DD277733A1

DD277733A1 - ARRANGEMENT FOR GENERATING REACTION GAS FOR PYROLYSIC PROCESSES

Info

Publication number: DD277733A1
Application number: DD32254288A
Authority: DD
Inventors: Claus-Michael Schmidt; Juergen Geyer
Original assignee: Orgreb Inst Kraftwerke
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1990-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Reaktionsgas für Pyrolyseprozesse auf der Grundlage von nicht oder nur schwer brennbaren teerhaltigen Pyrolysegasen zur Herstellung von Pyrolyseprodukten, z.B. Holzkohle, Koks oder Aktivkohle, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: a) ein im Abgaskanal geführter Pyrolysegaskanal; b) ein Düsenssystem mit Dralleinrichtungen, bestehend aus einer Mischdüse mit Pyrolysegas- und Brenngasanschluss und einem als Treibdüse mit Treibgasanschluss gestalteten Brenner; c) eine mit Sekundärluftanschluss versehene und mit Sekundärluft gekühlte Brennkammer; d) ein für den jeweiligen Bedarf an Reaktionsgas regulierbarer Reaktionsgas- und Abgaskanal. Die Erfindung ermöglicht den Einsatz ungereinigten Pyrolysegases, aus dem ohne Einsatz mechanischer Fördereinrichtungen Reaktionsgas für Pyrolyseprozesse erzeugt wird. Figur{Reaktionsgas-Erzeugung, Pyrolyseprozess (Pyrolysekanal beheizbar), Düsensystem, Brennkammer}The invention relates to an arrangement for the production of reaction gas for pyrolysis processes based on non-or hardly combustible tar-containing pyrolysis gases for the production of pyrolysis products, e.g. Charcoal, coke or activated carbon characterized by the following features: a) a pyrolysis gas duct in the flue; b) a nozzle system with swirl devices, consisting of a mixing nozzle with pyrolysis gas and fuel gas connection and designed as a drive nozzle with propellant gas burner; c) a provided with secondary air connection and cooled with secondary air combustion chamber; d) a reaction gas and exhaust gas channel which can be regulated for the respective requirement of reaction gas. The invention enables the use of unpurified pyrolysis gas from which reaction gas for pyrolysis processes is generated without the use of mechanical conveyors. Figure {reaction gas generation, pyrolysis process (pyrolysis channel can be heated), nozzle system, combustion chamber}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung von Reaktionsgas für Pyrolyseprozesse auf der Grundlage von nicht oder nur schwer brennbaren teerhaltigen Pyrolysegasen zur Herstellung von Pyrolyseprodukten, z. B. Holzkohle, Koks oder Aktivkohle.The invention relates to an arrangement for generating reaction gas for pyrolysis processes on the basis of non or hardly combustible tar-containing pyrolysis gases for the production of pyrolysis products, for. As charcoal, coke or activated carbon.

