DE2602463A1 - Continuous coal reactor feed - supplies pumpable water and coal suspension into dryer prior to charging into reactor - Google Patents

Continuous coal reactor feed - supplies pumpable water and coal suspension into dryer prior to charging into reactor

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Abstract

The process starts in mixer (1) where from coal of suitable granulation and water a pumpable suspension is produced and delivered by pump (2) into a dryer (3). The dryer is fitted with a screw conveyor (6) which is double skinned so that hot gases can circulate through the conveyor. In the same manner the shell (5) of the dryer also is double skinned. The hot gases remove the water content from the suspension producing slightly overheated steam, which accumulates at the top end of the inclined dryer. The steam is fed into cyclone separator (9) where residual coal particles are separated and fed back via piping (10) into the main supply pipe (8) carrying the bulk of the dried coal into the reactor (4).

Description

Verfahren zur trockenen Einspeisung von Kohle Process for the dry feeding of coal

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur trockenen Einspeisung von Braun- oder Steinkohle in druckbetriebene Reaktoren im Rahmen von Kohleveredlungsverfahren, bei denen man von einer pumpfähigen Kohle-Wasser-Suspension ausgeht und diese Suspension in einen Bereich erhöhten Druckes und erhöhter Temperatur überführt, in dem die Reaktionen der Kohleveredlung ablaufen, Bei Eintritt in den Reaktorraum muß die Kohle trocken sein, damit eine gleichmäßige Verwirbelung der geförderten Kohle mit dem Reaktions- und Vergasungsmittel erfolgt.The invention relates to a method for dry feeding of lignite or hard coal in pressure-operated reactors as part of coal refinement processes, where a pumpable coal-water suspension is assumed and this suspension in an area of increased pressure and elevated temperature transferred, in which the reactions of coal refinement take place, when entering the reactor room the coal must be dry so that the conveyed is swirled evenly Coal is carried out with the reaction and gasification agent.

Eine solche Einspeisung wird z,B, in Verbindung mit Kohlevergasungsverfahren angewendet. Dabei wird die Braun-oder Steinkohle in suspendsierbarer Körnung aus dem üblichen Vorratsbunker in einen Kohle-Druckvergaser überführt0 Der Betriebsdruck in dem Druckvergaser bzw0 Reaktor kann dabei 40 bar betragen oder sogar noch höher liegen, Zur Einleitung der trockenen Kohle in den Druckvergaser werden bisher Druckschleusen oder sogenannte ??lock hoppers" oder auch mechanische Pressen verwendet.Such a feed is used, for example, in connection with coal gasification processes applied. The brown or bituminous coal is made into suspendable grains transferred from the usual storage bunker to a coal pressure gasifier 0 The operating pressure in the pressure gasifier or reactor can be 40 bar or even higher So far, pressure locks have been used to introduce the dry coal into the pressure gasifier or so-called "lock hoppers" or mechanical presses are used.

