DE102010026175A1 - Method for relaxing and cleaning excessive quench water of ash-containing fuel gasification device, involves restoring fraction of sludge in expansion container, where sludge is removed at clarifier and fed by filter system - Google Patents

Method for relaxing and cleaning excessive quench water of ash-containing fuel gasification device, involves restoring fraction of sludge in expansion container, where sludge is removed at clarifier and fed by filter system Download PDF

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Abstract

The method involves relaxing excessive quench water over an expansion valve in an expansion container (2) at atmospheric pressure. A liquid phase is guided from the expansion container by another expansion container (3) and expanded at pressure under the atmospheric pressure. The liquid phase is guided from the latter expansion container by a thickener- and/or lamella clarifier (4), and a fraction of sludge (7) is restored in the former expansion container, where the sludge is removed at the thickener- and/or lamella clarifier and fed by a filter system (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entspannung und Reinigung von überschüssigem Quenchwasser einer aschehaltige Brennstoffe vergasenden Vergasungseinrichtung.The invention relates to a method for the expansion and purification of excess quench water of a ash-containing fuel gasifying gasification.

Das bei der Flugstromvergasung anfallende überschüssige Restquenchwasser (1) wird im Rußwasser-Entspannungssystem in einer 2-stufigen Entspannung vom Vergasungsdruck von beispielsweise 4 MPa auf einen Druck unterhalb des Umgebungsdruckes gebracht und dabei auf ca. 50–80°C gekühlt. Dabei wird in der ersten Stufe das Russwasser auf etwa Umgebungsdruck mittels Regelventil entspannt. Das entstehende Dampf-Flüssigkeitsgemisch wird in einem Abscheidebehälter (2) voneinander getrennt, ehe die Flüssigphase in gleicher Weise einem zweiten Entspannungsbehälter (3) zugeführt wird, in dem die Entspannung in den Vakuumbereich (Druckbereich unterhalb Atmosphärendruck) hinein erfolgt. Die hier abgeschiedene Flüssigphase wird in der nachfolgenden Rußwasseraufbereitung mit Flockungshilfsmittel (8) versetzt, um im nachgeschalteten Eindicker/Lamellenklärer (4) die Feststoffabtrennung zu fördern. Der hier mit Feststoff angereicherte Schlamm gelangt zu einer Entwässerungsstufe (5). Klarlauf vom Eindicker/Lamellenklärer (4) und das Filtrat der Entwässerung (7) werden dem Vergasungsprozess als Kreislaufwasser (6) zurückgeleitet.The excess residual quench water ( 1 ) is brought in the soot water relaxation system in a 2-stage relaxation of the gasification pressure of, for example, 4 MPa to a pressure below the ambient pressure and thereby cooled to about 50-80 ° C. In the first stage, the soot water is expanded to about ambient pressure by means of a control valve. The resulting vapor-liquid mixture is in a separating vessel ( 2 ) separated before the liquid phase in the same way a second flash tank ( 3 ), in which the expansion into the vacuum region (pressure range below atmospheric pressure) takes place. The separated liquid phase is used in the subsequent soot water treatment with flocculant ( 8th ) to promote the separation of solids in the downstream thickener / lamellar clarifier (4). The solids enriched sludge reaches a dewatering stage ( 5 ). Clear running of the thickener / lamellar clarifier ( 4 ) and the filtrate of the drainage ( 7 ) are used in the gasification process as 6 ) returned.

Durch die beschriebene Entspannung gelangt neben dem verdampften Wasseranteil auch das in der Flüssigkeit unter Druck gebundene Kohlendioxyd (CO2) in die entstandenen Brüden. Damit verschiebt sich das Kalk-Kohlensäureverhältnis in der entspannten Flüssigkeit und der pH-Wert steigt auf Werte über 8. Damit werden Karbonate gebildet und es kommt zum Aufbau fest haftender Ablagerungen und Aufschichtungen besonders in der ersten Entspannungsstufe (2). Diese Ablagerungen führen im Laufe der Betriebszeit zur Verstopfung des Abzuges der Flüssigphase und damit zur Unterbrechung der Rußwasserentspannung.By the described relaxation passes in addition to the evaporated water content and the bound in the liquid under pressure carbon dioxide (CO 2 ) in the resulting vapors. Thus, the lime-carbonic acid ratio shifts in the expanded liquid and the pH increases to values above 8. Thus, carbonates are formed and it comes to the formation of firmly adhering deposits and laminations, especially in the first expansion stage ( 2 ). These deposits lead in the course of operating time to block the withdrawal of the liquid phase and thus to interrupt the Rußwasserentspannung.

