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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung aschereicher
Erdöldestillationsrückstände mit hohem Schwefelgehalt in Wärmekraftwerken.
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Beim Verbrennen asche- und schwefelreicher Ülrückstände unter Dampfkesseln
zur Erzeugung von Wasserdampf mit hohen Kennwerten oder in ortsfesten Gasdampf-
und Gasturbinenanlagen zur Energieerzeugung enthalten die Verbrennungsprodukte beträchtliche
Mengen Schwefeldioxyd und Asche. Die Reinigung der Verbrennungsgase von Schwefeldioxyd,
das die umgebende Luft verunreinigt, daher zur Begrenzung der Kraftwerkgröße zwingt
und außerdem eine Korrosion der Ausrüstung hervorruft, ist unwirtschaftlich und
hat sich bis jetzt nicht durchgesetzt. Das in der Asche vorliegende Vanadiumpentoxyd
wirkt ebenfalls korrodierend auf die Ausrüstung.
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Versuche, die Korrosion der Ausrüstung durch Zusatz verschiedener
Stoffe zum Brennstoff zu vermindern, hatten keinen Erfolg, da hierdurch der Aschegehalt
des Brennstoffes vergrößert wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bezweckt die Vermeidung
der genannten Nachteile durch Entwicklung eines wirtschaftlichen Verfahrens zur
Verbrennung asche- und schwefelreicher Erdöldestillationsrückstände in Wärmekraftwerken
unter Vermeidung der Korrosion der Ausrüstung und der Verunreinigung der Luft der
Umgebung durch Schwefeldioxyd.
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Zur Erreichung dieses Zieles ist das bisher übliche Verbrennungsverfahren
unter vorheriger vollständiger rückstandsloser Oxydationsvergasung der Erdöldestillationsrückstände
mit Luft, die von der zur Krafterzeugung benötigten Verbrennungsluft abgezweigt
wird, bei Temperaturen von 1000 bis 1500'C
und einem dem Maximaldruck des
Kreisprozesses gleichen oder darunterliegendem Druck sowie Reinigung der Gase von
Asche- und Schwefelbestandteilen und Nachverbrennen der gereinigten Gase erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß die entstehenden heißen Gase A. zuerst durch einen Teil
des für die Krafterzeugung benötigten Arbeitsmediums bis auf eine zur Naßwäschereinigung
notwendige Temperatur abgekühlt, B. dann von den Asche- und Schwefelbestandteilen
unter einem dem Vergasungsdruck nahekommenden Druck gereinigt und C. anschließend
zu einem Hochtemperaturmedium für die Krafterzeugung nachverbrannt werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren ermöglicht es, die Verunreinigung der umgebenden Luft durch Schwefeldioxyd
zu vermeiden und dadurch hochleistungsfähige Wärmekraftwerke zu erstellen, ferner
die Korrosion der Ausrüstung zu vermeiden und aschefreie Verbrennungsgase zu gewinnen,
wodurch man in die Lage versetzt wird, zur Energieerzeugung ortsfeste Gas-, Dampf-
und Gasturbinenanlagen, die aschereiche Brennstoffe mit hohem Schwefelgehalt verwerten
können, zu errichten. Der Aufwand für die erfindungsgemäße Reinigung der - Vergasungsprodukte
von Schwefelverbindungen und Asche wird durch den Wert der gewonnenen Schwefel-
oder Schwefelsäureprodukte ausgeglichen.
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In den Zeichnungen wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in Form von Fließbildern näher erläutert. F i g. 1 zeigt schematisch die einfachste
Form einer Anlage zur Verfeuerung von Erdöldestillationsrückständen, in welcher
die verschieden bezeichneten Leitungen für folgende Stoffe dienen:
| Verbrennungsluft, |
| f----f- Ölrückstände, |
| e e schwefelhaltige Vergasungsprodukte, |
| --- - Asche und Ruß, |
| Sorptionsmittel für Schwefelverbin- |
| dungen, |
| - > mit Schwefelverbindungen gesättigtes |
| Sorptionsmittel, |
| --f- nachverbranntes Gas-Üampf- |
| Gemisch. |
Ein Teil der Druckluft wird in den Reaktor 1 eingeleitet, dem der ganze Rohbrennstoff
zugeführt wird. Die im Reaktor 1 stattfindende unvollständige Verbrennung entwickelt
eine Temperatur von etwa 1000 bis 1500°C, welche die gesamten Ulrückstände vergast.
Das erhaltene Gas setzt sich im wesentlichen aus Kohlenoxyd, Wasserstoff und Stickstoff
zusammen. Die Schwefelverbindungen der Ulrückstände gehen hierbei hauptsächlich
in Schwefelwasserstoff über. Das die Korrosion der Ausrüstung bewirkende Vanadiumpentoxyd
wird nicht gebildet, da dieses unter den genannten Bedingungen leicht zu den sauerstoffarmen
Oxyden, hauptsächlich V203, reduziert wird.
