DE2935991A1 - METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUS GAS COOLING AND SLAG GRANULATION - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUS GAS COOLING AND SLAG GRANULATION

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Wolfgang Heinrich
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Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Gaskühlung und SchlackegranulierungMethod and device for simultaneous gas cooling and slag granulation

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Gaskühlung und Schlackegranulierung am Austritt aus Reaktoren, in denen unter erhöhtem Druck autotherm aus ballastreichen festen und flüssigen in Gas suspendierten Brennstoffen CO- und H2-haltige Gase hergestellt werden.The invention relates to a method and a device for simultaneous gas cooling and slag granulation at the outlet from reactors in which gases containing CO and H 2 are produced autothermally from high-density solid and liquid fuels suspended in gas under increased pressure.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen Bei der Vergasung ballaetreicher, in Gas suspendierter fester, staubförmiger und flüssiger Brennstoffe ist es mit Rücksicht auf die Höhe der erforderlichen Reaktionstemperaturen notwendig, die Ballaststoffe (Asche) in den flüssigen Zustand zu überführen, um ein Ansintern und damit eine Verengung der Strömungswege bzw. des Reaktionsraumes zu vermeiden. Die Ableitung der flüssigen Ballaststoffe, die an den Konturen des Reaktionsraumes auftreffen, kann unabhängig von der Abführung des Reaktionsgases oder gemeinsam mit dem Reaktionsgas durchgeführt werden. Die ablaufenden flüssigen Ballaststoffe werden durch Kontakt mit Wasser abgeschreckt und granuliert. Dabei tritt eine nachteilige Wasserverdampfung auf.Characteristics of the known technical solutions When gasifying ballast-rich, suspended in gas It is solid, dusty and liquid fuels with regard to the level of the required reaction temperatures necessary to convert the dietary fiber (ash) into the liquid state in order to sinter and thus to avoid a narrowing of the flow paths or the reaction space. The derivation of liquid fiber, which hit the contours of the reaction space, can be carried out independently of the removal of the reaction gas or together with the reaction gas. the Leaking liquid fiber is quenched by contact with water and granulated. Thereby occurs a disadvantageous water evaporation.

030034/05G030034 / 05G

oo wird in der DT-OS 27236o1 bereits ausgeführt, daß die Dampfbildung einen erheblichen Kühl effekt bewirkt, der zur Steigerung der Viskosität der Schlacke und damit zu erhöhten Verstopfungserscheinungen von Ablauföffnungen der Schlacke führt. Diesen Schv/ierigkeiten wird in verschiedenen Verfahren u.a. auch dadurch begegnet, daß erzeugtes Gas und Schlacke im Gleichstrom aus dem Reaktionsraum abgeführt werden. Durch das heiße Gas wird der Zutritt des kalten Wasserdampfes zur Ablauföffnung verhindert und die abtropfende Schlacke auf der notwendigen Temperatur gehalten. oo is already stated in DT-OS 27236o1 that the steam formation causes a considerable cooling effect, which leads to an increase in the viscosity of the slag and thus to increased clogging of drainage openings of the slag. These difficulties are countered in various processes, inter alia, by removing the gas and slag generated from the reaction chamber in cocurrent. The hot gas prevents the cold water vapor from entering the drain opening and the slag that drips off is kept at the required temperature.

Die Weiterverwendung des erzeugten Gases macht es erforderlich, sowohl Schlacke als auch Gas auf eine zweckmäßige Temperatur abzukühlen. Die Abschreckung von flüssiger Schlacke, die ohne Gasstrom aus einem Reaktionsraum im freien Strahl abläuft, erfolgt zweckmäßig durch Eintropfen in ein Wasserbad, wobei die umhüllende Wandung des Freistrahles zur Verhinderung von Anbackungen mit einem Wasserfilm berieselt wird.The re-use of the generated gas makes it necessary to use both slag and gas in an expedient manner To cool down temperature. The quenching of liquid slag, which without gas flow from a reaction chamber takes place in the free jet, is expediently carried out by dripping into a water bath, the enveloping wall of the Free jet is sprinkled with a film of water to prevent caking.

