung von Kohlenstaub unter Druck beschrieben, dessen Reaktionsraum von einer wasserbeaufschlagten, durch eine Schicht feuerfester Stampfmasse geschützten Rohrwandkonstruktion begrenzt wird. Für den Ablauf der flüssigen Schlacke in den Granulierteil ist eine zentrale Öffnung im Boden des Reaktionsraumes vorgesehen, deren Konturen durch die entsprechend gestaltete Rohrwandkonstruktion mit Feuerfest-Beschichtung gebildet werden. Already in the DD-PS 1 19 266 describes a reactor for the pulverization of coal dust under pressure, the reaction space of which is delimited by a water-loaded tube wall construction protected by a layer of refractory ramming mass. For the passage of the liquid slag into the granulating a central opening in the bottom of the reaction space is provided, the contours of which are formed by the correspondingly shaped tube wall construction with refractory coating.

Die Ausführung der Schlackenabflussöffnung ist in der DD-PS 1 19 266 wegen der für die angestrebte Verschleißbeständigkeit benötigten hochwertigen Werkstoffe kostspielig und für einen gemeinsamen Abzug der heißen Rohgase und der Schlackenschmelze durch die trichterförmige Bodenöffnung wegen der höheren thermischen und dynamischen Beanspruchungen nur bedingt geeignet. The execution of the slag drain opening is in the DD-PS 1 19 266 because of the required for the desired wear resistance high quality materials costly and only partially suitable for a common withdrawal of hot raw gases and slag melt through the funnel-shaped bottom opening because of the higher thermal and dynamic stresses.

Da ein fortgeschrittener Verschleiß am Schlackeablaufkörper nach einer längeren Betriebsdauer wegen des direkten Schlackekontaktes unvermeidlich ist, sollte zumindest der Aufwand für den Austausch des verschlissenen Schlackeablaufkörpers möglichst gering sein. Eine Reparatur im eingebauten Zustand oder eine einfache, schnelle Demontage und Montage des Schlackeablaufkörpers sind dafür vorteilhaft. Since an advanced wear on the slag drain body after a longer period of operation is inevitable because of the direct slag contact, at least the cost of replacing the worn slag drain body should be as low as possible. A repair in the installed state or a simple, quick disassembly and assembly of the slag drain body are advantageous.

Deshalb ist der Schlackeablaufkörper bei modernen Reaktoren teilweise bereits als austauschbares separates Bodenteil des Kühlschirms mit thermischer und Schlacke-Schutzbeschichtung und gewickelten Kühlwasserrohren ausgestaltet. Therefore, the slag drain body is in some modern reactors already as an exchangeable separate bottom part of the cooling screen with thermal and slag protective coating and wound cooling water pipes designed.

Ein Nachteil der bekannten Lösungen besteht jedoch darin, dass bei der konstruktiven Gestaltung des Zwischenbodens die einfache Austauschbarkeit des Schlackeablaufkörpers auch nach längerer Betriebszeit zu wenig Berücksichtigung findet. A disadvantage of the known solutions, however, is that the simple interchangeability of the slag drain body, even after a long period of operation, is given too little consideration in the structural design of the intermediate floor.

Nach dem Stand der Technik werden Schlackenabläufe entweder fest oder nur mit großem Aufwand lösbar auf eine sogenannte „Tragplatte“ (Zwischenboden) montiert, die den Reaktionsraum vom Kühlraum trennt. According to the state of the art, slag processes are either fixedly or only with great effort detachably mounted on a so-called "support plate" (intermediate bottom) which separates the reaction space from the cooling space.

Wenn ein nicht austauschbarer Schlackeablauf gemeinsam mit der Tragplatte ausgetauscht werden muss, dann besteht ein Nachteil der bekannten Ausführungsformen von Tragplatten, beispielsweise gemäß DE 10 2006 031 816 A1 , DE 20 2008 009 249 U1 und DE 20 2010 015 889 U1 darin, dass sie einen geschmiedeten Aufnahmering erfordern, der in den Mantelschuss der Druck tragenden Reaktorwand eingeschweißt werden muss und eine nachträgliche kostenintensive Wärmebehandlung der Reaktorwand nach dem Einbau des Aufnahmerings notwendig macht. If a non-exchangeable slag sequence has to be replaced together with the support plate, then there is a disadvantage of the known embodiments of support plates, for example according to DE 10 2006 031 816 A1 . DE 20 2008 009 249 U1 and DE 20 2010 015 889 U1 in that they require a forged receiving ring, which must be welded into the jacket shot of the pressure bearing reactor wall and makes a subsequent costly heat treatment of the reactor wall after installation of the receiving ring necessary.

Ein weiterer Nachteil in Bezug auf die bekannte konstruktive Gestaltung des Schlackeablaufbereiches besteht darin, dass häufig unbelüftete Hohl- oder Toträume um den Schlackeablauftrichter vorhanden sind, in denen sich aggressive Gase aus der Reaktionskammer und Feuchte aus der Kühlkammer ansammeln können und zu einer schnell fortschreitenden Korrosion und zeitaufwändigen Reparatur am Schlackeablauf führen. Another drawback with respect to the known structural design of the slag drainage area is that often unvented cavities or dead spaces are present around the slag discharge hopper in which aggressive gases from the reaction chamber and moisture from the cooling chamber can accumulate and rapidly progressing corrosion and time-consuming repair on slag run.

Die Reaktorgestaltung gemäß DE 10 2006 031 816 A1 ist ein Beispiel dafür. The reactor design according to DE 10 2006 031 816 A1 is an example of this.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik eine konstruktive Lösung für einen Zwischenboden zu schaffen, die die effektive Betriebszeit eines Flugstromvergasers erhöht, indem sie den korrosiven Verschleiß im Zwischenbodenbereich und auch den Demontage- und Montageaufwand am Schlackeablauf im Reparaturfall reduziert. The invention is therefore based on the object, starting from the disadvantages of the known prior art, to provide a constructive solution for an intermediate floor, which increases the effective operating time of an entrained flow gasifier, by the corrosive wear in the intermediate floor area and also the disassembly and assembly work on slag reduced in case of repair.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Reaktor mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. According to the invention the object is achieved by a reactor having the features of the first claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die genannte Zielstellung wird im Rahmen der vorgeschlagenen Lösung durch das Zusammenwirken mehrerer sich ergänzender konstruktiver Mittel erreicht. Zur wirksamen Verschleißminderung am Zwischenboden ist der Zwischenboden aus mehreren Elementen zusammengesetzt, die lückenfrei miteinander und mit dem Schlackeablaufkörper verbunden sind, so dass zwischen dem Schlackeablaufkörper und der Reaktorwand eine gasdichte, den Gasraum der Kühlkammer begrenzende Unterseite des Zwischenbodens ausgebildet ist, die den Zwischenraum zur Reaktorwand vor korrosiven Gasen aus der Kühlkammer abschirmt. The stated objective is achieved in the proposed solution by the interaction of several complementary constructive means. For effective reduction of wear on the intermediate bottom of the intermediate bottom is composed of several elements which are gap-free with each other and connected to the slag drain body, so that between the slag drain body and the reactor wall, a gas-tight, the gas space of the cooling chamber bounding bottom of the intermediate bottom is formed, which the space to the reactor wall shields from corrosive gases from the cooling chamber.

Zum Druckausgleich und Schutz vor eindringenden korrosiven Gasen sind Hohlräume zwischen den Elementen des Zwischenbodens durch Druckausgleichskanäle miteinander, mit einer Inertgasspülung und mit dem Gasraum der Kühlkammer verbunden, so dass der Zwischenboden umfassend vor Korrosion geschützt ist. For pressure equalization and protection against penetrating corrosive gases are cavities between the elements of the false floor by pressure equalization channels with each other, connected with an inert gas and the gas space of the cooling chamber, so that the false floor is fully protected against corrosion.

