EP3504302A1 - Rohgasquenchsystem - Google Patents

Rohgasquenchsystem

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Publication number
EP3504302A1
EP3504302A1 EP17771371.6A EP17771371A EP3504302A1 EP 3504302 A1 EP3504302 A1 EP 3504302A1 EP 17771371 A EP17771371 A EP 17771371A EP 3504302 A1 EP3504302 A1 EP 3504302A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
quench
raw gas
water
central tube
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17771371.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tino Just
Friedemann Mehlhose
Darek Schmauch
Andreas Meissner
Ralph Schumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3504302A1 publication Critical patent/EP3504302A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C10J3/845—Quench rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/06—Spray cleaning
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/485—Entrained flow gasifiers

Definitions

  • the invention relates to a Rohgaswaschsystem in an entrained flow gasification device for the reaction of ash-containing fuels with a free oxygen-containing gasification agent to a crude gas with a high hydrogen content, in which the fuel in a gasification reactor at temperatures of 1200 to 1900 ° C and Process pressures up to 10 MPa to raw gas and liquid slag is reacted.
  • the invention relates to a device for quenching and purifying raw gas of an entrained flow gasifier in which a quench space is arranged within a pressure jacket under a reaction space, a guide tube leading from the reaction space into the quench space projects into the quench space and the quench space above a quench sump projects the pressure jacket having passing raw gas outlet.
  • the entrained flow gasification is used for the gasification of various carbonaceous fuels.
  • the reactors used consist of two rooms. In the upper part of the fuel is gasified and, if present, the ash melted. The hot raw gas is fed to the second space (quencher) together with the liquid slag. Under
  • Injection of water takes place in addition to the cooling of the raw gas, the sudden solidification of slag instead.
  • the desired cooling of the raw gas to saturation temperature is called full quenching.
  • the required quantity of quench water is subjected to a safety factor in order to prevent the break-through of hot raw gas into the raw gas outlet.
  • Scrubber quench can be called.
  • the specified internals, in particular the cooled area of the central tube, are expensive.
  • Quenchers has a significantly reduced cargo of particles and on the other hand, the quencher can be safely operated.
  • the problem is solved by a quencher with the features of claim 1.
  • Quench tube decreases the pressure difference, while increasing the mass flow rate.
  • the quench water acts in variants 1 to 3 as quench water and as cooling water for the quench pipe.
  • Quench water is thus assigned an additional function.
  • the benefit lies in additional component cooling without the need to expand existing cooling systems.
  • the quench water is conditioned, in particular with regard to solids content and proportion of dissolved carbonates.
  • the quench device according to the invention has a low water consumption based on the quenching effect.
  • Quencher can be applied to the higher power reactors (greater than 500MW).
  • a conventionally arranged skirt with the entire measurement technology can be omitted.
  • an integration of the monitoring in existing measurement and control technology of Quenchheimnikanks is possible.
  • FIG. 2 detail A from FIG. 1, 3 as variant 2 a free space quench with closed, self-cooling central tube,
  • FIG. 8 shows detail A from FIG. 7, FIG.
  • FIG. 10 shows detail A from FIG. 9.
  • Quench tube can be made conical.
  • the cooled quench tube (4) is connected to the slag drain body (3) in a gastight manner.
  • the quench tube (4) and the central tube (8) have a double jacket.
  • In the intermediate space is water for cooling the jacket, in particular for the side which limits the quench zone (7).
  • Quench tube (4) the quench nozzles (5) are screwed. They are supplied via the intermediate space, water jacket of the quench tube (4). Thus, large amounts of water are available for cooling the quench pipe without the need for a new water source.
  • the quench water (6) is thus assigned a new function in the form of cooling the quench pipe.
  • the quench water (6) is via the quench nozzles (5) of the quench zone (7) and provides a full quench in the central tube
  • the central tube (8) is also cooled via the space, water jacket.
  • the water used for cooling is then injected via the washing nozzles of the central tube (9) in the quench zone (7). This ensures sufficient flushing of the central tube to prevent deposits and blockages.
