CS214894B2

CS214894B2 - A method for autothermal gasification of solid fuels, in particular lignite hard coal, and apparatus for carrying out this process

Info

Publication number: CS214894B2
Application number: CS80656A
Authority: CS
Inventors: Josef Langhoff; Gerhard Roebke; Juergen Seipenbusch
Original assignee: Ruhrkohle Ag
Priority date: 1978-07-04
Filing date: 1980-01-31
Publication date: 1982-06-25
Also published as: CS214893B2

Abstract

Vynález se týká zplyňování pevných paliv zplyňovaclm médiem, při kterém se palivo vede ze zásobníku paliva do zplyňovacího reaktoru, kde dochází k jeho zplynění, přičemž se popel, který se vytvoří z paliva během zplyňovacího procesu, odvádí ze zplyňovacího reaktoru. Podstata navrženého řešení spočívá v tom, že se dávky paliva, odebírané ze zásobníku paliva v závislosti na požadovaném množství přiváděného paliva, stiačí na tlak odpovídající tlaku v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru, načež se vzduchotěsně oddělí od kompresoru a zavedou do zplyňovacího reaktoru a/nebo se popel z reaktoru odebírá po částech, jejichž tlak se sníží na atmosférický tlak a které se potom odvádějí mimo prostor zplyňovacího reaktoru, přičemž se v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru použije tlaku až 20 MPa při zplyňovacích teplotách 900 až 1200 stupňů CelsiaThe invention relates to the gasification of solid fuels with a gasification medium, in which the fuel is fed from a fuel reservoir to a gasification reactor, where it is gasified, while the ash formed from the fuel during the gasification process is removed from the gasification reactor. The essence of the proposed solution is that the fuel doses taken from the fuel reservoir, depending on the required amount of fuel supplied, are compressed to a pressure corresponding to the pressure in the reaction space of the gasification reactor, after which they are airtightly separated from the compressor and introduced into the gasification reactor and/or the ash is removed from the reactor in portions, the pressure of which is reduced to atmospheric pressure and which are then removed outside the gasification reactor, while a pressure of up to 20 MPa is used in the reaction space of the gasification reactor at gasification temperatures of 900 to 1200 degrees Celsius

Description

Vynález se týká zplyňování pevných paliv zplyňovaclm médiem, při kterém se palivo vede ze zásobníku paliva do zplyňovacího reaktoru, kde dochází k jeho zplynění, přičemž se popel, který se vytvoří z paliva během zplyňovacího procesu, odvádí ze zplyňovacího reaktoru. Podstata navrženého řešení spočívá v tom, že se dávky paliva, odebírané ze zásobníku paliva v závislosti na požadovaném množství přiváděného paliva, stiačí na tlak odpovídající tlaku v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru, načež se vzduchotěsně oddělí od kompresoru a zavedou do zplyňovacího reaktoru a/nebo se popel z reaktoru odebírá po částech, jejichž tlak se sníží na atmosférický tlak a které se potom odvádějí mimo prostor zplyňovacího reaktoru, přičemž se v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru použije tlaku až 20 MPa při zplyňovacích teplotách 900 až 1200 stupňů Celsia.The present invention relates to the gasification of solid fuels with a gasification medium in which the fuel is fed from a fuel tank to a gasification reactor for gasification, wherein the ash formed from the fuel during the gasification process is removed from the gasification reactor. The essence of the proposed solution is that the batches of fuel withdrawn from the fuel reservoir, depending on the required amount of fuel supplied, are compressed to a pressure corresponding to the pressure in the reaction space of the gasification reactor, then airtightly separated from the compressor and introduced into the gasification reactor. ash is taken from the reactor in portions, the pressure of which is reduced to atmospheric pressure and then discharged outside the gasification reactor space, using pressures of up to 20 MPa at a gasification temperature of 900 to 1200 degrees Celsius in the gasification reactor reaction space.

Vynález se týká způsobu autotermického zplyňování pevných paliv, zejména kusového· černého uhlí, za použití zplyňovacího média, kterým je například vodní pára nebo kysličník uhličitý a vzduch nebo kyslík, v reaktoru s pevným ložem.The invention relates to a process for the autothermic gasification of solid fuels, in particular lump coal, using a gasification medium such as water vapor or carbon dioxide and air or oxygen in a fixed bed reactor.

Vynález se rovněž týká zařízení k provádění výše popsaného způsobu autotermického zplyňování pevných paliv.The invention also relates to an apparatus for carrying out the above-described method of autothermal solidification gasification.

Zplyňování pevného paliva v pevném loži je známo v několika alternativních formách provedení (viz W. Peters, Kohlenvergasung, Verlag Gluckauf 1976, 64, 76 j.Solid bed gasification is known in several alternative embodiments (see W. Peters, Kohlenvergasung, Verlag Gluckauf 1976, 64, 76).

Zplyňovací, popřípadě surový plyn může být po odpovídajícím zpracování použit jako synthesní plyn, ale také jako· náhrada zemního plynu nebo jako· svítiplyn.The gasification or raw gas, after appropriate treatment, can be used as synthesis gas, but also as a natural gas substitute or as a coal gas.

Při jednom ze známých zplyňovacích postupů v pevném loži se pracuje při tlaku 2,5 MPa ve zplyňovací zóně. Vzhledem k tomu musí být palivo do zplyňovacího reaktoru přiváděno přes poměrně složitou plnicí komoru. Tato plnicí komora se naplní poměrně velkým množstvím paliva, které se potom bezprostředně zavádí do zplyňovacího reaktoru. Vzhledem k tomu, že se toto množství paliva dávkuje potom do zplyňovacího reaktoru v podstatě najednou, je přivádění paliva do zplyňovacího reaktoru nerovnoměrné, což má za následek špatnou regulovatelnost zplyňovacího· procesu.One known fixed bed gasification process is carried out at a pressure of 2.5 MPa in the gasification zone. Accordingly, the fuel must be fed to the gasification reactor through a relatively complex feed chamber. The feed chamber is filled with a relatively large amount of fuel, which is then immediately fed into the gasification reactor. Since this amount of fuel is then metered into the gasification reactor substantially at the same time, the feed to the gasification reactor is uneven, resulting in poor controllability of the gasification process.

