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Die
Erfindung betrifft die Abscheidung von partikelförmigen Stoffen aus Gasströmen, die
solche partikelförmigen
Stoffe enthalten. Im Besonderen betrifft die Erfindung die Abscheidung
partikelförmiger Asche
und nicht umgewandelter kohlehaltiger Partikel aus Syngas-Strömen, wie
sie durch die Vergasung oder teilweise Vergasung von kohlenförmigen Stoffen
entstehen.
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Zur
Vergasung kohlenförmiger
Stoffe wie der Kohle wurden drei grundlegende Prozesse entwickelt.
Diese sind: (1) Festbettvergasung, (2) Wirbelschichtvergasung und
(3) Flugstromvergasung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
die dritte Prozessart, nämlich
die Flugstromvergasung.
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Ein
Verfahren der Durchführung
von Flugstromvergasung zur Erzeugung von Synthesegas, nachfolgend „Syngas" genannt, ist in
der US-A-4,872,886 (Henley) beschrieben. Bei diesem Prozess, einer
zweistufigen Vergasungsreaktion in nichtkatalytischer, befeuerter
horizontaler schlackebildender Reaktionszone oder ersten Stufe,
tritt ein Sauerstoff enthaltender Gasstrom bei Temperaturen zwischen
2400 °F
(1300 °C)
und 3000 °F
(1650 °C) in
Reaktion mit einer ersten Zuführung
eines Breies bestehend aus festen Kohleteilchen in einer Trägerflüssigkeit.
Sauerstoff, kohlenförmige
Feststoffe und Trägerflüssigkeit
werden umgewandelt in Wasserdampf, Dampf aus Trägerflüssigkeit, verkohlten Rückständen, Schlacke
und gasförmige
Verbrennungsprodukte. Die im Reaktor entstehende Schlacke fließt infolge
der Schwerkraft zum Boden des Reaktors und durch eine Abstich-Öffnung aus
dem Reaktor heraus. In einer zweiten Stufe treten der Wasserdampf,
der Dampf aus Trägerflüssigkeit,
verkohlte Rückstände und
die gasförmigen
Verbrennungsprodukte aus dem befeuerten Horizontalreaktor in einem nicht
befeuerten Vertikalreaktor der zweiten Stufen mit einer zweiten
Zuführung
eines Breies aus festen Kohleteilchen in einer Trägerflüssigkeit
in Kontakt und bilden Wasserdampf, Dampf aus der Trägerflüssigkeit,
Syngas und im Abgas mitgeführte
verkohlte Rückstände. Zusätzlich werden
auch noch kleine klebrige Schlacketröpfchen mitgeführt, die
die Tendenz haben, an Oberflächen,
mit denen sie in Kontakt kommen, anzukleben und diese so zu verschmutzen.
Die Temperatur, bei der die Schlacketröpfchen erstarren, umfasst einen
weiten Temperaturbereich und liegt normalerweise oberhalb von etwa
1700° F
(925 °C).
In diesem klebrigen Zustand besitzen die geschmolzenen Schlacketeilchen
oder -tröpfchen
genügend
Klebefähigkeit,
um den Prozessablauf außerordentlich
zu erschweren, da die Teilchen oder Tröpfchen sich z.B. an Wandungen,
Ventilen und Auslässen
der Prozessapparaturen stromabwärts
des Vergasers niederschlagen und dort Ablagerungen bilden. Eine üblicherweise
stromabwärts liegende
Apparatur ist der Hochtemperatur-Wärmerückgewinner oder, im Fall von
US-A-4,872,886, der Rauchrohrkessel. Im Rauchrohrkessel fließt das erzeugte
verschmutzte Syngas durch die Rohre, während die Wärmetauscherflüssigkeit, üblicherweise Wasser,
auf der Mantelseite fließt.
Zwar ist die Verwendung eines Rauchrohrkessels vom Standpunkt der
Kapitalkosten her bei weitem ökonomischer, doch
bewirkt die Verstopfung der Rohre als Nachteil höhere Wartungskosten. Wegen
der Feinstverteilung im zugeführten
Kohle-Brei würden
etwaige verkohlte Rückstandspartikel
und Schlacketröpfchen
ohne weiteres die Rauchrohrkessel-Rohre passieren. Weil sich jedoch Partikel
in den Auslassröhren
des Reaktorgases ansammeln und weil sich bereits früher Ablagerungen
an den Wänden
und anderen Stellen der Stromunterbrechung innerhalb der Reaktorführungen
gebildet haben und wegen der Entstehung einer Schicht von Ablagerungen
am Reaktoreintritt, führt all
das zu einer Verengung der Eintrittsöffnungen der Rauchrohrkessel-Rohre,
der Druckabfall im Kessel steigt und führt eventuell zu einem Verschluß der Rauchrohrkessel-Rohre.