Characteristic of the known state of the art

Im Zusammenhang mit Pyrolyseprozessen zur Herstellung von Holzkohle ist allgemein bekannt, die Erzeugung von Reaktionsgas mit der Kreislaufführung von aus dem Prozeß gewonnenen ochwer brennbaren, teerhaltigen Pyrolysegas zu verbinden. Einen wesentlichen Bestandteil dieser Anlagen bilden Heißgasgebläse zur Sicherung der Kreislaufführung. Vor Eintritt des Pyrolysegases in das Heißgasgebläse ist eine Reinigung von kondensierbaren Bestandteilen, insbesondere von Teer, erforderlich. In DD 249820 ist als Bestandteil einer Herstellungsanlage von Holzkohle ein Heißgasgebläse in der Schwelgasrückführungsleitung eingesetzt. Als Bestandteil einer Anlage zur Herstellung von Holzkohle, Koks oder Aktivkohle ist in DD 238162 eine Abscheide- und Kühleinrichtung zur Kondensierung des im Pyrolysegas enthaltenen Holzteeres beschrieben. Das zur Überwindung des Gegendruckes der Reaktorschüttung und des Reaktordruckes erforderliche Fördermittel ist in der Schrift nicht dargestellt. Nachteilig am bekannten Stand der Technik ist der mit dem Einsatz von Heißgasgebläsen und Gasreinigungseinrichtungen verbundene höhere apparative Aufwand bei der Erzeugung von Reaktionsgas. Im Zusammenhang mit einer Vorrichtung zur Pyrolyse von Abfallstoffen ist eine Reaktionsgaserzeugung bekannt geworden, die aus einer Pyrolysegasrückführungseinrichtung besteht, welche einen Teil des brennbaren Pyrolysegases mit einem sauerstoffhaltigen Gas geregelt vermischt und das so gebildete Gemisch an eine Brennereinrichtung liefert. Eine besondere Konstruktion des Brennerrohres erzeugt eine Venturiwirkung, wodurch der Gasstrom innerhalb der Gas- und Lufteinlaßeinrichtung gegen die Mischkammer drückt (DE 2848485).In connection with pyrolysis processes for the production of charcoal, it is generally known to combine the production of reaction gas with the recirculation of ochwer flammable, tar-containing pyrolysis gas obtained from the process. An integral part of these systems are hot gas blowers to ensure the circulation. Before entering the pyrolysis gas in the hot gas blower, a purification of condensable components, in particular of tar, is required. In DD 249820 is used as part of a manufacturing plant of charcoal, a hot gas blower in the Schwelgasrückführungsleitung. As part of a plant for the production of charcoal, coke or activated carbon DD 238162 describes a separation and cooling device for condensing the wood tar contained in the pyrolysis gas. The funding required to overcome the back pressure of the reactor bed and the reactor pressure is not shown in the document. A disadvantage of the known prior art is the associated with the use of hot gas blowers and gas cleaning equipment higher equipment expense in the production of reaction gas. In connection with a device for pyrolysis of waste materials, a reaction gas production has become known, which consists of a pyrolysis gas recirculation device, which mixes a part of the combustible pyrolysis gas regulated with an oxygen-containing gas and supplies the mixture thus formed to a burner device. A special construction of the burner tube produces a Venturi effect, whereby the gas flow within the gas and air inlet device presses against the mixing chamber (DE 2848485).

Die dargestellte Lösung basiert auf einem Pyrolyseprozeß, der bei hohen Temperaturen über 10OO⁰C geführt wird, bei der das Problem der Teerkondensation kaum besteht. Weiterhin funktioniert diese Lösung nur, wenn ein brennbares Pyrolysegas zur Verfügung steht. Eine Anwendung bei einem bestehenden niedrigen Druckniveau ist nicht gegeben.The solution presented is based on a pyrolysis process, which is conducted at high temperatures over 10OO ⁰ C at which the problem of tar condensation hardly exists. Furthermore, this solution only works if a combustible pyrolysis gas is available. An application at an existing low pressure level is not given.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den apparativen Aufwand für die Erzeugung von heißem Reaktionsgas für Pyrolyseprozesse aus nicht oder nur schwer brennbarem und unter Kondensationsbedingunyen anfallendem teerhaltigem Pyrolysegas zu vermindern und gleichzeitig den Erfordernissen des Umweltschutzes zu entsprechen.The aim of the invention is to reduce the expenditure on equipment for the production of hot reaction gas for pyrolysis of not or hardly combustible and accumulating under Kondensationsbedingunyen teerhaltigem pyrolysis and at the same time to meet the requirements of environmental protection.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, druckbeaufschlagtes, heißes Reaktionsgas für Pyrolyseprozesse, das den Gegendruck der Reaktorschüttung und den Reaktordruck überwindet, ohne mechanische Fördereinrichtungen zu erzeugen, wobei ein nicht oder nur schwor brennbares, toärhaltiges und bei Kondensationstemperatur anfallendes Pyrolysegas ungereinigt einsetzbar ist. Erfindungsgomäß wird die Aufgnbo durch eine Anordnung gelöst, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:The object of the invention is druckbeaufschlagtes, hot reaction gas for pyrolysis processes, which overcomes the back pressure of the reactor bed and the reactor pressure to produce without mechanical conveyors, with no or only schwor combustible, toärhaltiges and incurred at condensation temperature pyrolysis gas is used unpurified. According to the invention, the Aufgnbo is solved by an arrangement which is characterized by the following features:

