FR2569827A1

FR2569827A1 - Gas producer jacket

Info

Publication number: FR2569827A1
Application number: FR8510409A
Authority: FR
Inventors: Ernest Gudymov; Vladimir Semenov; Vasilij Fedotov; Klaus Lucas; Friedrich Berger; Manfred Schingnitz
Original assignee: Brennstoffinstitut Freiberg
Current assignee: Brennstoffinstitut Freiberg
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1985-07-08
Publication date: 1986-03-07
Also published as: DE3523610A1; JPS6166793A; DD226588A1

Abstract

A pinned sheath for e.g. a gas producer with liq. slag extraction to act as a cooling jacket consists of parallel plane discs, cylindrical shell rings and connecting conical sections. The inner shells are joined to the outer shells by spacer pins. Additional shorter pins are welded to the inner shells and protrude into the cooling jacket.

Description

Cheminée chevillée. Pegged fireplace.

La présente invention se rapporte à une cheminée pour installations de foyers et peut être utilisée dans l'industrie chimique, en particulier pour les générateurs de gaz avec évacuation du laitier liquide dans le cas d'une teneur élevée en hydrogène sulfuré dans le gaz du générateur. The present invention relates to a chimney for fireplace installations and can be used in the chemical industry, in particular for gas generators with evacuation of the liquid slag in the case of a high content of hydrogen sulfide in the gas of the generator. .

On connait une cheminée pour un générateur de gaz avec évacuation du laitier liquide constituée d'une surface refroidie exécutée en tubes soudés entre eux avec étanchéité au gaz au moyen de chevilles étanches au gaz, étant précisé que les parois des tubes sont revêtues d'un matériau céramique rapporté au moyen du plasma ou d'une flamme et sur lequel se place une masse de couverture maintenue au moyen d'un treillis métallique soudé aux chevilles (DE-OS 25554666, K1, C AO J 3/76, 3/86, 1977). We know a chimney for a gas generator with evacuation of liquid slag consisting of a cooled surface executed in tubes welded together with gas tightness by means of gas-tight plugs, it being specified that the walls of the tubes are coated with a ceramic material added by means of the plasma or a flame and on which is placed a covering mass maintained by means of a wire mesh welded to the ankles (DE-OS 25554666, K1, C AO J 3/76, 3/86 , 1977).

La cheminée mentionnée présente des inconvénients essentiels. Sa durée d'exploitation se limite à un seul processus de mise en route, au cours duquel la couverture céramique se détache des parois des tubes et la masse de couverture se dissout, en même temps que le matériau céramique, dans le courant de laitier liquide, étant donné que, par suite de la formation d-'une veine de gaz entre le tube refroidi à l'eau et la couverture céramique, la masse de couverture n'est plus refroidie, le treillis métallique fondant également. The mentioned chimney has essential drawbacks. Its operating life is limited to a single start-up process, during which the ceramic covering is detached from the walls of the tubes and the covering mass dissolves, together with the ceramic material, in the stream of liquid slag , since, as a result of the formation of a gas stream between the water-cooled tube and the ceramic covering, the covering mass is no longer cooled, the wire mesh also melting.

Ce qui se rapproche le plus de l'invention proposée, du point de vue de la teneur technique et du résultat à atteindre, c'est la cheminée chevillée d'un foyer avec évacuation du laitier liquide composée d'une surface refroidie, constituée de tubes soudés entre eux, avec étanchéité au gaz, au moyen de chevilles, étant précisé que les chevilles sont soudées à la surface des tubes et qu'une masse de revêtement damé réfractaire se trouve le long des chevilles (SU- UHS 270948, K1. F 23 M, 1968). The closest thing to the proposed invention, from the point of view of the technical content and the result to be achieved, is the pegged chimney of a hearth with evacuation of the liquid slag composed of a cooled surface, consisting of tubes welded together, with gas tightness, by means of plugs, it being specified that the plugs are welded to the surface of the tubes and that a mass of refractory coated lining is located along the plugs (SU-UHS 270948, K1. F 23 M, 1968).

