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DE2746158A1 - Fluidised bed gasifier - with alternate peripheral and central overflows on plates and straight heating tubes - Google Patents

Fluidised bed gasifier - with alternate peripheral and central overflows on plates and straight heating tubes

Info

Publication number
DE2746158A1
DE2746158A1 DE19772746158 DE2746158A DE2746158A1 DE 2746158 A1 DE2746158 A1 DE 2746158A1 DE 19772746158 DE19772746158 DE 19772746158 DE 2746158 A DE2746158 A DE 2746158A DE 2746158 A1 DE2746158 A1 DE 2746158A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluidized bed
bed gasifier
central
plates
overflows
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.)
Withdrawn
Application number
DE19772746158
Other languages
German (de)
Inventor
Herbert V Ing Grad Waclawiczek
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.)
Ght Hochtemperaturreak Tech
Original Assignee
Ght Hochtemperaturreak Tech
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 Ght Hochtemperaturreak Tech filed Critical Ght Hochtemperaturreak Tech
Priority to DE19772746158 priority Critical patent/DE2746158A1/en
Priority to JP12606478A priority patent/JPS5464074A/en
Priority to FR7829321A priority patent/FR2405745A1/en
Publication of DE2746158A1 publication Critical patent/DE2746158A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D13/00—Heat-exchange apparatus using a fluidised bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1836—Heating and cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
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Abstract

Fluidized bed gasifier consists of a vertical cylindrical tank with plates with alternate peripheral and central overflow for the descending granular charge. The heating medium is passed through straight tubes in an ascending direction through the gasifier. The design is compact and required very little floor space and has a small vol. The heating tubes can be inspected and tested satisfactorily.

Description

Wirbelschichtvergaser Fluidized bed gasifier

Die vorliegende Erfindung betrifft einen beheizbaren Wirbelschichtvergaser mit waagerechtem porösen Zwischenboden für körniges Gut, insbesondere für die Wasserdampf-Kohlevergasung mit nuklearer Prozeßwärme.The present invention relates to a heated fluidized bed gasifier with horizontal porous intermediate floor for granular material, especially for steam coal gasification with nuclear process heat.