a) ein im Abgaskanal geführtor Pyrolysegaskanal;a) a pyrolysis gas channel conducted in the exhaust duct;

b) ein Düsensystom mit Dralleinrichtungen, bestehend aus einer Mischdüse mit Pyrolysegas- und Brenngasanschluß und einem als Treibdüse mit Treibgasanschluß gestalteten Brenner;b) a nozzle system with swirl devices, consisting of a mixing nozzle with pyrolysis gas and fuel gas connection and designed as a drive nozzle with propellant gas burner;

c) oino mit Sekundärluftanschluß versehene und mit Sekundärluft gekühlte Brennkammer;c) oino provided with secondary air connection and cooled with secondary air combustion chamber;

d) ein für don jeweiligen Bedarf an Reaktionsgas regulierbarer Reaktionsgas- und Abgaskanal.d) a reaction gas and exhaust gas channel which can be regulated for the respective demand of reaction gas.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist der Treibgasanschluß als Treibgasvorwärmer gestaltet und mit dem Abgaskanal gekoppelt.In an expedient embodiment of the invention, the propellant gas connection is designed as a propellant gas preheater and coupled to the exhaust gas channel.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:The mode of operation of the arrangement is as follows:

Das bei der Herstellung von Holzkohle, Koks oder Aktivkohle anfallende nicht oder nur schwer brennbare, teerhaltige Pyrolysegas wird im durch heißes Abgas aus der Brennkammer erwärmten Pyrolysegaskanal auf eine Temperatur eingestellt, die oberhalb der Kondensationstemperatur des Pyrolysegases liegt. Dadurch wird das gesamte Pyrolysegas durch die Mischdüse, welche nach dem Coandaeffekt arbeitet, gesaugt und innerhalb der Düse mit einem verdichteten brennbaren Gas, welches als Treibmittel dient, vermischt. Dieses Pyrolysegas-Brenngas-Gemisch wird von der Treibdüse angesaugt und mit Druckluft, das als Treibmittel wirkt, vermischt. In der als Brenner gestalteten Treibgasdüse erfolgt eine Beschleunigung des Gasgemisches, so daß die Strömungsgeschwindigkeit größer als die Rückzündgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches ist. In der Treibdüse und der nachgeschalteten Brennkammer wird die Geschwindigkeit bei gleichzeitigem Druckaufbau bis zur Rückzündgeschwindigkeit verzögert. Durch Zuführung von vorgewärmter Sekundärluft über eine Ringkamm, r erfolgt in der Brennkammer eino vollständige geregelte Verbrennung des gesamten Pyrolysegas-Brenngas-Luftgemisches. Die Brennkammer wird durch die Sekundäi luftzuführung gekühlt. Das erzeugte Abgas wird dem Pyrolyseprozeß als Reaktionsgas zur Verfügung gestellt. Die jeweilige Einstellung der Gasmenge erfolgt über einen Abgasschieber und die der Reaktionsgastemperatur wahlweise über ein Wärmeaustauschersystem oder über eine Quenchung (Einspritzung von Wasser). Das heiße Überschußgas bewirkt durch die Abgaskanalführung, daß auch im Düsensystem Kondensationserscheinungen von teerhaltigen Bestandteilen vermieden werden. Zudem wird das Treibgas vorgewärmt.The tarry-containing pyrolysis gas obtained in the production of charcoal, coke or activated carbon is adjusted to a temperature above the condensation temperature of the pyrolysis gas in the pyrolysis gas channel heated by hot exhaust gas from the combustion chamber. Thereby, the entire pyrolysis gas is sucked through the mixing nozzle, which works according to the Coanda effect, and mixed within the nozzle with a compressed combustible gas, which serves as a blowing agent. This pyrolysis gas-fuel gas mixture is sucked from the motive nozzle and mixed with compressed air, which acts as a propellant. In the designed as a burner propellant nozzle accelerates the gas mixture, so that the flow velocity is greater than the Rückzündgeschwindigkeit the fuel gas-air mixture. In the motive nozzle and the downstream combustion chamber, the velocity is delayed with simultaneous pressure build-up to the Rückzündgeschwindigkeit. By supplying preheated secondary air via a ring comb, r completely controlled combustion of the entire pyrolysis gas-fuel gas-air mixture takes place in the combustion chamber. The combustion chamber is cooled by the secondary air supply. The generated exhaust gas is made available to the pyrolysis process as a reaction gas. The respective adjustment of the amount of gas via an exhaust valve and the reaction gas temperature optionally via a heat exchanger system or a quenching (injection of water). The hot excess gas caused by the exhaust duct, that even in the nozzle system condensation phenomena of tar-containing components are avoided. In addition, the propellant gas is preheated.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows a schematic representation of the arrangement.

