DE10325912A1

DE10325912A1 - Verfahren zum Beschicken eines Festbettreaktors zur Abfallvergasung

Info

Publication number: DE10325912A1
Application number: DE10325912A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. Polensky (FH); Thomas Dipl.-Ing. Krause (Fh); Volker Dipl.-Phys. Schimmeier; Andreas Dipl.-Ing. Jochmann
Original assignee: Energiewerke Schwarze Pumpe AG; Sekundarrohstoff-Verwertungszentrum Schwarze Pumpe GmbH
Current assignee: Energiewerke Schwarze Pumpe AG; Sekundarrohstoff-Verwertungszentrum Schwarze Pumpe GmbH
Priority date: 2003-06-07
Filing date: 2003-06-07
Publication date: 2005-01-20
Also published as: CZ2004286A3; CZ295741B6

Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf die Vergasung von festen oder verfestigten organischen Abfallstoffen separat oder im Gemisch mit Kohle, die dem Festbettreaktor diskontinuierlich über eine Abfallvergasungsstoffschleuse (Schleuse) zugeführt werden. Die Bespannung der Schleuse erfolgt gleichzeitig von oben in den freien Raum oberhalb der Vergasungsstoffschüttung (Schüttung) und von unten in die Schüttung hinein innerhalb des konischen Teils der Schleuse oberhalb des unteren Verschlußkegels. Der Druck des Bespannungsmediums entspricht dem Reaktordruck, und die von oben und von unten zugeführten Mengen des Bespannungsmediums sind in etwa gleich.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Vergasung von festen Abfällen in Festbettreaktoren unter höherem als atmosphärischen Druck. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf das Schleusensystem zur Zuführung der festen Abfälle in den Festbettreaktor.

Festbettreaktoren werden mit einem Ein- oder Zweischleusensystem (DE OS 26 07 754 oder DD 200 679/9) betrieben. Vor der Entleerung des Inhaltes dieser Schleusensysteme in den Reaktor werden die Schleusen bespannt, d.h. auf Reaktordruck oder einen höheren Druck gebracht. Bespannt wurde von einigen Betreibern mit Rohgas aus dem Gaskreislauf, von anderen mit Kohlendioxid oder Stickstoff (DD 147 249, DE 26 07 754 ). Die Bespannung der Schleusen erfolgte nach der zum Stand der Technik ermittelten Literatur ausschließlich durch Einleitung des Bespannungsmediums in den Oberteil der Schleuse, d.h. in einen schüttgutfreien Teil ( DE 26 07 754 , DD 147 249, DD 207 729, DD285 790, DD 289 775 u.a.). Diese Art der Bespannung von oben war für die in der Regel eingesetzten Vergasungsstoffe , wie stückige Braunkohle, Briketts oder nichtbackende Steinkohle geeignet und ausreichend.

Während des Betriebes entstehende Anbackungen an den inneren Schleusenwänden oder schlechtrutschende Massen wurden durch zusätzlichen messtechnischen Aufwand erfasst und auf herkömmliche Art beseitigt (DD 142 558). Der untere Schleusenverschluss gegen den Reaktor, der bei modernen Reaktoren ein Kegelverschluss ist, ist den Temperaturen, die im Reaktorteil anstehen, ausgesetzt. Bei einem Reaktorbetrieb kontinuierlicher Art halten sich die Temperaturen im Reaktoroberteil in Grenzen, da ständig kaltes Vergasungsgut zugegeben wird. Seit Einführung der sogenannten abgesenkten Schüttung zur Leistungssteigerung nach DD 207 729 steigen die Temperaturen im Reaktoroberteil mit dem jeweiligen Absenken der Schüttung im Reaktor an, was bei den unteren Kegelverschlüssen der Schleusen zu Störungen führen kann.

