DE102007006979B4 - Slag bath gasification process - Google Patents

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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.Process for slag bath gasification in a BGL carburetor, wherein liquid wastes are injected into the free space above the bed of solids, wherein in the free space just above the solids bed is injected transversely to the crude gas flow oxygen-containing Nachvergasungsmittel at a rate of greater than 10 to at most 100 m / s, wherein the amount of post-gasification agent is such that the Rohgasaustrittstemperatur exiting the BGL gasifier Nachvergasungsrohgases is increased to predetermined values in the range of a minimum of 800 ° C to a maximum of the process-relevant ash sintering temperature and wherein the proportion of oxygen, which is supplied with the Nachvergasungsmittel , at least 10% and at most 60%, based on the total amount of gasification oxygen fed to the BGL gasifier.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schlackebadvergasung mit Hilfe von sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln in einem BGL-Vergaser, insbesondere zur Nachvergasung.The The invention relates to a process for slag bath gasification with the aid of of oxygenated gasifiers in a BGL gasifier, especially for gasification.

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.The Slag bath gasification from British Gas / Lurgi (BGL) is a technical one developed and versatile gasification process, the among other things also for the gasification of garbageous and highly volatile gasification substances (AHVS) is used. With AHVS are mixtures of municipal and commercial waste, like sewage sludge, Plastic waste, contaminated wood, shredder light as well as low to high-pitched Called coals.

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.at The gasification in the BGL gasifier produces a dust, tar oil and hydrocarbon (HC) -containing raw gas. The purified and conditioned gas is used as synthesis gas, e.g. B. for the Methanol synthesis, used.

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.dust and tar oil be in a water wash as tar oil-solid mixture (TOF) deposited and must also recycled become. The easiest way is to return to the BGL carburetor repeated thermal-chemical transformation in raw gas, either by Entry on or into the fuel bed.

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.The raw gas of the AHVS gasification has a composition which is not optimal for the utilization of the gas for the synthesis, in particular with respect to the high contents of CO 2 (about 20 vol .-%), CH 4 (about 20 vol. -%) and to KW (about 5 Vol .-%) and the high and fluctuating dust and tar oil loadings. The synthesis gas yield in m 3 (i. N.) (CO + H 2) per kg AHVS is 0.5 m 3 (i. N.) (CO + H 2) / kg corresponding to low, the specific oxygen consumption is comparatively high and the cost of separating and recycling tar oil and dust in the form of TÖF is also high.

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.reason for the adverse gas quality is the adjusting, low raw gas outlet temperature of on average 500 to 750 ° C. activities to increase the raw gas outlet temperature and thus to intensify the cleavage reactions, such as lowering the solids bed or increasing the Performance, do not yield the desired effect.

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.Another problem is the jolting release of pyrolysis gas caused by transient and uneven acceleration of the AHVS into the interior of the BGL carburetor. Strong gas volume fluctuations (+/- 20 to 30%) and fluctuations in the gas composition (eg 5-25 vol.% CO 2 , 6-25 vol.% CH 4 ) are the result. They lead to heavy loads of the composite process, to increased amounts of purge gas in the synthesis of methanol and force the "dropping" of unusable gas tips to the torch. So far, no satisfactory solution for the uniform entry of the difficult to handle AHVS was found. The disadvantages mentioned apply not only to the gasification of AHVS but also, in a reduced form, to the gasification of other solid fuels, such as lower and higher carbonized coal.

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.There are known proposals that have a thermal decomposition of dust and tar oil-containing raw gases of fixed bed gasification with oxygen to the content. These suggestions are in the patents DE 41 25 518 C1 "Process for the disposal of solid and liquid waste", DE 41 25 520 C1 "Process for the gasification of solid and liquid waste", DE 41 25 521 C1 "Process for the simultaneous disposal of solid and liquid waste" and DE 41 25 522 C1 "Process for the combined disposal of solid and liquid waste in the gasification process" described. They are designed to increase the gas temperature in a Nachvergaser to greater than 1,000 ° C and to achieve complete gasification of tar oil and dust. It is also proposed to introduce liquid waste into the afterburner. Ash constituents become molten under these conditions and must be separated. For the gasification a separate reactor with all necessary technical and safety equipment is required. The high investment costs have not yet justified their application.

