DE3872357T2

DE3872357T2 - Wasserbadbenetzungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE3872357T2
Application number: DE8888202343T
Authority: DE
Inventors: Hans Wolfgang Luke; Clifford Charles Segerstrom; Charles Victor Sternling; Hsi Lin Wu
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2008-10-20
Also published as: AU607010B2; EP0318071B1; JPH01135897A; CN1014069B; AU2418488A; ZA887883B; EP0318071A1; DE3872357D1; CN1032811A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Benetzen bzw. Befeuchten von Asche und Schlacke, die unter einem Kohlevergasungsreaktor zu einem unter dem Reaktor angeordneten Wasserbad abgegeben wird. Eine solche Vorrichtung ist aus der US- PS 4 425 254 bekannt.
Dieses bekannte System zum Abschrecken von Schlacke aus einem Kohlevergasungsreaktor verwendet typisch einen ringförmigen Kanal, der mit Löchern perforiert ist zum Einspritzen von Öl aus diesem in willkürlicher bzw. beliebiger Weise, um Schlacke in einem darunter befindlichen Wasserbad zu benetzen und die Schlacke sinken zu lassen. Der Kanal ist mit Düsen versehen, die in zwei Reihen an zwei Stellen eine über der anderen entlang zweier innerer Kreise an der Oberfläche des ringförmigen Kanals angeordnet sind. Diese Düsen sind in verschiedenen Winkeln zur Oberfläche des Wasserbades orientiert, und diese Winkel sind den betreffenden Reihen gemeinsam. Die perforierten Kanäle, die bei diesem bekannten System verwendet werden, haben eine feste Anzahl von Löchern jeweils mit einem festen Durchmesser und einem festen Einspritzwinkel für eine ausgewählte Art von Kohle, die spezielle Benetzungscharakteristiken hat.
Jedoch können sich verschiedene Betriebsbedingungen, wie beispielsweise die Art der vergasten Kohle, die Benetzungscharakteristiken der nicht umgewandelten Kohlenstoffteilchen von Schlacke und Asche ändern, und daher erfordert das bekannte System für eine andere Konfiguration den Austausch der gesamten Ringkanalvorrichtung.
Es ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Benetzen von Asche und Schlacke, die unter einem Kohlevergasungsreaktor zu einem unter dem Reaktor angeordneten Wasserbad abgegeben werden, zu schaffen, welche das oben genannte Problem überwindet, und daher schafft die Erfindung ein Abschrecksystem, welches bequem einstellbar ist für die verschiedenen Benetzungscharakteristiken verschiedener Kohlearten, die charakteristische Mengen an Asche und Schlacke erzeugen, so daß größere Flexibilität zum Betreiben des Kohlevergasungsprozesses unter einem größeren Bereich von Betriebsbedingungen ermöglicht ist.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist daher gekennzeichnet durch einen einstellbaren Sprühmechanismus zur Anpassung an Kohlen von unterschiedlichen Benetzungscharakteristiken, wobei der Sprühmechanismus eine getrennte austauschbare ringförmige Leitung, eine Einrichtung zum Installieren der Leitung oberhalb des Wasserbades, wobei die Leitung mit Gewindeöffnungen versehen ist, die rund um die ringförige Leitung angeordnet sind und in die ausgewählte austauschbare Düsen in einer einzigen Reihe eingeschraubt sind, und eine Einrichtung zum Einspritzen von Wasser oder von Wasser und einem Benetzungsmittel oder von Wasser und einem Koagulierungsmittel über die kreisförmige Leitung aufweist.
Wie oben bereits angegeben, betrifft die Erfindung insbesondere eine Vorrichtung zum Benetzen von Asche und Schlacke in einem Wasserbad unter einem Kohlevergasungsreaktor, wobei nachstehend Bezug genommen wird auf eine Vergasungsvorrichtung, in welcher Synthesegas erzeugt wird.
Die Erzeugung von Synthesegas tritt auf durch teilweises Verbrennen von organischem oder kohlenstoffhaltigem Brennstoff, wie beispielsweise Kohle, bei relativ hohen Temperaturen im Bereich von 800 bis 2000ºC und bei einem Druckbereich von etwa 1 bis 200 bar in Gegenwart von Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen in einer Vergasungsvorrichtung. Dampf, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Sauerstoff enthaltende Gase einschließlich Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft und Sauerstoff werden wahlweise mit Stickstoff und/oder einem anderen inerten Gas verdünnt.
