DE2918859C2

DE2918859C2 - Gasgenerator zum teilweisen Vergasen von Kohle

Info

Publication number: DE2918859C2
Application number: DE2918859A
Authority: DE
Inventors: Kurt 4350 Recklinghausen Tippmer; Klaus Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Weinzierl
Original assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Current assignee: Carl Still GmbH and Co KG
Priority date: 1979-05-10
Filing date: 1979-05-10
Publication date: 1983-12-01
Also published as: DE2918859A1; US4368103A; AU527932B2; AU5815880A

Abstract

Die Antenne für ein Drehfunkfeuer besteht aus zwei kreuzförmig angeordneten Schlitzantennen (50) und oberhalb und unterhalb der Schlitzantennen waagrecht angeordneten Alford-Rahmenantennen (51, 54). Zwischen den Schlitzantennen (50) und den Alford-Rahmenantennen (51, 54) sind waagrecht angeordnete Bleche (52, 53) vorgesehen. Alle Einzelantennen und die Bleche werden von einem mit einem Gegengewicht (55) verbundenen Rohr (7) gehalten, das in der Symmetrieachse der Antenne angeordnet ist. Die Schlitzantennen werden so gespeist, daß sich ein umlaufendes Doppelkreisdiagramm ergibt. Die Antenne ist für ein VOR (VOR = VHF Omnidirectional Radio Range) geeignet.

Description

— ein Verhältnis des Reaktionsraumdurchmessers zum Brenneraustrittsdurchmesser von 5:1 bis 2:1,

— ein Höhen/Durchmesser-Verhältnis des Reaktionsraums von 2 : 1 bis 3 :1,

— eine gegenüber dem Querschnitt des Reaktionsraums auf ein Drittel bis ein Viertel verengte Austrittsöffnung (22),

— ein Verhältnis des Querschnitts des Strahlungskesselteils (14, 14a, 146/ zum Querschnitt der Reaktionsraumaustrittsöffnung (22) von 1,5 :1 bis5:1,

— eine zu einer Verweildauer des Gas-Feststoffstroms von einer Sekunde bis zwei Sekunden führende Länge des Strahlungskesselteils (14, 14a, 14ö/und

— einen von einem Kühler (86) umgebenden Schlackenanfang (18).

2.Gasgenerator nach Anspruch !,gekennzeichnet durch mindestens zwei symmetrisch zum mit Strahlungsflächen (16fc/ versehenen Raum (14) angeordnete Umlenkstücke (24b) mit daran anschließenden Gas/Koksstaub-Führungsstrecken (2Sb).

3.Gasgenerator nach Anspruch !,gekennzeichnet durch mindestens zwei symmetrisch angeordnete Reaktionsräume (2), mit je einem Raum (14) mit Strahlungsheizflächen (16), einem Schlackenabzug (18) und einem Umlenkstück (26) sowie einer gemeinsamen, mit den Umlenkstücken (24) verbundenen Gas/Koksstaub-Führungsstrecke (28a/

4. Gasgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei parallele, in einem Raum (16a/ mit Strahlungsheizflächen (14a/ mündenden Reaktionsräume (2).

5.Gasgenerator nach Anspruch !,gekennzeichnet durch einen konischen Übergang (20) zwischen dem Reaktionsraum (2) und einer Austrittsöffnung (22) mit einem eingeschlossenen Winkel von 20 bis 40°.

6. Gasgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch

— parallel geschaltete, als Strahlungsverdampfer ausgebildete Strahlungsheizflächen (16, 16a, 16i>. 26, 26a) im Raum (14) und Umlenkstück

(24), deren Eingänge und Ausgänge mit einer Dampftrommel (84) verbunden sind,

— hintereinander in der Gas/Koksstaub-Führungsstrecke (28,28a, 28fr/ angeordnete, parallel geschaltete, mit der Dampftrommel (84) verbundene, als Prozeßdampf- und Exportdampfüberhitzer ausgebildete Berührungsheizflächen (30,32; 30a, 32ajl

— einen hinter diesen Überhitzern (30, 32; 30a, 32a/ angeordneten, mit der Dampftrommel (84) verbundenen Konvektionsverdampfer (34,34a/ und

— einen dahinter angeordneten, mit der Dampftrommel (84) verbundenen Speisewasservorwärmer (40).