Die Druckausgleichskanäle gestatten es aufgrund der gasseitigen Verbindung zwischen den Hohlräumen und dem Gasraum der Kühlkammer auch, den Zwischenboden mit den darin vorhandenen Toträumen nicht in kostenaufwändiger Weise druckfest auslegen zu müssen. Denn damit ist es möglich, dass der Druck in den Hohlräumen dem herrschenden Betriebsdruck nachgeführt wird, der infolge von unvermeidbaren Schwankungen der Betriebsparameter in der Regel nicht konstant zu halten ist. The pressure equalization channels allow it due to the gas side connection between the cavities and the gas space of the cooling chamber also, the intermediate floor with the dead spaces therein must not be designed pressure-resistant manner in a costly manner. Because so that it is possible that the pressure in the cavities is tracked to the prevailing operating pressure, which is not kept constant due to unavoidable fluctuations in the operating parameters in the rule.

Sind separate Inertgaszuführungen an den unteren in die Kühlkammer herausgeführten Mündungen der Druckausgleichskanäle angeordnet, können die Hohlräume auch intensiver mit einem höheren Inertgasvolumenstrom in entgegengesetzter Richtung gespült werden. If separate inert gas supply lines are arranged at the lower outlets of the pressure equalizing passages leading out into the cooling chamber, the cavities can also be rinsed more intensively with a higher inert gas volume flow in the opposite direction.

Um den Zwischenboden vor korrosiven Schädigungen zu schützen, sieht die vorgeschlagene konstruktive Lösung vor, die nicht vor Korrosion geschützten Elemente des Zwischenbodens durch eine gasdicht geschlossene Fläche aus einem korrosionsbeständigen Material gegenüber dem Gasraum der Abkühlkammer abzuschirmen. Insbesondere werden aus einfachem C-Stahl gefertigten Elemente, wie beispielsweise der Schlackeablaufkörper und die Stützkonstruktionselemente für den Kühlschirm, durch andere Zwischenbodenelemente vor korrosiven Einflüssen geschützt. Der Schutz der Zwischenbodenelemente vor Korrosion ist bei der vorgeschlagenen Zwischenbodenstruktur auch deshalb bedeutsam, weil es sich um einen ungekühlten Zwischenboden handelt. In order to protect the false floor from corrosive damage, the proposed constructive solution provides shielding the not protected from corrosion elements of the false floor by a gas-tight closed area of a corrosion-resistant material against the gas space of the cooling chamber. In particular, elements made of plain carbon steel, such as the slag drain body and the support structure elements for the cooling screen, are protected from corrosive influences by other intermediate floor elements. The protection of the intermediate floor elements from corrosion is also important in the proposed intermediate floor structure because it is an uncooled intermediate floor.

Der grundsätzliche Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht somit darin, dass die konstruktive Neugestaltung des Zwischenbodens zu einer lückenfreien gasdichten Begrenzung des Gasraumes der Kühlkammer nicht nur eine Reduzierung der Korrosion am Zwischenboden durch aggressive Gase aus der Kühlkammer ermöglichen, sondern mittels leicht verbindbarer und trennbarer Verbindungsmittel auch (de-)montagefreundlich gestaltet sind, so dass der Schlackeablaufkörper nicht nur eine längere Nutzungszeit aufweist, sondern auch im Reparaturfall in kurzer Zeit und mit geringem Aufwand ausgetauscht werden kann. The fundamental advantage of the proposed solution is thus that the constructive redesign of the false floor to a gap-free gas-tight boundary of the gas chamber of the cooling chamber not only allow a reduction in corrosion at the intermediate bottom by aggressive gases from the cooling chamber, but by means easily connectable and separable connection means are also designed (de-) installation friendly, so that the slag drain body not only has a longer service life, but can be replaced in case of repair in a short time and with little effort.

In diesem Zusammenhang ist ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung darin zu sehen, dass sowohl ein Einbau als auch ein Austausch der gesamten Zwischenboden-Baugruppe im Reaktor ebenfalls mit geringerem Aufwand als bisher üblich erfolgt, weil mit dem erfindungsgemäßen Zwischenbodenaufbau nun auch auf geschmiedete Zwischenringe für die Reaktorwand und deren anschließende Wärmebehandlung verzichtet werden kann. In this context, another advantage of the proposed solution is the fact that both an installation and an exchange of the entire false floor assembly in the reactor also takes place with less effort than usual, because with the inventive intermediate floor construction now also forged intermediate rings for Reactor wall and its subsequent heat treatment can be omitted.

Die vorgeschlagene Konstruktion ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Schlackeablaufkörper eine geringe Steifigkeit aufweist, also beispielsweise im Wesentlichen aus einer Wicklung von Kühlwasserrohren gebildet ist. Sie lässt sich jedoch auch mit anderen der bekannten Ausführungsformen von Schlackeablaufkörpern nutzen. The proposed construction is particularly advantageous when the slag drain body has a low rigidity, that is, for example, essentially formed from a winding of cooling water pipes. However, it can also be used with other known embodiments of slag scavengers.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht die aus mehreren Elementen gebildete gasdichte Unterseite des Zwischenbodens aus einem Mantelstützring, einem Bodenblech, einem Tragring, einem äußeren und einem inneren Dichtungsring, einer unteren Tragplatte und einem unteren Stabilisierungsring,. Diese ringförmigen Elemente, die in der genannten Reihenfolge von außen nach innen und zueinander gasdicht aufeinanderfolgen, bilden im Wesentlichen die Unterseite des Zwischenbodens, welche den Gasraum der Kühlkammer begrenzt. According to an advantageous embodiment, the gas-tight underside of the intermediate bottom formed of a plurality of elements consists of a jacket support ring, a bottom plate, a support ring, an outer and an inner seal ring, a lower support plate and a lower stabilizing ring. These annular elements, which follow each other in the above-mentioned order from outside to inside and gas-tight to one another, essentially form the underside of the intermediate bottom, which delimits the gas space of the cooling chamber.

Eine Konstruktion des Zwischenbodens mit vorbereiteten Trennstellen bietet die Möglichkeit, sowohl den Schlackenablaufkörper als auch den Zwischenboden durch eine einfach ausführbare Trennung zwischen zwei Elementen auszutauschen, ohne dass die getrennten Bauteile danach beschädigt sind. Zumindest sind sie, verglichen mit dem Stand der Technik, in deutlich geringerem Umfang betroffen. Zudem können für die einzelnen Elemente handelsübliche Materialien verwendet werden, wodurch teure Sonderbauteile vermieden werden. Außerdem verleiht insbesondere die Verwendung eines Stabilisierungsrings unmittelbar am Schlackenablaufkörper der Konstruktion eine höhere Steifigkeit, insbesondere, wenn der Schlackenablaufkörper aus gewickelten Kühlwasserrohren gebildet ist. A construction of the intermediate floor with prepared separation points offers the possibility to replace both the slag drain body and the intermediate floor by an easily executable separation between two elements, without the separate components are damaged afterwards. At least they are, compared to the prior art, affected to a much lesser extent. In addition, commercially available materials can be used for the individual elements, whereby expensive special components are avoided. In addition, in particular, the use of a stabilizing ring directly at the slag drain body of the construction gives a higher rigidity, especially when the slag drain body is formed from coiled cooling water pipes.

Die zuvor beschriebenen konstruktiven Maßnahmen werden vorteilhaft ergänzt durch eine korrosionsbeständige Oberfläche auf der Unterseite des Zwischenbodens, womit eine geschlossene Abschirmung der korrosionsanfälligen Teile des Zwischenbodens erzielt wird. Beispielsweise kann die korrosionsbeständige Oberfläche durch korrosionsbeständige Beschichtungen, korrosionsbeständige Werkstoffe der Elemente oder eine Kombination von beiden Alternativen gebildet sein. The constructive measures described above are advantageously supplemented by a corrosion-resistant surface on the underside of the false bottom, whereby a closed shielding of the corrosion-prone parts of the false bottom is achieved. For example, the corrosion resistant surface may be formed by corrosion resistant coatings, corrosion resistant materials of the elements, or a combination of both alternatives.