Seit der Umstellung der Einsatzstoffe von Weichbraunkohle, Briketts oder nichtbackender Steinkohle hin zu Gemischen aus festen oder verfestigten or ganischen Abfallstoffen, die separat oder im Gemisch mit Kohlen eingesetzt werden, verändert sich das Verhalten der Einsatzstoffe im Schleusensystem. Die unterschiedlichen Abfallgemische weisen unterschiedliche Körnungsbänder auf. Da der Bespannungsvorgang mit Drücken oberhalb des Reaktordrucks betrieben wird, kann es zu Verdichtungen der Schüttung in der Schleuse kommen, wodurch der Vergasungsstoff nach dem Öffnen des unteren Verschlusskegels nicht mehr selbständig in den Reaktor abfließt. Hinzu kommt noch, dass bedingt durch die aus Leistungsgründen betriebene Fahrweise mit abgesenkter Schüttung im Reaktor die hohen Temperaturen im Oberteil des Reaktors zur Erhitzung des unteren Schleusenkegels führen und zur Zeit des Öffnens dieses Kegels noch höhere Temperaturen auf die Kunststoffbestandteile des Abfallgemisches einwirken, was zu deren Verschmelzen und zur zusätzlichen Bildung von Anbackungen führt. Um diese Verschmelzen und die Bildung von Anbackungen zu verhindern, wird ein Bespannungsdruck von ca. 1–1,5 bar über Reaktordruck gefahren, um dem Eindringen von heißem Rohgas in die Schleuse entgegen zu wirken.

Das bisher praktizierte Verfahren weist somit eine Reihe von Nachteilen auf, die im folgenden genannt werden sollen:

1. Durch die Bespannung der Schleuse von oben, besonders bei der Bespannung mit den genannten Drücken von 1–1,5 bar über dem Reaktordruck, kommt es zur Verdichtung der Schüttung in der Schleuse.
2. Durch die Bespannung der Schleuse mit den genannten Drücken werden größere Mengen an Bespannungsmedien, beispielsweise Stickstoff, in das Rohgas abgegeben, was bei der nachgeschalteten Gasverwertung zu Nachteilen führt.
3. Hängerbildungen und Verstopfungen im Auslauf der Schleuse werden grundsätzlich mit einem Bespannungsdruck von ca. 1–1,5 bar über dem Reaktordruck bekämpft.
4. Durch die Fahrweise der Reaktoren mit abgesenkter Schüttung aus Leistungsgründen heizt sich der unter Verschlusskegel der Schleuse durch die steigenden Temperaturen im Reaktoroberteil auf, und eine Kühlung erfolgt erst während des Beschickungsvorganges durch den Vergasungsstoff.

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen störungsfreien Durchlauf des Vergasungsstoffes, bestehend aus festen oder verfestigten organischen Abfallstoffen, die separat oder im Gemisch mit Kohle eingesetzt werden, durch die Abfallvergasungsstoffschleuse in den Abfallvergasungsreaktor, der nach dem Verfahren der abgesenkten Schüttung betrieben wird, zu ermöglichen. Weiter soll die zeitweise Überhitzung des unteren Schleusenkegels dieser Abfallvergasungsstoffschleuse verhindert werden.

Die Lösung des Problems erfolgt dadurch, dass das Bespannungsmedium, beispielsweise Stickstoff, zusätzlich zur Zuführung in die Abfallvergasungsstoffschleuse auf herkömmliche Art in das abfallstofffreie Oberteil dieser Schleuse, auch von unten in den konischen Auslauf der Schleuse dicht oberhalb des Schleusenkegels zugegeben wird. Die zusätzliche Bespannung von unten erfolgt mit dem gleichen Bespannungsmedium, das auch dem Oberteil der Schleuse zugeführt wird und erfolgt auch mit gleichem Druck. Der Druck des Bespannungsmediums entspricht dem Reaktordruck. Zur Zuführung des Bespannungsmediums von unten werden Einblasdüsen gleichmäßig um den Umfang verteilt, die mit einer Ringleitung verbunden sind.

Drosseleinsätze sorgen dafür, dass die Menge des zugeführten Bespannungsmediums von oben und unten in etwa gleich ist. Die Bespannung erfolgt gleichzeitig von oben und unten. Die Möglichkeit einer getrennten Bespannung von oben oder von unten bleibt erhalten.