7. Gasgenerator .nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Gas-Koks-Trennanlage (42) und eine Schlacken-Koks-Trennanlage (56), sowie einen gemeinsamen Koksstaub-Sammelbunker (52) mit einem Feststoffförderer (62).

8. Gasgenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens zwei am Kopfende des Reaktionsraumes (2) axial angeordnete Brenner (4) mit gegensinnigem Drall.

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator zum teilweisen Vergasen von Kohle oberhalb der Ascheschmelztemperatur mit einem eine verengte Austrittsöffnung aufweisenden Reaktionsraum, dem feingemahlene Kohle, Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder ein Sauerstoff/Dampf-Gemisch über mindestens einen Brenner zugeführt wird, einem unterhalb des Reaktionsraums angeordneten, mit diesem durch eine düsenartige Austrittsöffnung verbundenen, Strahlungsheizflächen aufweisenden Kesselteil mit einem am unteren Ende befindlichen gekühlten Schlackenfang und einer Schlakkenaustragvorrichtung, mindestens einem zwischen dem unteren Teil des Strahlungskesselteils und dem Schlackenfang angeordneten Umlenkstück und mindestens einem sich daran anschließenden, senkrecht nach oben verlaufenden und Berührungsheizflächen aufweisenden, eine Gas/Koksstaub-Führungsstrecke bildenden zweiten Kesselteil.

Ein derartiger Gasgenerator ist aus der deutschen

so Offenlegungsschrift 27 05 558 bekannt; er besteht aus einem Druckreaktor, einem unmittelbar unterhalb des Reaktors angeordneten Strahlungskessel, der mit dem Druckreaktor über eine düsenartige Verengung in Verbindung steht, und der am Boden ein Wasserbad zum Auffangen und Abkühlen der geschmolzenen Schlacke enthält. Über eine schräg verlaufende Leitung ist der Strahlungskessel mit einem Konvektionskessel verbunden, von wo aus das Gas weitergeleitet wird. Unterhalb des Wasserbades befindet sich eine Schlakkenaustragschleuse.

Die Temperatur soll im Reaktor oberhalb der Aschebzw. Schlackenschmelztemperatur liegen, jedoch soll die Schlacke in dem entsprechend dimensionierten Strahlungskessel soweit gekühlt werden, daß die Schlackenpartikel beim Eintritt in den Konvektionskessel erstarrt sind. Die im Wasserbad angefallene granulierte Schlacke wird mit Hilfe einer Schleuse abgeführt.

Aus der genannten Druckschrift ist nicht zu entnehmen, wie bei diesem Gasgenerator die aus dem A..backen flüssiger Schlacketeilchen im Reaktionsraum resultierenden Probleme gelöst werden können. — Weiterhin ist der Abhitzekessel dem Reaktionsraum über eine Leitung nachgeschaltet, durch die erhebliche Wärmeverluste zu erwarten sind.

Ein ähnliches Vergasungsverfahren, bei dem neben wenig Schwefel enthaltendem Koks ein schwefelhaltiges, davon zu reinigendes Gas anfällt, wird in der US-Patentschrift 39 91 557 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird stark schwefelhaltige-feingemahlene Kohle in einen Reaktionsraum eingeblasen und mit Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder mit einem Sauerstoff/Dampf-Gemisch ent- und teilvergast Das entstehende Gas-Koicsstaub-Gemisch wird dem Reaktionsraum am unteren Ende entnommen und über eine Leitung zunächst einem Abhitzekessel zugeleitet, in dem die im Gas/Feststoff-Gemisch enthaltene Wärme zur Dampferzeugung verwertet wird. Anscnließend wird das Gas/Feststoff-Gemisch einem Zyklon zugeleitet, um Gas und Feststoffe voneinander zu trennen und den Koksstaub einem Sammelbunker zuzuführen, während das Gas über einen Wärmetauscher für die im Reaktionsraum benötigte Luft in eine Gasreinigungsanlage gelangt. Hier fällt flüssige Schlacke nicht an.

