DE102013217447A1

DE102013217447A1 - Combined quench and wash system with inner jacket for an entrainment gasification reactor

Info

Publication number: DE102013217447A1
Application number: DE201310217447
Authority: DE
Inventors: Norbert Fischer; Frank Hannemann; Tino Just; Manfred Schingnitz; Guido Schuld
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Die Erfindung zeigt ein dreistufiges Quench- und Waschsystem zur Behandlung heißer Rohgase und flüssiger Schlacke nach einer Flugstromvergasung. In der ersten primären Stufe wird unmittelbar am Ende eines Leitrohres am Reaktorausgang Kühl- und Waschwasser in einer solchen Menge eingedüst, dass die Schlacke nicht mehr an der Wandung des Zentralrohres anhaften und die Konvertierungsreaktion des Kohlenmonoxids mit Wasserdampf zu Wasserstoff bis nahe an das Gleichgewicht ablaufen kann. In einer sekundären Quench- und Waschstufe, die als Blasensäule ausgeführt ist, erfolgt die weitere Abkühlung sowie die Grobstaub- und Schlackeabscheidung in einem Wasserbad und seine Ausschleusung aus dem Prozess. Die restliche Behandlung geschieht durch intensive Besprühung in einer tertiären Quench- und Waschstufe, wobei hierbei die Waschung des Gases durch ein- oder mehrstufige Düsenringe zur Feinschlacke- und teilweise Feinstaubabscheidung im Mittelpunkt steht. Alle drei Quench- und Waschstufen ermöglichen eine Abkühlung des Rohgases bis auf den vom Anlagendruck bedingten Wasserdampftaupunkt.The invention shows a three-stage quench and wash system for the treatment of hot raw gases and liquid slag after an entrainment gasification. In the first primary stage cooling and washing water is injected directly at the end of a guide tube at the reactor outlet in such an amount that the slag no longer adhere to the wall of the central tube and the conversion reaction of carbon monoxide with water vapor to hydrogen can proceed to close to equilibrium , In a secondary quenching and washing stage, which is designed as a bubble column, the further cooling and the coarse dust and slag separation takes place in a water bath and its discharge from the process. The remainder of the treatment is carried out by intensive spraying in a tertiary quenching and washing stage, whereby the washing of the gas by single or multi-stage nozzle rings for fine slag and partial fine dust separation is the focus. All three quenching and washing stages allow the raw gas to be cooled down to the steam dewpoint caused by the system pressure.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Rohgaswaschsystem mit einem hohen Abscheidungsgrad an Staub in einer Flugstromvergasungseinrichtung für die Umsetzung von Asche-haltigen Brennstoffen mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmittel zu einem Rohgas unter Gewinnung eines hohen Wasserstoffanteils. The invention relates to a multi-stage Rohgaswaschsystem with a high degree of separation of dust in a entrained flow gasification device for the implementation of ash-containing fuels with a free oxygen-containing gasification agent to a crude gas to obtain a high hydrogen content.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf Verfahrensschritte in einer Vorrichtung zur Behandlung von Kreislaufwässern bei der Reinigung von Rohgasen einer Flugstromvergasungsanlage, in der Brennstäube mit Sauerstoff und Moderatoren wie Wasserdampf oder Kohlendioxid bei Temperaturen zwischen 1200–1900°C und Drücken bis 10 MPa zu einem CO- und H₂-reichen Rohgas umgesetzt werden. Unter Brennstäuben sind feinaufgemahlene Kohlen unterschiedlichen Inkohlungsgrades, Stäube aus Biomassen, Produkte der thermischen Vorbehandlung wie Kokse, Dörrprodukte durch „Torrefaction“ sowie heizwertreiche Fraktionen aus kommunalen und gewerblichen Rest- und Abfallstoffen zu verstehen. Die Brennstäube können als Gas-Feststoff- oder als Flüssig-Feststoff-Suspension der Vergasung zugeführt werden. Die Vergasungsreaktoren können mit einem Kühlschirm oder mit einer feuerfesten Auskleidung versehen sein, wie die Patente DE 4446803 und EP 0677567 zeigen. Nach verschiedenen in der Technik eingeführten Systemen können dabei Rohgas und die schmelzflüssige Schlacke getrennt oder gemeinsam aus dem Reaktionsraum der Vergasungsvorrichtung ausgetragen werden, wie in DE 19718131 beschrieben. The invention further relates to method steps in a device for the treatment of circulating waters in the purification of raw gases of an entrained flow gasification plant, in the fuel dusts with oxygen and moderators such as water vapor or carbon dioxide at temperatures between 1200-1900 ° C and pressures up to 10 MPa to a CO and H ₂ -rich crude gas are reacted. Fumigants are finely ground coals of varying degrees of coalification, dusts from biomass, products of thermal pretreatment such as coke, dried products by "Torrefaction" and high-calorific fractions from municipal and industrial residues and waste. The fuel dusts can be fed to the gasification as a gas-solid or as a liquid-solid suspension. The gasification reactors may be provided with a cooling screen or with a refractory lining, such as the patents DE 4446803 and EP 0677567 demonstrate. According to various systems introduced in the art, raw gas and the molten slag can be separated or discharged together from the reaction space of the gasification device, as in DE 19718131 described.

Die Flugstromvergasung verursacht aufgrund der staubfein aufgemahlenen Brennstoffpartikel und kurzer Reaktionszeiten im Vergasungsraum einen erhöhten Staubanteil im Rohgas. Dieser Flugstaub besteht in Abhängigkeit von der Reaktionsfähigkeit des Brennstoffes aus Ruß, nicht umgesetzten Brennstoffpartikeln sowie feinen Schlacke- und Aschepartikeln. Die Größe variiert zwischen groben Partikeln mit Durchmesser größer 0,5 mm und feinen Partikeln mit einem Durchmesser bis zu 0,1 µm. Die Trennbarkeit der Partikel vom Rohgas ist von diesem Durchmesser, aber auch von deren Zusammensetzung abhängig. Grundsätzlich kann zwischen Ruß und Asche bzw. Schlackepartikeln unterschieden werden, wobei Rußpartikel generell kleiner und schwieriger vom Rohgas zu trennen sind. Schlackepartikel haben eine höhere Dichte und damit eine bessere Trennbarkeit, weisen aber im Gegensatz dazu eine höhere Härte und damit erosive Wirkung auf. Dies führt zu verstärktem Verschleiß in den Trennabscheidern und rohgasführenden Leitungen und kann sicherheitsrelevante Leckagen und Lebensdauereinschränkungen zur Folge haben. The entrained flow gasification causes an increased dust content in the raw gas due to the dusty ground up fuel particles and short reaction times in the gasification chamber. This fly ash consists of soot, unreacted fuel particles, and fine slag and ash particles, depending on the reactivity of the fuel. The size varies between coarse particles with a diameter greater than 0.5 mm and fine particles with a diameter of up to 0.1 μm. The separability of the particles from the raw gas depends on this diameter, but also on their composition. In principle, a distinction can be made between soot and ash or slag particles, whereby soot particles are generally smaller and more difficult to separate from the raw gas. Slag particles have a higher density and thus a better separability, but in contrast have a higher hardness and thus erosive effect. This leads to increased wear in the separators and raw gas pipes and can result in safety-related leaks and lifetime restrictions.

Für die Entfernung der aus den Brennstoffen resultierenden Stäube werden herkömmlich verschiedene Waschsysteme eingesetzt, wie im Patentdokument DE 10 2005 041 930 und in „Die Veredlung von Kohle“ DGMK, Hamburg, Dezember 2008 Schingnitz, Kapitel „GSP-Verfahren“ beschrieben. Danach verlässt das Vergasungsrohgas gemeinsam mit der aus der Brennstoffasche gebildeten Schlacke bei Temperaturen von 1200–1900°C den Vergasungsraum und wird in einem nachfolgenden Quenchraum durch Einspritzen von Überschusswasser gekühlt sowie von der Schlacke und im geringen Maße von mitgeführtem Staub befreit, wobei der Quenchraum als Freiraumquencher gestaltet oder mit einem rohgasführenden Zentralrohr ausgestattet sein kann. Ein Freiraumquenchsystem ist beispielsweise in DE 10 2007 042543 offengelegt, bei dem das den Vergasungsraum verlassende Rohgas mit Wasser besprüht und im Unterteil unter einer Dachkonstruktion abgezogen wird. DE 10 2006 031816 zeigt einen freien Quenchraum völlig ohne Einbauten, wobei in einer oder mehreren Ebenen Quenchwasser in einer solchen Menge eingedüst wird, dass das Rohgas gekühlt und mit Wasserdampf gesättigt wird und das überschüssige Quenchwasser im Unterteil allein oder gemeinsam mit abgeschiedener Schlacke abgezogen wird. Varianten mit Zentralrohr zeigen die Patente DE 199 52 754 , bei dem das Zentralrohr in Form eines Venturirohres ausgebildet ist, DD 145 860 , bei dem das Rohgas am Ende des Zentralrohres einer zusätzlichen Wäsche in Form einer Mammutpumpe unterworfen wird und DD 265 051 , wo am Ende des Zentralrohres Elemente zur Verteilung des ausströmenden Rohgases für ein gleichmäßiges Abströmen sorgen sollen. For the removal of the dusts resulting from the fuels, various washing systems are conventionally used, as in the patent document DE 10 2005 041 930 and in "The Finishing of Coal" DGMK, Hamburg, December 2008 Schingnitz, chapter "GSP method" described. Thereafter, the gasification raw gas leaves together with the slag formed from the fuel ash at temperatures of 1200-1900 ° C the gasification chamber and is cooled in a subsequent quenching room by injecting excess water and freed from the slag and a small amount of entrained dust, the quench as Freiraumquencher designed or equipped with a rohgasführenden central tube. A free space quench system is for example in DE 10 2007 042543 disclosed in which the raw gas leaving the gasification room is sprayed with water and withdrawn in the lower part under a roof construction. DE 10 2006 031816 shows a free quench space completely without internals, wherein in one or more levels quench water is injected in such an amount that the raw gas is cooled and saturated with water vapor and the excess quench water is withdrawn in the lower part alone or together with deposited slag. Versions with central tube show the patents DE 199 52 754 in which the central tube is designed in the form of a Venturi tube, DD 145 860 in which the raw gas is subjected at the end of the central tube of an additional laundry in the form of a mammoth pump and DD 265 051 where at the end of the central tube elements to distribute the outflowing raw gas to ensure a uniform outflow.

Die Lösung gemäß Patent DE 10 2007 042 543 besitzt den Nachteil, dass der Freiraum durch Rohrleitungen größeren Durchmessers für die Rohgasabführung und die Dachkonstruktion Ablagerungsflächen für mitgeführte Schlacken und Stäube bietet, was erfahrungsgemäß zu Verstopfungen führt. DE 10 2006 031816 erfordert ein gleichmäßiges Abströmen des heißen Rohgases aus dem Vergasungsraum, weil sonst die Gefahr der thermischen Überlastung der drucktragenden Behälterwände bestehen könnte. Die Anordnung eines Venturirohres nach DE 199 52 754 kann zu unerwünschten Druckschwankungen im Vergasungsraum führen, die wegen ihrer kurzen Wirkungszeit regelungstechnisch kaum auszugleichen sind. Einbauten in den Quench- und Waschraum, wie in den Patenten DD 256 051 und DD 224 045 können durch die puzzolanischen Eigenschaften besonders der Feinstaubanteile bei bestimmten Kohle- und Aschetypen zu zementfesten Aufwachsungen führen, die gleichfalls zu Verstopfungen und zur Erhöhung des Druckverlustes führen. The solution according to patent DE 10 2007 042 543 has the disadvantage that the free space through pipes of larger diameter for the Rohgasabführung and the roof construction provides deposition surfaces for entrained slags and dusts, which leads experience to blockages. DE 10 2006 031816 requires a uniform outflow of hot raw gas from the gasification chamber, otherwise the risk of thermal overload of the pressure-bearing container walls could exist. The arrangement of a Venturi tube after DE 199 52 754 can lead to undesirable pressure fluctuations in the gasification chamber, which are hardly compensated control technology because of their short duration of action. Built into the quench and washroom, as in the patents DD 256 051 and DD 224 045 Due to the pozzolanic properties of particulate matter, certain types of coal and ash can lead to cement-resistant growths, which also lead to blockages and an increase in the pressure loss.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Quench- und Waschsystems für einen Flugstromvergasungsreaktor zur Kühlung des heißen Vergasungsgases und der mitgeführten flüssigen Schlacke, wobei sowohl eine Abkühlung des heißen Rohgases bis auf die vom Verfahrensdruck bedingte Temperatur der Wasserdampfsättigung und eine gleichzeitige Abscheidung von Schlacke und Staub erreicht werden soll. Weiterhin soll die damit ablaufende Konvertierungsreaktion zwischen Kohlenmonoxid und Wasserdampf zu einem höheren Wasserstoffanteil im Rohgas führen. The object of the invention is to provide a quenching and washing system for a Entrained flow gasification reactor for cooling the hot gasification gas and the entrained liquid slag, wherein both a cooling of the hot raw gas to be achieved by the process pressure-related temperature of the water vapor saturation and a simultaneous deposition of slag and dust. Furthermore, the resulting conversion reaction between carbon monoxide and water vapor should lead to a higher proportion of hydrogen in the raw gas.

Die Aufgabe wird durch ein kombiniertes Rohgaswaschsystem mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst, wobei Unteransprüche vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergeben. The object is achieved by a combined Rohgaswaschsystem with the features of the first claim, wherein sub-claims reflect advantageous embodiments of the invention.

Durch die Erfindung ist ein kombiniertes Quench- und Waschsystem für einen Flugstromvergasungsreaktor mit primärer, sekundärer und tertiärer Stufe gebildet. Durch mehrere hintereinander geschaltete Stufen in einem Quenchsystem werden zum Einen ein hoher Abscheidungsgrad an Partikeln und zum Anderen eine Abkühlung des Rohgases bis auf den vom Anlagendruck bedingten Wasserdampftaupunkt, was einen hohen Wasserstoffanteil im Rohgas ermöglicht, erzielt. The invention provides a combined quench and wash system for a primary, secondary, and tertiary entrainment gasification reactor. By several successive stages in a quench system on the one hand a high degree of separation of particles and on the other a cooling of the raw gas to the system pressure caused by the water vapor dew point, which allows a high hydrogen content in the raw gas achieved.

Erfindungsgemäß wird das 1200 bis 1900°C heiße Vergasungsrohgas bei Drücken bis 10 MPa einem mehrstufigen Kühl- und Waschsystem unterzogen. Dabei wird das Rohgas aus dem Vergasungsraum 1 über eine gemeinsame wassergekühlte Gas- und Schlackeaustrittsvorrichtung 3, ein anschließendes gleichfalls wassergekühltes Leitrohr 4 und ein im Zentrum des Quenchraumes befindliches Zentralrohr 5 einem Wasserbad 9 zugeführt. Am Ende des Leitrohres wird in einer ersten Kühlstufe soviel Wasser in den Gas- und Schlackestrom eingedüst, dass die Erweichungstemperatur der Schlacke von 800 bis 1000°C unterschritten wird. Der Durchmesser des in weiteren Stufen berieselten Zentralrohres wird so gewählt, dass die Gasgeschwindigkeit 20 m/s nicht überschreitet. Das Zentralrohr taucht in das Wasserbad als zweite Kühl- und Reinigungsstufe ein, wobei das Rohgas fein verteilt im Wasserbad und dem darüber liegenden freien Ringspalt nach oben strömt und gleichzeitig von groben Staub- und Schlacketeilchen weiter befreit wird. Der einbautenfreie Ringraum wird dazu in mehreren Stufen durch Düsenringe als dritte Reinigungsstufe bedüst. Der Ringraum wird so dimensioniert, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Rohgases 0,5 m/s nicht überschreitet. Das bis auf die Sättigungstemperatur gekühlte Rohgas verlässt oben die Quencheinrichtung und wird weiteren Aufbereitungsstufen zur Erzeugung eines anwendungsfähigen Reingases zugeführt. Der Druckmantel wird gegen Überhitzung, Abrasion und Korrosion durch einen Innenmantel geschützt, wobei der Zwischenraum laufend mit Wasser gespült wird, das auf der Innenseite des Innenmantels als Wasserfilm nach unten fließt. Der Innenmantel mit seinem Wasserfilm trägt zur weiteren Kühlung und Reinigung des Rohgases bei. Die abgeschiedene Schlacke wird gemeinsam mit Grobstaub unten aus dem Quencher abgeführt. Der Wasserstand im Ringraum wird durch eine geregelte Abführung des Überschusswassers 16 auf dem gewünschten Niveau gehalten. Das Zentralrohr 5 kann als doppelwandiges Zentralrohr 24 ausgestaltet sein, das einen Ringkanal bildet, in den am oberen Ende Kühlwasser 25 zugeführt wird. Das Kühlwasser 25 tritt durch den Ringspalt am unteren Ende in das Wasserbad 9 aus. Das Kühlwasser 25 dient der Kühlung des Zentralrohres 24, wodurch auch das daran vorbeistreichende Rohgas gekühlt wird. According to the invention, the 1200 to 1900 ° C hot gas raw gas is subjected to a multi-stage cooling and washing system at pressures up to 10 MPa. The raw gas from the gasification room 1 via a common water-cooled gas and slag outlet device 3 , a subsequent likewise water-cooled guide tube 4 and a central tube located in the center of the quench space 5 a water bath 9 fed. At the end of the draft tube so much water is injected into the gas and slag stream in a first cooling stage that the softening temperature of the slag is below 800 to 1000 ° C. The diameter of the central pipe sprinkled in further stages is chosen so that the gas velocity does not exceed 20 m / s. The central tube dips into the water bath as a second cooling and purification stage, wherein the raw gas flows finely distributed in the water and the overlying free annular gap flows upwards and is further freed from coarse dust and slag particles on. The built-in annulus is sprayed in several stages through nozzle rings as a third cleaning stage. The annulus is dimensioned so that the flow velocity of the raw gas does not exceed 0.5 m / s. The crude gas cooled to the saturation temperature leaves the quench device at the top and is fed to further preparation stages for the production of a usable clean gas. The pressure jacket is protected against overheating, abrasion and corrosion by an inner jacket, wherein the gap is continuously flushed with water flowing down on the inside of the inner shell as a water film. The inner jacket with its water film contributes to further cooling and purification of the raw gas. The separated slag is discharged together with coarse dust down from the quencher. The water level in the annulus is controlled by a discharge of excess water 16 kept at the desired level. The central tube 5 can be used as a double-walled central tube 24 be configured, which forms an annular channel, in the upper end of cooling water 25 is supplied. The cooling water 25 enters through the annular gap at the bottom in the water bath 9 out. The cooling water 25 serves to cool the central tube 24 which also cools the raw gas passing by.

Im Folgenden wird die Erfindung an drei Ausführungsbeispielen anhand von drei Figuren erläutert. Dabei zeigen: In the following the invention will be explained in three embodiments with reference to three figures. Showing:

1 ein Quenchsystem mit Zentralrohr und wasserbeaufschlagtem Innenmantel, 1 a quench system with central tube and water-loaded inner jacket,

2 ein Quenchsystem mit Zentralrohr und Leiteinrichtung und 2 a quench system with central tube and guide and

3 ein Quenchsystem mit wassergefülltem Zentralrohr als Doppelmantel. 3 a quench system with water-filled central tube as a double jacket.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente. In the figures, like names denote like elements.

In einem Vergasungsreaktor 1 nach 1 mit einer Begrenzung des Reaktionsraumes durch einen Kühlschirm 2 werden bei einer Bruttoleistung von 500 MW 68 t/h Kohlenstaub unter Zugabe eines sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels und von Dampf mittels autothermer Partialoxiation bei einem Betriebsdruck von 4,1 MPa in Rohgas und flüssige Schlacke überführt. Die produzierte feuchte Rohgasmenge von 145000 m³ i.N./h und die aus der Brennstoffasche entstandenen 4,7 Mg/h flüssige Schlacke strömen gemeinsam bei Temperaturen von 1700°C durch den Gas- und Schlackeaustrag 3 und das Leitrohr 4 in das Zentralrohr 5 der Quench- und Waschvorrichtung 6. Am unteren Ende des Leitrohres 4 ist die erste primäre Kühl- und Waschstufe angeordnet, dargestellt durch die Wassereindüsung 7 am Ende des Leitrohres 4 und direkt am Kopf des Zentralrohres 5 als Verdüsung 8. Die eingedüste Wassermenge ist so bemessen, dass das Rohgas und die flüssige Schlacke bis unter die Erweichungstemperatur der Schlacke von 800 bis 1000°C abgekühlt werden. Dieser Temperaturbereich ermöglicht gleichzeitig mit der katalytischen Wirkung der Asche eine genügend hohe Reaktionsgeschwindigkeit der Konvertierungsreaktion, so dass der Wasserstoffgehalt im Rohgas unter den genannten Bedingungen um 6,4 Vol% ansteigt. Das Zentralrohr 5 führt das teilgekühlte Rohgas und die bereits verfestigte Schlacke in das Wasserbad 9, wobei das Rohgas in Form einer Blasensäule 10 nach oben steigt und sich im Ringspalt 11 sammelt. Schlacke und Grobstaub sammeln sich im Unterteil des Wasserbades 9 und werden über den Schlackeaustrag 12 aus dem System ausgeschleust. Die Blasensäule 10 bildet das zweite Kühl- und Waschsystem. Das im Ringspalt 11 nach oben steigende Rohgas wird durch einen oder mehrere übereinander angeordnete Düsenringe 13 und 14 endgültig bis auf die dem Druck entsprechenden Sättigungstemperaturen von 200–220°C gekühlt und auch bereits von einem Teil der feineren Staub- und Schlackeanteile in dieser dritten Kühl- und Waschstufe befreit. Das gekühlte und gewaschene Rohgas wird über den Rohgasabgang 15 von der Quench- und Wachvorrichtung 6 in weitere Systeme zur Reingaserzeugung überführt. Das überschüssige Quenchwasser wird aus dem Wasserbad 9 über 16 geregelt abgeführt, um den erforderlichen Wasserstand einhalten zu können. Das Überschusswasser wird gereinigt und der Quench- und Waschvorrichtung 6 im Kreislauf wieder zugeführt. Zum Schutz des Druckmantels 17 gegen Erosion und Korrosion wird ein Innenmantel 18 angebracht, wobei der entstehende Ringspalt 19 über die Zuführung 20 mit feststofffreien Kondensaten oder Speisewasser bespeist wird. Dieses Wasser rieselt als Wasserfilm 21 an der Innenseite des Innenmantels 18 herab und wird im Wasserbad 9 gesammelt. In a gasification reactor 1 to 1 with a limitation of the reaction space through a cooling screen 2 At a gross output of 500 MW, 68 t / h of pulverized coal are converted into crude gas and liquid slag with the addition of an oxygen-containing gasification agent and steam by means of autothermal partial oxidation at an operating pressure of 4.1 MPa. The produced wet crude gas of 145000 m ³ iN / h and resulting from the fuel ash 4.7 Mg / h liquid slag flow together at temperatures of 1700 ° C by the gas and slag discharge 3 and the guide tube 4 in the central tube 5 the quenching and washing device 6 , At the bottom of the draft tube 4 is the first primary cooling and washing stage arranged, represented by the water injection 7 at the end of the draft tube 4 and directly on the head of the central tube 5 as atomization 8th , The injected amount of water is such that the raw gas and the liquid slag are cooled to below the softening temperature of the slag from 800 to 1000 ° C. This temperature range allows simultaneously with the catalytic effect of the ash a sufficiently high reaction rate of the conversion reaction, so that the hydrogen content in the raw gas under the conditions mentioned increases by 6.4% by volume. The central tube 5 Introduces the partially cooled raw gas and the already solidified slag in the water bath 9 , wherein the raw gas in the form of a bubble column 10 rises up and in the annular gap 11 collects. Slag and grit accumulate in the lower part of the water bath 9 and become over the slag discharge 12 removed from the system. The bubble column 10 forms the second cooling and washing system. The in the annular gap 11 upward rising raw gas is through one or more superimposed nozzle rings 13 and 14 finally cooled to the pressure corresponding saturation temperatures of 200-220 ° C and already freed from a part of the finer dust and slag content in this third cooling and washing stage. The cooled and washed raw gas is passed through the raw gas outlet 15 from the quench and watch device 6 converted into other systems for pure gas production. The excess quench water is removed from the water bath 9 above 16 regulated discharged in order to meet the required water level can. The excess water is cleaned and the quench and washer 6 recycled in the circuit. To protect the pressure jacket 17 against erosion and corrosion becomes an inner shell 18 attached, wherein the resulting annular gap 19 about the feeder 20 is fed with solids-free condensates or feed water. This water trickles as a water film 21 on the inside of the inner jacket 18 down and is in a water bath 9 collected.

Unter den gleichen Ausgangsbedingungen wie im Beispiel nach 1 zeigt 2 eine veränderte sekundäre Kühl- und Waschstufe. Rohgas und flüssige Schlacke werden zunächst in der primären Kühl- und Waschstufe am unteren Ende des Leitrohres 4 wie beschrieben intensiv besprüht und zum unteren Ende des Zentralrohres 5 geleitet. Zwischen dem Zentralrohr 5 und dem Druckmantel 17 wird ein unteres Leitrohr 22 so angeordnet, dass das austretende Rohgas im ausgebildeten Zwischenraum als Blasensäule nach oben strömt und die sekundäre Kühl- und Waschstufe bildet. Das untere Leitrohr 22 ist gegenüber dem Zentralrohr 5 nach unten versetzt, so dass das Rohgas zur Blasensäule 23 geführt wird. Das untere Leitrohr 22 schützt den Druckmantel 17 vor Erosion durch im Rohgas mitgeführte Schlacketeilchen. Das Rohgas gelangt nach Druckströmen der Blasensäule 23 in den Ringspalt 11, wo als tertiäre Quench- und Reinigungsstufe nochmals eine intensive Besprühung mit Wasser durch eine oder mehrere Düsenringe erfolgt. Rohgas- und Schlackeabführung bleiben wie beschrieben erhalten, ebenso die Regelung des Füllstandes des Wasserbades 9. Under the same starting conditions as in the example 1 shows 2 an altered secondary cooling and washing stage. Crude gas and liquid slag are first in the primary cooling and washing stage at the lower end of the guide tube 4 as described intensively sprayed and to the lower end of the central tube 5 directed. Between the central tube 5 and the pressure jacket 17 becomes a lower guide tube 22 arranged so that the exiting raw gas flows in the space formed as a bubble column upward and forms the secondary cooling and washing stage. The lower guide tube 22 is opposite the central tube 5 offset down so that the raw gas to the bubble column 23 to be led. The lower guide tube 22 protects the pressure jacket 17 against erosion by slag particles carried in the raw gas. The raw gas reaches the bubble column pressure 23 in the annular gap 11 , where, as the tertiary quenching and purification stage, another intensive spraying with water takes place through one or more nozzle rings. Crude gas and slag removal remain as described, as well as the control of the level of the water bath 9 ,

Unter den gleichen Ausgangsbedingungen wie Beispiel nach 1 zeigt 3 ein doppelwandiges Zentralrohr 24. Zum Schutz gegen zu starke Erhitzung wird das Zentralrohr doppelwandig ausgeführt und im entstehenden Ringspalt mit Wasser gekühlt. Das Wasser tritt oben in den Ringspalt des Zentralrohres 24 ein und tritt am unteren Ende in das Wasserbad 9 aus. Das Quench- und Waschsystem nach 3 kann zusätzlich mit einem Innenmantel 18 oder einem inneren Leitrohr 22 (beides hier nicht eingezeichnet) ausgerüstet sein. Under the same starting conditions as example after 1 shows 3 a double-walled central tube 24 , To protect against overheating the central tube is double-walled and cooled in the resulting annular gap with water. The water enters the top of the annular gap of the central tube 24 and enters the water bath at the bottom 9 out. The quench and wash system after 3 Can additionally with an inner jacket 18 or an inner draft tube 22 (both not shown here).

Die Erfindung ist auch durch ein Verfahren zur Behandlung von Rohgasen und flüssiger Schlacke, die bei der Flugstromvergasung mit Temperaturen von 1200 bis 1900°C und Drucken bis 10 MPa anfallen, gegeben, wobei das heiße Rohgas und die flüssige Schlacke aus einem mit einem Kühlschirm (2) begrenzten Vergasungsreaktor (1) über einen Gas- und Schlackeaustrag (3) und einem wassergekühlten Leitrohr (4) in eine dreistufige Quench- und Waschvorrichtung (6) überführt wird, wobei als primäre Waschstufe am unteren Ende des Leitrohres (4) und am Beginn des Zentralrohres (5) eine intensive Verdüsung von Wasser derart stattfindet, das die mitgeführte flüssige Schlacke mindestens bis unter den Erweichungspunkt zwischen 800 und 1000°C abgekühlt wird und die Konvertierungsreaktion von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Wasserstoff durch die hohe Reaktionsgeschwindigkeit und die katalytische Wirkung der Asche bis nahe an das Gleichgewicht abläuft, wobei ein Zentralrohr (5) angeordnet ist, das Rohgas und Schlacke in ein Wasserbad überführt, wobei Rohgas und Schlacke getrennt werden und das Rohgas in einer Blasensäule als sekundäre Quench- und Waschstufe nach oben steigt, wobei die Höhe des Wasserbades (9) durch eine Regelung zur Abführung des Überschusswassers auf auf ein vorgegebenes Niveau eingestellt wird, wobei Rohgas und Waschwasser am oberen Ende der Blasensäule getrennt werden, wobei das Rohgas im als Ringraum (11) durch Berieselung mittels einer oder mehrerer Düsenringe als tertiäre Quench- und Waschstufe einer Feinschlackeabscheidung und Abkühlung unterzogen wird, bis die vom Verfahrensdruck bedingte Temperatur des Waserdampftaupunktes erreicht wird, und wobei das gekühlte und gewaschene Rohgas am oberen Ende (15) des Quench- und Waschsystems (6) abgezogen und weiteren Behandlungsstufen zur Erzeugung eines Reingases zugeführt wird. The invention is also provided by a process for the treatment of raw gases and liquid slag obtained in the entrainment gasification with temperatures of 1200 to 1900 ° C and pressures to 10 MPa, wherein the hot raw gas and the liquid slag from a with a cooling screen ( 2 ) limited gasification reactor ( 1 ) via a gas and slag discharge ( 3 ) and a water-cooled guide tube ( 4 ) into a three-stage quenching and washing device ( 6 ), wherein as a primary washing stage at the lower end of the guide tube ( 4 ) and at the beginning of the central tube ( 5 ) takes place an intensive atomization of water such that the entrained liquid slag is cooled to at least below the softening point between 800 and 1000 ° C and the conversion reaction of carbon monoxide with water vapor to hydrogen by the high reaction rate and the catalytic action of the ash to close to the Equilibrium, with a central tube ( 5 ), the raw gas and slag is transferred to a water bath, wherein crude gas and slag are separated and the crude gas in a bubble column as a secondary quenching and washing step rises to the top, the height of the water bath ( 9 ) is adjusted by a control for discharging the excess water to a predetermined level, wherein raw gas and wash water are separated at the upper end of the bubble column, wherein the raw gas in the annular space ( 11 ) is subjected to a Feinschlackeabscheidung and cooling by sprinkling by means of one or more nozzle rings as a tertiary quenching and washing stage until the temperature of the Waserdampftaupunktes caused by the process pressure is reached, and wherein the cooled and scrubbed raw gas at the upper end ( 15 ) of the quenching and washing system ( 6 ) is withdrawn and fed to further treatment stages for generating a clean gas.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DD 224045 [0005]

Claims

A crude gas scrubbing system with a high degree of separation of dust in an entrainment gasification device for the conversion of ash-containing fuels with a free-gasification agent to a raw gas with a high hydrogen content, in which - the fuel in a gasification reactor ( 1 ) is reacted at temperatures of 1200 to 1900 ° C and process pressures up to 10 MPa to crude gas and liquid slag, - the raw gas and the liquid slag via a gas and slag discharge ( 3 ) into one below the gasification reactor ( 1 ) arranged quencher ( 6 ), - in the quencher ( 6 ) with the gas and slag discharge ( 3 ) connected central tube ( 5 ) in a water bath located at the lower end of the quencher ( 9 ), - at the upper end of the central tube ( 5 ) an injection of water ( 7 . 8th ) is given in the raw gas and slag stream, - at the lower end of the central tube ( 5 ) the slag in the water bath ( 9 ) is separated and the raw gas in a bubble column ( 10 ) outside the central tube ( 5 ) rises to the top, - the raw gas via a arranged in the upper part of the quencher raw gas outlet ( 15 ) leaves the quencher, - the raw gas on the way between the surface of the water bath ( 9 ) and the raw gas outlet ( 15 ) by at least one nozzle ring ( 13 . 14 ) is sprayed with water, - between the pressure jacket ( 17 ) of the quencher and an inner jacket ( 18 ) an annular gap ( 19 ) is formed such that water supplied below ( 20 ) rises in the annular gap, sloshes over the upper edge of the inner shell and on the inside of the inner shell as a water film ( 21 ) runs down.

Rohgaswaschsystem according to claim 1, characterized in that the central tube ( 5 ) via a guide tube ( 4 ) with the gas and slag discharge ( 3 ) and an injection of water ( 7 ) is given in the center of the guide tube.

Rohgaswaschsystem according to any one of the preceding claims, characterized in that the central tube ( 5 ) via a guide tube ( 4 ) with the gas and slag discharge ( 3 ) Is connected and the cooling water for the guide tube is injected at the lower end of the guide tube in the hot raw gas and slag stream.

Rohgaswaschsystem according to any one of the preceding claims, characterized in that the central tube ( 5 ) is designed double-walled to an annular channel and the ring channel at the top supplied cooling water ( 25 ) at the annular gap in a water bath ( 9 ) exit.

Rohgaswaschsystem according to any one of the preceding claims, characterized in that the lower end of the central tube ( 5 ) from a guide tube ( 22 ) is concentrically enclosed.

Rohgaswaschsystem according to claim 5, characterized in that the lower end of the guide tube ( 22 ) lower than the lower end of the central tube ( 5 ) and a gap for slag discharge ( 12 ) leaves.

Rohgaswaschsystem according to claim 5 or 6, characterized in that the upper end of the guide tube ( 22 ) over the surface of the water bath ( 9 protrudes).

Rohgaswaschsystem according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the bubble column in the annular space between the central tube ( 5 ) and the guide tube ( 22 ) trains.

Rohgaswaschsystem according to any one of the preceding claims, characterized in that the speed of the raw gas in the central tube ( 5 . 24 ) is less than 20 m / s.

Rohgaswaschsystem according to any one of the preceding claims, characterized in that the raw gas in the space formed as a free space ( 11 ) has an average flow velocity less than 0.5 m / s.

Rohgaswaschsystem according to any one of the preceding claims, characterized in that the raw gas is cooled in the quencher to the temperature of the water vapor saturation caused by the process pressure.