Als vorteilhaft für einen durchgehenden Korrosionsschutz hat es sich erwiesen, wenn zumindest diejenigen Elemente mit den größeren Flächenanteilen an der Unterseite des Zwischenbodens korrosionsbeständige Beschichtungen auf ihren Unterseiten aufweisen. Das sind für die oben beschriebene Konstruktion das Bodenblech und der Tragring als Elemente des Zwischenbodens und ein Mantelstützring, welcher den Zwischenboden an der Reaktorwand aufnimmt. It has proved to be advantageous for continuous corrosion protection if at least those elements with the larger surface portions on the underside of the intermediate bottom have corrosion-resistant coatings on their undersides. These are for the construction described above, the bottom plate and the support ring as elements of the false bottom and a jacket support ring which receives the intermediate bottom of the reactor wall.

Um den Korrosionsschutz zu vervollständigen können der äußere und der innere Dichtungsring, die untere Tragplatte und der untere Stabilisierungsring aus korrosionsbeständigen Metalllegierungen gefertigt sein oder ebenfalls mit korrosionsbeständigen Beschichtungen ausgestattet sein. To complete the corrosion protection, the outer and inner seal rings, the lower support plate and the lower stabilizer ring may be made of corrosion resistant metal alloys or may also be provided with corrosion resistant coatings.

Zur konstruktiven Verbesserung des Reaktors ist in einer weiteren Ausgestaltung der konzentrisch zum Reaktormantel ausgeführte Tragring des Zwischenbodens in einer oberen horizontalen Ebene mittels Schraubenbolzen, Distanzhülsen und Schutzkappen mit einer kreisringförmigen oberen Tragplatte lösbar verbunden und diese ist ihrerseits mit einem oberen Stabilisierungsring fest verbunden. Der Tragring ist zudem in einer unteren horizontalen Ebene mittels einer ringförmig ausgeführten Schweißlippendichtung mit einer kreisringförmigen unteren Tragplatte trennbar verbunden, wobei die untere Tragplatte wiederum mit dem unteren Stabilisierungsring fest verbunden ist. In dieser Konstruktionsvariante werden sowohl der Kühlschirm als auch der Schlackeablaufkörper von dem Tragring gehalten, indem beide mit je einem Stützring auf dem Tragring fest gelagert sind, wobei der Schlackeablaufkörper zunächst auf einer oberen Tragplatte fest gelagert ist. To improve the design of the reactor in a further embodiment of concentric with the reactor jacket running support ring of the false bottom in an upper horizontal plane by means of bolts, spacers and caps with an annular upper support plate releasably connected and this in turn is firmly connected to an upper stabilizing ring. The support ring is also separably connected in a lower horizontal plane by means of a ring-shaped weld lip seal with an annular lower support plate, wherein the lower support plate is in turn firmly connected to the lower stabilizing ring. In this design variant, both the cooling screen and the slag drain body are held by the support ring by both are fixedly mounted, each with a support ring on the support ring, the slag drain body is initially mounted firmly on an upper support plate.

Diese Konstruktion mit Schraubbolzen-Distanzhülsen-Kombination und eine, bevorzugt mehrfach trennbare, ringförmige Schweißlippendichtung zwischen dem Schlackeablaufkörper und dem Zwischenboden gestattet einen unkomplizierten Austausch des Schlackeablaufkörpers selbst nach längerer Betriebszeit. This design with screw-spacer sleeve combination and a, preferably multiple separable, annular weld lip seal between the slag drain body and the intermediate bottom allows easy replacement of the slag drain body even after prolonged use.

In einer weiteren Ausgestaltung sind der obere und untere Stabilisierungsring am äußeren Umfang der Wendeln der Kühlwasserrohre des Schlackeablaufkörpers angeordnet. Beide Stabilisierungsringe verleihen dem Schlackeablaufkörper eine verbesserte Steifigkeit der Rohrwicklung und erhöhen auf diese Weise die Verschleißfestigkeit der aufgebrachten feuerfesten und nicht elastisch verformbaren Beschichtung der Kühlwasserrohre. Die Bezeichnung als unterer und oberer Stabilisierungsring definiert deren Lage in Relation zueinander. In a further embodiment, the upper and lower stabilizing ring are arranged on the outer circumference of the helices of the cooling water pipes of the slag drain body. Both stabilization rings give the slag drain body improved rigidity of the tube winding and in this way increase the wear resistance of the applied refractory and non-elastic deformable coating of cooling water pipes. The designation as lower and upper stabilizing ring defines their position in relation to each other.

Bei einer andersartigen Gestaltung des Schlackeablaufkörpers, die keine gewickelten Kühlwasserrohre aufweist, können die Stabilisierungsringe entbehrlich und die Tragplatten direkt am Schlackeablaufkörper angeschweißt oder andersartig fest angeordnet sein. In a different design of the slag drain body, which has no coiled cooling water pipes, the stabilizing rings can be dispensed with and the support plates welded directly to the slag drain body or otherwise arranged fixed.

Indem entsprechend einer weiteren Ausgestaltung die lösbaren Schraubenbolzen und die mehrfach trennbare Schweißlippendichtung die einzigen Mittel zur Befestigung des Schlackeablaufkörpers am Zwischenboden bilden, wird eine Montage und/oder Demontage des Schlackeablaufkörpers einfacher und weniger aufwändig, indem eine axiale Schweißlippendichtung mehrfach wiederverwendet und die Schraubenbolzen-Distanzhülsen-Verbindung einfach getrennt werden kann. According to another embodiment, the releasable bolts and the multiple separable weld lip seal form the only means for attaching the slag drain body to the intermediate floor, assembly and / or disassembly of the slag drain body is simpler and less expensive by reusing an axial weld lip seal multiple times and replacing the stud bolt spacers. Connection can be easily separated.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Reaktor an der Innenseite der Reaktorwand einen Mantelring und radial angeordnete Rippenbleche auf, an denen der Zwischenboden mit seinem Mantelstützring an der Reaktorwand befestigt ist, wobei diese Elemente aus einlagig verschweißten handelsüblichen Blechen bestehen. Auf diese Weise ist es möglich, Schmiedeteilen an der Reaktorwand einzusparen und infolge der geringen Blechstärken Wärmenachbehandlungen der Reaktorwand zu vermeiden. In a further embodiment, the reactor on the inside of the reactor wall on a shroud and radially arranged rib plates on which the intermediate bottom is fixed with its jacket support ring on the reactor wall, said elements consist of single-layer welded commercial sheets. In this way it is possible to save forgings on the reactor wall and to avoid heat aftertreatment of the reactor wall due to the small plate thicknesses.