Wirbelschichtvergaser für die Wasserdampf-Kohlevergasung und ähnliche Apparate, in denen ein fluidsierter Feststoff beheizt werden soll, wurden bisher als liegende, im allgemeinen zylindrische Behälter gebaut, in deren unterem Teil ein poröser Zwischenboden zur Fluidisierung des Feststoffes angeordnet ist und in deren oberem Teil zahlreiche, mehrfach gebogene Heiz- oder Kühlrohre angeordnet sind. Diese bekannten Wirbelschichtvergaser haben aufgrund ihrer liegenden Bauweise naturgemäß einen erheblichen Bedarf an Grundfläche und haben auch im Verhältnis zu ihrer Leistung ein großes Volumen, weil in diesen Behältern nur eine Wirbelschicht angeordnet werden kann und der Raum oberhalb und unterhalb dieser Wirbelschicht für die Verteiler der Heizrohre und Prozeßdampfleitungen genutzt wird. Darüberhinaus sind die Heizrohre aufgrund ihrer mRander- oder wendeiförmigen Anordnung nach der Montage kaum einwandfrei prüfbar, was bei nuklear beheizten Anlagen von erheblicher Bedeutung ist.Fluidized bed gasifier for steam coal gasification and the like Apparatus in which a fluidized solid is to be heated were previously built as a horizontal, generally cylindrical container, in the lower part a porous intermediate floor for fluidizing the solid is arranged and in the upper part of which is arranged numerous, multiple curved heating or cooling pipes are. These known fluidized bed gasifiers have due to their horizontal design naturally a considerable need for floor space and also have in proportion a large volume for their performance, because there is only one fluidized bed in these containers can be arranged and the space above and below this fluidized bed is used for the manifold of the heating pipes and process steam lines. Furthermore are the heating pipes due to their m-edge or helical arrangement according to the Assembly hardly flawlessly testable, which is considerable in the case of nuclear-heated systems Meaning is.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein kompakter, beheizbarer Wirbelschichtvergaser von geringer Grundfläche, aber auch geringem Volumen, dessen Heizrohre einwandfrei prüfbar sind.The object of the present invention is a compact, heatable one Fluidized bed gasifier of small footprint, but also small volume, its Heating pipes can be checked properly.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wirbelschichtvergaser nach dem 1. Anspruch vorgeschlagen. Der vorgeschlagene stehende, zylindrische Behälter ergibt zusammen mit der Anordnung mehrerer waage rechter Zwischenböden übereinader den geringstmöglichen Bedarf an Grundfläche und an Volumen. Durch den abwechselnd zentral bzw. am Rande der ZwischelIböden angeordneten Zufluß und Abfluß für das körnige Gut wird eine über den Behälterquerschnitt annähern gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht, die einerseits den Wirkungsgrad des Apparates verbessert und andererseits Wärmespannungen innerhalb des Apparates herabsetzt. Die aufgrund der vorgeschlagenen Anordnung mögliche Beheizung im Gegenstrom erhöht ebenfalls den Wirkungsgrad des Apparates, da am Austritt des körnigen Gutes die höchste Temperatur zur Verfügung steht. Die senkrechten, graden, glatten Rohre können mit einer geeigneten Sonde von oben inspiziert und geprüft werden.To solve this problem, a fluidized bed gasifier after 1. Proposed claim. The proposed upright, cylindrical container results together with the arrangement of several horizontal shelves on top of each other lowest possible footprint and volume. Through the alternating central or at the edge of the intermediate floors arranged inflow and outflow for the granular An approximately uniform temperature distribution over the container cross-section is good achieved, which on the one hand improves the efficiency of the apparatus and on the other hand Reduces thermal stresses within the apparatus. The due to the proposed Arrangement of possible heating in countercurrent also increases the efficiency of the Apparatus, since the highest temperature is available at the exit of the granular material stands. The vertical, straight, smooth pipes can be checked with a suitable probe inspected and tested from above.

Der im 2. Anspruch vorgeschlagene mehrfache Oberlauf des körnigen Gutes hat folgenden Vorteil: Teilchen mit hohem spezifischen Gewicht oder mit größerem Durchmesser fließen langsamer durch den Apparat als Teilchen mit geringem spezifischen Gewicht oder kleinem Durchmesser.The proposed in the 2nd claim multiple upper reaches of the granular Good things have the following advantage: particles with a high specific weight or with a larger one Diameters flow through the apparatus more slowly than particles of low specificity Weight or small diameter.

Die dadurch bedingte längere Verweilzeit für große und schwere Teilchen senkt den Restkohlenstoffgehalt in der Asche und erhöht die Gasausbeute.The resulting longer residence time for large and heavy particles lowers the residual carbon content in the ash and increases the gas yield.

Außerdem haben diese mehrfachen Oberläufe eine Speicherwirkung, so daß bei unregelmäßiger Zugabe des körnigen Gutes die Gasaustrittstemperaturen nicht genauso unregelmäßig schwanken.In addition, these multiple headwaters have a storage effect, see above that with irregular addition of the granular material, the gas outlet temperatures do not fluctuate just as irregularly.

Die im 3. Anspruch vorgeschlagene Anordnung von Abzügen für das Prozeßgas unter jedem Zwischenboden sowie unter dem oberen Rohrboden sorgt dafür, daß über jedem Zwischenboden annähernd konstante Partialdrücke der am Prozeß beteiligten Gase und Dämpfe vorherrschen. Wcnn man das erzeugte Prozeßgas innerhalb des Behälters an allen Zwischenböden vorbei nach oben leiten würde, dann würde insbesondere tier Raum zwischen dem oberen Zwischenboden und dem oberen Rohrboden durch einen zu hohen Prozcßgasanteil gestört.The arrangement of fume cupboards for the process gas proposed in the third claim under each intermediate tray as well as under the upper tube sheet ensures that over each intermediate floor approximately constant partial pressures of those involved in the process Gases and vapors predominate. If the process gas generated is inside the container would lead up past all intermediate floors, then animal would in particular Space between the upper intermediate floor and the upper tube sheet due to a too high one Process gas proportion disturbed.

