DE1074803B

DE1074803B - Verfahren zur Brenngaserzeugung durch Vergasen feinzerteilter fester oder flüssiger Brennstoffe und/oder durch Spalten gasförmiger Brennstoffe in einer Wirbelschicht

Info

Publication number: DE1074803B
Application number: DENDAT1074803D
Authority: DE
Inventors: Heidelberg und Dr. Adolf Steinhofer Ludwigshafen/ Rhein Dr. Wilhelm Flesch
Original assignee: Badische Anilin and Sodafabrik AG
Current assignee: BASF SE
Publication date: 1960-02-04

Description

Verfahren zur Brenngaserzeugung durch Vergasen feinzerteilter fester oder fleissiger- Brennstoffe -und/oder -durch- Spalten gasförmiger Brennstoffe in einer Wirbelschicht Es ist bekannt, körnige, insbesondere feinkörnige Brennstoffe unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck in der Wirbelscfiicht'zu-vrgas'eri;-'rvobei endotherm reagierende Vergasungsmittel in den untersten Teil der Schicht und exotherm reagierende Vergasungsmittel in einem-Abstand darüber in die Brennstofffüllung eingeführt werden.
Es ist gleichfalls bekannt, gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe öder Kohlenwasserstoffe enthaltende Stoffe in einer Wirbelschicht:-zur-Erzeugung von Brenngasen zu spalten, wobei endotherm reagierende Vergasungsmittel, insbesondere Wasserdampf, von unten her durch den-Rest und exotherm reagierende Vergasungsmittel, insbesondere Sauerstoff, über dem Rost in die Wirbelschicht eingeführt werden.
Eine gewisse Schwierigkeit macht bei diesen Verfahren der aus der Wirbelschicht hochgerissene Flugstaub. Bei der Verwendung flüssiger oder gasförmiger Ausgangsstoffe bildet der bei der Spaltung dieser Brennstoffe entstehende Ruß den nächzuvergasenden Flugstaub. Es gelang bisher nicht, - ihn vor seinem Austritt aus dem Gaserzeuger in befriedigendem Maße zu vergasen. Man hat ihn deshalb außerhalb des Gaserzeugers abgeschieden und in die Wirbelschicht zurückgeführt. Beim Winkler-Gaserzeuger hat man allerdings schon versucht, die Vergasung des Flugstaubes im Gaserzeuger selbst vorzunehmen, indem man das hierfür benötigte Vergasungsmittel durch Düsen, die etwa 6 m über der Wirbelschicht konzentrisch, horizontal oder nach oben oder unten geneigt, in den Gaserzeugerraum hineinragen, zugab. Dabei wurde jedoch, insbesondere bei reaktionsträgen Brennstoffen, nur ein geringer Teil des im Flugstaub enthaltenen Kohlenstaubes vergast, weil-zur Vermeidung von Ascheansätzen die Vergasungstemperatur nicht über die Sinterungstemperatur der Flugasche steigen durfte. Zur Erzielung einer befriedigenden Vergasung des Kohlenstoffes im Flugstaub war es -erforderlich, eine Nachvergasung nach der Abscheidung des Flugstaubes aus dem erzeugten Gas anzuschließen.
Es wurde nun gefunden, daß der aus der Wirbelschicht hochgerissene Flugstaub sich im Gaserzeuger selbst ohne Bildung von Verschlackungen in den Gasabgängen oder an der Gaserzeugerausmauerung auch bei Temperaturen über dem Ascheerweichungspunkt vergasen läßt, wenn man den die Wirbelschicht verlassenden Flugstaub zuerst oberhalb der Wirbelschicht bei höherer Temperatur vergast, indem- man in die Grenzzone zwischen Wirbelschicht und Barüberliegendem Gasraum die exotherrn reagierenden Vergasungsmittel einbläst, und dann unmittelbar oberhalb dieser exothermen Nachvergasungszone die endotherm reagierenden Vergasungsmittel einführt.
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß exotherme und endotherme Reaktion nicht mehr nebeneinander in einer Zone, sondern räumlich getrennt in zwei übereinanderliegenden Zonen'vor sich gehen.
Bei der Arbeitsweise nach der Erfindung kann der Flugstaub in dem exothermen Teil der Nachvergasungszone schärferen Vergasungsbedingungen ausgesetzt werden, wodurch der Umsetzungsgrad des Kohlenstoffes im Flugstaub verbessert wird.