  • the fully quenched raw gas leaves the central tube (9), is deflected and flows in the outer annulus (13) towards the raw gas outlet (16).
  • additional washing devices shown here with countercurrent scrubbers, 14 and 15
  • the crude gas leaves the reactor via the crude gas outlet (16).
  • Residual quench water (from 6) as well as the wash water (10) from the central tube (8) and the wash water (15) optionally injected in the annular space (13) accumulate in the quench water sump (11) in the water bath. This water is withdrawn into the flash system (12). The slag with a portion of the water from the Quenchersumpf (11) is fed via the slag outlet (17) the downstream slag discharge system.
  • Variant 2 is shown in FIG.
  • the cooled central tube (8) (identical to variant 1) is submerged in the quenching sump (11) in the water bath.
  • the in the central tube (8) fully quenched raw gas is deflected in a water bath and rises to the water surface in the outer annulus (13).
  • Quench and central tube (4.8) has.
  • the mode of operation corresponds to variant 1.
  • the quench tube (4) is not attached in a gas-tight manner to the slag drain body (3).
  • slag drain body (3) and the quench tube (4) are not attached in a gas-tight manner to the slag drain body (3).
  • Quench tube (4) exists a defined gap (18). Cold, saturated raw gas flows from the outer annular space (13) into the quench tube via this gap (18). Thus, the upper region of the quench tube (4) is additionally cooled with cold gas, but the flow of cold gas also prevents hot raw gas from collecting behind the quenching orifices (5). The risk of damaging the quench nozzles (5) and the upper quench pipe (4) is reduced.
  • Variant 4 is shown in FIG. From the reactor (1), the hot raw gas and the molten slag are passed over the slag exhaust body (3) into the quench zone (7).
  • the quench zone (7) is bounded by the central tube (8). This has a double jacket, which is completely filled with water. This water ensures safe cooling of the central tube.
  • the cooling is ensured by heating and partial evaporation of the cooling water.
  • the resulting vapor in the central tube is discharged via a drain valve (19) in the outer annular space (13) and enters the raw gas.
  • the losses of cooling water are compensated by the make-up (18) with fresh cooling water.
  • the evaporation of the cooling water in the central tube requires large amounts of energy. For this reason, the cooling water requirement for the central tube can be minimized. Damage to the central tube can easily be detected. In the event of damage, the amount of water to be replenished increases abruptly.
  • the quench nozzles (5) In the upper part of the central tube are the quench nozzles (5). Below are the washing nozzles (9) arranged. The quench nozzles and the washing nozzles are supplied via separate lines (6, 10). It will be one
  • Quench water 6) and the washing water (10) from the central tube (8) and in the annular space (13) optionally injected wash water (15) collect in the quenching sump (11) in the water.
  • water is drawn off into a flash system (12).
  • the slag with a portion of the water from the Quenchersumpf (11) is fed via the slag outlet (17) the downstream slag discharge system.
  • Variation 5 is shown in FIG. From the reactor (1), the hot raw gas and the molten slag are passed over the slag exhaust body (3) into the quench zone (7).
  • the quench zone (7) is bounded by the central tube (8).
  • This has a double jacket (8), which is cooled with water. This cooling water is taken from an external cooling circuit.
  • FIG. 9 shows an inlet (18) and two outlet nozzles (19). The final number depends on the geometry of the dip tube (8) and constructive boundary conditions. The dissipated heat must be given off again by a suitable heat transfer process.
  • the quenching and the subsequent process control corresponds to variant 4.
  • the present invention has been explained in detail for illustrative purposes with reference to specific embodiments. In this case, elements of the individual embodiments can also be combined with each other. The invention is therefore not intended to be limited to individual embodiments, but merely to be limited by the appended claims.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohgaswaschsystem mit einem hohen Abscheidungsgrad an Staub in einer Flugstromvergasungseinrichtung für die Umsetzung von Asche-haltigen Brennstoffen mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel zu einem Rohgas mit einem hohen Wasserstoffanteil, bei dem der Brennstoff in einem Vergasungsreaktor bei Temperaturen von 1200 bis 1900°C und Verfahrensdrücken bis 10 MPa zu Rohgas und flüssiger Schlacke umgesetzt wird. Erfindungsgemäß wird in einem als Freiraumquench ausgestalteten Quenchraum ein zusätzlicher Waschring angeordnet, der eine Gleichstromwäsche des gequenchten Rohgases bewirkt. Durch diese Konfiguration wird die Partikelbeladung des Rohgases in den Rohgasabgang erheblich reduziert, womit nachfolgende Rohgasreinigungsstufen entlastet werden.