Selbstverständlich müssen die l'rozcßgase nicht unterhalb eines jeden Zwischenbodens aus dem Behälter herausgeleitet werden. Innerhalb des Behälters kn auch ein konzentrischer Doppelmantel vorgesehen werden, an den die einzelnen Abzüge Cür das Prozeßgas angeschlossen sind.Of course, the process gases do not have to be below each one The intermediate floor can be passed out of the container. Inside the container kn a concentric double jacket can also be provided to which the individual triggers Which are connected to the process gas.

Die Figur zeigt einen senkrechten Längs schnitt durch einen nuklear beheizten Wirbelschichtvergaser zur Wasserdampf-Kohlevergasung mit einem Außendurchrnesser von ca. 5 m und einer Höhe von ca. 20 m. Nach bisherigen Berechnungen kann in einem solchen Apparat bei Eintrittstemperaturen des 0 nuklear beheizten Heliums von 950 C und Austrittstemperaturen von 300 OC eine Kohlemenge von ca. 100 t pro Stunde bei einer mittleren Korngröße von g mm nahezu restlos vergast werden. Der Behälter 1 trägt an seinem oberen Ende einen Rohrboden 2, der mit einem Deckel 3 verschlossen ist, der einen zentralen Stutzen 4 als Zufluß für das körnige Gut und einen seitlichen Stutzen 5 als Abfluß für das abgekühlte Helium trägt. Unterhalb des Rohrbodens 2 sowie unterhalb der später noch beschriebenen Zwischenböden ist jeweils ein Abfluß 6 für das Prozeßgas vorgesehen. An seinem unteren Ende trägt der Behälter 1 einen unteren Rohrboden 7 und einen Deckel 8, der mit einem zentralen Abfluß 9 für das körnige Gut und einem seitlichen Zufluß 10 für das heiße Helium versehen ist. Zwischen dem Rohrboden 7 und dem porösen Zwischenboden 11, wie auch zwischen jedem der darüber liegenden Zwischenböden 12 und porösen Zwischenböden 13 bzw. 15 mündet jeweils eine Zufuhr 14 für den Prozcßdampf. Die porösen Zwischenböden 13 haben jeweils am Umfang einen außcren Überlauf 16, während die porösen Zwischenböden 15 in der Mitte einen zentralen Überlauf 17 haben. Beide Überläufe 16 und 17 führen das körnige Gut in den jeweils dartlntcr liegenden Raum.The figure shows a vertical longitudinal section through a nuclear heated fluidized bed gasifier for steam coal gasification with an outside diameter of about 5 m and a height of about 20 m. According to previous calculations, one such an apparatus at inlet temperatures of 0 nuclear heated helium of 950 C and outlet temperatures of 300 OC a quantity of coal of approx. 100 t per hour be gasified almost completely with an average grain size of g mm. The container 1 carries a tube sheet 2 at its upper end, which is closed with a cover 3 is, the one central nozzle 4 as an inflow for the granular material and a lateral Port 5 carries as an outlet for the cooled helium. Below the tube sheet 2 as below the intermediate floors described later is in each case a drain 6 for the process gas provided. At its lower end, the container 1 carries a lower one Tube sheet 7 and a cover 8 with a central drain 9 for the granular Well and a side inflow 10 is provided for the hot helium. Between the Tube sheet 7 and the porous intermediate sheet 11, as well as between each of the above lying intermediate floors 12 and porous intermediate floors 13 and 15 each opens a Feed 14 for the process steam. The porous intermediate floors 13 each have on the circumference an outer overflow 16, while the porous intermediate floors 15 in the middle have central overflow 17. Both overflows 16 and 17 lead the granular material in the respective room in the middle.

