DD210927A1 - Einrichtung zur kontinuierlichen druckentaschung eines kohlevergasungsreaktors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Vergasung von Kohlen, die zur Schlackebildung neigen. Ziel ist es, die reparaturintensiven und stoeranfaelligen Baugruppen der jetzt betriebenen Entaschung zu ersetzen und Aufgabe, zur Erfuellung des Zieles den Reaktordruck zu nutzen. Dazu wird eine zu 70-90 % ihres Volumens mit Fluessigkeit gefuellte Ascheschleuse, die nicht gegenueber dem Reaktor abgesperrt ist, unterhalb desselben angeordnet. In ihrem oberen Teil weist diese Ascheschleuse einen nach unten geoeffneten Ascheabzugstrichter auf, der mit der Aschebreileitung gekoppelt ist. Im Unterteil der Ascheschleuse sind ein Schleusenschieber und darunter ein Ascheschleusenverschluss angeordnet. An die Ascheschleuse schliesst sich ein Schlackebehaelter an, dessen Unterteil ein Entwaesserungsrost aufweist. Dieser Schlackebehaelter ist ebenfalls mit Fluessigkeit gefuellt, jedoch auch be- und entspannbar.

Description

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Titel der Erfindung

Einrichtung zur kontinuierlichen Druckentaschung eines Kohlevergasungsreaktors

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist an unter Druck betriebenen Reaktoren zur Vergasung von zur Schlackebildung neigenden Kohlen oder Pro* dukten aus Kohlen anwendbar·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Kohledruckvergasung fester Brennstoffe« z· B. Brikett oder Rohkohle« erfolgt derzeitig die Entaschung über die Baugruppen Ascheschleuse mit Verschlußelementen* Aschefallkammer« Kratzerkette, Schlackebrecher« Spülrinne mit Purapenzulaufschacht, Aschebreipumpen und hydraulische Aschetransport leitung, wobei die Ablöschung der trockenen Asche mit Wasser in der Kratzerkette durch die eintauchende Aschefallkammer vorgenommen wird·

Es tritt ein großer Verschleiß in den o· g. Baugruppen auf« der häufig zu Störungen und zum Ausfall der gesamten Entaschungsanlage führt· Ein weiterer Nachteil liegt darin,« daß das Aschegemisch in der Ascheschleuse vor dem Ausbringen auf Atmosphärendruck entspannt und dann für den weiteren hydraulischen Transport durch die Aschebreipumpen wieder auf den

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Förderdruck des Aschetransportsystems gebracht werden muß·

Im CS-Patent Nr. 124440 wird eine kontinuierliche Ausschleusung der Asche aus einer wassergefüllten Ascheschleuse vorgeschlagen. Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Ascheschleuse ein Schlackebrecher angeordnet ist, und daß der Ascheaustrag über ein Ascheaustrageorgan in eine drucklose Aschespülrinne erfolgt· Der Nachteil der vorgeschlagenen Lösung liegt in der unzugänglichen Anordnung des Schlackebre-Ϊ chers und in der nur mit großem Aufwand zu realisierenden Druckabdichtung des Austragsorganes.

Im OO-WP 116259 wird ein Verfahren zur Ascheentfernung bei Vergasungsverfahren beschrieben» bei dem die Asche in einen mit Wasser gefüllten Behälter fällt, der unter dem Kohlevergasungsreaktor angeordnet und mit diesem direkt verbunden ist. Oer Ascheaustrag erfolgt über ein ventilloses senkrechtes Rohr, das durch seine Höhe den Generatordruck ausgleicht. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin» daß der Druckausgleich über ein senkrecht angeordnetes Rohr nur bei geringen Reaktordrücken beherrschbar ist·

In der OE-OS 2455127 wird ein Verfahren beschrieben« bei dem der Unterteil des Reaktors mit wasser gefüllt ist und die Abführung von Asche über einen Schleusenbehälter erfolgt in der Art, daß unter Zuhilfenahme eines Druckausgleichbehälters die Schleuse und das Rohrleitungssystem mit Inertgas gespült werden·

