DE102007037860A1 - Beschichtung des Rohgasweges einer Flugstromvergasungsanlage mit einer thermisch beständigen Antihaftschicht - Google Patents

Beschichtung des Rohgasweges einer Flugstromvergasungsanlage mit einer thermisch beständigen Antihaftschicht Download PDF

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Abstract

Eine Flugstromvergasungseinrichtung für einen Betrieb mit staubförmigen oder flüssigen Brennstoffen, wobei unter flüssigen Brennstoffen Öle oder feststoffhaltige Öle sowie Suspensionen von Wasser oder Öl mit staubfein gemahlenen Brennstoffen oder anorganischen Beimengen zu verstehen sind, bei Drucken zwischen Umgebungsdruck von 8 MPa, Vergasungstemperaturen zwischen 1200 und 1900°C, sowie mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel. Umfassend einen Vergasungsraum, eine Quencheinrichtung und ein das Rohgas führendes Element des Rohgasweges ist so ausgestaltet, dass ein Rohgas führendes Element aus warmfestem Kohlenstoffstahl gefertigt ist und an den Kontaktflächen mit dem Rohgas mit einer Antihaftbeschichtung, die einer Temperatur von 250°C beständig ist, zur Verhinderung des Anhaftens der sich bildenden Karbonate versehen ist. Hierdurch kann der Quenchprozess bei einem pH-Wert > 6,5 betrieben und kostengünstige warmfeste Kohlenstoffstähle in dem Rohgasweg verwendet werden, ohne dass es beispielsweise in einem nachfolgenden Venturiwäscher zu einer Querschnittsverringerung in der Venturikehle mit entsprechenden Leistungsreduzierungen der Anlage bis zur Außerbetriebnahme des Vergasungsprozesses für eine Reinigung kommt.

Description

  • Der Anmeldungsgegenstand betrifft eine Flugstromvergasungseinrichtung für einen Betrieb mit staubförmigen oder flüssigen Brennstoffen, wobei unter flüssigen Brennstoffen Öle oder feststoffhaltige Öle sowie Suspensionen von Wasser oder Öl mit staubfein gemahlenen Brennstoffen oder anorganischen Beimengen zu verstehen sind, bei Drucken zwischen Umgebungsdruck und 8 MPa, Vergasungstemperaturen zwischen 1.200 und 1.900°C, sowie mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Bei dem Vergasungsprozess mit Vollquenchung bei Betriebsdrücken bis 8 MPa (80 bar) wird das aus dem Reaktor/Quencher (1) abströmende wasserdampfgesättigte, heiße Rohgas in einer weiteren Prozessstufe einer Gasreinigung mittels Wasserwäsche unterzogen. In der verbindenden Rohrleitung (2) vom Quencher zu den Wäschern (3, 5), in den Wäschern selbst und in der Rohrleitung (4) vom ersten zum zweiten Wäscher kommt es an der Wand der Rohrleitung und den Wäschern zu Karbonatablagerungen. Die Karbonatbildung wird durch das Vorkommen von Alkalimetallen in der Asche des Vergasungsstoffes (Kohle, Slurry oder Biomasse) und damit deren Vorhandensein im Rohgas sowie dem Kohlendioxid als Rohgasbestandteil verursacht.
  • Die Ablagerungen führen besonders in den Wäschern (3, 5), hier im Besonderen bei Verwendung eines Venturiwäschers, zur Querschnittsverringerung in der Venturikehle, die aufgrund des daraus resultierenden erhöhten Druckverlusts zur Leistungsreduzierung der Anlage bis zur Außerbetriebnahme des Vergasungsprozesses für eine Reinigung zwingen.
  • Durch Betreiben des Quenchprozesses bei einem pH-Wert < 6,5 wird der chemische Prozess der Karbonatbildung verringert bzw. bei entsprechend saurer Fahrweise verhindert. Die saure Fahrweise hat allerdings zur Konsequenz, dass der bevorzugte Einsatz von kostengünstigen warmfesten Kohlenstoffstählen aufgrund der stattfindenden Säurekorrosion mit großen Abtragsraten nicht möglich ist. Stattdessen müssen säurebeständige und damit teure Werkstoffe zur Anwendung kommen.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Flugstromvergasungseinrichtung so auszugestalten, dass der Quenchprozess bei einem pH-Wert > 6,5 ohne die üblicherweise vorzusehenden Ausfallzeiten für Reinigung betrieben werden kann.
  • Das Problem wird bei einem durch die Merkmale des Oberbegriffs umrissenen Gegenstand durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß erfolgt eine Beschichtung der Wäscher (3, 5), speziell des Venturirohres, und der verbindenden Rohrleitungen (2, 4) mit einer temperaturbeständigen Antihaftbeschichtung. Beispielhaft seien Chemisch Nickel, Chemisch Nickel PTFE, Fluorpolymerbeschichtung und Spezial-Email genannt. Die Beschichtung verhindert das Anhaften der sich bildenden Karbonate.
  • Mit der Verhinderung von Ablagerungen mittels der beschichteten Oberfläche ist die Voraussetzung geschaffen, dass der Quenchprozess bei einem pH-Wert > 6,5 betrieben werden kann. Dies wiederum hat den Vorteil, dass kostengünstige warmfeste Kohlenstoffstähle als Werkstoff für die Fertigung der Wäscher (3, 5) und der Rohrleitungen (2, 4) Verwendung finden können.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Anmeldungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 eine Vergasungseinrichtung mit Vollquenchung.
  • Einem Flugstromvergasungsreaktor wird kopfseitig Brennstoff und Sauerstoff/Dampf zugefüht wo in einer Flammenreaktion eine Partialoxidation des Brennstoffs bei Drücken zwischen Umgebungsdruck und hohen Drücken von 80 bar (8 MPa) sowie Temperaturen zwischen 1200–1900°C erfolgt. Als Brennstoff sind staubförmige oder flüssige Brennstoffe gegeben, wobei unter flüssigen Öle oder feststoffhaltige Öle sowie Suspensionen von Wasser oder Öl mit staubfein gemahlenen Brennstoffen oder anorganischen Beimengen zu verstehen sind.
  • Das heiße Vergasungsgas verlässt gemeinsam mit der flüssigen Schlacke den Vergasungsraum und gelangt durch den Rohgas- und Schlackeabgang in den Quenchraum, in den zur Kühlung von Rohgas und Schlacke über Quenchdüsen Wasser eingedüst wird. Die Schlacke lagert sich unten im Wasserbad ab und wird über einen Schlackeaustrag abgeführt. Das gequenchte Rohgas verlässt wasserdampfgesättigt und mit einer Temperatur von 200°C den Quenchraum über die Rohrleitung 2.
  • Das Rohgas wird über den Rohgasweg weitergeleitet, der mit verschiedenen Elementen gebildet ist, wie z. B. der Rohrleitung 2 vom Quencher zu dem Wäscher 3, der Rohrleitung (4) von dem Wäscher 3 zum Wäscher 5, dem Wäscher 5 selbst und bei Verwendung eines Venturiwäschers der Venturikehle. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Rohgas führendes Element, sind mehrere oder sämtliche Rohgas führenden Elemente im Wesentlichen aus warmfestem Kohlenstoffstahl als Werkstoff gefertigt und an den Kontaktflächen mit dem Rohgas mit einer Antihaftbeschichtung, die einer Temperatur von 250°C beständig ist, zur Verhinderung des Anhaftens der sich bildenden Karbonate versehen.