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Die heißen Vergasungsprodukte treten aus dem Reaktor 1 in den Gaskühler
2 ein, worin sie durch das Arbeitsmittel der Anlage gekühlt werden und anschließend
in den Abscheider 3, in welchem die vanadiumhaltige Asche und der Ruß abgeschieden
werden. Anschließend werden im Absorber 4 aus den Gasen mit Hilfe eines Sorptionsmittels
die Schwefelverbindungen abgeschieden, welche auf Schwefel oder Schwefelsäure verarbeitet
werden können. Die gereinigten Gase leitet man sodann zur Nachverbrennung in die
Brennkammer 5, welcher auch der Hauptteil der Verbrennungsdruckluft zugeführt wird.
Die in der Brennkammer 5 entstehenden Verbrennungsprodukte werden zur Erzeugung
des Arbeitsmittels für die Krafterzeugung verwendet.
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F i g. 2 zeigt schematisch eine nach dem erfindungsgemäßen Verbrennungsverfahren
arbeitende Energieerzeugungsanlage, welche mit Gas-Dampf-Gemisch betriebene Turbinen
aufweist.
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Die unterschiedlich bezeichneten Leitungen dienen für folgende Stoffe:
| Verbrennungsluft, |
| - - - - - Wasser, |
| ' ' ülrückstände (Masut), |
| e e e- schwefelhaltige Vergasungsprodukte, |
| - ------- - E- Asche und Ruß enthaltendes
Wasser, |
| mit Schwefelwasserstoff gesättigte |
| Pottaschelösung, |
| -@---f rücklaufende entschwefelte Pottasche- |
| lösung, |
| -- nachverbranntes Gas-Dampf- |
| Gemisch, |
| "-- konzentriertes Schwefelwasserstoffgas, |
| - - - Wasserdampf, |
| - - - Wasser-Dampf-Gemisch. |
Wie in F i g. 1 sind auch in F i g. 2 mit
1 der Reaktor,
mit 2 Gaskühler, mit 3 und 4 Reinigungsapparate und mit 5 die Nachbrennkammer bezeichnet.
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Ein Teil der durch die Kompressoren 7 und 9 unter Zwischenschaltung
des Kühlers 8 erzeugten Druckluft wird unter einem Druck von 30 at in den Reaktor
1, der mit Masut mit hohem Schwefelgehalt beschickt wird, eingeleitet.
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Im Reaktor 1 erfolgt die rückstandslose Oxydationsvergasung des Masuts.
Die austretenden Vergasungsprodukte werden in den Gaskühlern 2 und 2a gekühlt, wobei
die den Vergasungsprodukten im Kühler 2 entzogene Wärme zur Erzeugung und Uberhitzung
des Hochdruckwasserdampfes und die im Kühler2a gewonnene Wärme zur Erwärmung der
vom Wäscher 4 kommenden gereinigten Vergasungsprodukte dient.
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Die gekühlten Vergasungsprodukte werden im Wäscher 3a mit Wasser berieselt
und im Zerstäuberrohr 3b und im Schäumer 3c einer Feinreinigung zur Abtrennung von
Ruß und vanadiumhaltiger Asche unterworfen. Nach der Ausscheidung der Ruß- und Ascheteilchen
treten die Vergasungsprodukte in den Wäscher 4 ein und werden hier durch Berieseln
mit Pottaschelösung von Schwefelwasserstoff gereinigt. Die Regeneration der mit
Schwefelwasserstoff gesättigten Pottaschelösung erfolgt im Verdampfer 6; der hier
anfallende konzentrierte Schwefelwasserstoff wird der Gewinnung von Schwefel oder
Schwefelsäure zugeführt.
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Die gereinigten Vergasungsprodukte treten nunmehr in die Nachbrennkammer
5 ein, in welcher sie unter einem Druck von 30 at nachverbrannt werden. Diesem Gas-Dampf-Erzeuger
5 wird auch der Abdampf der Turbine 10 zugeführt, der hier mit den vom Gaskühler
2n kommenden Verbrennungsgasen gemischt wird. Das bis auf eine Temperatur von 750°C
erhitz tc Gas-Dampf-Gemisch tritt aus der Kammer 5 in die Gas-Dampf-Turbine 11 ein.
Nach Verlassen der Turbine 11 wird es im Niederdruck-Gas-Dampf-tjenerator 12 durch
Mischen mit den Verbrennungsprodukten der gereinigten Vergasungsprodukte wieder
auf eine Temperatur bis 750'C
überhitzt. Die zur Nachverbrennung der gereinigten
Vergasungsprodukte im Gas-Dampf-Generator 12 benötigte Verbrennungsluft wird
vom Kompressor 7 geliefert.
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Das überhitzte Gas-Dampf-Gemisch tritt sodann in die Turbine 13 ein
und strömt anschließend über den Wärmeaustauscher 14 in die Atmosphäre. Die
Gas-Dampf-Turbinen 11 und 13 treiben den Kompressor 7 und den Generator
15 an.
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Das benötigte Wasser wird der Anlage über den Zwischenkühler 8 und
die chemische Wasseraufbereitungsanlage 16 zugeleitet und tritt in den letzten Teil
des Wärmeaustauschers 14 ein, nimmt hier die Wärme der Abgase auf und wird
mittels der Pumpe 18
über den Entgaser 17 dem Wasserkessel 19 zugeführt.