Description

Beschreibung
ROHGASQUENCHSYSTEM
Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohgaswaschsystem in einer Flugstromvergasungseinrichtung für die Umsetzung von Asche- haltigen Brennstoffen mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel zu einem Rohgas mit einem hohen Wasser- Stoffanteil, bei dem der Brennstoff in einem Vergasungsreaktor bei Temperaturen von 1200 bis 1900°C und Verfahrensdrücken bis 10 MPa zu Rohgas und flüssiger Schlacke umgesetzt wird . Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Quenchen und Reinigen von Rohgas eines Flugstromvergasers, bei dem innerhalb eines Druckmantels unter einem Reaktionsraum ein Quenchraum angeordnet ist, ein das Rohgas vom Reaktionsraum in den Quenchraum führendes Leitrohr in den Quenchraum ragt und der Quenchraum oberhalb eines Quenchersumpfes einen den Druckmantel passierenden Rohgasausgang aufweist.
Die Flugstromvergasung wird für die Vergasung verschiedener kohlenstoffhaltiger Brennstoffe eingesetzt. Die verwendeten Reaktoren bestehen dabei aus zwei Räumen. Im oberen Teil wird der Brennstoff vergast und, wenn vorhanden, die Asche geschmolzen. Das heiße Rohgas wird zusammen mit der flüssigen Schlacke dem zweiten Raum (Quencher) zugeführt. Unter
Eindüsung von Wasser findet neben der Abkühlung des Rohgases die schlagartige Erstarrung der Schlacke statt. Die angestrebte Abkühlung des Rohgases auf Sättigungstemperatur wird als Vollquenchung bezeichnet. Die benötigte Quenchwassermenge wird mit einem Sicherheitsfaktor beaufschlagt, um das Durchbrechen von heißem Rohgas in den Rohgasabgang zu verhindern.
Bei der Freiraumquenchung wurden grobkörnige Partikel,
Schlackeklumpen und große Mengen Feinstaub in den Rohgasab- gang mitgerissen. Die nachgeschalteten Anlagen werden insbesondere durch Feinstaub beeinträchtigt.
Bei der Freiraumquenchung wird Wasser über Quenchdüsen in den Rohgasstrom eingedüst. Dabei wird das heiße Rohgas auf seine Sättigungstemperatur abgekühlt. Die im Reaktor aufgeschmolzene Schlacke erstarrt bei diesem Vorgang und fällt in ein Wasserbad im Sumpf des Quenchers. Das Rohgas wird anschließend umgelenkt und verlässt den Reaktor über den Rohgasabgang. Grobe Partikel können durch das Restquenchwasser (aus dem Überschuss durch Verwendung eines Sicherheitsfaktors) mit herausgewaschen werden. Durch die Umlenkung und die damit einhergehende Beschleunigung des Rohgases unmittelbar vor dem Rohgasabgang werden Tropfen und Partikel mitgerissen.
In dem Patentdokument DE102013218830.7 ist ein Quencher mit integrierter Wäsche vorgeschlagen worden, der auch als
Scrubber Quench bezeichnet werden kann. Die angegebenen Einbauten, insbesondere der gekühlte Bereich des Zentralrohres, sind aufwändig.