La cheminée chevillée présente une faible fiabilité d'exploitation dans les conditions d'une gazéification de poussières de charbon avec évacuation du laitier liquide par suite de courants thermiques spécifiques très élevés et de la teneur élevée en hydrogène sulfuré. The dowelled chimney has a low operating reliability under the conditions of gasification of coal dust with evacuation of the liquid slag as a result of very high specific thermal currents and the high content of hydrogen sulfide.

Les causes en sont:
1. L'emploi de chevilles soudées à la surface refroidie conduit à ce que la totalité de la chaleur reprise par la surface frontale et les surfaces latérales de la cheville est transmise par le point de soudure qui présente une résistance thermique élevée; la longueur de la cheville ne peut pas être inférieure à une valeur limite déterminée, définie par le bridage de la cheville dans le guidage de cheville de la machine à souder et/ou par d'autres conditions de soudage; la portion de la surface interne à refroidir qui échoit sur une cheville est très limitée; l'intensité de l'évacuation de la chaleur par la surface à refroidir n'est pas très élevée (par suite de l'écoulement longitudinal du fluide de refroidissement le long de la surface à refroidir). Toutes ces circonstances font que l'extrémité de la cheville est surchauffée.Il en résulte une corrosion intensive par l'hydrogène sulfuré ou même une fusion de la cheville, ce qui fait que le flux thermique relatif à la surface du tube s'accroit, que le tube s'échauffe, qu'il devient surchauffé, d'où sa ruine.The causes are:
1. The use of plugs welded to the cooled surface means that all the heat taken up by the front surface and the lateral surfaces of the plug is transmitted by the welding point which has a high thermal resistance; the length of the dowel cannot be less than a determined limit value, defined by the clamping of the dowel in the dowel guide of the welding machine and / or by other welding conditions; the portion of the internal surface to be cooled which falls on an ankle is very limited; the intensity of the heat dissipation by the surface to be cooled is not very high (due to the longitudinal flow of the cooling fluid along the surface to be cooled). All these circumstances cause the end of the plug to be overheated, which results in intensive corrosion by hydrogen sulfide or even a fusion of the plug, which increases the heat flow relative to the surface of the tube, as the tube heats up, it becomes overheated, hence its ruin.

2. L'emploi de tubes comme surface de refroidissement peut conduire à une arrivée intensive de chaleur vers une tube (ou vers quelques tubes) en comparaison des autres, en particulier dans le cas d'un affaiblissement des chevilles ou d'une corrosion des chevilles par l'hydro- gène sulfuré. Cec conduit à l'ébullition de l'eau dans ce tube (dans le cas de refroidissement à l'eau) ou à un bouillonnement (dans le cas d'un refroidissement au moyen d'une émulsion vapeur-eau).la résistance du tube augmente, l'arrivée d'eau est interrompue, le bouillonnement augmente. 2. The use of tubes as a cooling surface can lead to an intensive supply of heat to one tube (or to some tubes) in comparison with the others, in particular in the case of weakening of the anchors or corrosion of the ankles with hydrogen sulfide. This leads to boiling of the water in this tube (in the case of water cooling) or to boiling (in the case of cooling by means of a steam-water emulsion). tube increases, the water supply is interrupted, the boiling increases.

Il se forme alors dans le tube des bulles de vapeur qui remplissent toute la section, il en résulte une obstruction du tube par la vapeur. L'évacuation de chaleur y est alors très fortement ralentie et le tube brûle.Steam bubbles then form in the tube which fill the entire section, resulting in an obstruction of the tube by steam. The evacuation of heat is then very greatly slowed down and the tube burns.

Le but de l'invention est d'accroitre la fiabilité de la cheminée chevillée. The object of the invention is to increase the reliability of the dowelled chimney.

L'invention- a pour objet, dans les conditions de l'exploitation d'un générateur avec évacuation du laitier liquide pour oxydation partielle de combustibles sous pression et teneur élevée en H2S dans le gaz du générateur, de donner au générateur une structure telle que l'on puisse obtenir la haute fiabilité souhaitable de l'exploitation du générateur. The object of the invention is, under the conditions of the operation of a generator with evacuation of the liquid slag for partial oxidation of fuels under pressure and high content of H2S in the gas of the generator, to give the generator a structure such as the desirable high reliability of generator operation can be obtained.

