HU180685B - Process and apparatus for simultaneous gas refrigeration and slag agglomeration - Google Patents

Abstract

A method and apparatus for simultaneously cooling gas and granulating slag discharged from a gasification reactor, in which a liquid slag surrounded on all sides by hot crude gas is passed downwardly through a double wall or jacketed tube 2, 12 the inside surface of which is coated with a downwardly flowing film of water 5. The lower end of the tube dips into a water bath 3. The film water is supplied by water flowing upwardly through the jacket space of the tube. Cooled gas is discharged from above the water bath through an outlet 10. <IMAGE>

Description

A találmány tárgya eljárás és berendezés olyan reaktorok kimeneténél történő egyidejű gázhűtésre és salakdarabosításra, amelyekben nagy nyomás alatt autotherm módon CO- és H₂ tartalmú gázokat állítanak elő ballasztanyagokban gazdag szilárd és folyékony, gázban szuszpendált tüzelőanyagokból.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process and apparatus for the simultaneous gas cooling and slag churning of reactor effluents which, under high pressure, autothermally produce CO and H ₂ containing gases from solid and liquid gas suspended in ballast materials.

Ballasztanyagokban gazdag, gázban szuszpendált szilárd, poralakú és folyékony tüzelőanyagok elgázosításánál a megkívánt reakcióhőmérsékletre való tekintettel szükséges a ballasztanyagok (hamu) átalakítása folyékony halmazállapotúvá a rászinterezŐdés és ezáltal az áramlási utak, illetve a rekaciótér beszűkülésének elkerülése végett. A rekaciótér határolói falainak ütköző folyékony ballasztanyagok elvezetése történhet függetlenül a reakciógáztól vagy ezzel közösen. A kiáramló folyékony ballasztanyagok gyors lehűlése és darabosítása (granulálása) vízzel történő erintkeztetéssel érhető el. Eközben hátrányos módon vízgőz keletkezik. Már a 2 723 601 sz. NSZK szabadalmi leírás is tartalmazza, hogy a gőzképződés jelentős hűtőhatást fejt ki, mely a salak viszkozitásának növekedéséhez és ezáltal a salak levezetésére szolgáló nyílásoknál fokozott mértékű dugulási jelenségekhez vezet. Ezt a nehézséget sokféleképpen, többek között oly módon oldják meg a különböző eljárások, hogy az előállított gázt és a salakot egyenáramban vezetik ki a reakciótérből. A forró gáz megakadályozza a hideg vízgőz bejutását a kifolyónyílásba és a lecsöpögő salakot a szükséges hőmérsékleten tartja.For gasification of solid, powdery, and liquid fuels suspended in ballast-rich gas, the required reaction temperature requires the conversion of ballast (ash) to a liquid to avoid cross-linking and hence narrowing of flow paths and reaction space. Liquid ballast material that collides with the boundary walls of the reaction space may be discharged independently of or in combination with the reaction gas. Rapid cooling and granulation of effluent ballast materials can be achieved by treating with water. In the meantime, water vapor is adversely affected. As early as No. 2,723,601. It is also stated in the German patent specification that steam generation has a significant cooling effect, which leads to an increase in the viscosity of the slag and hence increased plugging of the slag outlet. This problem is solved in many ways, including by removing the gas produced and the slag directly from the reaction space. The hot gas prevents cold water vapor from entering the outlet and keeps the dripping slag at the required temperature.

A termelt gáz további felhasználása szükségessé teszi mind a salak mind a gáz lehűtését egy célszerűen megválasztott hőmérsékletre. A reakciótérből gázáram nélkül, szabad sugárban kifolyó, folyékony salak gyors lehűtése célszerű módon víz5 fürdőbe csepegtetéssel történik, miközben a szabad sugárt körülvevő falazatot lerakódások elkerülése végett vízfilmmel permetezik.Further use of the gas produced requires both slag and gas to be cooled to a suitably selected temperature. Liquid slag that flows out of the reaction space in a free stream without gas flow is preferably cooled by dripping into a water bath while spraying the masonry surrounding the free jet with a film of water to prevent deposits.

A 27 23 601 sz. NSZK szabadalmi leírás szerint a körülvevő falazat cső alakú, amely a reaktor gázatmoszférájának 10 lezárása céljából a salak hirtelen lehűtésére szolgáló vízfürdőbe merül. Ebben a formában a javasolt megoldás nem alkalmas arra, hogy egyidejűleg tegye lehetővé a salak darabosítását és a termelt gáz elvezetését.No. 27,23,601. According to the German patent, the surrounding masonry is tubular, immersed in a water bath for the rapid cooling of the slag to seal the gas atmosphere of the reactor. In this form, the proposed solution is not capable of simultaneously allowing the slag to be cut and the gas produced to be discharged.

