DE102007006979B4 - Verfahren zur Schlackebadvergasung - Google Patents

Verfahren zur Schlackebadvergasung Download PDF

Info

Publication number
DE102007006979B4
DE102007006979B4 DE102007006979A DE102007006979A DE102007006979B4 DE 102007006979 B4 DE102007006979 B4 DE 102007006979B4 DE 102007006979 A DE102007006979 A DE 102007006979A DE 102007006979 A DE102007006979 A DE 102007006979A DE 102007006979 B4 DE102007006979 B4 DE 102007006979B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gasification
post
bgl
raw gas
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102007006979A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007006979A1 (de
Inventor
Bernd Prof. Meyer
Peter Dr. Seifert
Steffen Dr. Krzack
Sirko Ogriseck
Hardy Rauchfuss
Mathias Rieger
Michael Trompelt
Stefan Guhl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Original Assignee
Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Bergakademie Freiberg filed Critical Technische Universitaet Bergakademie Freiberg
Priority to DE102007006979A priority Critical patent/DE102007006979B4/de
Publication of DE102007006979A1 publication Critical patent/DE102007006979A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007006979B4 publication Critical patent/DE102007006979B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/06Continuous processes
    • C10J3/08Continuous processes with ash-removal in liquid state
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15Details of feeding means
    • C10J2200/152Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916Biomass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916Biomass
    • C10J2300/092Wood, cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916Biomass
    • C10J2300/0923Sludge, e.g. from water treatment plant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0946Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0959Oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0973Water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/16Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1656Conversion of synthesis gas to chemicals
    • C10J2300/1665Conversion of synthesis gas to chemicals to alcohols, e.g. methanol or ethanol
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Verfahren zur Schlackebadvergasung in einem BGL-Vergaser, wobei in den Freiraum oberhalb der Feststoffschüttung flüssige Abfallstoffe eingedüst werden, wobei in den Freiraum kurz oberhalb der Feststoffschüttung quer zur Rohgasströmung sauerstoffhaltiges Nachvergasungsmittel mit einer Geschwindigkeit von größer als 10 bis höchstens 100 m/s eingeblasen wird, wobei die Menge an Nachvergasungsmittel so bemessen ist, dass die Rohgasaustrittstemperatur des aus dem BGL-Vergaser austretenden Nachvergasungsrohgases auf vorgegebene Werte im Bereich von minimal 800°C bis maximal der prozessrelevanten Aschesintertemperatur erhöht wird und wobei der Mengenanteil des Sauerstoffs, der mit dem Nachvergasungsmittel zugeführt wird, mindestens 10% und höchstens 60% bezogen auf den dem BGL-Vergaser insgesamt zugeführten Vergasungssauerstoff beträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schlackebadvergasung mit Hilfe von sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln in einem BGL-Vergaser, insbesondere zur Nachvergasung.
  • Die Schlackebadvergasung von British Gas/Lurgi (BGL) ist ein technisch entwickeltes und vielseitig anwendbares Vergasungsverfahren, das unter anderem auch zur Vergasung abfallhaltiger und höherflüchtiger Vergasungsstoffe (AHVS) eingesetzt wird. Mit AHVS werden Gemische aus kommunalen und gewerblichen Abfällen, wie Klärschlamm, Kunststoffabfälle, kontaminiertes Holz, Shredderleichtgut sowie niedrig- bis höherinkohlte Kohlen bezeichnet.
  • Bei der Vergasung im BGL-Vergaser entsteht ein staub-, teeröl- und kohlenwasserstoff(KW)-haltiges Rohgas. Das gereinigte und konditionierte Gas wird als Synthesegas, z. B. für die Methanolsynthese, eingesetzt.
  • Staub und Teeröl werden in einer Wasserwäsche als Teeröl-Feststoff-Gemisch (TOF) abgeschieden und müssen ebenfalls einer Verwertung zugeführt werden. Der einfachste Weg ist die Rückführung in den BGL-Vergaser zur nochmaligen thermisch-chemischen Wandlung in Rohgas, entweder durch Eintrag auf oder in die Brennstoffschüttung.