Beim Passieren des endothermen Teiles der Nachvergasungszone werden die im heißen Gas suspendierten teigigen Ascheteilchen so weit abgeschreckt, daß ein Ankleben derselben an der Gaserzeugerausmauerung vermieden wird. Es ist vorteilhaft, die endotherm reagierenden Vergasungsmittel teilweise tangential so einzublasen, das sich ein kühlender Schleier entlang der Ausmauerung der Nachverga;sungszone bildet. Besteht - in einzelnen Fällen trotzdem die Gefahr, daß sich Schlacke an der Gaserzeugerausmauerung oberhalb der Wirbelschicht ansetzt, so kann man dem dadurch entgegenwirken, daß man durch entsprechende Einstellung der in der Wirbelschicht aufwärts strömenden Vergasungsmittel dafür sorgt, daß die Wirbelschicht sich: der Staubvergasungszone so weit nähert, daß die Gaserzeugeraus= mauerung im Bereich der Staubvergasungszone zum mindestens zeitweise der Abriebwirkung der Wirbelschicht ausgesetzt wird. Eine zusätzliche Kühlmöglichkeit der -aus der endothermen Nachvergasungszone austretenden Flugasche bietet das Einblasen von Kühlmitteln, z. B. Dampf oder Wasser in feiner @Terteilung, in die Nachvers gasungszone quer zur Gasrichtung. Man kann aber auch den Gasweg oberhalb der Nachvergasungszone als Äbhitzekessel ausbilden.
Auf diese Weise kann .man durch Abkühlung der Reaktionsprodukte, beispielsweise von 1000 auf 200° C, die fühlbare Wärme zur Dampferzeugung nutzen.
Bei dem Verfahren arbeitet man in der Wirbelschicht bei Temperaturen von 800 bis 1200° C, vorteilhaft 900 bis 11001> C, -in- dem exothermen Teil der Nachvergasungszone bei Temperaturen von 1000 bis 1400° C, vorzugsweise bei 1100 bis 1300° C, und in dem.endothermen Teil bei $00 bis 1200° C,- vorzugsweise bei 900 bis 1100° C.
Nach dem Verfahren können feinverteilte Brennstoffe vergast werden, z. B. feinzerteilte Braun- oder Steinkohle mit einem Körnüngsbereich bis zu 20 mm, Erdöl und Erdgas.
Nach diesem Verfahren gelingt es, den Flugstaub oder den bei der Nachvergasung aus der Wirbelschicht hochgetragenen Ruß fast vollständig ohne vorherige Entfernung aus dem Gaserzeuger zu vergasen. Geringe Mengen Flugstaub, die -dann noch im Gas enthalten sind, können in der üblichen Weise, z. B. durch einen Zyklon, außerhalb des Gaserzeugers abgeschieden und durch Rückführung in die Nachvergasungszone über der Wirbelschicht oder in die Wirbelschicht selbst vollständig vergast werden. Als Fördermittel wird dabei zweckmäßig Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas verwendet, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf. Die Einführung kann über eine oder mehrere Düsen erfolgen.
Bei der Rückführung des nichtvergasten Flugstaubes kann man auch so verfahren, daß man denselben ganz oder teilweise durch feinverteilten Frischbrennstaub ersetzt. Man kann aber auch die feinverteilten festen Brennstoffe durch flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe, z. B. Erdöl oder Erdgas, ersetzen.
Bei der Zuführung dieser Sauerstoff-Brennstoff-Gemische ist es günstig, wenn das Sauerstoff-Brennstoff-Gemisch bei seinem Eintritt in den Gaserzeugerraum von einem Dampfschleier umgeben ist. Dies erreicht man z. B. durch eine Mehrstoffdüse, durch deren äußersten Ringraum Dampf eingeblasen wird. Beispiel In einem Vergaserschacht von 8 m2 Schachtquerschnitt und einer Höhe von 21 m befinden sich 20 ms feinkörnige Steinkohle, die durch Einblasen von 2800 kg/h Dampf unter den Rost und 1900 Nms/h Sauerstoff durch über dem Rost gelegene Düsen sich in auf und ab wirbelnder Bewegung befinden. Dabei tritt die Vergasung des körnigen Brennstoffes ein.
