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EP0254830B1 - Einrichtung zur Vergasung feinzerteilter, insbesondere fester Brennstoffe unter erhöhtem Druck - Google Patents

Einrichtung zur Vergasung feinzerteilter, insbesondere fester Brennstoffe unter erhöhtem Druck Download PDF

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Publication number
EP0254830B1
EP0254830B1 EP87107177A EP87107177A EP0254830B1 EP 0254830 B1 EP0254830 B1 EP 0254830B1 EP 87107177 A EP87107177 A EP 87107177A EP 87107177 A EP87107177 A EP 87107177A EP 0254830 B1 EP0254830 B1 EP 0254830B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe wall
wall structure
pressure shell
cooling water
pressure
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP87107177A
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English (en)
French (fr)
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EP0254830A2 (de
EP0254830A3 (en
Inventor
Klaus Köhnen
Hans Niermann
Norbert Ullrich
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
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0254830A3 publication Critical patent/EP0254830A3/de
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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
    • C10J3/72—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
    • 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
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1223—Heating the gasifier by burners

Definitions

  • the invention relates to a device for the gasification of finely divided, in particular solid fuels with oxygen-containing gases under increased pressure, in which the gasification reactor is designed as a pipe wall construction which is exposed to cooling water and is surrounded by a pressure jacket at a distance.
  • Such a device is known from DE-AS 24 25 962.
  • This requires a large number of supply and discharge lines to and from the individual cooling circuits of the pipe wall construction which penetrate the pressure jacket.
  • the invention is therefore based on the object of cost-effectively simplifying the installation of the type described at the outset while increasing operational reliability.
  • the cooling water outlets of the cooling circuits of the pipe wall construction open into the water-filled space between the pipe wall construction and the pressure jacket, this room, which is provided with a cooling water discharge line passing through the pressure jacket, being separated from the interior of the pipe wall construction in a gas-tight and watertight manner.
  • Another advantage of the proposed embodiment of the gasification device is that only the cooling water supply lines to the individual cooling circuits of the tube wall construction and the common cooling water discharge line have to be provided as lines penetrating the pressure jacket and connecting these and the tube wall construction. Separate cooling water discharge lines from the individual cooling circuits, which also had to be led through the pressure jacket in conventional gasification devices, are eliminated.
  • the invention also proposes that the cooling circuits of the pipe wall construction be provided with forced circulation. This ensures reliable cooling at every point in the pipe wall construction.
  • the forced circulation enables any pipe routing and pipe reversals.
  • the water-filled space between the tube wall structure and the pressure jacket should preferably have a higher pressure than the interior of the tube wall structure. This creates additional security against the outflow of production gas from the gasification reactor in the direction of the pressure jacket if damage occurs.
  • the invention further provides that the cooling water supply lines of the cooling circuits of the pipe wall construction and the cooling water discharge line pass through the upper part of the pressure jacket, which can be detached by means of a flange connection, and this part of the pressure jacket can be lifted off from the lower part of the pressure jacket together with the complete pipe wall construction attached to it . This considerably simplifies repair and maintenance work on the pipe wall construction or on the inside of the pressure jacket.