  • Das Rohgas der AHVS-Vergasung weist eine Zusammensetzung auf, die für die Verwertung des Gases für die Synthese nicht optimal ist, insbesondere bezüglich der hohen Gehalte an CO2 (ca. 20 Vol.-%), CH4 (ca. 20 Vol.-%) und an KW (ca. 5 Vol.-%) sowie der hohen und schwankenden Staub- und Teerölbeladungen. Die Synthesegasausbeute in m3 (i. N.) (CO + H2) pro kg AHVS ist mit 0,5 m3 (i. N.) (CO + H2)/kg entsprechend gering, der spezifische Sauerstoffverbrauch ist vergleichsweise hoch und der Aufwand für die Abscheidung und Verwertung von Teeröl und Staub in Form von TÖF ist ebenfalls hoch.
  • Ursache für die nachteilige Gasqualität ist die sich einstellende, niedrige Rohgasaustrittstemperatur von im Mittel 500 bis 750°C. Maßnahmen zur Erhöhung der Rohgasaustrittstemperatur und damit zur Intensivierung der Spaltreaktionen, wie die Absenkung der Feststoffschüttung oder die Erhöhung der Leistung, erbringen nicht den gewünschten Effekt.
  • Ein weiteres Problem besteht in der stoßartigen Freisetzung von Pyrolysegas, hervorgerufen durch instationäre und ungleichmäßige Beschleusung des AHVS in den Innenraum des BGL-Vergasers. Starke Gasmengenschwankungen (+/– 20 bis 30%) und Schwankungen in der Gaszusammensetzung (z. B. 5–25 Vol.-% CO2, 6–25 Vol.-% CH4) sind die Folge. Sie führen zu starken Belastungen des Verbundprozesses, zu erhöhten Purgegasmengen bei der Methanolsynthese und erzwingen den „Abwurf” nichtnutzbarer Gasspitzen zur Fackel. Bisher wurde keine befriedigende Lösung für den gleichmäßigen Eintrag des schwierig handhabbaren AHVS gefunden. Die genannten Nachteile treffen nicht nur auf die Vergasung von AHVS zu, sondern in verminderter Form auch auf die Vergasung von anderen Festbrennstoffen, wie niedrig- und höherinkohlte Kohlen.
  • Es sind Vorschläge bekannt, die eine thermische Nachspaltung von staub- und teerölhaltigen Rohgasen der Festbettvergasung mit Sauerstoff zum Inhalt haben. Diese Vorschläge sind in den Patentschriften DE 41 25 518 C1 „Verfahren zur Entsorgung von festen und flüssigen Abfallstoffen”, DE 41 25 520 C1 „Verfahren zur Vergasung von festen und flüssigen Abfallstoffen”, DE 41 25 521 C1 „Verfahren zur simultanen Entsorgung von festen und flüssigen Abfallstoffen” und DE 41 25 522 C1 „Verfahren zur kombinierten Entsorgung von festen und flüssigen Abfallstoffen im Vergasungsprozess” beschrieben. Sie sind darauf gerichtet, die Gastemperatur in einem Nachvergaser auf größer 1.000°C zu erhöhen und eine vollständige Vergasung von Teeröl und Staub zu erreichen. Es wird außerdem vorgeschlagen, flüssige Abfallstoffe in den Nachvergaser einzubringen. Aschebestandteile werden unter diesen Bedingungen schmelzflüssig und müssen abgeschieden werden. Für die Nachvergasung ist ein eigener Reaktor mit allen dafür notwendigen technischen und sicherheitstechnischen Einrichtungen erforderlich. Die hohen Investkosten rechtfertigten bisher nicht deren Anwendung.
