EP0254830A2 - 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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EP0254830A2
EP0254830A2 EP87107177A EP87107177A EP0254830A2 EP 0254830 A2 EP0254830 A2 EP 0254830A2 EP 87107177 A EP87107177 A EP 87107177A EP 87107177 A EP87107177 A EP 87107177A EP 0254830 A2 EP0254830 A2 EP 0254830A2
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pressure jacket
tube wall
cooling water
pipe wall
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Hans Niermann
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    • 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 at the same time increasing operational reliability.
  • 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 construction with brackets 7 attached 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 1a, 1b, 1c, 1d and 1e. 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, 1oc, 1od or 1oe open, as can be seen from the drawing, into the water-filled space 11 between the tube wall construction 1 and the pressure jacket 4.
  • the space 11 has a cooling water discharge line 12 common to all cooling circuits, which leads through the upper part 4a of the pressure jacket 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 1e 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.

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Abstract

Bei dieser ist der Vergasungsreaktor (2) als kühlwasserbe­aufschlagte Rohrwandkonstruktion (1) ausgebildet, die mit Abstand von einem Druckmantel (4) umgeben ist. Es ist vor­gesehen, daß die Kühlwasseraustritte (1oa - 1oe) der Kühl­kreisläufe (1a - 1e) der Rohrwandkonstruktion (1) in den wassergefüllten Raum (11) zwischen Rohrwandkonstruktion (1) und Druckmantel (4) münden. Dieser Raum (11), der mit einer den Druckmantel (4) durchsetzenden Kühlwasser-Abführungs­leitung (12) versehen ist, ist gas- und wasserdicht vom Innenraum (2) der Rohrwandkonstruktion (1) getrennt.

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 gewãhrleistet. 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 1a, 1b, 1c, 1d und 1e. 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, 1oc, 1od bzw. 1oe 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 1e 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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