  • the pipe wall construction is connected to the pressure jacket at its upper and / or lower end by means of compensators.
  • 1 designates the tube wall construction as a whole, the interior 2 of which is the gasification reactor.
  • Several burners 3 open into the gasification reactor, only one of which is shown in the drawing.
  • the tube wall construction 1 is surrounded at a distance by a pressure jacket 4, which is divided into an upper and a lower part 4a or 4b by the flange connection 5.
  • the lower part 4b of the pressure jacket has in the interior a plurality of supports 6 distributed over the circumference, on which the tube wall structure with brackets 7 fastened to it is locked and centered.
  • the tube wall structure 1 is connected to the upper part 4a by means of a suspension structure 8, which permits thermal expansion of the tube wall structure in the axial direction relative to the pressure jacket.
  • the tube wall construction 1 is composed of individual cooling circuits 1 a, 1 b, 1 c, 1 d and 1 e. Each of these cooling circuits has a separate cooling water supply line 9a, 9b, 9c, 9d and 9e, which in each case passes through the upper part 4a of the pressure jacket 4, as is shown in the case of line 9a.
  • the cooling water outlets 1oa, 1ob, 1 oc, 1 od or 1 oe open, as can be seen from the drawing, into the water-filled space 11 between the pipe wall construction 1 and the pressure jacket 4.
  • the space 11 has a cooling water discharge line 12 common to all cooling circuits on through the upper part 4a of the pressure jacket leads and is connected to a steam drum, not shown here.
  • the pressure in space 11 is preferably above the pressure of interior space 2.
  • the differential pressure should not be chosen too high in order to keep the load on the pipe wall construction low.
  • the pressure in the gasification reactor which is, for example, 4o bar, is thus essentially absorbed by the pressure jacket 4 with only a slight differential pressure, while the tube wall construction 1 is largely relieved of this.
  • a compensator is designated, which is connected on the one hand to part 1 of the tube wall construction and on the other hand to the upper part 4a of the pressure jacket in the region of the gas outlet 14.
  • Another compensator 15 connects part 1d of the pipe wall construction to the slag discharge shaft 16, which is attached to the lower part 4b of the pressure jacket.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Vergasung feinzerteilter, insbesondere fester Brennstoffe mit sauerstoffhaltigen Gasen unter erhöhtem Druck, bei der der Vergasungsreaktor als kühlwasserbeaufschlagte Rohrwandkonstruktion ausgebildet ist, die mit Abstand von einem Druckmantel umgeben ist.
  • Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-AS 24 25 962 bekannt. Hierbei ist eine Vielzahl von Zuführungs- und Abführungsleitungen zu bzw. von den einzelnen Kühlkreisläufen der Rohrwandkonstruktion erforderlich, die den Druckmantel durchsetzen. Es ist dort weiterhin die Zufuhr eines unter Druck stehenden Inertgases in den mit Isoliermaterial ausgefüllten Raum zwischen Rohrwandkonstruktion und Druckmantel vorgesehen, um zu vermeiden, daß Produktionsgas aus dem Vergasungsreaktor bis zum Druckmantel vordringt und dort zu Korrosionen führt. Beide Maßnahmen erfordern einen nicht unerheblichen Investitions- und Betriebsaufwand.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung der eingangs beschriebenen Art kostengünstig zu vereinfachen bei gleichzeitiger Erhöhung der Betriebssicherheit.
  • Erfindungsgemäß wird hierzu vorgeschlagen, daß die Kühlwasseraustritte der Kühlkreisläufe der Rohrwandkonstruktion in den wassergefüllten Raum zwischen Rohrwandkonstruktion und Druckmantel münden, wobei dieser Raum, der mit einer den Druckmantel durchsetzenden Kühlwasser-Abführungsleitung versehen ist, gas- bzw. wasserdicht vom Innenraum der Rohrwandkonstruktion getrennt ist.
  • Durch die vorgesehene Trennung des Innenraumes der Rohrwandkonstruktion, des Vergasungsreaktors also, vom wassergefüllten Raum zwischen Rohrwandkonstruktion und Druckmantel wird zuverlässig und ohne zusätzliche betriebliche Maßnahmen vermieden, daß heißes Produktionsgas aus dem Vergasungsreaktor mit dem Druckmantel in Berührung kommt. Dadurch kann es zum einen nicht zu einer unerwünschten Wärmebeaufschlagung des Druckmantels kommen, zum anderen unterbleiben korrosive Angriffe des Produktionsgases auf den Druckmantel. Dabei bildet das die Rohrwandkonstruktion umgebende Wasser eine zusätzliche Sicherheit vor einer unmittelbaren Heißgasbeaufschlagung des Druckmantels bei etwaiger Beschädigung der Rohrwandkonstruktion.
