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EP0416242A1 - Anlage für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger - Google Patents

Anlage für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger Download PDF

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Publication number
EP0416242A1
EP0416242A1 EP90113136A EP90113136A EP0416242A1 EP 0416242 A1 EP0416242 A1 EP 0416242A1 EP 90113136 A EP90113136 A EP 90113136A EP 90113136 A EP90113136 A EP 90113136A EP 0416242 A1 EP0416242 A1 EP 0416242A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
product gas
cooling
reactor
gasification
reaction zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP90113136A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0416242B1 (de
Inventor
Michael Lang
Gerhard Wilmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krupp Koppers GmbH
Original Assignee
Krupp Koppers GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krupp Koppers GmbH filed Critical Krupp Koppers GmbH
Publication of EP0416242A1 publication Critical patent/EP0416242A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0416242B1 publication Critical patent/EP0416242B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/485—Entrained flow gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/86—Other features combined with waste-heat boilers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1846—Partial oxidation, i.e. injection of air or oxygen only

Definitions

  • the invention relates to a plant for the production of a product gas from a finely divided carbon carrier, in particular from fine-grained to dusty coal, by pressure gasification, - with a vertical reactor with gasification part and radiation cooling boiler, which flows through the reactor from bottom to top, a vertical convection cooling apparatus, which is flowed from top to bottom, and a cooled connecting line between the head of the reactor and the head of the convection cooling apparatus, the reactor having a shaft formed from pipes, a lower liquid slag outlet and an upper, retracted connecting section for the connecting line and for cooling the product gas until sufficiently entrained liquid entrained slag particles are set up, the convection cooling apparatus being equipped with a lower outlet for the product gas and for entrained slag particles, and Pierre i furthermore, the gasification part of the reactor has a lower primary reaction zone and an upper secondary reaction zone.
  • the reaction mainly leads to CO2 and H2 O.
  • a water gas reaction takes place, which leads to the product gas consisting essentially of CO2 and H2.
  • the product gas is obtained as raw product gas and is then cleaned. It is used, for example, as a synthesis gas for the production of hydrocarbons, as a heating gas, in particular for gas turbines, or as a reducing gas for metallurgical purposes.
  • the product gas stream leaves the gasification section at a temperature in the range from 1300 ° C. to 1700 ° C.
  • the aim in this area is a temperature of the product gas at approximately 1400 ° C.
  • the overall height ratios are so balanced in relation to the so-called slag split that the product gas does not entail fine-particle slag and the slag mainly runs off liquid from the gasification part.
  • the overall height of the gasification part is set up in such a way that a sufficiently high gasification efficiency is achieved and the product gas does not entrain fine-particle carbon carriers that are not gassed. If the height of the gasification part were to be reduced in the known systems, the slag split and the gasification efficiency would be adversely affected. The product gas would entrain too much slag and, to a disruptive degree, non-gassed fine carbon carriers.
  • the invention has for its object to provide a system of the intended purpose described above and the basic structure specified at the outset, the gasification part of which is characterized by a considerable reduction in the overall height, without interfering impairment of the gasification efficiency and the slag split, without enlarging the cross section of the gasification part .
  • the invention teaches that the gasification part, at least in the region of the secondary reaction zone, has radial bulkheads which are cooled with water and leave a central region free, and that the surface of the bulkheads is provided with pins and is coated with a refractory material.
  • the invention achieves a reduction in the overall height of the gasification part without increasing the cross-section, in that, in deviation from the prevailing building theory, the bulkheads set up as indicated are at least guided into the gasification part.
  • the thermodynamic relationships, in particular the reaction sequence are not significantly disturbed by the cooled bulkheads arranged in the gasification part, although in the gasification part with its significantly reduced overall height, the product gas formed is cooled down to a temperature in the range from 1300 ° C. to 1700 ° C. , preferably to a temperature of about 1400 ° C. This is due on the one hand to the fact that the bulkheads leave a central flow area free.
  • the bulkheads in the gasification part are coated with refractory material in the manner described.
  • the liquid slag that runs off the bulkheads is deposited on these bulkheads.
  • the radiation interaction with the components to be formed depends on the surface temperature of the slag that runs off, which is considerably higher than the temperature of the bulkhead walls or even the cooling pipes in the bulkheads. Otherwise, the radial bulkheads define chambers between them.
