EP0351563A1 - Anlage für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger - Google Patents

Abstract

Anlage für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger, insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle, im Wege der Druckvergasung mit einem vertikalen Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat, der von unten nach oben durchströmt ist, einem vertikalen Konvektionskühlungs-Apparat, der von dem Produktgas von oben nach unten durchströmt ist und einer gekühlten Verbindungsleitung zwischen dem Kopf des Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparates und dem Kopf des Konvektionskühlungs-Apparates. Der Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat weist einen aus Rohren gebildeten, im Horizontalschnitt kreisförmigen Schacht, einen unteren Flüssigschlackeauslaß und ein oberes düsenförmig eingezogenes Anschlußteilstück für die Verbindungsleitung auf. Er ist zur Abkühlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackepartikel eingerichtet. Der Konvektionskühlungs-Apparat ist mit einem unteren Abzug für das Produktgas und mitgeführter Schlackepartikel ausgerüstet. Der Schacht ist in bezug auf die Strömung des Produktgases als Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal ausgeführt, der von Einrichtungen für die unmittelbare und/oder mittelbare Zuführung von fremden Kühlmitteln frei ist. Der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal ist in bezug auf die Kühlung des Produktgases als Strahlungskühler für das Produktgas so ausgelegt, daß allein durch die Strahlungskühlung die ausreichende Verfestigung mit mitgerissener Schlacke erfolgt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anlage für die Er­zeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger, insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle, im Wege der Druckvergasung, - mit einem vertikalen Vergasungs/Strahlungsküh­lungs-Apparat, der von unten nach oben durchströmt ist, einem verti­kalen Konvektionskühlungs-Apparat, der von oben nach unten durch­strömt ist und einer gekühlten Verbindungsleitung zwischen dem Kopf des Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparates und dem Kopf des Kon­vektionskühlungs-Apparates, wobei der Vergasungs/Strahlungskühlungs­Apparat einen aus Rohren gebildeten, im Horizontalschnitt kreisförmi­gen Schacht, einen unteren Flüssigschlackeauslaß und ein oberes düsenförmig eingezogenes Anschlußteilstück für die Verbindungsleitung aufweist sowie zur Abkühlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackepartikel eingerichtet ist und wobei der Konvektionskühlungs-Apparat mit einem unteren Abzug für das Produktgas und mitgeführte Schlackepartikel ausgerüstet ist. Das Produktgas fällt als rohes Produktgas an und wird danach gereinigt. Es besteht hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff und wird beispielsweise als Synthesegas für die Herstellung von Kohlenwasser­stoffen, als Heizgas, insbesondere für Gasturbinen von Gas- und Dampfturbinenkraftwerken oder auch als Reduktionsgas für metallur­gische Zwecke eingesetzt. - In bezug auf die Chemie und die Physik der Druckvergasung, insbesondere der Kohledruckvergasung, allgemein wird auf die Fachliteratur verwiesen. Das Produktgas verläßt die Ver­gasungsstufe mit einer Temperatur von über 1.300° bis 1.700° C. Es versteht sich, daß für die Zuführung, Förderung und Abführung der am Prozeß beteiligten Mengenströme die entsprechenden Einrichtungen vorgesehen sind.
• Bei der bekannten gattungsgemäßen Anlage (EP 0 115 094), von der die Erfindung ausgeht, ist der Schacht im Anschluß an die Verga­sungsstufe mit einer Quencheinrichtung für die unmittelbare Zufüh­rung eines fremden Kühlmittels (wie Wasserdampf, gekühltes Produkt­gas und dergleichen) versehen. Hier wird das Produktgas so weit ab­gekühlt, daß die mitgerissenen Schlackepartikel ausreichend verfestigt sind und nicht mehr kleben. Im Strahlungskühlungsteil wird mittelbar ein fremdes Kühlmittel zugeführt, sind nämlich die Register eines Dampfüberhitzers angeordnet. Erst danach tritt das Produktgas in die Verbindungsleitung ein. Die bekannten Maßnahmen sind der Kritik offen: Die Probleme, die beim Betrieb einer gattungsgemäßen Anlage auftreten, sind einerseits gasdynamischer Natur und insoweit den Ge­setzen der Aerodynamik unterworfen, sind aber andererseits wärmeaus­tauschtechnischer Natur und insoweit den Gesetzen der Thermodynamik unterworfen. Hinzu kommt die Chemie der Zusammenhänge mit ihrer Reaktionskinetik. Die Aerodynamik einerseits, die Thermodynamik an­dererseits sind von ihren eigenen Randbedingungen beherrscht und die Chemie der Zusammenhänge darf nicht gestört werden. Bei der vor­stehend beschriebenen bekannten Ausführungsform ist die physikalische Phänomenologie komplex und der Betrieb kaum optimierbar sowie unter­schiedlichen Betriebsbedingungen kaum anpaßbar. Störende, aus Exer­gieverlusten resultierende Wirkungsgradverluste müssen in Kauf ge­nommen werden. Im übrigen ist die Tragwirkung des Gasstromes in be­zug auf mitgerissene Schlackepartikel auf dem Strömungsweg des Pro­ duktgases von der Vergasungsstufe bis zum Verlassen des Konvektions­kühlungs-Apparates nicht gewährleistet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Anlage so weiter auszubilden, daß ein Betrieb mit wesentlich verbessertem Wirkungsgrad und reduzierten Exergieverlusten möglich ist.
• Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Schacht in bezug auf die Strömung des Produktgases als Gleichgeschwindigkeits-­Strömungskanal ausgeführt ist, der von Einrichtungen für die unmit­telbare und/oder mittelbare Zuführung von fremden Kühlmitteln frei ist, und daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal in bezug auf die Kühlung des Produktgases als Strahlungskühler so ausgelegt ist, daß allein durch die Strahlungskühlung die ausreichende Verfestigung der mitgerissenen Schlackepartikel erfolgt. Der Ausdruck Gleichge­schwindigkeits-Strömungskanal bezeichnet im Rahmen der Erfindung einen Strömungskanal, der sicherstellt, daß die über den Strömungs­querschnitt gemittelte Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases über die Länge des Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanals ausreichend kon­stant ist und jedenfalls nicht so absinkt, daß das Tragvermögen für die Schlackepartikel störend beeinträchtigt und eine Agglomeration der­selben in Wirbelzonen vermieden wird. Der Gleichgeschwindigkeits-Strö­mungskanal ist, wie bei Dampfkesseln üblich, aus Rohren aufgebaut, und zwar mit möglichst glatter Innenwandung zum Strömungskanal hin.
• Die Erfindung geht von der zur Erfindung gehörenden Erkenntnis aus, daß bei der bekannten Ausführungsform die aerodynamischen und die thermodynamischen Zusammenhänge nicht getrennt und unabhängig von­ einander zu beeinflussen sind. Die aerodynamischen und die thermody­namischen Zusammenhänge bilden vielmehr einen Komplex, der sich auch mit den Mitteln der modernen Meß- und Regeltechnik im Betrieb kaum entkoppeln und optimieren sowie unterschiedlichen Betriebsver­hältnissen anpassen läßt. Demgegenüber werden erfindungsgemäß die Aerodynamik und die Thermodynamik weitgehend getrennt. Die Thermo­dynamik wird nicht mehr auf Kosten der Aerodynamik eingerichtet und umgekehrt. Folglich lassen sich die durchzuführenden Optimierungs­aufgaben lösen und die Betriebsverhältnisse mit den Hilfsmitteln der modernen Meß- und Regeltechnik steuern. Die Reaktionskinetik wird störend nicht beeinflußt und eher verbessert. Grundsätzlich ist es be­kannt, bei einer Anlage für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger eine Quencheinrichtung einer Strah­lungskühlungsstufe nachzuschalten (VGB Kraftwerkstechnik 59, 1979, Seite 565, Bild 3). Bei dieser bekannten Ausführungsform befindet sich die Quencheinrichtung jedoch am Eingang eines als Verdampfer funk­tionierenden Apparates, dessen Querschnitt gegenüber dem Querschnitt des Schachtes der Strahlungskühlungsstufe beachtlich vergrößert ist, was die Stabilität der Verfahrensführung beeinträchtigt und hinsicht­lich der Beherrschung der Flugstaubbilanz in dieser Zone Sonderein­richtungen erfordert.