Die oben genannten Ablagerungen und Verkrustungen können nur mechanisch entfernt werden. Ein chemisches Ablösen mittels Säure (wie zum Beispiel HCL) würde den Einsatz von teuren Werkstoffen, die gegen Säure beständig sind, erfordern. Zur Reinigung muss die betroffene Rußwasserentspannungslinie außer Betrieb gebracht und zwischenzeitlich auf den so genannten Bypass umgeschaltet werden, einer Rußwasserabkühlung mit nachfolgender Entspannung, die von zwei oder mehr Vergasungslinien gemeinsam, jedoch nicht zur gleichen Zeit, genutzt werden kann. Nach Abschaltung der Rußwasser-Linie und einer manuellen Reinigung der beiden Abscheidebehälter und ggf. der betroffenen Leitungen kann die Rußwasserentspannung nach entsprechender Inertisierung wieder in Betrieb genommen werden. Das zwischenzeitlich genutzte Bypass-System ist abzufahren, zu spülen und ggf. manuell zu reinigen. All das bedeutet einen hohen manuellen und zeitlichen Aufwand. Dazu muss erwähnt werden, dass es zu Verfügbarkeitseinbußen kommt, wenn es während der Benutzung des Rußwasser-Bypasses zu einer Störung in einer weiteren Rußwasserentspannungslinie kommt.The above deposits and incrustations can only be removed mechanically. Chemical release by acid (such as HCL) would require the use of expensive acid-resistant materials. For cleaning, the affected Rußwasserentspannungslinie must be taken out of service and switched in the meantime on the so-called bypass, a Rußwasserabkühlung with subsequent relaxation, which can be shared by two or more gasification lines, but not at the same time. After switching off the soot water line and a manual cleaning of the two separation tanks and possibly the affected lines, the Rußwasserentspannung can be put back into operation after appropriate inerting. The bypass system that has since been used must be shut down, rinsed and possibly cleaned manually. All this means a high manual and temporal effort. It should be noted that there is a loss of availability if it comes during use of the soot water bypass to a disturbance in another Rußwasserentspannungslinie.

Der Erfindung Liegt das Problem zugrunde für ein Verfahren zur Entspannung und Reinigung von überschüssigem Quenchwasser einer aschehaltige Brennstoffe vergasenden Vergasungseinrichtung anzugeben, wie der Aufbau fest haftender Ablagerungen und Aufschichtungen von Karbonaten besonders in der ersten Entspannungsstufe in einfacher Art und Weise erheblich reduziert werden kann.The invention is based on the problem for a process for the relaxation and purification of excess quench of a ash-containing fuels gasifying gasification device indicate how the structure of adherent deposits and laminations of carbonates can be significantly reduced, especially in the first expansion stage in a simple manner.

Das Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The problem is solved by the features of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme einer Rückführung eines Teiles des erzeugten Schlammes aus der Feststoffabscheidung, dem Eindicker/Lamellenklärer in den ersten Entspannungsbehälter bewirken die im Schlamm enthaltenen Kristallisationskeime ein Ausfällen des Karbonates, wodurch die Ablagerungen des Karbonates an der Behälterwandung der ersten Entspannungsstufe (2) entsprechend reduziert werden.The inventive measure a return of a portion of the generated sludge from the solids separation, the thickener / lamellar clarifier in the first flash tank cause the crystallization nuclei contained in the sludge precipitation of the carbonate, whereby the deposits of carbonate on the container wall of the first expansion stage ( 2 ) are reduced accordingly.

Die derart aus der ersten Entspannungsstufe (2) ausgetragenen Feststoffe wirken auch als Kristallisationskeime für die Karbonat-Ausfällung in der zweiten Entspannungsstufe (3).The thus from the first relaxation stage ( 2 ) discharged solids also act as nucleation nuclei for the carbonate precipitation in the second expansion stage ( 3 ).

Das Einbringen der zusätzlichen Feststoffe und Restschlämme (7) in die erste Entspannungsstufe (2) wirkt begünstigend auf die Feststoffabscheidung im Eindicker/Lamellenklärer (4), was zu einer Reduzierung des Bedarfs an Flockungshilfsmittel (8) führt.The introduction of additional solids and residual sludges ( 7 ) in the first relaxation stage ( 2 ) has a favorable effect on the solids separation in the thickener / lamellar clarifier (US Pat. 4 ), leading to a reduction in the need for flocculant ( 8th ) leads.

Die Eingabe des Schlammes kann auch so ausgeführt werden, dass ein entsprechender Energieeintrag in das Flüssigkeitsvolumen erfolgt.The input of the sludge can also be carried out so that a corresponding energy input into the liquid volume takes place.

Durch die erfindungsgemäße Schlammrückführung in die erste Entspannungsstufe (2) kann eine gegebenenfalls vorgesehene interne Schlammrückführung in den Eindicker/Lamellenklärer (4) reduziert werden oder auf sie gänzlich verzichtet werden kann.By the sludge recycling according to the invention in the first expansion stage ( 2 ), an optional internal sludge return into the thickener / lamellar clarifier ( 4 ) or can be dispensed with altogether.

Eine Nachrüstung bereits vorhandener Anlagen mit der erfindungsgemäßen Schlammrückführung in die erste Entspannungsstufe (2) ist problemlos möglich.A retrofitting of already existing plants with the sludge recycling according to the invention in the first expansion stage ( 2 ) is possible without any problems.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt:The invention is explained in more detail below as an exemplary embodiment in a scope necessary for understanding with reference to a figure. Showing:

1 ein das erfindungsgemäße Verfahren realisierendes Rußwasser-Entspannungssystem. 1 a method according to the invention realizing Rußwasser-relaxation system.

Der im Eindicker/Lamellenklärer (4) anfallende und im unteren Bereich abgezogene Schlamm wird kontinuierlich abgezogen und nach der Schlammabzugspumpe (9) in einen Hauptstrom zum Filtersystem (5) und eine Schlammrückführung (Recycle) (7) geteilt. Dieser zurückgeführte Schlamm enthält eine Vielzahl zusätzlicher Kristallisationskeime, die als Initiator für das Ausfällen des Karbonates im ersten Abscheidebehälter (2) genutzt werden. Damit wird die Ablagerung des Karbonates nicht mehr vorwiegend an der Behälterwandung der ersten Entspannungsstufe (2) erfolgen, sondern vornehmlich an den eingebrachten Kristallisationskeimen, die danach mit dem Rußwasser der ersten Entspannungsstufe ausgeschleust werden. Auch in der zweiten Entspannungsstufe (3) wirken diese zusätzlichen Feststoffpartikel als Kristallisationskeime für die restliche Karbonat-Ausfällung. Weiterhin wirkt sich die Schlammrückführung förderlich auf die Feststoffabscheidung im Eindicker/Lamellenklärer (4) aus, was zu einer Reduzierung des Bedarfs an Flockungshilfsmittel (8) führt.The in the thickener / lamellar clarifier ( 4 ) and withdrawn at the bottom of the sludge is withdrawn continuously and after the sludge removal pump ( 9 ) into a main flow to the filter system ( 5 ) and a sludge recycle (Recycle) ( 7 ) divided. This recycled sludge contains a multitude of additional nucleation nuclei that act as an initiator for precipitation of the carbonate in the first separation vessel ( 2 ) be used. Thus, the deposition of the carbonate is no longer predominantly on the container wall of the first expansion stage ( 2 ), but primarily on the introduced crystallization seeds, which are then discharged with the soot water of the first expansion stage. Also in the second relaxation stage ( 3 ) these additional solid particles act as nucleation nuclei for the remaining carbonate precipitate. Furthermore, the sludge recirculation has a beneficial effect on the solids separation in the thickener / lamellar clarifier (US Pat. 4 ), leading to a reduction in the need for flocculants ( 8th ) leads.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
RestquenchwasserRestquenchwasser
22
Abscheidebehälterseparating vessel
33
Entspannungsbehälterexpansion tank
44
Eindicker/LamellenklärerThickener / lamella
55
Entwässerungsstufedewatering stage
66
KreislaufwasserCirculation water
77
Bruchteil des Filtrats der EntwässerungFraction of the filtrate of drainage
88th
Rußwasseraufbereitung mit FlockungshilfsmittelSoot water treatment with flocculation aid
99
SchlammabzugspumpeSludge removal pump
1010
SchlammstapelbehälterSludge storage tank

Claims (5)

Verfahren zur Entspannung und Reinigung von überschüssigem Quenchwasser einer aschehaltige Brennstoffe vergasenden Vergasungseinrichtung demzufolge – das überschüssige Quenchwasser über ein Entspannungsventil in einen ersten Entspannungsbehälter (2) auf annähernd Atmosphärendruck entspannt wird, – die Flüssigphase aus dem ersten Entspannungsbehälter (2) einem zweiten Entspannungsbehälter (3) zugeführt und auf einen Druck unterhalb Atmosphärendruck entspannt wird, – die Flüssigphase aus dem zweiten Entspannungsbehälter (3) einem Eindicker/Lamellenklärer (4) zur Schlammabtrennung zugeführt wird, – der im Eindicker/Lamellenklärer abgezogene Schlamm einem Filtersystem (5) zugeführt wird dadurch gekennzeichnet, dass ein Bruchteil des in dem Eindicker/Lamellenklärer abgezogenen Schlamms in den ersten Entspannungsbehälter (2) zurückgeführt wird (7).Process for the relaxation and purification of excess quench water of a ash-containing fuels gasifying gasification device consequently - the excess quench water via a pressure relief valve in a first flash tank ( 2 ) is vented to approximately atmospheric pressure, - the liquid phase from the first flash tank ( 2 ) a second expansion tank ( 3 ) and is expanded to a pressure below atmospheric pressure, - the liquid phase from the second flash tank ( 3 ) a thickener / lamellar clarifier ( 4 ) is fed to the sludge separation, - the sludge withdrawn in the thickener / lamellar clarifier a filter system ( 5 ) is characterized in that a fraction of the sludge withdrawn in the thickener / lamellar clarifier into the first expansion tank ( 2 ) is returned ( 7 ). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem zweiten Entspannungsbehälter (3) abgeschiedene Flüssigphase in der nachfolgenden Rußwasseraufbereitung mit Flockungshilfsmittel (8) versetzt wird.A method according to claim 1, characterized in that the from the second expansion tank ( 3 ) separated liquid phase in the subsequent soot water treatment with flocculant ( 8th ). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des zurückzuführenden Schlammes als Teilstrom der kontinuierlich arbeitenden Schlammabzugspumpen (9) abgenommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the part of the sludge to be returned as a partial flow of the continuous sludge removal pumps ( 9 ) is removed. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei diskontinuierlich arbeitender Schlammabzugspumpe (9) der zurückzuführende Schlamm aus dem Schlammstapelbehälter (10) entnommen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in discontinuously operating sludge removal pump ( 9 ) the recirculated sludge from the sludge stack container ( 10 ) is taken. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die an den Kristallisationskeimen anwachsenden Karbonat-Ausfällungen als zusätzlicher Feststoff aus dem ersten Entspannungsbehälter zusammen mit der abgeschiedenen Flüssigphase ausgetragen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the growing on the crystallization seeds carbonate precipitates are discharged as an additional solid from the first flash tank together with the separated liquid phase.
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