Die vorgeschlagene Lösung hat den Nachteil des großen apparate· technischen Aufwandes und des enormen Zeitaufwandes für die benötigten Spülvorgänge, wodurch eine hohe Reaktorleistung mit einer kurzen Entaschungsfolge nicht gefahren werden kann« Eine weitere Lösung zur Ascheentfernung aus einem unter Druck stehenden Wasserbehälter ist in der OE-OS 2506161 beschrieben.

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Unter einem Wasserbehälter, der unter Reaktordruck steht und gegebenenfalls im Reaktorunterteil realisiert sein kann, ist eine Aufschwemmvorrichtung angeordnet, in der eine Druckreduzierung und ein ständiger Austrag eines durch die Siebtrennung gebildeten Feinasche-wassergemisches Ober ein Drosselventil erfolgt. Bei grobstückiger Schlacke kann eine Schlackebrechvorrichtung zusätzlich angeordnet werden· Nachteilig sind bei der vorgeschlagenen Lösung der Druckabbau auf Atmosphärendruck im Drosselventil und der damit verbundene große Verschleiß und die Kompliziertheit und Störanfälligkeit der Aufschwemmvorrichtung·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die reparaturintensiven und störanfälligen Baugruppen der jetzigen Entaschung zu ersetzen und den Druck des Reaktors für den hydraulischen Abtransport der Asche in den Spülraum zu nutzen·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, die im Kohlevergasungsprozeß * innerhalb des Reaktors anfallende Asche als Aschebrei kontinuierlich mit Hilfe des Reaktordruckes in die Aschetransportleitung einzuleiten. Die bisherige aufwendige Ausschleusung der Asche aus der Ascheschleuse bei Atmosphärendruck und die verschleißinkusive erneute Drucksteigerung für den weiteren hydraulischen Transport in den Aschebreipumpen sollen entfallen· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß unterhalb des Kohlevergasungsreaktors eine nicht von diesem abgesperrte, zu 70 - 90 % ihres Volumens mit Flüssigkeit gefüllte, vorteilhafterweise länglich ausgebildete Ascheschleuse angeordnet wird, in deren oberem Teil ein nach unten geöffneter Aschebreiabzugstrichter, der mit der Aschebreileitung verbunden ist, vorhanden ist und in deren unterem Teil eine Druckwasserleitung einmündet. Unterhalb der Ascheschleuse

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wird ein Schlackebehälter angeordnet« der im Verbindungsstück zur Ascheschleuse eitlen unteren Ascheschleusenverschluß« in seinem unteren Teil einem über das Gestänge des noch darunter angeordneten unteren Schlackebehälterverschlusses beweglichen Entwässerungsrost aufweist und weiter im unteren Teil einen Druckwassereinlauf und eine unterhalb des Entwässerungsrostes abgehende Entwässerungsleitung aufweist« Unterhalb dieser gesamten Einrichtung ist ein entsprechender Förderer angeordnet.

Während des Betriebes der Einrichtung wird der Gasraum des Kohlevergasungsreaktors durch das Flüssigkeitsvolumen der Ascheschleuse von der Aschebreileitung sicher getrennt· Die durch die Rostbewegung aus dem Kohlevergasungsreaktor ausgetragene Asche gelangt infolge ihrer Schwerkraft direkt in die beflutete Ascheschleuse und wird abgelöscht· Der entstehende Dampf steigt nach oben und gelangt über den Drehrost in den Reaktor