Aus diesem Grunde ist es wünschenswert,
ein System oder eine Vorrichtung zu schaffen, die das Verstopfen
des Kessels verhindert oder ein derartiges Verstopfen oder eine
derartige Erhöhung
des Druckabfalls zumindest so lange wie möglich verzögert, bevor der Vergaser abgeschaltet und
die Rohre des Kessels gereinigt werden müssen.
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Verschiedenste
Filter wurden ausprobiert, die sich jedoch alle als unbefriedigend
heraustellten, weil sie sich entweder zu schnell verstopften oder
bei teilweisem Zusetzen nicht genügend robust für einen Druckabfall
ausgelegt waren und deshalb ausfielen. Es hat sich jedoch gezeigt,
dass durch die Kombination verschiedener Filtersiebe kleine verkohlte
Rückstands-
und Schlackepartikel die Rauchrohrkessel-Rohre passieren können, ohne
dass diese sich zusetzen, während die
zusammengebackenen größeren verkohlten
Rückstands-
und Schlackepartikel oder die abgetragenen Ablagerungen aufgefangen und
vom Eintritt in die Rauchrohrkessel-Rohre zurückgehalten werden, das verschmutzte
Syngas jedoch bei angemessenem Druckabfall durch die Siebkombination
hindurchtreten kann.
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Eine
derartige Kombination von Vorteilen hat sich für eine wirtschaftliche Anwendung
in einem Kohlevergasungs-Prozess als befriedigend herausgestellt,
da sie den ununterbrochenen Betrieb über einen angemessenen Zeitraum
hinweg erlaubt. Diese und andere Aufgaben und Vorteile werden durch die
nachfolgend beschriebene vorliegende Erfindung entsprechend erreicht.
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In
einem ersten Aspekt weist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
auf, die einen Wärmetauscher
mit einer Längsachse,
mit einem eintrittsseitigen Ende und einer darin querliegenden Rohrplatte; eine
zum Wärmetauscher
führende
Gaszuführung mit
einer darin vorgesehenen Krümmung
sowie eine in der Krümmung
liegende Partikelabscheidungs-Vorrichtung zum Abscheiden von partikelförmigen Stoffen
aus einem durch die Gaszuführung
in den Wärmetauscher
eintretenden Gasstrom umfasst, wobei die Partikelabscheidungs-Vorrichtung
in Kombination einen Endabscheider umfasst, der benachbart der Rohrplatte
angeordnet ist und sich quer in einem Arm der Krümmung erstreckt, wobei der
Endabscheider ein abgestütztes
Drahtgewebe aufweist, das in einer Ebene quer zur Längsachse
des Wärmetauschers
angeordnet ist, und einen zentralen Abstützabschnitt aufweist; einen
Zwischenabscheider, der in einem Winkel der Krümmung stromauf des Endabscheiders
angeordnet ist, der sich auf dem zentralen Abstützabschnitt abstützt und
sich quer über diesen
erstreckt, wobei der Zwischenabscheider zumindest ein längszylindrisches
Bauteil aufweist, das mit einer Vielzahl von in Längsrichtung
angeordneten, mit Öffnungen
versehenen Innenträgerelementen
sowie einer Vielzahl von in Querrichtung angeordneten Innenträgerelementen
ausgestattet ist, so dass die Innenträgerelemente zusammen eine Vielzahl
von Abschnitten bilden, wobei jedes der längszylindrischen Bauteile mit
seiner Längsachse
im rechten Winkel zur Ebene des Drahtgewebes des Endabscheiders
verläuft
und auf seinem Außenumfang durch
zum Endabscheider quer verlaufendes Drahtgewebe abgedeckt ist, sowie
einen Primärabscheider
mit einer L-förmigen
Tragrahmenstruktur, die ein oberes Teil aufweist, das den vertikalen
Teil der L-förmigen
Tragrahmenstruktur bildet, sich in einer Ebene quer zur Endabscheiderebene
erstreckt und die Einströmseite
des Zwischenabscheiders abdeckt, und die ein unteres Teil aufweist,
das den horizontalen Teil der L-Form bildet, sich stromauf in einer
Ebene parallel zur Endabscheiderebene erstreckt und denjenigen Abschnitt
des Endabscheiders abdeckt, der hin zur Einströmseite des Zwischenabscheiders
gerichtet und diesem benachbart angebracht ist, wobei sowohl der
vertikale Teil als auch der horizontale Teil mit einem Drahtgewebe
abgedeckt sind, und wobei Endabscheider, Zwischenabscheider und
Primärabscheider
aneinander befestigt sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Abscheider-Kombination für
einen Druckabfall von 10 pounds pro Quadrat-Inch (70 kPa) ausgelegt.
