DE102006029595A1 - Verfahren und Vorrichtung für Flugstromvergaser hoher Leistung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung für Flugstromvergaser hoher Leistung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergasung von Brennstäuben in einem Flugstromvergaser nach DE 102005048488.3, gekennzeichnet dadurch, daß jedem Vergasungsbrenner (4, 5, 6) ein oder mehrere Schleusungs- und Dosiersysteme (1, 2, 3) mit mehreren Förderströmen zugeordnet sind. Die Erfindung hat den Vorteil, daß bei Ausfall eines Förderstromes die Brenner (4, 5, 6) weiter betrieben werden können (Fig.).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Flugstromvergasung sehr hoher Leistung, wie es zur Synthesegasversorgung von Großsynthesen eingesetzt werden kann entsprechend DE 10 2005 048 488.3 .
  • Die Erfindung erlaubt, zu Brennstaub aufbereitete Brennstoffe wie Braun- und Steinkohlen, Petrolkokse, feste mahlbare Rückstände aber auch Feststoff-Flüssig-Suspensionen, sogenannte Slurries in Synthesegas umzuwandeln. Dabei wird der Brennstoff bei Temperaturen zwischen 1.200 bis 1.900°C mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel bei Drucken bis 80 bar durch Partialoxidation in CO- und H2-haltige Gase umgesetzt. Dies geschieht in einem Vergasungsreaktor, der sich durch eine Mehrbrenneranordnung und durch einen gekühlten Vergasungsraum auszeichnet.
  • In der Technik der Gaserzeugung ist die autotherme Flugstromvergasung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen langjährig bekannt. Das Verhältnis von Brennstoff zu sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln wird dabei so gewählt, dass aus Gründen der Synthesegasqualität höhere Kohlenstoffverbindungen zu Synthesegaskomponenten wie CO und H2 vollständig aufgespalten werden und die anorganischen Bestandteile als schmelzflüssige Schlacke ausgetragen werden.
  • Nach verschiedenen in der Technik eingeführten Systemen können dabei Vergasungsgas und schmelzflüssige Schlacke getrennt oder gemeinsam aus dem Reaktionsraum der Vergasungsvorrichtung ausgetragen werden, wie DE 197 131 A1 zeigt. Für die innere Begrenzung der Reaktionsraumstruktur des Vergasungssystems sind sowohl mit feuerfester Auskleidung versehene oder gekühlte Systeme eingeführt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Vergasungsverfahren zu schaffen, das bei einer zuverlässigen und sicheren Betriebsweise höchste Leistungen von 500 bis 1.500 MW erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Vergasungsverfahren nach den Merkmalen des ersten und zweiten Patentanspruches und eine Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4 gelöst. Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungen der Erfindung wieder.
  • Bei Flugstromreaktoren mit hoher Vergasungsleistung ist es erforderlich, mehrere Vergasungsbrenner anzuordnen, um einen sicheren Umsatz des Brennstoffes zu erreichen. Um die Inbetriebnahme und den sicheren Betrieb solcher Reaktoren zu gewährleisten, wird ein zentraler Zünd- und Pilotbrenner angeordnet, der in einem Abstand von je 120° symmetrisch von 3 Staubbrennern umgeben ist. Um die großen Brennstaubmengen von beispielsweise 100–400 t/h in den unter Druck arbeitenden Vergasungsreaktor einbringen zu können, werden mehrere Schleusungs- und Dosiersysteme angeordnet, die die Vergasungsbrenner mit Staub versorgen. Dabei kann man jedem Vergasungsbrenner auch je ein Schleusungs- und Dosiersystem zuordnen. Man kann aber auch, um die Verfügbarkeit zu erhöhen, jedes Schleusungs- und Dosiersystem mit mehreren Vergasungsbrennern verbinden.
  • Die erfindungsgemäße Lösung sieht ein Verfahren vor, bei dem jedem Vergasungsbrenner ein einziges Schleusungs- und Dosiersystem zugeordnet ist. Dazu führen von jedem Schleusungs- und Dosiersystem Förderleitungen zu jeweils einem Vergasungsbrenner, der beispielsweise drei Zuführungen für die Leitungen aufweisen kann.