  • Vorteilhaft an der vorgeschlagenen Ausführungsform der Vergasungseinrichtung ist ferner, daß nur die Kühlwasser-Zuführungsleitungen zu den einzelnen Kühlkreisläufen der Rohrwandkonstruktion und die gemeinsame Kühlwasser-Abführungsleitung als den Druckmantel durchsetzende und diesen und die Rohrwandkonstruktion verbindende Leitungen vorgesehen werden müssen. Separate Kühlwasser-Abführungsleitungen von den einzelnen Kühlkreisläufen, die bei herkömmlichen Vergasungseinrichtungen ebenfalls durch den Druckmantel geführt werden mußten, entfallen.
  • Die Erfindung schlägt ferner vor, daß die Kühlkreisläufe der Rohrwandkonstruktion mit Zwangsumlauf versehen sind. Damit wird eine zuverlässige Kühlung an jeder Stelle der Rohrwandkonstruktion gewährleistet. Außerdem ermöglicht der Zwangsumlauf beliebige Rohrführungen und Rohrumkehrungen.
  • Der wassergefüllte Raum zwischen Rohrwandkonstruktion und Druckmantel soll bevorzugt einen höheren Druck als der Innenraum der Rohrwandkonstruktion aufweisen. Damit wird bei auftretenden Schäden eine zusätzliche Sicherheit gegen das Ausströmen von Produktionsgas aus dem Vergasungsreaktor in Richtung auf den Druckmantel geschaffen.
  • Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die Kühlwasser-Zuführungsleitungen der Kühlkreisläufe der Rohrwandkonstruktion sowie die Kühlwasser-Abführungsleitung den oberen, mittels einer Flanschverbindung lösbaren Teil des Druckmantels durchsetzen und dieser Teil des Druckmantels zusammen mit der daran befestigten kompletten Rohrwandkonstruktion vom unteren Teil des Druckmantels abhebbar ist. Reparatur- und Wartungsarbeiten an der Rohrwandkonstruktion bzw. am Inneren des Druckmantels werden dadurch erheblich erleichtert.
  • Schließlich wird noch vorgeschlagen, daß zum Ausgleich von Wärmedehnungen die Rohrwandkonstruktion an ihrem oberen und/oder unteren Ende mittels Kompensatoren mit dem Druckmantel verbunden ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der einzigen Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungsform zeigt, näher erläutert.
  • In der Zeichnung ist mit 1 die Rohrwandkonstruktion als Ganzes bezeichnet, deren Innenraum 2 der Vergasungsreaktor ist. In den Vergasungsreaktor münden mehrere Brenner 3, von denen in der Zeichnung nur einer dargestellt ist.
  • Die Rohrwandkonstruktion 1 ist mit Abstand von einem Druckmantel 4 umgeben, der durch die Flanschverbindung 5 in einen oberen und einen unteren Teil 4a bzw. 4b unterteilt ist. Der untere Teil 4b des Druckmantels weist im Inneren mehrere über den Umfang verteilte Auflager 6 auf, auf denen die Rohrwandkonstruktion mit an ihr befestigten Konsolen 7 arretiert und zentriert aufliegt. Mit dem oberen Teil 4a ist die Rohrwandkonstruktion 1 mittels einer Aufhängekonstruktion 8 verbunden, die eine Wärmedehnung der Rohrwandkonstruktion in Achsrichtung relativ zum Druckmantel zuläßt.
  • Die Rohrwandkonstruktion 1 ist zusammengesetzt aus einzelnen Kühlkreisläufen 1 a, 1 b, 1 c, 1 d und 1 e. Jeder dieser Kühlkreisläufe weist eine separate Kühlwasser-Zuführungsleitung 9a, 9b, 9c, 9d bzw. 9e auf, die jeweils den oberen Teil 4a des Druckmantels 4 durchsetzt, wie dies im Falle der Leitung 9a dargestellt ist. Die Kühlwasseraustritte 1oa, 1ob, 1 oc, 1 od bzw. 1 oe münden, wie aus der Zeichnung ersichtlich, in den wassergefüllten Raum 11 zwischen der Rohrwandkonstruktion 1 und dem Druckmantel 4. Der Raum 11 weist eine für alle Kühlkreisläufe gemeinsame Kühlwasser-Abführungsleitung 12 auf, die durch den oberen Teil 4a des Druckmantels führt und mit einer hier nicht dargestellten Dampftrommel in Verbindung steht. Der Druck im Raum 11 liegt, wie bereits erwähnt, bevorzugt über dem Druck des Innenraumes 2. Der Differenzdruck sollte jedoch nicht zu hoch gewählt werden, um die Belastung der Rohrwandkonstruktion gering zu halten. Der Druck im Vergasungsreaktor, der beispielsweise 4o bar beträgt, wird somit bei nur geringfügigem Differenzdruck im wesentlichen vom Druckmantel 4 aufgenommen, während die Rohrwandkonstruktion 1 hiervon weitestgehend entlastet ist.