Der bei der Wirbelbewegung entstehende Abrieb sowie der Brennstoffstaub, der mit der körnigen Frischkohle in die Wirbelschicht eingetragen wird, verläßt infolge kurzer Verweilzeit praktisch unvergast die Wirbelschicht zusammen mit dem erzeugten Gas. Bei den angegebenen Bedingungen beträgt die Gasmenge 8400 Nm3/h und der- mitgerissene Brennstaub 2500 kg/h, wenn der in die Wirbelschicht des Gaserzeugers eingebrachte Frischbrennstoff 50% Korn unter 1 mm enthält.
Der Aschegehalt des Flugstaubes im erzeugten Gas steigt nun beträchtlich an, wenn unmittelbar über der Wirbelschicht zunächst 200 Nin37h- Sauerstoff zwecks Nachvergasung eingeblasen werden. Die durch das Einblasen von zusätzlichem Sauerstoff bewirkte lokale Temperaturerhöhung wird durch Einblasen eines Dampfschleiers und die damit verbundene endotherme Vergasungsreaktion aufgehoben, so daß das Mauerwerk des Gaserzeugerkopfes nicht gefährdet wird.
Bei der Nachvergasung in der geschilderten Weise ist die exotherme Reaktion von der endothermen räumlich getrennt. Man erhält ein Gas folgender Zusammensetzung: C 02 20 0/0,C O 32'0/0, 112 44 %, C H4 2 %, N2 2 %.
Bläst man dagegen die exotherm und die endotherm reagierenden Nachvergasungsmittel an derselben Stelle als Gemisch ein, so entsteht ein schlechteres Gas von folgender Zusammensetzung: C 02 24 %, C O 29 %, H2 43 dtv, C H4 2,2 %, N2 1,8 %.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Brenngaserzeugungdurch Vergasen feinzerteilter fester oder flüssiger Brennstoffe und/oder durch Spalten gasförmiger Brennstoffe in einer Wirbelschicht, in die unten endotherm reagierende Vergasungsmittel und in einem Abstand darüber exotherm reagierende Vergasungsmittel eingeführt werden, und in einer Nachvergasungszone oberhalb der Wirbelschicht, in die weitere Vergasungsmittel (Nachvergasungsmittel) eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die exotherm reagierenden Nachvergasungsmittel in die Grenzzone zwischen der Wirbelschicht und der Nachvergasungszone und die endotherm reagierenden Nachvergasungsmittel darüber eingeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die endotherm reagierenden Nachvergasungsmittel teilweise tangential eingeblasen werden, so daß sich ein kühlender Schleier entlang der Ausmauerung .der Nachvergasungszone bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlmittel in die Nachvergasungszone quer zur Gasrichtung eingeblasen werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der in der Wirbelschicht aufwärts strömenden Vergasungsmittel so eingestellt wird, daß die Nachvergasungszone zumindest zeitweise von den obersten Wellen der Wirbelschicht bestrichen wird und die Abriebwirkung der festen Teile der Wirbelschicht das Ansetzen geschmolzener Asche an der Ausmauerung der Nachvergasungszone verhindert.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß -die fühlbare Wärme des Nutzgases in einem Abhitzekessel ausgenutzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der außerhalb des Gaserzeugers aus dem Nutzgas abgeschiedene Flugstaub oberhalb der Wirbelschicht mittels einer oder mehrerer Düsen in den Gaserzeuger zurückgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rückgeführte Staub ganz oder teilweise durch feinverteilten Frischbrennstaub oder durch flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe ersetzt wird. B.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der rückgeführte Flugstaub und/oder der frische Brennstoff mittels Sauerstoffes in den Gaserzeuger eingeblasen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daB das Sauerstoff-Flugstaub- bzw. -Brennstoff-Gemisch so zugeführt wird, daB durch Einblasen von Wasserdampf an der Peripherie der Eintrittsstelle des Gemisches dieses von einem Dampfschleier umgeben wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 496 343, 503 975, 837 992, 919 004.