Das Drahtgewebe besteht bevorzugt aus einer Nickel und Chrom enthaltenden
Legierung.
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Die
vorliegende Erfindung sieht außerdem eine
Partikelabscheidungs-Vorrichtung
zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
vor, wobei die Partikelabscheidungs-Vorrichtung zur Anordnung in
einer Krümmung
einer Gaszuführung
zu einem Wärmetauscher vorgesehen
ist, der eine Längsachse
aufweist, mit einem eintrittsseitigen Ende und einer darin querliegenden
Rohrplatte zur Abscheidung von partikelförmigen Stoffen aus einem durch
die Gaszuführung
in den Wärmetauscher
eintretenden Gasstrom, wobei die Partikelabscheidungs-Vorrichtung
in Kombination umfasst
- (a) einen Endabscheider
zur Anordnung benachbart der Rohrplatte, der sich querliegend in
einem Arm der Krümmung
erstreckt, wobei der Endabscheider ein abgestütztes Drahtgewebe zur Anordnung
in einer Ebene quer zur Längsachse
des Wärmetauschers
und einen zentralen Abstützabschnitt
aufweist;
- (b) einen Zwischenabscheider zur Anordnung in einem Winkel der
Krümmung
stromauf des Endabscheiders, der durch den zentralen Abstützabschnitt
abgestützt
wird, sich über
diesen erstreckt und zumindest ein längszylindrisches Bauteil aufweist,
das mit einer Vielzahl von in Längsrichtung angeordneten,
mit Öffnungen
versehenen Innenträgerelementen
sowie einer Vielzahl von in Querrichtung angeordneten Innenträgerelementen ausgestattet
ist, so dass die Innenträgerelemente zusammen
eine Vielzahl von Abschnitten bilden, wobei jedes der längszylindrischen
Bauteile mit seiner Längsachse
im rechten Winkel zur Ebene des Drahtgewebes des Endabscheiders
verläuft und
auf seinem Außenumfang
durch zum Endabscheider quer verlaufendes Drahtgewebe abgedeckt
ist, und
- (c) einen Primärabscheider
mit einer L-förmigen Tragrahmenstruktur,
die ein oberes Teil aufweist, das den vertikalen Teil der L-Form
bildet, sich in einer Ebene quer zur Endabscheiderebene befindet
und die Einströmseite
des Zwischenabscheiders abdeckt, und die ein unteres Teil aufweist, das
den horizontalen Teil der L-Form bildet, sich stromauf in einer
Ebene parallel zur Endabscheiderebene erstreckt und den Abschnitt
des Endabscheiders auf der Einströmseite des Zwischenabscheiders
benachbart zu diesem abdeckt, wobei sowohl der vertikale Teil als
auch der horizontale Teil mit einem Drahtgewebe abgedeckt sind,
wobei sowohl der vertikale Teil als auch der horizontale Teil mit
einem Drahtgewebe abgedeckt sind und wobei Endabscheider, Zwischenabscheider (und
Primärabscheider
aneinander befestigt sind.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann leichter unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert werden.
In jeder der nicht maßstabsgerechten
Zeichnungen sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt
eine Partikelabscheidungs-Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer perspektivischen
Teilschnitt-Ansicht mit gestrichelt dargestellten Umrissen mehrerer
den Zwischenabscheider bildender zylindrischer Strukturen. Verschiedene
Abstützungen
und Streben sind dargestellt, wie sie sich mit Punkten an den (nicht
enthaltenen) Behälterwandungen
verbinden würden;
sie sind jedoch nicht Teil der Erfindung.