K analogickým potížím dochází při odvádění popela ze zplyňovacího reaktoru prostřednictvím odborné vypouštěcí komory.Analogous problems arise in the removal of ash from the gasification reactor through a specialized discharge chamber.

Navíc dochází při každé funkční fázi plnicí a vypouštěcí komory ke ztrátám produkovaného· plynu. Tyto ztráty jsou tím větší, čím většího tlaku se používá ve zplyňovacím reaktoru.In addition, there is a loss of gas produced in each operating phase of the filling and discharge chamber. These losses are greater the more pressure is used in the gasification reactor.

Jakožto paliva se používá nespečeného nebo slabě spečeného černého uhlí. Obvykle se používá frakce se zrnitostí mezi 6 a 30 mm. V případě, že se při uvedeném známém způsobu zplyňování v pevném loži musí použít netříděného· uhlí, je potom třeba podstatně změnit podmínky normálního· provozu. Podíl jemných částic by však neměl překročit určitou stanovenou mez, poněvadž by jinak mohlo dojít k silnému poklesu prosazení.Unbaked or weakly baked hard coal is used as fuel. A fraction with a grain size between 6 and 30 mm is usually used. If, in the known fixed bed gasification process, unsorted coal has to be used, then the conditions of normal operation must be substantially changed. However, the proportion of fine particles should not exceed a certain set limit, as otherwise the throughput could decrease sharply.

Nevýhodou uvedeného známého způsobu zplyňování paliva v pevném loži je také skutečnost, že za normálních podmínek není možné použít neupraveného uhlí.A disadvantage of the known fixed bed gasification process is also that untreated coal cannot be used under normal conditions.

Provoz známých zplyňovacích reaktorů je rovněž ztížen poměrně velkým podílem dehtových a prachových částic, přítomných v produkovaném surovém plynu.The operation of the known gasification reactors is also hampered by the relatively large proportion of tar and dust particles present in the raw gas produced.

•Cílem vynálezu je umožnit zlepšeným zaváděním paliva do zplyňovacího reaktoru a/nebo zlepšeným odváděním popela ze zplyňovacího reaktoru zjednodušení známého způsobu zplyňování a tím vytvořit předpoklady pro zvýšení tlaku v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru.It is an object of the present invention to allow the simplified gasification process to be improved by introducing fuel into the gasification reactor and / or by removing ash from the gasification reactor, thereby creating conditions for increasing the pressure in the reaction space of the gasification reactor.

Předmětem vynálezu je způsob autotermického zplyňování pevných paliv, zejména kusového černého uhlí, které je s výhodou tříděno na velikost částic 20 mm, předsušeno a předehřáto na 200 až 300 °C, zplyňovacím médiem, tvořeným například vodní párou nebo· kysličníkem uhličitým a kyslíkem nebo· vzduchem, v reaktoru s pevným ložem, při kterém se palivo popřípadě společně s přísadami vede ze zásobníku paliva do zplyňovacího reaktoru, kde dochází k jeho zplynění, přičemž se popel, který se vytvoří z paliva během zplyňovacího procesu, odvádí ze zplyňovacího· reaktoru, jehož podstata spočívá v tom, že se dávky paliva, odebírané ze zásobníku paliva v závislosti na požadovaném množství přiváděného paliva, stlačí na tlak odpovídající tlaku v reakčním prostoru zplyňovacího reeaktoru, načež se vzduchotěsně oddělí od kompresoru a zavedou do zplyňovacího reaktoru, načež se vzduchoaktoru odebírá po částech, jejichž tlak se sníží na atmosférický tlak a které se potom odvádějí mimo prostor zplyňovacího reaktoru, přičemž se v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru použije tlaku až 20 MPa při zplyňovacích teplotách 900 až 1200 °C.The subject of the invention is a method of autothermal gasification of solid fuels, in particular lump coal, preferably sized to a particle size of 20 mm, pre-dried and preheated to 200-300 ° C by a gasification medium such as steam or carbon dioxide and oxygen; air, in a fixed bed reactor, in which the fuel, optionally together with additives, is fed from the fuel reservoir to the gasification reactor for gasification, the ash formed from the fuel during the gasification process being discharged from the gasification reactor. The principle is that the fuel doses withdrawn from the fuel reservoir, depending on the required amount of fuel supplied, are compressed to a pressure corresponding to the pressure in the reaction space of the gasification reeactor, then airtightly separated from the compressor and introduced into the gasification reactor. It is discharged in portions whose pressure is reduced to atmospheric pressure and which are then discharged outside the gasification reactor space, using pressures of up to 20 MPa at the gasification temperatures of 900 to 1200 ° C in the gasification reactor reaction space.

S výhodou se při přivádění paliva do zplyňovacího reaktoru seshora vede zplyňovací médium ze spodní části reakčního· prostoru do horní části reakčního prostoru, odkud se odvádí produkovaný plyn.Preferably, when the fuel is introduced into the gasification reactor from above, the gasification medium is passed from the lower part of the reaction space to the upper part of the reaction space from which the product gas is discharged.

Produkovaný plyn odváděný ze spodní části reakčního· prostoru se s výhodou ochladí, stlačí a zahřeje na teplotu asi 750· °C a teprve potom se vede do vrchní části reakčního prostoru.The product gas discharged from the bottom of the reaction chamber is preferably cooled, compressed and heated to a temperature of about 750 ° C before being fed to the top of the reaction chamber.

Výhodně se palivo přivádí do zplyňovacího reaktoru chlazeným hořákem zespoda skrze pevné lože.Preferably, fuel is supplied to the gasification reactor by a cooled burner from below through a fixed bed.

Palivo· může být při způsobu podle vynálezu také přiváděno, stejně jako zplyňovací médium, do reakčního prostoru zplyňovacího reaktoru seshora, přičemž produkovaný plyn se odtahuje pod pevným ložem, zatímco· se tekutý popel granuluje a jako granulát se odvádí ze zplyňovacího reaktoru.In the process according to the invention, the fuel can also be fed into the reaction space of the gasification reactor from above, the gas produced being withdrawn under a fixed bed, while the liquid ash is granulated and discharged as a granulate from the gasification reactor.

Rovněž palivo a část zplyňovacího· média mohou být přiváděny do zplyňovacího reaktoru seshora a zbytek zplyňovacího· média se přivádí skrze rošt, zatímco produkovaný plyn se odebírá nad roštem.Also, fuel and part of the gasification medium can be fed to the gasification reactor from above, and the remainder of the gasification medium is fed through the grate, while the gas produced is withdrawn above the grate.