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. EP 277 935 A1 describes a process for gasifying fuels with oxygen or oxygen-containing gases in a slag-type furnace with liquid slag removal. In this case, an oxygen-containing gas is introduced into the above the fixed bed, filled with the product gas space of the furnace and burned a small portion of the product gas exothermic. By the introduction of the oxygen-containing gas, for. As air manages to increase the temperature of the product gas by burning up to 1000 ° C.

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.The object of the invention is to develop methods by which the gas quality of the raw gases of the BGL gasifier with a view to the use as a synthesis gas improves, the synthesis gas yield increases and the flow-induced gas volume fluctuations are reduced. On a separate reactor for the gasification should be dispensed with.

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.According to the invention Task by a slag bath gasification process in a BGL gasifier solved by that in the free space just above the solid bed in the BGL carburetor across the raw gas flow oxygen-containing gasification agent (post-gasification agent) for the gasification of the dust, tar oil and hydrocarbon-containing raw gas at a rate from bigger than 10 to the maximum 100 m / s is blown that amount of post-gasification agent is dimensioned so that the raw gas outlet temperature of the BGL carburetor exiting raw gas of the post gasification (gasification raw gas) to values ranging from a minimum of 800 ° C to a maximum of process-relevant Ash sintering temperature increased and that the proportion of oxygen in the gasifying agent at least 10 and at most 60% of the BGL carburetor total supplied Gasification oxygen is.

In den durch die Nachvergasung aufgeheizten Freiraum werden zusätzlich flüssige Abfallstoffe, insbesondere kohlenwasserstoffhaltige Abfallstoffe, eingedüst und thermisch umgesetzt oder behandelt.In the space heated up by the gasification additionally becomes liquid waste, in particular hydrocarbon-containing waste, injected and thermal implemented or treated.

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.The post-gasification agent consists of technical oxygen with or without admixture of water vapor. The admixture of water vapor can be varied in the range between zero and the usual value of 2 kg per m 3 (i.N.) of oxygen for the flowstream or fluidized-bed gasification.

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.The Post-gasification is transverse to the raw gas flow by means of or by several over the Scope of the BGL carburetor distributed and arranged at approximately the same height Re-gasification lances blown. The post gasification lances are located at a distance of 0 to 2 m above the mean height of the solids bed. Several Post-gasification lances are about the same height, d. H. with a difference in altitude less than a meter apart, arranged to cross-mixing the flow neighboring re-gasification lances due to local density differences to avoid. The gasification lances are in one area of the Inclination angle against the horizontal between 30 ° upwards and 30 ° after below, preferably horizontally arranged. With consideration to the intended, predominantly Horizontal flame propagation is the angle of inclination of the injection the post gasification agent depending on the design of the free space of the BGL carburetor limited in the stated range of +/- 30 °.

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.The Post-gasification agent reacts with the emerging from the solid bed dust, tar oil and hydrocarbon raw gas (primary raw gas) under strong, local temperature increase in the mostly horizontally spreading flames, located in front of the gasification lances form. The gasification flames lead to intensive mixing and turbulence of the gas in the free space above the solids bed, as a result of which endothermic gasification reactions occur, which too a fast temperature drop and a temperature compensation lead in the open space. The endothermic reactions are caused by fluidized coke and mineral dust catalyzed.