Ausgehend von der Überlegung, daß eine wirtschaftliche Kohleent- und teilvergasung bei möglichst hohen Temperaturen vonstatten gehen und ein möglichst großer Teil der Prozeßwärme im Gasgenerator ausgenutzt werden sollte, ohne daß Schwierigkeiten durch die Berührung der anfallenden Asche bzw. Schlacke mit den Wänden des Reaktionsraums und den Kühlflächen entstehen, und daß Wärmeverlusie durch ungewollte Verdampfungsreaktionen an der Oberfläche eines Wasserbad-Schlackenfanges vermieden werden sollten, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Gasgenerator zu schaffen, der hinsichtlich des Reaktionsraums, der Kühlung, der Führung des Gas/Feststoff-Stroms und der Brenner ein optimales Arbeiten über einen langen Zeitraum unter Vernieidung der Nachteile der bekannten Gasgeneratoren erlaubt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verhältnis des Reaktionsraumdurchmessers zum Brenneraustrittsdurchmesser von 5:1 bis 2 :1, ein Höhendurchmesserverhältnis des Reaktionsraums von 2:1 bis 3:1, eine gegenüber dem Querschnitt des Reaktionsraums auf V₃ bis ¹Af verengte Austrittsöffnung, ein Verhältnis des Querschnitts des Strahlungskesselteils zum Querschnitt der Reaktionsaustrittsöffnung von 1,5 : 1 bis 5 : I, ehe zu einer Verweildauer des Gas/Fest-Stoffstroms όπ 1 Sekunde bis 2 Sekunden führenden Länge des Strahlungskesselteils und einen von einem Kühler umgebenen Schlackenfang.

Zwar sind im Reaktionsraum aufgrund der dort herrschenden hohen Temperaturen eine Verflüssigung der Kohleasche, eine Agglomeration flüssiger Schlakkenteilchen und ein Abfließen von an die Wand des Reaktionsraumes gelangten flüssigen Schlackenpartikeln unvermeidbar. Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung des Übergangs vom Reaktionsraum zum Heizflächenraum wird jedoch erreicht, daß die zunächst flüssigen Schlackenpartikel auf ihrem abwärts gerichteten Weg nicht an die im Bereich der senkrechten Wände angeordneten Heizflächen gelangen und dort zur Verschmutzung führen. Der Gas/Feststoff-Strom wird ohne Umlenkung nach unten geführt, wobei sich die agglomerierten Schlackepartikel im Bereich der Heizflächen soweit abkühlen, daß sie annähernd einen festen Aggregatzustand erreichen und sich ohne Schwierigkeiten aus dem Schlackenfang am unteren Ende des Heizflächenteils abziehen lassen. Die wenigen flüssigen Partikel kohlenstofffreier Schlacke \ ereinigen sich an den Wänden des Reaktionsraums: auf diese Weise entstehen Schlackenrinnsale, die an der Reaktionsraumwand herabfließen.

Da sich ein Wärmeabfluß durch die Reaktionsraumwand nicht völlig vermeiden läßt, kühlt die flüssige Schlacke insbesondere im unteren Teil des Reaktionsraumes ab. Die Schlacke wird dabei zähflüssig und tropft nicht mit ausreichender Dünnflüssigkeit aus dem Reaktionsraumunterteil ab. Dadurch entsteht die Gefahr von Verstopfungen. Der Ausgang des Reaktionsraums und der Übergang in den nachfolgenden Raum mit Strahlungsheizflächen ist daher so beschaffen, daß die Dünnflüssigkeit der Schlacke erhalten bleibt, ohne daß dafür Wärme aufgewendet werden muß. Dies wird durch die gegenüber dem Querschnitt des Reaktionsraums auf '/3 bis V₄ verengte Austrittsöffnung erreicht, die vorteilhafterweise düsenartig ausgebildet ist und einen konischen Übergang zwischen dem Reaktionsraum und der Austrittsöffnung mit einem eingeschlossenen Winkel von etwa 20 bis 40° aufweist. In diesem Düsenstück erhöht sich die Geschwindigkeit des Gas/Feststoff-Stroms, so daß sich der Wärmeübergang vom heißen Gas auf die abgekühlte flüssige Schlacke im kritischen unteren Bereich des Reaktionsraums erhöht und die Temperatur der Schlacke steigt, so daß sie im dünnflüssigen Zustand aus dem Düsenstück abtropft.