  • Weiterhin können von jedem Schleusungs- und Dosiersystem Förderleitungen zu den Zuführöffnungen verschiedenen Vergasungsbrenner führen. So können die Förderleitungen von drei Schleusungs- und Dosiersystemen zu jeweils unterschiedlichen Vergasungsbrennern führen, so daß drei Vergasungsbrenner mit jeweils drei Zuführöffnungen vorhanden sein können, wobei jede Zuführöffnung von einem anderen Schleusungs- und Dosiersystem mit Brennstoff versorgt wird. Dabei können weniger Schleusungs- und Dosiersysteme vorhanden sein, als Vergasungsbrenner. Beispielsweise können zwei Schleusungs- und Dosiersysteme über Leitungen drei Vergasungsbrenner mit Brennstoff versorgen. Der Brennstaub eines jeden Schleusungs- und Dosiersystems wird über die jeweiligen Förderleitungen gleichmäßig auf die Versorgungsbrenner verteilt. Bei mehreren Schleusungs- und Dosiersystemen hat das den Vorteil, daß bei Ausfall eines Schleusungs- und Dosiersystems die Brenner dennoch gleichmäßig weiterbetrieben werden.
  • Für den Fall, daß jeder Vergasungsbrenner über mindestens zwei Förderleitungen versorgt wird, kommt aus jedem Schleusungs- und Dosiersystem eine Förderleitung zu jedem Brenner, so daß Redundanz für den Ausfall eines Systems gegeben ist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß alle Vergasungsbrenner gleichmäßig mit Brennstaub versorgt werden. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, Brennstäube aus unterschiedlichen Schleusungs- und Dosiersystemen der großen Anlagen im Vergasungsbrenner zu mischen.
  • Die Erfindung soll an drei nachfolgenden Beispielen und drei Figuren erläutert werden. Die Figuren zeigen:
  • 1: Beispiel, bei dem jedem Schleusungs- und Dosiersystem ein Vergasungsbrenner zugeordnet ist.
  • 2: Beispiel, bei dem jedem Schleusungs- und Dosiersystem ein jeweils anderer Vergasungsbrenner zugeordnet ist.
  • 3: Beispiel, bei dem zwei Schleusungs- und Dosiersystemen drei Vergasungsbrenner zugeordnet sind.
  • Die 1 zeigt ein Beispiel, bei dem jedem Schleusungs- und Dosiersystem 1, 2, 3 ein Vergasungsbrenner 4, 5, 6 zugeordnet ist. Es besteht die Aufgabe, einen Vergasungsreaktor zur Flugstromvergasung von Kohlenstaub mit einer Leistung von 1.000 MW die dazu erforderlichen 180 Mg/h Kohlenstaub zuzuführen. Dazu werden drei Schleusungs- und Dosiersysteme 1, 2, 3 (1) angeordnet, die jeweils 60 Mg/h Brennstaub über drei Förderleitungen 1.1 bis 3.3 mit einer Förderleistung von 20 Mg/h einem Vergasungsbrenner 4, 5, 6 über dessen Zuleitungsöffnungen 4.1 bis 6.3 zuführen. Die Leistung jeder Staubförderleitung 1.1 bis 3.3 läßt sich im Bereich von 15–30 Mg/h regeln. Die drei Staubförderleitungen 1.1 bis 3.1 jedes Schleusungs- und Dosiersystems 1, 2, 3 enden dabei in einem Vergasungsbrenner 4, 5, 6 und führen ihm die genannten 60 Mg/h Kohlenstaub zu. Alle drei Schleusungs- und Dosiersysteme 1, 2, 3 müssen in Betrieb sein. Ein Betrieb mit zwei Vergasungsbrennern aus 4, 5, 6 führt zu nicht vertretbarem Schiefbrand im Vergasungsreaktor. Sollte nur eine Förderleitung 1.1 bis 3.3 ausfallen, so ist der betroffene Brenner 4, 5, 6 über begrenzte Zeit auch mit zwei Förderleitungen zu betreiben.
  • Die 2 zeigt ein Beispiel, bei dem jedem Schleusungs- und Dosiersystem 1, 2, 3 ein jeweils anderer Vergasungsbrenner 4, 5, 6 zugeordnet ist. Es besteht die gleiche Aufgabe wie in 1. Es werden aber die drei Förderrohre 1.1. bis 3.3 jedes Schleusungs- und Dosiersystems 1, 2, 3 nicht mit einem Vergasungsbrenner verbunden sondern mit allen drei. Sollte ein Schleusungs- und Dosiersystem 1, 2, 3 ausfallen, kann über eine begrenzte Zeit jeder Vergasungsbrenner 4, 5, 6 aus den noch in Betrieb befindlichen zwei Schleusungs- und Dosiersystemen 1, 2, 3 versorgt werden.