Nach einem bekannten System wird zunächst die Druckschleuse bei atmosphärischem Druck mit Kohle gefüllt, während die Verbindung zwischen dem Reaktor und der Druckschleuse gasdicht verschlossen bleibt, Hierauf wird die Einfüllkammer gasdicht verschlossen und sodann ein Druckausgleich zum Reaktor hin herbeigeführt0 Danach kann dann die Kohle in den eigentlichen, unter Druck stehenden Reaktor eingeleitet werden0 Bei Verwendung von mechanischen Pressen wird die rieselfähige Kohle bei atmosphärischem Druck in einen Zylinder gebracht, der ebenfalls zunächst gegenüber dem Reaktor abgedichtet ist, Wiederum wird dann der gefüllte Zylinder gegenüber der Atmosphäre gasdicht verschlossen und sodann die Kohlecharge mit Hilfe eines Kolbens gegen den Innendruck des Reaktors in diesen hineingeschoben0 In den beiden vorgenannten Fällen ist es des weiteren nachteilig, daß stets nur ein intermittierender Betrieb möglich ist, weil die Charge vor dem Einfüllen in den Reaktorraum auf den erhöhten Druck gebracht werden mußO Des weiteren ist von Nachteil, daß hohe Verluste an heißen Prozeßgasen eintreten, weil die Druckschleusen bzw. die Pressenzylinder nach Entleerung der Kohle für die neue Charge druckentlastet werden müssen, Die Energiebilanz im gesamten System wird dadurch ungünstig0 Erosionen und Korrosionen in allen Dichtflächen in Folge der hohen Temperaturen, durch Einwirkung der Prozeßgase und abrasiver Partikel sind ebenfalls unvermeidbar0 Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein Verfahren zur trockenen Einspeisung der Kohle zu entwickeln, das vergleichsweise wirtschaftlich ist und mit unkomplizierten sowie betriebssicheren Einrichtungen realisiert werden kann0 Insbesondere sollte die Kohle kontinuierlich und genau dosierbar aus dem Bereich des atmosphärischen Druckes in den Raum erhöhten Druckes überführt werden können, Es hat sich gezeigt, daß sich diese Aufgabe gemäß vorliegender Erfindung in überraschend einfacher und technisch sehr fortschrittlicher Weise lösen läßt, wenn bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Suspension kontinuierlich in einen Trockner geführt wird, der mindestens den gleichen Arbeitsdruck wie der Reaktor besitzt und in dem der Kohle bis zum Erreichen der Rieselfähigkeit Wasser entzogen wird, wobei in dem Trockner schwach überhitzter Wasserdampf entsteht, aus dem in einer anschließenden Verfahrensstufe die restlichen Festkörperteilchen abgetrennt werden; darauf der Wasserdampf weiter überhitzt und sodann als Vergasungsmittel in den druckbetriebenen Reaktor weitergeleitet wird, in den gleichzeitig direkt aus dem Trockner die rieselfähige Kohle eingeleitet wird und aus dem die bei den Kohleveredlungsreaktionen entstehenden Produktgase abgeleitet werden.According to a known system, the pressure lock is initially at atmospheric Pressure filled with coal while the connection between the reactor and the pressure lock remains closed gas-tight, then the filling chamber is closed gas-tight and then a pressure equalization to the reactor is brought about0 After that, the Coal can be introduced into the actual, pressurized reactor Using mechanical presses the free flowing coal will be at atmospheric Pressure is brought into a cylinder, which is also initially opposite the reactor sealed is, then again the filled cylinder is gas-tight to the atmosphere closed and then the coal charge with the help of a piston against the internal pressure of the reactor pushed into it0 In the two aforementioned cases it is Another disadvantage is that only intermittent operation is possible, because the charge is brought to the increased pressure before being filled into the reactor space It is also disadvantageous that there are high losses of hot process gases occur because the pressure locks or the press cylinder after emptying the Coal must be depressurized for the new batch, the energy balance throughout This makes the system unfavorable0 Erosion and corrosion in all sealing surfaces in Result of the high temperatures, due to the action of the process gases and abrasive particles are also unavoidable0 The invention is now based on the object of the aforementioned Disadvantages to be overcome and a method for dry feeding of coal too develop that is comparatively economical and with uncomplicated as well reliable facilities can be realized0 In particular, the coal continuously and precisely dosed from the range of atmospheric pressure in The space of increased pressure can be transferred, It has been shown that this task according to the present invention in a surprisingly simple and technical way can be solved in a very progressive manner, if in a method of the aforementioned Type the suspension continuously is fed into a dryer, which has at least the same working pressure as the reactor and in which the Water is withdrawn from coal until it reaches its flowability, whereby in the dryer Slightly superheated steam is produced from which in a subsequent process stage the remaining solid particles are separated off; then the steam continues superheated and then passed into the pressure-operated reactor as a gasification agent into which the free-flowing coal is introduced directly from the dryer at the same time and from which the product gases resulting from the coal refinement reactions be derived.