Das bei 4 in den Behälter 2 eintretende körnige Gut wird von einem porösen Zwisciienboden 13 über den äußeren Überlauf 16 in den darunter liegenden Raum geleitet, wo es über den porösen Zwischenboden 15 und einen zentralen Obenauf 17 wiederum in den darunter liegenden Raum geleitet wird. Aus dem untersten Raum fließt der Rest des körnigen Schüttgutes, der im wesentlichen aus Asche beslct, durch einen zentralen Abfluß 9 aus dem Behälter 2.The granular material entering the container 2 at 4 is of a porous intermediate floor 13 over the outer overflow 16 into the underlying Space where it is passed through the porous intermediate floor 15 and a central top 17 in turn is directed into the room below. From the bottom room the rest of the granular bulk material, which consists essentially of ash, flows through a central drain 9 from the container 2.

Das lleizmedium, in diesem Falle nuklear beheiztes Helium, fließt durch den unteren Zufluß 10, wird von der Rohrplatte 7 auf zahlreiche senkrechte, grade, glatte Rohre 17 verteilt, gibt seine Wärme an das körnige Gut und an das Prozeßgas ab und fließt unterhalb des oberen Deckels 3 durch den seitlichen Abfluß aus dem Behälter 2.The heating medium, in this case nuclear heated helium, flows through the lower inflow 10, is from the tube plate 7 on numerous vertical, straight, smooth tubes 17 distributed, gives its warmth to the granular material and to the Process gas from and flows below the upper cover 3 through the side drain from container 2.

Der hier beschriebene Vergaser eignet sich aufgrund seiner kompakten Bauweise und seiner geringen Grundfläche besonders gut für den Einbau in den Sicherheitsbehälter von heliumgekühlten Hochtömperaturreaktore:The carburetor described here is suitable because of its compactness Design and its small footprint are particularly good for installation in the containment of helium-cooled high-temperature reactors:

Claims (3)

Wirbelschichtvergaser Ansprüche 1. Beheizharer Wirbelschichtvergaser mit waagerechtem, an der Oberseite porösem Zwischenboden für körniges Gut und mit Prozeßdampfeinspeisung unterhalb und Prozeßgasabzug oberhalb der Wirbelschicht mit folgenden Merkmalen: a) Stehender zylindrischer Behälter; b) in diesem Behälter sind mehrere waagerechte Zwischenböden übereinander angeordnet; c) Zufluß und Abfluß für das körnige Gut zu den Zwischenböden sind abwechselnd zentral bzw. am Rande der Zwischenböden angeordnet; d) das Heizmedium ist von unten nach oben geführt; e) das Heizmedium ist in senkrechten, graden, glatten Rohren geführt. Fluidized bed gasifier claims 1. Beheizharer fluidized bed gasifier with a horizontal intermediate floor, porous on the top, for granular goods and with Process steam feed below and process gas exhaust above the fluidized bed with the following features: a) upright cylindrical container; b) in this container several horizontal shelves are arranged one above the other; c) Inflow and outflow for the granular material to the intermediate floors are alternately central or on the edge the intermediate floors arranged; d) the heating medium is guided from bottom to top; e) the heating medium is guided in vertical, straight, smooth pipes. 2. Vergaser nach Anspruch 1 mit folgendem Merkmal: Die Zwischenböden haben abwechselnd außen und innen einen Oberlauf für das körnige Gut..2. Carburetor according to claim 1 with the following feature: the intermediate floors alternately outside and inside have an upper course for the granular material .. 3. Vergaser nach Anspruch 1 mit folgendem Merkmal: Unter jedem Zwischenboden sowie unter dem oberen Rohrboden ist ein Abzug für das Prozeßgas angeordnet.3. Carburetor according to claim 1 having the following feature: under each intermediate floor and a vent for the process gas is arranged under the upper tube sheet.
DE19772746158 1977-10-14 1977-10-14 Fluidised bed gasifier - with alternate peripheral and central overflows on plates and straight heating tubes Withdrawn DE2746158A1 (en)

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JP12606478A JPS5464074A (en) 1977-10-14 1978-10-13 Fluidized bed type gas generator
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0036177B1 (en) * 1980-03-18 1983-12-21 STAL-LAVAL Apparat AB Fluidized bed heat exchanger

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0036177B1 (en) * 1980-03-18 1983-12-21 STAL-LAVAL Apparat AB Fluidized bed heat exchanger

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