A találmány célja, hogy jelentősebb műszaki ráfordítás 15 nélkül lehetővé tegye a nagynyomású CO- és H₂ - tartalmú gáz gyártása során a reaktorok kivezető csatornái eldugulásának és a nem tökéletesen lehűtött gázok következtében az építőelemek veszélyes túlhevítésének elkerülését.It is an object of the present invention to avoid, during the production of high pressure CO and H ₂ containing gas, a major technical effort to prevent clogging of reactor outlet ducts and dangerous overheating of building blocks due to incompletely cooled gases.

A találmány által megoldandó feladat olyan eljárás és be20 rendezés kifejlesztése, amelyek lehetővé teszik a ballasztanyagokban gazdag szilárd és folyékony, gázban szuszpendált tüzelőanyagok nyomás alatti elgázosításánál keletkező CO- és H₂ - tartalmú nyersgáz hűtésével egyidejűleg a keletkező salak darabosítását. Eközben ki kell használni a forró nyersgáz25 áram kedvező hatását a salak elvezetésre.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a process and an arrangement that allows the slag to be simultaneously co-cooled with the CO and H ₂ containing crude gas produced by the gasification of solid and liquid gaseous suspended solids rich in ballast. Meanwhile, the positive effects of hot raw gas flow on slag removal must be exploited.

-1180685-1180685

A találmány szerint a kitűzött feladat megoldása úgy történik, hogy a folyékony salak tömör sugarát a reaktorból kiáramló függó'legesen lefelé irányuló forró nyersgázáramban vezetik el, például egy a 208 158 sz. NDK szabadalmi leírás szerinti berendezésben, ahol a salakáramot minden oldalról nyersgázáram veszi körül.In accordance with the present invention, the object of the present invention is to provide a solid stream of liquid slag in a vertically downward hot stream of raw gas flowing out of the reactor, e.g. In the apparatus according to the GDR patent, where the slag stream is surrounded on all sides by a stream of raw gas.

Ezt a kétfázisú áramot egy kettősfalú cső veszi körül, amely egy ejtőcsőből és egy külső' köpenycsó'ből áll, amelyet belülről teljes mértékben vízfilm von be. A kettősfalú cső vízfürdőbe merül, amely hirtelen lehűti a salaksugarat és amelyen keresztül kell lépnie egyidejűleg a nyersgázáramnak is.This biphasic stream is surrounded by a double-walled tube consisting of a drop tube and an outer 'jacket boat' completely covered by a film of water from the inside. The double-walled tube is immersed in a water bath, which suddenly cools the jet of jets and has to pass simultaneously the stream of raw gas.

Bebizonyosodott, hogy túl nagy gázsebességek mellett a kettősfalú csőben a tömör salaksugár szétporlad, és a vízfilm ellenére sem válnak elkerülhetővé a salaklerakódások a szilárd csőfalon. Túl alacsony gázsebességeknél ezzel szemben elkerülhetetlenné válik a vízgő'z visszaáramlása a kettó'sfalú csőben a reaktor kifolyószerkezetéig, aminek következtében a salak ezen a helyen megdermedhet és az átfolyónyílást leszűkítheti. Ennek megfelelően az ejtó'csó' méreteit a gáztérfogatáramhoz kell igazítani. A találmány szerinti gázsebességek az ejtőcsőben 8-10 m/s között mozognak. Ilyen feltételek mellett az ejtó'csó' hűtó'hatása nem elegendő' a salak és a gáz kellő' mértékű lehűtésére. Mindkét anyag további lehűtése a vízfürdőben történik, ahol a salak a vízbevonat hatására megdermed és a vízben leülepedik, miközben a felszálló gázt egy járulékos berendezésben a vízfürdő hőmérsékletére hú'tik. A berendezés működésében beálló észre nem vehető' ingadozások (nyomásingadozás következtében beálló gázmennyiségváltozások, ill. a befolyó vízmennyiség ingadozása) következtében előfordulhat, hogy az ejtőcsőben a vízfilm helyenként felszakad és a csőfalat a forró gázáram túlhevíti és károsítja. Ebben az esetben le nem hűtött gáz kerülne a merítés kihagyásával az alacsony üzemi hőmérsékletre méretezett berendezésrészekbe, és itt roncsolásokat okozna.It has been proven that at too high gas velocities, the solid-walled jet is dispersed in the double-walled tube, and despite the water film, slag deposits on the solid pipe wall are not avoided. Conversely, at too low gas velocities, it is inevitable that water vapor will flow back into the double-walled tube up to the reactor outlet, causing the slag to freeze at this point and narrow the flow port. Accordingly, the dimensions of the drop ship should be adapted to the gas flow rate. The gas velocities according to the invention range from 8 to 10 m / s in the fall pipe. Under these conditions, the 'cooling' effect of the drop ship is not sufficient to 'sufficiently cool' the slag and gas. Further cooling of both materials takes place in the water bath, where the slag hardens and settles in the water while the ascending gas is brought to the temperature of the water bath in an auxiliary apparatus. Unnoticeable fluctuations in the operation of the unit (gas fluctuations due to pressure fluctuations or flowing water flow) may cause the water film in the fall pipe to burst and to overheat the hot gas stream. In this case, the non-refrigerated gas would pass into submersible units for low operating temperatures without dipping and cause destruction.

