DE1019430B - Verfahren und Anlage zur unmittelbaren Waermebehandlung von festen oder fluessigen Brennstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren und Anlage zur unmittelbaren Wärmebehandlung von festen oder flüssigen Brennstoffen Die Bestrebungen, heizwertreiche Gase, z. B. Stadt-oder Ferngas, aus sauerstoffreichen, insbesondere aus geologisch jungen Brennstoffen, wie Torf, Braunkohlen, Ligniten, Flamm- oder Gasflamm-Steinkohlen, zu erzeugen" führten bisher - mit Ausnahme der Lurgi-Druckvergasung, die jedoch wegen der hohen Anlagekosten nur begrenzt anwendbar ist - nicht zu befriedigenden Ergebnissen. Die hohen Sauers,to#ffgehalte derartiger Brennstoffe belasten die diaraus erzeugten Entgasungsgase mit zu hohen Gehalten an heizwertlosen Sauerstoffverbindungen, vorzugsweise in Form von CO2 und H.,0, so daß sie in bezug auf Heizwert, spezifisches Gewicht usw. den üblichen Stadt- bzw. Ferngasnormen nicht entsprechen. Zwar lassen sich die entstehenden großen Mengen von Wasser bzw. Wasserdampf, gebildet aus grobem sowie aus kapillarem und aus chemisch gebundenem Wasser, durch Kondensation aus dem erzeugten Gas niederschlagen, doch bildet die Beseitigung bzw. Unschädlichmachung dieser großen Mengen von sogenanntern Schwelwasser ein schwieriges technisches und wirtschaftliches Problem, das in vielen Fällen bisher nicht befriedigend zu lösen ist. Derartige Schwierigkeiten gelten in noch höherem Grade für die Beseitigung oder Herabsetzung der viel zu hohen Gehalte an C O2. Zwar stehen grundsätzlich mehrere Verfahren zur Kohlensäurewäsche von Gasen zur Verfügung, doch nimmt die Höhe ihrer Kosten der Gaserzeugung aus sauerstoffreichen Brennstoffen oftmals jeden wirtschaftlichen Anreiz.
• Es wurde schon vorgeschlagen, Rohbraunkohle. in mehreren übereinander angeordneten Kammern oder Retorten vollständig zu vergasen und die bei der Entgasung entstehenden Schwelgase und Teerdämpfe in hochwertige. Gase zu überführen, wobei der gesamte Wärmebedarf sämtlicher wärmeverbrauchender Teilprozesse, wie Entgasen, Kracken der Schwelgase und Teerdämpfe., Umwandlung der inerten Gasbestandteile, wie Wasserdampf und Kohlensäure, in brennbare Gase, ausschließlich durch die Außenbeheizung der Kammern gedeckt werden soll. Da die Wärmezuführung durch die Wandflächen hindurch jedoch nicht ausreichend sein kann, um neben dem Bedarf ari Entgasungswärme auch noch den Bedarf zur Umwandlung größerer Mengen von H,0 bzw. CO., zu decken, so konnte ein befriedigendes Ergebnis durch diesen älteren Vorschlag nicht erzielt werden.
• Es wurde ferner vorgeschlagen, teer- und kohlenwasserstofffreie Gase aus bituminösen Brennstoffen in Verbindung mit einer Ent- und Vergasung derselben dadurch zu erzeugen, daß die heißen Ent- und Vergasungsprodukte ohne Zwischenkühlung, gegebenenalls unter Zusatz von oxydischen Mitteln, durch einen besonderen Raum geleitet werden, der ausschließlich mit einem an sich bekannten, die Teerdämpfe und Kohlenwasserstoffe zu Wasserstoff und Kohlenoxyd zersetzenden und auf der Zersetzungstemperatur gehaltenen, regenerierbaren Katalysator gefüllt ist. Der Wärmebedarf des Verfahrens soll durch Verbrennen der bei dem wechselweisen Blasen und Gasen eines Kohlenwassergaserzeugers entstehenden Blasegase innerhalb des mit dem Katalysator gefüllten besonderen Raumes gedeckt werden. Eine Lösung der erfindungsgemäß gestellten Aufgabe ist auf diesem Wege nicht zu erzielen.
• Es hat sich die überraschende Erkenntnis ergeben, daß bei der Anwendung des in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen Verfahrens die störenden Ballaststoffe ohne weiteres in heizwertreiche Gase nach der Formel CO.,+C=2CO bzw. H20 -f- C= H2+ CO umgewandelt werden, weil einerseits der im Rahmen des Verfahrens erzeugte hocherhitzte und zugleich sehr reaktionsfähige Schwelkoks als C-Träger ohnehin zur Verfügung steht und weil andererseits die zur Durchführung derartiger stark endothermer Prozesse erforderlichen großen Mengen an Reaktionswärme im Wärmeinhalt des hocherhitzten Gemisches aus Schwelkoks und körnigen Wärmeträgern unmittelbar vorhanden sind.
