DE2444819A1

DE2444819A1 - Verfahren zum reinigen von gasen, die insbesondere durch kohledruckvergasung erzeugt werden, und anlage zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2444819A1
Application number: DE19742444819
Authority: DE
Inventors: Arthur Lenk; Fritz Zimmermann
Original assignee: Steag GmbH
Current assignee: Steag GmbH
Priority date: 1974-09-19
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1976-04-15
Also published as: US4036606A; GB1493653A; ZA755475B; JPS5519655B2; DE2444819B2; JPS5157073A; CA1076021A

Description

Herne, ₈₀00 München 40,

,-reiligrathstraße 19 . _r nun E.senacher StraSe

ISZZ^ToT^ Dipl.-Phys. Eduard Betzler

⁵J⁰/⁴ Dipl.-ing. W. Kerrmann-Trentepoh! ³⁶³⁾¹³

Telegrammanschrift: ** ·" Telegrammanschrüt:

Bahrpatente Herne PATE NTAN V/ALTE Babetzpat München

Telex08229853 Teiex5215360

' ' ~~l Bankkonten:

Bayerische Vereinsbank München 952 Dresdner Bank AG Herne 7-52Cl Postscheckkonto Dortmund 5SS 68-467

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^R8t-^: A 26 404 N/K

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Abholfach

17.9.1974

STEAG Aktiengesellschaft, .43 Sssen, Bisiaarckstr.

"Verfahren zum Reinigen von Gasen, die insbesondere durch Kohledruckvergasung erzeugt v/erden, und Anlage zur Durchführung des Verfahrens"

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Gasen, die insbesondere durch Kohledruckvergasung erzeugt werden und die in einein V/äscher oder Wasehkühler mit V/aschflüssigkeit, insbesondere Wasser behandelt werden, das aus dem Viasehkühler abgezogen und diesem in einem Kreislauf wieder aufgegeben wird, wobei ein kleiner Teil des Wassers abgezweigt wird und die darin enthaltenen Verunreinigungen, insbesondere Teer, Staub und Salze, abgeschieden werden sowie gegebenenfalls dieser Teil des V/assers dem Waschkühler wieder zugeführt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Ein solches Verfahren ist bekannt. Es arbeitet nach dem Umwälsprinzip. Das im Kohledruckvergaser

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erzeugte Gas wird dem Waschkühler unter Druck zugeführt und aus diesem nach Reinigung und Abkühlung als Kaltgas abgezogen. Zur Kühlung des Gases dient hauptsächlich die zur Verdampfung eines Teils des umgewälzten Wassers benötigte Wärmemenge. Der Wasserdampf wird mit dem Kaltgas abgeführt. Während des Betriebes reichert sich das umgewälzte Wasser insbesondere mit Teer und Staub an. Dadurch verringert sich der Reinigungseffekt des Wassers. Man benötigt deshalb Feinwäscher, über die das Kaltgas geführt wird, bevor es weiter verwende-t, z. B in einer Gasturbine verbrannt wird.

Um die Reinigungswirkung des Wassers zu erhalten, wird ständig ein Teil des Wassers abgezogen und über einen Entspanner in einen Teerabscheider gegeben, der nach dem Sedimentationsprinzip arbeitet. Das gereinigte Wasser wird aus dem Teerabscheider einem Speicher zugeführt, aus dem es zusammen mit Frischwasser, das die verdampfte Wassermenge ersetzt, dem Waschkühler wieder zugeführt wird.

Der Teerabscheider muß sehr groß ausgelegt werden, damit die beim Sedimentationsprozeß zur Abscheidung der kleinen Teer- und Staubgehalte im Wasser erforderlichen Yerweilzeiten erreicht werden. Auch der Speicher muß groß ausgelegt werden, damit Ver-

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fahren und Anlage schwankenden Lastverhältnissen angepaßt werden können.

