DE19841586A1 - Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe, die ein Festbett bilden - Google Patents

Abstract

Der Reaktor enthält ein Festbett, in dessen unteren Bereich sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel eingeleitet wird, das sich im Festbett aufwärts bewegt. Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltendes Produktgas wird über dem Festbett durch einen Abzugskanal aus dem Reaktor abgeführt. Im Reaktor ist mindestens ein Fliehkraft-Abscheider zum Abscheiden von Feststoffen aus dem Produktgas angeordnet, der eine Eintrittsöffnung für vom Festbett kommendes staubhaltiges Produktgas, eine Austrittsleitung für Produktgas und eine in das Festbett führende Feststoffableitung aufweist. Die Austrittsleitung des Abscheiders ist mit dem Abzugskanal des Reaktors verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe, wobei der Brennstoff im Reaktor ein Festbett bildet, in dessen unteren Bereich sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel eingeleitet wird, das sich im Festbett aufwärts bewegt und wobei man Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltendes Produktgas über dem Festbett durch einen Abzugskanal aus dem Reaktor abführt.

Reaktoren dieser Art sind seit langem bekannt und z. B. im US-Patent 5 094 669, EP-Patent 0 078 100 und GB-Patent 2 003 589 beschrieben. Die Vergasung erfolgt mit Hilfe eines Drehrosts im Reaktor und dem Abzug fester Asche oder ohne Drehrost mit Abzug flüssiger Schlacke.

Als Brennstoff verwendet man Kohle aller Art, auch Braunkohle und Torf, dazu können verschiedenartige Abfallstoffe zugegeben werden. Wenn der von oben auf das Festbett gegebene Brennstoff zu feinkörnig ist, wird ein störend großer Anteil davon durch das Produktgas aus dem Reaktor abgezogen und in die anschließenden Apparate transportiert. Dies kann zu Betriebsstörungen führen, die den Stillstand des Reaktors nötig machen. Auch durch Steigerung der Maximalleistung eines Reaktors und damit erhöhter Produktgaserzeugung kann es geschehen, daß der Produktgasstrom zuviel feinkörnigen Brennstoff aus dem Reaktor transportiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Reaktor so auszugestalten, daß auch bei einem starken Produktgasstrom keine störenden Mengen an feinkörnigem Brennstoff aus dem Reaktor abgezogen werden. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß im Reaktor mindestens ein Fliehkraft-Abscheider zum Abscheiden von Feststoffen aus dem Produktgas angeordnet ist, der eine Eintrittsöffnung für vom Festbett kommendes staubhaltiges Produktgas, eine Austrittsleitung für Produktgas und eine in das Festbett führende Feststoffableitung aufweist, wobei die Austrittsleitung mit dem Abzugskanal des Reaktors verbunden ist.

Vorteilhafterweise werden mehrere Fliehkraft-Abscheider im Reaktor angeordnet, wobei die Austrittsleitungen der Abscheider in eine im oberen Bereich des Reaktors angeordnete Ringkammer münden, die mit dem Abzugskanal in Verbindung steht.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß im oberen Bereich des Reaktors eine vertikale Ringwand angeordnet ist und daß sich die Eintrittsöffnung des Abscheiders außerhalb des von der Ringwand umschlossenen Reaktorbereichs befindet. Die Ringwand sorgt dafür, daß sich die Eintrittsöffnung des Abscheiders oberhalb des Festbettes befindet.

Es bietet sich an, als Fliehkraft-Abscheider den Zyklon zu verwenden, doch können auch andere Fliehkraft-Abscheider verwendet werden. Die Reaktoren arbeiten üblicherweise bei Drücken von 1 bis 80 bar.

Ausgestaltungsmöglichkeiten des Reaktors werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Vergasungsreaktor mit Drehrost im Längsschnitt in schematischer Darstellung und

Fig. 2 eine zweite Reaktor-Variante in der Darstellung analog zu Fig. 2 und

Fig. 3 eine weitere Reaktor-Variante.

Der Reaktor der Fig. 1 weist ein Gehäuse (1) auf, das üblicherweise wassergekühlt ist. Der körnige Brennstoff kommt aus einem Vorratsbehälter (2) und fällt durch das dann geöffnete Ventil (3) auf das Festbett (4). Im unteren Bereich des Reaktors befindet sich ein Drehrost (5), dem man durch eine Vergasungsmittelleitung (6) ein Gemisch aus Sauerstoff und Wasserdampf zuführt, welches vom Drehrost (5) aus in das Festbett (4) hinein verteilt wird. In nicht näher dargestellter Weise zieht man Asche durch die Öffnung (7) nach unten ab.