• Die Durchführung des neuen Vorschlages erfolgt grundsätzlich ohne eine Änderung des in der Hauptpatentanmeldung bereits beschriebenen Verfahrensganges. Die in der Entgasungszone entbundenen Gase und Dämpfe werden einschließlich des gleichzeitig entstandenen Wasserdampfes sowie der Kohlensäure in die Vergasungszone eingeführt und dort mit dem aus der Verbrennungszone kommenden hocherhitzten Gemisch aus Schwelkoks und Wärmeträgern in die angestrebten Reaktionen gebracht.
• In der Hauptpatentanmeldung ist vorgesehen, daß in diese Vergasungszone unter anderem Wasserdampf eingeführt wird, um in Reaktion mit dem Schwelkoks Wassergas zu erzeugen, das als Streckgas dem höherheizwertigen Entgasungsgas sowie dem aus der Teerspaltung stammenden Ölgas beigemischt wird. Insoweit schon gröP-ere Mengen von Wasserdampf in dem aus der Entgasungszone kommenden Gemisch von Gasen und Dämpfen enthalten sind, kann naturgemäß von der Zuführung von besonderen weiteren Mengen von Wasserdampf abgesehen werden.
• Durch die Konvertierung von Kohlensäure und Wasserdampf entstehen in manchen Fällen größere Mengen von Kohlenoxyd, als für das zu erzeugende Fertiggas erwünscht ist. In solchen Fällen werden die sauerstoffreichen Brennstoffe vor ihrer Einführung in die Entgasungszone einer angepaßten Vorerhitzung, z. B. auf etwa 200 bis 250°, unterworfen, da bekanntlich bei der Erhitzung bis auf derartige Temperaturhöhen neben der völligen Befreiung des Brennstoffes von grobem und kapillarem sowie einer teilweisen Befreiung von chemisch gebundenem Wasser zugleich auch eine erhebliche Herabsetzung seines Sauerstoffgehaltes eintritt.
• Diese Vorerhitzung kann mit den verschiedenen., an sich bekannten Verfahren und Vorrichtungen durchgeführt werden. Die Deckung des dafür erforderlichen Wärmebedarfes geschieht z. B. vorteilhaft dadurch, daß die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Verbrennung eines Teiles des Schwelkokses in der Verbrennungszone derart bemessen wird, daß die dabei erzeugten Verbrennungsgase nach Menge und Temperaturhöhe ausreichend sind, um mit ihrem Wärmeinhalt auch die Trocknung und/oder die Vorerhitzung des Brennstoffes zwecks Herabsetzung seines Sauerstoffgehaltes im erforderlichen Umfange durchzuführen.
• Wie die Zeichnung zeigt, ist die in der Hauptpatentanmeldung beschriebene Anlage grundsätzlich auch zur Durchführung des neuen Vorschlages brauchbar, nur muß sie entsprechend der zusätzlichen Aufgabe durch die Vorrichtung 24 ergänzt werden, die zur Trocknung und/oder zur Vorerhitzung des Brennstoffes - gegebenenfalls in Verbindung mit einer Herabsetzung seines Sauerstoffgehaltes - dient. Diese Vorrichtung 24 ist durch die Leitung 14 mit der Verbrennungszone, d. h. der Kammer II der Zeichnung, verbunden. Sie kann auch neben oder an die Stelle des in der Zeichnung vorgesehenen Abhitzekessels 12 oder des Wärmeträgererhitzers 13 treten. Ferner kann es zweckmäßig sein, den Wärmeträgererhitzer 13 zugleich als Vorrichtung zur Trocknung und/oder zur Vorerhitzung des Brennstoffes zu benutzen, d. h. daß er zugleich die Funktion der Vorrichtung 24 übernimmt.