Zur Anpassung an schwankende Lastverhältnisse sind Regler vorgesehen, die den Wassersiaad im Waschkühler und im Speicher sowie die aus dem umgewälzten Wasser abzuziehende Menge kontrollieren. Da diese Regler miteinander gekoppelt sein müssen, ist ein verhältnismäßig großer'regeltechnischer Aufwand erforderlich.

Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist auch der Energieverlußt, der beim Reinigen der abgezogenen Teilmenge des Wassers entsteht. Diese Teilmenge, die gegebenenfalls 5 - 7 % der umgewälzten Menge betragen kann, muß nämlich entspannt werden. Die dabei freiwerdende Energie geht verloren.

Es ist ferner bekannt, Gase nach dem sogenannten Durchlaufprinzip, das auch unter dem Namen "Ott-© Prinzip" bekannt ist, zu reinigen. Bei diesem Verfahren wird dem V/aschkühler nur Frischwasser aufgegeben, das anschließend ohne Reinigung abfließt. Bei diesem Verfahren ist zwar der Reinigungseffekt des Wassers besser, das Verfahren arbeitet aber wegen der benötigten großen Wassermengen, die aus Gründen des Umweltschutzes gereinigt werden müssen, unwirtschaftlich.

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Aufgabe der Erfindung ist es, bei dem eingangs beschriebenen Verfahren den Gasreinigungseffekt zu verbessern und den Aufwand für die Reinigung des Wassers zu senken. Ferner sollen das Bauvolumen und die Betriebskosten der Anlage verringert werden.

Die L-ösung dieser Aufgabe besteht bei dem Verfahren darin, daß das im Kreislauf umgewälzte Wasser gereinigt wird und daß das dabei anfallende Konzentrat abgezogen wird und daraus die Verunreinigungen abgeschieden werden.

Das hat den Vorteil, daß die Gaswäsche nur mit gereinigtem Wasser wie beim Durchlaufprinzip erfolg, wob.ei jedoch die benötigten Wassermengen denen beim Umv/älzprinzip entsprechen. Es lassen sich deshalb auch bessere Gasreinigungseffekte erziehlen, z. B. von Pumpen, im kleinen Kreisr lauf sind geringer, so daß sich größere Abstände für Wartungtung und Reparatur sowie eine höhere Betriebssicherheit ergeben.

Gleichzeitig verringert sich auch die aus dem •umgewälzten Wasser abgezogene Teilmenge, die als Konzentrat anfällt. Das Volumen dieses Konzentrates läßt sich z.B. auf 1/25 der bei den bekannten Umwälzverfahren abgezogenen Teilmenge

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reduzieren, wobei jeweils gleiche Mengen an Verunreinigungen abgezogen werden. Dementsprechend verringern sich auch die Entspannungsverluste. Der Teerabscheider und gegebenenfalls der Speicher brauchen nur auf die anfallenden Konzentratmengen ausgelegt zu werden. Das bedeutet bei dem angegebenen Beispiel eine Reduzierung des Bauvolumens auf 4 $. Bei sehr geringen anfallenden Wassermengen im Konzentra1/kann auf die Anordnung des Speichers und der daran angeschlossenen Pumpe, die das gereinigte Wasser wieder in den Waschkühler zurückfördert, ganz verzichtet werden, insbesondere dann, wenn das gesamte, aus dem Konzentrat gewonnene Wasser zur Entsalzung des Kreislaufs benötigt wird.

Dabei vereinfacht sich auh die Regelung der Anlage, weil nur noch der Wasserstand im Waschkühler durch Zufuhr von Frischwasser, das die verdampften oder abgezogenen Wassermengen ersetzt, geregelt zu werden braucht.

Vorzugsweise soll das im Kreislauf umgewälzte V/asser in mehreren Stufen gereinigt werden und soll das anfallende Konzentrat abgezogen werden. Dadurch lassen sich bessere Reinigungseffekte erzielen."

Eine erfindungsgemäße Anlage zur Durchführung des

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Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Waschkühler wenigstens eine Reinigungsstufe für das umgewälzte V/asser angeordnet ist, die einen Konzentratabfluß aufweist, der mit dem Abschneider verbunden ist.