Neben der Freiraumquenchung und dem Scrubber Quench gibt es die Tauchquenchung, wo das Rohgas mit Hilfe eines eingebrachten Rohres in ein Wasserbad im Quenchersumpf getaucht, umge- lenkt und dem Rohgasaustritt zugeführt wird. Das Gas wird erst im Wasserbad auf Sättigungstemperatur abgekühlt. Grobe Partikel und die Schlacke sollen durch das Abtauchen im Wasserbad aus dem Rohgas entfernt werden. Im Tauchrohr kommt es aufgrund des direkten Kontakts zwischen Wasserfilm und heißem Rohgas zu einer teilweisen Kühlung des Rohgases.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Quencher für einen Flugstromvergaser derart auszugestalten, dass zum Einen das Rohgas effektiv gekühlt wird und bei Verlassen des
Quenchers eine erheblich reduzierte Fracht an Partikeln aufweist und zum Anderen der Quencher sicher betrieben werden kann . Das Problem wird durch einen Quencher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß erfolgt die Ausführung des Quenchrohres 4 und des Zentralrohres 8 als Doppelmantel. So können beide Bauteile gekühlt ausgeführt werden. Eine aufwandarme Produktion, im Vergleich zu gewickelten Bauteilen (Kühlung mit Rohrschlangen) , ist damit möglich. Das Durchbrennen des Quench- und Zentralrohrs wird durch die Durchströmung des Doppelmantels mit Kühlwasser verhindert.
Bei den Varianten 1 bis 3 stehen durch die Verwendung von Quench und Waschwasser als Kühlmedium sehr hohe Wassermengen zur Verfügung, wodurch eine sehr gute Bauteilkühlung sichergestellt werden kann. Beschädigungen des Rohres können über die Leittechnik detektiert werden. Tritt eine Beschädigung des Rohres ein, tritt Wasser aus dem Tauchrohr über diese aus. In der Leittechnik ist die Düsenkennlinie hinterlegt, wodurch die anstehende Druckdifferenz zwischen Doppelmantel und Quench sowie der über die Quenchdüsen strömende Massestrom bekannt sind. Kommt es zur Beschädigung des
Quenchrohres nimmt die Druckdifferenz ab, bei gleichzeitiger Erhöhung des Massedurchsatzes.
Bei den Varianten 4 und 5 können Schäden am Zentralrohr sehr einfach detektiert werden. Wird das Rohr bei Variante 4 beschädigt, läuft das Wasser über die Beschädigung aus dem Rohr. Die nachzuspeisende Wassermenge nimmt zu, was messtech- nisch erfasst wird. Bei Variante 5 können über die Differenz aus Vorlauf- und Rücklaufmenge Schäden am Zentralrohr festgestellt werden.
Durch die Kühlung der Einbauten, insbesondere bei den Varianten 1-3, nimmt die thermische Belastung der Werkstoffe ab. Es können so kostengünstige Werkstoffe verwendet werden. Das Quenchwassers fungiert bei den Varianten 1 bis 3 als Quenchwasser und als Kühlwasser für das Quenchrohr. Dem
Quenchwasser wird damit eine zusätzliche Funktion zugeordnet. Der Gewinn liegt in einer zusätzlichen Bauteilkühlung, ohne dass bestehende Kühlsysteme erweitert werden müssen.
Das Quenchwasser wird konditioniert, insbesondere hinsichtlich Feststoffanteil und Anteil an gelösten Karbonaten. Die erfindungsgemäße Quencheinrichtung weist einen niedrigen Wasserverbrauch bezogen auf die Quenchwirkung auf.
Das beschriebene Konzept eines gekühlten Zentralrohr im
Quencher, lässt sich auf die Reaktoren höherer Leistung (grö- ßer 500MW) anwenden.
Nach der Quenchung im Rohr ist eine Abtauchung im Wasserbad möglich (abhängig vom Anlagenkonzept dargestellt in Fig 3) , eine nachgeschaltete Gegenstromwäsche im äußeren Ringraum ist realisierbar.