Im Folgenden soll die Erfindung am Beispiel eines Reaktors nach dem Flugstromprinzip erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen stellen dabei dar: In the following, the invention will be explained using the example of a reactor according to the flight flow principle. The accompanying drawings represent:

1: Darstellung eines Flugstromreaktors mit Längsschnitt im Zwischenbodenbereich 1 : Representation of a flow reactor with longitudinal section in the intermediate floor area

2: Schnittansicht vom Zwischenboden und Schlackeablaufkörper 2 : Section view of the intermediate floor and slag drain body

3: Zwischenboden und Schlackeablaufkörper in einer Schnittansicht von oben 3 : Intermediate floor and slag drain body in a sectional view from above

Wie aus der 1 ersichtlich, besteht ein Reaktor R für die Flugstromvergasung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, beispielsweise Kohlenstaub, bei Temperaturen von 1200°C bis zu 1800°C und unter einem Druck bis zu 80 bar im Wesentlichen aus einer Reaktionskammer 2 und einer daran anschließenden Kühlkammer 4 innerhalb einer Druck tragenden Reaktorwand 1, wobei in der Reaktionskammer 2 zumindest ein Brenner 3 für die Teiloxidation der Brennstoffe zu Rohsynthesegas und ein mit Wasser innengekühlter Kühlschirm 5 zur Begrenzung des Reaktionsraumes angeordnet sind und in der Kühlkammer 4 das Rohsynthesegas und mittransportierte Schlackepartikel im Kontakt mit einer Kühlflüssigkeit unter den Ascheschmelzpunkt kühlbar sind. Like from the 1 it can be seen, a reactor R for the entrained flow gasification of carbonaceous fuels, such as coal dust, at temperatures of 1200 ° C up to 1800 ° C and under a pressure up to 80 bar essentially from a reaction chamber 2 and a subsequent cooling chamber 4 within a pressure-bearing reactor wall 1 , being in the reaction chamber 2 at least one burner 3 for the partial oxidation of the fuels to crude synthesis gas and a cooling screen internally cooled with water 5 are arranged to limit the reaction space and in the cooling chamber 4 the raw synthesis gas and entrained slag particles are coolable in contact with a cooling liquid below the ash melting point.

Beide Kammern sind durch einen geraden oder gewölbten Zwischenboden B getrennt, der aus mehreren konzentrisch angeordneten, ringförmigen Elementen zusammengesetzt ist und einen zentralen Schlackeablaufkörper S umschließt, wobei der Schlackeablaufkörper S eine zentrale axiale Öffnung für das Überströmen des Rohsynthesegases und den Ablauf schmelzflüssiger Schlacke aus der Reaktionskammer 2 in die Kühlkammer 4 aufweist. Both chambers are separated by a straight or curved intermediate bottom B, which is composed of a plurality of concentrically arranged annular elements and enclosing a central slag drain body S, the slag drain body S having a central axial opening for the flow of Rohsynthesegases and the flow of molten slag from the reaction chamber 2 in the cooling chamber 4 having.

Im Ausführungsbeispiel ist der Zwischenboden B aus folgenden Elementen zusammengesetzt: einem Bodenblech 6, einem Tragring 7, einem äußeren Dichtungsring 9, einem inneren Dichtungsring 10, einer unteren Tragplatte 11, einem unteren Stabilisierungsring 12, einer oberen Tragplatte 13, einem oberen Stabilisierungsring 14 und einem Mantelstützring 18. In the exemplary embodiment, the intermediate bottom B is composed of the following elements: a floor panel 6 , a support ring 7 , an outer sealing ring 9 , an inner sealing ring 10 , a lower support plate 11 a lower stabilizing ring 12 , an upper support plate 13 , an upper stabilizing ring 14 and a jacket support ring 18 ,

Der Schlackeablaufkörper S ist ebenso wie der Kühlschirm 5 in einer üblichen konstruktiven Gestaltungsweise aus spiralförmig gewickelten und mit Kühlwasser durchströmten Kühlwasserrohren 8 gebildet, wobei üblicherweise zum thermischen und mechanischen Schutz der Kühlwasserrohre 8 und des Kühlschirmes 5 vor den Beanspruchungen des Hochtemperatur-Vergasungsprozesses eine (nicht dargestellte) feuerfeste Beschichtung auf deren Innenseite aufgebracht ist. The slag drain body S is the same as the cooling screen 5 in a conventional structural design of spirally wound and traversed with cooling water cooling water pipes 8th formed, usually for thermal and mechanical protection of the cooling water pipes 8th and the cooling screen 5 before the stresses of the high-temperature gasification process, a refractory coating (not shown) is applied to the inside thereof.

Der Schlackeablaufkörper S und der Kühlschirm 5 sind auf dem Zwischenboden B gelagert und mit diesem fest verbunden, vorzugsweise verschweißt. The slag drain body S and the cooling screen 5 are stored on the intermediate bottom B and firmly connected to this, preferably welded.

Im Gegensatz zu den bekannten Lösungen ist der Zwischenboden B nicht an einem aufwändig in den Zylinderschuss der Reaktorwand 1 eingeschweißten geschmiedeten Aufnahmering mit der Reaktorwand 1 verbunden. Auf die Innenseite der Reaktorwand 1 ist lediglich ein ringförmig gebogenes Streifenblech aufgeschweißt (Mantelring 19), welches auch Formabweichungen der Reaktorwand 1 kompensiert. An den Mantelring 19 ist das äußerste Zwischenbodenelement angeschweißt, nämlich gemäß Ausführungsbeispiel der kreisringförmige ebene Mantelstützring 18, der zusammen mit dem Mantelring 19 eine horizontale Traverse am Umfang der Reaktorwand 1 bildet. Auf dem Mantelstützring 18 stützt sich das gewölbte oder dem Mantel eines Kegelstumpfes entsprechend geformte einlagige Bodenblech 6 ab, wobei die Stirnseite des Bodenbleches 6 entlang des Innenumfangs des Mantelstützringes 18 mit diesem verschweißt ist. Aufgrund der hohen thermischen Beanspruchung im Reaktorinnenraum sind zur zusätzlichen Versteifung der Tragkonstruktion für den Kühlschirm 5 und den Schlackeablaufkörper S radial angeordnete Rippenbleche 20 in den von Bodenblech 6, Mantelstützring 18 und Mantelring 19 gebildeten Ringkanal über den Umfang verteilt eingeschweißt. In contrast to the known solutions of the intermediate bottom B is not a consuming in the cylindrical section of the reactor wall 1 welded forged retaining ring with the reactor wall 1 connected. On the inside of the reactor wall 1 is only a ring-shaped curved strip welded (shroud 19 ), which also form deviations of the reactor wall 1 compensated. To the sheath ring 19 the outermost intermediate floor element is welded, namely according to the embodiment of the annular flat jacket support ring 18 that together with the sheath ring 19 a horizontal traverse on the circumference of the reactor wall 1 forms. On the jacket support ring 18 supports the curved or the mantle of a truncated cone appropriately shaped single-layer floor panel 6 from, with the front side of the floor panel 6 along the inner circumference of the jacket support ring 18 is welded to this. Due to the high thermal stress in the reactor interior are for additional stiffening of the support structure for the cooling screen 5 and the slag drain body S radially arranged ribbed plates 20 in the bottom sheet 6 , Jacket support ring 18 and sheath ring 19 formed annular channel distributed distributed over the circumference.

In 2 ist der Zwischenboden B im Bereich des Schlackeablaufkörpers S ausschnittweise dargestellt. In 2 the intermediate bottom B in the region of the slag drain body S is shown in sections.

Der Zwischenboden B weist als zentrales Tragelement den konzentrisch zum Reaktormantel 1 in eine zentrale Öffnung des Bodenbleches 6 eingeschweißten Tragring 7 auf, wobei der Tragring 7 in einer oberen horizontalen Ebene mittels einer Schraubbolzen-Distanzhülsen-Kombination 15, 16, 17 mit der kreisringförmigen oberen Tragplatte 13 lösbar und diese mit dem oberen Stabilisierungsring 14 fest verbunden ist. In einer unteren horizontalen Ebene des Zwischenbodens B ist der Tragring 7 mittels einer Schweißlippendichtung L mit der kreisringförmigen unteren Tragplatte 11 und diese mit dem unteren Stabilisierungsring 12 verbunden. Bei dem Tragring 7 handelt es sich vorzugsweise um ein Schmiedeteil. Der Kühlschirm 5 ist mit einem Stützring 5r auf dem Tragring 7 gelagert, wobei der Stützring 5r an der unteren Rohrwicklung des Kühlschirms 5 angeschweißt ist und diesen bis zum Tragring 7 nach unten verlängert, wo er mit dem Tragring 7 verschweißt ist. The intermediate bottom B has as a central support element concentric with the reactor jacket 1 in a central opening of the floor panel 6 welded support ring 7 on, with the support ring 7 in an upper horizontal plane by means of a bolt spacer sleeve combination 15 . 16 . 17 with the annular upper support plate 13 detachable and this with the upper stabilizing ring 14 is firmly connected. In a lower horizontal plane of the intermediate floor B is the support ring 7 by means of a weld lip seal L with the annular lower support plate 11 and this with the lower stabilizing ring 12 connected. At the support ring 7 it is preferably a forging. The cooling screen 5 is with a support ring 5r on the support ring 7 stored, with the support ring 5r on the lower tube winding of the cooling screen 5 is welded and this up to the support ring 7 extends down to where he is with the support ring 7 is welded.