Ezen veszély elkerülése céljából a találmány szerint az ejtőcső kettősfalú kivitelben készül, melynek gyűrűsterében a bevonat kialakításához szükséges vizet lentről felfelé vezetik. Az ejtőcső felső végén egy vagy több víztúlfolyónyílás helyezkedik el. Ezáltal az ejtőcső közvetett vízhűtése akkor is biztosított, ha a vízmennyiség nem volna elegendő egy hézagmentes permetfilm kialakításához.In order to avoid this danger, according to the invention, the dropping tube is made in a double-walled design, in which the water for forming the coating is led from below upwards. One or more water overflow openings are provided at the upper end of the downpipe. Thus, indirect water cooling of the fall pipe is ensured even if the amount of water would not be sufficient to form a gap-free spray film.

A találmányt részletesebben a mellékelt rajzon feltüntetett kiviteli példa segítségével ismertetjük, amelyen a találmány szerinti berendezés függőleges metszete látható.The invention will be explained in more detail by means of an exemplary embodiment, in which a vertical sectional view of the apparatus according to the invention is shown.

Egy nyomás alatti reaktorból 12 000 m³/h nyersgázkeverék-áram lép ki. 1300°C hőmérsékleten és 25 bar nyomással a 2 ejtó'csó felső 1 nyílásába. A nyersgázárammal párhuzamosan 2000 kg/h mennyiségű tömör salaksugár lép be a 2 ejtőcső' felső 1 nyílásába a fal érintése nélkül.A pressurized reactor exits a stream of 12,000 m ³ / h of crude gas mixture. At 1300 ° C and a pressure of 25 bar into the upper opening 1 of the drop boat 2. In parallel to the raw gas stream, a solid jet of 2000 kg / h enters the upper opening 1 of the fall pipe 2 without touching the wall.

A 2 ejtó'csó belső' átmérője 640 mm; ebbó'l adódóan a gáz tényleges áramlási sebessége kb. 10 m/sec. Ilyen feltételek mellett a salaksugár nem szakad fel. A 12 köpenycső és a 2 ejtó'csó'ként szolgáló béléscső', mintegy 1200 mm mélyen 3 vízfürdőbe merül. A gázsugár kiszorítja a vizet a 2 ejtőcsőből, eloszlik a 2 ejtőcső végén a kerület mentén és belép a 3 vízfürdőbe, ahol a gáz számára épített külön 4 elosztóépítményeken további hűtés céljából finoman eloszlik. A gázárammal és a salaksugárral párhuzamosan a 2 ejtőcső kerületén egyen letes eloszlásban 5 vízfilm permetez lefele és hűti a 2 ejtőcsövet, és megakadályozza a szilárd salak feltapadását. Ehhez a vízfilmhez kb. 80 000 kg/h vízmennyiséget vezetünk be 150°C hőmérséklettel 6 vízbevezetőn és 7 kettős csövön keresztül. A kettős cső 11 gyűrűsterében felemelkedő víz védi a 2 ejtőcsövet a vízfilm felszakadása esetén a túlhevítéstó'l.The inside diameter of the drop boat 2 is 640 mm; as a result, the actual gas flow rate is approx. 10 m / sec Under these conditions, the slag beam does not break. The jacket tube 12 and the liner 2 serving as a drop boat 2 are immersed in a water bath 3 at a depth of about 1200 mm. The gas jet displaces the water from the manifold 2, distributes it along the circumference at the end of the manifold 2 and enters the water bath 3 where it is finely distributed on separate gas distribution structures 4 for further cooling. In parallel with the gas stream and the jet of jet, water film 5 is sprayed down and cooled uniformly on the circumference of the drop tube 2 and prevents the solid slag from sticking. Approx. 80,000 kg / h of water are introduced at 150 ° C through 6 inlets and 7 double pipes. The rising water in the annular space 11 of the double tube protects the drop tube 2 from overheating in the event of a rupture of the water film.

A salaksugár átjutva a 2 ejtó'csövön kismértékben lehűtve éri el a 3 vízfürdőt és ott darabosodik. A salakgranulátumot csó'csonkon keresztül távolítjuk el a 9 tartályból.After passing through the drop tube 2, the jute stream reaches the water bath 3 and cools slightly. The slag granulate is removed from the tank 9 via a spout.