  • the spacing of the bulkheads can be chosen such that the cooling influence of the bulkheads on the desired reactions is relatively small even in the center of these chambers between the radial bulkheads, so that the radiation efficiency is not adversely affected.
  • the bulkheads with their leading edges and their coated surfaces increase the slag discharge so that, despite the reduced overall height of the gasification part, the slag split is not impaired, even if the flow rate is relatively high.
  • the secondary reaction zone is drawn into a lower section of the radiation cooling boiler and this section of the radiation cooling boiler also has cooled radial bulkheads which leave a central area free and provided with pins and with a refractory Material are coated.
  • the radial bulkheads from the gasification are also used Part lead to the upper part of the radiation cooling boiler and only with a coating of a refractory material in the area of the secondary reaction zone in the gasification part or in the lower part of the radiation cooling boiler.
  • the overall height of the gasification part can be reduced by half and by more than half. Based on the radiation cooling part, the design can be made such that the gasification part has a height that is approximately a factor of 0.5 to 0.4 less than the height of the radiation cooling part. If you compare the height of the secondary reaction zone in the plant according to the invention with a secondary reaction zone which is of classic design without bulkheads, the height of the embodiment according to the invention is 0.2 to 0.8 times smaller. Operation with significantly improved efficiency and reduced energy losses is possible if the following further measures are implemented in combination with the measures described.
  • the reactor has a shaft, which is designed with respect to the disturbance of the product gas as a constant-speed flow channel, into which the cooled bulkheads protrude radially and that of devices for the supply of third parties Coolant is free, and that the constant-velocity flow channel is designed as a radiation cooler with respect to the cooling of the product gas so that the entrained slag is sufficiently solidified solely by the radiation cooling.
  • a foreign coolant is not introduced means that a quench device is not provided in the radiation cooling boiler.
  • the constant-velocity flow channel has a cross section which decreases in the flow direction in accordance with the cooling-related volume reduction of the product gas.
  • the constant-speed flow channel begins in the gasification section immediately above the combustion chambers of the gasification burners.
  • the constant-speed flow channel can also be designed as a flow channel with a cylindrical cross section and as a radiation cooler for cooling the product gas down to about 1300 ° C to 1000 ° C upon entry into the connecting line, a drawn connecting part for the connecting line and / or a quenching device for the introduction of external coolants is then arranged and a subsequent section of the connecting line is set up as a direct cooling section and is designed for cooling the product gas to about 1000 ° C. to 700 ° C.
  • the flow rate of the product gas can be within wide limits in the equipotential flow channel, e.g. B. vary from 0.2 to 20 m / sec.
  • the constant speed flow channel is preferably for a flow speed of the product gas of less than 1 m / sec. set up.
  • the system shown in the figures is used to generate a product gas from a finely divided carbon carrier.
  • a finely divided carbon carrier In particular from fine-grained to dust-like coal or a similar fuel, by means of pressure gasification.
  • Belong to the basic structure a vertical reactor with gasification part 1 and radiation cooling boiler 2, which is flowed through from bottom to top, a vertical convection cooling apparatus 3, which is flowed through from top to bottom and a cooled connecting line 4 between the head of the reactor 1, 2 and the head of the convection cooling apparatus 3.
  • the arrangement is such that the reactor 1, 2 is a substantially circular circular section formed from tubes 5 Has shaft 6, a lower liquid slag outlet 7 and an upper retracted connector 3 for the connecting line 4.
  • the burners 9 are arranged in the lower region of the gasification part 1.
  • the reactor 1, 2 is set up to cool the product gas until sufficient solidified entrained slag particles.
  • the convection cooling apparatus 3 is equipped with a lower vent 10 for the product gas and for entrained slag particles.
  • the gasification part 1 of the reactor has a lower primary reaction zone 11 and an upper secondary reaction zone 12.
  • the secondary reaction zone 12 is drawn into a lower section of the radiation cooling boiler 2 and that this section of the radiation cooling boiler also has guided radial bulkheads 13 which leave a central area 14 free and which are provided with pins 15 provided and coated with a refractory material 16.