In einer umlaufenden Ausdrehung auf der Oberseite des Tragrings 7 lagert die scheibenförmige obere Tragplatte 13, die den Zwischenraum bis zu den Kühlwasserrohren 8 des Schlackeablaufkörpers S schließt. In eine zentrale Öffnung der oberen Tragplatte 13 ist der obere Stabilisierungsring 14 eingeschweißt, der in Gestalt eines senkrechten Rohrstückes die Rohrwicklung der Kühlwasserrohre 8 von außen umschließt und mit den Kühlwasserrohren 8 verschweißt ist. In a circumferential recess on the top of the support ring 7 stores the disk-shaped upper support plate 13 passing the gap up to the cooling water pipes 8th of the slag drain S closes. In a central opening of the upper support plate 13 is the upper stabilization ring 14 welded, the pipe winding of the cooling water pipes in the form of a vertical piece of pipe 8th encloses from the outside and with the cooling water pipes 8th is welded.

Die obere Tragplatte 13 ist am gesamten Umfang mittels Schraubenbolzen 15 mit dem Tragring 7 lösbar verschraubt. Die Köpfe der Schraubenbolzen 15 auf der Unterseite des Tragringes 7 haben infolge der verwendeten Distanzhülsen 16 einen Abstand vom Tragring 7 und sind mit Schutzkappen 17 aus korrosionsbeständigem Material bedeckt oder die Schraubenbolzen selbst sind aus einem korrosionsbeständigen Stahl hergestellt. The upper support plate 13 is on the entire circumference by means of bolts 15 with the support ring 7 releasably bolted. The heads of the bolts 15 on the underside of the support ring 7 have due to the spacers used 16 a distance from the support ring 7 and are with protective caps 17 made of corrosion-resistant material or the bolts themselves are made of a corrosion-resistant steel.

Konzentrisch zum Stützring 5r des Kühlschirms ist ein zweiter Stützring 8r unter der Wicklung der Kühlwasserrohre 8 am äußeren Kragen des Schlackeablaufkörpers S angeordnet, der diesen auf der oberen Tragplatte 13 abstützt. Der Stützring 8r ist an seiner Oberseite mit der unteren Wicklung der Kühlwasserrohre 8 des äußeren Kragens des Schlackeablaufkörpers S und an seiner Unterseite mit der oberen Tragplatte 13 verschweißt. Concentric to the support ring 5r the cooling screen is a second support ring 8r under the winding of the cooling water pipes 8th arranged on the outer collar of the slag drain body S, this on the upper support plate 13 supported. The support ring 8r is at its top with the lower winding of the cooling water pipes 8th the outer collar of the slag drain body S and on its underside with the upper support plate 13 welded.

Die Kühlwasserrohre 8 des unteren Abschnittes des Schlackeablaufkörpers S umschließt der untere Stabilisierungsring 12, der analog zum oberen Stabilisierungsring 14 am Außenumfang der Rohrwicklung angeschweißt ist und der zusammen mit der unteren horizontalen Tragplatte 11 und dem inneren Dichtungsring 10 die untere Haltekonstruktion und Abschirmung für den Schlackeablaufkörper S bildet. Die gasdichte Anbindung des unteren Stabilisierungsringes 12 an die Kühlwasserrohre 8 des Schlackeablaufkörpers S ist dabei von großer Wichtigkeit für die gasdichte Abschirmung des Zwischenbodens B. The cooling water pipes 8th of the lower portion of the slag drain body S encloses the lower stabilizing ring 12 , analogous to the upper stabilizing ring 14 welded to the outer circumference of the tube winding and which together with the lower horizontal support plate 11 and the inner sealing ring 10 forms the lower support structure and shield for the slag drain body S. The gas-tight connection of the lower stabilization ring 12 to the cooling water pipes 8th of the slag drain body S is of great importance for the gas-tight shielding of the intermediate floor B.

Die vorstehend beschriebenen ringförmigen Elemente des Zwischenbodens B, Mantelstützring 18, Bodenblech 6, Tragring 7, äußerer Dichtungsring 9, innerer Dichtungsring 10, untere Tragplatte 11 und unterer Stabilisierungsring 12, sind bei der vorgeschlagenen Lösung lückenfrei miteinander verbunden, insbesondere verschweißt, und bilden gemeinsam eine gasdichte, den Gasraum der Kühlkammer 4 begrenzende Unterseite des Zwischenbodens B aus. The above-described annular elements of the intermediate bottom B, shell support ring 18 , Floor panel 6 , Support ring 7 , outer sealing ring 9 , inner sealing ring 10 , lower support plate 11 and lower stabilization ring 12 , Are in the proposed solution gap-free interconnected, in particular welded, and together form a gas-tight, the gas space of the cooling chamber 4 limiting bottom of the false floor B off.

Dabei bilden der innere Dichtungsring 10 und der Spaltarm und konzentrisch dazu am Tragring 7 angeschweißte äußere Dichtungsring 9 nach dem stirnseitigen Verschweißen der beiden Dichtungsringe 9, 10 eine gasdichte ringförmige Schweißlippendichtung L aus, die die untere Haltekonstruktion mit dem Tragring 7 verbindet. Die Schweißlippendichtung L ist mit Hilfe einer Trennschleifeinrichtung mehrfach auftrennbar und nach dem Austausch des Schlackeablaufkörpers S wieder verschweißbar. In this case, the inner seal ring 10 and the split arm and concentric to the support ring 7 welded outer sealing ring 9 after the end-face welding of the two sealing rings 9 . 10 a gas-tight annular weld lip seal L made of the lower support structure with the support ring 7 combines. The weld lip seal L can be split several times with the aid of a cut-off device and can be re-welded after replacement of the slag drain body S.

Damit die gesamte Unterseite des Zwischenbodens B, die im unmittelbaren Kontakt mit dem Gasraum der Kühlkammer 4 steht, vor dem korrosiven Angriff der Gase und der Schlacke geschützt ist, weist sie eine korrosionsbeständige Oberfläche auf. Die Korrosionsbeständigkeit der Oberflächen der Elemente des Zwischenbodens B kann durch korrosionsbeständige Beschichtungen und/oder korrosionsbeständige Werkstoffe der einzelnen Elemente realisiert werden. So that the entire underside of the intermediate floor B, which is in direct contact with the gas space of the cooling chamber 4 Protected against the corrosive attack of gases and slag, it has a corrosion resistant surface. The corrosion resistance of the surfaces of the elements of the intermediate bottom B can be realized by corrosion-resistant coatings and / or corrosion-resistant materials of the individual elements.

Beispielsweise können das Bodenblech 6, der Tragring 7 und der Mantelstützring 18 jeweils auf ihrer Unterseite mit einem korrosionsbeständigen Material beschichtet sein. For example, the floor panel 6 , the support ring 7 and the jacket support ring 18 each be coated on its underside with a corrosion-resistant material.