Předmětem vynálezu je rovněž zařízení k provádění výše uvedeného způsobu, tvořené reaktorem s pevným ložem a zásobníkem paliva určeného· ke zplyňování, jehož podstata spočívá v tom, že zplyňovacímu reaktoru je předřazen a/nebo· na spodní část zplyňovacího reaktoru navazuje transportní ústrojí, tvořené čerpadlem, které má alespoň jeden tlačný píst a alespoň jeden ventil.The invention also relates to an apparatus for carrying out the above process, comprising a fixed bed reactor and a fuel tank for gasification, characterized in that the gasification reactor is upstream and / or a transport means formed by a pump is connected to the lower part of the gasification reactor. having at least one thrust piston and at least one valve.

Vrchní reakční prostor, v jehož horní části je uspořádán přívod paliva a alespoň části zplyňovacího· média, se s výhodou směrem dolů od přívodu kónicky rozšiřuje.The upper reaction space, in the upper part of which the fuel supply and at least part of the gasification medium is arranged, preferably conically widens downwards from the supply.

V horní části reakčního prostoru, která se směrem dolů kónicky rozšiřuje, s výhodou je výstup pro odvod plynu, produkovaného v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru.In the upper part of the reaction space, which conically widens downwards, preferably there is an outlet for the gas produced in the reaction space of the gasification reactor.

Výhodně je v horní části zplyňovacího reaktoru uspořádáno vedení pro přívod paliva, recirkulovaného produkovaného plynu a zplyňovacího média, přičemž ve zplyňovacím reaktoru je umístěno mezidno s otvorem a nálevkou pro přivádění nezplyněného· paliva z horní části zplyňovacího· reaktoru na rošt, uspořádaný v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru.Advantageously, in the upper part of the gasification reactor, a conduit is provided for supplying fuel, recirculated product gas and the gasification medium, wherein a gasifier is provided with an intermediate wall with an opening and funnel for feeding ungassed fuel from the upper part of the gasification reactor to the grate arranged in the gasification reaction zone. reactor.

Zařízení podle vynálezu s výhodou zahrnuje také vedení pro odvádění Čirého plynu z reakčního· prostoru zplyňovacího reaktoru a odvětvené vedení s čističkou plynu pro přivádění uvedeného plynu vedením do horní části zplyňovacího reaktoru.The apparatus of the invention preferably also comprises a conduit for evacuating clear gas from the reaction space of the gasification reactor and a branched conduit with a gas scrubber for supplying said gas through a conduit to the top of the gasification reactor.

Zařízení dále výhodně zahrnuje výstup pro odvod produkovaného plynu, uspořádaný pod roštem, který má s výhodou, kuželovitý tvar, a vodní lázeň, uspořádanou pod roštem pro granulaci popela, který se odvádí vypouštěcím zařízením.The apparatus further preferably comprises an outlet for evacuating the gas produced below the grate, which preferably has a conical shape, and a water bath arranged under the ash granulation grate, which is discharged by the discharge device.

Uvedené zařízení může s výhodou také obsahovat přívod pro přivádění paliva a zplyňovacího média, který je ve vrcholu kuželovitého roštu, nesoucího pevné lože.Advantageously, said apparatus may also comprise a supply for supplying fuel and a gasification medium which is at the apex of a conical grate carrying a fixed bed.

Čerpáním paliva se dosáhne kontinuálního· přivádění paliva do zplyňovacího reaktoru, čímž je umožněno jemné dávkování paliva do reaktoru a lepší ovládání zplyňovacího procesu.By pumping the fuel, continuous feed of fuel to the gasification reactor is achieved, thereby allowing fine feed of fuel to the reactor and better control of the gasification process.

Kromě toho již není zapotřebí výše zmíněné plnicí komory, sloužící jako nezbytný mezistupeň mezi tlakem ve zplyňovacím reaktoru a tlakem atmosférickým, vzhledem k tomu, že dávka paliva, nacházející se mezi zplyňovacím reaktorem a čerpadlem, společně s tlačným pístem čerpadla tvoří vzduchotěsný tlakový uzávěr, oddělující vzduchotěsně vnitřek zplyňovacího reaktoru od atmosféry.In addition, the above-mentioned filling chambers, which serve as a necessary intermediate stage between the gasification reactor pressure and the atmospheric pressure, are no longer needed, since the fuel charge between the gasification reactor and the pump together with the pump pressure piston forms an airtight pressure closure airtight inside the gasification reactor from the atmosphere.

Vzhledem k tomu, že se provozní tlak čerpadla může za určitých předpokladů zvýšit dosti značně nad hodnotu tlaku, která byla až dosud považována za horní hranici tlaku v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru, může být při způsobu podle vynálezu dosaženo významného zvýšení prosazení paliva a výrazného zlepšení kvality produkovaného plynu.Since the operating pressure of the pump can, under certain conditions, increase well above the pressure that has hitherto been considered the upper pressure limit in the reaction space of the gasification reactor, a significant increase in fuel throughput and a significant improvement in quality can be achieved of produced gas.

Na druhé straně může být v důsledku tlakového uzávěru mezi tlačným pístem a reakčním prostorem zplyňovacího reaktoru upuštěno od utěsnění tlačného pístu vůči atmosférickému tlaku, přičemž se dosáhne vysoké komprese paliva.On the other hand, due to the pressure closure between the pressure piston and the reaction space of the gasification reactor, sealing of the pressure piston to atmospheric pressure can be omitted, while achieving high fuel compression.

Použije-li se způsobu podle vynálezu také pro odvádění vzniklého popela ze zplyňovacího reaktoru, potom odpadá použití až dosud potřebné vypouštěcí komory i při použití vysokých zplyňovacích tlaků uvnitř zplyňovacího reaktoru.If the process according to the invention is also used for evacuating ash from the gasification reactor, the use of the hitherto required discharge chamber, even at high gasification pressures within the gasification reactor, is dispensed with.

Výše uvedenými opatřeními podle vynálesu ae zlepší hospodárnost zplyňovacího procesu v důsledku dosažení vyššího· prosazení a v důsledku zjednodušení použitého zařízení.The above measures according to the invention improve the economy of the gasification process by achieving higher throughput and by simplifying the equipment used.