Selon l'invention, dans la cheminée chevillée, qui présente une surface refroidie et des chevilles avec masse de revêtement damé réfractaire, la surface refroidie est exécutée sous forme de deux tôles planes et/ou éléments de tubes disposés à équidistance reliés entre eux au moyen d'entretoises traversantes reprenant les efforts, étant précisé que les tôles et/ou les éléments de tubes internes sont munis de chevilles supplémentaires qui pénètrent dans l'espace situé entre les tôles et/ou les éléments de tubes. According to the invention, in the pegged chimney, which has a cooled surface and dowels with a mass of refractory grouted covering, the cooled surface is executed in the form of two flat sheets and / or elements of tubes arranged equidistantly connected together by means through struts taking up the forces, it being specified that the sheets and / or the internal tube elements are provided with additional plugs which penetrate into the space situated between the sheets and / or the tube elements.

Une telle exécution d'une cheminée chevillée permet d'accroitre la fiabilité d'exploitation, ceci causé par
1. L'exécution de la surface refroidie sous forme de deux tôles planes et/ou éléments de tubes disposés à équidistance permet d'éviter une obstruction de la surface refroidie par la vapeur. Les bulles de vapeur montent simplement dans l'eau ou dans l'émulsion eau-vapeur.Such an execution of a pegged chimney makes it possible to increase the operating reliability, this caused by
1. The execution of the cooled surface in the form of two flat sheets and / or tube elements arranged equidistantly makes it possible to avoid an obstruction of the vapor-cooled surface. The vapor bubbles simply rise in the water or in the water-vapor emulsion.

2. L'emploi de traverses qui pénètrent à travers les deux tôles et/ou éléments de tubes disposés à équidistance, ainsi que de chevilles supplémentaires sur les tôles et/ou les éléments de tubes internes permet
- de provoquer une destruction, en petites parties, des bulles de vapeur qui se forment, étant précisé que la formation d'un bouchon de vapeur et la surchauffe des parois de la surface refroidie sont interdites;
- d'accroitre sensiblement le coefficient de transmission thermique par la cheville et ceci du fait que les chevilles se trouvent directement dans le fluide de refroidissement avec les parties refroidies et qu'elles sont disposées perpendiculairement au déplacement du fluide de refroidissement et que la transmission de chaleur se fait avec un écoulement transversal;
- d'accroitre sensiblement la surface de transmission de chaleur qui échoit sur une cheville.2. The use of crosspieces which penetrate through the two plates and / or elements of tubes arranged equidistantly, as well as additional dowels on the plates and / or elements of internal tubes allows
- to cause destruction, in small parts, of the steam bubbles which form, it being specified that the formation of a vapor plug and the overheating of the walls of the cooled surface are prohibited;
- To significantly increase the coefficient of thermal transmission by the plug and this because the pins are located directly in the cooling fluid with the cooled parts and that they are arranged perpendicular to the movement of the cooling fluid and that the transmission of heat is done with a transverse flow;
- significantly increase the heat transmission surface which falls on an anchor.

Dans le tableau suivant on donne les surfaces de refroidissement, pour un même taux de chevillage (25%), pour une cheminée tubulaire et pour une cheminée constituée de tôles et/ou d'éléments de tubes équidistants (dans le cas d'une distance entre eux de 30 mm) et pour un diamètre de chevilles de 10 mm. In the following table we give the cooling surfaces, for the same peg rate (25%), for a tubular chimney and for a chimney made of sheets and / or equidistant tube elements (in the case of a distance between them 30 mm) and for a dowel diameter of 10 mm.