  • EP 277 935 A1 beschreibt ein Verfahren zum Vergasen von Brennstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen in einem schachtförmigen Ofen mit flüssigem Schlackeabzug. Dabei wird in den oberhalb des Festbettes befindlichen, vom Produktgas gefüllten Raum des Ofens ein sauerstoffhaltiges Gas eingeleitet und ein geringer Teil des Produktgases exotherm verbrannt. Durch die Einleitung des sauerstoffhaltigen Gases, z. B. Luft gelingt es, die Temperatur des Produktgases durch Verbrennen bis auf 1.000°C zu erhöhen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verfahren zu entwickeln, mit denen die Gasqualität des Rohgases des BGL-Vergasers im Hinblick auf die Nutzung als Synthesegas verbessert, die Synthesegasausbeute erhöht und die beschleusungsbedingten Gasmengenschwankungen verringert werden. Auf einen separaten Reaktor für die Nachvergasung soll verzichtet werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Schlackebadvergasung in einem BGL-Vergaser dadurch gelöst, dass in den Freiraum kurz oberhalb der Feststoffschüttung im BGL-Vergaser quer zur Rohgasströmung sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel (Nachvergasungsmittel) zur Nachvergasung des staub-, teeröl- und kohlenwasserstoffhaltigen Rohgases mit einer Geschwindigkeit von größer als 10 bis höchstens 100 m/s eingeblasen wird, dass die Menge an Nachvergasungsmittel so bemessen ist, dass die Rohgasaustrittstemperatur des aus dem BGL-Vergaser austretenden Rohgases der Nachvergasung (Nachvergasungsrohgas) auf Werte im Bereich von minimal 800°C bis maximal der prozessrelevanten Aschesintertemperatur erhöht wird und dass der Mengenanteil des Sauerstoffs im Nachvergasungsmittel mindestens 10 und höchstens 60% des dem BGL-Vergaser insgesamt zugeführten Vergasungssauerstoffs beträgt.
  • In den durch die Nachvergasung aufgeheizten Freiraum werden zusätzlich flüssige Abfallstoffe, insbesondere kohlenwasserstoffhaltige Abfallstoffe, eingedüst und thermisch umgesetzt oder behandelt.
  • Das Nachvergasungsmittel besteht aus technischem Sauerstoff mit oder ohne Zumischung von Wasserdampf. Die Zumischung von Wasserdampf kann im Bereich zwischen Null und dem für die Flugstrom- oder Wirbelschichtvergasung üblichen Wert von 2 kg pro m3 (i. N.) Sauerstoff variiert werden.
  • Das Nachvergasungsmittel wird quer zur Rohgasströmung mittels einer oder mittels mehrerer über den Umfang des BGL-Vergasers verteilten und in etwa gleicher Höhe angeordneten Nachvergasungslanzen eingeblasen. Die Nachvergasungslanzen befinden sich in einem Abstand von 0 bis 2 m oberhalb der mittleren Höhe der Feststoffschüttung. Mehrere Nachvergasungslanzen sind in etwa gleicher Höhe, d. h. mit einem Höhenunterschied von weniger als einem Meter zueinander, angeordnet, um eine Quervermischung der Strömung benachbarter Nachvergasungslanzen infolge von lokalen Dichteunterschieden zu vermeiden. Die Nachvergasungslanzen sind in einem Bereich des Neigungswinkels gegen die Horizontale zwischen 30° nach oben und 30° nach unten, vorzugsweise horizontal, angeordnet. Mit Rücksicht auf die angestrebte, überwiegend horizontale Flammenausbreitung ist der Neigungswinkel der Einblasung des Nachvergasungsmittels je nach Gestaltung des Freiraums des BGL-Vergasers in dem genannten Bereich von +/– 30° begrenzt.
  • Das Nachvergasungsmittel reagiert mit dem aus der Feststoffschüttung austretenden staub-, teeröl- und kohlenwasserstoffhaltigen Rohgas (Primärrohgas) unter starker, lokaler Temperaturerhöhung in den sich überwiegend horizontal ausbreitenden Flammen, die sich vor den Nachvergasungslanzen ausbilden. Die Nachvergasungsflammen führen eine intensive Vermischung und Verwirbelung des Gases im Freiraum oberhalb der Feststoffschüttung herbei, in deren Folge endotherme Vergasungsreaktionen ablaufen, die zu einer schnellen Temperaturabsenkung und zu einem Temperaturausgleich im Freiraum führen. Die endothermen Reaktionen werden durch aufgewirbelte Koks- und Mineralstäube katalysiert.
  • Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Menge an Nachvergasungsmittel so bemessen wird, dass die Rohgasaustrittstemperatur des Nachvergasungsrohgases auf Werte im Bereich von 800°C bis maximal der prozessrelevanten Aschesintertemperatur erhöht wird. Der Methangehalt des Nachvergasungsrohgases wird dadurch auf Werte kleiner 15 Vol.-% gesenkt. Vorzugsweise werden Rohgasaustrittstemperaturen im Bereich von 850 bis 950°C eingestellt, um den CH4-Gehalt im Nachvergasungsrohgas auf weniger als 6 bis 10 Vol.-% zu senken. Letztlich wird die Menge an Nachvergasungsmittel entsprechend der vorgegebenen Rohgasaustrittstemperatur eingestellt. Die Nachvergasungsmittelmenge wird erhöht, wenn die Rohgasaustrittstemperatur unter den vorgegebenen Wert fällt und umgekehrt.
