DE4007754C2 - Gaskühler zum Kühlen von staubbeladenen Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gaskühler zum Kühlen von staubbeladenen Gasen einer Kohlevergasungsanlage mit im Kühlermantel kreisförmig um die Kühlerlängsachse als stehendes Bündel angeordneten Heizrohren, mit einem Leitrohr für das Kühlmittel im Inneren des Heizrohrbündels.

Es ist ein Kühler (DE-PS 19 18 171) zum Siedekühlen von Spaltgas oder Synthesegas bekannt, bei dem das Heizrohrbündel durch eine dicht an einen Wasserraumboden anschließende Trennwand in ein inneres, stehendes und ein äußeres Teilbündel aufgeteilt ist. Das innere Teilbündel ist mit dem Heißgaseintritt verbunden. Die Rohre des inneren Teilbündels sind auf einem einzigen Kreis angeordnet und zentral in diesem Teilbündel ist ein unten offenes Leitrohr vorgesehen. Zwischen der Trennwand und dem äußeren Teilbündel ist eine Leitschürze angeordnet, die ebenfalls unten offen ist.

Bei diesem Gaskühler soll zur Vermeidung von Thermoschocks im hochbelasteten inneren Rohrbündelteil der Schwerkraftumlauf des Siedewassers unter Vermeidung von Toträumen gestaltet werden. Ferner sollen auch im weniger belasteten äußeren Teilbündel definierte Umlaufverhältnisse herrschen. Der Kühler nach der genannten Druckschrift ist an seinem oberen Ende als Dampfsammelraum ausgebildet und geht an seinem unteren Ende in einen Wasserraum über, an den sich der Gaseintritt anschließt.

Der Gaskühler nach der DE-PS 19 18 171 eignet sich nicht für Anlagen zur Kohle-Druckvergasung, weil bei derartigen Anlagen die Gase einen hohen Ascheanteil aufweisen und dieser Umstand schnell ein Zusetzen der Heizrohre verursachen kann. Dieses Zusetzen der Rohre geschieht deshalb, weil die Gase bei dem Kühler des Standes der Technik eine Strömungsrichtung entgegen dem freien Fall aufweisen, so daß im Gas enthaltene Staubpartikel entgegen der Gasströmungsrichtung nach unten fallen und die Heizrohre verlegen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gaskühler für die Kühlung von staubbeladenen Gasen für eine Kohle-Druckvergasungsanlage so auszubilden, daß das Absetzen von in den Gasen enthaltenen Feststoffen weitgehend vermieden wird und die Betriebszeit des Kühlers bis zur Durchführung der Reinigung des Heizrohrbündels gegenüber Anlagen des Standes der Technik wesentlich verlängert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. In den Unteransprüchen sind Merkmale enthalten, die die vorteilhafte Ausgestaltung des Gaskühlers betreffen.

Bei dem erfindungsgemäßen Kühler strömen die staubbeladenen Gase mit einer Eintrittstemperatur von etwa 1000°C in Richtung des freien Falls von oben nach unten durch die Heizrohrbündel, wobei die Gasverteilung über einen ausgemauerten oder gekühlten Verteilerkopf erfolgt, der diffusorartige und somit geschwindigkeitserhöhende Zuführungsstutzen zu den Rohrbündeln aufweist.

Das Kühlmittel, in der Regel Wasser, fällt durch das zentrale Leitrohr nach unten und steigt als Dampf-Wasser-Gemisch außerhalb vom Leitrohr zwischen dem Rohrbündel nach oben.

Der abschnittsweise oder kontinuierlich von oben nach unten abnehmende Innendurchmesser der Heizrohre bewirkt eine Geschwindigkeitszunahme der Gase beim Durchgang durch das Rohrbündel, wodurch die Gefahr des Absetzens von Staubpartikeln im Rohrsystem verhindert wird.

Das gekühlte Gas verläßt den Kühler mit einer Temperatur von etwa 300°C.

Die Absperrvorrichtungen an den Gasaustrittsrohren am unteren Kühlerende lassen sich als Regelventile verwenden und zwar in der Weise, daß sie zur Erhöhung der Gasgeschwindigkeit im Heizrohrbündel gedrosselt werden können. Dadurch wird der Erosionseffekt ausgenutzt, der zu einer Selbstreinigung der Heizrohre führt. Selbstverständlich kann auch durch gänzliches Schließen eines Absperrventils die zeitweilige Stillegung eines oder mehrerer Rohre erreicht werden, z. B. bei Teillastbetrieb der Anlage.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gaskühlers wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, wobei Fig. 1 einen vertikalen Schnitt und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 zeigt.

Der zylinderförmige Kühlermantel (12) weist eine stehende Anordnung auf. Am oberen Ende ist ein Verteilerkopf (1) vorgesehen, der einen zentralen, oberen Eintrittsstutzen (2) für das staubbeladene Gas, das mit einer Temperatur von ca. 1000°C aus einer Kohle-Druckvergasungsanlage kommt, aufweist. Der Verteilerkopf (1) ist im Ausführungsbeispiel innen ausgemauert, er kann aber auch flüssigkeitsgekühlt ausgeführt werden.

Am Boden des Verteilerkopfes (1) sind mehrere sich in Strömungsrichtung verjüngende Gasaustrittsstutzen (3) vorgesehen, durch die die Gase in die als Rohrbündel ausbildeten Heizrohre (4) einströmen. Die Ausführung der Heizrohre in Gestalt von Rohrbündeln bewirkt u.a. eine Elastizität des Rohrsystems, die sich bei Wärmedehnung als vorteihaft zeigt.

Die Querschnittsverminderung des Innendurchmessers der Heizrohre (4) in Richtung Gasaustritt (5) ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Diese Verminderung des Querschnittes kann entweder stufenweise vorgenommen werden oder kontinuierlich, d. h. ohne Stufen.

In Fig. 2 ist angedeutet, daß im Kreisquerschnitt vier Heizrohre (4) angeordnet sind. Selbstverständlich lassen sich auch eine größere oder eine kleinere Anzahl von Heizrohren (4) unterbringen.

An den Pratzen (7), die am mittleren Leitrohr (6) angeschlossen sind, sind die Heizrohre (4) aufgehängt. Das Leitrohr (6) selbst wird über eine angedeutete Stützkonstruktion (9) auf dem Boden (11) des Kühlers abgestützt. Alternativ und/oder zusätzlich kann eine Abstützung (10) des Leitrohres (6) an der Innenwand des Kühlermantels (12) erfolgen.

Im oberen Bereich des Kühlers, unterhalb des Verteilerkopfes (1) befinden sich die beiden Zuführleitungen (8) für das Kühlmittel (Wasser), d. h. die Falleitungen, die von der (nicht dargestellten) Dampftrommel kommen, sowie der Anschluß (14) zu vier Steigleitungen für das im Kühler aufströmende Dampf-Wasser-Gemisch, die zur (nicht dargestellten) Dampftrommel führen.

Am unteren Kühler-Bereich erkennt man auf der kalten Kühlerseite am Kühlermantel (12) die Gasaustrittsrohre (5) mit den Absperrvorrichtungen (13). Hier tritt das gekühlte Gas mit ca. 300°C aus.

Claims (3)

1. Gaskühler zum Kühlen von staubbeladenen Gasen einer Kohlevergasungsanlage mit im Kühlermantel kreisförmig um die Kühlerlängsachse als stehendes Bündel angeordneten Heizrohren, mit einem Leitrohr für das Kühlmittel im Inneren des Heizrohrbündels, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühler einen ausgemauerten oder gekühlten Verteilerkopf (1) mit einem zentralen, oberen Gaseintritt (2) und mehreren unteren, sich in Strömungsrichtung verjüngenden Gasaustrittsstutzen (3), die in die Heizrohre (4) münden, aufweist, ferner mehrere Gasaustrittsstutzen (5) unterhalb des Heizrohrbündels (4),
daß an dem Leitrohr (6) über Pratzen (7) die Heizrohre (4) aufgehängt sind,
daß das Leitrohr (6) mit mindestens einer Zuführleitung (8) für das abwärts strömende Kühlmittel versehen ist, sich das Leitrohr (6) durch eine Stützkonstruktion (9) auf dem Boden (11) des Kühlers oder über Stützen (10) an der Innenwand des Kühlers abstützt und
daß das zwischen den Heizrohren (4) aufwärts strömende Dampf-Wasser-Gemisch über mindestens eine Steigleitung (14) am Kühlermantel (12) abgezogen wird.

2. Gaskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizrohre (4), durch die die staubbeladenen Gase in Richtung des freien Falls strömen, hinsichtlich ihres Innendurchmessers in der Weise abgestuft sind, daß der Durchmesser vom Gaseintritt (3) in Richtung Gasaustritt (5) abschnittsweise bzw. kontinuierlich abnimmt.

3. Gaskühler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gasaustrittsrohre (5) mittels Absperrvorrichtungen (13) auf der kalten Kühlerseite absperrbar sind.