DD239424A1 - Verfahren zur vermeidung von gasexplosionen bei vergasungsprozessen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Gasexplosionen bei der Vergasung von Kohle, Gas oder Kohlenwasserstoff mit einem sauerstoff- und dampfhaltigem Vergasungsmittel, mit dem durch sofortiges Erfassen eines unzulaessigen Sauerstoffanstieges im Rohgas und dessen Umsetzung in rechtzeitige entsprechende Schalthandlungen nachgeschaltete Anlagen vor Zerstoerung geschuetzt werden. Hierzu werden der Temperaturabfall der Rohgastemperatur am Ausgang des Vergasungsreaktors in Verbindung mit dem Temperaturanstieg am Ausgang einer dem Vergasungsreaktor nachgeschalteten Kuehl- und Wascheinrichtung als Anzeige fuer einen Sauerstoffanstieg im Rohgas direkt mit sehr geringer Totzeit genutzt und Schalthandlungen zur Ausserbetriebnahme des Reaktors sowie zum Abgrenzen, Entspannen bzw. Abfackeln des sauerstoffhaltigen Rohgases eingeleitet und durchgefuehrt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines unzulässigen Sauerstoffanstieges im Rohgas, das mit einem sauerstoff- und dampfhaltigem Vergasungsmittel betriebenen Reaktor bei der Vergasung von Kohle, Gas oder Kohlenwasserstoffe erzeugt wird. Die Erfindung dient damit der Vermeidung von Gasexplosionen im Vergasungsprozeß.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bei der Vergasung von Kohle, Gas oder Kohlenwasserstoffen besteht die Gefahr eines Sauerstoffdurchbruches und damit die Gefahr der Bildung explosiver Gasgemische in den dem Reaktor nachgeschalteten Anlagen.

Es ist bekannt, daß diesbezügliche Gefährdungen durch die meßtechnische Überwachung des O₂—Gehaltes im Rohgas infolge der mit der Meßgasaufbereitung verbundenen Totzeit nicht rechtzeitig erkannt werden können.

Deshalb wurde bereits in der DD-PS 144557 vorgeschlagen, das Rohgas von mehreren Generatoren vor dem Eintritt in die nachgeschalteten Anlagen zu vermischen, um beim Anstieg des O₂-Gehaltes in einzelnen Generatoren denselben im Rohgas derartig zu senken, daß bei der anschließenden Kondensation und CO₂ — Entfernung keine explosiven Gasgemische auftreten.

Die Realisierung dieses Vorschlages bedingt sehr hohe rohrleitungs-und apparatetechnische Aufwendungen und wurde bisher nicht praxiswirksam.

Weiterhin ist bereits vorgeschlagen worden, das Rohgas nach Austritt aus dem Generator mit einer Temperatur von 400-500⁰C durch eine Brennstoffschüttung oder ein -wirbelbett zu leiten, in welchem der im Rohgas vorhandene Sauerstoff umgesetzt

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß eine zusätzliche Technologie mit erhöhtem Apparate- und Vorrichtungsaufwand in das Vergasungsverfahren eingebracht wird.

Desweiteren wurde vorgeschlagen den Prozeß so zu steuern, daß die Gastemperatur beim Austritt aus der Schüttung oberhalb des Bereiches 600-650⁰C liegt, damit sich der im Gas enthaltene Sauerstoff mit den brennbaren Gasbestandteilen umsetzt.

Eine derartige Prozeßführung ist jedoch äußerst unwirtschaftlich.

Es gibt bereits ferner Vorschläge, die sich auf die Beeinflussung der Schüttungsdurchströmung bei der Festbettvergasung beziehen.

Ein niedriges Dampf-/Sauerstoffverhältnis bewirkt die Entstehung einer grobkörnigen Aschestruktur und eine gleichmäßige Durchströmung der Asche. Die Gefahr eines O₂ — Anstieges verringert sich, wird aber nicht vollständig beseitigt.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Vermeidung von Gasexplosionen bei der Vergasung von Kohle, Gas oder Kohlenwasserstoff mit einem sauerstoff- und dampfhaltigen Vergasungsmittel, mit dem durch sofortiges Erfassen eines unzulässigen Sauerstoffanstieges im Rohgas und dessen Umsetzung in rechtzeitige entsprechende Schalthandlungen nachgeschaltete Anlagen geschützt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vermeidung von Gasexplosionen bei den Vergasungsprozessen zu schaffen, mit dem Meßzeitverzögerungen verhindert und durch Einleitung notwendiger Schalthandlungen die Zerstörung nachgeschalteter Anlagen vermieden wird.

Es wurde gefunden, daß mit Auftreten eines Sauerstoffanstieges das thermodynamische Gleichgewicht des Vergasungsprozesses gestört wird. Erfindungsgemäß wird diese Veränderung meßtechnisch erfaßt und als ein Signal mit sehr geringer Totzeit sicherheitstechnischen Schalthandlungen zugeführt.

