DE2520868C3 - Verfahren zur Zuführung von Wärme beim Kohlevergasungsprozess im Eisenbadreaktor - Google Patents

Verfahren zur Zuführung von Wärme beim Kohlevergasungsprozess im Eisenbadreaktor

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zuführung von Wärme beim Kohlevergasungsprozeß im Eisenbadreaktor, insbesondere bei Verwendung von Kohlesorten mit geringem Heizwert
Es gehören heute Verfahren zum Stand der Technik, bei denen in einem Reaktorgefäß, das eine Eisenschmelze enthält und normalerweise mit Eisenbadreaktor bezeichnet wird, Kohle und Sauerstoff als Reaktionspartner dieser Schmelze zu geführt werden und als Reaktionsprodukt ein brennbares Gas ergeben. Das erzeugte Reaktionsgas besteht im wesentlichen aus ca. 70% bis ca. 80% CO und ca. 15% bis ca. 25% H2. Das erzeugte Gas ist u.a. hervorragend als Reduktionsgas, ζ. B. für Eisenerz, geeignet Durch eine geeignete Schlackenführung im Eisenbadreaktor kann darüber hinaus auf verhältnismäßig einfache Weise der Schwefelantci! irn erzeugten Gas sehr gering gehaiicn werden.
Das Verfahren zur Kohlevergasung im Eisenbadreaktor erlaubt es, in relativ kleinen Anlagen große Mengen von brennbaren Gasen bzw. Reduktionsgas zu erzeugen. Beispielsweise ist es möglich, in einem Eisenbadreaktor mit einem Volumen von ca. 50 m3 täglich bis zu 1000 t zu vergasen. Dabei entsteht ca. 100 000 m3 Reduktionsgas pro Stunde.
Neben den deutlichen Vorteilen dieses Prozesses hat es sich als ein Nachteil in der Betriebspraxis erwiesen, daß es nicht möglich ist, nennenswerte Energiemengen dem Prozeß von außen zuzuführen, beispielsweise durch eine zusätzliche elektrische Lichtbogenheizung oder über eine Teilverbrennung der erzeugten Gase. Wahrjcheinlich ist dieser Tatbestand auf die hohe Reaktionsdichte beim Umsatz von Kohle und Sauerstoff im Eisenbad zurückzuführen, die eine zusätzliche Energiezufuhr bei sehr schlechtem Wirkungsgrad nur beschränkt zuläßt
Aufgrund dieser Zusammenhänge bleibt das bekannte Kohlevergasuiigsverfahren im Eisenbadreaktor auf die Verwendung von relativ energiereiche kohle- und kohlenwasserstoffhaltige Substanzen beschränkt, die bei der Prozeßführung eine positive Wärmebilanz ergeben.
Da das Verfahren wegen der Verwendung des Eisenbades bei einer Temperatur von ca. 14500C betrieben werden muß und der Wärmeinhalt der erzeugten Gase einen erheblichen Anteil in der Energiebilanz darstellt ist das bekannte Kohlevergasungsverfahren im wesentlichen auf die Verwendung von Kohlesorten begrenzt, die normalerweise einen Heizwert von ca. 7000 Kcal/kg aufweisen, aber deren Tciiverbrennung zu CO (und H2) bereits genügend Wärme in den Vergasungsprozeß einbringen muß. Eine Kohle, die zuviel Wasserstoff, Schwefel oder Asche enthält und keine positive Wärmebilanz aufweist, führt deshalb zu einer laufenden Abkühlung des Eisenbades und kann mit dem bekannten Vergasungsprozeß im Eisenbadreaktor nicht verarbeitet werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein wirtschaftliches Verfahren zu schaffen, Kohlesorten mit geringem Heizwert, die bei ihrer Vergasung im Eisenbadreaktor nach den bekannten Verfahren zu einer Abkühlung des Eisenbades führen, ohne Zufuhr von externer Energie mit einem Wärmeüberschuß im Eisenbadreaktor zu vergasen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß alle is Maßnahmen von außen, also extern, dem Eisenbadreaktor Energie zuzuführen, sich in der Praxis als vollkommen unwirksam erwiesen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zu Zuführung von Wärme beim Kohlevergasungsprozeß im Eisenbadreaktor, insbesondere bei Verwendung von Kohlesorten mit geringem Heizwert, das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Eisenbad zusätzlich energiereiche Kohle, ungebundener Kohlenstoff, Aluminium, Silizium, Kalziumkarbid oder deren Mischungen, gegebenenfalls unabhängig von der Vergasungskohle, zugeführt werden.