Die umhüllende Wandung ist als Rohr gestaltet, das zum Absperren der Gasatmosphäre des Reaktors in ein Wasserbad zum Abschrecken der Schlacke gemäß DT-OS 27236o1 eintaucht. In dieser Form ist die vorgesc l.agene Lösung nicht geeignet, die Granulierung der Schlacke und gleichzeitig die Abführung des erzeugten Gases zu ermöglichen.The enveloping wall is designed as a tube that is used to shut off the gas atmosphere of the reactor in a water bath to quench the slag in accordance with DT-OS 27236o1. In this form, the proposed solution is not suitable to allow the granulation of the slag and at the same time the discharge of the generated gas.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, ohne großen tee.mischen Aufwand Verstopfungen der Ableitungswege von Reaktoren bei der Erzeugung CO- und Hp-haitiger Gase unter Druck und gefahrdrohende iJberhitzungen von Bauteilen durch unvollkommen abgekühlte: Gas zu vermeiden.The aim of the invention is to mix tea Expenditure Blockage of the discharge paths of reactors when generating CO- and Hp-containing gases under pressure and dangerous overheating of components due to imperfections cooled: avoid gas.

030ü34/öb.030ü34 / öb.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplain the essence of the invention

- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren und eine geeignete Vorrichtung zu entwickeln, die es ermöglichen, bei einer Kühlung des bei der Druckvergasung von ballastreicheri festen oder flüssigen in Gas suspendierten Brennstoffen anfallenden CO- und H^-haltigen Rohgases gleichzeitig die anfallende Schlacke zu granulieren. Dabei soll die günstige ./irkung des heißen Rohgasstromes auf den Schlackeablauf genutzt werden.- The invention is based on the object of developing a suitable method and a suitable device, which make it possible to cool the solid or liquid ballastreichi in the pressure gasification of ballastreichi CO- and H ^ -containing crude gas occurring in gas-suspended fuels at the same time as the resulting Granulate slag. The favorable ./effect of the hot raw gas flow can be used on the slag drain.

- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem ein kompakter Strahl flüssiger Schlacke in einem senkrecht nach unten gerichteten Strom heißen Rohgases aus einem Verganun^sreaktor abgeleitet wird, wobei der Schlackestrom allseitig vom Rohgasstrom umgeben ist.- According to the invention, the object is achieved by a compact jet of liquid slag in a vertical after Downstream flow of hot raw gas from a Verganun ^ sreaktor is derived, the slag flow being surrounded on all sides by the raw gas flow.

Diese Zweiphasenströmung wird von einem Doppelrohr, bestehend aus einem inneren Fallrohr und einem äußeren Mantelrohr umgeben, das innen vollständig mit einem tfasserfilm benetzt ist. Das Do;:pelrohr taucht in ein Wasserbad, in dem der Schlackenstrahl abgeschreckt wird und durch das gleichzeitig der Rohgasstrom hindurchtreten muß.This two-phase flow is generated by a double pipe, consisting of an inner downpipe and an outer Surrounding jacket pipe, which is completely wetted inside with a film of drip. The Do;: pelrohr dives into Water bath in which the slag jet is quenched and through which the raw gas flow passes at the same time got to.