Tableau
Cheminée Cheminée constituée de
tubulaire tôles ou éléments de
tubes équidistants
Surface de refroidissement de la cheville en mm2 0 942
Surface correspondant à une cheville, mm2 312,5 234
Surface totale refroidie, mm2 312,5 1176
- de réduire la résistance thermique lors de la transmission de chaleur par conduction thermique le long de la cheville et en poursuivant en direction du fluide de refroidissement, par le moyen que la principale proportion de la chaleur (plus de 80%) est directement transmise de la cheville au fluide de refroidissement et qu'une faible partie seulement est transmise par le point de soudure entre la cheville et la paroi de la tôle ou de l'élément de tube et ensuite au fluide de refroidissement.Board
Fireplace Fireplace consisting of
tubular sheets or elements of
equidistant tubes
Anchor cooling surface in mm2 0 942
Area corresponding to an anchor, mm2 312.5 234
Total cooled area, mm2 312.5 1176
- to reduce the thermal resistance during the transmission of heat by thermal conduction along the ankle and while continuing in the direction of the cooling fluid, by the means that the main proportion of the heat (more than 80%) is directly transmitted from the anchor to the coolant and only a small part is transmitted by the weld point between the anchor and the wall of the sheet or tube element and then to the coolant.

3. L'emploi de traverses et de chevilles qui traversent la tôle interne et/ou l'élément de tube interne permet de réaliser une longueur de travail des chevilles (la longueur qui déborde du côté de la chambre de réaction) qui est très grande. En fonction du début de l'importante corrosion par l'hydrogène sulfuré (350 - 4000C), on peut la choisir de façon que la longueur nécessaire soit garantie pour une durée correspondante des chevilles. 3. The use of crosspieces and dowels which pass through the internal sheet and / or the internal tube element makes it possible to achieve a working length of the dowels (the length which extends beyond the side of the reaction chamber) which is very large . Depending on the start of the significant corrosion by hydrogen sulfide (350 - 4000C), it can be chosen so that the necessary length is guaranteed for a corresponding duration of the anchors.

Les figures 1 et 2 représentent la cheminée chevillée correspondant à l'invention proposée. Figures 1 and 2 show the pegged chimney corresponding to the proposed invention.

- La figure 1 représente une coupe longitudinale de la cheminée chevillée d'un générateur de gaz
- la figure 2 représente un élément de la cheminée à échelle agrandie.- Figure 1 shows a longitudinal section of the pegged chimney of a gas generator
- Figure 2 shows an element of the chimney on an enlarged scale.

La cheminée chevillée est constituée d'une surface refroidie ,exécutée sous forme de deux tôles 1 et 2 planes, d'éléments tubulaires cylindriques 3 et 4 et d'éléments tubulaires coniques5 et 6 disposés à équidistance et reliés entre eux par des chevilles 7 traversantes et reprenant les efforts. The dowelled chimney consists of a cooled surface, executed in the form of two flat sheets 1 and 2, cylindrical tubular elements 3 and 4 and conical tubular elements 5 and 6 arranged equidistantly and connected to each other by through dowels 7 and resuming efforts.

La tôle interne 1 et les éléments de tubes internes 3 et 5 sont munis de chevilles supplémentaires raccourcies 8 dont les extrémités pénètrent dans l'espace situé entre les tôles l et 2 et entre les éléments de tubes 3 et 4 ainsi que 5 et 6. Les chevilles 7 et 8 sont soudées aux tôles 1 et 2 et aux éléments tubulaires 3, 4, 5 et 6 à l'aide d'un cordon de soudure 9. De plus, la cheminée dispose d'un distributeur annulaire 10 avec la tubulure 11 pour l'arrivée du fluide de refroidissement et d'un collecteur annulaire 12 avec une tubulure 13 pour l'évacuation de ce fluide (eau ou émulsion vapeur-eau).La portion de la surface qui est constituée des tôles planes 1 et 2, qui est prévue pour montage dans l'ouverture du collecteur annulaire 12 et qui dispose d'une ouverture centrale pour le brûleur 14 possède son propre distributeur annulaire 15 avec la tubulure d'arrivée d'eau 16 et son propre collecteur annulaire 17 avec la tubulure d'évacuation d'eau 18. The internal sheet 1 and the internal tube elements 3 and 5 are provided with additional shortened dowels 8, the ends of which penetrate into the space situated between the sheets 1 and 2 and between the tube elements 3 and 4 as well as 5 and 6. The dowels 7 and 8 are welded to the sheets 1 and 2 and to the tubular elements 3, 4, 5 and 6 using a weld bead 9. In addition, the chimney has an annular distributor 10 with the tubing 11 for the arrival of the cooling fluid and an annular manifold 12 with a pipe 13 for the evacuation of this fluid (water or steam-water emulsion). The portion of the surface which consists of the flat sheets 1 and 2 , which is provided for mounting in the opening of the annular manifold 12 and which has a central opening for the burner 14 has its own annular distributor 15 with the water inlet pipe 16 and its own annular manifold 17 with the water outlet pipe 18.