  • Der genannte Mindestwert der Rohgasaustrittstemperatur von 800°C, der für die thermische Spaltung erreicht und überschritten sein muss, ergibt sich daraus, dass unterhalb dieser Temperatur überwiegend exotherme Verbrennungsreaktionen ablaufen. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird demnach die Mindesttemperatur überschritten, ab der mit weiter zunehmender Zugabe von Nachvergasungsmittel in Summe die endothermen Spaltreaktionen und nicht die exothermen Verbrennungsreaktionen zunehmen, wovon letztere zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung führen würden. Aus diesen Gründen heraus übersteigt der Mengenanteil des Sauerstoffs, der mit dem Nachvergasungsmittel zugeführt wird, einen Mindestwert von 10% bezogen auf den dem BGL-Vergaser insgesamt zugeführten Vergasungssauerstoff.
  • Die maximal zulässige Rohgasaustrittstemperatur ist auf die prozessrelevante Aschesintertemperatur begrenzt. Als prozessrelevante Aschesintertemperatur wird in diesem Zusammenhang die Rohgasaustrittstemperatur definiert, bei der es noch nicht zu sinter- und schmelzbedingter Ansatzbildung von Asche und Schlacke im Innenraum des BGL-Vergasers oder im Rohgasabgang kommt. Die maximal zulässige Rohgasaustrittstemperatur liegt bei niedrigschmelzenden Aschebestandteilen bei ca. 1000°C. Das Erreichen bzw. Überschreiten dieser Temperaturgrenze wird durch Mengenbegrenzung des zugeführten Nachvergasungsmittels vermieden. Der Mengenanteil des Sauerstoffs, der mit dem Nachvergasungsmittel zugeführt wird, ist mit Rücksicht auf die Einhaltung der maximalen Rohgastemperatur auf 60% bezogen auf den dem BGL-Vergaser insgesamt zugeführten Vergasungssauerstoff begrenzt. Um Nachvergasungsflammen genügend großer Ausdehnung und hoher Vermischungsintensität auszubilden, wird das Nachvergasungsmittel mit einer Geschwindigkeit von größer 10 bis höchstens 100 m/s eingeblasen. Als besonders vorteilhaft für die Gasvermischung im Freiraum erweist sich die gegenüberliegende, radiale Ausrichtung der Nachvergasungslanzen, bei der die Nachvergasungsflammen direkt aufeinander zu gerichtet sind.
  • In den Nachvergasungsflammen schmelzen die Aschepartikel und bilden größere Schmelzagglomerate, die zu Boden sinken und mit der Feststoffschüttung nach unten gelangen. Dadurch verringert sich der Staubaustrag des Nachvergasungsrohgases, das den BGL-Vergaser über den Rohgasabgang verlässt.
  • In gleicher Höhe oder über den Nachvergasungslanzen im Freiraum oberhalb der Feststoffschüttung bzw. direkt auf die Feststoffschüttung werden flüssige Abfallstoffe ein bzw. aufgedüst. Als flüssige Abfallstoffe werden kohlenwasserstoffhaltige Abfallstoffe, wie TÖF, aber auch sonstige flüssige Kohlenwasserstoffe, Slurries sowie anorganische, flüssige Abfallstoffe eingesetzt. Durch die Eindüsung werden die Schwankungen des Rohgasvolumenstromes, die, wie bereits erwähnt, infolge von Beschickungsschwankungen des BGL-Vergasers mit AHVS auftreten, vergleichmäßigt. Der Eintrag erfolgt derart, dass in Zeiten hoher Volumenströme an Nachvergasungsrohgas die Eintragsmenge an flüssigen Abfallstoffen reduziert wird und umgekehrt. Gleichzeitig wird die Nachvergasungsmittel-Menge derart angepasst, dass sich die Rohgasaustrittstemperatur im gewünschten Bereich einstellt. Eine weitere vorteilhafte Lösung für die Eindüsung flüssiger Abfallstoffe ist die gemeinsame Verdüsung mit dem Nachvergasungsmittel über eine oder über mehrere Nachvergasungslanzen.