Es hat sich, gezeigt, daß bei zu hohen Gasgeschwindigkeiten in dem Fallrohr der kompakte Schlackenstrahl zerstäubt wird und trotz des wasserfilmes Anbaekungen von Schlacke an der festen Rohrwand nicht vermieden werden können. Bei zu geringen Gasgeschwindigkeiten wiederum kann das Rückströmen kalten i/asserdampfes in das Doppelrohr bis zur Ablaufvorrichtung des Reaktors nicht vermieden werden, wodurch an dieser Stelle die Schlacke erstarren und die Durchtrittsöffnung verengen kann. Die Abmessungen des Fallrohres müssen demzufolge dem Gasvolumenntronr angepaßt sein. Erfindun^sgemäß liegen die G-asgeschwincigkeiten im Fallrohr zwischen 8 und 1o m/sec.It has been shown that if the gas velocities are too high in the downpipe the compact stream of slag is atomized and in spite of the water film there are additions of Slag on the solid pipe wall cannot be avoided. Again, if the gas velocities are too low can prevent cold water vapor from flowing back into the double pipe up to the discharge device of the reactor can not be avoided, whereby the slag at this point can solidify and narrow the passage opening. the The dimensions of the downpipe must therefore correspond to the gas volume entronr be adjusted. According to the invention, the Gas velocities in the downpipe between 8 and 10 m / sec.

r2935.ä9J. r 2935.-9J.

Bei diesen Bedingunger) reicht die Kühlwirkung des Fallrohres i.a. nicht aus, um Schlacke und Gas im genügenden Umfang abzukühlen. Piir beide Kedien erfolgt die Restkühlung nach Eintritt in das Wasserbad, wobei die Schlacke durch Benetzung mit './asser erstarrt und im V/asser sedimentiert, wiiarend das aufsteigende Gas in einer zusätzlichen Vorrichtung auf die Temperatur des ,v'asserbades gekühlt wird. Durch unbemerkte Schwankungen im Betriebsablauf der Anlage (durch Druckscawankungen verursachte Gasmengenänderungen bzw. Schwankungen in der zulaufenden rfassermenge) kann es geschehen, daß im Fallrohr örtlich der V/asser film aufreißt und die Rohrwand durch den heißen Gasstrom überhitzt und zerstört wird. In diesem Fall würde ungekühltes Gas unter Umgehung der Tauchung in die für niedrige Betriebstemperaturen ausgelegten Anlagenteile strömen und dort Zerstörungen verursachen.With these conditions) the cooling effect of the downpipe is sufficient i.a. not enough to cool the slag and gas sufficiently. Residual cooling takes place on both sides after entering the water bath, whereby the slag solidifies through wetting with water and sediments in the water, while the rising gas is cooled in an additional device to the temperature of the water bath will. Through unnoticed fluctuations in the operating sequence of the system (changes in gas volume caused by fluctuations in pressure or fluctuations in the incoming water collection) it can happen that locally in the downpipe The water film tears open and the pipe wall is overheated and destroyed by the hot gas flow. In that case it would uncooled gas bypassing the immersion in the system components designed for low operating temperatures stream and cause destruction there.

Dieser Gefahr wird erfindungsgemäß begegnet, indem das Fallrohr als Doppelrohr ausgeführt ist, in dessen Ringraum das zur Benetzung benötigte V/asser von unten nach oben geleitet wird. Damit ist eine indirekte Wasserkühlung des Fallrohres auch dann gewährleistet, wenn die v/asserme ge zur Ausbildung eines lückenlosen Rieselfilmes nicht ausreichen sollte.According to the invention, this danger is countered in that the downpipe is designed as a double pipe in its annular space the water required for wetting is directed from bottom to top. This is an indirect water cooling of the downpipe is guaranteed even if the amount of water required to form a continuous trickle film shouldn't be enough.

AusführungsbeispielEmbodiment

Aus einem Druckreaktor tritt ein Strom e'nes Rohgas^emisches von 12 000 m /h bei einer Temperatur von 13 000C und einem Druck von 25 bar in die obere Öffnung des Fallrohres 1 ein. Parallel zum Rohgasstrom tritt ein kompakter Strahl von Schlacke in einer Menge von 2 000 kg/h ohne iandberührung ebenfalls in die obere öffnung des Fallrohres 1 ein.From a pressure reactor, a raw gas stream e'nes ^ emisches occurs 12 000 m / h at a temperature of 13 00 0 C and a pressure of 25 bar into the top opening of the drop tube 1 a. Parallel to the raw gas flow, a compact stream of slag in an amount of 2,000 kg / h also enters the upper opening of the downpipe 1 without touching each other.