Die Verbrennung kann vollständig oder teilweise sein, und der Zweck des Verbrennungsprozesses besteht in der Produktion von Synthesegas für Energieerzeugungen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Asche, die anorganisches unbrennbares Material ist, während der Verbrennung des mineralischen Brennstoffs von diesem getrennt. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, unter denen die Verbrennung stattfindet, insbesondere der Temperatur und der Qualität des Brennstoffs, wird die Asche hauptsächlich in festem Zustand (nachstehend als Asche bezeichnet) oder in flüssigem Zustand (nachstehend als Schlacke bezeichnet) oder in einer Kombination dieser Zustände erhalten. Die Asche und die Schlakke verlassen die Vergasungsvorrichtung durch eine Abgabeöffnung hindurch, die oftmals als Schlackenabzug bezeichnet wird, und sie werden allgemein in einem Wasserbad gesammelt, welches unter dem Schlackenabzug des Reaktors angeordnet ist. In dem Wasserbad werden die Asche und die Schlacke abgekühlt, die Schlakke wird verfestigt und die Asche und die Schlacke werden darauffolgend abgegeben.
Von den Fachleuten der hier in Rede stehenden Technik ist erkannt, daß sich ändernde Betriebsbedingungen, wie beispielsweise die Temperatur, die Qualität und die Art des Brennstoffs, Änderungen bei den Benetzungscharakteristiken und der Menge der Asche und der Schlacke hervorrufen können. Als Ergebnis ändern sich die Bedingungen für das Entfernen der Asche und der Schlacke.
Die vorliegende Erfindung betrifft das Benetzen der Asche und der Schlacke in dem Wasserbad zwecks Erleichterung des Trennens der Asche und der Schlacke von dem Wasser. Eine kreisförmige Leitung, die Wasser und möglicherweise ein Benetzungsmittel enthält, ist vorgesehen mit Gewindeöffnungen zum Ändern der Düsenkonfiguration in Abhängigkeit von den Benetzungscharakteristiken der Asche und der Schlacke.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Fähigkeit, die Benetzung der Asche und der Schlacke in dem Wasserbad einzustellen in Übereinstimmung mit festgestellten Benetzungscharakteristiken der Asche und der Schlacke.
Obwohl die Erfindung nachfolgend primär mit Bezug auf teilchenförmige Kohle beschrieben wird, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch geeignet für andere katalytische oder feinzerteilte teilchenförmige reaktionsfähige Feststoffe wie beispielsweise solche, die verbrannt werden können, beispielsweise Lignit, Anthrazit, bituminöse Braunkohle, Ruß, Erdölkoks und dergleichen. Vorteilhaft ist die Größe des festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffs derart, daß 90 Gew.% des Brennstoffs eine Teilchengröße haben, die kleiner ist als 6 mesh (A.S.T.M.) (entspricht einer lichten Maschenweite von 3,3 mm).
Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise mit größeren Einzelheiten beschrieben unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung, in der
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist;
Fig. 2 einen Auftreffwinkel einer Düsenkonfiguration zeigt, angewendet in der Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Düsenkonfiguration gemäß Fig. 2 ist;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer abgewandelten Düsenkonfiguration ist; und
Fig. 5 eine Draufsicht einer vorteilhaften Ausführungsform einer Düsenkonfiguration ist.
Die Zeichnungen sind von der Prozeßfließart, bei welcher Hilfsausrüstung, wie beispielsweise Pumpen, Verdichter, Reinigungseinrichtungen usw., nicht dargestellt ist.
Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Vorrichtung, beispielsweise eine Leitung 26, zum Benetzen von Asche und Schlacke 11 in einem Wasserbad 15 allgemein eine Düsenkonfiguration (in Fig. 2 im einzelnen dargestellt), um angemessenes Benetzen der Asche und der Schlacke 11 zu erzielen. Aus dem Grunde der Klarheit sind keine speziellen Einzelheiten der Vergasungsvorrichtung dargestellt. Faktoren, die beim Auswählen der Konfiguration in Betracht gezogen werden, umfassen den Durchmesser der Düse 12, die Kraft des Wassers, welches möglicherweise ein Benetzungsmittel umfaßt und welches durch die Leitung 26 hindurch eingespritzt wird, um auf die Asche und die Schlacke 11 in dem Wasserbad 15 aufzutreffen, den Auftreffwinkel 14 und die Richtung der Düse 12 mit Bezug auf die Stelle der Anordnung der Abgabeöffnung 16 (Fig. 1) des Wasserbades 15.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist festzustellen, daß der Durchmesser der Düse 12 etwa 0,6 bis 1,3 cm betragen sollte, um eine Geschwindigkeit von etwa 3 m/sec zu erhalten, bei welcher die Ascheteilchen und die Schlacketeilchen gezwungen werden zu sinken, während die Düse 12 daran gehindert ist, mit Feststoffen verstopft zu werden, die in dem Wasser enthalten sind, welches zu der Leitung 26 zurückgeführt wird.
Der Auftreffwinkel 14 (Fig. 2) des Wassers und Benetzungsmittels aus der Düse 12 mit Bezug auf die Oberfläche 28 (Fig. 1) des Wasserbades 15 beträgt vorteilhaft etwa 30º.
Die Düsen 12 sind einwärts gerichtet (Fig. 1) in Richtung gegen die Abgabeöffnung 16 (Fig. 1) des Wasserbades 15, um Abtrennung und Entfernung der Asche und der Schlacke zu erleichtern.
Es ist zu verstehen, daß verschiedene Kombinationen der obigen Konfigurationen verwendet werden können, wie beispielsweise Düsen unterschiedlicher Durchmesser und Kräfte, Auftreffwinkel usw.
Die ausgewählte Konfiguration wird eingebaut, vorteilhaft durch Einschrauben jeder ausgewählten Düse 12 in eine Gewindeöffnung 17, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die Gewindeöffnung 17 schafft die Fähigkeit eines Austauschens einer Düse 12 gegen eine andere Düse 18, die einen kleineren Durchmesser und einen größeren Auftreffwinkel zur Horizontalen hat, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, um eine größere Kraft für das Sinken der Asche und der Schlacke auf den Boden des Wasserbades 15 zu erhalten.
Wenigstens ein Fluid, vorteilhaft Wasser, welches von dem Wasserbad 15 umlaufen gelassen wird, und ein Benetzungsmittel werden der Leitung 26 zugeführt, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.
Wasserstrahlen werden in einer einzigen Reihe (Fig. 2) gebildet, wobei die Düsen nach innen in einem Winkel von etwa 30º gegenüber der Horizontalen gerichtet sind. Die Ascheteilchen und die Schlacketeilchen 11 (Fig. 1), die in das Wasserbad 15 gefallen sind, werden gerührt, um die Teilchen in Bewegung aneinander zu versetzen. Um Koagulation zu erleichtern, kann ein Koaguliermittel dem der Leitung 26 zugeführten Wasser zugegeben werden. Die Ascheteilchen und Schlacketeilchen agglomerieren und sinken auf den Boden des Wasserbades 15 und werden darauffolgend entfernt.
Verschiedene Modifikationen der Erfindung werden für den Fachmann der hier in Rede stehenden Technik aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich. Solche Modifikationen sollen in den Bereich der Ansprüche fallen.

Claims

1. Vorrichtung zum Benetzen von Asche und Schlacke, die unter einem Kohlevergasungsreaktor zu einem unter dem Reaktor angeordneten Wasserbad abgegeben wird,

gekennzeichnet durch einen einstellbaren Sprühmechanismus zur Anpassung an Kohlen von unterschiedlichen Benetzungscharakteristiken, wobei der Sprühmechanismus eine getrennte austauschbare ringförmige Leitung, eine Einrichtung zum Installieren der Leitung oberhalb des Wasserbades, wobei die Leitung mit Gewindeöffnungen versehen ist, die rund um die ringförmige Leitung angeordnet sind und in die ausgewählte austauschbare Düsen in einer einzigen Reihe eingeschraubt sind, und eine Einrichtung zum Einspritzen von Wasser oder von Wasser und einem Benetzungsmittel oder von Wasser und einem Koagulierungsmittel über die kreisförmige Leitung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmige Leitung mit differierenden Winkeln der Neigung der Öffnungen versehen ist, um den Winkel der Neigung des Sprühstrahles zu ändern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen zu der Wasserbadoberfläche in einem Winkel von etwa 30º von der Horizontalen nach innen gerichtet sind.

4. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Düse 0,6 bis 1,3 cm beträgt.