Berechnungen und Betriebsmessungen haben ergeben, daß bei einem Sauerstoffanstieg im Rohgas eines Vergasungsreaktors ein wesentlicher Anteil des Vergasungsmittels ohne Teilnahme an einer Vergasungs- bzw. Verbrennungsreaktion den Reaktor verläßt und damit sowohl der Sauerstoffgehalt als auch der Wasserdampfanteil im erzeugten Rohgas ansteigt. Dies hat zur

Folge, daß die Rohgasaustrittstemperatur nach dem Reaktor erheblich abfällt und der Wasserdampfanteil derartig ansteigt, daß das Wasser, welches in einer nachgeschalteten Kühl-und Wascheinrichtung direkt eingesetzt wird, nicht in der Menge wie im normalen Betriebszustand zur Erstellung der Sattdampftemperatur entsprechend des Prozeßdruckes verdampft werden kann und somit die im Rohgas enthaltene fühlbare Wärme nicht wie im Normalbetrieb außer durch Aufheizung durch eine teilweise Verdampfung des Kühlwassers abgeführt wird und das Rohgas somit bei einem Sauerstoffanstieg die Kühl- und Wascheinrichtung mit einer sich gegenüber dem Normalbetrieb eingestellten Sattdampftemperatur erhöhten Temperatur verläßt. Die Erfindungsaufgabe wird nunmehr dadurch gelöst, daß der Temperaturabfall der Rohgastemperatur des Vergasungsreaktors am Ausgang in Verbindung mit dem Temperaturanstieg am Ausgang einer dem Vergasungsreaktors nachgeschalteten Kühl- und Wascheinrichtung als Anzeige für einen erfolgten Sauerstoffanstieg im Rohgas direkt mit sehr geringer Totzeit genutzt werden und als Abschaltsignal für den Vergasungsprozeß und das Betätigen von weiteren Sicherheitsarmaturen zum Abgrenzen, Entspannen bzw. Abfackeln des sauerstoffhaltigen Rohgases dienen. Erfindungsgemäß ist dann der Vergasungsprozeß zu unterbrechen und sich weitere sicherheitstechnische notwendige Schalthandlungen durchzuführen, wenn der Temperaturabfall, bei Rohgasaustritt aus dem Reaktor mindestens 30⁰C in einem Zeitraum von weniger als einer Minute und der Temperaturanstieg im Rohgas am Ausgang einer dem Vergasungsreaktor nachgeschalteten Kühl-und Wascheinrichtung in einem Zeitraum von weniger als 5 min mehr als 3°C beträgt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Ein Reaktor zur Vergasung von Kohle ist mit einer Sauerstoffbelastung von 2600 m³iN/h und einem Dampf-/Sauerstoffverhältnis von 7,8kg/m³iN in Betrieb. Die Rohgastemperatur beträgt 450°C. Die erzeugte Rohgasmenge mit einem Wasserdampfgehalt von 0,9kg/m³iN beläuft sich auf 20000m³iN/h.

Im nachgeschaiteten Waschkühler werden 21 m³ 60°C heißes Wasser eingesetzt.

Im Waschkühler wird das Rohgas gewaschen und auf 195°C abgekühlt, der Wasserdampfanteil im Rohgas erhöht sich auf 1,06kg/m³iN.

Wenn es durch einen gestörten Betriebszustand im Generator zu einem teilweisen Durchbruch von Vergasungsmitteln in der Menge kommt, die einem Sauerstoffanstieg von 3 Vol.-% im Rohgas entspricht, dann verringert sich die Rohgasmenge entsprechend und der Wasserdampfanteil steigtauf > 1,5kg/m³iN. Neben einem Abfall der Rohgastemperatur um 80⁰C steigt die Gasaustrittstemperatur nach den Waschkühler auf > 200⁰C an. Dies ist das Auslösesignal für das Schließen der Schnellschlüsse der Vergasungsmittelzufuhr, wobei die Sauerstoffzufuhr zuerst unterbunden wird und der Schnellschlüsse im Rohgasweg, um die nachgeschalteten Anlagen vor einer möglichen Gasexplosion zu schützen. Das abgesperrte unter Druck stehende Gas kann notentspannt oder abgefackelt werden.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   Verfahren zur Vermeidung von Gasexplosionen bei der Vergasung von Kohle, Gas oder Kohlenwasserstoff mit einem sauerstoff- und dampfhaltigen Vergasungsmittel unter Verwendung von einer dem Vergasungsreaktor nachgeschalteten direkten Kühl- und/oder Wascheinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohgastemperaturen am Ausgang des Vergasungsreaktors sowie am Ausgang einer dem Vergasungsreaktor nachgeschalteten direkten Kühl- und Wascheinrichtung meßtechnisch erfaßt und ein rascher Abfall der ersteren Temperatur, vorzugsweise in einem Zeitraum < 1 min um > 3O⁰C, sowie ein rascher Anstieg der letzteren Temperatur, vorzugsweise in einem Zeitraum < 5min um >3°C als Meßsignal für die Bewertung eines unzulässigen Sauerstoffanstieges im Rohgas herangezogen werden, der Vergasungsprozeß unterbrochen, das sauerstoffhaltige Rohgas zwischen Schnellschlußarmaturen abgegrenzt und anschließend in die Atmosphäre entspannt oder abgefackelt wird.