Jede Reinigungsstufe soll vorzugsweise aus einem Hydrozyklon bestehen, dessen Konzentratabfluß mit dem Abschneider verbunden ist. Hydrozyklone besitzen ein verhältnismäßig geringes Bauvolumen bei gleichzeitig guter Reinigungswirkung. Sie ermöglichen es daher, die Anlage klein zu halten. Außerdem ergibt sich bei Hydrozyklonen zwischen deren Einlauf und dem Konzentratabfluß ein Druckverlußt, so daß das abfließende Konzentrat gegenüber dem umgewälzten Wasser entspannt ist. Insbesondere bei der Anordnung mehrerer Hydrozyklone kann deshalb auf die Anordnung eines besonderen Entspanners für das Konzentrat verzichtet werden.

Entsprechend dem gewünschten Reinheitsgrad des umgewäl2ten Wassers können mehrere in Reihe geschaltete Hydrozyklone vorgesehen sein. Sollen sehr große Wassermengen gereinigt werden, können auch 'mehrere parallel geschaltete Hydrozyklone angeordnet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in.

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der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles ausführlicher erläutert; es zeigt die einzige Figur eine Anlage zum Reinigen von Gasen, die durch Kohledruckvergasung erzeugt worden sind.

Der in der Figur dargestellte Gaserzeuger 1, der ein Kohledruckvergaser ist, erzeugt ca. 38.000 Nm /h Rohgas einer Temperatur von ca. 550° C über einem Druck von ca. 20 ata. Das Rohgas gelangt über eine leitung 2 in den oberen Teil des Waschkühlers 3, in dem Teer- und Staubbestandteile des Gases ausgewaschen werden. Im V/aschkühler wird das Rohgas mit Wasser behandelt, das von einer Pumpe 4 über eine leitung 5 in den Waschkühler 3 gelangt. Die Pumpe fördert ca. 180 t/h Waschwasser in den Waschkühler. Das gereinigte und bis auf eine Temperatur von ca. 165° C abgekühlte Gas wird als Kaltgas über eine Ieitung6 abgezogen und z.B. in einer Gasturbine verbrannt.

Das in den Waschkühler 3 gepumpte Wasser sammelt sich im unteren Teil des Waschkühlers 3 und wird von dort über eine leitung 7 in einen Hydrozyklon 9 geleitet, in dem das Wasser von Teer- und Staubbestandteilen befreit wird. Das gereinigte Wasser gelangt über eine Leitung 10 in einen zweiten, mit dem ersten in Reihe geschalteten Hydrozyklon 11, in dem die restlichen Verunreinigungen aus dem Wasser ausge-

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schieden werden. Über eine Leitung saugt die Pumpe 4 das gereinigte Wasser aus dem Hydrozyklon 11, so daß der Kreislauf des Wassers auf kurzem Wege geschlossen ist.

Da die Pumpe 4 stets gereinigtes Wasser fördert, bleiben Verschmutzungen in der Pumpe 4 und in den angeschlossenen Anlagenteilen gering. Das gereinigte Wasser besitzt eine gute Aufnahmefähigkeit für die im Rohgas enthaltenen Teere und Stäube, so daß zusätzliche Feinwäscher in der Leitung 6 für das Kaltgas überflüssig sind.

Aus den Hydrozyklonen 9 und 11 wird ein Konzentrat aus Wasser, Teer und Staub über Konzentratabflüsse 13, 14 der Hydrozyklone 9, 11 sowie daran angeschlossene Leitungen 15, 16 abgeführt. Unter den gegebenen Umständen werden ca. 0,2 bis 0,3 t/h Teer und Staub sowie 0,2 - 0,3 tk Wasser als Konzentrat abgeführt. Die Leitungen 15, 16 münden in eine Sammelleitung 17, die mit einem Absperrorgan 18 versehen ist und in einen Entspanner 19 mündet, in dem das anfallende Konzentrat auf Normaldruck entspannt wird.