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.An essential feature of the invention is that the amount of post-gasification agent is so dimensioned that the Rohgasaustrittstemperatur the Nachvergasungsrohgases is increased to values in the range of 800 ° C to a maximum of the process-relevant ash sintering temperature. The methane content of the post gasification raw gas is thereby reduced to values less than 15% by volume. Preferably, raw gas outlet temperatures in the range of 850 to 950 ° C are set to lower the CH 4 content in the gasification raw gas to less than 6 to 10 vol .-%. Finally, the amount of post-gasification agent is adjusted according to the predetermined Rohgasaustrittstemperatur. The Nachvergasungsmittelmenge is increased when the raw gas outlet temperature falls below the predetermined value and vice versa.

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.Of the mentioned minimum value of the raw gas outlet temperature of 800 ° C, for the thermal Split achieved and exceeded must be, it follows that below this temperature predominantly exothermic combustion reactions take place. By the solution according to the invention is therefore exceeded the minimum temperature, from the with increasing addition of Nachvergasungsmittel in Sum of the endothermic cleavage reactions and not the exothermic combustion reactions increase, of which the latter would lead to an undesirable increase in temperature. Out these reasons exceeds the proportion of oxygen, with the Nachvergasungsmittel supplied is a minimum of 10% based on the BGL carburetor total supplied Gasification oxygen.

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.The maximum permissible raw gas outlet temperature is limited to the process-relevant ash sintering temperature. As process-relevant ash sintering temperature in this context, the raw gas outlet Defined temperature at which there is not yet sintering and melting due to formation of ash and slag in the interior of the BGL carburetor or in the raw gas outlet. The maximum permissible raw gas outlet temperature for low-melting ash components is approx. 1000 ° C. The achievement or exceeding of this temperature limit is avoided by limiting the quantity of supplied Nachvergasungsmittels. The amount of oxygen that is supplied with the post-gasification agent is limited to 60% based on the total gasification oxygen supplied to the BGL gasifier in consideration of the maximum raw gas temperature. In order to form post gasification flames of sufficiently high expansion and high mixing intensity, the post gasification agent is injected at a rate of greater than 10 to at most 100 m / s. Particularly advantageous for the gas mixture in the free space proves to be the opposite, radial orientation of the Nachvergasungslanzen, in which the Nachvergasungsflammen are directed towards each other directly.

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 The post-gasification flames melt the ash particles and form larger melt agglomerates, sink to the bottom and go down with the solid bed. This reduces the dust discharge of the post-gasification raw gas, that's the BGL carburetor over leaves the crude gas outlet.

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.In same height or over the Nachvergasungslanzen in the free space above the solids bed or directly onto the solids bed become liquid Waste substances or injected. As liquid Waste materials are hydrocarbon waste, such as TÖF, but also other liquid Hydrocarbons, slurries and inorganic liquid waste used. Through the injection are the fluctuations of the raw gas volume flow, which, as already mentioned, due to load fluctuations of the BGL carburetor with AHVS occur, evened out. Of the Entry takes place in such a way that in times of high volume flows of gas aftergasification the entry amount of liquid Waste is reduced and vice versa. At the same time the Nachvergasungsmittel amount adjusted so that the raw gas outlet temperature in the desired Setting area. Another advantageous solution for the injection of liquid waste is the common atomization with the post-gasifier over one or over several post-gasification lances.

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.By which settles at the gasification above the solids bed, high free space temperature, intensive fissuring conditions are achieved, where the injected liquid Waste materials virtually completely thermally split immediately and be converted into raw gas components. The thermal cleavage can also be intensified by the liquid waste be aufgesüst on the heated by the Nachvergasungsflammen bedding surface. The utilization amount of liquid Waste is thereby increased.

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.The Synthesis gas quantity and quality problems in the gasification of AHVS and other gasification materials in the BGL gasifier are fundamentally solved. An essential advantage of the solution according to the invention is also that the gasification to improve the raw gas composition and the increase the synthesis gas yield is carried out directly in the BGL gasifier and that it is possible to dispense with a separate cleavage reactor.