  • the radial bulkheads 13 are also in the embodiment from the Ver Gasing part 1 out into the upper part of the radiation cooling boiler 2, but only in the area of the secondary reaction zone 12 in the gasification part 1 or in the hatched area 17 of the radiation cooling boiler 2 with the pins 15 and a coating of a refractory material 16.
  • the reactor has a shaft 20 which is designed as a constant-speed flow channel with respect to the flow of the product gas. He is free from facilities for the direct supply of external coolants.
  • the constant-speed flow channel 20 is designed as a radiation cooler with respect to the cooling of the product gas and is designed such that the entrained slag particles are sufficiently solidified solely by the radiation cooling.
  • the constant-speed flow channel 20 is designed as a flow channel which is cylindrical in cross section and is designed as a radiation cooler for cooling the product gas down to approximately 1300 ° C. to 1000 ° C. upon entry into the connecting line 4.
  • a quench device 21 for the direct introduction of external coolants can be seen in the area of the connecting section 8 drawn in in the form of a nozzle for the connecting line 4 and / or in connection thereafter.
  • the connecting line 4 set up as a direct cooling section and designed for cooling the product gas to about 1000 ° C to 7000 ° C.
  • the constant-speed flow channel 20 has a cross section that decreases in the flow direction in accordance with the cooling-related volume reduction of the product gas.
  • the constant-speed flow channel 20 begins immediately above the burners 9, which can otherwise be seen in particular in FIG. 2, which represents a section in the direction AB through the object of FIG. 1. Otherwise, a steam superheater 22 is provided in the exemplary embodiment; it is located in the upper part of the convection cooling apparatus 3. Knock-out cleaning devices 23 are indicated in FIG. 1, which act on the outside of the shaft that forms the constant-speed flow channel 20. However, they can also be recognized by the convection cooling apparatus 3.

Landscapes

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Abstract

Anlage für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger, insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle, im Wege der Druckvergasung, mit einem vertikalen Reaktor mit Vergasungsteil und Strahlungskühlungskessel, welcher Reaktor von unten nach oben durchströmt ist, einem vertikalen Konvektionskühlungsapparat, der von oben nach unten durchströmt ist, und einer gekühlten Verbindungsleitung zwischen dem Kopf des Reaktors und dem Kopf des Konvektionskühlungsapparates. Der Reaktor weist einen aus Rohren gebildeten Schacht, einen unteren Flüssigschlackeauslaß und ein oberes, eingezogenes Anschlußteilstück für die Verbindungsleitung auf. Er ist zur Abkühlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackepartikel eingerichtet. Der Konvektionskühlungsapparat ist mit einem unteren Abzug für das Produktgas und für mitgerissene Schlackepartikel ausgerüstet. Der Vergasungsteil des Reaktors weist eine untere Primärreaktionszone und eine obere Sekundärreaktionszone auf. Der Vergasungsteil besitzt im Bereich der Sekundärreaktionszone radiale Schotten, die mit Wasser gekühlt sind und einen zentralen Bereich freilassen Die Oberfläche der Schotten ist mit Stiften versehen und mit einem feuerfesten Werkstoff beschichtet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anlage für die Erzeugung eines Produkt­gases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger, insbesondere aus fein­körniger bis staubförmiger Kohle, im Wege der Druckvergasung, - mit einem vertikalen Reaktor mit Vergasungsteil und Strahlungsküh­lungskessel, welcher Reaktor von unten nach oben durchströmt ist, einem vertikalen Konvektionskühlungsapparat, der von oben nach unten durchströmt ist, und einer gekühlten Verbindungsleitung zwi­schen dem Kopf des Reaktors und dem Kopf des Konvektionskühlungs­apparates, wobei der Reaktor einen aus Rohren gebildeten Schacht, einen unteren Flüssigschlackeauslaß und ein oberes, eingezogenes Anschlußteilstück für die Verbindungsleitung aufweist sowie zur Ab­kühlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackepartikel eingerichtet ist, wobei der Konvek­tionskühlungsapparat mit einem unteren Abzug für das Produktgas und für mitgerissene Schlackepartikel ausgerüstet ist, und wobei fernerhin der Vergasungsteil des Reaktors eine untere Primärreaktions­zone und eine obere Sekundärreaktionszone aufweist. In der Primär­reaktionszone führt die Reaktion hauptsächlich zu CO₂ und H₂ O. In der Sekundärreaktionszone findet hauptsächlich eine Wassergasreaktion statt, die zu dem Produktgas aus im wesentlichen CO₂ und H₂ führt. Das Produktgas fällt als rohes Produktgas an und wird danach ge­reinigt. Es wird beispielsweise als Synthesegas für die Herstel­lung von Kohlenwasserstoffen, als Heizgas, insbesondere für Gas­turbinen, oder auch als Reduktionsgas für metallurgische Zwecke ein­gesetzt. In bezug auf die Chemie und die Physik der Druckvergasung, insbesondere der Kohledruckvergasung, wird auf die Fachliteratur verwiesen. Der Produktgasstrom verläßt den Vergasungsteil mit einer Temperatur im Bereich von 1300° C bis 1700° C. Angestrebt wird in diesem Bereich eine Temperatur des Produktgases bei etwa 1400° C. Es versteht sich, daß für die Zuführung, Förderung und Abführung der am Prozeß beteiligten Mengenströme die entsprechenden Einrich­tungen vorgesehen sind.