Toto zjednodušení se týká rovněž palivové vsázky. Tato palivová vsázka je podle výhodného provedení způsobu podle vynálezu tvořena těžným uhlím, vytříděným na velikost částic 20 mm, přičemž se v reakčním prostoru zplyňovacího reaktoru používá tlaku až 20 MPa při zplyňovací teplotě 900 až 1200 stupňů Celsia.This simplification also applies to the fuel charge. According to a preferred embodiment of the process of the present invention, the fuel charge consists of heavy coal, screened to a particle size of 20 mm, using a pressure of up to 20 MPa at a gasification temperature of 900 to 1200 degrees Celsius in the reaction space of the gasification reactor.

Při výhodném způsobu provedení způsobu podle vynálezu se do reakčního prostoru přivádí kontinuálně seshora palivo· předehřáté na teplotu 300 °C.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the fuel preheated to 300 ° C is continuously fed into the reaction space from above.

Při zvýšeném tlaku ve zplyňovací zóně se naskýtá možnost nechat proběhnout hydrogenační reakce za účelem zvýšení výtěžku methanu recirkulací zplyňovacího plynu s obsahem vodíku. Za tímto účelem se zplyňovací plyn, odtahovaný ze spodní části.reakčního prostoru, ochladí, komprimuje a· potom opět zahřeje na teplotu asi 750 °C, načež se opětovně zavede do· reaktoru.At elevated pressure in the gasification zone, it is possible to let the hydrogenation reaction run to increase the methane yield by recirculating the hydrogen-containing gasification gas. To this end, the gasification gas withdrawn from the lower part of the reaction space is cooled, compressed and then reheated to a temperature of about 750 ° C before being reintroduced into the reactor.

Při tomto způsobu je již část paliva ve vrchní části reakčního prostoru, a to zejména podíl jemných částic, částečně oxidována a zplyněna. Pouze větší částice paliva dospějí do pevného lože zplyňovacího reaktoru. Právě částečným zplyněním podílu jemných částic, popřípadě proběhnutím hydrogenačních reakcí se dosáhne reakční teploty 750 až 950 °C, která, je nezbytná pro zplyňování paliva.In this process, part of the fuel in the upper part of the reaction space, in particular the fine particle fraction, is already partially oxidized and gasified. Only larger fuel particles reach the fixed bed of the gasification reactor. It is precisely by partial gasification of the fine particle fraction, or by hydrogenation reactions, that a reaction temperature of 750 to 950 ° C is achieved, which is necessary for the gasification of the fuel.

Zplyňovací médium a recirkulovaný zplyňovací plyn prochází souběžně horní hranici reaktoru, zatímco dochází ke zplyňování v protiproudu paliva v pevném loži reaktoru.The gasification medium and the recirculated gasification gas run parallel to the upper boundary of the reactor, while gasification takes place in countercurrent fuel in the fixed bed of the reactor.

S výhodou se k palivu přidávají přísady, jako například vápno. Jednak se tím dosáhne zjednodušeného zpracování popela při použiti poměrně vysokých teplot v reakčním. prostoru, neboť se tím zabrání zanášení zařízení roztaveným popelem, jednak je tím možné dosáhnout současného odsíření produkovaného· plynu v reakčním prostoru.Preferably, additives such as lime are added to the fuel. On the one hand, this simplifies the treatment of the ash using relatively high reaction temperatures. This avoids clogging of the device with molten ash, and it is also possible to achieve simultaneous desulfurization of the gas produced in the reaction space.

Při dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu se palivo čerpá zespoda skrze pevné lože. Tím se stává zbytečným použití hrabal, kterých se až dosud používalo k rozdělení paliva ve zplyňovacím reaktoru. Rovněž je možné použít i silně spečeného uhlí, aniž je přitom nezbytné použít mechanických prostředků za účelem homogenizace paliva, vzhledem k tomu, že se částečnou oxidací dosáhne toho, že palivo ztratí spékavý charakter.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the fuel is pumped from below through a fixed bed. This makes it unnecessary to use rakes which have hitherto been used to distribute fuel in the gasification reactor. It is also possible to use heavily sintered coal without the need for mechanical means to homogenize the fuel, since partial oxidation results in the fuel losing its sintering character.

Podle dalšího výhodného provedení způsobu podle vynálezu se palivo a zplyňovací médium zavádějí do reakčního prostoru shora, zatímco produkovaný plyn se odtahuje v místě pod pevným ložem paliva a tekutý popel se granuluje a jako granulát se odvádí mimo zplyňovací prostor.According to a further preferred embodiment of the process according to the invention, the fuel and the gasification medium are introduced into the reaction space from above, while the product gas is withdrawn at a point below the fixed fuel bed and the liquid ash is granulated and discharged as granulate outside the gasification space.

Také při tomto způsobu dochází k předběžnému odplynění paliva, což u spečeného uhlí vede k tomu, že toto uhlí pozbyde svůj spečený charakter. To má za následek skutečnost, že při způsobu podle vynálezu je možné použít většího sortimentu uhlí, aniž přitom dochází ke komplikacím při provozu zplyňovacího· reaktoru.Also in this process, the fuel is pre-degassed, which in the case of the sintered coal leads to the loss of its sintered character. This results in the fact that a larger assortment of coal can be used in the process of the present invention without complicating the operation of the gasification reactor.