  • Durch die sich bei der Nachvergasung oberhalb der Feststoffschüttung einstellende, hohe Freiraumtemperatur werden intensive Spaltbedingungen erreicht, bei denen die eingedüsten flüssigen Abfallstoffe praktisch sofort vollständig thermisch gespalten und in Rohgasbestanteile umgewandelt werden. Die thermische Spaltung kann auch dadurch intensiviert werden, indem die flüssigen Abfallstoffe auf die durch die Nachvergasungsflammen aufgeheizte Schüttungsoberfläche aufgedüst werden. Die Verwertungsmenge flüssiger Abfallstoffe wird dadurch erhöht.
  • Die Synthesegas-Mengen- und -Qualitätsprobleme bei der Vergasung von AHVS und anderen Vergasungsstoffen im BGL-Vergaser werden grundlegend gelöst. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht zudem darin, dass die Nachvergasung zur Verbesserung der Rohgaszusammensetzung und zur Erhöhung der Synthesegasausbeute direkt im BGL-Vergaser durchgeführt wird und dass auf einen separaten Spaltreaktor verzichtet werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt eine Vorrichtung zur Schlackebadvergasung auf Basis eines BGL-Vergasers, bei dem eine oder mehrere Nachvergasungslanzen zur Zufuhr sauerstoffhaltiger Nachvergasungsmittel in einem Abstand von 0 bis 2 m oberhalb der mittleren Höhe der Feststoffschüttung angeordnet sind und bei dem die Nachvergasungslanzen so ausgestaltet sind, dass über die zugeführte Menge an Nachvergasungsmittel die Rohgasaustrittstemperatur des aus dem BGL-Vergaser austretenden Nachvergasungsrohgases auf vorgegebene Werte im Bereich von minimal 800°C bis maximal der prozessrelevanten Aschesintertemperatur geregelt werden kann.
  • Zur Durchführung des Verfahrens sind die Nachvergasungslanzen in einem Bereich des Neigungswinkels gegen die Horizontale des BGL-Vergasers zwischen 30° nach oben und 30° nach unten, vorzugsweise horizontal, ausgerichtet. Sind mehrere Nachvergasungslanzen an einer oder an mehreren Stellen in etwa gleicher Höhe angeordnet werden diese vorzugsweise radial, gegenüberliegend und direkt aufeinander gerichtet.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zur Durchführung des Verfahrens reichen in den Freiraum Eindüsungslanzen zur Zufuhr flüssiger Abfallstoffe auf gleicher Höhe der Nachvergasungslanzen oder darüber hinein. Die Nachvergasungslanzen können dabei so ausgestaltet sein, dass diese auch die Zufuhr flüssiger Abfallstoffe erlauben.
  • Anhand 1 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
  • 1 zeigt in stark vereinfachter und schematischer Darstellung den Oberteil eines BGL-Vergasers (1) mit den Konturen seines Innenraumes. Der BGL-Vergaser (1) dient der Synthesegaserzeugung aus AHVS, die von oben eingetragen werden. Der BGL-Vergaser (1) wird bei einem Überdruck von 25 bar betrieben. Die Nachvergasung erfolgt in der erfindungsgemäßen Weise im Freiraum (3) des BGL-Vergasers (1). Etwa einen Meter oberhalb der durchschnittlichen Schütthöhe der Feststoffschüttung (4) sind an den gegenüberliegenden Seiten am Umfang des BGL-Vergasers (1) zwei Nachvergasungslanzen (5) angeordnet, die radial in den Freiraum (3) zeigen und die horizontal ausgerichtet sind. Die Düsenöffnungen (6) der Nachvergasungslanzen (5) sind direkt aufeinander zu gerichtet. Im Freiraum (3) oberhalb der beiden Nachvergasungslanzen (5) ist jeweils eine Eindüsungslanze (7) für kohlenwasserstoffhaltige, flüssige Abfallstoffe angeordnet. Des Weiteren besitzt der BGL-Vergaser (1) einen seitlichen Rohgasabgang (8) unterhalb der Kuppel (9).
  • Das aus der Feststoffschüttung (4) austretende Primärrohgas (10) ist durch folgende mittlere Werte gekennzeichnet:
    • – Gaszusammensetzung
    CO2 22 Vol.-%
    CH4 20 Vol.-%
    CO 24 Vol.-%
    H2 21 Vol.-%
    N2 9 Vol.-%
    KW 4 Vol.-%
    Teerölbeladung 70 g/m3 (i. N., tr.)