  • Bei den bekannten Anlagen, von denen die Erfindung ausgeht (EP 0 115 094, EP 0 150 533) ist der Reaktor frei von gekühlten Schotten oder anderen schottenähnlichen Einbauten. Offenbar bestanden Be­denken, Schotten einzubauen. Das gilt insbesondere für den Verga­sungsteil. Tatsächlich bewirken gekühlte Schotten nach Maßgabe ihrer Oberfläche eine beachtliche Kühlung und damit eine Störung des endo­thermen Teils der Vergasungsreaktion. um andererseits sicherzustellen, daß nach Abschluß der Vergasungsreaktion das Produktgas aus dem Vergasungsteil mit einer Temperatur von etwa 1300° C bis 1700° C in den Strahlungskühlungskessel eintritt, ergibt sich aus Kühlungs­gründen für den Vergasungsteil eine beachtliche Bauhöhe, die 20 m und mehr betragen kann. Die Bauhöhenverhältnisse sind im übrigen in bezug auf den sogenannten Schlackesplit so ausgewogen, daß das Produktgas in störendem Maße feinteilige Schlacke nicht mitführt und die Schlacke hauptsächlich flüssig aus dem Vergasungsteil abläuft. Endlich ist die Bauhöhe des Vergasungsteils so eingerichtet, daß ein ausreichend großer Vergasungswirkungsgrad erreicht wird und das Produktgas unvergaste feinteilige Kohlenstoffträger in störendem Maße nicht mitführt. Würde man bei den bekannten Anlagen die Bauhöhe des Vergasungsteils reduzieren, so würde man den Schlackesplit und den Vergasungswirkungsgrad störend beeinflussen. Das Produktgas würde zu viel Schlacke und in störendem Maße unvergaste feinteilige Kohlenstoffträger mitreißen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs beschriebenen Zweckbestimmung sowie des eingangs angegebenen grund­sätzlichen Aufbaus zu schaffen, deren Vergasungsteil sich durch eine beachtliche Reduzierung der Bauhöhe, ohne störende Beeinträchtigung des Vergasungswirkungsgrades und des Schlackesplits auszeichnet, und zwar ohne Vergrößerung des Querschnittes des Vergasungsteils.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Vergasungs­teil zumindest im Bereich der Sekundärreaktionszone radiale Schotten aufweist, die mit Wasser gekühlt sind und einen zentralen Bereich freilassen, und daß die Oberfläche der Schotten mit Stiften versehen und mit einem feuerfesten Werkstoff beschichtet ist.