Ein herkömmlich angeordnetes Skirt mit der gesamten Messtechnik kann entfallen. Bei der erfindungsgemäßen Quencheinrichtung ist eine Integration der Überwachung in bestehende Mess- und Regelungstechnik des Quenchwasserkreislaufs möglich.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter- ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig 1 als Variante 1 einen Freiraumquench mit geschlossenem, selbstkühlendem Zentralrohr,
Fig 2 Detail A aus Fig 1, Fig 3 als Variante 2 einen Freiraumquench mit geschlossenem, selbstkühlendem Zentralrohr,
Fig 4 Detail A aus Fig 3,
Fig 5 als Variante 3 einen Freiraumquench mit offenem,
gekühlendem Zentralrohr,
Fig 6 Detail A aus Fig 5,
Fig 7 als Variante 4 einen Freiraumquench mit abgeschlossenem, gekühlendem Zentralrohr.
Fig 8 Detail A aus Fig 7, .
Fig 9 als Variante 5 einen Freiraumquench mit abgeschlossenem Zentralrohr und Durchflusskühlung sowie
Fig 10 Detail A aus Fig 9.
Es wird eine Quenchung im Rohr mit einer aufwandarmen Ausgestaltung des Zentralrohres beschrieben. Für die Ausführung der Rohrquenchung werden dabei 5 Varianten für ein gekühltes Zentralrohr dargestellt. Nach der Quenchung schließen sich zusätzliche Waschstufen an. Die Variante 1 ist in Fig 1 dargestellt. Aus dem Reaktor (1) werden das heiße Rohgas und die geschmolzene Schlacke über den Schlackeablaufkörper (3) in die Quenchzone (7) geleitet. Die Quenchzone (7) wird durch ein zentral eingebautes Rohr (4, 8) begrenzt. Dieses Rohr besteht aus dem gekühlten
Quenchrohr (4) sowie dem gekühlten Zentralrohr (8) . Das
Quenchrohr kann konisch ausgeführt sein. Bei der Variante 1 ist das gekühlte Quenchrohr (4) mit dem Schlackeablaufkörper (3) gasdicht verbunden. Das Quenchrohr (4) und das Zentralrohr (8) verfügen über einen Doppelmantel. Im Zwischenraum befindet sich Wasser zur Kühlung des Mantels, insbesondere für die Seite, welche die Quenchzone (7) begrenzt. Im
Quenchrohr (4) sind die Quenchdüsen (5) verschraubt. Sie werden über den Zwischenraum, Wassermantel des Quenchrohres (4) versorgt. So stehen große Wassermengen für die Kühlung des Quenchrohres zur Verfügung ohne dass eine neue Wasserquelle benötigt wird. Dem Quenchwasser (6) wird damit eine neue Funktion in Form der Kühlung des Quenchrohres zugeordnet. Das Quenchwasser (6) wird über die Quenchdüsen (5) der Quenchzone (7) zugeführt und stellt eine Vollquenchung im Zentralrohr
(8) sicher. Um eine sichere Vollquenchung zu realisieren, wird das Quenchwasser mit einem Sicherheitsfaktor beaufschlagt. Die heiße flüssige Schlacke erstarrt während der Quenchung vollständig.
Das Zentralrohr (8) wird ebenfalls über den Zwischenraum, Wassermantel gekühlt. Das zur Kühlung verwendete Wasser wird anschließend über die Waschdüsen des Zentralrohres (9) in die Quenchzone (7) eingedüst. So wird eine ausreichende Spülung des Zentralrohres sichergestellt, damit Ablagerungen und Verstopfungen verhindert werden. Das voll gequenchte Rohgas verläset das Zentralrohr (9), wird umgelenkt und strömt im äußeren Ringraum (13) in Richtung Rohgasabgang (16) . Im äußeren Ringraum (13) können zusätzliche Waschvorrichtungen (hier dargestellt mit Gegenstromwäscher, 14 und 15) installiert werden. Über den Rohgasabgang (16) verlässt das Rohgas den Reaktor. Die erstarrte Schlacke, das anfallende
Restquenchwasser (aus 6) sowie das Waschwasser (10) aus dem Zentralrohr (8) und das im Ringraum (13) optional eingedüste Waschwasser (15) sammeln sich im Wasserbad im Quenchersumpf (11) . Dieses Wasser wird in das Flash System abgezogen (12) . Die Schlacke mit einem Teil des Wassers aus dem Quenchersumpf (11) wird über den Schlackeabgang (17) den nachgeschalteten Schlackeaustragssystem zugeführt .
