DD152790A1 - Verfahren zur in-und ausserbetriebnahme von staubvergasungsanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Staubvergasungsanlagen zur Herstellung von Synthese- oder Heizgas unter Druck bis zu 5 MPa durch Partialoxidation. Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines technisch unaufwendigen, einfach zu betreibenden und oekonomischen Verfahrens zur In- und Ausserbetriebnahme derartiger Anlagen. Aufgabe ist es, eine Moeglichkeit zum schnellen und sicheren Zuenden und zum sicheren Abfahren zu finden. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass mit Hilfe eines Zuendbrenners, der als kombinierter Erdgas-/Oelbrenner arbeitet, die schlackeresistente Auskleidung des Reaktors zum Gluehen gebracht wird, und dass an dieser gluehenden Auskleidung der pneumatisch, mittels eines wasserstoffhaltigen Foerdermediums zum Produktionsbrenner gefuehrte Brennstaub im nahezu drucklosen Zustand gezuendet wird, die Zuendung ueberwacht wird und bei Erreichung entsprechender Prozessbedingungen der Zweistoffbrenner ausser Betrieb geht. Im Abfahrprozess geht der Zweistoffbrenner wieder in Betrieb und sichert in der Phase der Restentspannung den sicheren und vollstaendigen Schlackeausfluss aus dem Reaktor.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur In- und Außerbetriebnahme von Staubvergasungsanlagen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur In- und Außerbetriebnahme von Staubvergasungsanlagen zur Herstellung von Synthese- oder Heizgas«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Staubvergasung an sich sind eine Anzahl unterschied- -jO licher Lösungen bekannt geworden. Ebenso unterschiedlich sind dabei die BrennstoffZuführungen und die Möglichkeiten zur In- und Außerbetriebnahme der entsprechenden Anlagen.

Nach dem Saarberg-Otto-Verfahren, Vergasung von Kohlenstaub im Schlackebad, erfolgt die Dosierung des Brennstoffes angemeischt mit 30 bis 70 % Wasser (DE-OS 2 757 918).-Bekanntsind weiter die Kohlezufuhr über Rohraufgeber (DE-OS 2 734 728) bzw. Peststoffpumpe (DE-OS 2 707 266). Hierbei sind sowohl die in den Reaktor mit dem Brennstoff eingebrachten Y/assermengen als auch die Verfahrensgestaltung selbst energetisch unvorteilhaft.

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Die in der DE-OS 2 831 208 beschriebene Lösung? "Verfahren und Vorrichtung zur Druckvergasung staubförmiger Brennstoffe" hat den Nachteil, daß im komplizierten Brennstoffbereitstellungssystem Armaturen ver-

2.5 wendet werden müssen, die die ständige Verstopfungsgefahr in sich tragen, wodurch ein Brennstoffausfall am Produktionsbrenner hervorgerufen werden kann» Ein sicheres Zünden des Staubstromes ist somit problematisch. Hinzu kommen beim Zünden unter Druck Probleme mit der Einhaltung der technologisch richtigen Strömungsrichtung* Wie-bereits erwähnt, arbeitet das Saarberg-Otto-Verfahren mit einem flüssigen Schlackebad, welches als Zündhilfe ein sicheres Anfahren und einen sicheren Betrieb der Staubvergasungsanlage gewährleisten soll.

Dabei wird der mit Feuerfestmaterial ausgekleidete Reaktor beim Anfahren mit Gas aufgeheizt. Die Zündung der Brenner erfolgt über eine mechanisch schwenkbare Zündvorrichtung. In Betriebsstellung ragt diese Zündvorrichtung durch die Schlackeabflußöffnung' in den Reaktionsraum hinein· Nach erfolgter Zündung und nach Schaffung eines, flüssigen Schlackebades (dabei Übergang von Gas- zu Kohlenstaubzufuhr zu den Brennern) wird der nicht mehr benötigte Zündbrenner von außen über eine druckdichte Durchführung in Ruhestellung gebracht, wo er vor dem Angriff von flüssiger Schlacke geschützt ist.

In dem bereits genannten neueren Verfahren nach DE-OS 2 831 208 wird der Start der Anlage dadurch ermöglicht, daß zunächst ein Ölbrenner mittels Gaslunte gezündet wird. Hacn Erreichen des Betriebsdruckes werden die Staubbrenner an diesem Ölbrenner gezündet. Der Transport des Staubes erfolgt in einem inerten Medium (N₂, CO₂). Während des Produktionsprozesses bleibt der Ölbrenner in Betrieb«, Als Zündinitial beim Anfahren dient also der genannte Zündölbrenner. Der Reaktor ist mit

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einem Kühlschirm ausgekleidet, der die Wärmeabfuhr an der Reaktorwandung gewährleistet.

