DE2918859C2 - Gasgenerator zum teilweisen Vergasen von Kohle - Google Patents
Gasgenerator zum teilweisen Vergasen von KohleInfo
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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
10
20
25
30
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 (1)
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
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