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2 zeigt
aus umgekehrtem Winkel wie 1 ebenfalls
eine perspektivische Teilschnitt-Ansicht. Die drei zylindrischen
Strukturen des Zwischenabscheiders treten besser hervor als in 1.
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3 zeigt
einen Teil der Partikelabscheidungs-Vorrichtung gemäß der Erfindung
zwecks besserer Darstellung der Zwischenabscheider-Struktur ohne
den Primärabscheider
in einer perspektivischen Teilschnitt-Ansicht.
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Die
Vergasung kohlenförmigen
Materials z.B. im Flugstromvergasungs-Prozess lässt eine hochtemperaturige
Hochdruckumgebung entstehen, wobei in den Prozessrohren und -apparaturen
korrodierende und erodierende Gasströme fließen. Ablagerungen von Schlacke,
Asche und verkohlten Rückständen bedecken
die Innenwandungen, und wenn sie abbrechen, verteilen sie sich oder
werden mit den anderen mitgeführten
Festpartikeln mitgeführt,
was zu schwierigen Verstopfungsproblemen führt. Ein Bereich, der sich
potenziell sehr schnell zusetzt und damit einen Abbruch des Prozesses
erfordert, ist das Hochtemperatur-Wärmerückgewinnungs-System.
In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erfolgt der Schutz eines als Hochtemperatur-Rückgewinnungsvorrichtung
vorgesehenen Rauchrohrkessels vor zusammengebackener Asche, kohlenförmigen Rückständen und
Schlacke sowie abgetragenen Ablagerungen wie auch gegen die Entstehung
von Ablagerungen durch eine Vorrichtung zur Abscheidung solcher
partikelförmiger
Stoffe im Abgas eines Flugstromvergasers. Typischerweise ist der
Rauchrohrkessel als zylindrischer Behälter ausgebildet, der vertikal
oder horizontal gelagert sein kann, mit einer Längsachse, an deren beiden Enden
sich Rohrplatten befinden, an denen die das Prozessgas führenden
Rohre angebracht und ausgerichtet sind. Die Mantelseite führt eine
Wärmeübertragungsflüssigkeit,
vorzugsweise Wasser, zur Prozessgas-Wärmeabführung und Dampfrückgewinnung.
Um das Verstopfen der Rauchrohrkessel-Rohre zu verhindern, ist vor
dem Gaseintritt in den Rauchrohrkessel oder eine ähnliche
Wärmeübertragungsvorrichtung
eine Siebmittelkombination vorgesehen. Die Siebmittelkombination
befindet sich bevorzugt benachbart der Rohrplatte und umfasst einen
Endabscheider, der vor dem Wärmetauscher
in Gasstromrichtung angeordnet ist und mit einem Drahtgewebematerial
auf einem Tragrahmen versehen ist, so dass das Drahtgewebe den Eintritt
von solchen Partikeln in den Wärmetauscher
verhindert, die groß genug
sind, um ein Verstopfen hervorzurufen. Zwar verhindert der Endabscheider
das Verstopfen des Wärmetauschers
oder des Rauchrohrkessels, setzt sich aber für sich selbst genommen schnell
zu und ist wegen seiner ebenen flächigen Struktur nur für einen
Druckabfall von 3,5 bis 4 pounds pro Quadrat-Inch (24 bis 28 kPa)
ausgefegt. Daher ist der Endabscheider für sich allein genommen nicht
in der Lage, eine effektive Funktion bei der Verhinderung der Verstopfung
des Wärmetauschers
in einer nur irgendwie gearteten kontinuierlichen Weise beim Prozessablauf
auszuüben.
Der Endabscheider besitzt ein Mittelteil, auf dem sich die kombinierten
Zwischenabscheider abstützen
können.
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Der
Zwischenabscheider liegt weiter stromaufwärts des Endabscheiders und
wird durch das Mittelteil des Endabscheiders abgestützt. Der
Zwischenabscheider kann eine beliebige gebogene Struktur mit Innenträgermitteln
sein, die im Vergleich zur ebenen flächigen Struktur des Endabscheiders langgestreckt
ist und an ihrem Umfang mit einem Drahtgewebematerial bedeckt ist.