Als korrosionsbeständiges Beschichtungsmaterial ist beispielsweise eine Nickel-Basis-Legierung „Alloy 625“ (Materialnummer 2.4856) geeignet. Sie kann durch Auftragsschweißen, Flammspritzen oder PVD-Beschichtung aufgebracht werden. As a corrosion-resistant coating material, for example, a nickel-based alloy "Alloy 625" (material number 2.4856) is suitable. It can be applied by build-up welding, flame spraying or PVD coating.

Die übrigen Elemente, die die Unterseite des Zwischenbodens B bilden, nämlich der äußere Dichtungsring 9, der innere Dichtungsring 10, die untere Tragplatte 11 und der untere Stabilisierungsring 12, sind zumindest korrosionsbeständig beschichtet oder sind bevorzugt vollständig aus korrosionsbeständigen Metalllegierungen, wie Edelstahl-Legierungen, beispielsweise mit der Materialnummer 1.4539, gefertigt. The remaining elements which form the underside of the intermediate bottom B, namely the outer sealing ring 9 , the inner sealing ring 10 , the lower one support plate 11 and the lower stabilizing ring 12 , are coated at least corrosion resistant or are preferably made entirely of corrosion-resistant metal alloys, such as stainless steel alloys, for example, with the material number 1.4539.

Somit besteht die korrosionsbeständige Unterseite des Zwischenbodens B aus einer Kombination von korrosionsbeständigen Beschichtungen und Bauteilen aus korrosionsbeständigen Metalllegierungen. Thus, the corrosion-resistant underside of the intermediate floor B consists of a combination of corrosion-resistant coatings and components of corrosion-resistant metal alloys.

Die vorgeschlagene Tragkonstruktion für den Schlackeablaufkörper S bildet zwei ringförmige Hohlräume H1, H2 aus, die zwecks Druckausgleichs und Inertgasspülung durch Druckausgleichskanäle 21a, 21b, die im Ausführungsbeispiel im Tragring 7 ausgebildet sind, mit dem üblicherweise mit Inertgas gespülten Ringraum zwischen dem Kühlschirm 5 und der Reaktorwand 1 und über Belüftungsrohre 22 mit dem Gasraum der Kühlkammer 4 gasseitig verbunden sind. The proposed support structure for the slag drain body S forms two annular cavities H1, H2, the purpose of pressure equalization and inert gas purging by pressure equalization channels 21a . 21b , in the embodiment in the support ring 7 are formed, with the usually flushed with inert gas annulus between the cooling screen 5 and the reactor wall 1 and over ventilation pipes 22 with the gas space of the cooling chamber 4 are connected on the gas side.

Die 3 zeigt eine Ansicht des Zwischenbodens B von oben in einer Schnittebene auf Höhe der Druckausgleichskanäle 21a. Gut erkennbar sind hier auch die radial verschweißten Rippenbleche 20 zur Versteifung der Tragkonstruktion des Zwischenbodens B an der Reaktorwand 1 und vier radiale Druckausgleichskanäle 21a zur Belüftung des Hohlraumes H1. Die Anzahl und die Querschnitte der Druckausgleichskanäle 21a, 21b und der Belüftungsrohre 22 wählt der Fachmann nach eigenem Ermessen. The 3 shows a view of the intermediate bottom B from above in a sectional plane at the level of the pressure equalization channels 21a , Well recognizable here are the radially welded ribbed plates 20 for stiffening the supporting structure of the intermediate bottom B on the reactor wall 1 and four radial pressure equalization channels 21a for ventilation of the cavity H1. The number and cross sections of the pressure equalization channels 21a . 21b and the ventilation pipes 22 the expert chooses at his own discretion.

Zur Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Zwischenbodens:
In der Reaktionskammer 2 wird der Brennstoff mit Hilfe mindestens eines Brenners 3 unter Zuführung von Sauerstoff teiloxidiert, wobei Rohsynthesegas und schmelzflüssige Schlackepartikel entstehen. Das mit Schlacke beladene Rohsynthesegas tritt im Bodenbereich der Reaktionskammer 2 durch den trichterförmigen Schlackeablaufkörper S in die Kühlkammer 4 ein und wird dort mit Hilfe eines flüssigen Kühlmediums (üblicherweise Wasser) unter den Schmelzpunkt der Schlacke abgekühlt, bevor das Rohsynthesegas den Reaktor R verlässt und weiter aufbereitet wird. For the mode of action of the intermediate floor according to the invention:
In the reaction chamber 2 The fuel is produced by means of at least one burner 3 partially oxidized with the supply of oxygen, resulting in raw synthesis gas and molten slag particles. The raw synthesis gas loaded with slag enters the bottom area of the reaction chamber 2 through the funnel-shaped slag drain body S in the cooling chamber 4 and is there using a liquid cooling medium (usually water) cooled below the melting point of the slag before the raw synthesis gas leaves the reactor R and is further processed.

Der zwischen der Reaktions- und der Kühlkammer 2, 4 befindliche Zwischenboden B ist damit aggressiven Einflüssen der Schlacken, des Rohsynthesegases und der korrosiven Feuchte beladenen Gasatmosphäre in der Kühlkammer 4 ausgesetzt. The between the reaction and the cooling chamber 2 . 4 intermediate shelf B is thus aggressive influences of the slags, the raw synthesis gas and the corrosive humidity laden gas atmosphere in the cooling chamber 4 exposed.

Zur Vermeidung des Eindringens von aggressiven Gasen in die Hohlräume H1, H2 wird mit dem Inertgas aus dem Ringraum zwischen Kühlschirm 5 und Zwischenboden B über die Druckausgleichskanäle 21a, 21b ein leichter Überdruck gegenüber der Reaktions- und Kühlkammer 2, 4 erzeugt und gleichzeitig werden dabei die Hohlräume H1, H2 gespült und inertisiert. Mit separaten Inertgaszuführungen an den unteren in die Kühlkammer herausgeführten Mündungen der Druckausgleichskanäle 21a, 21b können die Hohlräume H1, H2 mit einem Inertgasvolumenstrom in entgegengesetzter Richtung gespült werden. To prevent the penetration of aggressive gases into the cavities H1, H2 is using the inert gas from the annulus between the cooling screen 5 and intermediate bottom B via the pressure equalization channels 21a . 21b a slight overpressure relative to the reaction and cooling chamber 2 . 4 generates and at the same time the cavities H1, H2 are rinsed and rendered inert. With separate Inertgaszuführungen to the lower in the cooling chamber led out of the pressure equalization channels 21a . 21b For example, the cavities H1, H2 can be flushed with an inert gas volume flow in the opposite direction.

Der vorgeschlagene Zwischenboden B ist einem unvermeidlichen Verschleiß am Schlackeablaufkörper S infolge des direkten Kontaktes mit der schmelzflüssigen Schlacke ausgesetzt. Gemäß Zielstellung der vorgeschlagenen Lösung soll der Schlackeablaufkörper S bei fortgeschrittenem Verschleiß schnell austauschbar sein. Die Schraubbolzen-Distanzhülsen-Kombination (15, 16, 17) und die ringförmige Schweißlippendichtung L bilden deshalb die einzigen Mittel zur gasdichten Befestigung des Schlackeablaufkörpers S am Zwischenboden B. Für den Austausch des Schlackeablaufkörpers S sind lediglich die mehrfach trennbare Schweißlippenverbindung L zwischen dem inneren und äußeren Dichtungsring 9, 10 beispielsweise mit einem Trennschleifgerät aufzutrennen und die Köpfe der Schraubbolzen 15 abzutrennen. Aufgrund der Distanzhülsen 16 bleibt der Tragring 7 beim Abtrennen der Bolzenköpfe unbeschädigt. Der Schlackeablaufkörper S in Verbindung mit der oberen Tragplatte 13 kann bereits nach Trennung der zwei Verbindungen nach oben herausgezogen und ein neuer eingesetzt werden. The proposed intermediate bottom B is exposed to unavoidable wear on the slag drain S due to direct contact with the molten slag. According to the objective of the proposed solution, the slag drain body S should be quickly interchangeable with advanced wear. The Bolt Spacer Sleeve Combination ( 15 . 16 . 17 ) and the annular weld lip seal L therefore form the only means for gas-tight attachment of the slag drain body S at the intermediate bottom B. For the replacement of the slag drain body S are only the multiple separable weld lip connection L between the inner and outer sealing ring 9 . 10 for example, with a cut-off sharpener and the heads of the bolts 15 separate. Due to the spacers 16 remains the support ring 7 when removing the bolt heads undamaged. The slag drain body S in conjunction with the upper support plate 13 can already be pulled up after separation of the two connections and a new one can be used.

Auch ein Austausch des gesamten Zwischenbodens B ist mit geringerem Aufwand möglich, als aus dem Stand der Technik bekannt ist. Es ist lediglich ein Heraustrennen des einlagigen Bodenbleches 6 und Einschweißen eines neuen Bodens aus handelsüblichem Blech erforderlich, das infolge seiner geringen Wandstärke teure Schmiedeteile als Auflage in der Reaktorwand 1 und eine anschließende Glühbehandlung des Vergasermantels überflüssig macht. An exchange of the entire false floor B is possible with less effort, as is known from the prior art. It is merely a separation of the single-layer floor panel 6 and welding a new floor of commercial sheet metal required, the expensive because of its small wall thickness forgings as a support in the reactor wall 1 and makes a subsequent annealing of the carburetor jacket superfluous.

Insgesamt ergeben sich aus der vorgeschlagenen konstruktiven Lösung für einen Zwischenboden B eines Flugstromreaktors zahlreiche Vorteile bzgl. Verschleißfestigkeit und Austauschbarkeit, die hier noch einmal zusammengefasst sind: Overall, the proposed constructive solution for an intermediate bottom B of a flow reactor gives numerous advantages with respect to wear resistance and interchangeability, which are summarized here again:

Verbesserung des Korrosionsschutzes:

• Schutz der korrosionsanfälligen Teile des Zwischenbodens B durch eine geschlossene Abschirmung gegenüber der Kühlkammer 4 mittels korrosionsbeständiger Oberflächen,
• Belüftung der Hohlräume H1, H2 durch Spülgaskanäle im Tragring 7, eine aktive Gasspülung des Totraums durch Gasanschlüsse auf der Unterseite ist möglich,
• höhere Steifigkeit der Rohrwicklung gegen auftretende Differenzdrücke durch zusätzliche Abstützungen der Kühlwasserrohre 8 im Schlackeablaufkörper S mit den Stabilisierungsringen 12, 14, dadurch geringerer Verschleiß von Feuerfest-Schutzschichten auf der Rohrwicklung,
• Verhinderung von Gaskriechströmen durch die Abdichtung des Tragringes 7 mit der unteren Tragplatte 11.

Improvement of corrosion protection:

• Protection of the corrosion-prone parts of the intermediate bottom B by a closed shield against the cooling chamber 4 by means of corrosion-resistant surfaces,
• Ventilation of the cavities H1, H2 through flushing gas channels in the support ring 7 , an active gas purging of the dead space by gas connections on the bottom is possible
• higher rigidity of the pipe winding against differential pressures due to additional supports of the cooling water pipes 8th in the slag drain S with the stabilizing rings 12 . 14 , thereby less wear of refractory protective layers on the tube winding,
• Prevention of gas leakage through the sealing of the support ring 7 with the lower support plate 11 ,

Konstruktive Vereinfachung:

• der Zwischenboden B und seine Verbindungselemente zur Innenseite der Reaktorwand 1 bestehen aus einlagigen kostensparenden handelsüblichen Blechabmessungen, Einsparung von Schmiedeteilen an der Reaktorwand 1 und infolge der geringen Blechstärken keine Wärmenachbehandlung der Reaktorwand 1,
• einfache und glatte Oberfläche zur Kühlkammer hin, leichte Aufbringung der zusätzlichen Korrosionsschutzschicht.

Constructive simplification:

• the intermediate bottom B and its connecting elements to the inside of the reactor wall 1 consist of single-layer cost-saving commercial sheet metal dimensions, saving of forgings on the reactor wall 1 and due to the low sheet thicknesses no post-heat treatment of the reactor wall 1 .
• simple and smooth surface towards the cooling chamber, easy application of the additional corrosion protection layer.

Reduzierung des Montageaufwandes

• einfache Montage und Demontage des Schlackeablaufkörpers S durch eine axiale Schweißlippendichtung, die mehrfach wiederverwendet werden kann, und durch eine Schraubenbolzen – Distanzhülsen – Kombination 15, 16, 17, die im Falle einer Demontage einfach auftrennbar ist.

Reduction of assembly costs

• easy assembly and disassembly of the slag drain body S by means of an axial weld lip seal that can be reused several times, and by a bolt - spacer sleeve combination 15 . 16 . 17 which is easy to disconnect in case of disassembly.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Reaktorwand reactor wall
2 2: Reaktionskammer reaction chamber
3 3: Brenner burner
4 4: Kühlkammer cooling chamber
5 5: Kühlschirm cooling screen
5r 5r: Stützring für den Kühlschirm Support ring for the cooling screen
6 6: Bodenblech floor panel
7 7: Tragring support ring
8 8th: Kühlwasserrohre des Schlackeablaufkörpers Cooling water pipes of the slag drain body
8r 8r: Stützring für den Schlackeablaufkörper Support ring for the slag drain body
9 9: äußerer Dichtungsring outer sealing ring
10 10: innerer Dichtungsring inner sealing ring
11 11: untere Tragplatte lower support plate
12 12: unterer Stabilisierungsring lower stabilization ring
13 13: obere Tragplatte upper support plate
14 14: oberer Stabilisierungsring upper stabilization ring
15 15: Schraubenbolzen bolt
16 16: Distanzhülse Stand Off
17 17: Schutzkappe protective cap
18 18: Mantelstützring Coat support ring
19 19: Mantelring casing ring
20 20: Rippenblech fin sheet
21a 21a: Druckausgleichskanal, Spülgaszufuhr Pressure equalization channel, purge gas supply
21b 21b: Druckausgleichskanal, Spülgasöffnung Pressure equalization channel, purge gas opening
22 22: Belüftungsrohr, Spülgasaustritt Ventilation pipe, purge gas outlet
B B: Zwischenboden false floor
L L: Schweißlippendichtung Welding lip seal
R R: Reaktor reactor
S S: Schlackeablaufkörper Slag drain body
H1 H1: Hohlraum cavity
H2 H2: Hohlraum cavity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DD 119266 [0008, 0009] DD 119266 [0008, 0009]
DE 102006031816 A1 [0014, 0016] DE 102006031816 A1 [0014, 0016]
DE 202008009249 U1 [0014] DE 202008009249 U1 [0014]
DE 202010015889 U1 [0014] DE 202010015889 U1 [0014]