Les chevilles 7 et 8 débordent de la longueur nécessaire (8 à 15 mm) au-delà de tôle plane 1 et des éléments tubulaires 3 et 5 en direction de la chambre de réaction. A ces chevilles est fixée la masse réfractaire damée 19. The pins 7 and 8 extend beyond the necessary length (8 to 15 mm) beyond the flat sheet 1 and the tubular elements 3 and 5 in the direction of the reaction chamber. To these pegs is fixed the groomed refractory mass 19.

Les chevilles 7 ne servent pas seulement à la fixation de la masse réfractaire damée 19 et à l'éva- cuation de l'eau hors de cette masse, mais ce sont également des éléments qui reprennent les efforts et qui relient les tôles 1 et 2, les éléments tubulaires 3 et 4 et les éléments tubulaires coniques 5 et 6 pour en faire une construction qui permet de travailler sous pression élevée entre les éléments. The pins 7 are not only used for fixing the grouted refractory mass 19 and for evacuating water out of this mass, but they are also elements which take up the forces and which connect the sheets 1 and 2 , the tubular elements 3 and 4 and the conical tubular elements 5 and 6 to make a construction which makes it possible to work under high pressure between the elements.

Les chevilles 8 ne servent qu'à la fixation de la masse réfractaire damée et à l'évacuation de la chaleur hors de cette masse. The dowels 8 are only used for fixing the groomed refractory mass and for removing heat from this mass.

La cheminée chevillée travaille de la façon suivante. The pegged chimney works as follows.

Par la tubulure 11 et la tubulure d'arrivée 16, on amène aux distributeursannulaires 10 et 15 de l'eau qui passe entre les tôles 1 et 2, les éléments tubulaires 3 et 4 et les éléments tubulaires coniques 5 et 6 et les lave ainsi que les chevilles 7 et 8. Puisse'eau est collectée dans les collecteurs annulaires 12 et 17 et en est évacuée par la tubulure 13 et la tubulure d'évacuation d'eau 18. Via the tubing 11 and the inlet tubing 16, water is passed to the annular distributors 10 and 15 which passes between the sheets 1 and 2, the tubular elements 3 and 4 and the conical tubular elements 5 and 6 and thus washes them. that the pins 7 and 8. Puisse'eau is collected in the annular collectors 12 and 17 and is evacuated by the tube 13 and the water evacuation tube 18.

Par le brûleur 14 parviennent dans la chambre de réaction, limitée par la cheminée chevillée, le combustible à teneur saline (poussière de charbon) et le gaz à teneur d'oxygène (par exemple de l'oxygène technique avec de la vapeur d'eau). Via the burner 14 enter the reaction chamber, limited by the pegged chimney, the fuel with saline content (coal dust) and the gas with oxygen content (for example technical oxygen with water vapor ).

La température dans la chambre de réaction est maintenue au-dessus de la température d'évacuation normale du laitier liquide, les particules de cendres étant fondues et se déposant complètement ou partiellement sur la masse réfractaire damée 19 de la cheminée chevillée. The temperature in the reaction chamber is maintained above the normal evacuation temperature of the liquid slag, the ash particles being melted and depositing completely or partially on the packed refractory mass 19 of the pegged chimney.