Das heißt,
dass der Zwischenabscheider über
eine im Wesentlichen flächige
ebene Achse verfügt,
die quer zur Achse des Endabscheiders verläuft und im Wesentlichen auf
die Wärmetauscher-Längsachse
ausgerichtet ist. Mehr bevorzugt ist, dass der zentrale Abstützbereich
des Endabscheiders drei gebogene Strukturen abstützt, deren Längsachsen
quer zur Ebene des Endabscheiders verlaufen und die parallel zur
Längsachse
des Wärmetauschers
ausgerichtet sind. Am meisten bevorzugt ist ein ein Zwischenabscheider
mit einer zylindrischen Struktur, der mit seiner Längsachse
quer zur Ebene des Endabscheiders liegt und parallel zur Wärmetauscher-Längsachse, wobei die zylindrische Struktur
des Zwischenabscheiders über
eine Vielzahl von in Längsrichtung
angeordneten Trägerelementen verfügt sowie
eine Vielzahl von in Querrichtung angeordneten Trägerelementen,
die eine Vielzahl von Stützabschnitten
bilden, die mit Drahtgewebematerial bedeckt sind. Da der Zwischenabscheider
mit seiner Achse (oder Achsen, falls mehr als ein Strukturelement
vorhanden ist) quer zur Ebene des Endabscheiders liegt, besitzt
die durch den Zwischenabscheider hindurchtretende Gasströmung nicht
die Tendenz zum Verstopfen, netzartigen Überziehen und Verschmutzen,
ausgenommen nach einem längeren
als zu erwartenden Zeitabschnitt im Vergleich dazu, wenn das Endabscheidermittel
allein zum Einsatz kommen würde.
Gleicherweise ist wegen des in der Längsrichtung der Zwischenabscheiderachse (oder
-achsen) strömenden
Gases und seiner verringerten Tendenz, ein Verstopfen hervorzurufen,
der Druckabfall im Zwischenabscheider niedriger und der Zwischenabscheider
kann so Druckverlusten von bis zu 10 pounds pro Quadrat-Inch (70 kPa) und
mehr, z.B. 50 pounds pro Quadrat-Inch (350 kPa), widerstehen.
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Vor
dem oder stromaufwärts
des Zwischenabscheiders wirkt der Primärabscheider als Schutz für die beiden
anderen Siebmittel gegen eine Verschmutzung durch größere Zusammenbackungen oder
abgetragene Ablagerungen. Die Bauart des Primärabscheiders muss widerstandsfähiger sein,
da Heißgase
und die größten Teilchen
der partikelförmigen
Stoffe zuerst darauf treffen. Eine Ausführungsform des Primärabscheiders
umfasst eine Tragrahmenstruktur, an der Drahtgewebematerial befestigt ist.
Der Primärabscheider
bedeckt bevorzugt den gesamten Zwischenabscheider in der Führung, die
vom Vergasungsreaktor zum Hochtemperatur-Wärmerückgewinnungssystem
führt.
Dem Abgasstrom bleibt kein anderer Weg vorbei am Primärabscheider offen
außer über den
Primärabscheider
zu strömen, wobei
er vom Oberende des Zwischenabscheiders eingefangen wird. Das tritt
jedoch selten ein, es sei denn der Primärabscheider ist stark verstopft.
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In
einer bevorzugteren Ausführungsform
hat der Primärabscheider
die Form eines L-förmigen Siebmittels
mit einem oberen Teil, der in einer Ebene quer zur Ebene des Endabscheiders
liegt, und einem unteren Teil, der in einer Ebene parallel zur Ebene des
Endabscheiders liegt.
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In
einer am meisten bevorzugten Ausführungsform ist, wie in 1 dargestellt,
die Partikelabscheidungs-Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
am Oberende eines vertikal angeordneten Hochtemperatur-Wärmerückgewinnungssystems angebracht,
wie z.B. einem Rauchrohrkessel (nicht dargestellt). Der erzeugte
Gasstrom aus dem Vergasungsreaktor wird über ein Einlassrohr zur Oberseite des
Rauchrohrkessel-Behälters
geführt
und beim Durchströmen
der Partikelabscheidungs-Vorrichtung 10 vor dem Eintritt
in den Rauchrohrkessel um 90° abgelenkt.
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Wenn
der erzeugte Gasstrom in das Oberende des Wärmerückgewinnungs-Abschnitts eintritt, trifft
das Gas zuerst auf den Primärabscheider 28 mit seinem
vertikalen Teil 12 und seinem horizontalen Teil 14.