Die bei den endothermen Vergasungsreaktionen benötigte Energie wird durch partielle Oxidation aufgebracht. Das rohe Produktgas verläßt den Reaktor durch den Abzugskanal (9) und wird einer Kühlung und Reinigung zugeführt. Eine vertikale Ringwand (10) ist am oberen Ende gasdicht mit dem Reaktorgehäuse (1) verbunden und dient als Begrenzung für eine Ringkammer (11), die mit dem Abzugskanal (9) in Verbindung steht. Eine horizontale Trennwand (12) ist in Form einer Ringscheibe zwischen dem Gehäuse (1) und der Ringwand (10) als untere Begrenzung der Ringkammer (11) angeordnet.

In Fig. 1 sind zwei Zyklone (13) dargestellt, deren Austrittsleitungen (14) nach oben in die Ringkammer (11) führen. Die Eintrittsöffnung (15) eines jeden Zyklons (13) befindet sich unterhalb der Trennwand (12) und oberhalb des Festbettes (4). Staubhaltiges Produktgas, das aus dem Festbett (4) herausströmt, tritt zwangsweise durch die Öffnungen (15) in einen der beiden Zyklone (13) ein, wobei die abgeschiedenen Feststoffe durch die jeweilige Feststoffableitung (16) zurück in das Festbett (4) geführt werden. Zum besseren Abfluß der Feststoffe nach unten ist der untere Bereich der Ableitung (16) aufgeweitet. Die Zahl der Zyklone kann beliebig gewählt werden, sie wird üblicherweise 1 bis 10 betragen.

Das Produktgas, das die Zyklone (13) verläßt, strömt durch die Austrittsleitungen (14) zunächst in die Ringkammer (11) und dann zum Abzugskanal (9) Der Staubgehalt dieses Produktgases ist auf diese Weise begrenzt, so daß Betriebsstörungen vermieden werden.

Gemäß Fig. 2 befinden sich die Zyklone (13) innerhalb des von der Ringwand (10) umschlossenen Bereichs und damit mehr oder weniger im Festbett (4), dort wo die Temperaturen relativ niedrig sind. In der Anordnung gemäß Fig. 1 befinden sich die Zyklone (13) außerhalb der Ringwand (10) und werden vom Produktgas umströmt. Die Bezugszeichen der Fig. 2 haben die bereits zusammen mit Fig. 1 erläuterte Bedeutung.

Der schematisch dargestellte Reaktor der Fig. 3 weist nur einen Zyklon (13) auf, dessen Austrittsleitung (14) mit dem Abzugskanal (9) direkt verbunden ist. Staubhaltiges Produktgas, das vom Festbett (4) kommt, tritt durch die Öffnung (15) in den Zyklon ein, und abgeschiedene Feststoffe werden durch die Ableitung (16) zurück in das Festbett (4) geführt. Die Düsen (20) dienen der Zufuhr des Vergasungsmittels, und flüssige Schlacke wird durch den Auslaß (7a) abgezogen.

Ein Vergasungsreaktor mit Drehrost (5), wie er in Fig. 1 oder 2 dargestellt ist, kann ohne weiteres auch nur mit einem Zyklon (13) gemäß Fig. 3 ausgerüstet sein, und ebenso kann der Reaktor der Fig. 3, der mit Abzug flüssiger Schlacke arbeitet, mehrere Abscheidezyklone (13) aufweisen, wie es zusammen mit Fig. 1 oder Fig. 2 erläutert wurde.

Claims (6)

1. Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe, wobei der Brennstoff im Reaktor ein Festbett bildet, in dessen unteren Bereich sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel eingeleitet wird, das sich im Festbett aufwärts bewegt, und wobei man Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltendes Produktgas über dem Festbett durch einen Abzugskanal aus dem Rektor abführt, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktor mindestens ein Fliehkraft-Abscheider zum Abscheiden von Feststoffen aus dem Produktgas angeordnet ist, der eine Eintrittsöffnung für vom Festbett kommendes staubhaltiges Produktgas, eine Austrittsleitung für Produktgas und eine in das Festbett führende Feststoffableitung aufweist, wobei die Austrittsleitung mit dem Abzugskanal des Reaktors verbunden ist.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fliehkraft-Abscheider im Reaktor angeordnet sind und die Austrittsleitungen der Abscheider in eine im oberen Bereich des Reaktors angeordnete Ringkammer münden, die mit dem Abzugskanal in Verbindung steht.

3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Reaktors eine vertikale Ringwand angeordnet ist und daß sich die Eintrittsöffnung des Abscheiders außerhalb des von der Ringwand umschlossenen Reaktorbereichs befindet.

4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abscheider außerhalb des von der Ringwand umschlossenen Bereichs befindet.

5. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abscheider innerhalb des von der Ringwand umschlossenen Bereichs befindet.

6. Reaktor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraft-Abscheider als Zyklon ausgebildet ist.