Im Gegensatz zum Saarberg-Otto-Verfahren, wo Schlackeabzug und Rohgasabzug getrennt betrieben werden, wird das Rohgas hierbei gemeinsam mit der flüssigen Schlacke nach unten aus dem Reaktor abgezogen. Beim Abstellen unter Druck der Anlage werden zunächst die Staubbrenner außer Betrieb gesetzt und nach Ablauf der flüssigen Schlacke der Zündölbrenner

Das Entspannen erfolgt nach den bekannten Verfahren von Ölspaltanlagen. Treten unzulässige Temperaturen und Drücke in bestimmten Anlagenteilen auf, wird die Anlage nach Außerbetriebnahme der Staubbrenner und des Zündölbrenners sofort entspannt. Dabei kann es zu Verstopfungen der Gas-Schlacke-Austrittsöffnung kommen, was Probleme der Restentspannung der Reaktoranlage mitjsich bringt und die sofortige Wiederinbetriebnahme gefährdet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein technisch unaufwendiges, einfach zu betreibendes und ökonomisches Verfahren zur In- und Außerbetriebnahme von Staubvergasungsanlagen.

Darlegung des V/esens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zum schnellen und sicheren Zünden des Staub-Sauerstoff-Dampf- Gemisches im Reaktor und zur sicheren Außerbetriebnahme des Reaktors zu finden. Eine sichere Zündung wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, daß als Fördermedium für den Brennstaub ein wasserstoffhaltiges Gas benutzt wird, durch einen Zweistoffbrenner bekannter Bauart eine schlacke· resistente Auskleidung in dem noch drucklosen Reaktor zum Glühen gebracht und der Zündvorgang durch am Kopf des

Reaktors eingebaute Temperaturmessungen überwacht wird. Schlacke und Rohgas verlassen den Reaktor über eine Quench-Granulier-Einrichtung und werden anschließend , getrennt ?üeiterbearbeitet. Damit werden die Nachteile des Saarberg-Otto-Verfahrens, getrennter Rohgas- und Schlackeabgang, damit Probleme mit der Reinigung des Rohgases und mit dem Freihalten des Schlackeabflusses, beseitigt« Die komplizierte Steuerung und Druckkapselung der schwenkbaren Zündvorrichtung entfällt ebenfalls.

Das in der DE-OS 2 831 208 beschriebene Verfahren zündet bei der Inbetriebnahme der Zündö!brenner an einer Gaslunte

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, als Zündbrenner . einen Z?«eistoffbrenner zu benutzen, diesen zunächst als Gasbrenner zu betreiben und, nachdem das Mauerwerk die entsprechende Glühtemperatur (größer 900 C) erreicht hat, dann auf Ölfahrweise umzuschalten. Im Gegensatz zur DE-OS 2 831 208 erfolgt das Aufheizen und Umstellen auf Ölfahrweise im drucklosen Zustand.

Das Zünden des Staub-Sauerstoff-Dampf-Gemisches erfolgt ebenfalls im nahezu drucklosen Zustand an der glühenden Auskleidung des Reaktors, so daß die kritische Phase der Zündung in Verbindung mit der Anlagendimjaensionierung in einem sicherheitstechnisch unbedenklichen Druckniveau erfolgt« Der Zweistoffbrenner kann während des Zündvorganges vseiterbetrieben werden, um Wärmeverluste bei Zuschaltung des Dampf- und Brennstaubstromes zum Reaktor zu kompensieren. Nach Nachweis der sicheren Zündung an Hand der Reaktortemperatur und der Gasanalyse, kann der Zweistoffbrenner außer Betrieb genommen werden. In der DE-OS 2 831 208 werden Absperrarmaturen in der Staubzuführung zum Brenner benutzt. Eine bessere Lösung ' stellt die Nutzung von gekühlten Kegelabschlußorganen als letzte Absperrung vor dem Produktionsbrenner dar. Unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen schließen diese

sicher dicht ab, sind für Temperaturen bis 600 C ausgelegt und verhindern gefährliche Anbackungen im Staubsu-

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führungssystem. Während der Drucksteigerung wird die Reaktorbela3tung schrittweise erhöht, um Brennerschäden zu vermeiden.

Der sichere Betrieb der Quench-Granulier-Einrichtung wird mittels einer H^gespülten Druckdifferenzmessung zwischen Reaktor und Quenchbehälter überwacht. In einem mit Kühlschirm ausgerüsteten Reaktor besteht.bei plötzlicher ITotentspannung die Gefahr des Verschlusses des Reaktorausganges durch Schlackeverfestigungen. Zur sicheren Schlackeabführung kann erfindungsgemäß bei niedrigen Reaktordrücken der Zweistoffbrenner am glühenden Mauerwerk gezündet werden und den sicheren Schlackeabfluß in der Phase der Restentspannung gewährleisten. Nach Beseitigung der Ursachen der Notabschaltung kann dann der Staubvergaser sofort wieder gezündet werden.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden soll anhand einer Zeichnung eine mögliche Ausführungsform der erfinderischen Lösung dargestellt werden. Als Brennstoff soll Braunkohlenstaub mit einer Körnung < 0,2 mm verwendet werden. Dieser Brennstaub 1 wird mittels einer pneumatischen Dosiereinrichtung mit Vorratsbunker, Druckschleusen und Einspeiser zum Produktionsbrenner 2 gefördert. Im Staubsystem werden hydraulisch gesteuerte Kohlekegel verwendet. Als letzte Absperrarmatur vor Brenner dient ein gekühltes, hydraulisch bestätigtes Kegelabschlußorgan 3. Der Reaktor selbst ist mit weitgehend schlackeresistenter feuerfester Auskleidung versehen, die Reaktorkuppel insbesondere ist mit schlackeresisten-· ter Auskleidung mit geeigneter Wärmespeicherkapazität ausgestattet. Die Wärmeabfuhr erfolgt entweder über den Doppelmantel de3 Reaktors und/oder über einen Kühlschirm, wobei sich der Kühlschirm anstelle des Doppelmantels