  • Die Erfindung erreicht die Reduzierung der Bauhöhe des Vergasungs­teils, ohne Querschnittsvergrößerung, dadurch daß in Abweichung von der herrschenden Baulehre die wie angegeben eingerichteten Schotten zumindest bis in den Vergasungsteil geführt sind. Über­raschenderweise tritt eine erhebliche Störung der thermodynamischen Zusammenhänge, insbesondere des Reaktionsablaufes, durch die im Vergasungsteil angeordneten gekühlten Schotten nicht ein, obwohl in dem Vergasungsteil mit seiner wesentlich reduzierten Bauhöhe das gebildete Produktgas auf eine Temperatur im Bereich von 1300° C bis 1700° C heruntergekühlt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 1400° C. Das beruht einerseits darauf, daß die Schotten einen zentralen Strömungsbereich freilassen. Andererseits wirkt sich infolge des hohen Staubgehaltes in diesem zentralen Strömungsbereich der Einfluß der Schotten kaum aus. Die Schotten im Vergasungsteil sind in der beschriebenen Weise mit feuerfestem Werkstoff beschichtet. Auf diesen Schotten schlägt sich die flüssige Schlacke nieder, die an den Schotten abläuft. Für die Strahlungswechselwirkung mit den umzuformenden Komponenten kommt es auf die Oberflächentemperatur dieser ablaufenden Schlacke an, die beachtlich höher ist als die Tem­peratur der Schottenwände oder gar der Kühlrohre in den Schotten. Im übrigen definieren die radialen Schotten zwischen sich Kammern. Der Abstand der Schotten kann so gewählt werden, daß auch im Zen­trum dieser Kammern zwischen den radialen Schotten der Kühleinfluß der Schotten auf die gewollten Reaktionen verhältnismäßig klein ist, so daß der Strahlungswirkungsgrad nicht störend beeinträchtigt ist. Andererseits bewirken die Schotten mit ihren Anströmkanten und ihren beschichteten Oberflächen eine Verstärkung des Schlackenaustrages, so daß trotz der reduzierten Bauhöhe des Vergasungsteils der Schlackesplit nicht beeinträchtigt wird, und zwar auch dann nicht, wenn mit verhältnismäßig großer Strömungsgeschwindigkeit gearbeitet wird. Im Rahmen der Erfindung liegt es jedoch, die Schotten mit einem unteren Teilstück bis in den Bereich der Primärreaktionszone zu füh­ren. Sie können dort in die Schlacke eintauchen.
  • Eine besonders große Reduzierung der Bauhöhe ist dann möglich, wenn nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Sekundärreak­tionszone in ein unteres Teilstück des Strahlungskühlungskessels hineingezogen ist und auch dieses Teilstück des Strahlungskühlungs­kessels gekühlte radiale Schotten aufweist, die einen zentralen Bereich freilassen und mit Stiften versehen sowie mit einem feuerfesten Werk­stoff beschichtet sind. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfin­dung wird man fernerhin die radialen Schotten aus dem Vergasungs­ teil bis in den oberen Teil des Strahlungskühlungskessels führen und lediglich im Bereich der Sekundärreaktionszone im Vergasungsteil bzw. im unteren Teil des Strahlungskühlungskessels mit einer Beschichtung aus einem feuerfesten Werkstoff versehen. Wird die Reduzierung der Bauhöhe soweit geführt, daß das Produktgas feinteiligen Kohlenstoff­träger mitführt, so kann nichtsdestoweniger ein hoher Vergasungs­wirkungsgrad aufrechterhalten werden, wenn nämlich das Produktgas über einen Feststoffabscheider geführt wird und darin abgeschiedene Aschepartikel mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt in den Vergasungsteil, d. h. in dessen Brenner, zurückgeführt werden.