  • Die 3 zeigt zwei Schleusungs- und Dosiersysteme 1, 2, die mit drei Vergasungsbrennern 4, 5, 6 verbunden sind. Es besteht die Aufgabe einem Vergasungsreaktor zur Flugstromvergasung von Kohlenstaub mit einer Leistung von 500 MW die dazu erforderlichen 90 Mg/h Kohlenstaub zuzuführen. Dazu werden 2 Schleusungs- und Dosiersysteme 1, 2 mit je einer Kapazität von 45 Mg/h angeordnet, wobei jede der drei Förderleitungen 1.1. bis 3.3 eine Leistung von 15 Mg/h besitzen. Jeder Vergasungsbrenner 4, 5, 6 wird aus zwei Förderleitungen 1.1 bis 3.3. versorgt, die von je einem Schleusungs- und Dosiersystem 1, 2 kommen. Damit können für Vergasungsreaktoren mittlerer Leistung mit drei Vergasungsbrennern 4, 5, 6 zwei Schleusungs- und Dosiersysteme 1, 2 eingesetzt werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Vergasung von Brennstäuben in einem Flugstromvergaser nach DE 10 2005 048 488.3 , gekennzeichnet dadurch, daß jedem Vergasungsbrenner (4, 5, 6) ein einziges Schleusungs- und Dosiersystem (1, 2, 3) mit mehreren Förderströmen zugeordnet ist.
  2. Verfahren zur Vergasung von Brennstäuben in einem Flugstromvergaser nach DE 10 2005 048 488.3 , gekennzeichnet dadurch, daß jedem Vergasungsbrenner (4, 5, 6) mehrere, mindestens zwei, Schleusungs- und Dosiersysteme (1, 2, 3) mit mehreren Förderströmen zugeordnet sind.
  3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Vergasungsbrenner (4, 5, 6) mit Zuführungen (4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3; 6.1, 6.2, 6.3) und einem Schleusungs- und Dosiersystem (1, 2, 3) Förderleitungen (1.1, 1.2, 1.3; 2.1, 2.2, 2.3; 3.1, 3.2, 3.3) angeordnet sind, wobei jede Zuführung (4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3; 6.1, 6.2, 6.3) eines Vergasungsbrenners (4, 5, 6) durch Förderleitungen (1.1, 1.2, 1.3; 2.1, 2.2, 2.3; 3.1, 3.2, 3.3) zu einem der Schleusungs- und Dosiersysteme (1, 2, 3) verbunden ist.
  4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Vergasungsbrenner (4, 5, 6) mit Zuführungen (4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3; 6.1, 6.2, 6.3) und einem Schleusungs- und Dosiersystem (1, 2, 3) Förderleitungen (1.1, 1.2, 1.3; 2.1, 2.2, 2.3; 3.1, 3.2, 3.3) angeordnet sind, wobei zur Zuführung (4.1, 4.2, 4.3; 5.1, 5.2, 5.3; 6.1, 6.2, 6.3) eines jeden Brenners (4, 5, 6) Förderleitungen (1.1, 1.2, 1.3; 2.1, 2.2, 2.3; 3.1, 3.2, 3.3) von jedem Schleusungs- und Dosiersystem (1, 2, 3) führen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weniger Schleusungs- und Dosiersysteme (1, 2, 3) als Vergasungsbrenner (4, 5, 6) angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen drei Vergasungsbrenner (4, 5, 6) und zwei Schleusungs- und Dosiersystemen (1, 2) Förderleitungen (1.1, 1.2, 1.3; 2.1, 2.2, 2.3) angeordnet sind..
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vergasungsbrenner (4, 5, 6) über mindestens zwei Förderleitungen (1.1, 1.2, 1.3; 2.1, 2.2, 2.3) aus zwei Schleusungs- und Dosiersystemen (1, 2) versorgt wird, wobei jede dieser beiden Förderleitungen (1.1, 1.2, 1.3; 2.1, 2.2, 2.3) einem anderen Schleusungs- und Dosiersystem (1, 2) zugeordnet ist.
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