Některé íormy provedení zařízení podle vynálezu k provádění výše popsaného způsobu jsou zobrazeny na připojených výkresech, na kterých znázorňuje obr. 1 zařízení k výrobě synthesního plynu; zařízení je zobrazeno pouze schematicky, to znamená, že na obrázku jsou vypuštěny všechny detaily, které nejsou nezbytné k pochopení podstaty vynálezu; obr. 2 reaktor s pevným ložem, používaný pro výrobu plynu s vysokým obsahem methanu; obr. 3 další obměněnou formu zařízení podle vynálezu, ve kterém se palivo vnáší do zplyňovacího reaktoru zespoda hořákem skrze pevné lože a zplyňovací médium se do reaktoru přivádí skrze reaktorový rošt; obr. 4 další obměnu zařízení podle vynálezu pro výrobu synthesního plynu; obr. 5 boční pohled na čerpadlo pro zavádění paliva do zplyňovacího reaktoru a popřípadě pro odvádění popela ze zplyňovacího reaktoru, kterého se používá v zařízeních zobrazených na obr. 1 až 4 a obr. 6 pohled seshora na čerpadlo z obr. 5.Some embodiments of the apparatus according to the invention for carrying out the above-described method are shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows an apparatus for producing synthesis gas; the device is shown only schematically, that is to say, all the details which are not necessary to understand the nature of the invention are omitted from the figure; FIG. 2 is a fixed bed reactor used to produce a high methane gas; FIG. 3 shows another modified form of the device according to the invention in which fuel is introduced into the gasification reactor from below by a burner through a fixed bed and the gasification medium is fed to the reactor through a reactor grate; FIG. 4 shows a further modification of the apparatus according to the invention for producing synthesis gas; Fig. 5 is a side view of a pump for introducing fuel into the gasification reactor and optionally for removing ash from the gasification reactor used in the apparatus shown in Figs. 1 to 4; and Fig. 6 is a top view of the pump of Fig. 5.

Funkce čerpadla bude objasněna pomocí připojených obr. 5 a 6; s odkazy na tyto obrázky bude v následujícím· textu popsána funkce čerpadla při zavádění paliva určeného ke zplyňování do zplyňovacího reaktoru. Již z výše uvedeného popisu je zřejmé, že tohoto čerpadla může být rovněž použito pro odvádění popela vzniklého při zplyňování ze zplyňovacího reaktoru.The operation of the pump will be explained by means of the attached figures 5 and 6; With reference to these figures, the function of the pump for introducing the gasification gas to the gasification reactor will be described below. It is already clear from the above description that this pump can also be used to evacuate ash from the gasification reactor.

Čerpadlo má dva paralelně se pohybující tlačné písty 51 a 52, jejichž zadní strany 53 a 54 jsou ve styku s hydraulickým médiem.The pump has two parallel moving pistons 51 and 52, the rear sides 53 and 54 of which are in contact with the hydraulic medium.

Tlačný píst 51 odebere ze zásobníku, který není na obrázku zobrazen, dávku 55 paliva a zasune tuto dávku do válce 58 a dále stlačí proti uzavřenému ventilu 58. Tím se mezi tlačným pístem 51 a uzavřeným ventilem 56 vytvoří tlak, který postupně dosáhne hodnoty rovné tlaku uvnitř zplyňovacího reaktoru.The pressure piston 51 removes the fuel dose 55 from the reservoir (not shown) and pushes the fuel dose into the cylinder 58 and further presses against the closed valve 58. This creates a pressure between the pressure piston 51 and the closed valve 56 which gradually reaches a value equal to inside the gasification reactor.

Potom se ventil 56 otevře otočením asi o 9'0°, čímž se dostane do polohy, ve které je ventil 57, který má za úkol uzavírat válec 59, ve kterém se pohybuje tlačný píst 52. Poněvadž je před ventilem 57 a za tímto ventilem stejný tlak, je manipulace s tímto ventilem snadná. Dávka 80 paliva se potom zavede do zplyňovacího reaktoru, což se děje relativně malou rychlostí posunu tlačného pístu.Thereafter, the valve 56 is opened by a rotation of about 90 ° to bring it to a position in which the valve 57 is to close the cylinder 59 in which the pressure piston 52 is moved. the same pressure, this valve is easy to handle. The fuel charge 80 is then introduced into the gasification reactor, which is done at a relatively low speed of the push piston.

Přestavením ventilu 57 do polohy, kterou zaujímá ventil 58, se prostor reaktoru uzavře proti tlaku tlačného pístu 52 a teprve teď se může tlačný píst 52 pohybovat zpět do své výchozí polohy.By moving the valve 57 to the position occupied by the valve 58, the reactor space is closed against the pressure of the pressure piston 52 and only now can the pressure piston 52 be moved back to its initial position.

Jednoduchým závěrným spínačem, který není na obrázcích zobrazen, se dosáhne toho, že se tlačné písty 51 nebo 52 mohou pohybovat zpět do svých výchozích poloh pouze v případě, kdy jsou znovu uzavřeny ventily 56, popřípadě 57.By means of a simple shut-off switch (not shown in the figures), the pressure pistons 51 or 52 can only be moved back to their initial positions when the valves 56 and 57 are closed again.

Vzhledem k tomu, že zatímco jeden tlačný píst odebírá ze zásobníku dávku paliva a stlačuje ji a druhý tlačný píst závádí jinou dávku paliva do zplyňovacího reaktoru, dochází při střídavém otevírání a zavírání ventilů 58 a 57 pouze ke krátkým mrtvým časům při posunu kontinuálního proudu paliva zaváděného do zplyňovacího reaktoru.Whereas while one pressure piston withdraws and compresses the fuel from the reservoir and the other pressure piston feeds the other fuel into the gasification reactor, alternating opening and closing of the valves 58 and 57 only results in short dead times when shifting the continuous flow of fuel introduced into the gasification reactor.

Použitím třípístového čerpadla (toto čerpadlo není na obrázcích zobrazeno] může být tato mrtvá doba prakticky úplně eliminována.By using a three-piston pump (this pump is not shown in the figures), this dead time can be practically eliminated.

Na obr. 1 je zobrazen příklad provedení zařízení k provádění způsobu podle vynálezu.FIG. 1 shows an embodiment of an apparatus for carrying out the method according to the invention.

Palivo 2, určené pro zplyňování, se skladuje v zásobníku 3, do kterého se přivádí vedením 1. Palivo 2 (v daném případě uhlí) se ze zásobníku 3 odebírá čerpadlem 4, jehož tlačný píst 5 je na obrázku zobrazen pouze schematicky.The fuel 2 to be gasified is stored in a reservoir 3 to which it is supplied via line 1. Fuel 2 (in this case coal) is withdrawn from the reservoir 3 by a pump 4, whose pressure piston 5 is shown only schematically in the figure.

Palivo se do zplyňovacího reaktoru přivádí vedením 6 ve směru šipky přes přívod 8, nacházející se ve vrchlíku 7; toto palivo potom padá do tlakového prostoru 9 zplyňovacího reaktoru 10. V tlakovém prostoru 9 je tlak například 20 MPa.The fuel is fed to the gasification reactor via line 6 in the direction of the arrow via the inlet 8 located in the canopy 7; this fuel then falls into the pressure chamber 9 of the gasification reactor 10. In the pressure chamber 9, the pressure is, for example, 20 MPa.