  • Arbeitet man nach der Lehre der Erfindung, so kann die Bauhöhe des Vergasungsteils um die Hälfte und um mehr als die Hälfte redu­ziert werden. Bezogen auf den Strahlungskühlungsteil läßt sich die Auslegung so treffen, daß der Vergasungsteil eine Bauhöhe aufweist, die etwa um einen Faktor 0,5 bis 0,4 kleiner ist als die Bauhöhe des Strahlungskühlungsteils. Vergleicht man die Höhe der Sekundär­reaktionszone bei der erfindungsgemäßen Anlage mit einer Sekundär­reaktionszone, die klassisch, ohne Schotten, ausgebildet ist, so ist die Höhe der erfindungsgemäßen Ausführungsform um das 0,2- bis 0,8-fache kleiner. Ein Betrieb mit wesentlich verbessertem Wirkungs­grad und reduzierten Energieverlusten ist möglich, wenn in Kombi­nation zu den beschriebenen Maßnahmen die folgenden weiteren Maß­nahmen verwirklicht werden. So empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß der Reaktor einen Schacht aufweist, der in bezug auf die Störung des Produktgases als Gleichgeschwindigkeits-Strö­mungskanal ausgeführt ist, in den die gekühlten Schotten radial hineinragen und der von Einrichtungen für die 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 Schlacke erfolgt. In dem Merkmal, daß ein fremdes Kühlmittel nicht eingeführt wird, kommt zum Ausdruck, daß in dem Strahlungskühlungskessel eine Quenchein­richtung nicht vorgesehen ist. Der Gleichgeschwindigkeits-Strömungs­kanal besitzt nach bevorzugter Ausführungsform einen in Strömungs­richtung nach Maßgabe der abkühlungsbedingten Volumenreduzierung des Produktgases abnehmenden Querschnitt. Er kann als Strahlungs­kühler für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 1000° C bis 700° C ausgelegt sein. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung be­ginnt der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal schon im Vergasungs­teil unmittelbar oberhalb der Brennkammern der Vergasungsbrenner. Der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal kann auch als im Quer­schnitt zylindrischer Strömungskanal ausgebildet sowie als Strah­lungskühler für eine Abkühlung des Produktgases bis auf etwa 1300° C bis 1000° C bei Eintritt in die Verbindungsleitung ausgelegt sein, wobei im Bereich des düsenförmig ein gezogenen Anschlußteils für die Verbindungsleitung und/oder im Anschluß daran eine Quench­einrichtung für die Einführung fremder Kühlmittel angeordnet sowie ein anschließendes Teilstück der Verbindungsleitung als Direktkühl­strecke eingerichtet und für die Abkühlung des Produktgases auf etwa 1000° C bis 700° C ausgelegt ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases kann in dem mit Schotten ausgerüsteten Gleichgeschwin­digkeits-Strömungskanal in weiten Grenzen, z. B. von 0,2 bis 20 m/­sec., variieren. Vorzugsweise ist der Gleichgeschwindigkeits-Strömungs­kanal für eine Strömungsgeschwindigkeit des Produktgases von kleiner als 1 m/sec. eingerichtet.
  • 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 und
    • Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-B durch den Gegenstand der Fig. 1.
  • Die in den Figuren dargestellte Anlage dient zur Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger. Insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle oder einem ähnlichen Brenn­stoff, im Wege der Druckvergasung. Zum grundsätzlichen Aufbau ge­hören
    ein vertikaler Reaktor mit Vergasungsteil 1 und Strah­lungskühlungskessel 2, der von unten nach oben durch­strömt ist,
    ein vertikaler Konvektionskühlungsapparat 3, der von oben nach unten durchströmt ist und
    eine gekühlte Verbindungsleitung 4 zwischen dem Kopf des Reaktors 1, 2 und dem Kopf des Konvektionskühlungsappa­rates 3.
  • Die Anordnung ist so getroffen, daß der Reaktor 1, 2 einen aus Rohren 5 gebildeten, im Horizontalschnitt im wesentlichen kreisförmigen Schacht 6, einen unteren Flüssigschlackeauslaß 7 und ein oberes eingezogenes Anschlußteilstück 3 für die Verbindungsleitung 4 auf­weist. Im unteren Bereich des Vergasungsteils 1 sind die Brenner 9 angeordnet. Der Reaktor 1, 2 ist zur Abkühlung des Produktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackepar­tikel eingerichtet. Der Konvektionskühlungsapparat 3 ist mit einem unteren Abzug 10 für das Produktgas und für mitgerissene Schlacke­partikel ausgerüstet. Der Vergasungsteil 1 des Reaktors besitzt eine untere Primärreaktionszone 11 und eine obere Sekundärreaktionszone 12.