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hinter der Auskleidung befindet» Die Überwachung des Partialoxidationsprozesses erfolgt über am Kopf des Reaktors angeordnete Temperaturmessungen 4. Die sichere. Punktionstätigkeit der Temperaturmessungen 4 wird durch periodische Überprüfung der Totzeit (Übergangsverhalten) garantiert.

Das zur erfindungsgemäßen Inbetriebnahme des Reaktors erforderliche Aufheizen des Mauerwerkes 5 wird mit Hilfe eines Zweistoffbrenners entweder mit Erdgas- oder Öl«C>2~Dampf»Gemisch 9, 10, 11 vorgenommene Das zur Förderung des Brennstaubes 1 rekomprimierte Gas einer Erdgasspaltanlage mit ca. 60 % Hp steigert die Zündwilligkeit des Staub-Gasgemisches« Die aus sicherheitstechnischen Gründen nacheinander erfolgende Zuschaltung von Dampf 7, Brennstaub 1 und Sauerstoff zum Produktionsbrenner 4 bewirkt eine Abkühlung des Reaktors, die durch den Weiterbetrieb des Zweistoffbrenners 6 kompensiert wird. Den sicheren Nachweis der Zündung des Staub-Op-Dampf-Geraisches liefern die Temperaturmessungen 4 und Gasanalysen des Rohgases. Danach wird der Zweistoffbrenner 6 außer Betrieb genommene Die Op- und Dampf-Startmengen 8, 7 werden vor dem Start des Produktionsbrenners 2 über eine Fackel eingestellt und überprüft. Der Start im drucklosen Zustand sichert die richtigen Mengenverhältnisse an Op 8, Dampf 7 und Brennstaub 1 und die technologische richtige Strömungsrichtung. Die im unteren Teil des Reaktors angeordnete Quencheinrichtung 12 wird mit einem Prozeßwasser-Weichwasser-Gemisch betrieben und sichert durch eine Granulierdüse den sicheren Schlackeaustrag. Über den Quenchbehälter 13 gelangt die Schlak«^ ke-Wasser-Mischung 14 in die nachgeschalteten Anlagenteile. Bei Störung des Produktionsprozesses erfolgt automatische lotentspannungo Bei einem Reaktordruck von 0,5 MPa wird der Zweistoffbrenner 6 gezündet und gewährleistet einen sicheren Restschlackeaustrag aus dem Reaktore

Claims (6)

22 3 53 5 γ Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur In- und Außerbetriebnahme von Staubvergasungsanlagen zur Herstellung von Synthese- oder Heizgas unter Druck bis zu 5 MPa durch Partialoxidation mit Sauerstoff und Dampf, gekennzeichnet dadurch, daß mittels eines bekannten Zweistoffbrenners (6), der als kombinierter Erdgas-/Öl- ' · brenner ausgelegt ist, die schlackeresistente Auskleidung des Reaktors zum Glühen gebracht wird, und daß an dieser glühenden Auskleidung der·einem Produktionsbrenner (2) pneumatisch zugeführte Brennstaub (1), dessen Fördermedium ein rekoraprimiertes wasserstoffhaltiges Gas ist, zusammen mit Dampf (7) und Sauerstoff (8) gezündet wird, und daß weiter während des Prozesses der Außerbetriebnahme des Reaktors der Zweistoffbrenner (6) in Betrieb geht.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Inbetriebnahme des Zweistoffbrenners zuerst in Gasfahrweise erfolgt und dann bei Glühtemperaturen von größer 900 ⁰C auf Ölfahrweise umgestellt wird.

3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zündung des Produktionsbrenners (2) mittels am Reaktorkopf angeordneter Temperaturmessungen (4) überwacht wird, und daß bei Nachweis der sicheren Zündung der Zweistoffbrenner (6) außer Betrieb geht.

4. Verfahren nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß zur Kompensation der Wärmeverluste während der Zufuhr des Stromes aus Dampf (7) und Brennstaub (1) der Zweistoffbrenner (6) auch nach der nachgewiesenen Zündung noch in Betrieb bleiben kann.

5. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet, dadurch, daß die Zuführung des Brennstaubes (1) vor dem Produktionsbrenner (2) mittels gekühlter Kegelabschluß-

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organe (3) gesichert wird.

6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß bei entsprechendem Rückgang des Reaktordruckes während des Abfahrprozesses der Zweistoffbrenner (6) an der noch glühenden Auskleidung gezündet wird, und daß die Schlacke in der Phase der Restentspannung durch den Betrieb dieses Brenners sicher und vollständig aus dem Reaktor abfließt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung