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EP0171351B1 - Vorrichtung zum Abkühlen eines heissen Produktgases - Google Patents

Vorrichtung zum Abkühlen eines heissen Produktgases Download PDF

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EP0171351B1
EP0171351B1 EP85730082A EP85730082A EP0171351B1 EP 0171351 B1 EP0171351 B1 EP 0171351B1 EP 85730082 A EP85730082 A EP 85730082A EP 85730082 A EP85730082 A EP 85730082A EP 0171351 B1 EP0171351 B1 EP 0171351B1
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EP
European Patent Office
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product gas
gas
cooling
insert
wall
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EP85730082A
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Gero Dr. Papst
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Primetals Technologies Austria GmbH
Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau GmbH
Original Assignee
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Deutsche Voest Alpine Industrieanlagenbau GmbH
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Publication date
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    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
    • F28C3/02—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media both being gases or vapours
    • 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
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/04—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by cooling to condense non-gaseous materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S48/00—Gas: heating and illuminating
    • Y10S48/02—Slagging producer

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling a hot product gas which contains sticky particles which lose their tackiness on cooling, consisting of a tubular zone in which the product gas is cooled directly by cooling gas and a gas wall being formed in the wall of the tubular zone, which prevents contact of the product gas with the wall.
  • Such a device is known from US-PS-2 971 830.
  • a particle-free protective gas is fed in near the inlet of the tubular zone in such a way that a protective gas layer is formed on the wall of this zone, which prevents contact of the wall with the hot product gas, the protective gas being at the same time a cooling gas.
  • the cooling gas is fed in through an annular insert with a tangentially directed speed component, and through inlets arranged in the radial direction, which lie above the outlets in the annular zone.
  • the outlets are arranged at equal intervals around the circumference of the tubular insert somewhat above its lower end, so that there is an annular region not acted upon by the cooling gas in the direction of flow at the beginning of the critical zone mentioned.
  • the cooling gas is not only blown in countercurrent to the product gas, but is directed around the lower end of an insert, it flows seamlessly through the tubular zone from the lowest end of the insert over the entire endangered length of the wall of the tubular zone.
  • This shows a wall section 1 of a carburetor, in which the product gas is generated.
  • the wall section 1 merges into an outlet connection 2, which forms the tubular zone through which the product gas flows upward out of the gasifier.
  • the product gas entrains particulate substances which are sticky due to the high temperature of the product gas and which only lose their tack after the product gas has cooled.
  • the temperature of the product gas is still so high that there is a risk that the entrained particles, when they hit a solid wall, get caught on it.
  • annular insert 3 within the outlet nozzle 2, which forms a gap 4 between itself and the inner wall of the outlet nozzle 2.
  • this gap 4 is equidistantly distributed over the circumference of the outlet nozzle 2, one or more inlet opening (s) 5 for a cooling gas, which at the same time form a contact between the product gas and the inner wall of the outlet nozzle 2 or the insert 3 preventing gas wall is used.
  • the inlet opening (s) 5 can be connected, for example, to a ring line which is guided around the outlet connection 2.
  • the cooling gas flowing down through the gap 4 prevents the product gas from entering the gap 4 and thus clogging of this gap by the particles contained in the product gas.
  • the cooling gas is directed around the lower end of the insert 3 by the product gas flowing upwards, so that it flows upwards again on the inner surface of the insert 3 parallel to the latter. It forms a continuous gas wall, which prevents the product gas from touching the insert 3.
  • the sticky particles entrained in the product gas can therefore not reach the inner wall of the insert 3 and attach to it.
  • the cooling gas simultaneously causes cooling of the product gas during the passage through the insert 3, so that the product gas has cooled down at the upper outlet of the insert 3 to such an extent that the particles in it have lost their stickiness.
  • This cooling effect is supported in that the insert 3 itself is cooled. It contains for this purpose, for example, cooling channels running in its interior through which water or another suitable cooling medium flows.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abkühlen eines heißen Produktgases, das klebrige Teilchen enthält, die ihre Klebrigkeit beim Abkühlen verlieren, bestehend aus einer rohrförmigen Zone in der das Produktgas durch Kühlgas direkt gekühlt wird und wobei in der Wand der röhrenförmigen Zone eine Gaswand gebildet wird, die einen Kontakt des Produktgases mit der Wand verhindert.
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS-2 971 830 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird nahe am Einlaß der röhrenförmigen Zone ein teilchenfreies Schutzgas auf solche Weise eingespeist, daß dan der Wand dieser Zone eine schützende Gasschicht gebildet wird, die einen Kontakt der Wand mit dem heißen Produktgas verhindert, wobei das Schutzgas gleichzeitig ein Kühlgas ist. Zur Bildung der schützenden Gasschicht wird das Kühlgas durch einen ringförmigen Einsatz mit eienr tangential gerichteten Geschwindigkeitskomponente eingespeist, und durch in radialer Richtung angeordnete Einlässe, die oberhlab der Auslässe in der ringförmigen Zone liegen, zugeführt. Die Auslässe sind in gleichen Abständen um den Umfang des röhrenförmigen Einsatzes etwas oberhalb seines unteren Endes angeordnet, so daß sich ein vom Kühlgas nicht beaufschlagter Ringbereich in Strömungsrichtung am Anfang der genannten kritischen Zone ergibt.
  • Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Einfluß auf die Strömung des Kühlgases in der röhrenförmigen Zone durch die Ausströmrichtung beim Eintritt in diese Zone gegeben. Eine durchgehende schützende Gaswand über den gesamten Umfang der röhrenförmigen Zone schient daher nicht immer gewährleistet. Die Vorrichtung ist außerdem relativ aufwendig, da der ringförmige Einsatz genau eingepaßt werden muß und zum Aufbau der schützenden Gaswand der kritische Bereich unterhalb der Austrittsöffnungen des Kühlgases nicht beiträgt.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der anfangs genannten Art zu schaffen, bei der eine über die ganze Länge der röhrenförmigen Zone wirksame schützende Gaswand zur Vermeidung eines Kontaktes zwischen dem die klebrigen Teilchen enthaltenden Produktgas und einer festen Wand gebildet wird und die im Aufbau einfach ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Dadurch, daß das Kühlgas nicht nur im Gegenstrom zum Produktgas eingeblasen wird, sondern um das untere Ende eines Einsatzes herumgelenkt wird, durchströmt es lückenlos die röhrenförmige Zone vom untersten Ende des Einsatzes über die gesamte gefährdete Länge der Wand der röhrenförmigen Zone.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Diese zeigt einen Wandabschnitt 1 eines Vergasers, in dem das Produktgas erzeugt wird Der Wandabschnitt 1 geht über in einen Auslaßstutzen 2, der die röhrenförmige Zone bildet, durch die das Produktgas nach oben aus dem Vergaser ausströmt. Das Produktgas führt klerbei teilchenförmige Stoffe mit sich, die aufgrund der hohen Temperatur des Produktgases klebrig sind und erst nach einer Abkühlung des Produktgases ihre Klebrigkeit verlieren. Am unteren Teil des Auslaßstutzens 2 ist jedoch die Temperatur des Produktgases noch so hoch, daß die Gefahr besteht, daß die mitgeführten Teilchen, wenn sie auf eine feste Wand treffen, an dieser hängen bleiben. Da hierdurch der freie Durchmesser des Auslaßstutzens 2 verengt wird oder dieser sogar ganz geschlossen werden kann, ist es erforderlich, das Produktgas so zu leiten, daß es in diesem Zustand nicht in Berührung mit der Innenwand des Auslaßstutzens oder einer anderen festen Wand im Bereich der röhrenförmigen Zone gelangt. Gleichzeitig müssen Maßnahmen vorgesehen werden, um das Produktgas innerhalb der röhrenförmigen Zone zoweit abzukühlen, daß an deren Auslaßende die mitgeführten Teilchen ihre Klebrigkeit verloren haben. Dies wird durch die dargestellte Vorrichtung erreicht.
  • Innerhalb des Auslaßstutzens 2 befindet sich ein ringförmiger Einsatz 3, der zwischen sich und der Innenwand des Auslaßstutzens 2 einen Spalt 4 bildet. Am oberen Ende dieses Spaltes 4 befindet sich in gleichen Abständen über den Umfang des Auslaßstutzens 2 verteilt eine oder mehrere Einlaßöffnung(en) 5 für ein Kühlgas, das zugleich zur Bildung der eine Berührung zwischen dem Produktgas und der Innenwand des Auslaßstutzens 2 bzw. dem Einsatz 3 verhindernden Gaswand verwendet wird. Die Einlaßöffnung(en) 5 können beispielsweise mit einer um den Auslaßstutzen 2 herumgeführten Ringleitung verbunden sein.
  • Das durch den Spalt 4 herabströmende Kühlgas verhindert einen Eintritt des Produktgases in den Spalt 4 und damit eine Verstopfung dieses Spaltes durch die im Produktgas enthaltenen Teilchen. Gleichzeitig wird das Kühlgas durch das nach oben strömende Produktgas um das untere Ende des Einssatzes 3 herumgelenkt, so daß es an der Innenfläche des Einsatzes 3 parallel zu dieser wieder nach oben strömt. Es bildet hierbei eine durchgehende Gaswand, die eine Berührung des Produktgases mit dem Einsatz 3 verhindert. Die im Produktgas mitgeführten klebrigen Teilchen können somit nicht zur Innenwand des Einsatzes 3 gelangen und sich an dieser anlagern. Das Kühlgas bewirkt gleichzeitig während des Durchganges durch den Einsatz 3 eine Kühlung des Produktgases, so daß am oberen Ausgang des Einsatzes 3 das Produktgas soweit abgekühlt ist, daß die Teilchen in diesem ihre Klebrigkeit verloren haben.
  • Diese Kühlwirkung wird dadurch unterstützt, daß der Einsatz 3 selbst gekühlt wird. Er enthält hierzu beispielsweise in seinem Innern verlaufende Kühlkanäle, durch die Wasser oder ein anderes geeignetes Kühlmedium strömt.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Akühlen eines heißen Produktgases das klebrige Teilchen enthält, die ihre Klebrigkeit beim Abkühlen verlieren, bestehend aus einer rohrförmigen Zone, in der das Produktgas durch Kühlgas direkt gekühlt wird und wobei an der Wand der rohrförmigen Zone eine Gaswand gebildet wird, die einen Kontakt des Produktgases mit der Wand verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß in der rohrförmigen Zone zumindest teilweise ein ringförmiger Einsatz(s) für den Durchtritt des Produktgases so vorgesehen ist, daß ein Spalt (4) zwischen der Wand der rohrförmigen Zone (2) und dem Einsatz gebildet wird, durch den das Kühlgas im Gegenstrom zum Produktgas eingeblasen und dabei um das untere Ende des Einsatzes (3) herumgelenkt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Einsatz (3) gekühlt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Einsatz (3) in seinem Inneren verlaufende Kühlkanäle enthält.
EP85730082A 1984-07-18 1985-06-11 Vorrichtung zum Abkühlen eines heissen Produktgases Expired EP0171351B1 (de)

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EP0171351A1 EP0171351A1 (de) 1986-02-12
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CA (1) CA1274086A (de)
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DE (2) DE3427088C2 (de)
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