DE102009019966A1 - Suspended particle gasifier has partial quenching chamber above quench tank, with gas outlet geometry separating entrained particles ahead of waste heat recovery boiler - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Quenchung von in einem Flugstromvergaser erzeugtem Rohgas aus der Vergasung von aschehaltigen Einsatzstoffen.The The invention relates to a device for quenching in an entrained flow gasifier produced raw gas from the gasification of ash-containing feedstocks.
Zukünftig werden an fossil befeuerte Kraftwerke neue Anforderungen, wie zum Beispiel niedrigste Emissionen und zusätzliche CO2-Abtrennung, gestellt werden. Das zurzeit am weitesten entwickelte Kraftwerkskonzept der CO2-Abtrennung stellt der Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC) dar. Diese Technologie umfasst eine Vergasung des Brennstoffs vor dem eigentlichen Gas- und Dampfkraftwerk (GuD). Da CO2-Capture Maßnahmen immer mit einem Wirkungsgradverlust (8%–12%, je nach technischen Randbedingungen) verbunden sind, ist es für die Realisierung einer IGCC-Anlage wichtig, für die einzelnen Teilprozesse einen hohen Wirkungsgrad anzustreben.In the future, new demands will be placed on fossil-fueled power plants, such as lowest emissions and additional CO 2 separation. The currently most advanced power plant concept for CO 2 separation is the Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC). This technology involves gasification of the fuel before the actual gas and steam power plant (CCGT). Since CO 2 capture measures are always associated with a loss of efficiency (8% -12%, depending on the technical boundary conditions), it is important for the realization of an IGCC system to strive for a high degree of efficiency for the individual sub-processes.
Ein mögliches Verfahren, das dem GuD-Kraftwerk vorgeschaltet sein kann, ist das unter der Marke SFG-Verfahren geschützte Siemens Fuel Gasification Verfahren. Dieses autotherme Flugstromvergasungverfahren eignet sich für den Einsatz aschereicher fester, flüssiger und gasförmiger Einsatzstoffe. Der Einsatzstoff wird in einer Flammenreaktion, bei Temperaturen (1500°C–1800°C) oberhalb der Ascheschmelztemperatur, zu CO und H2 (Synthesegashauptkomponenten) umgesetzt. Das heiße Rohgas und die schmelzflüssige Schlacke verlassen den Reaktor in den direkt senkrecht darunter angeordneten Quencher, in welchem mittels Vollquenchung sowohl das Rohgas, als auch die Schlacke auf ca. 200°C–250°C gekühlt werden. Das durch die rasche Abkühlung gebildete Schlackegranulat sammelt sich im Quencher und wird ausgeschleust. Das gekühlte Gas wird seitlich aus dem Quencher geleitet und den Reinigungsstufen zugeführt.One possible process that may be upstream of the combined cycle power plant is the Siemens Fuel Gasification process, which is protected under the trademark SFG method. This autothermal entrained flow gasification process is suitable for the use of ash-rich solid, liquid and gaseous feedstocks. The feedstock is reacted in a flame reaction, at temperatures (1500 ° C-1800 ° C) above the ash melting temperature, to give CO and H 2 (major synthesis gas components). The hot raw gas and the molten slag leave the reactor in the directly vertically below quencher, in which by means of full quenching both the raw gas, and the slag to about 200 ° C-250 ° C are cooled. The slag granules formed by the rapid cooling accumulates in the quencher and is discharged. The cooled gas is passed laterally out of the quencher and fed to the purification stages.
Bei einem Verfahrenskonzept mit Vollquenchung ist das hohe Temperaturniveau des heißen Rohgases zur Erzeugung von Dampf nicht nutzbar.at A process concept with full quenching is the high temperature level the hot raw gas for the production of steam can not be used.
Die Nutzung der fühlbaren Wärme zur Dampferzeugung ist beispielsweise in einer IGCC-Anwendung mit Kraft-Wärme-Kopplung denkbar und würde in diesem Zusammenhang eine Möglichkeit der Wirkungsgradsteigerung darstellen.The Use of sensible heat for steam generation is for example in an IGCC application with cogeneration conceivable and would in this context a possibility represent the increase in efficiency.