Eine weitere Schwierigkeit bei Gasgeneratoren liegt

darin, daß infolge der im Reaktionsraum herrschenden reduzierenden Atmosphäre Kieselsäure der Schlacke zu Siliziunionoxyd reduziert wird. Das Siliziumonoxyd verdampft, kühlt in der Folge ab, wird zu Kieselsäure reoxydiert und setzt sich als Sublimat an der im Vergleich zum Gas/Feststoff-Strom kühleren Reaktionsraumwandung ab. Dies läßt sich erfolgreich durch das Querschnittsverhältnis des Raumes mit den Strahlungsheizflächen zur Reaktionsraumaustrittsöffnung von 1,5 :1 bis 5 :1 vermeiden, wobei im Falle einer düsenartigen Austrittsöffnung des Reaktionsraumes dieser Querschnitt für das Verhältnis maßgebend ist.

Aufgrund der Verweildauer des Gas/Feststoff-Stromes von 1 bis 2 Sekunden treffen die Schlackenpartikel mit einer Temperatur auf die Strahlungsheizfläche, die um 200 bis 300°C unter der Anbacktemperatur liegt und ■>o daher ein Anbacken unmöglich macht. Diese Parameter gewährleisten ferner, daß der Gas/Koksstaub-Strom aus dem Raum mit den Strahlungsheizflächen bei einer Temperatur von 800 bis 900°C austritt. Diese Temperatur vermeidet wirksam ein Anbacken von Schlackenpartikeln auch in den nachgeschalteten Strecken.

Die Asche wird weitestgehend dadurch ausgeschieden, daß mindestens ein Umlenkstück zwischen dem unteren Teil der als Strahlungsheizflächen ausgebildeten Heizflächen und dem Schlackenfang und mindestens eine sich daran anschließende im wesentlichen senkrecht nach oben verlaufende Gas/Koksstaub-Führungsstrecke angeordnet sind. Im Umlenkstück befinden sich ebenfalls Strahlungsheizflächen, während in der sich anschließenden senkrechten Gas/Koksstaub-Führungsb5 strecke Berührungsheizflächen angeordnet sind. Dies erlaubt, die Temperatur des Gas/Koksstaub-Gemischs auf etwa 300°C herabzusetzen.

Um einen möelichst eroßen Kohledurchsatz zu

erreichen, kann der Gasgenerator mindestens zwei symmetrisch zu dem mit Strahlungsflächen versehenen Raum angeordnete Umlenkstücke mit daran anschließenden Gas/K-oksstaub-Führungsstrecken aufweisen. In diesem Falle befinden sich entweder eine größere Anzahl von Brennern im Reaktionsraum, oder der Reaktionsraum muß in mehrere parallel zueinander angeordnete Teilräume aufgeteilt werden.

Umgekehrt läßt sich ein hoher Durchsatz auch durch mindestens zwei symmetrisch angeordnete Reaktionsräume mit je einem Raum mit Strahlungsheizflächen, einem Schlackenabzug, einem Umlenkstück und einer gemeinsamen, mit den Umlenkstücken verbundenen Gas/Koksstaub-Führungsstrecke erreichen. In beiden Fällen ist eine sternförmige Anordnung mehrerer Einheiten möglich.

Die am unteren Ende des Raumes mit den Strahlungsheizflächen ankommenden Schlackenpartikel mit einem Durchmesser bis 10 mm werden im Schlackenfang mit einer möglichst niedrigen Temperatur abgezogen. Zu diesem Zweck ist der Schlackenfang konisch ausgebildet und mit einem vom Kesselspeisewasser durchströmten Kühler umgeben. Die Temperatur der Schlackenteilchen sinkt dadurch auf einen Wert, der ein Trennen von den mit den Schlackenteilchen abgetrennten Koksstaubteilchen ohne Schwierigkeiten ermöglicht.