Přívodem 8 se do tlakového prostoru 9 zplyňovacího reaktoru 10 přivádí také zplyňovací médium; toto zplyňovací médium se vede potrubím 11.The gasification medium is also supplied to the pressure space 9 of the gasification reactor 10 via the inlet 8; this gasification medium is passed through line 11.

Uhlí paidá do tlakového prostoru 9 a zastaví se až v pevném loži 12 paliva, které spočívá na roštu zplyňovacího reaktoru 13. Zplyňovací médium se také přivádí do zplyňovacího reaktoru 10 vedením 14 v místě pod uvedeným roštem. Také zde jde o vodní páru, popřípadě kysličník uhličitý, a o kyslík, popřípadě vzduch.The coal paid to the pressure chamber 9 and stops only in the fixed fuel bed 12 resting on the grate of the gasification reactor 13. The gasification medium is also fed to the gasification reactor 10 via line 14 at a location below said grate. Here, too, it is water vapor or carbon dioxide and oxygen or air.

Již v horní části 15 reakčního prostoru 9 dochází k částečné oxidaci, popřípadě zplyňování přiváděného paliva, takže se zde dosáhne potřebné reakční teploty. Nezreagované větší části paliva vytvářejí potom pevné lože 12 paliva, spočívajícího na roštu zplyňovacího reaktoru 13. V horní části pevného lože 12 se vytvoří zplyňovací zéna, která ve spodní části pevného lože 12 přechází ve spalovací zónu.Already in the upper part 15 of the reaction space 9 there is a partial oxidation or gasification of the supplied fuel, so that the required reaction temperature is reached here. Unreacted larger parts of the fuel then form a fixed bed 12 of fuel resting on the grate of the gasification reactor 13. A gasification zone is formed in the upper part of the fixed bed 12, which passes into the combustion zone at the bottom of the fixed bed 12.

Částice paliva nacházející se v pevném loži 12 reagují se zplyňoyacím médiem, přiváděným do prostoru pod rošt vedením 14. Poměrně chladné zplyňovací činidlo přitom působí současně jako chladivo, které ochlazuje uvedený rošt 13, který je silně tepelně exponován.The fuel particles present in the fixed bed 12 react with the gasification medium supplied to the space below the grate 14. The relatively cold gasification agent also acts as a coolant which cools the grate 13, which is strongly thermally exposed.

Vyrobený surový plyn se ze zplyňovacího reaktoru odvádí výstupem 17 podél šipkyThe raw gas produced is discharged from the gasification reactor via an outlet 17 along an arrow

18.18.

Za účelem lepšího průběhu reakce je horní část 19 zplyňovacího reaktoru 18 komokuželovitě zúžena. Navíc je zplyňovací reaktor na svém obvodu opatřen chladicím pláštěmIn order to facilitate the reaction, the upper part 19 of the gasification reactor 18 is tapered. In addition, the gasification reactor is provided with a cooling jacket on its periphery

214 8 9 4 pro průtok chladicí vody, který umožňuje využít odpadní reakční teplo.214 8 9 4 for cooling water flow, which allows waste heat of reaction to be used.

Rošt 13 zplyňovacího reaktoru 10 je otočný, což usnadňuje odvádění popela ze zplyňovacího reaktoru 10 odpadem 21. Odvádění popela ze zplyňovacího reaktoru se provádí pomocí čerpadla, které není na obr. 1 znázorněno a které má stejnou konstrukci jako čerpadlo 4.The grate 13 of the gasification reactor 10 is rotatable, which facilitates the removal of ash from the gasification reactor 10 through the waste 21. The ash removal from the gasification reactor is effected by means of a pump, not shown in FIG.

Na obr. 2 je zobrazen reaktor s pevným ložem pro výrobu plynu s vysokým obsahem methanu.Fig. 2 shows a fixed bed reactor for producing high methane gas.

Reakční prostor 22 zplyňovacího reaktoru 26 je od horní části 25 zplyňovacího reaktoru 26 oddělen mezidnem 23, ve kterém je proveden otvor 24. Uhlí se do reaktoru přivádí čerpadlem, které není na obrázku znázorněno a které je analogické s čerpadlem 4, prostřednictvím vedení 27, ústícího do horní části zplyňovacího reaktoru 26.The reaction space 22 of the gasification reactor 26 is separated from the upper part 25 of the gasification reactor 26 by an intermediate chamber 23 in which an opening 24 is provided. The coal is supplied to the reactor by a pump not shown in the figure. into the upper portion of the gasification reactor 26.

Vedením 28 se do horní části 25 zplyňovacího reaktoru 26 zavádí plyn produkovaný v reakčním prostoru 22 zplyňovacího reaktoru 26. K tomu účelu se z reakčního prostoru 22 odvádí produkovaný plyn, který obsahuje hlavně kysličník uhelnatý a vodík, vedením 29.Through the line 28, the gas produced in the reaction space 22 of the gasification reactor 26 is introduced into the top 25 of the gasification reactor 26. For this purpose, the produced gas, which mainly contains carbon monoxide and hydrogen, is withdrawn from the reaction space 22 via line 29.

Jedna část tohoto plynu se odvádí jako finální produkt potrubím 30, zatímco druhá část tohoto plynu se recirkuluje odvětveným vedením 31 přes čističku plynu 33, která je znázorněna pouze schematicky, a prostřednictvím vedení 28 zpět do horní části 25 zplyňovacího reaktoru 26.One part of this gas is discharged as the final product through line 30, while the other part of this gas is recirculated through a branch line 31 through a gas purifier 33, which is shown only schematically, and via line 28 back to the top 25 of the gasification reactor 26.

Popel, který vzniká v průběhu zplyňovacího procesu, se ze zplyňovacího reaktoru 26 odvádí odpadem 34 pomocí čerpadla, které není na obr. 2 zobrazeno a které má stejnou konstrukci jako čerpadlo 4.The ash generated during the gasification process is removed from the gasification reactor 26 by the waste 34 by means of a pump (not shown in FIG. 2) having the same construction as the pump 4.

