DE10226556C1

DE10226556C1 - Vergasungsstoffmischung für die Abfallvergasung

Info

Publication number: DE10226556C1
Application number: DE2002126556
Authority: DE
Inventors: Joerg Buchholz; Wolfgang Rabe
Original assignee: Energiewerke Schwarze Pumpe AG
Current assignee: Sustec Schwarze Pumpe GmbH
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2022-06-15

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Abfallvergasung nach dem Prinzip der Festbettdruckvergasung. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zur Verbesserung der Kohle-Abfallgemischzuführung zur Vergasung und der Kohle-Abfallgemischvergasung im Festbett sowie zur Vereinfachung der Vergasung nachgeschalteten Prozesse durch Bereitstellung einer geeigneten Vergasungsstoffmischung aufzuzeigen. DOLLAR A Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine definierte Braunkohleknorpelmenge mit definierten Parametern im Kohleanteil des Vergasungsstoffgemisches eingestellt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Vergasung von Abfällen nach dem Verfahren der Festbettdruckvergasung. Die Erfindung dient zur verbesserten und wirtschaftlichen Verwertung der organischen Bestandteile der Einsatzstoffe Abfall und Kohle bei der Gaserzeugung und dient weiter der Vereinfachung von nachgeschalteten Prozessen. Insbesondere ist das Verfahren zur Verwertung von Haus- und Gewerbemüll, Klär- und Teerschlamm, Altholz, Elektronikschrott und anderen Mischabfällen geeignet.

Das konventionelle Grundprinzip der Festbettdruckvergasung, beschrieben in Schmidt "Technologie der Gaserzeugung" Band II-Vergasung-, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1964, beschreibt verschiedene Varianten, welche alle von einer eindeutigen Zonenausbildung mit Trockenzone, Schwelzone, Hochtempe raturentgasungszone, Vergasungszone (Reduktionszone), Verbrennungszone und Aschezone ausgehen. Der ausschließliche klassische Einsatzstoff bei der Festbett druckvergasung war Kohle. Die Anspruchslosigkeit der Festbettdruckvergasung an den Vergasungsstoff und die Möglichkeit der stofflichen Nutzbarkeit der Produkte haben unter anderem auch dazu geführt, Abfallstoffe einzusetzen.

In den meisten Vorschlägen zur Vergasung von Kohle-Abfallgemischen im Festbett wird das Braunkohlenbrikett als Kohlekomponente eingesetzt. Dies ist beispielsweise in DE 41 25 518 C1, DE 41 25 519 C1, DE 41 25 520 C1, DE 42 26 015 C1, DE 42 26 033 A1, DE 42 26 019 A1, DE 42 26 032 C1 und DE 42 26 034 C1 beschrieben. Braunkohlenbriketts neigen jedoch dazu, bei schneller Aufheizung zum Teil wieder in Ihre Ausgangsbestandteile zu zerfallen und somit einen hohen Feinkornanfall mit bekannten Nachteilen zu verursachen.

In DE 42 43 156 C1 wird vorgeschlagen, feinkörnige Abfälle gemeinsam mit feinkör niger Braunkohle zu verpressen. Großtechnische Versuche waren wenig erfolgreich und wurden schließlich abgebrochen.

Nach dem vorgeschlagenen Verfahren gemäß DE 196 21 921 C1 soll ein Einsatz stoff aus Müll für die Festbettvergasung hergestellt werden, der eine definierte hohe Thermostandsfestigkeit aufweist. Bei der Umsetzung des Verfahrens zeigte es sich, dass nur mit hohem apparativem Aufwand eine Umsetzung für Teilstoffströme ge lingt.

Der grundsätzliche Nachteil aller bisher beschriebenen und praktizierten Lösungen besteht darin, dass bisher bei der Festbettvergasung von Abfallstoffen keine allge meingültigen Möglichkeiten aufgezeigt werden, die thermische Stabilität und das Schütt- und Förderverhalten von Kohle-Abfallgemischen zu verbessern, den Fest stoffaustrag mit dem Rohgas und den Anfall des in den der Vergasung nachgeschal teten Anlagen entstehenden Teer-Öl-Feststoff-Wassergemisches zu verringern und gleichzeitig die Qualität und Verarbeitbarkeit desselben zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zur Verbesserung der Kohle- Abfallgemischzuführung zur Vergasung und der Kohle-Abfallgemischvergasung im Festbett sowie zur Vereinfachung der der Vergasung nachgeschalteten Prozesse durch Bereitstellung einer geeigneten Vergasungsstoffmischung aufzuzeigen.