Durch die kontinuierliche Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens und dem Wegfall von Druckentlastungstakten, die bei dem geschilderten bekannten Verfahren notwendig sind, wird der Gesamtleistungsbedarf erheblich reduziert. Da die regelmäßigen Unterbrechungen im Betrieb fortfallen, wird die Durchsatzgeschwindigkeit erhöht, was sich ebenfalls günstig auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens auswirkt. Schließlich ist es noch von Bedeutung, daß auch nasse Kohlekonzentrate aus den Aufbereitungsanlagen unter Wegfall einer gesonderten Trocknungsstufe direkt der Vergasungsanlage bzw. der ersten Stufe dieser Anlage, dem Rührwerk, zugeführt werden können. In Folge des kontinuierlichen Betriebs werden außerdem Gasverluste vermieden. Wegen des Durchfahrens einer "flüssigen" Verfahrensstufe (Suspension über Pumpe) ist Gasdichtheit gewährleistet, wodurch der thermische Wirkungsgrad der Anlage erheblich verbessert wird.Due to the continuous operation of the process according to the invention and the elimination of pressure relief cycles, which are known in the case of the described Procedures are necessary, the total power requirement is significantly reduced. There the regular interruptions in operation are no longer necessary, the throughput speed increases increased, which also has a favorable effect on the economy of the process. Finally, it is also important that wet coal concentrates are also removed from the processing plants with the elimination of a separate drying stage directly to the gasification plant or the first stage of this system, the agitator, can be fed. As a result continuous operation also avoids gas losses. Because of the drive through a "liquid" process stage (suspension via pump) is gas-tight, whereby the thermal efficiency of the system is significantly improved.

Der Aufwand für Absperrorgane im trockenen Kohlestrom wird ebenfalls erheblich verringert, da diese nur der geringen Druckdifferenz zwischen dem Trockner und dem Reaktor ausgesetzt sind, nicht jedoch dem großen Unterschied zwischen Atmosphären- und Arbeitsdruck.The effort for shut-off devices in the dry coal flow is also considerably reduced, as these are only of minor importance Pressure difference between exposed to the dryer and reactor, but not the major difference between atmospheric and working pressure.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung werden die aus dem Reaktor abgeleiteten Produktgase zum -vollständigen oder teilweisen Beheizen des tberhitzers und des Trockners verwendet. Auch dadurch wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sehr wesentlich erhöht.According to an advantageous embodiment of the invention, the Product gases derived from the reactor for complete or partial heating of the superheater and dryer. This also increases the profitability of the procedure increased very substantially.

Als Trockner kann erfindungsgemäß z.B. eine Dosier- und Förderschnecke verwendet werden, die sowohl in ihrem Mantel als auch in ihrem Schneckenkörper von den Produktgasen durchströmt und dadurch beheizt wird.According to the invention, a dosing and conveying screw, for example, can be used as the dryer are used, both in their mantle and in their snail body of the product gases flows through and is thereby heated.

Der Gesamtbedarf an Vergasungs- bzw. Reaktionsdampf kann nach einer noch weiteren Ausführungsart der Erfindung durch die der Ausgangssuspension zugefügte Wassermenge aufgebracht werden.The total requirement of gasification or reaction steam can after a Still another embodiment of the invention by that added to the starting suspension Amount of water to be applied.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung anhand der beigefügten Abbildung hervor, die das Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens in vereinfachter Form wiedergibt.Further features, advantages and possible uses of the invention emerge from the following illustration with the aid of the attached figure, the reproduces the flow chart of the method according to the invention in simplified form.