Die absinkende Asche wird in Höhe des Aschebreiabzugstriehters je nach der gewünschten Fraktion entsprechend dem Druckgefälle, das zwischen der Ascheschleuse und der Aschetransportleitung eingestellt ist, in Feinasche und Grobasche getrennt· Während die Grobasche in der Ascheschleuse zu Boden sinkt« wird die Feinasche als Aschebrei ständig über den Aschebreiabzügstrichter und die Aschebreileitung in die Aschetransportleitung eingeleitet· Durch eine zwischengeschaltete Drosselstelle wird der Druck in der Aschebreileitung auf den erforderlichen Einleitungsdruck in die Aschetransportleitung reduziert« In der Aschetransportleitung kann die Wassermenge, 115 die für den hydraulischen Transport erforderlich ist, durch eine Klarwasserpumpe auf den Förderdruck gebracht werden· In die Ascheschleuse wird ständig Druckwasser in den Unterteil des Behälters zur Ergänzung des Wasservorrates entsprechend der Meßweite der oberen Strahlenschranke eingegeben an einer Stelle, wo eine Aufwirbelung von abgesetzter feiner Asche erfolgen kann·

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Zeigt die mittlere Strahlenschranke der Ascheschleuse den Max-Stand der angesammelten Grobasche an, so wird bei nachgeprüfter Druckgleichheit der Ascheschleuse mit dem Schlackebehälter der untere Ascheschleusenverschluß geöffnet und die Grobasche fällt in den darunter befindlichen und voll mit Druckwasser gefüllten Schlackebehälter· Bei Min-Stand, angezeigt durch die untere Strahlenschranke in der Ascheschleuse, wird der untere Ascheschleusenverschluß wieder geschlossen und das Druckwasser des Schlackebehälters wird über die Entwässerungsleitung unter Zuhilfenahme von Bespannungsgas entleert. Der Entleerungsstutzen ist kurz über dem unteren ächlackebehäiterverschluß angeordnet, so daß im Zusammenwirken mit dem Entwässerungsrost nur reines Wasser» vermischt mit restlicher Feinasche, ausgebracht wird· Anschließend wird uüer die Entspannungsleitung der Schlackebehälter auf Atmosphärendruck entspannt« Nun wird der untere öchlackebehälterverschluß geöffnet, die Grobasche fällt auf den Gurtbandförderer und wird abtransportiert· Als Förderer können auch Kettenförderer und hydraulische Förderer zum Einsatz kommen·

Zeigt die untere Strahlenschranke an« daß der Schlackebehälter leer ist, so wird der untere Schlackebehälterverschluß geschlossen und die Bespannung mittels Druckwasser eingeleitet» bis der Schlackebehälter voll mit Druckwasser gefüllt ist und wieder unter dem gleichen Druck wie die Ascheschleuse steht* Während des Ausschleusprozesses der Grobasche läuft der Feinascheabzug kontinuierlich weiter· Ober einen installierten Spülanschluß können die Aschebreileitung und die Entwässerungsleitung bei Verstopfungen mit Druckwasser bzw· Dampf gespült werden·

Über eine Inertisierungsgasleitung kann bei Bedarf, wenn die O₂ und COp-Werte der Gasatmosphäre im Oberteil der Ascheschleuse die kritischen Werte übersteigen, ein entsprechendes Inertisierungsgas aufgegeben werden·

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Ausbringung von Feinasche aus der Ascheschleuse kontinuierlich unter Ausnutzung des Kohlereaktordruckes er-

folgt, während die Grobasche diskontinuierlich ausgeschleust wi rd.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll in folgenden anhand einer Zeichnung näher

erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt eine Einrichtung zur Druckentaschung mit Schlackeaushaltung und kontinuierlichem Betrieb·