La masse réfractaire damée 19 est refroidie au moyen des chevilles 7 et 8 qui en évacuent la chaleur. Il se forme alors sur la masse réfractaire damée 19 un aggloméré de laitier (habituellement d'une épaisseur de 1,5 à 3 mm) sur lequel s'écoule le laitier liquide (de ce faits la masse réfractaire damée 19 n'est pas dissoute par le film de laitier liquide).The groomed refractory mass 19 is cooled by means of pins 7 and 8 which remove the heat therefrom. It then forms on the packed refractory mass 19 a slag agglomerate (usually with a thickness of 1.5 to 3 mm) on which the liquid slag flows (therefore the packed refractory mass 19 is not dissolved by the liquid slag film).

Le laitier liquide se rassemble à la partie inférieure de la chambre de réaction et il est évacué par un élément d'évacuation du laitier (non représenté sur les figures) installé à l'intérieur du distributeur annulaire 10. The liquid slag collects at the bottom of the reaction chamber and is discharged by a slag discharge element (not shown in the figures) installed inside the annular distributor 10.

La chaleur évacuée, par l'intermédiaire des chevilles 7 et 8, hors de la masse réfractaire damée 19 est transmise à l'eau de refroidissement qui se déplace entre les tôles planes I et 2, les éléments tubulaires 3 et 4 et les éléments tubulaires 5 et 6. L'eau y est chauffée et peut bouillir si la cheminée de refroidissement ou une partie de la cheminée de refroidissement est calculée pour un refroidissement avec une émulsion vapeur-eau. L'eau chaude ou l'émulsion vapeur-eau se rassemblent dans les collecteurs annulaires 12 et 17 et sont évacués par la tubulure d'évacuation 13 et la tubulure d'évacuation d'eau 18. The heat evacuated, via the dowels 7 and 8, out of the packed refractory mass 19 is transmitted to the cooling water which moves between the flat sheets I and 2, the tubular elements 3 and 4 and the tubular elements 5 and 6. The water is heated there and can boil if the cooling chimney or part of the cooling chimney is calculated for cooling with a steam-water emulsion. The hot water or the steam-water emulsion collect in the annular collectors 12 and 17 and are evacuated by the evacuation tube 13 and the water evacuation tube 18.

La cheminée chevillée proposée permet d'élever la température dans la zone de réaction d'un générateur de gaz de 300 à 500 OC et simultanément de diminuer la température maximale des chevilles jusqu a une température de 350 à 400 OC par raccourcissement de la longueur des chevilles et amélioration du système de refroidissement. The proposed dowelled chimney makes it possible to raise the temperature in the reaction zone of a gas generator from 300 to 500 OC and simultaneously to decrease the maximum temperature of the dowels up to a temperature of 350 to 400 OC by shortening the length of the pegs and improved cooling system.

Une telle cheminée permet en outre d'exclure complètement le risque d'une obstruction par des bulles de vapeur et permet donc d'accroitre la fiabilité en exploitation du générateur de gaz. Such a chimney also makes it possible to completely exclude the risk of obstruction by steam bubbles and therefore makes it possible to increase the operating reliability of the gas generator.

Claims

REVENDICATION CLAIM

Cheminée chevillée, constituée d'une surface refroidie, de chevilles (7, 8) avec une masse de revêtement damé réfractaire (19), caractérisée en ce que, pour accroitre la fiabilité d'exploitation, la surface refroidie est exécutée sous forme de deux tôles planes (1, 2) et/ou éléments tubulaires disposés à équidistance et qui sont reliés entre eux au moyen de chevilles traversantes (7), étant précisé que les tôles (1) et/ou les éléments tubulaires (3, 5) internes sont munis de chevilles supplémentaires (8) dont les extrémités pénètrent dans l'espace situé entre les tôles (1, 2) et/ou les éléments tubulaires (3, 4, 5, 6). Dowel chimney, consisting of a cooled surface, of dowels (7, 8) with a mass of refractory groomed covering (19), characterized in that, to increase operating reliability, the cooled surface is executed in the form of two flat sheets (1, 2) and / or tubular elements arranged equidistantly and which are interconnected by means of through dowels (7), it being specified that the internal sheets (1) and / or tubular elements (3, 5) are provided with additional plugs (8), the ends of which penetrate into the space between the sheets (1, 2) and / or the tubular elements (3, 4, 5, 6).