Gemäß beigefügtem Schema wird zunächst Kohle in ausreichend feinkörniger Form zusammen mit Wasser in ein Rührwerk 1 eingegeben und dort eine pumpfähige Suspension hergestellt; der Gesamtwasserbedarf des Verfahrens wird hierbei bereits durch das in die Suspension eingebrachte Wasser gedeckt. Mit Hilfe einer Pumpe 2 gelangt dann die Kohle-Wasser-Suspension in einen Trockner 3, der z.B. in Form einer Dosier- und Förderschnecke ausgebildet sein kann, deren Betriebsdruck dem Arbeitsdruck im - hier später beschriebenen - Reaktor entspricht oder diesen sogar übertrifft. Sowohl das Mantelrohr 5 der Schnecke 3 als auch der Schneckenkörper 6 selbst sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel doppelwandig ausgebildet, so daß sie von dem als Heizgas dienenden Produktgas durchströmt werden können. Dadurch wird der Suspension in der Schnecke 3 das Wasser entzogen, wobei ein schwach überhitzter Wasserdampf entsteht. Die nunmehr unter dem - im Vergleich zum Atmosphärendruck - relativ hohen Druck vorliegenden trokkenen Kohlepartikel werden am Austragsende 8 der in der Förderrichtung (von rechts nach links in der beigefügten Abbildung) ansteigenden Schnecke 3 vom erzeugten Wasserdampf zunächst grob getrennt, und zwar dadurch, daß der Feststoff-, vorwiegend Kohle -, Austrag an der Unterseite der Schnecke 3 liegt, während sich der Dampfabzug an der Oberseite der Schnecke, wie in der beigefügten Abbildung symbolisch angedeutet ist, befindet.According to the attached scheme, coal is first made sufficiently fine-grained Entered the form together with water in an agitator 1 and there a pumpable suspension manufactured; the total water requirement of the process is here already covered by the water introduced into the suspension. With the help of a Pump 2 then passes the coal-water suspension into a dryer 3, which is e.g. Can be designed in the form of a metering and conveyor screw, the operating pressure corresponds to the working pressure in the reactor - described later here - or this even surpasses. Both the jacket tube 5 of the screw 3 and the screw body 6 themselves are double-walled in the present embodiment, so that the product gas serving as heating gas can flow through them. Through this the water is removed from the suspension in the screw 3, a slightly superheated one Water vapor is created. The now under - compared to atmospheric pressure - Relatively high pressure dry coal particles are at the discharge end 8 of the in the conveying direction (from right to left in the attached figure) rising screw 3 initially roughly separated from the water vapor generated, namely in that the solid, predominantly coal, discharge on the underside of the screw 3 lies while the steam vent is at the top of the auger, as in the attached Figure is symbolically indicated, is located.

In einer anschließenden Verfahrensstufe wird dann mit Hilfe üblicher Einrichtungen, z.B. mit Hilfe von Zyklonen 9, der restliche Feststoffgehalt von dem ausströmenden schwach überhitzten Wasserdampf abgetrennt. Dieser Kohle-Neben-.strom, der sogenannte Zyklonunterlauf 10, wird dem Kohlen- Hauptstrom 8 zugeführt und mit diesem in einen Reaktor bzw. Gaserzeuger 4 eingespeist.In a subsequent process step, it is then used with the usual Facilities, e.g. with the help of cyclones 9, the remaining solids content of separated from the slightly superheated steam flowing out. This coal by-pass stream, the so-called cyclone underflow 10, is the coal main power 8 and fed with this into a reactor or gas generator 4.

Der den Zyklon 9 verlassende, gereinigte Wasserdampf 11 wird nun noch weiter überhitzt, damit er die zur Reaktion mit der Kohle erforderliche Temperatur annimmt. Hierzu ist die tberhitzerstufe 12 vorgesehen, in der der Dampf im Wärmeaustausch mit einem Teilstrom 13' der heißen Produktgase auf die erforderliche Temperatur gebracht wird.The cleaned water vapor 11 leaving the cyclone 9 is now still continues to overheat so that it reaches the temperature required to react with the carbon accepts. For this purpose, the superheater stage 12 is provided, in which the steam exchanges heat with a partial flow 13 'of the hot product gases to the required temperature is brought.