    Staubbeladung 50 g/m3 (i. N., tr.)
    • – Volumenstrom 35.000 m3 (i. N., tr.),
    • – Temperatur 750°C,
    • – Synthesegasausbeute 0,5 m3 (i. N.) (CO + H2)/kg,
    • – spezifischer Vergasungssauerstoff-Verbrauch 0,38 m3 (i. N.) O2/(m3 (i. N.) CO + H2).
  • Diese für die Nutzung als Synthesegas unbefriedigenden Werte stellten sich ein, wenn keine Nachvergasung in der erfindungsgemäßen Weise erfolgen würde.
  • Zur Nachvergasung wird über die beiden wassergekühlten Nachvergasungslanzen (5) das Nachvergasungsmittel (11), bestehend aus technischem Sauerstoff, mit einem Volumenstrom von insgesamt 3.400 m3 (i. N.)/h, jeweils 1.700 m3 (i. N.)/h pro Nachvergasungslanze (5), eingedüst. Vor den Nachvergasungslanzen (5) bildet sich jeweils eine Nachvergasungsflamme (12) quer zur Strömung des Primärrohgases (10) aus. Die Nachvergasungsflammen (12), die direkt aufeinander gerichtet sind, bewirken eine intensive Verwirbelung des partikelbeladenen Gases im Freiraum (3) und setzen die endothermen Vergasungsreaktionen im gesamten Freiraum (3) in Gang. Das sich bildende Nachvergasungsrohgas (13) verlässt mit folgenden mittleren Parameter den BGL-Vergaser (1) über den Rohgasabgang (8):
    • – Gaszusammensetzung
    CO2 14 Vol.-%
    CH4 6,5 Vol.-%
    CO 40 Vol.-%
    H2 29 Vol.-%
    N2 7 Vol.-%
    KW 3,5 Vol.-%
    Teerölbeladung 0 g/m3 (i. N., tr.)
    Staubbeladung 30 g/m3 (i. N., tr.)
    • – Volumenstrom 43.500 m3 (i. N., tr.)/h
    • – Temperatur 930°C,
    • – Synthesegasausbeute 1,0 m3 (i. N., CO + H2)/kg,
    • – spezifischer Vergasungssauerstoff-Verbrauch 0,30 m3 (i. N., O2)/m3 (i. N., CO + H2).
  • Die Zusammensetzung und die Temperatur des Nachvergasungsrohgases (13) werden mittels der Menge des Nachvergasungsmittels (11) eingestellt. Durch Verringerung der Menge an zugeführtem Nachvergasungsmittel (11) auf 3100 m3 (i. N.)/h erhöht sich bei sonst nahezu unveränderten Bedingungen der CH4-Gehalt auf 8,5 Vol.-%. Die Vorteile der Erfindung werden an den spezifischen Kennzahlen und am CH4-Gehalt des Nachvergasungsrohgases (13) deutlich. Die Synthesegasausbeute wird verdoppelt, der spezifische Sauerstoffverbrauch um 22% gesenkt. Gleichzeitig erhöht sich die Menge an Nachvergasungsrohgas (13) um 24%. Der CH4-Gehalt des Nachvergasungsrohgases (13) verringert sich grundlegend.