  • Da weiterhin durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vergasungseinrichtung die einzelnen Rohre der Rohrwandkonstruktion innen und außen nahezu gleichen Drücken ausgesetzt sind, benötigen sie auch nur eine vergleichsweise geringe Wandstärke. Dies hat zur Folge, daß während des Betriebes die Temperaturdifferenz in der Rohrwand gering ist, was sich einerseits vorteilhaft hinsichtlich verringerter Temperaturspannungen in der Rohrwand auswirkt und andererseits gut beherrschbare Temperaturen auf der Gasseite der Rohre zur Folge hat.
  • Mit 13 ist ein Kompensator bezeichnet, der zum einen mit Teil 1 der Rohrwandkonstruktion und zum anderen mit dem oberen Teil 4a des Druckmantels im Bereich des Gasaustrittes 14 verbunden ist. Ein weiterer Kompensator 15 verbindet Teil 1d der Rohrwandkonstruktion mit dem Schlackenabzugsschacht 16, der an den unteren Teil 4b des Druckmantels angesetzt ist. Durch diese Kompensatoren 13 und 15 werden unterschiedliche Wärmedehnungen von Rohrwandkonstruktion und Druckmantel ausgeglichen.
  • Im Bereich des unteren Endes des Schlackenabzugsschachtes 16 ist noch ein Entleerungsstutzen 17 angeordnet, durch den das Wasser aus dem Raum 11 abgelassen werden kann.
  • Da alle Kühlwasser-Zuführungsleitungen 9a - 9e sowie die Kühlwasser-Abführungsleitung 12 durch den oberen Teil 4a des Druckmantels austreten, ist es möglich, nach Lösen der Flanschverbindung 5 und Abtrennen des Kompensators 15 den oberen Teil 4a zusammen mit der daran aufgehängten kompletten Rohrwandkonstruktion 1 vom unteren Teil 4b des Druckmantels abzuheben. Die Rohrwandkonstruktion ist dann zu Reparatur- und Wartungszwecken frei zugänglich, d.h. platzbeanspruchende Zugangsmöglichkeiten zum Raum 11 können entfallen.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Vergasung feinzerteilter, insbesondere fester Brennstoffe mit sauerstoffhaltigen Gasen unter erhöhtem Druck, bei der der Vergasungsreaktor als kühlwasserbeaufschlagte Rohrwandkonstruktion ausgebildet ist, die mit Abstand von einem Druckmantel umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasseraustritte (1oa - 1oe) der Kühlkreisläufe (1a - 1e) der Rohrwandkonstruktion (1) in den wassergefüllten Raum (11) zwischen Rohrwandkonstruktion (1) und Druckmantel (4) münden, wobei dieser Raum, der mit einer den Druckmantel (4) durchsetzenden Kühlwasser-Abführungsleitung (12) versehen ist, gas- bzw. wasserdicht vom Innenraum (2) der Rohrwandkonstruktion (1) getrennt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkreisläufe (1a - 1e) der Rohrwandkonstruktion (1) mit Zwangsumlauf versehen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wassergefüllte Raum (11) zwischen Rohrwandkonstruktion (1) und Druckmantel (4) einen höheren Druck als der Innenraum (2) der Rohrwandkonstruktion (1) aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwasser-Zuführungsleitungen (9a - 9e) der Kühlkreisläufe (1a - 1e) der Rohrwandkonstruktion (1) sowie die KühlwasserAbführungsleitung (12) den oberen, mittels einer Flanschverbindung (5) lösbaren Teil (4a) des Druckmantels (4) durchsetzen und dieser Teil des Druckmantels zusammen mit der daran befestigten kompletten Rohrwandkonstruktion (1) vom unteren Teil (4b) des Druckmantels (4) abhebbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von Wärmedehnungen die Rohrwandkonstruktion (1) an ihrem oberen und/oder unteren Ende mittels Kompensatoren (13, 15) mit dem Druckmantel (4) verbunden ist.
EP87107177A 1986-07-12 1987-05-18 Einrichtung zur Vergasung feinzerteilter, insbesondere fester Brennstoffe unter erhöhtem Druck Expired - Lifetime EP0254830B1 (de)

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DE19863623604 DE3623604A1 (de) 1986-07-12 1986-07-12 Einrichtung zur vergasung feinzerteilter, insbesondere fester brennstoffe unter erhoehtem druck
DE3623604 1986-07-12

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP0254830A2 EP0254830A2 (de) 1988-02-03
EP0254830A3 EP0254830A3 (en) 1988-08-17
EP0254830B1 true EP0254830B1 (de) 1990-04-18

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US (1) US4818253A (de)
EP (1) EP0254830B1 (de)
DE (2) DE3623604A1 (de)
ES (1) ES2014450B3 (de)
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