Variante 2 ist in Fig 3 dargestellt. Bei Variante 2 ist das gekühlte Zentralrohr (8) (baugleich mit Variante 1) im Wasserbad im Quenchersumpf (11) abgetaucht. Das im Zentralrohr (8) voll gequenchte Rohgas wird im Wasserbad umgelenkt und steigt an die Wasseroberfläche im äußeren Ringraum (13) .
Durch die Abtauchung erfährt das Rohgas eine Wäsche. Im Ringraum (13) kann ein Gegenstromwäscher (14, 15) installiert sein. Die erstarrte Schlacke, das anfallende
Restquenchwasser, aus (6) sowie das Waschwasser (10) aus dem Zentralrohr (8) und das im Ringraum (13) optional eingedüste Waschwasser (15), sammeln sich im Wasserbad im Quenchersumpf (11) . Dieses Wasser wird in das Flash System abgezogen (12) . Die Schlacke mit einem Teil des Wassers (welches nicht in das Flashsystem abgezogen wird) aus dem Quenchersumpf (11) wird über den Schlackeabgang (17) dem nachgeschalteten
Schlackeaustragssystem zugeführt .
In Fig 5 ist Variante 3 dargestellt, die ein gekühltes
Quench- und Zentralrohr (4,8) aufweist. Die Funktionsweise entspricht der Variante 1. Im Unterschied zur Variante 1 ist das Quenchrohr (4) nicht gasdicht am Schlackeablaufkörper (3) befestigt. Zwischen Schlackeablaufkörper (3) und dem
Quenchrohr (4) existiert ein definierter Spalt (18) . Über diesen Spalt (18) strömt kaltes, gesättigtes Rohgas aus dem äußeren Ringraum (13) in das Quenchrohr. So wird der obere Bereich des Quenchrohres (4) zusätzlich mit kaltem Gas ge- kühlt, durch die Strömung des kalten Gases wird aber auch verhindert, dass sich heißes Rohgas hinter den Quenchdüsen (5) sammeln kann. Die Gefahr der Beschädigung der Quenchdüsen (5) sowie des oberen Quenchrohres (4) wird reduziert. Variante 4 wird in Fig 7 dargestellt. Aus dem Reaktor (1) werden das heiße Rohgas und die geschmolzene Schlacke über den Schlackeablaufkörper (3) in die Quenchzone (7) geleitet. Die Quenchzone (7) wird durch das Zentralrohr (8) begrenzt. Dieses besitzt einen Doppelmantel, welcher vollständig mit Wasser gefüllt ist. Dieses Wasser sorgt für eine sichere Kühlung des Zentralrohres. Die Kühlung wird über Erwärmung und teilweiser Verdampfung des Kühlwassers sichergestellt. Der entstehende Dampf im Zentralrohr wird über ein Ablassventil (19) in den äußeren Ringraum (13) abgelassen und gelangt in das Rohgas. Die Verluste an Kühlwasser werden durch die Nachspeisung (18) mit frischem Kühlwasser ausgeglichen. Durch die Verdampfung des Kühlwassers im Zentralrohr werden große Mengen an Energie benötigt. Aus diesem Grund kann der Kühlwasserbedarf für das Zentralrohr minimiert werden. Eine Beschä- digung des Zentralrohres kann einfach detektiert werden. Bei einer Beschädigung nimmt die nachzuspeisende Wassermenge schlagartig zu. Im oberen Bereich des Zentralrohres befinden sich die Quenchdüsen (5) . Darunter sind die Waschdüsen (9) angeordnet. Die Quenchdüsen und die Waschdüsen werden über separate Leitungen (6, 10) versorgt. Es wird eine
Vollquenchung im Zentralrohr (8) sichergestellt. Um diese zu realisieren wird die Menge an Quenchwasser mit einem Sicher- heitsfaktor beaufschlagt. Die heiße flüssige Schlacke erstarrt während der Quenchung vollständig. Durch die Waschdüsen wird eine ausreichende Spülung des Zentralrohres (8) sichergestellt, womit Ablagerungen und Verstopfungen verhindert werden. Das voll gequenchte Rohgas verlässt das Zentralrohr (9), wird umgelenkt und strömt im äußeren Ringraum (13) in Richtung Rohgasabgang (16) . Im äußeren Ringraum können zusätzliche Waschvorrichtungen (hier dargestellt mit Gegen- stromwäscher, 14 und 15) installiert sein. Über den Rohgasabgang (16) verlässt das Rohgas den Reaktor. Die erstarrte Schlacke, das anfallende Restquenchwasser (aus dem
Quenchwasser 6) sowie das Waschwasser (10) aus dem Zentralrohr (8) und das im Ringraum (13) optional eingedüste Waschwasser (15) sammeln sich im Wasserbad im Quenchersumpf (11) . Zur Füllstandsregelung wird Wasser in ein Flash System abge- zogen (12) . Die Schlacke mit einem Teil des Wassers aus dem Quenchersumpf (11) wird über den Schlackeabgang (17) den nachgeschalteten Schlackeaustragssystem zugeführt.