  • 1
    BGL-Vergaser
    2
    AHVS
    3
    Freiraum
    4
    Feststoffschüttung
    5
    Nachvergasungslanze
    6
    Düsenöffnung
    7
    Eindüsungslanze
    8
    Rohgasabgang
    9
    Kuppel
    10
    Primärrohgas
    11
    Nachvergasungsmittel
    12
    Nachvergasungsflamme
    13
    Nachvergasungsrohgas

Claims (9)

  1. Verfahren zur Schlackebadvergasung in einem BGL-Vergaser, wobei in den Freiraum oberhalb der Feststoffschüttung flüssige Abfallstoffe eingedüst werden, wobei in den Freiraum kurz oberhalb der Feststoffschüttung quer zur Rohgasströmung sauerstoffhaltiges Nachvergasungsmittel mit einer Geschwindigkeit von größer als 10 bis höchstens 100 m/s eingeblasen wird, wobei die Menge an Nachvergasungsmittel so bemessen ist, dass die Rohgasaustrittstemperatur des aus dem BGL-Vergaser austretenden Nachvergasungsrohgases auf vorgegebene Werte im Bereich von minimal 800°C bis maximal der prozessrelevanten Aschesintertemperatur erhöht wird und wobei der Mengenanteil des Sauerstoffs, der mit dem Nachvergasungsmittel zugeführt wird, mindestens 10% und höchstens 60% bezogen auf den dem BGL-Vergaser insgesamt zugeführten Vergasungssauerstoff beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachvergasungsmittel aus technischem Sauerstoff besteht, dem pro m3 (i. N.) bis zu 2 kg Wasserdampf zugemischt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Nachvergasungsmittels erhöht wird, wenn die Rohgasaustrittstemperatur unter die vorgegebenen Werte fällt und umgekehrt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachvergasungsmittel in einem Abstand von 0 bis 2 m oberhalb der mittleren Höhe der Feststoffschüttung eingeblasen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachvergasungsmittel in einem Bereich des Neigungswinkels gegen die Horizontale zwischen 30° nach oben und 30° nach unten, vorzugsweise horizontal, eingeblasen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachvergasungsmittel an einer oder an mehreren Stellen in etwa gleicher Höhe eingeblasen wird, wobei im Falle mehrerer Stellen die Einblasung vorzugsweise radial, von gegenüberliegenden Stellen aus und direkt aufeinander gerichtet, erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Abfallstoffe in gleicher Höhe oder oberhalb des Eintritts des Nachvergasungsmittels eingedüst oder direkt auf die Feststoffschüttung aufgedüst werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass flüssige Abfallstoffe zusammen mit dem Nachvergasungsmittel an den gleichen Stellen eingedüst werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem hohen Volumenstrom an Nachvergasungsrohgas die Eintrittsmenge an flüssigen Abfallstoffen erhöht wird und umgekehrt.
DE102007006979A 2007-02-07 2007-02-07 Verfahren zur Schlackebadvergasung Expired - Fee Related DE102007006979B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007006979A DE102007006979B4 (de) 2007-02-07 2007-02-07 Verfahren zur Schlackebadvergasung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007006979A DE102007006979B4 (de) 2007-02-07 2007-02-07 Verfahren zur Schlackebadvergasung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007006979A1 DE102007006979A1 (de) 2008-08-14
DE102007006979B4 true DE102007006979B4 (de) 2009-09-24

Family

ID=39597618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007006979A Expired - Fee Related DE102007006979B4 (de) 2007-02-07 2007-02-07 Verfahren zur Schlackebadvergasung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007006979B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012202143B3 (de) * 2012-02-13 2013-05-29 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren und Vorrichtung zur Schlackebadvergasung fester Brennstoffe

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201600100814A1 (it) * 2016-10-07 2018-04-07 Processi Innovativi S R L Procedimento e impianto per la produzione di syngas da rifiuti, preferibilmente rifiuti industriali o municipali e relativi prodotti associati.

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0277935A1 (de) * 1987-01-29 1988-08-10 VOEST-ALPINE INDUSTRIEANLAGENBAU GESELLSCHAFT m.b.H. Verfahren zum Vergasen von Brennstoffen mit Sauerstoff in einem schachtförmigen Ofen
DE4125520C1 (de) * 1991-08-01 1992-10-29 Energiewerke Schwarze Pumpe Ag, O-7610 Schwarze Pumpe, De
DE4125521C1 (de) * 1991-08-01 1992-10-29 Energiewerke Schwarze Pumpe Ag, O-7610 Schwarze Pumpe, De
DE4125522C1 (en) * 1991-08-01 1992-10-29 Energiewerke Schwarze Pumpe Ag, O-7610 Schwarze Pumpe, De Simultaneous disposal of solid and liq. waste material, avoiding environmental pollution - by combustion in solid bed pressure gasification plant, quenching hot effluent gases then mixing with oxygen@-contg. gases and combusting further