Unter dem Kohlevergasungsreaktor 1 ist eine Ascheschleuse 3 angeordnet» in der sich zu 70 - 90 % ihres Volumens eine Flüssigkeit, vorrangig Wasser» befindet· Der Flüssigkeitsstand wird durch die obere Strahlenschranke 22 in Verbindung mit der Druckwasserpumpe 19 auf einer konstanten Höhe gehalten. Die aus dem Kohlevergasungsreaktor 1 anfallende trockene Asche« ausgetragen durch den Drehrost 2, fällt direkt in die beflutete Ascheschleuse 3 und wird abgelöscht· Der entstehende Dampf entweicht nach oben über den Drehrost 2 in den Kohlevergasungsreak- tor 1 und bildet einen Teil des Vergasungsmittels· Gleichzeitig übernimmt der Dampf die Aufgabe der Inertisierung der Atmosphäre über dem Wasserspiegel der Ascheschleuse· Wird über eine geeigente Meßeinrichtung 29 eine Überschreitung der kritischen Werte für O₂ und CO₂ festgestellt« so kann zusätzlich zum Eigenbedarf ein Inertisierungsgas über die Inertisierungsgasleitung 26«beispielsweise stickstoff« zugegeben werden· Das Wasservolumen übernimmt neben der Funktion des Ablöschens der Asche die Trennung des Reaktorgasraumes zur Entaschungseinrichtung.

Die im Wasser der Ascheschleuse 3 absinkende Asche wird in

Höhe des Ascheabzugstrichters 4 in Feinasche und Grobasche getrennt. Während die Grobasche weiter nach unten sinkt und sich schließlich am Boden der Ascheschleuse ablagert, wird die Feinasche je nach der zu erzielenden Fraktion durch das Druckge- fälle, das zwischen der Ascheschleuse 3 und der Aschetransportleitung 7 mittels der Drosselstelle 23 eingestellt werden kann« als Aschebrei durch den Aschebreiabzugstrichter 4 über die Aschebreileitung 5 in die Aschetransport leitung 7 kontinuierlich eingeleitet. Das Fördermedium Wasser wird in der Asche»

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transportleitung 7 durch die Klarwasserpumpe 6 auf den erforderlichen Druck gebracht·

Die aus der Ascheschleuse 3 mit der Feinasche ausgebrachte Druckwassermenge muß ständig ergänzt werden« damit der Wasserspiegel an der oberen Strahlenschranke 22 konstant gehalten wird.

In die Ascheschleuse 3 wird Druckwasser über die Druckwasserpumpe 19 und die Druckwasserleitung 20 in den Behälterunterteil eingespeist, wodurch eine ständige Aufwirbelung von noch nicht abgeführter abgesetzter feiner Asche und deren Zuführung in den Ascheabzugstrichter 4 erfolgen kann· Zeigt die mittlere Strahlenschranke 21 der Ascheschleuse den Max-Stand der ange sammelten Grobasche an, so wird bei überprüfter Druckgleichheit zwischen Schlackebehälter 11 und Ascheschleuse 3 zuerst der Schleusenschieber 9, der die Grobasche vor dem Schleusen-

21ü Verschluß zurückhält und eine störungsfreie Funktion desselben bewirkt, geöffnet und danach der untere Ascheschleusenverschluß 10, so daß die Grobasche in den mit Druckwasser bis oben gefüllten Schlackebehälter 11 fällt und diesen anfüllt, wobei das verdrängte Druckwasser nach oben in die Ascheschleuse 3 strömt· Nun werden der Schleusenschieber 9 und der untere Ascheschleusenverschluß 10 wieder geschlossen und das Druckwasser wird über die Entwässerungsleitung 14 unter Aufgabe von Bespannungsgas über die Bespannungsgasleitung 25 in die Aschebreileitung 5 entleert.

Der Entwässerungsrost 12 des unteren Schlackebehälterverschlusses 13 hält die Grobasche von dem Behälterverschluß 13 zurück, so daß in dem Zwischenraum zwischen Entwässerungsrost 12 und unterem SchlackebehälterverschlufcS 13 die restliche Menge der Feinasche über die Entwässerungsleitung 14 mit ausgeschleust werden kann.