Variante 5 wird in Fig 9 dargestellt. Aus dem Reaktor (1) werden das heiße Rohgas und die geschmolzene Schlacke über den Schlackeablaufkörper (3) in die Quenchzone (7) geleitet. Die Quenchzone (7) wird durch das Zentralrohr (8) begrenzt. Dieses besitzt einen Doppelmantel (8), der mit Wasser gekühlt ist. Dieses Kühlwasser wird aus einem externen Kühlkreislauf entnommen. In der Fig 9 sind ein Zulauf (18)- und zwei Ablaufstutzen (19) dargestellt. Die endgültige Anzahl ist von der Geometrie des Tauchrohres (8) und konstruktiven Randbedingungen abhängig. Die abgeführte Wärme muss durch einen geeigneten Wärmeübertragungsprozess wieder abgegeben werden. Die Quenchung und die nachfolgende Prozessführung entspricht der Variante 4. Die vorliegende Erfindung wurde zu Illustrationszwecken anhand von konkreten Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. Dabei können Elemente der einzelnen Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden. Die Erfindung soll daher nicht auf einzelne Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern lediglich eine Beschränkung durch die angehängten Ansprüche erfahren .
Bezugszeichenliste für offenes und geschlossenes Zentralrohr, Variante 1 bis 3:
1 Reaktor
2 Heißes Rohgas mit geschmolzener Schlacke
3 Schlackeablaufkörper
4 Selbstkühlendes Quenchrohr (konisch)
5 Quenchdüsen
6 Versorgung Selbstkühlendes Quenchrohr
mit Quenchwasser
7 Quenchzone (im gesamten Zentralrohr)
8 Selbstkühlendes Zentralrohr (Abtauchung möglich, Variante 2)
9 Waschdüsen Zentralrohr
10 Versorgung selbstkühlendes Zentralrohr mit Waschwasser
11 Quenchersumpf
12 Abzug Schwarzwasser
13 Äußerer Ringraum mit Gegenstromwäsche
14 Waschdüsen für Gegenstromwäsche
15 Versorgung Waschdüsen Gegenstromwäsche
16 Rohgasabgang
17 Schlackeabgang
18 Spalt zwischen Schlackeablaufkörper
und Zentralrohr
Bezugszeichenliste für abgeschlossenes Zentralrohr, Variante 4 :
1 Reaktor
2 Heißes Rohgas mit geschmolzener Schlacke
3 Schlackeablaufkörper
4
5 Quenchdüsen
6 Versorgung Quenchdüsen mit
Quenchwasser
7 Quenchzone (im gesamten Zentralrohr)
8 Selbstkühlendes Zentralrohr und
Quenchrohr
9 Waschdüsen Zentralrohr
10 Versorgung Waschdüsen mit Waschwasser
11 Quenchersumpf
12 Abzug Schwarzwasser
13 Äußerer Ringraum mit Gegenstromwäsche
14 Waschdüsen für Gegenstromwäsche
15 Versorgung Waschdüsen Gegenstromwäsche
16 Rohgasabgang
17 Schlackeabgang
18 Nachspeisung des Zentralrohr mit Kühlwasser
19 Ablassventil
Bezugszeichenliste für abgeschlossenes Zentralrohr mit Kühlkreislauf, Variante 5:
1 Reaktor
2 Heißes Rohgas mit geschmolzener Schlacke
3 Schlackeablaufkörper
4
5 Quenchdüsen
6 Versorgung Quenchdüsen mit
Quenchwasser
7 Quenchzone (im gesamten Zentralrohr)
8 Selbstkühlendes Zentralrohr (Abtauchung möglich)
9 Waschdüsen Zentralrohr
10 Versorgung Waschdüsen mit Waschwasser
11 Quenchersumpf
12 Abzug Schwarzwasser