Das Fallrohr 2 hat einen Innendurchmesser von 64o mm; damit ergibt sich eine effektive Strömungsgeschwindigkeit des Gases von ca. 1o m/sec. Bei diesen Bedingungen wirdThe downpipe 2 has an inside diameter of 64o mm; this results in an effective flow velocity of the gas of approx. 10 m / sec. In these conditions will

0 3 0 0 3 A / (■ . .0 3 0 0 3 A / (■..

293b99293b99

-2 --2 -

der Schlackenstrahl nicht aufgerissen. Das Fallrohr 2 taucht etwa 1200 mm tief in das Wasserbad 3 ein. Der Gasstrom verdrängt das Wasser aus dem Fallrohr 2, verteilt sich am Ende des Fallrohres auf den Umfang und tritt in das Wasserbad 3 ein, wo es durch gesonderte Verteilereinbauten für Gas 4 zur weiteren Abkühlung fein verteilt wird. Parallel zum Gasstrom und Schlackenstrahl rieselt gleichmäßig auf den Umfang des Fallrohres 2 verteilt ein Wasserfilm 5 nach unten und kühlt das FaT!rohr 2 und verhindert das Anbacken von fester Schlacke. Diesem Wasserfilm wird eine Wassermenge von ca. 80 000 kg/h mit einer Temperatur von ca. 150 °C über die Zuführung für Nasser 6 und das Doppelrohr 7 zu-the slag stream not torn open. The downpipe 2 is about 1200 mm deep into the water bath 3. Of the The gas flow displaces the water from the downpipe 2, is distributed over the circumference and at the end of the downpipe enters the water bath 3, where it is cooled down further through separate manifold fittings for gas 4 is finely divided. Parallel to the gas flow and slag jet trickles evenly onto the circumference of the downpipe 2 distributes a film of water 5 downwards and cools the FaT! Pipe 2 and prevents it from sticking Slag. A quantity of water of approx. 80,000 kg / h at a temperature of approx. 150 ° C is added to this water film via the feed for Nasser 6 and the double pipe 7

eleitet. Das im Rin^raum 11 des Doppelrohres 7 aufsteigende Wasser schützt dao Fallrohr 2 im Falle des Aufreißens des i/asi'-erfilmes vor Lberhitzungen.leads. The rising in the Rin ^ space 11 of the double pipe 7 Water protects the downpipe 2 in the event of it being torn open of the i / asi'-film against overheating.

Der Schlackestrahl tritt nach Durchfallen des Fallrohres nur wenig abgekühlt in das Was:., er bad 3 ein und wird dort granuliert. Die Jclilackegranalien werden über den Stutzen :ί aus dem Behälter 9 entfernt.After falling through the downpipe, the slag jet enters the water, only slightly cooled, and is granulated there. The lacquer granules are removed from the container 9 via the nozzle: ί.

Das durch das Wasserbad 3 getretene Gas hat sich nahezu auf die TeiTiperatur des //assers abgekühlt und sammelt sich im Gasraum des Behälters 9f von wo es durch den Stutzen für gekühltes Gas 1o der weiteren Verwendung zugeführt wird. Es hat sich dabei bis zum Siededruck des Wassers mit Dampf aufgesättigt. Dieser /asserdampfgehalt des Gases kann in den nach^eschalteten Verfahrensstufen genutzt werden. The gas that has passed through the water bath 3 has cooled down to almost the same temperature as the water and collects in the gas space of the container 9 f from where it is fed through the nozzle for cooled gas 1o for further use. It has become saturated with steam up to the boiling pressure of the water. This water vapor content of the gas can be used in the subsequent process stages.