Ist der Schlackebehälter 11 entwässert, so kann die Bespannungsgasleitung 25 wieder geschlossen werden und über die Entspannungsleitung 24 wird der Schlackebehälter Il auf Atmospharendruck entspannt.

Danach wird der Schlackebehälter 11 durch öffnen des unteren Schlackebehälterverschlusses 13 entleert und die Grobasche

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wird über den Brobbandförderer 15 abgefördert. Anstelle des Gurtbandförderers 15 kann auch ein hydraulischer bzw. Kettenförderer verwendet werden·

Zeigt die untere Strahlenschranke 17 den Leerzustand des

Schlackebehälters 11 an, so wird der untere Schlackebehälterverschluß 13 wieder geschlossen und über die Druckwasserleitung 16 wird Druckwasser in den Schlackebehälter 11 solange eingebracht, bis der Behälter randvoll ist und bis der Reaktordruck, der in der Ascheschleuse 3 herrscht, erreicht ^•vVy·. ist. . - . · .-' :

Während der Ausschleusephase der Grobäsche kann kontinuierlich weiter die Feinasche über die Aschebreileitung 5 angezogen werden. Bei Verstopfungen in der Aschebreileitung 5 bzw. Entwässerungsleitung 14 kann über die Spülleitung 8 Druckwasser bzw. Dampf zur Störungsbeseitigung zugegeben werden. Über eine Inertisierungsgasleitung 26 kann eine Inertisierungsgas , beispielsweise Stickstoff, aufgegeben werden, falls die Meßeinrichtung 29 für CO₂ und 0« kritische Grenzwerte anzeigt.

Claims (4)

5 6 4 6 Erfindungsanspruch
1. (1) eine nicht von diesem abgesperrte, zu 70 bis 90 % ihres Volumens mit Flüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser gefüllte, vorteilhafterweise länglich geformte Ascheschleuse (3) angeordnet ist, die in ihrem Oberteil innerhalb des über eine obere Strahlenschranke (22) gesteuerten Flüssigkeitsstandes einen in senkrechter Richtung nach unten geöffneten Asche-.: breiabzugstrienter (4) aufweist« der mit der Aschebreileitung (5) gekoppelt ist, die wiederum eine radiometrische Dickstoffroessung (27) aufweist, und daß die Ascheschleuse (3) in ihrem Unterteil eine Einmündung für eine Druckwasserleitung (20) und darunter einen Schleusenschieber (9) und unter diesem wieder einen unteren Ascheschleusenverschluß (10) aufweist» und daß ferner unterhalb der Ascheschleuse (3) ein Schlackebehälter (11), ebenfalls mit Druckwasser bespeisbar, jedoch auch be» und entspannbar angeordnet ist, der in seinem Unterteil einen über das Gestänge des unter ihm befindlichen unteren Schlackebehälterverschlusses (13) beweglichen Entwässerungsrost (12) mit ebenfalls darunter eingebundener Entwässerungsleitung (14) aufweist·

   1. Einrichtung zur kontinuierlichen Druckentaschung eines Kohlevergasungsreaktors, der unter Druck mit einer zur Schlackebildung neigenden Kohle betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Kohlevergasungsreaktors
2. 2« Einrichtung nach Punkt 1· dadurch gekennzeichnet, daß zwisehen Aschebreileitung (5) und Aschetransportleitung (7), der eine Klarwasserpumpe (6) vorgeschaltet ist, eine Drosselstelle (23) angeordnet ist·
3. 3. Einrichtung nach Punkt 1. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kohlevergasungsreaktor (1) und Ascheschleuse (3) eine Meßeinrichtung für CO₂ und Op (29) installiert ist·

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4. 4. Einrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet« daß der Zwischenraum zwischen der Wandung der Ascheschleuse (3) und des Aschebreiabzugstrichters (4) eine auch für den Durchgang der größten Schlackestücke geeignete Weite aufweist.

   (Hierzu ein Blatt Zeichnung)