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.The inventive method shows a device for slag bath gasification based on a BGL carburetor, in which one or more post-gasification lances for supplying oxygen-containing Post-gasification agent at a distance of 0 to 2 m above the middle height the solid bed are arranged and in which the Nachvergasungslanzen designed are that over the supplied Amount of Nachvergasungsmittel the raw gas outlet temperature of from the BGL gasifier exiting Nachvergasungsrohgases to specified Values in the range of minimum 800 ° C regulated to a maximum of the process-relevant ash sintering temperature can be.

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.to execution of the method are the Nachvergasungslanzen in a range of Tilt angle to the horizontal of the BGL carburetor between 30 ° after above and 30 ° behind down, preferably horizontally aligned. Are several gasification lances arranged at one or more points at approximately the same height These are preferably radially, opposite and directly to each other directed.

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.To a further advantageous embodiment for carrying out the Process range in the free space Eindüsungslanzen for the supply of liquid waste at the same height the post gasification lances or beyond. The gasification lances can be designed so that this also the supply of liquid waste allow.

Anhand 1 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.Based 1 an embodiment of the invention will be explained.

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). 1 shows in a simplified and schematic representation the upper part of a BGL carburettor ( 1 ) with the contours of its interior. The BGL carburettor ( 1 ) is the synthesis gas production from AHVS, which are registered from above. The BGL carburettor ( 1 ) is operated at an overpressure of 25 bar. The gasification takes place in the manner according to the invention in the free space ( 3 ) of the BGL carburettor ( 1 ). About one meter above the average bed height of the solid bed ( 4 ) are on the opposite sides of the circumference of the BGL carburettor ( 1 ) two post-gasification lances ( 5 ) arranged radially in the free space ( 3 ) and are aligned horizontally. The nozzle openings ( 6 ) of the post-gasification lances ( 5 ) are directed towards each other. In the open space ( 3 ) above the two post-gasification lances ( 5 ) is in each case an injection lance ( 7 ) are arranged for hydrocarbon-containing, liquid waste. Furthermore, the BGL carburetor ( 1 ) a lateral raw gas outlet ( 8th ) below the dome ( 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).
The from the solid bed ( 4 ) exiting primary raw gas ( 10 ) is characterized by the following mean values:
  • - Gas composition
CO 2 22 vol.% CH 4 20 vol.% CO 24 vol.% H 2 21 vol.% N 2 9 vol.% KW 4 vol.% Teerölbeladung 70 g / m 3 (I.N., tr.) dust load 50 g / m 3 (I.N., tr.)
  • - volume flow 35,000 m 3 (i.N., tr.),
  • Temperature 750 ° C,
  • Synthesis gas yield 0.5 m 3 (i.n.) (CO + H 2 ) / kg,
  • - Specific gasification oxygen consumption 0.38 m 3 (i.N.) O 2 / (m 3 (i.N) CO + H 2 ).

Diese für die Nutzung als Synthesegas unbefriedigenden Werte stellten sich ein, wenn keine Nachvergasung in der erfindungsgemäßen Weise erfolgen würde.These for the Use as synthesis gas unsatisfactory values occurred, if no re-gasification would take place in the manner according to the invention.