  • Man erkennt im Vergasungsteil 1 im Bereich der Sekundärreaktionszone 12 radiale Schotten 13, die mit Wasser gekühlt sind und einen zen­tralen Bereich 14 freilassen. Der vergrößerte Ausschnitt bei Fig. 2 läßt erkennen, daß die Oberflächen der Schotten 13 mit Stiften 15 versehen und von einem feuerfesten Werkstoff 16 beschichtet sind. In der Fig. 1 ist strichpunktiert der Umriß eines Reaktors R angedeu­tet, bei dem die Lehre der Erfindung nicht verwirklicht ist. Man er­kennt die wesentlich größere Bauhöhe, die darauf beruht, daß der Vergasungsteil 1 mehr als doppelt so hoch ist als bei der ausgezogen gezeichneten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Durch einen schraf­fierten Bereich 17 wurde in der Fig. 1 dargestellt, daß die Sekundär­reaktionszone 12 in ein unteres Teilstück des Strahlungskühlungs­kessels 2 hineingezogen ist und daß auch dieses Teilstück des Strah­lungskühlungskessels geführte radiale Schotten 13 aufweist, die einen zentralen Bereich 14 freilassen und die mit Stiften 15 versehen sowie mit einem feuerfesten Werkstoff 16 beschichtet sind. Die radialen Schotten 13 sind darüber hinaus im Ausführungsbeispiel aus dem Ver­ gasungsteil 1 bis in den oberen Teil des Strahlungskühlungskessels 2 geführt, jedoch lediglich im Bereich der Sekundärreaktionszone 12 im Vergasungsteil 1 bzw. im schraffierten Bereich 17 des Strahlungs­kühlungskessels 2 mit den Stiften 15 und einer Beschichtung aus einem feuerfesten Werkstoff 16 versehen. Durch eine strichpunktierte Pfeil­führung 18 wurde angedeutet, daß das Produktgas über einen Fest­stoffabscheider 19 geführt ist, wobei Einrichtungen getroffen sind, die dafür sorgen, daß die darin abgeschiedenen feinteiligen Asche­partikel mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt in den Vergasungsteil 1 zu­rückführbar, nämlich den Brennern 9 im Vergasungsteil 1 wieder zu­führbar sind.
  • Im übrigen besitzt der Reaktor einen Schacht 20, der in bezug auf die Strömung des Produktgases als Gleichgeschwindigkeits-Strömungs­kanal ausgeführt ist. Er ist von Einrichtungen für die unmittelbare Zuführung von fremden Kühlmitteln frei. Der Gleichgeschwindigkeits-­Strömungskanal 20 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 Fig. 1 macht deutlich, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungs­kanal 20 als im Querschnitt zylindrischer Strömungskanal ausgebildet sowie als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases bis auf etwa 1300° C bis 1000° C bei Eintritt in die Verbindungsleitung 4 ausgelegt ist. Im Bereich des düsenförmig eingezogenen Anschluß­teilstückes 8 für die Verbindungsleitung 4 und/oder im Anschluß daran ist eine Quencheinrichtung 21 für die unmittelbare Einführung fremder Kühlmittel erkennbar. Im übrigen ist ein anschließendes Teilstück der Verbindungsleitung 4 als Direktkühlstrecke eingerichtet und für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 1000° C bis 7000° C ausge­legt. Der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal 20 besitzt einen in Strömungsrichtung nach Maßgabe der abkühlungsbedingten Volumenre­duzierung des Produktgases abnehmenden Querschnitt. In der Zeich­nung ist diese Abnahme als lineare Abnahme des Querschnittes darge­stellt und übertrieben gezeichnet. In Strenge folgt diese Reduzierung des Querschnittes eher einer Exponentialfunktion. Der Gleichgeschwin­digkeits-Strömungskanal 20 beginnt unmittelbar oberhalb der Brenner 9, die im übrigen insbesondere in der Fig. 2 erkennbar sind, die einen Schnitt in Richtung A-B durch den Gegenstand der Fig. 1 dar­stellt. Im übrigen ist im Ausführungsbeispiel ein Dampfüberhitzer 22 vorgesehen, er befindet sich im oberen Teil des Konvektionsküh­lungsapparates 3. In der Fig. 1 sind Abklopfreinigungseinrichtungen 23 angedeutet, die außen an dem Schacht angreifen, der den Gleichge­schwindigkeits-Strömungskanal 20 bildet. Man erkennt sie aber auch an dem Konvektionskühlungsapparat 3.

