Vorrichtung zur Entnahme von Restquenchwasser aus dem

Quenchersumpf eines Flugstromvergasungsreaktors

Die Erfindung betrifft Vorrichtung zur Entnahme von

Restquenchwasser aus dem Quenchersumpf eines

Flugstromvergasungsreaktors mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei der Flugstromvergasung wird das produzierte Rohgas gemeinsam mit der sich aus der Brennstoffasche bildenden Schlacke in einen Quencher geleitet und dort mittels

Wassereindüsung abgekühlt. Die Schlacke erstarrt während dieses Vorganges. Dabei fällt auch ein beträchtlicher Anteil an Feinkorn an, welcher durch nicht vollständig umgesetzten Brennstoff oder durch gebildeten Ruß erhöht wird.

Die Schlacke und sonstige Feststoffanteile werden periodisch nach unten ausgeschleust. Das anfallende Restquenchwasser wird abgeführt und in nachfolgenden Prozess-Schritten

gereinigt. Bei dieser Abführung wird der Wasserstand im

Quencher zwischen einem definierten Minimal- und Maximalstand geregelt. Zur Gewährleistung einer kontinuierlichen

Wasserabfuhr muss das Abführrohr unter das Minimal-Niveau abgetaucht werden.

Auf Grund der unterschiedlichen Sinkgeschwindigkeit von groben und feinen Feststoffpartikel ist es möglich, dass feinere Feststoffbestandteile mit angesaugt werden. Dies kann zu Ablagerungen und Verstopfungen sowie Verschleiß in

nachgeschalteten Systemen führen, wodurch die Verfügbarkeit der Gesamtanlage eingeschränkt wird. In bisher ausgeführten Anlagen wurde davon ausgegangen, dass der Abstand zwischen Unterkante Abführrohr und der maximalen Höhe der Schlackeablagerung ausreichend ist, um ein Mitreißen von Feinkornanteilen zu vermeiden. Extern sind folgende Lösungen bekannt:

Mittels Filterkorb bzw. Sieb wird versucht, das

Mitführen von Feststoff zu verhindern. Das Problem dieser Lösung besteht darin, dass die Maschenweite des Filters ausreichend grob sein muss, um den notwendigen abzuführenden Volumenstrom an Restquenchwasser zu gewährleisten. Trotzdem kommt es bereits nach wenigen Betriebsstunden zu Verstopfung des Filters bzw. Siebs, was aufwändige Reinigungsschritte notwendig macht.

Axial mittig wird ein zusätzliches zentrales Rohr eingebracht, welches oben verschlossen ist. Dadurch wird verhindert, dass Feststoffanteile in dieses Rohr fallen. Da das Rohr nach unten offen ist stellt sich im Rohr der gleiche Wasserspiegel wie außerhalb ein. Somit ist es möglich, das Restquenchwasser in diesem zentral abzuziehen. Durch diese Abführung wird ein Strömungsvektor von unten nach oben erzeugt, was ebenfalls zum Mitreißen von Feinkorn führen kann. Aus diesem Grund ist der Durchmesser des zentralen

Rohrs so gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeit geringer ist als die Sinkgeschwindigkeit des Feststoffs. Nachteil dieser Lösung ist, dass der oben befindliche Verschluss des zentralen Rohres direkt im Strömungsquerschnitt der aus dem Reaktionsraum ablaufenden Schlacke liegt und es dadurch zu erheblichen Schlackeablagerungen und -aufwachsungen kommt. Diese führen zur Behinderung des Schlackeabtransports nach unten und müssen periodisch mit erheblichem Aufwand manuell entfernt werden. Dazu ist die Anlage abzufahren und die

Befahrbarkeit ist herzustellen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, zu vermeiden, dass Feinanteile des Feststoffes mit dem Restquenchwasser

angesaugt und in nachgeschaltete Systeme transportiert werden.