Claims

Reaktor zur Flugstromvergasung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen mit einer Reaktionskammer (2) und einer daran anschließenden Kühlkammer (4) innerhalb einer Druck tragenden Reaktorwand (1), wobei – in der Reaktionskammer (2) zumindest ein Brenner (3) für die Teiloxidation der Brennstoffe zu Rohsynthesegas und ein Kühlschirm (5) zur Begrenzung des Reaktionsraumes angeordnet sind, – in der Kühlkammer (4) das Rohsynthesegas und mittransportierte Schlackepartikel im Kontakt mit einer Kühlflüssigkeit unter den Ascheschmelzpunkt kühlbar sind und – ein Zwischenboden (B), der aus mehreren konzentrischen ringförmigen Elementen zusammengesetzt ist, beide Kammern voneinander trennt und einen zentralen, Schlackeablaufkörper (S) umschließt, wobei der Schlackeablaufkörper (S) eine zentrale Öffnung für das Überströmen des Rohsynthesegases und den Ablauf schmelzflüssiger Schlacke aus der Reaktionskammer (2) in die Kühlkammer (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass – mehrere Elemente des Zwischenbodens (B) lückenfrei miteinander und mit dem Schlackeablaufkörper (S) derart verbunden sind, dass zwischen dem Schlackeablaufkörper (S) und der Reaktorwand (1) eine gasdichte, den Gasraum der Kühlkammer (4) begrenzende Unterseite des Zwischenbodens (B) ausgebildet ist und – Hohlräume (H1, H2) zwischen den Elementen des Zwischenbodens (B) durch Druckausgleichskanäle (21a, 21b) miteinander, mit einer Inertgasspülung und mit dem Gasraum der Kühlkammer (4) verbunden sind. Reactor for entrained flow gasification of carbonaceous fuels with a reaction chamber ( 2 ) and a subsequent cooling chamber ( 4 ) within a pressure-bearing reactor wall ( 1 ), wherein - in the reaction chamber ( 2 ) at least one burner ( 3 ) for the partial oxidation of the fuels to crude synthesis gas and a cooling screen ( 5 ) are arranged to limit the reaction space, - in the cooling chamber ( 4 ) the raw synthesis gas and entrained slag particles are coolable in contact with a cooling liquid below the ash melting point, and - an intermediate bottom (B) composed of a plurality of concentric annular elements separates both chambers and encloses a central slag drain body (S), the slag drain body (S) a central opening for the overflow of the raw synthesis gas and the outflow of molten slag from the reaction chamber ( 2 ) in the cooling chamber ( 4 ), characterized in that - a plurality of elements of the intermediate bottom (B) gap-free with each other and with the slag drain body (S) are connected such that between the slag drain body (S) and the reactor wall ( 1 ) a gas-tight, the gas space of the cooling chamber ( 4 ) limiting underside of the intermediate bottom (B) is formed and - cavities (H1, H2) between the elements of the intermediate bottom (B) by pressure equalization channels ( 21a . 21b ) with one another, with an inert gas purging and with the gas space of the cooling chamber ( 4 ) are connected.

Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlackeablaufkörper (S) im Wesentlichen aus Kühlwasserrohren (8) gebildet ist. Reactor according to claim 1, characterized in that the slag drain body (S) consists essentially of cooling water pipes ( 8th ) is formed.

Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdichte Unterseite von den Elementen des Zwischenbodens (B) Bodenblech (6), Tragring (7), äußeren Dichtungsring (9), inneren Dichtungsring (10), unteren Tragplatte (11), unteren Stabilisierungsring (12) und Mantelstützring (18) gebildet ist. Reactor according to claim 2, characterized in that the gas-tight underside of the elements of the intermediate bottom (B) bottom plate ( 6 ), Support ring ( 7 ), outer sealing ring ( 9 ), inner sealing ring ( 10 ), lower support plate ( 11 ), lower stabilization ring ( 12 ) and shell support ring ( 18 ) is formed.

Reaktor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Zwischenbodens (B) eine korrosionsbeständige Oberfläche aufweist. Reactor according to claim 1 or 3, characterized in that the underside of the intermediate bottom (B) has a corrosion-resistant surface.

Reaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionsbeständige Oberfläche durch korrosionsbeständige Beschichtungen und/oder korrosionsbeständige Werkstoffe der Elemente gebildet ist. Reactor according to claim 4, characterized in that the corrosion-resistant surface is formed by corrosion-resistant coatings and / or corrosion-resistant materials of the elements.

Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – korrosionsbeständige Beschichtungen auf der Unterseite des Bodenblechs (6), des Tragrings (7) und des Mantelstützrings (18) aufgebracht sind und – der äußere Dichtungsring (9), der innere Dichtungsring (10), die untere Tragplatte (11) und der untere Stabilisierungsring (12) aus korrosionsbeständigen Metalllegierungen gefertigt sind. Reactor according to claim 5, characterized in that - corrosion-resistant coatings on the underside of the bottom plate ( 6 ), the carrying ring ( 7 ) and the jacket support ring ( 18 ) are applied and - the outer sealing ring ( 9 ), the inner sealing ring ( 10 ), the lower support plate ( 11 ) and the lower stabilizing ring ( 12 ) are made of corrosion-resistant metal alloys.

Reaktor nach Anspruch 3 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring (7) des Zwischenbodens (B) konzentrisch zum Reaktormantel (1) ausgeführt ist, wobei – der Tragring (7) in einer oberen horizontalen Ebene mittels Schraubenbolzen (15), Distanzhülsen (16) und Schutzkappen (17) mit einer kreisringförmigen oberen Tragplatte (13) lösbar verbunden ist und diese mit einem oberen Stabilisierungsring (14) fest verbunden ist, – der Tragring (7) in einer unteren horizontalen Ebene mittels einer ringförmig ausgeführten Schweißlippendichtung (L) mit einer kreisringförmigen unteren Tragplatte (11) trennbar verbunden ist, – die untere Tragplatte (11) mit dem unteren Stabilisierungsring (12) fest verbunden ist und – der Kühlschirm (5) mit einem Stützring (5r) auf dem Tragring (7) fest gelagert ist und der Schlackeablaufkörper (S) mit einem weiteren Stützring (8r) auf der oberen Tragplatte (13) fest gelagert ist. Reactor according to claim 3 or 6, characterized in that the support ring ( 7 ) of the intermediate bottom (B) concentric with the reactor jacket ( 1 ), wherein - the support ring ( 7 ) in an upper horizontal plane by means of bolts ( 15 ), Spacers ( 16 ) and protective caps ( 17 ) with an annular upper support plate ( 13 ) is releasably connected and this with an upper stabilizing ring ( 14 ), - the supporting ring ( 7 ) in a lower horizontal plane by means of a ring-shaped weld lip seal (L) with an annular lower support plate ( 11 ) is detachably connected, - the lower support plate ( 11 ) with the lower stabilizing ring ( 12 ) is firmly connected and - the cooling screen ( 5 ) with a support ring ( 5r ) on the support ring ( 7 ) is fixedly mounted and the slag drain body (S) with another support ring ( 8r ) on the upper support plate ( 13 ) is firmly stored.

Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und untere Stabilisierungsring (12, 14) am äußeren Umfang der Wendeln der Kühlwasserrohre (8) des Schlackeablaufkörpers (S) angeordnet sind. Reactor according to Claim 2, characterized in that the upper and lower stabilizing rings ( 12 . 14 ) on the outer circumference of the helices of the cooling water pipes ( 8th ) of the slag drain body (S) are arranged.

Reaktor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbaren Schraubenbolzen (15) und die mehrfach trennbare Schweißlippendichtung (L) die einzigen Mittel zur Befestigung des Schlackeablaufkörpers (S) am Zwischenboden (B) bilden. Reactor according to claim 7, characterized in that the detachable bolts ( 15 ) and the multiple separable weld lip seal (L) form the only means for attaching the slag drain body (S) to the intermediate bottom (B).

Reaktor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden (B) mit einem Mantelstützring (18), einem Mantelring (19) und radial angeordneten Rippenblechen (20) an der Innenseite der Reaktorwand (1) befestigt ist, wobei diese Elemente aus einlagig verschweißten handelsüblichen Bleche bestehen. Reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate bottom (B) with a jacket support ring ( 18 ), a shroud ( 19 ) and radially arranged ribbed plates ( 20 ) on the inside of the reactor wall ( 1 ), wherein these elements consist of single-layer welded commercially available sheets.