Das vertikale Teil 12 ist mit im Wesentlichen rechteckigen
Tragrahmenelementen 32 versehen, die das Drahtgewebematerial 30'' stützen, das als Siebmittel für ein Abscheiden
von partikelförmigen Stoffen
aus dem erzeugten Gasstrom dient. Welcher Art die Tragstruktur,
z.B. die Tragrahmenelemente 32, sind, bleibt der Auswahl
und der praktischen Ausführung überlassen,
da hinsichtlich der Form der Tragrahmenelemente 32 keine
kritischen Umstände
bekannt geworden sind. Die Tragrahmenelemente 32 könnten also
auch andere geometrische Formen haben, wie z.B. Dreiecke, Kreise
oder Quadrate. Notwendig ist lediglich, dass der mit Hilfe der Tragrahmenelemente 32 aufgebaute
Primärabscheider 28 genügend robust
ist für
einen Druckabfall von 0,5 pounds pro Quadrat-Inch (3,5 kPa) und
für das
Auftreffen von partikelförmigen
Stoffen in dem erzeugten Gasstrom mit einer Geschwindigkeit von
80 Fuß pro Sekunde
(25 m/sec). Das horizontale Teil 14 des Primärabscheiders 28 ist
in dieser bevorzugten Ausführungsform
am vertikalen Teil 12 an der unteren Kante befestigt und
bildet mit ihm ein L-förmiges
Element. Der horizontale Teil 14 ist außerdem mit Tragrahmenelementen 32 gebildet
und in seiner Form im Wesentlichen der des das Hochtemperatur-Wärmerückgewinnungs-System enthaltenden
Behälters
angepasst, der in dieser bevorzugten Ausführungsform ein Zylinder ist.
Damit hat der Außenumfang
des horizontalen Teils 14 die Form eines Teilumfangs eines Kreises.
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Sowohl
vertikales Teil 12 wie horizontales Teil 14 sind
mit Drahtgewebematerial 30'' bedeckt. Das
Drahtgewebematerial 30'' ist mit einem
beliebigen bekannten Verfahren wie Schweißen oder z.B. mechanische Verbindungen
am vertikalen Teil 12 und am horizontalen Teil 14 befestigt.
Als Material für die
Herstellung des Drahtgewebes 30'' ist
jedes für die
Temperaturen und die korrodierende und erodierende Atmosphäre des erzeugten
Gasstroms ausgelegte Metall verwendbar, wie beispielsweise verschiedene
legierte Stähle,
die für
solchen Einsatz am geeignetsten sind. Typischerweise leisten legierte Stähle mit
Nickel und Chrom wie InconelTM 617,
ein eingetragenes Warenzeichen von Inco Alloys International, Inc.,
Huntington, WV, zufriedenstellende Dienste in korrodierender Atmosphäre. Auch
die IncoloyTM-Serie von Legierungen wie
z.B. IncoloyTM 800HT verfügt über für solche
Atmosphärearten
wünschenswerte
Eigenschaften. "Incoloy" ist ebenfalls ein
eingetragenes Warenzeichen von Inco Alloys International, Inc. Das
für diesen
Primärabscheider 28 eingesetzte Drahtgewebe 30'' kann in ähnlicher Weise auch für andere
Abschnitte der Partikelabscheidungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung Anwendung finden.
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Benachbart
dem Primärabscheider 28 ist
der Zwischenabscheider 16 angebracht. Wie in den bevorzugten
Ausführungsformen
nach 1 bis 3 dargestellt, besteht der Zwischenabscheider 16 aus drei
zylindrischen Strukturen oder Steigern, die jeweils – jedoch
nicht notwendigerweise – identisch sind.
Vertikale Innenträgerelemente 26 und
horizontale Innenträgerelemente 34 sind
zur Abstützung
des Drahtgewebematerials 30 im Zwischenabscheider 16 vorgesehen.