DE4125518C1 (en) * 1991-08-01 1992-11-05 Energiewerke Schwarze Pumpe Ag, O-7610 Schwarze Pumpe, De Disposal of solid and liq. waste by gasification - by combusting crude combustion gas at high temp. in solid bed gasifier

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0277935A1 (de) * 1987-01-29 1988-08-10 VOEST-ALPINE INDUSTRIEANLAGENBAU GESELLSCHAFT m.b.H. Verfahren zum Vergasen von Brennstoffen mit Sauerstoff in einem schachtförmigen Ofen
DE4125520C1 (de) * 1991-08-01 1992-10-29 Energiewerke Schwarze Pumpe Ag, O-7610 Schwarze Pumpe, De
DE4125521C1 (de) * 1991-08-01 1992-10-29 Energiewerke Schwarze Pumpe Ag, O-7610 Schwarze Pumpe, De
DE4125522C1 (en) * 1991-08-01 1992-10-29 Energiewerke Schwarze Pumpe Ag, O-7610 Schwarze Pumpe, De Simultaneous disposal of solid and liq. waste material, avoiding environmental pollution - by combustion in solid bed pressure gasification plant, quenching hot effluent gases then mixing with oxygen@-contg. gases and combusting further
DE4125518C1 (en) * 1991-08-01 1992-11-05 Energiewerke Schwarze Pumpe Ag, O-7610 Schwarze Pumpe, De Disposal of solid and liq. waste by gasification - by combusting crude combustion gas at high temp. in solid bed gasifier

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012202143B3 (de) * 2012-02-13 2013-05-29 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren und Vorrichtung zur Schlackebadvergasung fester Brennstoffe
WO2013120901A1 (de) 2012-02-13 2013-08-22 Envirotherm Gmbh Verfahren und vorrichtung zur schlackebadvergasung fester brennstoffe
US9822003B2 (en) 2012-02-13 2017-11-21 Envirotherm Gmbh Process and apparatus for molten slag gasification of solid fuels

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007006979A1 (de) 2008-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4028155C2 (de)
DE102007006981B4 (de) Verfahren, Vergasungsreaktor und Anlage zur Flugstromvergasung fester Brennstoffe unter Druck
DE69718020T2 (de) Schmelzdrehrohrofen und verfahren zum vergasen von abfällen in demselben
WO2013087521A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur flugstromvergasung fester brennstoffe unter druck
DE102013202356A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Festbettdruckvergasung fester Brennstoffe
WO2010057458A2 (de) Vorrichtung in form eines bewegt-bett-vergasers und verfahren zum betreiben eines solchen in einer anordnung zur thermischen zersetzung von abprodukten und abfallstoffen
DE102008043131B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum thermochemischen Vergasen fester Brennstoffe
EP1201731A1 (de) Verfahren zum Vergasen von kohlenstoffhaltigen Feststoffen in der Wirbelschicht sowie dafür geeigneter Vergaser
DE102006005626B4 (de) Verfahren und Vergasungsreaktor zur Vergasung verschiedenster Brennstoffe mit breitem Körnungsband mit Flüssigschlackeabzug
DE2732186A1 (de) Verfahren und vorrichtung fuer die verwertung von brennbare bestandteile enthaltenden feststoffen
CH644149A5 (de) Verfahren und vorrichtung zur vergasung von kohle.
EP3548587B1 (de) Verfahren und anlage zur kohlenstoff-reduzierung im bodenprodukt eines wirbelschichtvergasers
DE102007006979B4 (de) Verfahren zur Schlackebadvergasung
EP0130580B1 (de) Verfahren zur Vergasung von Abfallflüssigkeiten, die organische Bestandteile enthalten und Schachtofen zur Durchführung des Verfahrens
DE2920922C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Kohle
DE2741805A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum vergasen von festem, kohlenstoffhaltigem material
DE3346105A1 (de) Vorrichtung zum vergasen fester, fluessiger und/oder gasfoermiger kohlenstofftraeger
DE102008037318B4 (de) Verfahren, Vorrichtung und Anlage zur Flugstromvergasung fester Brennstoffe unter Druck
DE102007006980B4 (de) Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe in der Wirbelschicht unter erhöhtem Druck
DE19548324C2 (de) Verfahren zum Vergasen von kohlenstoffhaltigen Feststoffen in der Wirbelschicht sowie dafür verwendbarer Vergaser
DD155174A1 (de) Verfahren zum betreiben eines wirbelbettreaktors zum vergasen von kohlenstoffhaltigem material
EP0431077B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von vergasungsgut
DE102012202143B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Schlackebadvergasung fester Brennstoffe
DE3310200A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von synthesegas
DE102016210348A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Nachoxidation von kohlenstoffhaltigen Vergasungsprodukten

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140902