13 Äußerer Ringraum mit Gegenstromwäsche
14 Waschdüsen für Gegenstromwäsche
15 Versorgung Waschdüsen Gegenstromwäsche
16 Rohgasabgang
17 Schlackeabgang
18 Zulauf Quenchwasser zur Kühlung des
Zentral und -Quenchrohr mit
Quenchwasser
19 Ablauf Quenchwasser zur Kühlung des
Zentral und -Quenchrohr mit
Quenchwasser

Claims

Patentansprüche
1. Rohgasquenchsystem in einer Flugstromvergasungseinrichtung für die Umsetzung von Asche-haltigen Brennstoffen mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel zu einem Rohgas mit einem hohen Wasserstoffanteil, bei dem
der Brennstoff in einem Vergasungsreaktor (1) bei Temperaturen von 1200 bis 1900°C und Verfahrensdrücken bis 10 MPa zu Rohgas und flüssiger Schlacke umgesetzt wird, - das Rohgas und die flüssige Schlacke über einen Gas- und
Schlackeaustrag (3) in einen unter dem Vergasungsreaktor angeordneten Quencher überführt werden,
am unteren Ende des Quenchers ein Wasserbad (11) sich befindet,
- an den Gas- und Schlackeaustrag (3) ein Zentralrohr (4,
8) sich anschließt,
das Zentralrohr einen oberen von Quenchwasser (6) durchströmten Quenchwassermantel (4) und einen unteren von Waschwasser durchströmten Waschwassermantel (8) auf- weist,
in dem Quenchwassermantel (4) Quenchdüsen (5) angeordnet sind, die Quenchwasser aus dem Quenchwassermantel (4) in den Rohgas- und Schlackestrom (2, 7) eindüsen,
in dem Waschwassermantel (8) Waschdüsen (9) angeordnet sind, die Waschwasser (10) aus dem Waschwassermantel (8) in den Rohgas- und Schlackestrom (2, 7) eindüsen, das Rohgas über einen im Druckmantel des Quenchers angeordneten Rohgasausgang (16) den Quencher verlässt.
2. Rohgasquenchsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rohgas auf dem Weg zwischen der Oberfläche des Wasserbades (11) und dem Rohgasausgang (16) von Waschdüsen (14) mit Waschwasser (15) besprüht wird.
3. Rohgasquenchsystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Waschdüsen (14) oberhalb des Rohgasausgangs (16) angeordnet sind.
4. Rohgasquenchsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das untere Ende des Zentralrohres (8) in das Wasserbad (11) nicht eintaucht und das Rohgas über der Oberfläche des Wasserbades umgelenkt außerhalb des Zentralrohres (8) nach oben steigt .
5. Rohgasquenchsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das untere Ende des Zentralrohres (8) in das Wasserbad (11) eintaucht und das Rohgas in einer Blasensäule außerhalb des Zentralrohres (8) nach oben steigt.
6. Rohgasquenchsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Zentralrohr (4, 8) mit dem Gas- und Schlackeaustrag (3) gasdicht verbunden ist.
7. Rohgasquenchsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Gas- und Schlackeaustrag (3) sowie dem Zentralrohr (4, 8) ein Spalt (18) belassen ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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