Aus
der
Bei einem Vergasungsprozess mit Teilquenchung kann in einem nachfolgenden Abhitzedampferzeuger Wärmeenergie nutzbar gemacht werden, allerdings geht mit der Teilquenchung gegenüber einer Vollquenchung ein prinzipiell höherer Aschegehalt des Rohgases einher.at a gasification process with partial quenching can in a subsequent Heat recovery steam generator heat energy can be harnessed, however, partial quenching is compared to full quenching a fundamentally higher ash content of the raw gas.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Flugstromvergaser zu schaffen, der eine Teilquenchung mit einer erhöhten Abscheidung von Partikeln verbindet.Of the Invention is based on the problem, a Flugstromvergaser to create a partial quenching with an increased deposition of particles connects.
Das Problem wird durch einen Flugstromvergaser mit Teilquench aufweisend die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The Problem is exhibited by a Flugstromvergaser with Teilquench the features of claim 1 solved.
Die Erfindung ermöglicht die Nutzung der fühlbaren Wärme des heißen Rohgases.The Invention allows the use of tactile Heat of the hot raw gas.
Die Gestaltung des Teilquenchers verringert deutlich die Staubbeladung des Rohgases, wodurch die Verschmutzung und Verschlackung eines nachfolgenden Abhitzedampfsystems verringert wird und somit sich die Reisezeiten deutlich steigern lassen.The Design of the Teilquenchers significantly reduces the dust load of the raw gas, thereby reducing the pollution and slagging of a subsequent heat recovery steam system is reduced and thus the Travel times can be significantly increased.
Die positiven Eigenschaften der Staubabscheidung der erfindungsgemäßen Teilquencheinrichtung für einen Vergasungsprozess kommen besonders zur Geltung, wenn er mit einem Abhitzedampferzeugersystem kombiniert wird, das seinerseits eine verstärkte Staubabscheidung aus dem Rohgas bewirkt.The positive properties of the dust separation of the invention Part quenching come for a gasification process especially when combined with a heat recovery steam generator system which, in turn, causes increased dust separation caused by the raw gas.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are in the subclaims specified.
Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:The Invention will be described below as an exemplary embodiment To an extent necessary for understanding on the basis of a Figure explained in more detail. Showing:
Ein
Flugstromvergaser ist mit einem oben angeordneten Vergasungsreaktor
Die
Umsetzung des aschehaltigen Einsatzstoffes erfolgt im Vergasungsreaktor
Die Gestaltung des Kühlraumes mit der konstanten Querschnitt aufweisenden Quenchkammer und Positionierung des Rohgasabgangs F mit seiner Unterkante oberhalb der Unterkante des Quenchkörpers (D) bewirkt, dass das teilgequenchte Rohgas zwangsweise über die Oberfläche des Wasserbades geführt wird und erst nachdem es wieder aufgestiegen ist, den Kühlraum unter Abscheidung von mitgeführten Partikeln in das Wasserbad über den Rohgasabgang verlässt.The Design of the cold room with the constant cross section having quenching chamber and positioning of the raw gas outlet F with its lower edge above the lower edge of the Quenchkörpers (D) causes the partially-quenched raw gas forcibly over the surface of the water bath is guided and only after it has risen again, the refrigerator below Separation of entrained particles in the water over leaves the crude gas outlet.