Vom Entspanner 19 gelangt das Konzentrat über eine Leitung 20 in einen Teerabscheider 21, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach

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dem Sedimentationsprinzip arbeitet. Die hohe Teerund Staubkonzentration im Konzentrat sowie der geringe Wasseranteil ermöglichen ein geringers Volumen des Teerabscheiders 21. Der ausgeschiedene Dickteer wird bei 22 aus dem Teerabscheider 21 abgesogen und das gewonnene Wasser gelangt über eine Leitung 23 in einen Speicher 24. Aus dem Speicher 24 wird das gewonnene Wasser mit Hilfe einer Pumpe 25 über eine Leitung 26 in eine Frischwasserleitung 27 gefördert, über die unter den gegebenen Umständen ca. 10 - 15 t/h Frischwasser zusammen mit dem aus dem Speicher 24 geförderten Wasser in den Waschkühler 3 gelangen. Das Frischwasser ersetzt die Verluste des umgewälzten V/assers, die dadurch entstehen, daß ein Teil dieses Wassers verdampft und von dem Kaltgas mitgeführt wird. Die jeweils benötigte Frischwassermenge wird über ein Absperrorgan 28 eingestellt, das von einem Regler 29 betätigt wird, dessen Regelgröße das Meßsignal eines Wasserstandsanzeigers 30 ist.

Ein Teil des aus dem Konzentrat gewonnenen V/assers wird bei 31 aus der Leitung 23 zur Entsalzung abgezweigt. Ist der Salzgehalt des aus dem Konzentrat gewonnenen Wassers so hoch, daß eine Rückführung dieses Wassers in den Waschkühler 3 unzweckmäßig ist,

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dann wird das gesamte aus dem Konzentrat gewonnene Wasser entsalzt. In diesem Fall kann auf die Anor-dnung des Speichers 24, der Pumpe 25 und der Leitung 26 verzichtet werden. Die umgewälzte Wassermenge wird dann allein durch die Zufuhr von Frischwasswe konstant gehalten.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprü c he

1. Verfahren zum Reinigen von Gasen, die insbesondere durch Kohledruckvergasung erzeugt werden und die in einem Wäscher oder Waschkühler mit Waschflüssigkeit, insbesondere Wasser behandelt werden, das aus dem Waschkühler abgezogen und diesem in einem Kreislauf v/ieder aufgegeben wird, wobei ein kleiner Teil des Wassers abgezweigt v/ird und die darin enthaltenen Verunreinigungen, insbesondere Teer, — Staub und Salze, abgeschieden werden sowie gegebenenfalls dieser Teil des Wassers dem Waschkühler wieder zugeführt wird, dadurch ge kennzeichnet, daß das im Kreislauf umgewälzte Wasser gereinigt wird und daß das dabei anfallende Konzentrat abgezogen wird und daraus die Verunreinigungen abgeschieden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das im Kreislauf umgewälzte Wasser in mehreren Stufen gereinigt wird und daß das anfallende Konzentrat abgezogen wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2_S dadurch gekennzeichnet, daß

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die mit dem Konzentrat abgeführte Wassermenge der für die Absalzung des Kreislaufs erforderlichen Wassermenge entspricht.

4-. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Waschkühler (3) wenigstens eine Reinigungsstufe (9» 11) für das umgewälzte Wasser angeordnet Bt, die einen Konzentratabfluß (13, 14) aufweist, der mit dem Abseh-eider (21) verbunden ist.

5. Anlage nach Anspruc 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reinigungsstufe aus einem Hydrozyklon (9, 11) besteht, dessen Konzentratabfluß (13, 14) mit dem Abschneider (21) verbunden ist.

6. Anlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mehrere in Reihe geschaltete Hydrozyklone (13, 14).

7. Anlage nach den Ansprüchen 4 oder 5, gekennzeichnet, durch mehrere parallel geschaltete Hydrozyklone.

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