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).
For gasification, the two water-cooled gasification lances ( 5 ) the post-gasification agent ( 11 ), consisting of technical oxygen, with a total volume flow of 3,400 m 3 (i.N) / h, in each case 1,700 m 3 (i.N) / h per Nachvergasungslanze ( 5 ), injected. Before the gasification lances ( 5 ) is formed in each case a Nachvergasungsflamme ( 12 ) transverse to the flow of the primary raw gas ( 10 ) out. The gasification flames ( 12 ), which are directed directly towards one another, cause an intensive turbulence of the particle-laden gas in the free space ( 3 ) and set the endothermic gasification reactions in the entire open space ( 3 ) in progress. The forming gasification raw gas ( 13 ) leaves the BGL carburettor with the following middle parameters ( 1 ) via the raw gas outlet ( 8th ):
  • - Gas composition
CO 2 14 vol.% CH 4 6.5% by volume CO 40 vol.% H 2 29 vol.% N 2 7 vol.% KW 3.5% by volume Teerölbeladung 0 g / m 3 (I.N., tr.) dust load 30 g / m 3 (I.N., tr.)
  • - Volume flow 43,500 m 3 (i.N., tr.) / H
  • Temperature 930 ° C,
  • Synthesis gas yield 1.0 m 3 (i.N, CO + H 2 ) / kg,
  • - Specific gasification oxygen consumption 0.30 m 3 (iN, O 2 ) / m 3 (iN, CO + H 2 ).

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.The composition and temperature of the post gasification raw gas ( 13 ) are determined by means of the quantity of post-gasification agent ( 11 ). By reducing the amount of post-gasification agent ( 11 ) at 3100 m 3 (i.N.) / h increases with otherwise almost unchanged conditions, the CH 4 content to 8.5 vol .-%. The advantages of the invention are the specific characteristics and the CH 4 content of the Post gasification raw gas ( 13 ) clear. The synthesis gas yield is doubled, the specific oxygen consumption is reduced by 22%. At the same time, the amount of post gasification raw gas ( 13 ) by 24%. The CH 4 content of the post gasification raw gas ( 13 ) decreases fundamentally.

11
BGL-VergaserBGL gasifier
22
AHVSAHVS
33
Freiraumfree space
44
FeststoffschüttungSolid bed
55
NachvergasungslanzeNachvergasungslanze
66
Düsenöffnungnozzle opening
77
EindüsungslanzeEindüsungslanze
88th
Rohgasabgangcrude gas
99
Kuppeldome
1010
PrimärrohgasPrimärrohgas
1111
NachvergasungsmittelNachvergasungsmittel
1212
NachvergasungsflammeNachvergasungsflamme
1313
NachvergasungsrohgasNachvergasungsrohgas

Claims (9)

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.Slag bath gasification process in a BGL gasifier, wherein liquid wastes are injected into the free space above the solids bed, wherein in the free space just above the solids bed transversely to the raw gas flow oxygenated gasifier at a rate from bigger than 10 to the maximum 100 m / s is injected, the amount of Nachvergasungsmittel is dimensioned so that the raw gas outlet temperature of the BGL gasifier exiting Nachvergasungsrohgases to specified Values in the range of minimum 800 ° C is increased to a maximum of the process-relevant ash sintering temperature and wherein the proportion of the oxygen, with the Nachvergasungsmittel supplied will be at least 10% and at most 60% based on the BGL carburetor total supplied Gasification oxygen is. 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.A method according to claim 1, characterized in that the Nachvergasungsmittel consists of technical oxygen to which per m 3 (i. N.) Up to 2 kg of water vapor are added. 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.Method according to claim 1 or 2, characterized that the amount of the post-gasifying agent is increased when the raw gas outlet temperature falls below the given values and vice versa. 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.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the Nachvergasungsmittel at a distance of 0 to 2 m above the middle height the solid bed blown. 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.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the post-gasification agent is in a range of the inclination angle against the horizontal between 30 ° after above and 30 ° behind below, preferably horizontally, is blown. 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.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the post-gasification agent at one or more points in about the same height injected, with in case of several places the injection preferably radially, from opposite Make out and directed directly at each other, takes place. 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.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the liquid Waste of the same amount or injected above the inlet of the post-gasification agent or directly onto the solids bed sprayed become. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass flüssige Abfallstoffe zusammen mit dem Nachvergasungsmittel an den gleichen Stellen eingedüst werden.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that liquid Waste materials together with the post-gasification agent at the same Injected bodies become. 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.Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that at a high Volu stream of post gasification raw gas, the amount of liquid waste introduced is increased and vice versa.
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