0 3 0 0 3 A / G0 3 0 0 3 A / G

Claims (1)

j —* — - — - Erfindungsansprüchej - * - - - - invention claims 1. Verfahren zur gleichzoitgen Gaskühlung und Schiackegranulierung durch Kontaktieren mit Wasser am Austritt aus Reaktoren, in denen unter erhöhtem Druck autotherm aus ballastreichen festen und flüssigen, in Gas suspendierten Brennstoffen CO. und Hp-haltige Gase hergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein kompakter Strahl flüssiger Schlacke aus dem Reaktor so abgezogen wird, daß er allseitig vom in gleicher Richtung geführten Gasstrom umgeben und durch ein Fallrohr (2) geführt wird, wobei die Gasgeschwindigkeit in den Grenzen zwischen 8 und 1o m/sec liegt, im Ringraum des Doppelrohres (7) von unten nach oben Wasser zur gleichmäßigen Benetzung der Innenflächen des Fallrohres (2) und zur indirekten Kühlung des Fallrohres (2) geleitet wird, am unteren Ende des in ein Wasserbad (3) eintauchenden Doppelrohres (7) die Schlacke und das Rohgas durch das Wasserbad (3) gekühlt wird, wobei die flüssige Schlacke granuliert und sedimentiert, das ausströmende Rohgas sich am unteren Ende des Fallrohres (2) verteilt, im Wasserbad (3) aufsteigt und durch die Verteilereinbauten für Gas (4) feinverteilt einer Restkühlung unterworfen, oberhalb des Wasserbades im oberen Teil des Behälters gesammelt und über den Stutzen für gekühltes Gas abgezogen wird.1. Process for simultaneous gas cooling and Schiacke granulation by contacting with water at the outlet from reactors in which autothermal under increased pressure from high-ballast solid and liquid fuels suspended in gas CO. and Hp-containing Gases are produced, characterized in that a compact jet of liquid slag from the reactor is withdrawn so that it is surrounded on all sides by the gas flow guided in the same direction and through a Downpipe (2) is performed, the gas velocity in the limits between 8 and 10 m / sec, im Annular space of the double pipe (7) from bottom to top Water for even wetting of the inner surfaces of the downpipe (2) and for indirect cooling of the downpipe (2) is passed at the lower end of the in a water bath (3) immersed double pipe (7) the slag and the raw gas through the water bath (3) is cooled, whereby the liquid slag is granulated and sedimented, the outflowing raw gas is on Lower end of the downpipe (2) distributed, rises in the water bath (3) and through the distributor internals for gas (4) finely divided and subjected to residual cooling above the water bath in the upper part of the container is collected and withdrawn via the nozzle for cooled gas. 030034/05Ü030034 / 05Ü 2, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Behälter (9) mittig ein Doppelrohr (7) zur Aufnahme des von einem Rohgasstrom umgebenen kompakten Strahles flüssiger Schlacke angeordnet ist, das Doppelrohr (7) aus einem Mantelrohr (12) und einem Fallrohr (2), dessen Innenseite mit einem Wasserfilm (5) benetzt ist, besteht, der zwischen dem Mantelrohr (12) und dem Fallrohr (2) gebildete Ringraum (11) nit einer Zuführung für Wasser (6) verbunden ist, das Doppelrohr in ein Wasserbad (3) eintaucht und oberhalb des tfasserbades (3) ein Ableitungsstutzen für gekühltes Gas (1o) angeordnet ist.2, device for carrying out the method according to item 1, characterized in that in a container (9) in the center a double tube (7) for receiving the compact jet surrounded by a stream of raw gas liquid slag is arranged, the double pipe (7) consists of a jacket pipe (12) and a downpipe (2), the inside of which is wetted with a film of water (5), exists between the casing pipe (12) and the downpipe (2) formed annular space (11) connected to a feed for water (6) is, the double pipe is immersed in a water bath (3) and a drainage nozzle above the water bath (3) for cooled gas (1o) is arranged. 0 3 0 0 3 A / 0 -j 0 3 0 0 3 A / 0 -y
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