Erfindungsgemäß wird der Kohleanteil in der Gesamtvergasungsstoffmischung bei der Abfallvergasung von Kohle-Abfallgemischen im Festbett von 5 bis 60% aus ei nem Gemisch von 10 bis 50% Braunkohle mit Wassergehalten von 10 bis 53% bei einer Körnung von 10 bis 150 mm als Rohbraunkohle und/oder als Braunkohlenbri ketts, bei einem Mindestanteil von 20% Rohbraunkohleknorpel im Braunkohleanteil mit Wassergehalten von < 50% und zu 50 bis 90% aus Steinkohle mit einer Kör nung von 10-80 mm, mit einem Wassergehalt von < 20%, eingestellt wonach die Kohlemischung eine derartige Thermostandsfestigkeit aufweist, dass nach einer Aufheizung auf 800°C und einer nachfolgenden Trommlung mit 25 Umdrehungen in einer Zeit von 1 min. der Feinkornanteil < 1 mm < 10% beträgt und wobei das Ver hältnis von Gesamtbraunkohle zu Steinkohle zusätzlich in Abhängigkeit von der Vis kosität und/oder der Siedeanalyse und/oder des Teeranteiles eines definierten Sie debereiches und/oder der Dichte des bei der Vergasung in den nachgeschalteten Anlagen entstehenden Teer-Öl-Feststoff-Wassergemisches so eingestellt wird, dass bei Erreichen eines oberen Grenzwertes der Braunkohleanteil erhöht und bei Errei chen eines unteren Grenzwertes der Braunkohleanteil verringert wird und dass diese Kohlemischung mit 40 bis 95% geeigneter Abfallstoffe vermischt ist.

Zur Bereitstellung der Vergasungsstoffmischung kann der Rohbraunkohleanteil mit dem Steinkohleanteil vor der Zugabe der Braunkohlebriketts -und/oder der Abfallan teile vorgemischt werden.

In großtechnischen Versuchen konnte nachgewiesen werden, dass der erfindungs gemäße Einsatzstoff ein wesentlich verbessertes Schüttgutverhalten gegenüber dem Ausgangszustand zeigt. Die Anzahl von Unterbrechungen des Dosierprozesses in und aus Eintragsschleusen in Festbettdruckvergaser infolge der Produktqualität und die damit in Verbindung stehenden Probleme, wie hohe Rohgasaustrittstemperatu ren, ungünstige Verbrauchs- und Ausbeutekennziffern hat sich um < 30% verringert. Die Ursache wird im Zusatz einer definierten Menge an Naturbraunkohleknorpel ge sehen, die auf Grund ihrer geometrischen abgerundeten Naturform wie Kugeln im Schüttgutstrom wirken.

Weiterhin wurde bei Voruntersuchungen gemessen, dass bei Anwendung des erfin dungsgemäßen Einsatzstoffes der Feststoffgesamtaustrag sowie Spitzenwerte des Feststoffaustrages mit dem Rohgas bei der Anwendung des Verfahrens um < 20% reduziert sind. Dies vereinfacht nachgeschaltete Aufbereitungsprozesse.

Der vorgeschlagene definierte Braunkohleanteil im Einsatzstoffgemisch führte zu einer Qualität des in den nachgeschalteten Anlagen entstehenden Teer-Öl-Feststoff- Wassergemisches, das darauf hin bei Normaldruck im Temperaturbereich von 70- 95°C problemlos lagerfähig und pumpbar ist. Vor Anwendung der vorgeschlagenen Lösung traten wiederholt Störungen im Lager- und Förderverhalten auf, die zusätzli che Aufwendungen in Form von Ölzumischungen, Heizaufwendungen bis zu Entlee rung von Teilsystemen mit Reparatur- und Reinigungsleistungen erforderten.

Eine Vormischung des Rohbraunkohleanteil mit dem Steinkohleanteil vor der Zuga be der Braunkohlebriketts- und/oder der Abfallanteile hat sich auf die Genauigkeit der Dosierung und Vergleichmäßigung der Gesamtvergasungsstoffqualität in Vorun tersuchungen günstig ausgewirkt.