Claims (10)

1. Anlage für die Erzeugung eines Produktgases aus einem feinteiligen Kohlenstoffträger, insbesondere aus feinkörniger bis staubförmiger Kohle, im Wege der Druckvergasung, - mit
einem vertikalen Reaktor mit Vergasungsteil und Strah­lungskühlungskessel, welcher Reaktor von unten nach oben durchströmt ist,
einem vertikalen Konvektionskühlungsapparat, der von oben nach unten durchströmt ist, und
einer gekühlten Verbindungsleitung zwischen dem Kopf des Reaktors und dem Kopf des Konvektionskühlungsapparates,
wobei der Reaktor einen aus Rohren gebildeten Schacht, einen unteren Flüssigschlackeauslaß und ein oberes, eingezogenes Anschlußteilstück für die Verbindungsleitung aufweist sowie zur Abkühlung des Pro­duktgases bis zur ausreichenden Verfestigung flüssig mitgerissener Schlackepartikel eingerichtet ist, wobei der Konvektionskühlungsappa­rat mit einem unteren Abzug für das Produktgas und für mitgerissene Schlackepartikel ausgerüstet ist und wobei fernerhin der Vergasungs­teil des Reaktors eine untere Primärreaktionszone und eine obere Se­kundärreaktionszone aufweist, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Vergasungsteil (1) zumindest im Bereich der Sekundärreaktionszone (12) radiale Schotten (13) aufweist, die mit Wasser gekühlt sind und einen zentralen Bereich (14) freilassen, und daß die Oberfläche der Schotten (13) mit Stiften (15) versehen und mit einem feuerfesten Werkstoff (16) beschichtet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schotten (13) bis in den Bereich der Primärreaktionszone (11) geführt sind.
3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, daß die Sekundärreaktionszone (12) in ein unteres Teilstück des Strahlungskühlungskessels (2) hingezogen ist (Bereich 17) und daß auch dieses Teilstück des Strahlungskühlungskessels (2) mit Wasser gekühlte radiale Schotten (13) aufweist, die einen zentralen Bereich (14) freilassen und die mit Stiften (15) versehen sowie mit einem feuerfesten Werkstoff (16) beschichtet sind.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­net, daß die radialen Schotten (13) aus dem Vergasungsteil (1) bis in den oberen Teil des Strahlungskühlungskessels (2) geführt und lediglich im Bereich der Sekundärreaktionszone (12) im Vergasungsteil bzw. im unteren Teil (Bereich 17) des Strahlungskühlungskessels (2) mit einer Beschichtung aus einem feuerfesten Werkstoff (16) versehen sind.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­net, daß das Produktgas über einen Feststoffabscheider (19) geführt ist und darin abgeschiedene feinteilige Aschepartikel mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt in den Vergasungsteil (1) zurückführbar sind.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­net, daß der Vergasungsteil (1) eine Bauhöhe aufweist, die etwa um einen Faktor 0,5 bis 0,4 kleiner ist als die Bauhöhe des Strahlungs­kühlungskessels (2).
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor einen Schacht (20) aufweist, der in bezug auf die Strömung des Produktgases als durch die radialen Schotten (13) unter­teilter Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal ausgeführt ist, der von Einrichtungen für die Zuführung von fremden Kühlmitteln frei ist, und daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (20) in bezug auf die Kühlung des Produktgases als Strahlungskühler so ausgelegt ist, daß allein durch die Strahlungskühlung eine ausreichende Ver­festigung der mitgerissenen Schlacke erfolgt.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleich­geschwindigkeits-Strömungskanal (20) einen in Strömungsrichtung nach Maßgabe der abkühlungsbedingten Volumenreduzierung des Produktgases abnehmenden Querschnitt aufweist und als Strahlungskühler für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 1000° C bis 700° C ausgelegt ist.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeich­net, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (20) unmittelbar oberhalb der Brenner (9) des Vergasungsteils (1) beginnt.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeich­net, daß der Gleichgeschwindigkeits-Strömungskanal (20) als im Quer­schnitt zylindrischer Strömungskanal ausgebildet sowie als Strahlungs­kühler für eine Abkühlung des Produktgases bis auf etwa 1300° C bis 1000° C bei Eintritt in die Verbindungsleitung (4) ausgelegt ist, und daß im Bereich des düsenförmig ein gezogenen Anschlußteilstückes (8) die Verbindungsleitung (4) und/oder im Anschluß daran eine Quencheinrichtung (21) angeordnet sowie ein anschließendes Teilstück der Verbindungsleitung (4) als Direktkühlstrecke eingerichtet und für eine Abkühlung des Produktgases auf etwa 1000° C bis 700° C ausgelegt ist.
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