Das im Reaktor 1 gebildete schwer brennbare, teerhaltige Pyrolysegas, das mit einer Temperatur von 100⁰C aus dem Reaktor austritt, wird über den mit heißem Abgas beheizten Pyrolysegaskanal 2 zur Mischdüse 3 geleitet. Über den Stadtgasanschluß 13 wird Stadtgas in die Mischdüse 3 geleitet, wodurch das Pyrolysegas beschleunigt und mit dem Stadtgas über die Dralleinrichtung 15 vermischt wird. Die erforderliche Verbrennungsluft wird über den Treibluftvorwärmer 12 als Treibluft der Treibdüse 4 zugeführt. Dabei wird die Abwärme des Überschußgases genutzt. In der Treibdüse 4 wird das Pyrolysegas-Stadtgas-Gemisch stark beschleunigt und über die Dralleinrichtung 15 mit der Treibluft vermischt. Die Treibluftmenge ist so bemessen, daß eine stöchiometrische Verbrennung des Pyrolysegas-Brenngas-Gemisches (λ~ 1,0) mit den ι ^iel eines sauerstoffarmen Reaktionsgases für den Pyrolyseprozeß garantiert ist. Diele Treibdüse dient gleichzeitig als Brenner. In der nachgeschalteten Brennkammer 5 erfolgt die vollständige Verbrennung des gesamten Pyrolysegas-Stadtgas-Luftgemisches. Um stabile, geregelte Verbrennungsverhältnisse zu erreichen, wird über den Sekundärluftkanal 6 die vorgewärmte Sekundärluft der Verbrennung zugeführt. Vom Sekundärluftanschluß 8 gelangt die Sekundärluft über den Sekundärluftvorwärmer 7 zum Sekundärluftkanal 6, wodurch die Brennkammer gekühlt wird. Aus dam erzeugten Rauchgasstrom wird die erforderliche Reaktionsgasmenge über den Reaktionsgaskanal 9 direkt in den Reaktor 1 geleitet, indem im Abgaskanal 11 der Abgasschieber 10 eingestellt wird. Dabei ist eine Druckdifferenz von 5,OkPa im Reaktor zu überwinden. Die erforderliche Reaktionstemperatur wird wahlweise über ein Wärmetauschersystem oder eine Quenchung (Einspritzung von Wasser) eingestellt (in der Zeichnung nicht dargestellt). Die Überschuß-Rauchgasmenge wird als Abgas über den Abgaskanal 11 zum Abgasschlot 14 geleitet. Am Abgaskanal 11 ist der Treibluftvorwärmer 12 angeordnet. Indem der Pyrolysegaskanal 2 im Abgaskanal 11 geführt wird, wird erfolgt ein Aufheizen des Pyrolysegaskanals und somit die Verhinderung der Pyrolysegaskondensation im Pyrolysegaskanal 2.The hard combustible, tar-containing pyrolysis gas formed in the reactor 1, which exits the reactor at a temperature of 100 ^° C., is conducted to the mixing nozzle 3 via the pyrolysis gas channel 2 heated with hot exhaust gas. City gas is passed into the mixing nozzle 3 via the city gas connection 13, as a result of which the pyrolysis gas is accelerated and mixed with the city gas via the swirling device 15. The required combustion air is supplied via the Treibluftvorwärmer 12 as blowing air of the drive nozzle 4. The waste heat of the excess gas is used. In the motive nozzle 4, the pyrolysis gas city gas mixture is greatly accelerated and mixed via the swirl device 15 with the blowing air. The amount of blowing air is so dimensioned that a stoichiometric combustion of the pyrolysis gas-fuel gas mixture (λ ~ 1.0) is guaranteed with the ι ^ iel an oxygen-poor reaction gas for the pyrolysis. Diele motive nozzle serves as a burner. In the downstream combustion chamber 5, the complete combustion of the entire pyrolysis gas city gas-air mixture takes place. In order to achieve stable, regulated combustion conditions, the preheated secondary air is supplied to the combustion via the secondary air duct 6. From the secondary air port 8, the secondary air passes through the Sekundärluftvorwärmer 7 to the secondary air duct 6, whereby the combustion chamber is cooled. From flue gas stream produced dam the required amount of reaction gas is passed through the reaction gas channel 9 directly into the reactor 1 by the flue 10 is set in the exhaust passage 11. In this case, a pressure difference of 5, OkPa in the reactor to overcome. The required reaction temperature is optionally set via a heat exchange system or quenching (injection of water) (not shown in the drawing). The excess amount of flue gas is passed as exhaust gas via the exhaust passage 11 to the exhaust vent 14. At the exhaust passage 11 of the Treibluftvorwärmer 12 is arranged. By the pyrolysis gas channel 2 is guided in the exhaust passage 11, there is a heating of the pyrolysis gas channel and thus the prevention of the pyrolysis gas condensation in the pyrolysis gas channel second