Um den größten Teil der anfallenden Prozeßwärme zurückzugewinnen, kann der Gasgenerator parallel geschaltete, als Strahlungsverdampfer ausgebildete Strahlungsheizflächen im Raum und im Umlenkstück, deren Eingänge und Ausgänge mit einer Dampftrommel verbunden sind, hintereinander in der Gas/Koksstaub-Führungsstrecke angeordnete, parallel geschaltete, mit der Dampftrommel verbundene, als Prozeßdampf und Exportdampfüberhitzer ausgebildete Berührungsheizflächen, einen hinter diesen angeordneten, mit der Dampftrommel verbundenen Konvektionsverdarrpfer und einen weiteren dahinter im Gas/Koksstaub-Strom angeordneten, mit der Dampftrommel verbundenen Speisewasservorwärmer aufweisen. Die Größe dieser Strahlungs- und Berührungsheizflächen sowie der Durchsatz können dabei so eingestellt sein, daß an den Brennern eine Temperatur von 1400 bis 1600°C herrscht, daß der Gas/Koksstaub-Strom beim Verlassen der Strahlungsheizflächen eine Temperatur von 800 bis 900⁰C besitzt, durch die Berührungsheizflächen nach dem Konvektionsverdampfer auf etwa 300⁰C abgekühlt wird und schließlich bei der Speisewasservorwärmung 150⁰C erreicht.

Die Verwendung von bei Dampferzeugern üblichen Wärmetauschern wie Strahlungsheizflächen, Berührungsheizflächen als Überhitzer und Verdampfer sowie Speisewasservorwärmer ist an sich auch bei Gaserzeugern bekannt, (z. B. »Freiberger Forschungsheft« A 69, 1957, S. 14—16) jedoch ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung in Verbindung mit der Dimensionierung des Reaktionsraums und des Strahlungskesselteils ein besonders wirtschaftlicher und störungsfreier Betrieb.

Des weiteren können noch eine Gas/Koks-Tr.ennanlage und eine Schlacke/Koks-Trennanlage mit einem gemeinsamen Koksstaubsammelbunker verbunden sein, in den der in der Schlacke/Koksstaub-Trennanlage anfallende Koks mittels eines Feststofförderers unter Zuhilfenahme eines Inertgases gefördert wird. Zwar zeigt schon die Anlage gemäß der US-PS 39 91 557 eine Gas/Koks-Trennvorrichtung jedoch fehlt hier eine Schlacke/Koksstaub-Trennvorrichtung, so daß der Koksstaub nachteiligerweise mit der Schlacke in das Wärmekraftwerk gelangt.

Vorteilhafterweise sind mindestens zwei am Kopfende des Reaktionsraumes axial angeordnete Brenner mit gegensinnig wirkenden Drallvorrichtungen vorgesehen. Durch die Brenner mit gegensinnig wirkendem Drall verzehren sich etwaige radiale Bewegungskomponenten des aus den Brennern austretenden Gas/Feststoff-Stroms gegenseitig, so daß allenfalls ein äußerst geringer Teil der Schlacke bzw. der Asche bis zu den Wänden des Reaktionsraumes gelangt, und die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Gasgenerators noch verbessert wird.

is Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators,

F i g. 2 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Gasgenerators mit sternförmig um eine gemeinsame Gas/Koksstaub-Führungsstrecke angeordneten Reaktionsräumen,

F i g. 3 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Gasgenerators mit mehreren, parallel zueinander verlaufenden, in einen gemeinsamen Raum mit Strahlungsheizflächen mündenden Reaktionsräumen,

Fig.4 einen Ausschnitt aus einem Gasgenerator mit einem gemeinsamen, zentral angeordneten Raum mit Strahlungsheizflächen und davon sternförmig abgehenden Gas/Koksstaub-Führungsstrecken.

Ein im wesentlichen zylindrischer Reaktionsraum 2 mit einer feuerfesten Auskleidung ist an seinem oberen Ende mit Brennern 4 versehen, denen über eine Leitung 6 feingemahlene Kohle und vorgewärmte Förderluft zugeführt wird. Über eine weitere Leitung 8 wird den Brennern 4 die zusätzlich benötigte Verbrennungsluft sowie gegebenenfalls über eine Prozeßdampfleitung 10 beigemischter Dampf zugeleitet. Im Reaktionsraum 2 findet bei einer Temperatur von 1400° bis 1600⁰C eine teilweise Verbrennung des Kohlenstaubs sowie eine Ent- bzw. Vergasung statt, wobei Methan, Wasserstoff, Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd entsteht. Weiterhin entstehen Koksstaub und Schlacke bzw. Asche.

Der Reaktionsraum 2 ist an seinem unteren Ende mit einem konischen Übergang 20 und einer düsenartigen Austrittsöffnung 22 versehen. In dieser Austrittsöffnung 22 wird der Gas/Koksstaub-Strom so beschleunigt, daß

so im konischen Übergang 20 klebende Schlacke bzw. Asche aufgeheizt und so dünnflüssig wird, daß sie von der Austrittsöffnung 22 nach unten abtropft.

Der Reaktionsraum 2 befindet sich in einem im wesentlichen zylindrischen Körper 12; er erstreckt sich nur über einen geringen Teil von dessen Länge. Der andere Teil des zylindrischen Körpers 12 enthält einen Raum 14, dessen Wände als Strahlungsheizflächen 16 ausgebildet sind. Im unteren Teil des zylindrischen Körpers 12 befindet sich ein gekühlter Schlackenfang 18.

Am unteren Ende der Strahlungsheizflächen 16 kurz vor dem Schlackenfang 18 befindet sich ein Umlenkstück 24, durch das der Gas/Koksstaub-Strom aus dem Raum 14 austritt Infolge einer sich über 90 bis 135° erstreckenden Umlenkung werden die gröberen Schlakke bzw. Ascheteile abgetrennt und gelangen in den Schlackenfang 18. An den Wänden des Umlenkstücks 24 befinden sich ebenfalls Strahlungsheizflächen 26. Vom

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Umlenkstück 24 geht eine senkrecht nach oben gerichtete Gas/Koksstaub-Führungsstrecke 28 aus, in der die Berührungsheizflächen eines Prozeßdampfüberhitzers 30. eines Exportdampfüberhitzers 32 und eines Konvektionsverdampfers 34 angeordnet sind. Ein weiteres Umlenkstück 36 mündet in eine senkrecht nach unten führende Gas/Koksstaub-Führungsstrecke 38, in der die Berührungsheizflächen eines Speisewasservorwärmers 40 angeordnet sind. Von hier gelangt das Gas-Koksstaub-Gemisch in ein bekanntes Gas/Koks-Trennsystem 42, aus dem das Gas über eine Leitung 44 mittels eines Gebläses 46 abgesaugt wird und einer üblichen Gasreinigungsanlage 48 zugeführt wird. Der abgeschiedene Koks wird aus dem Gas-Koks-Trennsystem 42 über eine Schleuse 50 abgezogen und einem Sammerbunker 52 zugeführt.

Am unteren Ende des Schlackenfangs 18 befindet sich eine Schleuse 54, durch die die Schlacke und mitabgeschiedener Koksstaub einer Schlacke/Koks-Trennanlage 56 zugeführt werden. Ein Schlackenabzug 58 erlaubt das Abziehen der anfallenden Schlacke, während über eine Dosierschleuse 60 der abgeschiedene Koksstaub einem Feststofförderer 62 zugeführt wird, von wo der Koksstaub über eine Leitung 64 mittels eines Inertgases, beispielsweise Stickstoff, dem Sammelbunker 52 zugeführt wird. Das Inertgas wird über ein? Leitung 66 durch ein Gebläse 68 aus dem Sammelbunker 52 abgesaugt und über eine Leitung 70 einem Feststofförderer zugeführt. Etwaige Inertgasverluste lassen sich über eine Leitung 72 ersetzen.

Eine die Prozeßwärme ausnutzende Dampferzeugungsanlage besteht aus einer Dampftrommel 84, die über eine Leitung 90 mit einem Speisewasservorwärmer 86 in Verbindung steht, der als Kühler für den Schlackenfang 18 ausgebildet ist. Eine Eingangsleitung 88 des Speisewasservorwärmers 86 ist mit einer zentralen Speisewasserversorgung verbunden.

Der andere Speisewasservorwärmer 40, der sich in der senkrecht nach unten verlaufenden Gas/Koksstaub-Führungsstrecke 38 befindet, ist über eine Leitung 92 mit der Dampftrommel 84 verbunden und ebenfalls mit einer Eingangsleitung 88 versehen, die mit der zentralen Speisewasserversorgungsanlage in Verbindung steht.

Von der Dampf trommel 84 geht eine Fal'eiiung34 ab, die sich in eine Leitung % zur als Strahlungsverdampfer ausgebildeten Strahlungsheizfläche 16 und eine Leitung 98 zur als Strahlungsverdampfer ausgebildeten Strahlungsheizfläche 26 verzweigt. In beiden Leitungen 96,98 oder, wie dargestellt in einer der Leitungen, können Zwangspumpen 100 angeordnet sein, die das aus der Dampftrommel 84 kommende Kesselwasser durch die Strahiungsverdampfer 16 bzw. 26 drücken. Die Strahlungsverdampfer 16 bzw. 26 weisen Ausgangsleuungen 102, 104 auf. die mit einer Steigleitung 106 in Verbindung stehen, über die das Wasser/Dampf-Gemisch in die Dampftrommel 84 zurückgelangt. Von der Falleitung 94 zweigt eine zum Konvektionsverdampfer 34 führende Entnahmeleitung 108 ab. Eine Leitung 110 führt das im Konvektionsverdampfer 34 erzeugte Wasser/Dampf-Gemisch in die Dampftrommel 84.

Eine Sattdampfleitung 112 führt von der Dampftrommel 84 zu einer Abzweigleitung 114 für den Oberhitzer 30 und eine Abzweigleitung 116 für den Überhitzer 3Z Der Überhitzer 30 führt überhitzten Prozeßdampf über die Leitung 10 der Leitung 8 für Verbrennungsluft zu. Der Exportdampfüberhitzer 32 weist eine Exportdampfleitung 118 auf, aus der Dampf für andere Zwecke, insbesondere für einen Turbogenerator, entnommen

50 werden kann.

Die Erfindung schafft Strömungsverhältnisse im Reaktionsraum und den daran anschließenden Räumen und Leitungen, bei denen äußerst wenig flüssige Schlacke auf die Reaktionsraumwände trifft und demgemäß Ansätze und Anbackungen nicht entstehen.

Im dargestellten Beispiel wird dem Reaktionsraum 2 über die Brenner 4 ein Gemisch aus 13,5 t/h feingemahlener Kohle und 4200 m³ n/h Förder- bzw. Verbrennungsluft bei 300⁰C über die Leitung 6 zugeführt. Über die Leitung 8 werden weitere 32 500 m³ n/h auf 700⁰C vorgewärmte Verbrennungsluft zugeführt. Zusätzlich werden 550 kg/h Moderatordampf mit einer Temperatur von 700⁰C über die Leitung 10 in die Leitung 8 eingeleitet, wobei die durch die Brenner 4 in den Reaktionsraum 2 eingebrachten Reaktinten Kohle, Luft, Staub und Dampf bei Temperaturen zwischen 1400° und 1600⁰C und bei Drücken von 1,04 bar miteinander reagieren. Es entstehen hierbei ein kohlenmonoxyd- und wasserstoffhaltiges Gasgemisch in einer Menge von 50 600 m³ n/h sowie 5,3 t/h Restkoks und Schlacke. 100 kg/h freie Schlacke werden über den Schlackenfang 18 abgezogen. Zusammen mit den 100 kg/h Schlacke werden 1500 kg/h Koks im Schlackenfang 18 abgezogen, in der Schlackebzw. Asche/Koks-Trennanlage 56 von der Schlacke gttrennt und mittels 200 m³ n/h Inertgas durch einen Fesistofförderer 62 zum Sammelbunker 52 transportiert. Über den Speisewasservorwärmer 86 werden 2,55 m³ n/h Speisewasser der Dampftrommel 84 zugeführt, während über den Speisewasservorwärmer 40 35 t/h Speisewasser zugeführt werden. Der Prozeßdampfüberhitzer 30 gestattet es, 550 kg/h Prozeßdampf mit 700°C der Leitung 8 zuzuführen, während der Exportdampfüberhitzer 32 37 t/h Exportdampf mit einer Temperatur über 450°C und einem Druck von 20 bar zu erzeugen gestattet.

Mit dem im Sammelbunker 52 anfallenden Koksstaub läßt sich ein übliches Wärmekraftwerk betreiben, während das gereinigte Gas über die Leitung 82 beispielsweise einer Gasturbine zugeführt wird, wonach die Abgase der Gasturbine dem den Koksstaub aus dem Sammelbunker 52 verbrauchenden Wärmekraftwerk als Verbrennungsluft zugeführt werden können, um den bekannten Kombiprozeß durchzuführen.

Ein Teilstrom des gereinigten Gases wird über eine Leitung 80 einem Feststofförderer 76 zugeführt, um den aus dem Sammelbunker 52 über eine Dosierschleuse 74 entnommenenen Koksstaub über die Leitung 78 zum Wärmekraftwerk zu transportieren.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt einer Anlage dargestellt, bei der eine gemeinsame senkrechte Gas/Koksstaub-Führungsstrecke 28 mit den Reaktionsprodukten von mehreren Reaktionsräumen 2 beaufschlagt wird. Dies kann zur Leistungssteigerung einer erfindungsgemäßen Anlage dienen und gestattet es, sie besonders kompakt auszuführen.

Das in F i g. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt mehrere identische, parallel zueinander verlaufende Reaktionsräume 2 in einem gemeinsamen zylindrischen Körper 12a Die Austrittsöffnungen 22 der Reaktionsräume 2 münden in einen Raum 14a mit Strahlungsheizflächen 16a Die Größe der Strahlungsheizflächen 16a und des Raumes 14a ist dem vergrößerten Gas/Feststoff-Durchsatz angepaßt, so daß die erfindungsgemäßen Parameter erfüllt sind. Ein Umlenkstück 24a mit Strahlungsheizflächen 26a ist in gleicher Weise wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß F i g. 1 und F i g. 2

angeordnet. Ein Schlackenfang 18a bildet den unteren Abschluß des zylindrischen Körpers 12a, aus dem über die Schleuse 54 die Schlacke abgezogen wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ist das Umlenkstück 24a in gleicher Weise ausgebildet, wie bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 1 und 2 und kann in gleicher Weise zu einer senkrechten Gas/Koksstaub-Führungsstrecke 28 bzw. 28a führen.

Demgegenüber ist beim Ausführungsbeispiel der Fig.4 ein zylindrischer Körper 126 mit mindestens zwei Reaktionsräumen 2 mit Brennern 4 versehen, deren Austrittsöffnungen 22 in einen Raum Hb mit Strahlungsheizflächen 166 münden. Das untere Ende des zylindrischen Körpers 12b teilt sich in zwei Umlenkstücke 246, die nicht wie in den Ausführungsbeispielen der F i g. 1 bis 3 waagerecht, sondern zunächst unter etwa 45° geneigt nach unten verlaufen und dann um 90° umgelenkt werden, um unter 45° nach oben in zwei senkrechte Gas/Koksstaub-Führungsstrecken 286 überzugehen. Durch die Umlenkung um 90° entstehen im Bereich des unteren Endes des zylindrischen Körpers 126 die Schlackenfänge 186, von denen jeder mit einer Schleuse 54 für das Abziehen der Schlacke versehen ist. Es ist nicht möglich, in den Umlenkstücken 246 Strahlungsheizflächen anzuordnen, so daß die Strahlungsheizflächen 166 so bemessen sind, daß der Gas-Koks-Strom beim Eintreten in die Umlenkstücke

ίο 246 genügend abgekühlt ist, um die Schlacke in den Schlackenfängen 186 ohne Schwierigkeiten auffangen zu können. In den senkrechten Gas/Koksstaub-Führungsstrecken 28a sind wie bei den anderen Ausführungsbeispielen Prozeßdampfüberhitzer 30a, Exportdampfüberhitzer 32a, Konvektionsverdampfer 34a und Speisewasservorwärmer 40 angeordnet, die sämtlich mit Berührungsheizflächen ausgestattet sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gasgenerator zum teilweisen Vergasen von Kohle oberhalb der Ascheschmelztemperatur mit einem, eine verengte Austrittsöffnung aufweisenden Reaktionsraum, dem feingemahlene Kohle, Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder ein Sauerstoff/ Dampf-Gemisch über mindestens einen Brenner zugeführt wird, einem unterhalb des Reaktionsraums angeordneten, mit diesem durch eine düsenartige Austrittsöffnung verbundenen Strahlungsheizflächen aufweisenden Kesselteil mit einem am unteren Ende befindlichen gekühlten Schiackenfang und eine Schlackenaustragvorrichtung, mindestens einem zwischen dem unteren Teil des Strahlungskesselteils und dem Schlackenfang angeordneten Umlenkstück und mindestens einem sich daran anschließenden, senkrecht nach oben verlauferden und Berührungsheizflächen aufweisenden, eine Gas/Koksstaub-Führungsstrecke bildenden zweiten Kesselteil, g e kennzeichnet durch