Das Problem wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In vorteilhafter Weise ist bei der Erfindung die Ableitung des abzuführenden Restquenchwassers so gestaltet, dass einerseits die Ansaugung von Feinanteilen verhindert wird und andererseits auf den ungehinderten Schlackeabtransport behindernde Einbauten verzichtet werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den

Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines die Erfindung

realisierenden Quenchers . Bei einem Reaktor zur autothermen Vergasung von festen und flüssigen, aschehaltigen, schlackebildenden Brennstoffen mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmitteln im Flugstrom bei Temperaturen bis 1.850°C und Drücken bis 10 MPa tritt über den Schlackeablauf 1 heißes Synthesegas gemeinsam mit Schlacke aus dem oberhalb des Quenchers befindlichen

Reaktionsraum (nicht dargestellt) in den Quencher 2 ein, wo es mittels über Quenchdüsen 3 eingedüstem Wasser 4 abgekühlt wird. Das abgekühlte Gas verlässt den Quencher via

Rohgasleitung 5. Die ebenfalls abgekühlte Schlacke fällt nach unten ins Wasserbad 6 und verlässt den Quencher über den Flansch 7 nach unten in die Schlackeschleuse (nicht

dargestellt) . Der untere Teil der Wasserbad-Wandung ist als Konus 8 ausgeführt. Die Schlackepartikel besitzen

entsprechend ihrer Größe unterschiedliche

Sinkgeschwindigkeiten, wobei das Feinkorn langsamer absinkt. Zur Vermeidung der Ansaugung von Feinkorn durch die

Wasserabführleitungen 9 ist nach innen ein zweiter Konus 10 vorgesehen. Beide Konen 8 und 10 sind so ineinander montiert, dass unten ein Spalt 11 eingehalten wird, durch den das

Restquenchwasser in den Zwischenraum 12 strömen kann. Aus diesem Zwischenraum wird das Wasser via Wasserabführleitungen 9 abgeleitet und der weiteren Behandlung zugeführt. Der Spalt 11 ist dabei so dimensioniert, dass die nach oben gerichtete Strömungskraft, welche durch das strömende Wasser im Spalt 11 und im Zwischenraum 12 aufgebracht wird, kleiner als die nach unten gerichtete Schwerkraft ist. Somit wird verhindert, dass Feststoffpartikel angesaugt werden.

Die gesamte Schlackemenge wird nach unten abgeführt. Für den Fall, dass es zu einem Schlackerückstau und damit zum

Verschluss des Spaltes 11 kommt, ist oberhalb des

Wasserspiegels 13 ein Überlauf 14 in den Zwischenraum 12 vorgesehen. Durch diesen kann das ansteigende Wasser in den Zwischenraum 12 abfließen und dort via Wasserabsaugleitung 9 abgesaugt werden. Dieser Fall entspricht nicht dem

Regelbetrieb und dient lediglich der Aufrechterhaltung der Wasserabgabe für den Fall einer unregelmäßigen

Schlackeabfuhr.

Um zu verhindern, dass die von oben herabfallende Schlacke in den Zwischenraum 12 fällt ist dieser mit einer schräg

angestellten Abdeckung 15 versehen. Dadurch, dass diese

Abdeckung sich nur umfänglich über den äußeren Bereich erstreckt, sind im Zentrum keinerlei den Schlackeabfluss behindernde Einbauten bzw. potentielle

Schlackeablagerungsflächen vorhanden . Der innere Konus 10 kann ganz allgemein durch einen eine beliebige Form aufweisenden Einsatz oder eine Schürze

gebildet sein, die eine Oberkante und eine Unterkante

aufweist und einen Raum umfängt. Eine beliebige Form des Einsatzes kann ein Zylinder sein.

Die Wasserabführleitungen tauchen in einer Höhe 16 von der Unterkante des Einsatzes und unterhalb des Wasserspiegels 13 in das Wasser im Zwischenraum 12 ein. Bezugs zeichenliste

1 Schlackeablauf

2 Quencher

3 Quenchdüsen

4 eingedüstes Wasser

5 Rohgasleitung

6 Wasserbad Restquenchwasser

7 Flansch

8 Konus

9 Wasserabführleitungen

10 innerer Konus

11 Übertritts-Spalt

12 Zwischenraum

13 Wasserspiegel

14 Überlauf

15 Abdeckung

16 Höhe Unterkante Schürze - Wasserabführleitung