Die neue Lösung bietet folgende Vorteile:

1. Durch die gleichzeitige Bespannung der Vergasungsstoffschleuse von oben und von unten ist eine Verdichtung des Abfallgemisches in der Abfallvergasungsstoffschleuse ausgeschlossen und ein besseres Anlaufen beim Öffnen des unteren Verschlusskegels ist die Folge.
2. Durch die Bespannung von oben und unten wird der untere Verschlusskegel zum Zeitpunkt der höchsten Temperaturen im Abfallstoffvergaser gekühlt. Damit ist eine höhere Liegezeit des unteren Verschlusskegels zu erwarten.
3. Eine Hängerbildung in der Abfallvergasungsstoffschleuse kann mit dieser Lösung durch kurzzeitiges Ent- und Bespannen der Abfallvergasungsstoffschleuse beseitigt werden. Das bisher unumgängliche Eintragen größerer Mengen von Bespannungsmedium in den Reaktor durch die Bespannungsdrücke 1 bis 1,5 bar über dem Reaktordruck entfällt gänzlich.
4. Durch optimale Anpassung der Drosseleinsätze ist eine schnellere Bespannung der Abfallvergasungsstoffschleuse und damit eine bessere Leistungsanpassung möglich.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert werden:
Bild 1 zeigt die Abfallstoffschleuse und das Reaktoroberteil Einer Abfallvergasungsstoffschleuse (1) eines Festbettvergasungsreaktors zur Abfallvergasung (2) wird je nach Schüttdichte des Abfallstoffgemisches und der Größe der Abfallstoffschleuse und in Abhängigkeit von der Standmessung variabel eine bestimmte Menge zugeführt.
Bei einem angenommenen Beispiel sind es ca. 4,2 t Abfallstoffgemisch bestehend aus:
5 % Sonderstoffe kompaktiert ca. 0,21 t
10 % Teerschlammpellet ca. 0,42 t
30 % Kunststoff (Kompaktat, Pellet) ca. 1,26 t
5 % kontaminiertes Holz, geshredddert ca. 0,21 t
25 % BRAM (Brennstoff aus Müll) ca. 1,05 t
25% Kohle bestehend aus ca. 15,6% Steinkohle, ca. 6,25% Braunkohleknorpel und ca. 3,12 % Bruchbrikett ca. 1,05 t
Erfindungsgemäß wird dieser Schleusenfüllung ca. 230 Nm³ Stickstoff mit einem Druck von 24,5 bar zugegeben, davon werden 115 Nm³ von oben (4) und 115 Nm³ von unten (5) zugegeben. Die untere Zugabe (5) erfolgt über eine um den unteren konischen Teil der Schleuse verlegte Ringleitung (6) aus der Stickstoff über 4, jeweils um 90 ° versetzte, oder über 3, jeweils um 120° versetzt angeordnete Einblasdüsen zugegeben.

Claims

Verfahren zum Beschicken eines Festbettreaktors zur Abfallvergasung, der nach dem Verfahren der abgesenkten Schüttung betrieben wird, mit festen oder verfestigten organischen Abfallstoffen, die separat oder im Gemisch mit Kohle über eine Abfallvergasungsstoffschleuse (Schleuse) diskontinuierlich dem Festbettreaktor zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bespannung der Schleuse mit Bespannungsmedium gleichzeitig von oben in den freien Raum oberhalb der Abfallvergasungsstoffschüttung (Schüttung) und von unten in Höhe des konischen unteren Teils der Schleuse oberhalb des unteren Verschlusskegels in die Schüttung hinein erfolgt und dass weiter die von oben und unten zugeführten Mengen Bespannungsmedium in etwa gleich sind und der Druck des Bespannungsmediums dem Reaktordruck entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bespannung der Schleuse getrennt von oben oder von unten erfolgen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bespannungsmedium Hochdruckstickstoff sein kann.