Das im Verfahren erzeugte Gas kann nach mechanischer Reinigung und Abkühlung sowie Entschwefelung für energetische Zwecke, zum Betreiben von Gasturbinen und Gasmotoren sowie auch als Synthesegas eingesetzt werden. Die erzeugten flüssi gen Kohlenwasserstoffe können vermarktet oder auf einfache Weise in einer Flug stromvergasung zu Rohgas umgesetzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden näher beschrieben:

In eine Festbettdruckvergasungsanlage werden täglich

- 75 t Braunkohlenbriketts, 20% H₂O, 60-110 mm Körnung, Thermostandsfes tigkeit D1-Wert ist 20%,
- 200 t Steinkohle, 8% H₂O, 10-80 mm Körnung, Thermostandsfestigkeit D1- Wert ist 8%,
- Die Kohlemischung hat eine Thermostandsfestigkeit in Form des D1-Wertes von 11,3%,
- 830 t Abfallstoffe (Altholz, Kunststoffkompaktate, BRAM u. a.),

eingesetzt.

In den Eintragsschleusen der Festbettvergasung kommt es täglich zu einer Anzahl von Störungen im Schüttgutein- und -auslauf. In nachgeschalteten Anlagen werden im Mittel täglich 130 m³ Teer-Öl-Feststoff-Wassergemisch mit einer Dichte von 0,99 g/cm³ erzeugt. Auf Grund der hohen Dichte ist die Beirohrbeheizung ständig auf Ma ximallast zu fahren.

Angestrebt wird für einen Normalbetrieb eine Dichte im Bereich von 0,93 bis 0,97 g/cm³. Wird die Einsatzstoffmischung wie folgt geändert:

- 50 t Braunkohlenbriketts, 20% H₂O, 60-110 mm Körnung, Thermostandsfes tigkeit D1-Wert ist 20%,
- 50 t Braunkohleknorpel, 45% H₂O, 25-100 mm Körnung, Thermostandsfes tigkeit D1-Wert ist 4%,
- 175 t Steinkohle, 8% H₂O, 10-80 mm Körnung, Thermostandsfestigkeit D1- Wert ist 8%,
- Die Kohlemischung hat eine Thermostandsfestigkeit in Form des D1-Wertes von 9,4%,
- 830 t Abfallstoffe (Altholz, Kunststoffkompaktate, BRAM u. a.)

kommt es in den Eintragsschleusen des Festbettvergasers im täglichen Mittel zu rund noch 40% weniger Störungen im Schüttgutein- und -auslauf.

In nachgeschalteten Anlagen werden im Mittei täglich lediglich 90 m³ Teer-Öl- Feststoff-Wassergemisch mit einer Dichte von 0,95 g/cm³ erzeugt. Die Kohlebe schaffungskosten verringern sich und verbessern zusätzlich die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens.

Claims

1. Vergasungsstoffmischung für die Abfallvergasung nach dem Prinzip der Festbett druckvergasung, in welchem ein Gemisch aus organischen Abfallstoffen und Koh le zu Rohgas und flüssigen Kohlenwasserstoffen umgesetzt wird, wobei beides einer Weiterverarbeitung zugeführt wird, gekennzeichnet dadurch, dass der Einsatzstoff Kohle aus einem Anteil in der Gesamtmischung von 5 bis 60% be steht, dass dieser Kohleanteil wiederum ein Gemisch aus 10 bis 50% Braunkohle mit Wassergehalten von 10 bis 53% und zu 50 bis 90% aus Steinkohle, mit ei nem Wassergehalt von < 20% ist, dass der Braunkohlenanteil aus Rohbraunkoh le und/oder Briketts besteht mit einer Körnung von 10 bis 150 mm mit einem Min dest-Rohbraunkohleknorpelanteil von 20%, dass der Steinkohleanteil eine Kör nung von 10-80 mm aufweist, dass weiter diese Kohlemischung eine derartige Thermostandsfestigkeit aufweist, dass nach einer Aufheizung auf 800°C und einer nachfolgenden Trommlung mit 25 Umdrehungen in einer Zeit von 1 min. der Fein kornanteil < 1 mm < -10% beträgt und wobei das Verhältnis von Gesamtbraunkoh le zu Steinkohle zusätzlich in Abhängigkeit von der Viskosität und/oder der Siede analyse und/oder des Teeranteiles eines definierten Siedebereiches und/oder der Dichte des bei der Vergasung in den nachgeschalteten Anlagen entstehenden Teer-Öl-Feststoff-Wassergemisches so eingestellt ist, dass bei Erreichen eines oberen Grenzwertes der Braunkohleanteil erhöht und bei Erreichen eines unteren Grenzwertes der Braunkohleanteil verringert wird und dass diese Kohlemischung mit 40 bis 95% geeigneter organischer Abfallstoffe vermischt ist.

2. Vergasungsstoffmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohbraunkohleanteil mit dem Steinkohleanteil vor der Zugabe der Braunkohlebri ketts- und/oder der Abfallanteile vorgemischt ist.