• Im übrigen deckt sich die Zeichnung mit derjenigen der Hauptpatentanmeldung : Ein Schachtofen 1 wird durch die beiden Einschnürungen 2, 3 in drei Kammern I, II und III unterteilt, die durch die beiden lotrechten Kanäle 4, 5 miteinander verbunden sind. Am Kopf der Kammer I befinden sich zwei Eintragsvorrichtungen, nämlich 6 für den thermisch zu behandelnden Brennstoff und 7 für den von unten zurückgebrachten Wärmeträger. Der Stutzen 8 dient zur Ableitung der in der Kammer I entstehenden Gase und Dämpfe, die durch die Leitung 9 unter Umgehung der Kammer Il unmittelbar der Kammer III zugeführt werden können. An der Kammer II ist ein Stutzen 10 zur Einführung von Verbrennungsluft und ein weiterer Stutzen 11 zur Ableitung der heißen Verbrennungsgase angebracht, welche durch die Leitung 14 entweder einem Abhitzekessel 12 oder einem Wärmeträgererhitzer 13 oder schließlich nach dem neuen Vorschlag der Trocknungs- und/oder Vorerhitzungsvorrichtung 24 zugeführt werden. Der im Abhitzekessel 12 erzeugte Wasserdampf kann - falls erforderlich - über die Leitung 15 durch den Stutzen 16 der Kammer III zugeführt werden, wogegen die in der Kammer III entstandenen oder ihr zugeführten Gase und Dämpfe entweder durch den Stutzen 17 oder 23 austreten können. Der untere Abschluß der Kammer 111 wird durch eine Trennvorrichtung 18, z. B. ein von außen angetriebenes Sieb, gebildet. Der von ihr zurückgehaltene stückige Wärmeträger gelangt durch die Schleuse 19 zur Fördereinrichtung 2, wogegen der feinkörnige restliche Brennstoff durch die Spalten der Trennvorrichtung 18 hindurch zur Förderschnecke 21 gelangt. Schließlich ist an der Kammer 1 ein weiterer Stutzen 22 vorgesehen, um -falls erforderlich - Gase oder Dämpfe der Kammer 1 entweder zuzuführen oder daraus abzuleiten.
• Die thermische Vorbehandlung des Brennstoffes kann ferner in zwei oder mehr Stufen geschehen, z. B. derart, daß die eigentliche Vorerhitzung erst im Anschluß an eine Mahltrocknung durchgeführt wird, wobei Teile der aus der Kammer II abgezogenen heißen Verbrennungsgase die dazu erforderliche Wärme liefern, während die anschließende eigentliche Vorerhitzung entweder durch den Rest der Verbrennungsgase oder durch Verwendung von erhitzten körnigen Wärmeträgern erfolgt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur unmittelbaren Wärmebehandlung von festen oder flüssigen Brennstoffen zwecks Erzeugung von Gasen von hohem Heizwert unter Benutzung von im Kreislauf gehaltenen erhitzten festen, körnigen Wärmeträgern nach Patentanmeldung W14927 IVc/26a, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Entgasung sauerstoffreicher, insbesondere geologisch junger Brennstoffe, wie Torf, Braunkohlen, Ligniten, Flamm-und Gasflamm-Steinkohlen, in Form von Gasen und Dämpfen entstehenden heizwertlosen Sauer-und H.0, gemeinsam stoffverbindungen, wie C02 mit den übrigen dampf- und gasförmigen Entgasungserzeugnissen aus der Entgasungszone in die Vergasungszone überführt und unter Ausnutzung des dort befindlichen hocherhitzten Schwelkokses in heizwertreiche Gase nach der Formel C 02+C=2 C 0 bzw. H2 0+C=H2+C O umgewandelt werden, wobei die zur Durchführung derartiger endothermer Prozesse erforderliche Reaktionswärme aus dem Wärmeinhalt des aus der Verbrennungszone kommenden hocherhitzten Gemisches aus Schwelkoks und körnigen Wärmeträgern gedeckt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sauerstoffreiche Brennstoffe zur Herabsetzung ihres Sauerstoffgehaltes vor ihrer Entgasung durch eine vorgeschaltete thermische Behandlung bis auf etwa 200 bis 250° erhitzt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem in der Entgasungszone erzeugten Schwelkoks in der Verbrennungszone eine solche Menge verbrannt wird, daß neben der Erhitzung des damit vermischten körnigen Wärmeträgers sowie des restlichen Schwelkokses eine solche Menge von Verbrennungsgasen von solcher Temperaturhöhe entsteht, daß ihr Wärmeinhalt für die Trocknung der feuchten Rohkohle und/oder für deren Vorerhitzung bis auf etwa 200 bis 250° ausreichend ist.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da.ß neben oder an die Stelle. des in der Hauptpatentanmeldung vorgesehenen Abhitzekessels (12) und/oder des Wärmeträgererhitzers (13) eine an sich bekannte Anlage zur Trocknung und/oder zur Vorerhitzung des Brennstoffes (24) tritt, welche durch die Leitung (14) mit der Verbrennungskammer 1I verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgererhitzer (13) zugleich als Vorrichtung zur Trocknung und/oder zur Vorerhitzung des Brennstoffes dient. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 622 930; österreichische Patentschrift Nr. 156 280.