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß das teerhaltige Pyrolysegas ohne vorherige Gasreinigung transportiert, verbrannt und dem Pyrolyseprozeß als Reaktions- bzw. Heizmedium zur Verfügung gestellt werden kann. Durch die vollständige Verbrennung des Pyrolysegases wird die Umwelt durch Abgase des überschüssigen Rauchgases nur im geringen Umfang belastet. Gleichzeitig wird durch diese Vorrichtung der Heizwert des Teeres für den Prozeß genutzt. Durch Zugabe von Brenngas wird es möglich, das besonders bei An- und Abfahrprozesson anfallende schwer brennbare Pyrolysegas vollständig umzusetzen und Umweltbelastungen zu vermeiden. Durch Nutzung verdichteter Treibgase entfällt eine mechanische Einrichtung zur Förderung des Reaktionsgases. Die Teerkondensation im Pyrolysegas wird durch Nutzung der Abgaswärme vermieden. Die Abgaswärme kann darüberhinaus zusätzlich für weitere Wärmeübertragungsprozesse genutzt werden. Es ist keine Aufbereitung des Abgases vor Abgabe in die Atmosphäre erforderlich, da sämtliches Abgas als Rauchgas anfällt.The advantages of the invention are that the tar-containing pyrolysis transported without prior gas purification, burned and the pyrolysis process can be provided as a reaction or heating medium. Due to the complete combustion of the pyrolysis gas, the environment is polluted by exhaust gases of the excess flue gas only to a small extent. At the same time, the calorific value of the tar is used for the process by this device. By adding fuel gas, it is possible to completely implement the heavy flammable pyrolysis gas occurring especially during start-up and shut-down process and to avoid environmental pollution. By using compressed propellant gases eliminates a mechanical means for conveying the reaction gas. The tar condensation in the pyrolysis gas is avoided by using the exhaust heat. The exhaust heat can also be used in addition for other heat transfer processes. There is no treatment of the exhaust gas before discharge into the atmosphere required because all the exhaust gas is produced as flue gas.

Claims

1. An arrangement for the production of reaction gas for pyrolysis processes based on non or hardly combustible, tarry pyrolysis gases with facilities for pyrolysis gas removal from a reactor for gas mixing with a gaseous gas and for supplying the mixture formed to a burner device, characterized by the following features:

a) a in the exhaust duct (11) guided Pyrolysogaskanal (2);

b) a nozzle system with swirl devices (15), consisting of a mixing nozzle (37) with pyrolysis gas and fuel gas connection (13) and designed as a drive nozzle (4) with propellant gas burner;

c) a combustion chamber (5) provided with secondary air connection (8) and cooled with secondary air;

d) a reaction gas and exhaust gas duct (9, 11) which can be regulated for the respective requirement of reaction gas.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the propellant gas connection designed as Treibgasvorwärmer (12) and with d jm exhaust duct (11) is coupled.