• Je nach der Temperaturdifferenz, mit der zwischen der Vergasungsstufe und dem Eintritt des Produktgases in die Verbindungsleitung gearbei­tet wird, kann der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal über seine gesamte Länge mit konstantem Querschnitt kreiszylindrisch ausgeführt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Querschnitt des Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanals an die Volumenreduzierung an­ zupassen, die durch die Abkühlung durch Strahlungskühlung eintritt. In diesem Zusammenhang ist eine Ausführungsform der Erfindung da­durch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal als im Querschnitt zylindrischer Strömungskanal ausgebildet sowie als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases bis auf etwa 1.000° C bei Eintritt in die Verbindungsleitung ausgelegt ist und daß im Bereich des düsenförmig eingezogenen Anschlußteilstückes für die Verbindungsleitung eine Quencheinrichtung für die Einführung fremder Kühlmittel angeordnet sowie ein anschließendes Teilstück der Verbin­dungsleitung als Direktkühlstrecke eingerichtet und für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700° C ausgelegt ist. Eine andere Ausfüh­rungsform der Erfindung ist in diesem Zusammenhang dadurch gekenn­zeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal einen in Strö­mungsrichtung nach Maßgabe der abkühlungsbedingten Volumenreduzie­rung des Produktgases abnehmenden, nach wie vor kreisförmigen, Querschnitt aufweist und als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700° C ausgelegt ist. - Die beschriebenen Aus­führungsformen schließen nicht aus, eine Quencheinrichtung am Ende der Verbindungsleitung und/oder am Beginn des Konvektionskühlungs-­Apparates anzuordnen.
• Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung beginnt in beiden Fällen der Strömungskanal unmittelbar oberhalb der Brennkammern der Vergasungsstufe. Im Rahmen der Erfindung kann der Gleichgeschwin­digkeits-Strömungskanal radiale Schotten aufweisen, die thermodyna­misch in die Strahlungskühlung integriert sind und aus aerodynami­schen Gründen die vorstehend definierte Gleichgeschwindigkeitsvertei­lung nicht beeinträchtigen. Auch im Rahmen der Erfindung kann mit einem Dampfüberhitzer gearbeitet werden. Insoweit ist auch im Rahmen der Erfindung die mittelbare Zuführung eines fremden Kühlmittels möglich, jedoch lehrt die Erfindung dazu, daß bei der Ausführungs­form mit Dampfüberhitzer dieser im oberen Teil des Konvektionsküh­lungs-Apparates angeordnet ist.
• Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird die mittlere Strömungsge­schwindigkeit des Produktgases grundsätzlich so eingerichtet, daß die Schlackepartikel aus der Strömung an keiner Stelle des Strömungs­weges herausfallen können. Bewährt hat es sich im Rahmen dieser Vor­gabe, die Auslegung so zu treffen, daß der Vergasungs/Strahlungs­kühlungs-Apparat für eine Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases für kleiner 1 m/sec. eingerichtet ist. Um Störungen durch Ablagerun­gen zu beherrschen, empfiehlt es sich, den Gleichgeschwindigkeits-­Strömungskanal mit Abklopfreinigungseinrichtungen auszurüsten, die außen am Schacht angreifen. Aus gleichen Gründen kann auch der Konvektionskühlungs-Apparat mit Abklopfreinigungseinrichtungen ausge­rüstet sein. Weiterhin empfiehlt die Erfindung, daß die Verbindungs­leitung kompensatorfrei ausgerüstet und kompensatorfrei an den Ver­gasungs/Strahlungskühlungs-Apparat bzw. an den Konvektionskühlungs-­Apparat angeschlossen und daß der Konvektionskühlungs-Apparat unter Zwischenschaltung einer Ausgleichseinrichtung für Wärmedehnungen an sein Fundament angeschlossen ist.
• Der vollständige Verzicht auf eine Mischkühlung (Quench) im Verga­sungs/Strahlungskühlungs-Apparat ermöglicht es, das dort verfügbare Temperaturgefälle ausschließlich zur Dampferzeugung zu nutzen. Da­ durch werden bei der erfindungsgemäßen Anlage im Vergleich zur be­kannten Ausführungsform (EP 0 115 094) die Exergieverluste um ca. 2 %-Punkte verringert, was z. B. bei einer Integration der erfin­dungsgemäßen Anlage in ein Gas-Dampfturbinenkraftwerk den Netto­wirkungsgrad der Stromerzeugung um ca. 2 %-Punkte verbessert.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­rungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zei­gen in schematischer Darstellung
• Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage,
• Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1 und
• Fig. 3 einen Schnitt in Richtung AB durch den Gegenstand der Fig. 2.
• Die in den Figuren dargestellte Anlage ist für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger, insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle, im Wege der Druckvergasung bestimmt und eingerichtet. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören
  ein vertikaler Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat 1, der von unten nach oben durchströmt ist, wie es die Pfeile in den Fig. 1 und 2 andeuten,
  ein vertikaler Konvektionskühlungs-Apparat 2, der von dem Produktgas von oben nach unten durchströmt ist, und
  eine gekühlte Verbindungsleitung 3 zwischen dem Kopf des Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparates 1 und dem Kopf des Konvektionskühlungs-Apparates 2.
• Der Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat 1 weist einen aus Rohren 4 gebildeten, im Horizontalschnitt kreisförmigen Schacht, einen unteren Flüssigschlackeauslaß 5 und ein oberes, düsenförmig eingezogenes An­schlußteilstück 6 für die Verbindungsleitung 3 auf. Er ist zur Abküh­lung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mit­gerissener Schlackepartikel eingerichtet. Der Vergasungs/Strahlungs­kühlungs-Apparat besteht aus einem Vergasungsteil 1a und einem Strahlungskühlungsteil 1b. Der Konvektionskühlungs-Apparat 2 ist mit einem unteren Abzug 7 für das Produktgas und mitgeführter Schlacke­partikel ausgerüstet. Ein Zyklon 8 oder Filter ist nachgeschaltet.
• Der Schacht ist in bezug auf die Strömung des Produktgases als Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 ausgeführt. Er ist von Ein­richtungen für die unmittelbare und/oder mittelbare Zuführung von fremden Kühlmitteln frei. Der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 ist in bezug auf die Kühlung des Produktgases als Strahlungskühler eingerichtet und so ausgelegt, daß allein durch die Strahlungskühlung die ausreichende Verfestigung der mitgerissenen Schlackepartikel er­folgt.
• Die ausgezogene Ausführungsform in der Fig. 1 macht deutlich, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 als im Querschnitt zy­lindrischer Strömungskanal ausgebildet sowie als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases bis auf etwa 1.000° C bei Eintritt in die Verbindungsleitung 3 ausgelegt ist. Diese Temperatur wurde in die Fig. 1 mit Hinweisstrich auf die ausgezogen gezeichnete Ausfüh­rungsform eingetragen. Im Bereich des düsenförmig eingezogenen An­schlußteilstückes 6 für die Verbindungsleitung 3 und/oder unmittelbar im Anschluß daran ist eine Quencheinrichtung 10 für die unmittelbare Einführung fremder Kühlmittel erkennbar. Im übrigen ist ein an­schließendes Teilstück 11 der Verbindungsleitung 3 als Direktkühl­strecke eingerichtet und für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700° C ausgelegt. Die in Fig. 1 strichpunktiert gezeichnete Ausfüh­rungsform ist von einer Quencheinrichtung 10 frei. Der Gleichgeschwin­digkeits-Strömungskanal 9 besitzt einen in Strömungsrichtung nach Maßgabe der abkühlungsbedingten Volumenreduzierung des Produktgases abnehmenden Querschnitt. In der Zeichnung ist diese Abgabe als li­neare Abnahme des Querschnittes dargestellt und übertrieben gezeich­net. In Strenge folgt diese Reduzierung des Querschnittes eher einer Exponentialfunktion. Dieser strichpunktiert gezeichnete Gleichgeschwin­digkeits-Strömungskanal 9 ist als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700° C ausgelegt, wie in die Fig. 1 eben­falls eingetragen wurde. In beiden Fällen beginnt der Gleichgeschwin­digkeits-Strömungskanal 9 unmittelbar oberhalb der Brennkammern 12 des Vergasers 13, die im übrigen insbesondere in der Fig. 3 erkenn­bar sind, die einen Schnitt in Richtung AB durch den Gegenstand der Fig. 2 darstellt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besitzt der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal im übrigen radiale Schotten 14, die thermodynamisch in die Strahlungskühlung integriert sind. Auch diese erkennt man in der Fig. 3. Im übrigen ist im Ausführungsbei­spiel stets ein Dampfüberhitzer 15 vorgesehen, er befindet sich im oberen Teil des Konvektionskühlungs-Apparates 2.
• Die Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases ist bei der erfindungs­gemäßen Anlage grundsätzlich beliebig. Sie soll möglichst klein ge­wählt werden, um zu erreichen, daß nur sehr feinkörnige Schlacke­teilchen mitgerissen werden. So mag der Gleichgeschwindigkeits-Strö­mungskanal 9 für eine Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases von kleiner als 1 m/sec. eingerichtet sein. Da der Querschnitt der Verbin­dungsleitung 3 wesentlich geringer ist, ist sichergestellt, daß die Schlackepartikel von dem Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat 1 in den Konvektionskühlungs-Apparat 2 überführt werden.
• Sowohl in der Fig. 1 als auch in der Fig. 2 sind Abklopfreinigungs einrichtungen 16 angedeutet, die außen an dem Schacht angreifen, der den Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 bildet. Man erkennt sie aber auch an dem Konvektionskühlungs-Apparat 2. Sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. 1 als auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Verbindungsleitung 3 kompensatorfrei ausgeführt und kompensatorfrei an den Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat 1 bzw. an den Konvektionskühlungs-Apparat 2 angeschlossen. Der Konvektions­kühlungs-Apparat 2 ist unter Zwischenschaltung einer Ausgleichsein­richtung 17, die thermisch oder hydraulisch funktioniert, an sein Fundament 18 angeschlossen. Im einzelnen ist zu den beschriebenen Anlagen und ihrer Funktionsweise folgendes vorzutragen:
• Durch die Brenner 19 der Brennkammer 12 werden der fein aufgemah­lene Brennstoff, vornehmlich 75 % kleiner 0,09 mm, in Mischung mit einem sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel (Sauerstoff bis Luft) unter Zusatz von Prozeßdampf in den Vergaser 13 eingebracht, wo der Brennstoff in ein Gas, das im wesentlichen CO und H₂ enthält, durch Partialoxydation umgewandelt wird. Der Vergaser 13 ist durch den un­teren Teil der Rohrwandkonstruktion des Gleichgeschwindigkeits-Strö­mungskanals 9 bzw. eines vorgeschalteten Apparates gebildet und mit einer korrosionsbeständigen Auskleidung mit definierter Wärmedurch­gangszahl ausgeführt. Der Strahlungskühlungs-Apparat 1b sowie der Konvektionskühlungs-Apparat 2 stellen ein Kühlsystem dar, in dem hochgespannter Dampf erzeugt wird. Dagegen kann der Vergasungsteil 1a ein Kühlmedium enthalten, das bei niedrigeren Temperaturen als sie dem hochgespannten Dampf entsprechen, arbeitet. Die bei 5 aus­tretende flüssige Schlacke wird in einem Wasserbad 20 verfestigt. Die Schlacke gelangt zu dem Brecher 21, der die Schlacke auf eine Kör­nung kleiner 25 mm bricht. Die gebrochene Schlacke wird aus dem Sy­stem ausgetragen. Der Stand des Wasserbades 20 wird durch Zu- und Abführung von Schlackekühlwasser gehalten. Die Rohrwandkonstruktion ist in einem zylindrischen Druckmantel 22 in der Weise angeordnet, daß der Systemdruck des Kühlsystems die Temperatur bestimmt, mit der der Druckmantel 22 belastet wird. Der Vergaser 13 und der Gleichge­schwindigkeits-Strömungskanal 9 haben getrennte Kühlsysteme. Das in dem Vergaser 13 erzeugte heiße Gas führt teigige bis flüssige Schlacke­partikel mit und verläßt den Vergaser 13 aufwärtsströmend. In dem Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 9 werden das Rohgas und die mitgeführten Partikel so abgekühlt, daß die mitgeführten Partikel praktisch fest sind und beim Einlauf in die Direktkühlstrecke 11 und innerhalb derselben keine Agglomeration der Partikel auftritt. Der Querschnitt der Quencheinrichtung 10 geht stufenlos auf den erforder­lichen Mischquerschnitt über, wodurch sich die Geschwindigkeit ent­sprechend erhöht. In dem nachfolgenden aufsteigenden Gasweg liegt die Tragfähigkeit des Gasstromes für Partikel in Richtung steigender Grenzkorndurchmesser. Auch in dem Gleichgeschwindigkeits-Strömungs­kanal 9 sind die Strömungsquerschnitte so gestaltet, daß die Tragfä­higkeit der Gasströmung für Partikel in Richtung steigender Grenz­korndurchmesser liegt. Auch die Verbindungsleitung 3 und der Konvek­tionskühlungs-Apparat 2 sind wie der Druckmantel 22 mit einer Rohr­wandkonstruktion ausgeführt. Das gekühlte Produktgas verläßt den Konvektionskühlungs-Apparat 2 über den Auslaß 7, in dem Zyklon 8 werden die Schlackepartikel abgeschieden und ausgeschleust. Das Gas verläßt den Zyklon 8 über den Auslaß 23.

Claims (11)

1. Anlage für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger, insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle, im Wege der Druckvergasung, - mit
einem vertikalen Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat, der von unten nach oben durchströmt ist,
einem vertikalen Konvektionskühlungs-Apparat, der von oben nach unten durchströmt ist und
einer gekühlten Verbindungsleitung zwischen dem Kopf des Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparates und dem Kopf des Konvektionskühlungs-Apparates,
wobei der Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat einen aus Rohren gebildeten, im Horizontalschnitt kreisförmigen Schacht, einen unteren Flüssigschlackeauslaß und ein oberes konisch eingezogenes Anschluß­teilstuck für die Verbindungsleitung aufweist sowie zur Abkühlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackepartikel eingerichtet ist und wobei der Konvektionskühlungs-­Apparat mit einem unteren Abzug für das Produktgas und mitgeführte Schlackepartikel ausgerüstet ist, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Schacht in bezug auf die Strömung des Produktgases als Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) ausgeführt ist, der von Einrichtungen für die unmittelbare und/oder mittelbare Zuführung von fremden Kühlmitteln frei ist, und daß der Gleichge­schwindigkeits-Strömungskanal (9) in bezug auf die Kühlung des Pro­duktgases als Strahlungskühler so ausgelegt ist, daß allein durch die Strahlungskühlung die ausreichende Verfestigung mit mitgerissener Schlacke erfolgt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleich­geschwindigkeits-Strömungskanal (9) als im Querschnitt zylindrischer Strömungskanal ausgebildet sowie als Strahlungskühler für eine Ab­kühlung des Produktgases bis auf etwa 1.000° C bei Eintritt in die Verbindungsleitung (3) ausgelegt ist und daß im Bereich des düsen­förmig eingezogenen Anschlußteilstückes (6) für die Verbindungsleitung (3) und/oder im unmittelbaren Anschluß daran eine Quencheinrichtung (10) für die Einführung fremder Kühlmittel angeordnet sowie ein an­schließendes Teilstück (11) der Verbindungsleitung (3) als Direktkühl­strecke eingerichtet und für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700° C ausgelegt ist.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleich­geschwindigkeits-Strömungskanal (9) einen in Strömungsrichtung nach Maßgabe der abkühlungsbedingten Volumenreduzierung des Produktga­ses abnehmenden Querschnitt aufweist und als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 700° C ausgelegt ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) unmittelbar ober­halb der Brennkammern (12) des Vergasers (13) beginnt.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) radiale Schotten (14) aufweist, die in die Strahlungskühlung integriert sind.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausführungsform mit Dampfüberhitzer (15) dieser im oberen Teil des Konvektionskühlungs-Apparates (2) angeordnet ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) für eine Strömungs­geschwindigkeit des Produktgases von kleiner als 1 m/sec. eingerichtet ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (9) mit Abklopfreini­gungseinrichtungen (16) ausgerüstet ist, die außen am Gleichgeschwin­digkeits-Strömungskanal (9) angreifen.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Konvektionskühlungs-Apparat (2) mit Abklopfreinigungsein­richtungen (16) ausgerüstet ist.

10. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungsteil (1a) des Vergasungs/Strahlungskühlungs-Appara­tes (1) vom Kühlsystem des Strahlungskühlungsteils (1b) getrennt ist, wobei der Arbeitsdruck und/oder die Arbeitstemperatur des Kühlmediums in beiden Systemen unterschiedlich sind.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­net, daß die Verbindungsleitung (3) kompensatorfrei ausgeführt und kompensatorfrei an den Vergasungs/Strahlungskühlungs-Apparat (1) bzw. an den Konvektionskühlungs-Apparat (2) angeschlossen ist und daß der Konvektionskühlungs-Apparat (2) unter Zwischenschaltung einer Ausgleichseinrichtung (17) für Wärmedehnungen an sein Funda­ment (18) angeschlossen ist.

Images