A 3 vízfürdőn keresztüljutott gáz közel a víz hőmérsékletére hűl le és a 9 tartály gázterében gyűlik össze, ahonnan a lehűtött gáz számára kialakított 10 csó'csonkon keresztül vezetjük további felhasználási helyére. Közben telítődik a víz forrponti nyomásáig gőzzel. A gáznak ezt a vízgőztartalmát a következő technológiai lépésekben lehet hasznosítani.The gas which passes through the water bath 3 cools to near the water temperature and collects in the gas space of the tank 9, from where it is transported through a manifold 10 for the cooled gas. Meanwhile, it is saturated with steam to the boiling point of water. This water vapor content of the gas can be utilized in the following technological steps.

Claims (3)

1. Eljárás egyidejű gázhűtésre és salakdarabosításra olyan reaktorok kimenetelénél, amelyekben autotherm módon COés H₂-tartalmú gázokat állítunk elő ballasztanyag-tartalmú szilárd és folyékony tüzeló'anyagokból a ballasztanyagok (hamu) olvadáspontja feletti hőmérsékleten, amelynek során a gázt és a salakot egy vízfürdőbe merülő ejtőcsövön keresztül vezetjük, amelybe belépve és ezen áthaladva a nyersgáz lehűl, a folyékony salak pedig lehűl és darabosodik, azzal jellemezve, hogy a reaktorból úgy vezetünk ki egy tömör, folyékony salaksugarat, hogy ezt minden oldalról azonos irányba áramló gázáram veszi körül, miközben átjut az ejtó'csövön, és hogy egyébként ismert eljárási lépések kombinációjában a gáz és salak áramlási irányával szemben egy az ejtó'csövet körülvevő gyűrűalakú térben salakot hűtő vízáramot vezetünk, az ejtőcső gázoldali belső falán egy a gáz és a salak áramlási irányában lefolyó vízfilmet hozunk létre és legalább a filmképzéshez szükséges vízmennyiség egy részét a már említett gyűrűtérbe vezetett vízáramból vesszük.CLAIMS 1. A process for simultaneously cooling gas and slag churning out reactors, whereby autothermically producing CO and H ₂ containing gases is obtained from solid and liquid fuels containing ballast material at a temperature above the melting point of the ballast material (ash), whereby the gas and slag are passing through and passing through which the crude gas cools and enters and passes through, the liquid slag cools and lumps, characterized in that a solid liquid jet of jet is discharged from the reactor surrounded by a stream of gas flowing in the same direction from all sides and, in combination with the otherwise known process steps of conducting a slag cooling stream of gas and slag in the annular space surrounding the drop pipe, a gas and slag flow direction is directed in the annular space surrounding the drop pipe. and at least a portion of the amount of water required to form the film is taken from the flow of water introduced into the annular space mentioned above. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az ejtó'csó'ben a gázsebességet 8-10 m/s határok között tartjuk.2. The method of claim 1, wherein the drop velocity of the drop boat is within the range of 8-10 m / s. 3. Berendezés egyidejű gázhütésre és salakdarabosításra olyan reaktorok kimeneténél, melyekben autotherm módon CO- és H₂-tartalmú gázokat állítanak elő' ballasztanyagtartalmú szilárd és folyékony tüzeló'anyagokból a ballasztanyagok (hamu) olvadáspontja feletti hőmérsékleten és amely berendezésnek gázt és salakot vezető, vízfürdőbe merülő' ejtó'csöve van, azzal jellemezve, hogy önmagukban ismert alkatrészek kombinációjaként egy tartályban (9) középpontosan és egy gáz- és salakbevezetőnyílás alatt kettősfalú cső (7) van elrendezve, amely köpenycsó'ből (12) és ejtőcsőként (2) szolgáló béléscsőbó'l áll, a köpenycső (12) és a béléscső közötti gyűrűstér (11) összeköttetésben áll a vízbevezetővel (6), míg a béléscső felső végén vízátfolyó áttörések vannak kialakítva, és a vízfürdő' (3) felett a lehűtött gáz számára levezető csőcsonk (10) van elrendezve.3. Equipment for the simultaneous cooling of gas and slag at the outlet of reactors producing autothermally derived gases containing CO and H ₂ from solid and liquid fuels containing "ballast material" at a temperature above the melting point of ballast material and discharging gas and slag into the water; A "drop pipe", characterized in that, as a combination of known components, a double-walled pipe (7) is arranged centrally in a tank (9) and under a gas and slag inlet, which is formed from a jacket (12) and a pipe (2). 1, the annular space (11) between the jacket tube (12) and the liner tube is in communication with the water inlet (6), while at the upper end of the liner tube water permeable penetrations are provided and a pipe outlet (10) for cooling gas; ) is arranged.