Eine Vielzahl von Innenträgerlementen 26 ist
zum Zweck gleichmäßiger Abstützung um
die zylinderförmige
Struktur herum einsetzbar und erscheint im Querschnitt durch die
zylindrische Form wie die Speichen eines Rades. Jedes der vertikalen Innenträgerelemente 26 ist
mit Öffnungen
versehen, durch die der erzeugte Gasstrom hindurchtreten kann, wobei
die Öffnungen
groß genug
bemessen sind, dass sie nicht zur Verstopfung der Vorrichtung 10 beitragen,
aber auch klein genug, dass die vertikalen Innenträgerelemente
genügend
strukturelle Stärke
behalten, um dem oben genannten Druckabfall standzuhalten. Die horizontalen
Innenträgerelemente 34 haben,
bei diesem zylindrischen Ausführungsbeispiel
des Zwischenabscheiders 16, praktischerweise die Form eines
flachen toroidalen Rings. Die offene Mitte des Rings erlaubt den
Durchtritt des erzeugten Gasstroms, während der Rand des Rings die
vertikalen Innenträgerelemente 26 horizontal
stabilisiert. Eine geeignete Befestigung zwischen horizontalen bzw.
vertikalen Trägerelementen 34 und 26 verstärkt und
versteift die Gesamtstruktur des Zwischenabscheiders 16.
In 3 wird die Vorrichtung 10 ohne Primärabscheider 28 dargestellt,
um die Betrachtung des Zwischenabscheiders 16 zu erleichtern.
Ebenfalls dargestellt ist das Oberende der zylindrischen Strukturen
oder Steiger mit ihrer Abdeckung aus Drahtgewebematerial 30.
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Der
Zwischenabscheider 16 stützt sich auf dem zentralen
Teil des Endabscheiders 18 ab, das in dieser bevorzugten
Ausführungsform
als flache, kreisrunde Platte ausgebildet und mit Drahtgewebematerial 30 bedeckt
ist, mit Ausnahme des Mittelteils, das normalerweise von Metallplatten
gebildet wird. Der Endabscheider stützt sich auf einer Vielzahl
von Querträgern 36 ab,
die nicht Teil der Erfindung sind und lediglich dazu dienen, die
Vorrichtung 10 als Ganzes abzustützen. Die Querträger 36 ihrerseits sind
wieder mit vertikalen Trägerstützen 24 verbunden,
die an der Behälterwandung
und/oder an der Rohrplatte (nicht dargestellt) des Wärmetauschers oder
des Rauchgaskessels angebracht sind. Horizontale Streben oder Träger 22 sind
an Zwischenabscheider 16 und Behälterwandungen durch Schweißen oder
mit mechanische Verbindungen befestigt. Eine oder mehrere horizontale
Versteifungen 20 an Primärabscheider 28 und
Behälterwandungen
sorgen dafür,
dass der Primärabscheider
in der vorgesehenen Position bleibt. Des weiteren sind eine Anzahl Primärabscheider-Trägerstützen 38,
gleich den vertikalen Tägerstützen 24 oder
von diesen verschieden, vorgesehen, um das horizontale Teil 14 in
seiner Stellung zu halten.
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Das
Drahtgewebematerial besitzt im Wesentlichen quadratische Maschenöffnungen
von über 0,625
Inches (1,6 cm). Die quadratischen Maschenöffnungen des Drahtgewebematerials
liegen vorzugsweise im Bereich von 0,625 Inches (1,6 cm) bis 0,75
Inches (1,9 cm).
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Während die
Partikelabscheidungs-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
dafür gedacht
ist, partikelförmige
Stoffe aus dem Syngasstrom zu entfernen, stellt die Größe der partikelförmigen Stoffe,
die hauptsächlich
aus verkohlten Rückständen bestehen,
und die Größe der Öffnungen
des Drahtgewebematerials in Verbindung mit der Größe der Wärmetauscher-Rohre
sicher, dass kleinere Partikel durch das System hindurchströmen; ihre
Entfernung und Rückgewinnung
zum Recycling im Vergaser muss mit anderen Mitteln durchgeführt werden. Es
genügt,
dass ein ordnungsgemäßer Syngas-Produktionszyklus
ununterbrochen über
Wochen und Monate oder länger
bei Einsatz der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung aufrechterhalten werden kann.
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Die
Partikelabscheidungs-Vorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
muss im Wesentlichen aus Material bestehen, das für die Temperatur des
erzeugten Gasstroms ausgelegt ist, die normalerweise über 1700° F (925° C) liegt.
Der Druck innerhalb des Systems kann sich zwischen 350 psig (2400 kPa)
und 450 psig (3100 kPa) bewegen und sollte für einen Druckunterschied von
etwa 10 psig (70 kPa) ausgelegt sein.