Das
sich bildende Schlackegranulat sammelt sich im Wasserbad am unteren
Ende des Kühlraumes (
Die
Abscheidung mitgerissener Partikel wird zum Einen durch das bei
der Teilquenchung eingedüste Wasser und zum Anderen durch
die Vergrößerung der durchströmten Fläche
im Kühlraum (
Das Dampferzeugersystem ist als Zwangsdurchlaufsystem mit einem steigenden Zug, einem Querzug und einem fallenden Zug ausgestaltet. Am unteren Ende des steigenden Zuges und des fallenden Zuges ist je ein Wasserbad E2, E3 angeordnet. Der steigende Zug, der Querzug, der fallende Zug und die beiden Wasserbäder E2, E3 mögen zu einer druckfesten Baueinheit integriert sein. Das Rohgas aus dem Rohgasabgang F des Flugstromvergasers wird dem steigenden Zug zwischen Wasserbad E2 und Strahlungsverdampfer (I) zugeführt. Nach dem Eintritt in das Dampferzeugersystem passiert das heiße Rohgas nach einander, den als Kühlschirm ausgeführten Strahlungsverdampfer (I), den Schottenverdampfer (J), den Schottenüberhitzer (2. Überhitzerstufe) (K), den im Querzug befindlichen konvektiven Überhitzer (1. Überhitzerstufe) (L) und danach den als Schlangenrohrvorwärmer gestalteten Economizer (M). Der Strahlungsverdampfer (I) und der Schottenverdampfer (J), sind in dem steigenden Zug angeordnet. Der Economizer (M) ist im fallenden Zug angeordnet.The Steam generator system is called a forced pass system with a rising Train, a Querzug and a falling train designed. At the bottom End of the rising train and the falling train is ever a water bath E2, E3 arranged. The rising train, the transverse train, the falling Zug and the two water baths E2, E3 like too be integrated into a pressure-resistant unit. The raw gas from the Off-gas exhaust F of the air flow gasifier is the rising train between Water bath E2 and radiation evaporator (I) supplied. To entering the steam generator system passes the hot Crude gas after each other, designed as a cooling screen Radiation evaporator (I), the Scotch evaporator (J), the bulkhead superheater (2nd superheater stage) (K), the convective superheater located in the transverse train (1st superheater stage) (L) and then the snake tube preheater designed economizer (M). The radiation evaporator (I) and the Scotch evaporator (J), are arranged in the rising train. Of the Economizer (M) is arranged in the falling train.
In dem Strahlungsverdampfer (I), dem Schottenverdampfer (J), und dem Schottenüberhitzer (K) wird die in dem Rohgas mitge führte Schlacke bis unter ihre Schmelztemperatur heruntergekühlt.In the radiation evaporator (I), the bulk steam evaporator (J), and the bulkhead superheater (K) is the clogged slag in the raw gas cooled down below its melting temperature.
Bei der erfindungsgemäßen Konfiguration ist sichergestellt, dass der konvektive Wärmeübertrager nur mit Rohgas in Kontakt kommt, dessen mitgeführte Schlacke bis unter ihre Schmelztemperatur heruntergekühlt wurde. Hierdurch sind Verschlackungen der Übertrager in vorteilhafter Weise minimiert. Zur Reinigung der Wärmeübertrager können Abreinigungssysteme, wie zum Beispiel Klopfer, Dampfbläser, angeordnet sein.at the configuration according to the invention is ensured that the convective heat exchanger only with raw gas comes in contact, whose entrained slag to below their melting temperature was cooled down. hereby are slagging of the transformer in an advantageous manner minimized. For cleaning the heat exchanger can Cleaning systems, such as knockers, steam blowers, be arranged.
In dem steigenden Zug gelangen in dem Rohgas mitgeführte Partikel durch Schwerkraftabscheidung in das Wasserbad E2. In dem fallenden Zug gelangen in dem Rohgas mitgeführte Partikel durch Schwerkraftabscheidung in das Wasserbad E3.In the rising train is entrained in the raw gas entrained particles by gravity separation in the water bath E2. In the falling Zug arrive entrained in the raw gas particles by gravity separation in the water bath E3.
Sind
der steigende Zug und der fallende Zug in einer Baueinheit zusammengefasst,
können sie durch ein gemeinsames Trennstück T
separiert sein. Dann sind am unteren Ende des Abhitzedampfsystems
(
Nachdem
das heiße Rohgas das Dampferzeugersystem (
Der
Flugstromvergaser und der angeflanschte Abhitzedampferzeuger können
mit einem Druck bis 8 MPa betrieben werden. Bezugszeichenliste
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - EP 0870818 A2 [0006] EP 0870818 A2 [0006]
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