Jednotlivé složky zplyňovacího média se přivádějí separátně do reakčního' prostoru 22 zplyňovacího reaktoru 26 skrze rošt 35, který je s výhodou otočný a který je na obr. 2 zobrazen pouze schematicky. Kyslík nebo vzduch se přivádí vedením 36 a vodní pára nebo kysličník uhličitý se přidává do zplyňovacího' reaktoru 26 vedením 37. Na roštu spočívá pevné lože zplyňovaného uhlí.The individual components of the gasification medium are fed separately to the reaction space 22 of the gasification reactor 26 through a grate 35, which is preferably rotatable and which is shown schematically in FIG. Oxygen or air is supplied via line 36 and water vapor or carbon dioxide is added to gasification reactor 26 via line 37. A fixed bed of gasified coal rests on the grate.

V horní části 25 zplyňovacího reaktoru 26 dochází k reakci mezi tak zvaným čirým plynem, stlačeným a recirkulovaným vedením 28, a uhlím přiváděným do horní části 25 vedením 27. Tato reakce má nízkotepelně karbonizační a hydírogenační charakter. Přitom vzniká plyn s podstatným obsahem methanu, který se z horní části 25 zplyňovacího reaktoru odvádí vedením 38.In the upper part 25 of the gasification reactor 26 there is a reaction between the so-called clear gas, the compressed and recirculated conduit 28, and the coal supplied to the upper part 25 through the conduit 27. This reaction has a low-temperature carbonization and hydrogenation character. This produces a gas with a substantial methane content, which is discharged from the top 25 of the gasification reactor via line 38.

Dříve než je tohoto plynu dále použito, musí se podrobit čištění.It must be subjected to purification before being further used.

Zplyňovací médium, tvořené kyslíkem nebo vzduchem a vodní párou nebo kysličníkem uhličitým, se také přivádí do horní části 23 zplyňovacího reaktoru 26 vedením 39, souběžně s přiváděným uhlím.The gasification medium, consisting of oxygen or air and water vapor or carbon dioxide, is also fed to the top 23 of the gasification reactor 26 via line 39, in parallel with the feed coal.

Z obr. 2 je dále patrno, že otvor 24, provedený v mezidnu 23, tvoří spodní zúženou část nálevky 40. Touto nálevkou 40 propadá uhlí z horní části 25 zplyňovacího reaktoru 26 na níže ležící rošt 35, na kterém vytváří pevné lože paliva. . ;It can further be seen from FIG. 2 that the opening 24 formed in the intermediate wall 23 forms the lower constricted part of the funnel 40. Through this funnel 40 the coal falls from the upper part 25 of the gasification reactor 26 onto the underlying grate 35 on which it forms a solid fuel bed. . ;

Vzhledem k tomu, že uhlí propadající ná; levkoú 40 má tendenci při dopadu na rošt 35 vytvářet hromadu v podobě kužele, má rošt 35 kuželovitý tvar, takže' na něm dochází k optimálnímu rozdělení ještě nezplyněného paliva v reakčním prostoru 22 zplyňovacího reaktoru 26.Whereas the coal is forfeited; The left-hand side 40 tends to form a cone-shaped pile upon impact on the grate 35, the grate 35 having a conical shape so as to optimally distribute the yet ungassed fuel within the reaction space 22 of the gasification reactor 26.

Na obr. 3 je zobrazen další příklad provedení zařízení k provádění způsobu podle‘vynálezu, ve kterém se palivo a zplyňovací médium přivádějí do zplyňovacího reaktoru hořákem zespoda.FIG. 3 shows another embodiment of a device for carrying out the process according to the invention in which fuel and the gasification medium are fed to the gasification reactor by a burner from below.

V tomto provedení se palivo 2 ze zásobníku 3 (do kterého se palivo přivádí věděním 1) přivádí do zplyňovacího reaktoru 10 čerpadlem 4 se schematicky znázorněným tlačným pístem 5 a vedením 6, ústícím do hořáku 8. Do hořáku 8 ústí také vedení 11, kterým se do zplyňovacího reaktoru přivádí zplyňovací médium, tvořené vodní párou nebo kysličníkem uhličitým a kyslíkem nebo vzduchem.In this embodiment, the fuel 2 from the reservoir 3 (into which the fuel is fed by knowledge 1) is fed to the gasification reactor 10 by a pump 4 with a schematically illustrated pressure piston 5 and a conduit 6 leading to the burner 8. a gasification medium consisting of steam or carbon dioxide and oxygen or air is supplied to the gasification reactor.

Pevné lože 12 paliva spočívá na roštu 13.The fixed fuel bed 12 rests on the grate 13.

V zobrazeném provedení leží hořák 8 bezprostředně ve špičce komokuželovitě vytvořeného roštu 13. Tím dochází k optimálnímu rozložení paliva na povrchu roštu 13 ve zplyňovacím reaktoru 10.In the illustrated embodiment, the burner 8 lies immediately at the tip of the como-conical grate 13. This provides optimum fuel distribution on the surface of the grate 13 in the gasification reactor 10.

Popel se ze zplyňovacího reaktoru odebírá odpadem 21, který je zobrazen pouze schematicky, pomocí neznázorněného čerpadla analogického s čerpadlem 4. Produkovaný plyn se odtahuje v horní části 19 zplyňovacího reaktoru 10 odtahem 18.The ash is taken from the gasification reactor by means of a waste 21, which is shown only schematically, by means of a pump (not shown) analogous to pump 4. The product gas is withdrawn in the upper part 19 of the gasification reactor 10 by exhaust 18.

Na obr. 4 je zobrazen další příklad zařízení pro provádění způsobů podle vynálezu, sloužícího k výrobě synthesního plynu.Fig. 4 shows another example of an apparatus for carrying out the processes according to the invention for producing synthesis gas.

Palivo 2, které se do zásobníku 3 přivádí vedením 1, se zavádí do zplyňovacího reaktoru 10 čerpadlem 4 (jehož tlačný píst 5 je na obrázku zobrazen pouze schematicky), vedením 6 a hořákem 8.The fuel 2, which is fed to the reservoir 3 via line 1, is fed to the gasification reactor 10 by a pump 4 (whose pressure piston 5 is shown only schematically in the figure), line 6 and a burner 8.

Uvedeným hořákem 8 se do zplyňovacího reaktoru zavádí také zplyňovací médium, tvořené vodní párou nebo kysličníkem uhličitým a kyslíkem nebo vzduchem, které se do zplyňovacího reaktoru 10 přivádí vedením 11. Palivo dopadá na rošt 13, kde vytváří pevné lože 12.The burner 8 also introduces a gasification medium consisting of steam or carbon dioxide and oxygen or air into the gasification reactor, which is fed to the gasification reactor 10 via line 11. The fuel impinges on the grate 13 where it forms a fixed bed 12.

Na zobrazeném zařízení je hořák 8 uspořádán bezprostředně ve špičce horní části 19 zplyňovacího reaktoru 10.In the illustrated apparatus, the burner 8 is disposed immediately at the tip of the upper portion 19 of the gasification reactor 10.

V tlakovém prostoru 9, a to již v jeho horní části, dochází k částečnému zplyňování paliva. Plyn vzniklý v této části tlakového prostoru 9 se potom vede společně se zbylým zplyňovacím médiem do spodní části reaktoru do pevného· lože 12, vytvořeného na •roštu 13.In the pressure space 9, already in its upper part, there is a partial gasification of the fuel. The gas produced in this part of the pressure chamber 9 is then fed together with the remaining gasification medium to the bottom of the reactor into a fixed bed 12 formed on the grate 13.

Zplyňovací médium a produkovaný plyn se potom vedou skrze pevné lože 12. Tím dojde k úplnému zplynění paliva vytvářejícího pevné lože 12 na roštu 13 zplyňovacího reaktoru 10. Produkovaný plyn se odvádí vý12 zriíwaíf ll stupem 17, nacházejícími še> pod pevným lože® 12 a rošte® 13.The gasification medium and the product gas are then passed through the fixed bed 12. This results in complete gasification of the fixed bed 12 fuel to the grate 13 of the gasification reactor 10. The product gas is discharged through stage 17 located below the fixed bed 12 and the grate. ® 13.

Roztavený popel, který se z paliva? vytváří během zplyňovacího procesu, protéká do vodní lázně 41,, kde dochází k jeho· granulování. Popelový granulát' se- odvádí vypouštěcím zařízením 42.Molten ash that comes out of fuel? during the gasification process, it flows into the water bath 41 where it is granulated. The ash granulate is discharged through a discharge device 42.

Rošt 13 je s výhodou vytvořen z ohnivzdor-The grate 13 is preferably made of fire-resistant.

Claims

PREDM8T

1. A method autotermického- gasification of solid fuels, in particular lumpy coal, which ^{J, E,} and preferably screened to a particle size of 20 mm predried and pre-heated to teplbtů © 2®ů 30® and C ;. zplyňovaclm medium consisted »for instance water vapor or carbon dioxide and oxygen or air, in a fixed bed reactor, wherein: the fuel-led from the fuel to the gasification reactor? · where it is gasified ^1, wherein the ash which is formed during the gasification process from the gasification reactor, characterized in that the fuel doses taken from the fuel reservoir, depending on the required amount of fuel supplied, are compressed to a pressure corresponding to the pressure in the reaction space of the gasification reactor. Then, it is airtightly separated from the compressor and introduced into the gasification reactor and / or the ash is removed from the reactor in portions, the pressure of which is reduced to atmospheric pressure and then discharged outside the pjposto® gasification reactor, while The reactor will use pressures of up to 20 MPa at gasification temperatures 900-1200 ° C.

2. Process according to claim 1, characterized in that when the fuel is supplied to the gasification reactor from above, the gasification medium leads from the lower part of the reaction space to the upper part of the reaction space from which the produced gas is discharged.

3. Method according to claim 2, characterized in that the produced gas discharged from the lower part of the reaction space, cooled, compressed and heated ^to: teploéů 750 ° C and then is fed into the top of reaction space.

4. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that fuel is supplied to the gasification reactor by a cooled burner from below through a fixed bed.

5. The process of claim 1, wherein the fuel and the gasification medium are introduced into the reaction space of the gasification reactor from above, the product gas being drawn off under a fixed bed while the liquid ash is granulated and discharged as granulate from the gasification reactor.

Θ. The method of claim 1, wherein the fuel and a portion of the gasification medium are fed to the gasification reactor from above and the remainder of the gasification medium is fed through the grate material, since in this case the grate 13 is not present. cooled by a relatively cold gasification medium.

In the illustrated apparatus, the cooling jacket 20 only surrounds the portion of the gasification reactor 10 that forms the wall of the pressure space 9 '. Cooling water flows through the housing 20.

The gas produced is removed above the grate.

7. Apparatus for carrying out the process according to Claims 1 to 6, comprising a fixed bed reactor and a fuel container for gasification, characterized in that the gasification reactor (10, 26) is upstream and / or downstream of the gasification reactor (10). 26) adjoins a transport device comprising a pump (4) having at least one thrust piston (51, 52) and at least one valve (56, 57).

Device according to claim 7, characterized in that the upper reaction space, in whose upper part (19) the fuel inlet (8) and at least part of the gasification medium is arranged, widens conically downwards from the inlet (8).

Apparatus according to Claims 7 and 8, characterized in that in the upper part (19) of the reaction space, which conically widens downwards, there is an outlet for withdrawing the gas produced in the reaction space of the gasification reactor.

Apparatus according to claim 8, characterized in that a conduit (27, 28, 39) for supplying fuel, recirculated product gas and a gasification medium is provided in the upper part (25) of the gasification reactor, wherein an intermediate wall (23) is arranged in the gasification reactor. with an opening (24) and a funnel (40) for feeding the ungassed fuel from the top (25) of the gasification reactor (26) to the grate (35) arranged in the reaction space (22) of the gasification reactor (26-).

Apparatus according to claim 10, characterized in that it comprises a line (29) for evacuating clear gas from the reaction space (22) of the gasification reactor (26) and a branched line (31) with a gas purifier (33) for supplying said gas. by passing (28) to the top (25) of the gasification reactor (26).

Device according to claim 8, characterized in that it comprises an outlet (17) for discharging the product gas arranged below the grate (13), which is preferably conical in shape, and a water bath (41) arranged under the grate (13) for granulation. ash which is discharged through the discharge device (42).

Apparatus according to claim 7, characterized in that it comprises an inlet (8) for supplying fuel and a gasification medium which is at the apex of a conical grate (13) carrying a fixed bed (12).