DE102012217890B4

DE102012217890B4 - Kombination von Druckaufladung und Dosierung für eine kontinuierliche Zuführung von Brennstaub in einen Flugstromvergasungsreaktor bei langen Förderstrecken

Info

Publication number: DE102012217890B4
Application number: DE102012217890.2A
Authority: DE
Inventors: Frank Hannemann; Manfred Schingnitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2032-10-02
Also published as: DE102012217890A1; US9939152B2; US20140090583A1; CN103710051B; CN103710051A

Abstract

System zur pneumatischen Brennstaubeinspeisung nach dem Prinzip der Fließförderung in einen Flugstromvergasungsreaktor (7), insbesondere unter Überwindung von Förderstrecken von 80 bis 500 m, in dem durch Umsetzung mit Sauerstoff oder einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel bei Drücken zwischen 1 und 10 MPa und Temperaturen zwischen 1.300 und 1.600°C ein H2- und CO- reiches Rohgas erzeugt wird, wobei – ein in einem Rohbrennstoffsilo (2) bevorrateter Rohbrennstoff einer Einrichtung (3) zum Trocknen und Mahlen zu Brennstaub zugeführt wird, – der Brennstaub anschließend im Filter (4) vom mitgeführten Trockner- und Kreislaufgas befreit wird, – in einem kombinierten Staubschleusungs- und Dosiergefäß (5) der Brennstaub unter Betriebsdruck gesetzt und im fluidisierten Zustand im definierten Strom in eine Staubförderleitung (6) eingeführt wird, – der Brennstaub im fluidisierten Zustand mittels Fließförderung durch die Staubförderleitung (14) dem Flugstromvergasungsreaktor (7) zugeführt wird, – mehrere kombinierte Staubschleusungs- und Dosiergefäße (5) angeordnet sind, die diskontinuierlich (zyklisch) mit Brennstaub gefüllt und unter Druck gesetzt ihren Inhalt dem Flugstromvergasungsreaktor (7) kontinuierlich zuführen, indem nach dem Befüllungs- und Bespannungsvorgang der Sollwert für die Brennstaubmassenstromregelung auf die Regelventile (11) der Staubförderleitungen (6) des ersten und zweiten Staubschleusungs- und Dosiergefäßes (5) aufgeteilt wird, wobei über einen Anteilsteiler (18) ein Verschieben des Sollwertes vom ersten auf das zweite Regelventil (11) erfolgt und die Verschiebung des Sollwertes dabei über eine Rampe erfolgt, deren Zeit t1 einstellbar ist und der Ausgang der Rampe mit dem Massenstromsollwert für das zweite Regelventil (11) multipliziert wird und für das erste Regelventil der Ausgang der Rampe von 1 subtrahiert und mit dem Massenstromsollwert multipliziert wird, wobei parallel zu der Ansteuerung der Regelventile (11) die Zuführung von Wirbelgas (16) unter die Wirbelböden (15) gestartet und die Förderung aufgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Fluidisierung und Förderung eines staubförmigen Gutes, insbesondere Brennstaub, unter einem Betriebsdruck bis 10 MPa zu einem Empfänger, insbesondere Flugstromvergasungseinrichtung.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur kontinuierlichen Brennstaubeinspeisung in eine Flugstromvergasungsanlage bei Drücken bis 10 MPa zur Erzeugung eines CO- und H2- reichen Rohgases, das zu verschiedenen Synthesegasen, energetischen Gasen und Wasserstoff aufbereitet werden kann.
Die Zuführung des Brennstaubes in das unter einem Druck von bis zu 10 MPa stehende Vergasungssystem geschieht dabei entweder durch Pumpenförderung einer Brennstaub-Wasser-Slurry, Brennstaub-Öl-Slurry oder einer Brennstaub-Trägergassuspension mit Förderdichten von 250–450 kg/m3 im Bereich der Fließförderung. Eine umfangreiche Beschreibung dieser Technologie enthält die Patentschrift DD 147188 A3 . Danach wird der in einer Mahl- und Trocknungsanlage hergestellte Brennstaub über eine konventionelle Dünnstromförderung einem Betriebsbunker zugeführt und das Fördergas über einen Filter abgetrennt. Zur Druckerhöhung gelangt der Brennstaub über Schwerkraftförderung in Druckschleusen, in denen der Staub durch Bespannen mit einem Inertgas aufweisend weniger als 5% Sauerstoff auf den gewünschten Verfahrensdruck gebracht wird. Als Inertgase können Stickstoff, Kohlendioxid oder Abgase aus der Verbrennung genutzt werden. Je nach Leistung können die Druckschleusen ein- oder mehrfach ausgeführt sein. Aus den Druckschleusen gelangt der Brennstaub wieder durch Schwerkraftförderung in ein Dosiergefäß, in dessen Unterteil eine Vorrichtung zur Erzeugung einer dichten Wirbelschicht angeordnet ist, in die eine oder mehrere Förderleitungen zum Transport des Brennstaubes zum Brenner des Vergasungsreaktors eintauchen. Durch Anlegen und gegebenenfalls Regeln einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen dem Dosiergefäß und dem Vergasungsreaktor kann die gewünschte Brennstaubmenge zugeführt werden. Gemeinsam mit der auf die Brennstaubmenge angepassten Sauerstoffmenge erfolgt im Vergasungsreaktor der Umsatz bei solchen Temperaturen, dass die Brennstoffasche zu flüssiger Schlacke aufgeschmolzen wird. Diese Anordnung birgt mehrere Nachteile. Die von einer Mahl- und Trocknungsanlage über größere Entfernung dem Betriebsbunker der Vergasungsanlage im Dünnstrom zuzuführende Brennstoffmenge erfordert einen sehr großen Fördergasbedarf, der kontinuierlich bereitgestellt werden muss. Die Anordnung eines mehrere tausend Tonnen Brennstaub umfassenden Betriebsbunkers sowie der Schleusen und des Dosiergefäßes im Bereich des heißen Vergasungsreaktors kann bei Undichtheiten oder Havarien zu schweren Bränden führen, die eine Zerstörung der gesamten Anlage nach sich ziehen können. Um diese Nachteile zu vermeiden wurde in den Offenlegungsschriften DE 102008052673 wie auch in DE 102009035408 vorgeschlagen, das Bunker- und Schleusensystem im Bereich der Mahl- und Trocknungsanlage anzuordnen und im Bereich des heißen Vergasungsreaktors nur ein Dosiergefäß aufzustellen. Zur Überwindung des längeren Transportweges soll auch hier die Dichtstromförderung zur Anwendung kommen. Nachteilig ist hierbei die serielle Anordnung zweier Dosiergefäße. Die zu Brennstaub aufgemahlene Kohle wird über einen Filter, wie üblich, einem Betriebsbunker zugeführt und in einer oder mehreren Schleusen unter Verfahrensdruck gesetzt. Durch Schwerkraftförderung gelangt der Brennstaub in ein erstes Dosiergefäß, aus dem er im Dichtstrom einem zweiten Dosiergefäß zugeführt wird, das sich in unmittelbarer Nähe des Vergasungsreaktors befindet. Der Brennstaub wird darin vom Fördergas getrennt, so dass sich eine Schüttung aufbaut. Im Unterteil befindet sich wiederum eine Vorrichtung, die eine Bespeisung von einer oder mehreren Staubförderleitungen ermöglicht, die den Brennstaub im Dichtstrom einem zentralen Vergasungsbrenner oder mehreren angeordneten Vergasungsbrennern des Vergasungsreaktors zuführen. Vorteilhaft ist hierbei die Einsparung von Fördergas durch Anwendung der Dichtstromtechnik sowie die örtliche Trennung staubführender großer Behälter vom heißgehenden Vergasungsreaktor, nachteilig ist die mehrfache Ausführung des Dosiersystems. Weiterhin besteht die Gefahr, dass bei größerer Entfernung zwischen den beiden Dosiersystemen infolge des Druckverlustes und damit verbundener Ausdehnung des Fördergases die Transportgeschwindigkeit der Gas-Staub-Suspension so hoch wird, dass Verschleiß in den Förderleitungen auftreten kann. Die Gefahr steigt, je niedriger das Druckniveau ist.
Aus der DE 102009048931 A1 ist eine Dichtstromförderanlage mit Dosieranlage für die stetige, kontinuierliche und dosierte Zuführung von Brennstaub in u. a. Flugstromvergasungsreaktoren bekannt, bei der das stetige, kontinuierliche, dosierte Zuführen durch ein gekoppeltes, abgestimmtes Betreiben der zwei oder mehr Dosierbehälter der Dosieranlage bereitgestellt wird, indem die einzelnen Dosierbehälter, wenn sie leer sind, mit einem Unterdruck gegenüber der Versorgungseinrichtung zur Befüllung mit Schüttgut aus der Versorgungseinrichtung beaufschlagt werden und bei einem Füllstandsmaximum mit Bespannungsgas auf einen Betriebsdruck beaufschlagt werden. Erreicht nun ein dosierender Dosierbehälter, aus dem der Staub in die Förderrohrezugeführt wird, ein Füllstandsminimum, d. h. kurz bevor er leer läuft, so bewirkt das gekoppelte, füllstandsgesteuerte, abgestimmte Betreiben der Dosieranlage das gleitende Anbinden eines zweiten Dosierbehälters, der auf ein Füllstandsmaximum mit Schüttgut befüllt auf Betriebsdruck bespannt ist, indem der sich leerende erste Dosierbehälter über die Druckausgleichsleitung mit dem zweiten vollen Dosierbehälter verbunden wird, während die Staubflussregelungsvorrichtungen des ersten Dosierbehälters das Fördern in die Förderrohre beenden, und gleichzeitig ein Öffnen der Staubflussregelungsvorrichtungen des zweiten Dosierbehälters durch die Steuerungsvorrichtung abgestimmt stattfindet. So wird bei Signalisierung des Füllstandsminimums des dosierenden Behälters durch die Steuerungsvorrichtung die Druckausgleichsleitung zu einem vollen, auf Betriebsdruck bespannten Dosierbehälter geöffnet, und bei herrschendem Druckausgleich beider Dosierbehälter die jeweiligen Staubflussregelungsvorrichtungen geschlossen beziehungsweise geöffnet, so dass der Massenstrom in den jeweiligen Förderrohren konstant bleibt. Dieser gleitende Wechsel der Dosierbehälter verläuft vorteilhaft automatisch füllstands-, druck- und massenstromgesteuert, ohne dass die Staubzufuhr unterbrochen wird oder unregelmäßig erfolgt.
Bei dieser bekannten Dosieranlage, bei der ein Druckausgleich zwischen zwei umzuschaltenden Dosierbehältern erfolgt, kann der Staubstrom unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Rohrleitungslängen und -charakteristiken nur dadurch konstant gehalten werden, dass gemäß der vermittelten Lehre immer nur einer der Dosierbehälter zu dem Verbraucher fördert. Dies wird gemäß der vermittelten Lehre dadurch bewerkstelligt, dass nach Druckangleichung die Staubflussregeleinheiten des gefüllten Dosierbehälters sofort öffnen, gleichzeitig die Staubflussregeleinheiten des leeren Dosierbehälters aber in langsamer Synchronfahrweise schließen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur pneumatischen Brennstaubzuführung in einen mit einem Betriebsdruck bis 10 MPa betriebenen Flugstromvergaser anzugeben, bei dem aus mehreren Dosiergefäßen abwechselnd ein kontinuierlicher mengenmäßiger Staubfluss zu dem Flugstromvergaser gegeben ist, ohne dass ein Druckausgleich zwischen den Dosiergefäßen erforderlich ist.
Die Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des 1. Anspruches gelöst.
Das erfindungsgemäße System erübrigt den Aufwand für Druckausgleichsleitungen zwischen den Dosiergefäßen und deren Ansteuerung sowie den Aufwand für ein schnelles Schließen beziehungsweise langsames Öffnen der Staubflussregeleinheiten.
Im Umfeld der Erfindung wird der Brennstaub, der aus der Mahl- und Trocknungsanlage kommt, in einem Filter vom Trocknungs- und Kreislaufgas getrennt und einem Dosiergefäß aufgegeben, in dem die Druckbeaufschlagung sowie die Dosierung in die Transportleitung zur Flugstromvergasungsanlage vereinigt sind. Dazu sind mindestens zwei oder mehrere Druckschleusen 5 angeordnet, die jeweils diskontinuierlich durch Schwerkraftförderung aus dem genannten Filter 4 bespeist werden und nach der Druckbeaufschlagung mit der Förderung beginnen. Dazu sind nach dem Stand der Technik im Unterteil Wirbelböden eingebaut, über denen sich durch Zuführung von Wirbelgas eine Wirbelschicht aufbaut, in der die Staubförderleitung 6 ihren Anfang nimmt. Die Staubschleusungs- und Dosiergefäße 5 werden hinsichtlich der Beaufschlagung mit Betriebsdruck alternierend betrieben. Dabei wird immer mindestens ein Dosiergefäß befällt und nachfolgend bespannt und ein weiteres unter Betriebsdruck von z. B. 4,7 MPa gehalten und der Brennstaub im Wirbelschacht fluidisiert. Aus diesem Schleusungs- und Dosiergefäß wird der Brennstaub, insbesondere Kohlenstaub, kontinuierlich in den Vergasungsreaktor gefördert. Die Regelung der Menge wird dabei durch ein am Auslauf des Dosiergefäßes angeordnetes Regelventil 11 bewirkt. Die Staubförderleitungen mehrerer Schleusungs- und Dosiergefäße sind nach den Regelventilen zu einer gemeinsamen Förderleitung 14 vereinigt, können aber auch in langen Förderstrecken auf mehrere gesplittete Förderleitungen (14a, 14b, 14c) weiter aufgeteilt sein. Um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, wird vor der Entleerung des in Betrieb befindlichen Schleusungs- und Dosiergefäßes auf ein zweites Gefäß umgeschaltet. Dies erfolgt, nachdem dessen Befüllungs- und Bespannungsvorgang abgeschlossen ist. Der Sollwert 9, 21 für die Kohlemassenstromregelung wird nachfolgend auf das Regelventil des ersten und zweiten Dosiergefäßes aufgeteilt, wobei über einen sogenannten Anteilsteiler ein Verschieben des Sollwertes vom ersten auf das zweite Ventil erfolgt. Die Verschiebung des Sollwertes erfolgt dabei über eine Rampe, deren Zeit (t1) eingestellt werden kann, wie in 3 dargestellt.
Der Ausgang der Rampe wird mit dem Massenstromsollwert für das zweite Ventil multipliziert und für das erste Ventil wird der Ausgang der Rampe von 1 subtrahiert und dann mit dem Massenstromsollwert multipliziert. Auf diese Weise kann eine gleichbleibende Förderung in den Vergasungsreaktor während der Umschaltung/Überblendung sichergestellt werden. Parallel zu der Ansteuerung der unter dem Schleusungs- und Dosiergefäß angeordneten Brennstaubregelarmaturen (11) wird die Zuführung von Wirbelgas (17) in den unteren Teil der Wirbelböden gestartet. Idealerweise erfolgt diese zeitlich vor dem Beginn der Kohleförderung, um eine stabile Wirbelschicht zu erreichen.
Durch die Umschichtung/Überblendung des Sollwertes und die individuelle Regelung jedes Schleusungs- und Dosiergefäßes ist keine Einschränkung der Kohleförderung notwenig. Die für die Dichtstromförderung möglichen Strömungsgeschwindigkeiten von 2 bis 8 m/s werden im gesamten Verlauf der Staubförderleitung eingehalten.
Durch das wechselseitige Zuschalten mehrerer dieser Schleusungs- und Dosiergefäße kann trotz der Diskontinuität im Betrieb der Druckgefäße eine kontinuierliche Zuführung des Brennstaubes zum Vergasungsreaktor gesichert werden.
Die Erfindung führt zu einer erheblichen Aufwandsverringerung und durch die Möglichkeit zur Aufstellung der Schleusungs- und Dosiergefäße in weitem Abstand zum Vergasungsreaktor zu einer Erhöhung der Sicherheit in der Umgebung des heißen Vergasungsreaktors.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
1 das erfindungsgemäße Zusammenwirken wesentlicher Elemente einer Kohlemahl- und Trocknungsanlage mit der Vergasungsanlage,
2 eine besondere Lösung für große Förderlängen und
3 das Überblenden von einem Dosiergefäß auf ein anderes Dosiergefäß in einem Zeitintervall t0 bis t1.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente.
Beispiel 1:
Eine Vergasungsanlage nach 1 zur Erzeugung von Synthesegas besitzt eine Kapazität von 500 MW brutto. Der Bedarf an Brennstaub beträgt 82 Mg/h. Dazu wird die Rohkohle über Rohkohlefördertechnik 1 einem Rohkohlesilo 2 aufgegeben und in der zweilinigen Trocknungs- und Mahlanlage 3 zu einem Brennstaub mit einem Restwassergehalt von 2,5 Ma% und einer Körnung von 50 Ma% kleiner 60 μm aufbereitet. Dieser Brennstaub wird im Staubfilter 4 von Trocknungs- und Kreislaufgas getrennt. Die Staubtemperatur beträgt 50°C. Es sind insgesamt drei kombinierte Druck- und Dosierschleusen 5 vorhanden (nur zwei gezeichnet), die wechselseitig durch Schwerkraftförderung aus den Staubfiltern 4 bespeist und durch Zuführung von sauerstofffreiem oder sauerstoffarmem Gas bespannt werden. Dadurch lässt sich trotz des diskontinuierlichen Befüllungs- und Bespannungsvorganges der kombinierten Staubschleuse- und Dosiergefäße eine kontinuierliche Staubzuführung aus den Staubförderleitungen 6 und der Leitung 14 zum Vergasungsreaktor 7 erreichen. Der Bespannungsdruck in den Druck- und Dosierschleusen 5 entspricht dem Druck im Flugstromvergasungsreaktor 7 plus dem Druckverlust in den Staubförderleitungen 6 und 14. Die Bespannungsgase können durch Stickstoff, Kohlendioxid, sauerstoffarme Abgase aber auch brennbare Gase wie Erdgas oder Restgase aus dem Gesamtprozess gegeben sein. Die Bespannung des kombinierten Staubschleuse- und Dosiergefäßes 5 kann beispielsweise mit dem Wirbelgas 16 geschehen, das unter dem Wirbelboden 15 zugeführt wird. Dabei wird der Brennstaub bereits über dem Wirbelboden 15 aufgelockert. Ist der gewünschte Betriebsdruck erreicht, kann durch Öffnen des Ventils 11 die Förderung des Brennstaubes beginnen und durch die Mengenmessung 9, die das Regelventil 11 ansteuert, und gegebenenfalls durch Zusatzgas 8 in die Staubförderleitung 14 die gewünschte Brennstoffmenge eingestellt werden. Der Brennstaub wird über die Staubförderleitung 14 dem Vergasungsreaktor 7 zugeführt, in dem sich der Umsatz mit den Vergasungsmitteln Sauerstoff und gegebenenfalls Wasserdampf, aber auch Kohlendioxid zu Vergasungsgas vollzieht. Das Vergasungsgas wird über die Leitung 12 entsprechenden Anlagen/Einrichtungen zur weiteren Behandlung zugeführt. Die Staubförderleitungen 6 und 14 können Abmessungen zwischen 10 und 100 mm aufweisen. Die Entfernung zwischen dem kombinierten Staubschleusungs- und Dosiergefäß 5 und dem Vergasungsreaktor 7 beträgt 200 m.
Bei der gewünschten Staubzuführung stellt sich ein Druckverlust zwischen dem Gefäß 5 und dem Flugstromvergasungsreaktor 7 von 0,7 MPa ein bei einem Gesamtdruck der Anlage von 4,7 MPa. Das entspricht ca. 15% des Gesamtdruckes. Dieser Wert kann bis zu 20% betragen.
Um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, wird vor der vollständigen Entleerung des in Betrieb befindlichen Schleusungs- und Dosiergefäßes 5 auf ein zweites Schleusungs- und Dosiergefäß 5 umgeschaltet, ohne dass die Kontinuität des Staubstromes in Leitung 14 gestört wird. Dieses erfolgt, nachdem der Befüllungs- und Bespannungsvorgang des zweiten Schleusungs- und Dosiergefäßes 5 abgeschlossen ist. Der Sollwert für die Kohlemassenstromregelung von 82 Mg/h wird nachfolgend auf die Regelventile 11 des ersten und zweiten Schleusungs- und Dosiergefäßes 5 aufgeteilt, wobei der Anteilsteiler 18 den Sollwert vom ersten auf das zweite Ventil vornimmt. Die Verschiebung des Sollwertes erfolgt dabei über eine Rampe, deren Zeit t1 eingestellt werden kann. Der Ausgang der Rampe wird mit dem Massenstromsollwert für das zweite Regelventil 11 multipliziert und für das erste Regelventil 11 wird der Ausgang der Rampe von 1 subtrahiert und mit dem Massenstromsollwert multipliziert. Auf diese Weise kann eine gleichbleibende Förderung in den Vergasungsreaktor 7 während der Umstellung auf das andere Schleusungs- und Dosiergefäß 5 sichergestellt werden. Eine weitere Beeinflussung der Staubstromregelung, insbesondere auch Feinregelung, kann durch die in der Wirbelgasleitung 16 befindlichen Regelventile 17 oder die Zuführung von Zusatzgas 8 in die Hilfsgaseinspeisung 13 der Staubförderleitung 14 vorgenommen werden.
Beispiel 2:
Eine Vergasungsanlage nach 2, vereinfacht und ohne 11, 17, 18 dargestellt, bietet die gleiche Kapazität wie in Beispiel 1. Die Entfernung zwischen den kombinierten Staubschleus- und -Dosiergefäßen 5 und dem Flugstromvergasungsreaktor 7 beträgt ca. 500 m. Um den Druckverlust in den Staubförderleitungen 6 und 14 zu begrenzen und auch die Strömungsgeschwindigkeit unter 8,5 m/s zu halten, wird in die Staubförderleitung 14 nach einer Strecke von 250 m ein Staubstromteiler 19 eingesetzt, der den Staubstrom gleichmäßig auf die drei Staubförderleitungen 14a, b, c aufteilt. Die drei Staubförderleitungen 14a, b, c können mit den drei Brennstaub-Zuführungen eines Hochleistungs-Brenners oder jeweils mit der Brennstaub-Zuführung eines von drei Brennern verbunden sein. Der weitere Vorgang entspricht dem Beispiel 1.
In die den Staubschleuse- und Dosiergefäßen 5 gemeinsame Staubförderleitung 14 kann eine Mengenmessung und Regler für den gesamten Staubstrom 21 angeordnet sein. Nach Maßgabe des in der Mengenmessung und Regler für den gesamten Staubstrom 21 ermittelten Mengenflusses ist die den Staubschleuse- und Dosiergefäßen 5 insgesamt zufließende Menge an Fluidisierungsgas über ein Regelventil für die gesamte Wirbelgasmenge 22 in der Wirbelgasleitung 16 im Sinne einer übergeordneten Steuerung regelbar.
Beispiel 3:
Einer Flugstromvergasungsanlage mit einer Leistung von gleichfalls 500 MW werden 82 Mg/h Brennstaub über eine Entfernung von 500 m zugeführt, der in drei kombinierten Staubschleuse- und Dosiergefäßen 5 unter Druck gesetzt und in die Staubförderleitungen 14 eingespeist wird. Die Durchmesser der Förderleitungen betragen 0,06 m. Zur Begrenzung des Druckverlustes in den Staubförderleitungen und der Strömungsgeschwindigkeit der Gas-, Brennstaub- Suspension werden ihre Querschnitte nach einer Förderstrecke von 250 m verdoppelt, so dass sich ihre Durchmesser auf 0,085 m erhöhen.
Die Erfindung ist auch gegeben durch ein System zur pneumatischen Brennstaubeinspeisung nach dem Prinzip der Fließförderung in einem Flugstromvergasungsreaktor 7, insbesondere unter Überwindung von Förderstrecken von 80 bis 500 m, in dem durch Umsetzung mit Sauerstoff oder einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel bei Drücken zwischen 1 und 10 MPa und Temperaturen zwischen 1.300 und 1.600°C ein H2- und CO- reiches Rohgas erzeugt wird, wobei

– ein in einem Rohbrennstoffsilo 2 bevorrateter Rohbrennstoff einer Einrichtung 3 zum Trocknen und Mahlen zu staubförmigem Brennstoff zugeführt wird,
– der Brennstaub anschließend im Filter 4 vom mitgeführten Trockner- und Kreislaufgas befreit wird,
– in einem kombinierten Staubschleusungs- und Dosiergefäß 5 der Brennstaub unter Betriebsdruck gesetzt und im fluidisierten Zustand im definierten Strom in eine Staubförderleitung 14 eingeführt wird,
– der Brennstaub im fluidisierten Zustand mittels Fließförderung durch die Staubförderleitung 14 dem Flugstromvergasungsreaktor 7 zugeführt wird,
– mehrere kombinierte Staubschleusungs- und Dosiergefäße 5 angeordnet sind, die diskontinuierlich (zyklisch) mit Brennstaub gefüllt und unter Druck gesetzt ihren Inhalt dem Flugstromvergasungsreaktor 7 kontinuierlich zuführen, indem nach dem Befüllungs- und Bespannungsvorgang der Sollwert für die Brennstaubmassenstromregelung auf die Regelventile 11 der Staubförderleitungen 6 des ersten und zweiten Staubschleusungs- und Dosiergefäßes 5 aufgeteilt wird, wobei über einen Anteilsteiler 18 ein Verschieben des Sollwertes vom ersten auf das zweite Regelventil 11 erfolgt und die Verschiebung des Sollwertes dabei über eine Rampe erfolgt, deren Zeit t1 einstellbar ist und der Ausgang der Rampe mit dem Massenstromsollwert für das zweite Regelventil 11 multipliziert wird und für das erste Regelventil der Ausgang der Rampe von 1 subtrahiert und mit dem Massenstromsollwert multipliziert wird, wobei parallel zu der Ansteuerung der Regelventile 11 die Zuführung von Wirbelgas 16 unter die Wirbelböden 15 gestartet und die Förderung aufgenommen wird.

Claims

System zur pneumatischen Brennstaubeinspeisung nach dem Prinzip der Fließförderung in einen Flugstromvergasungsreaktor (7), insbesondere unter Überwindung von Förderstrecken von 80 bis 500 m, in dem durch Umsetzung mit Sauerstoff oder einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel bei Drücken zwischen 1 und 10 MPa und Temperaturen zwischen 1.300 und 1.600°C ein H₂- und CO- reiches Rohgas erzeugt wird, wobei – ein in einem Rohbrennstoffsilo (2) bevorrateter Rohbrennstoff einer Einrichtung (3) zum Trocknen und Mahlen zu Brennstaub zugeführt wird, – der Brennstaub anschließend im Filter (4) vom mitgeführten Trockner- und Kreislaufgas befreit wird, – in einem kombinierten Staubschleusungs- und Dosiergefäß (5) der Brennstaub unter Betriebsdruck gesetzt und im fluidisierten Zustand im definierten Strom in eine Staubförderleitung (6) eingeführt wird, – der Brennstaub im fluidisierten Zustand mittels Fließförderung durch die Staubförderleitung (14) dem Flugstromvergasungsreaktor (7) zugeführt wird, – mehrere kombinierte Staubschleusungs- und Dosiergefäße (5) angeordnet sind, die diskontinuierlich (zyklisch) mit Brennstaub gefüllt und unter Druck gesetzt ihren Inhalt dem Flugstromvergasungsreaktor (7) kontinuierlich zuführen, indem nach dem Befüllungs- und Bespannungsvorgang der Sollwert für die Brennstaubmassenstromregelung auf die Regelventile (11) der Staubförderleitungen (6) des ersten und zweiten Staubschleusungs- und Dosiergefäßes (5) aufgeteilt wird, wobei über einen Anteilsteiler (18) ein Verschieben des Sollwertes vom ersten auf das zweite Regelventil (11) erfolgt und die Verschiebung des Sollwertes dabei über eine Rampe erfolgt, deren Zeit t1 einstellbar ist und der Ausgang der Rampe mit dem Massenstromsollwert für das zweite Regelventil (11) multipliziert wird und für das erste Regelventil der Ausgang der Rampe von 1 subtrahiert und mit dem Massenstromsollwert multipliziert wird, wobei parallel zu der Ansteuerung der Regelventile (11) die Zuführung von Wirbelgas (16) unter die Wirbelböden (15) gestartet und die Förderung aufgenommen wird.
System nach nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstaub der gemeinsamen Staubförderleitung (14) mittels eines Staubstromteilers (19) auf mehrere Förderleitungen (14a, 14b, 14c) aufteilbar ist.
System nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass es so dimensioniert ist, dass das Verhältnis des Querschnittes der aufgesplitteten Förderleitungen (14a, 14b und 14c) zur Förderleitung (14) das 1,5 bis 3-fache beträgt.
System nach nach einem der Ansprüche 2 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass zur gleichmäßigen Beaufschlagung mit dem Brennstaub der mehreren aufgesplitteten Staubförderleitungen (14a, 14b, 14c) nach dem Staubstromteiler (19) für eine Förderleitung eine Mengenmessung (9a, 9b, 9c) und ein nach Maßgabe der Mengenmessung angesteuertes Regelventil (20a, 20b, 20c) angeordnet sind.
System nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass zur gleichmäßigen Beaufschlagung mit dem Brennstaub der mehreren aufgesplitteten Staubförderleitungen (14a, 14b, 14c) nach dem Staubstromteiler (19) für jede Förderleitung eine Mengenmessung (9a, 9b, 9c) und ein jeweiliges nach Maßgabe dieser Mengenmessung angesteuertes Regelventil (20a, 20b, 20c) angeordnet sind.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der von einem Staubschleusungs- und Dosiergefäß (5) abgegebene Mengenfluss an Brennstaub nach Maßgabe der Einstellung des diesem Staubschleusungs- und Dosiergefäß (5) zugehörigen Regelventils (11) in der zugehörigen Förderleitung (6) regelbar ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der von einem Staubschleusungs- und Dosiergefäß 5 abgegebene Mengenfluss an Brennstaub nach Maßgabe der über das diesem Staubschleusungs- und Dosiergefäß (5) zugehörige Regelventil in der Wirbelgasleitung (17) eingestellten Menge an Wirbelgas regelbar ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es so dimensioniert ist, dass der Druckverlust in den Staubförderleitungen (14, 14a, 14b, 14c) maximal 20% des Druckes im Dosiergefäß (5) beträgt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass in der gemeinsamen Staubförderleitung (14) eine Mengenmessung und Regler für den gesamten Staubstrom (21) angeordnet sind und nach Maßgabe des in dieser Mengenmessung und Regler für den gesamten Staubstrom (21) ermittelten Mengenflusses die den Staubschleuse- und Dosiergefäßen (5) insgesamt zufließende Menge an Fluidisierungsgas über ein Regelventil für die gesamte Wirbelgasmenge (22) in der Wirbelgasleitung (16) regelbar ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidisierungsgas durch ein Inertgas gegeben ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspeisung von Hilfsgas (13) in eine Staubförderleitung (14, 14a, 14b, 14c) gegeben ist.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser einer Staubförderleitung (14, 14a, 14b, 14c) über die Förderlänge vergrößerbar ist, wobei durch die Erweiterung der Staubförderleitung die Strömungsgeschwindigkeit bis zur Hälfte verringerbar ist.