Vorzugsweise werden die zugeführten Materialien vorgewärmt
Eine Maßnahme im Sinne der vorliegenden Erfindung besteht darin, der energiearmen Kohle, d. h. einer Kohle mit geringem Heizwert, die billig in großen Mengen zur Verfügung steht, Kohlenstoff zuzumischen. Eine Möglichkeit besteht darin, energiereiche Kohlesorten der billigen, energiearmen Kohle in der Menge beizumisehen, daß das Erfindungsziei, nämiieh ein Wärmeüberschuß bei der Kohlevergasung im Eisenbadreaktor zu erreichen, verwirklicht wird. Statt der verschiedenen energiereichen Kohlen, z. B. Anthrazit, hat es sich als günstig herausgestellt, ungebundenen Kohlenstoff, z. B.
Koks, zu verwenden.
Die Kohle mit geringem Heizwert kann vor der Einführung in den Eisenbadreaktor getrocknet und/ oder vorgeheizt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden dem Eisenbad im Eisenbadreaktor kontinuierlich Stoffe zugeführt, deren Oxidationsreaktion exotherm verläuft Vorzugsweise können hierfür Elemente verwendet werden, die eine hohe Wärmetönung aufweisen und die zu Oxidationsprodukten führen, die eine günstige Wirkung auf die Schlackenzusammensetzung haben. So kann z. B. vorteilhafterweise Aluminium oder Silizium zusammen mit Kohlestaub oder getrennt davon, eingeblasen werden. Beispielsweise können über den Zusatz von 10 g Aluminium/kg Kohle etwa 75 kcal dem Eisenbad zugeführt werden. Im gleichen Sinne lassen sich z. B. auch Kalziumkarbid und ähnliche Stoffe verwenden.
Die Zuführung der genannten und ähnlicher Wärmeträger kann entweder als Beimischung zu den minderwertigen Kohlesorten mit geringem Heizwert, die im Eisenbadreaktor vergast werden, erfolgen oder separat davon durchgeführt werden.
Es entspricht dem Sinn dieser Erfindung, die Reaktionspartner sowie die zusätzlichen Wärmeträger über Düsen, die unterhalb der Badoberfläche in der Ausmauerung des Eisenbadreaktors angeordnet sind, einzuleiten. Diese an sich bekannten Düsen sind aus konzentrischen Rohren aufgebaut und verschleißen
gleichmäßig mit der Ausmauerung. Zu ihrem Schutz gegen vorzeitigen Verschleiß werden sie mit einem Schutzmedium beschickt, das vorzugsweise aus gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen oder kohlenwasserstoffenthaltenden Medien besteht
In der Betriebspraxis hat sich beim Vergasen von Kohlesorten mit geringem Heizwert in einem Eisenbadreaktor als sehr zweckmäßig herausgestellt, einen gewissen Anteil, vorzugsweise der Elemente mit hoher Wärmetönung, beispielsweise Aluminium und/oder
Silizium, zur Temperaturregulierung des Eisenbades getrennt von der normalen Versorgung -des Eisenbades mit den Reaktionspartnem einzuleiten. Auf diese Weise ist es möglich, die Temperaturüberwachung des Eisenbades direkt zur Temperaturregelung heranzuziehen. Sobald die Temperatur der Eisenschmelze abzufallen droht, wird die Zufuhr von den starken Wärmeträgern, beispielsweise Aluminium und/oder Silizium, erhöht und bei ansteigender Temperatur des Eisenbades gedrosselt

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Zuführung von Wärme beim Kohlevergasungsprozeß im Eisenbadreaktor, insbesondere bei Verwendung von Kohlesorten mit geringem Heizwert,dadurch gekennzeichnet, daß dem Eisenbad zusätzlich energiereiche Kohle, ungebundener Kohlenstoff, Aluminium, Silizium, Kalziumkarbid oder deren Mischungen, gegebenenfalls unabhängig von der Vergasungskohle, zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführten Materialien vorgewärmt werden.
DE19752520868 1975-05-09 1975-05-10 Verfahren zur Zuführung von Wärme beim Kohlevergasungsprozess im Eisenbadreaktor Expired DE2520868C3 (de)

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