Claims (8)

  1. Flugstromvergasungseinrichtung für einen Betrieb mit staubförmigen oder flüssigen Brennstoffen, wobei unter flüssigen Brennstoffen Öle oder feststoffhaltige Öle sowie Suspensionen von Wasser oder Öl mit staubfein gemahlenen Brennstoffen oder anorganischen Beimengen zu verstehen sind, bei Drucken zwischen Umgebungsdruck und 8 MPa, Vergasungstemperaturen zwischen 1.200 und 1.900°C, sowie mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel umfassend – einen Vergasungsraum, – eine Quencheinrichtung und – ein das Rohgas führendes Element des Rohgasweges dadurch gekennzeichnet, dass der Quenchprozess bei einem pH-Wert > 6,5 betreibbar ist sowie das Rohgas führende Element im Wesentlichen aus warmfestem Kohlenstoffstahl als Werkstoff gefertigt ist und an den Kontaktflächen mit dem Rohgas mit einer Antihaftbeschichtung, die einer Temperatur von 250°C beständig ist, zur Verhinderung des Anhaftens der sich bildenden Karbonate versehen ist.
  2. Flugstromvergasungseinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein das Rohgas führendes Element durch eine Rohrleitung (2, 4) gegeben ist.
  3. Flugstromvergasungseinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein das Rohgas führendes Element durch einen Wäscher (3, 5) gegeben ist.
  4. Flugstromvergasungseinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass ein das Rohgas führendes Element durch ein Venturirohr gegeben ist.
  5. Flugstromvergasungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftbeschichtung durch Chemisch Nickel gegeben ist.
  6. Flugstromvergasungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftbeschichtung durch Chemisch Nickel PTFE gegeben ist.
  7. Flugstromvergasungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftbeschichtung durch eine Fluorpolymerbeschichtung gegeben ist.
  8. Flugstromvergasungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Antihaftbeschichtung durch Spezial-Email gegeben ist.
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