Danach wird der überhitzte Dampf über die Leitung 16 dem Reaktor 4 als Vergasungsmittel zugeführt. In diesem Reaktor 4 laufen die eigentlichen Kohleveredlungsreaktionen ab.The superheated steam is then passed to the reactor 4 via line 16 supplied as a gasification agent. The actual coal upgrading reactions take place in this reactor 4 away.

Die dem Reaktor 4 entströmenden Produktgase 13 werden nach dem abgebildeten Verfahrensschema in die Teilströme 13' und 13" getrennt, die dann einen Teil ihrer Wärmeenergie beim Aufheizen des Uberhitzers 12 bzw. des Dosierers 3 abgeben. Die abgekühlten Produktgase werden schließlich mit den Produktgasströmen 14 und 15 vereinigt und zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet.The product gases 13 flowing out of the reactor 4 are according to the depicted Process scheme in the substreams 13 'and 13 "separated, which then part of their Dissipate thermal energy when the superheater 12 or the metering device 3 is heated. the The cooled product gases are finally combined with the product gas streams 14 and 15 and forwarded for further processing.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei allen bekannten autothermen oder allothermen Vergasungsverfahren eingesetzt werden.The method according to the invention can be used for all known autothermal or allothermal gasification processes can be used.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (4)

Patentansprüche 1. Verfahren zur trockenen Einspeisung von Braun- oder Steinkohle in druckbetriebene Reaktoren im Rahmen eines Kohleveredlungsverfahrens, bei dem man von einer pumpfähigen Kohle-Wasser-Suspension ausgeht und diese in einen Bereich erhöhten Druckes und erhöhter Temperatur überführt, in dem die Reaktionen der Kohleveredlung ablaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension kontinuierlich in einen Trockner (3) geleitet wird, der mindestens den gleichen Arbeitsdruck wie der Reaktor besitzt und in dem der Kohle bis zum Erreichen der Rieselfähigkeit Wasser entzogen wird, wobei in dem Trockner schwach überhitzter Wasserdampf entsteht, aus dem in einer anschließenden Verfahrensstufe (9) die restlichen Festkörperteilchen abgetrennt werden, worauf der Wasserdampf weiter überhitzt und dann als Vergasungsmittel in den druckbetriebenen Reaktor (4) weitergeleitet wird, in den gleichzeitig direkt aus dem Trockner (3) die rieselfähige Kohle eingeleitet wird und aus dem die bei de Kohleveredlungsreaktionen entstehenden Produktgase abgeleitet werden. Claims 1. Method for dry feeding of brown or hard coal in pressure-operated reactors as part of a coal refining process, in which one starts from a pumpable coal-water suspension and this in a Area of elevated pressure and elevated temperature in which the reactions are carried out run the coal refining, characterized in that the suspension is continuous is passed into a dryer (3) which has at least the same working pressure as the reactor possesses and in which the coal has water until it reaches the flowability is withdrawn, with slightly superheated water vapor being produced in the dryer the remaining solid particles in a subsequent process step (9) are separated, whereupon the steam is further superheated and then used as a gasification agent is passed into the pressure-operated reactor (4), in the same time directly from the dryer (3) the free-flowing coal is introduced and from which the at de coal refinement reactions can be derived from the product gases. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Reaktor (4) abgeleiteten Produktgase zum Beheizen des bberhitzers (i2) und des Trockners (3) verwendet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the from the reactor (4) derived product gases for heating the superheater (i2) and the Dryer (3) can be used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trockner (3) eine Dosier- und Förderschnecke verwendet wird, deren Mantel (5) und deren Schneckenkörper (6) beheizt werden.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that as Dryer (3) a metering and conveyor screw is used, the jacket (5) and whose screw bodies (6) are heated. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt der Kohle-Wasser-Suspension dem Gesamtbedarf an Vergasungs- bzw. Reaktionsdampf angepaßt wird.4. The method according to any one of claims 1 - 3, characterized in, that the water content of the coal-water suspension corresponds to the total gasification requirement or reaction steam is adapted.
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