DE2659753A1

DE2659753A1 - Verfahren zur weitgehenden entschwefelung von bei der schnellentgasung und/oder -teilvergasung von kohlenstaub anfallendem gas

Info

Publication number: DE2659753A1
Application number: DE19762659753
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Dr Ing Schuster
Original assignee: L&C Steinmueller GmbH
Current assignee: Hitachi Zosen Inova Steinmueller GmbH
Priority date: 1976-12-31
Filing date: 1976-12-31
Publication date: 1978-07-13
Also published as: ZA777457B; FR2375896A1; AU513198B2; DE2659753C3; AU3189177A; JPS5729517B2; JPS5385807A; DE2659753B2; GB1593768A

Description

Dx.Ing.Ernst Schuster 5270 Gummersbaeh 1, den 30.4i.1976

; Hohestr. 21

Pat ent anmeldun g

Verfahren zur weitgehenden Entschwefelung von bei der Schnellentgasung und/oder

-teilvergasung von Kohlenstaub anfallendem Gas

Me Erfindung betrifft ein Verfahren zur weitgehenden Entschwefelung von bei der Schnellent- und/oder -teilvergasung von Kohlenstaub anfallendem Gas.

Zum Schutz der Umwelt sind eine Reihe von behördlichen Auflagen erlassen worden, zu denen u.a. auch die Begrenzung des Auswurf es an Schwefeldioxid (S(Xp) gehört. Betroffen sind davon insbesondere die Kohle-Kraftwerke, die der Stromversorgung dienen.

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Es sind Verfahren bekannt -teils noch in der Entwicklung "befindlich, teils in ersten Betriebsanlagen eingesetzt-, bei denen nach der Verbrennung der Kohle die entstandenen Bauchgase entschwefelt werden» Die Anlagen zu diesen Verfahren erfordern sehr hohe Investitionen, was zu einer Verteuerung der Stromerzeugung in der Größenordnung von mehr als 20 % führt. Außerdem können bei diesen Verfahren weitere Umweltprobleme entstehen, wenn der meist anfallende Gips nicht von der einschlägigen Industrie zur Weiterverarbeitung aufgenommen werden kann.

Nach anderen Vorschlägen wird die Kohle vor der Verbrennung vollständig vergast, das entstandene Gas entschwefelt und danach im Dampferzeuger verbrannt. Bei der Kombination von Dampfturbinen- und Gasturbinenprozeß, die heute in jedem großen Kraftwerk angestrebt wird, wird dabei gleichzeitig der Brennstoff für die Gasturbine gewonnen. Der Nachteil ist aber, daß die Anlage nicht entkoppelbar ist, d.h. "bei Ausfall z.B. der Gaserzeugungsanlage fällt das gesamte Kraftwerk aus, da die Dampferzeuger nur für die Verfeuerung von Gas, nicht aber von Kohlenstaub eingerichtet sind.

Weitere Vorschläge beruhen darauf, den Schwefel aus der Kohle vor der Verbrennung des Kohlenstaubes durch Schnellentgasung und Schnellteilvergasungjso weit zu entziehen, daß das aus der Verbrennung des Schwefels im Koksstaub entstehende Schwefeldioxid unterhalb der Emissionsgrenze bleibt. Reicht die Entgasung als solche nicht aus, ist eine zusätzliche Teilvergasung des Koksstaubes vorgesehen, soweit bis eine entsprechende Schwefelmenge in die Gasform überführt worden ist. Das erzeugte Entgasungsgas und/oder Teilvergasungsgas wird gereinigt und dann in den Feuerungen der Gasturbine und des Dampferz eugers

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verbrannt. Dabei ist es auch möglich, durch weitere Teilvergasung noch zusätzlich Gas aus dem Kraftwerk nach außen zu anderen Verbrauchern abzugeben oder diese Gase zuvor entsprechend umzuwandeln,

Bei dem letztgenannten Verfahren ist es für den Entschwefelungsvorgang, der sich in wenigen Sekunden und bei hohen Temperaturen abspielt, notwendig, zumindest aber sehr zweckmäßig, den Wasserstoffgehalt im Ent- und/oder Teilvergasungsgas, und -wenn eingesetzt- vom Heiz- bzw. Trägergas möglichst hoch zu halten, um die Entschwefelung des Kohlenstaubes bzw. Koksstaubes zu beschleunigen. Wird in den Reaktionsräumen zur Deckung des Wärmebedarfes für die Entgasung und/oder Teilvergasung Heizgas eingeführt, meist gleichzeitig als Träger für den Transport des Staubes durch den Reaktionsraum, so stellt sich nach Mischung mit dem Ent- und/oder Teilvergasungsgas meist ein Wasserstoff gehalt ein, der für die Entschwefelung des Staubes ausreicht. Das Gas wird nach Trennung vom erzeugten Koksstaub abgekühlt und in der nachgeschalteten Gasreinigungsanlage vom Schwefel und -wenn notwendig- auch von den übrigen Bestandteilen befreit. Ein Teil dieses gereinigten Gases wird dann gegebenenfalls wieder zum Reaktionsraum für den Entgasungs- und Teilvergasungsprozeß zurückgeführt, sei es als Heiz- oder Trägergas, sei es auch zur Anreicherung des dort benötigten Wasserstoffanteiles. Der Nachteil dieser Verfahrensweise ist der, daß das aus dem Reaktionsraum kommende Gas wegen der in der Gasreinigung eingesetzten Verfahren erst abgekühlt werden muß. Abhängig vom Teergehalt in diesem Gas kann die Wärme unter Umständen nur bis zu einer Temperatur von ca. 300 ⁰C bis 400 ⁰C genutzt werden; die darüber hinaus noch enthaltene Wärme geht verloren. Der Teil des gereinigten Gases, der zum Reaktionsraum für die Entgasung und/oder Teilvergasung zurückgeführt wird, muß wieder auf möglichst hohe Tempe-

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raturen aufgewärmt werden, um Teilverbrennungsvorgänge, sei es bei der Entgasung und/oder der Teilvergasung, möglichst klein zu halten. Andererseits ist es aber nicht notwendig, daß das zum Seaktionsraum geführte Gas vom Teer etc. befreit ist, es genügt, daß der Schwefelwasserstoff dem Gas weitgehend entzogen worden ist.

Nach einem anderen, noch nicht bekanntem Vorschlag, wird der bei der Entgasung und/oder Teilvergasung anfallende Koksstaub einer weiteren Entschwefelung durch Nachbehandlung mit Hilfe wasserstoffhaltiger aber Schwefelwasserstoff freier Gase unterzogen.

Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen Kalkstein (oder Dolomit) zusammen mit der Kohle in die Wirbelschicht eines Entgasungs- oder Vergasungs-Reaktionsraumes eingeführt wird, um in diesem Raum den entstehenden Schwefelwasserstoff aufzunehmen.

Es sind auch Vorschläge bekannt, bei denen diese Stoffe getrennt vom Kohlenstaub in den Reaktionsraum eingeführt werden. Gemeinsam haben sie aber den Nachteil, daß mit dem entstehenden Koks bzw. der noch kohlenstoffhaltigen Asche Kalkstein und Dolomit mit abgeführt werden. Handelt es sich dabei um Verfahren, die im Kraftwerk eingesetzt werden, wo also die noch kohlenstoffhaltige Asche oder der entstandene Koks im Dampferzeuger verbrannt werden soll, so werden in diesem Dampferzeuger auch Kalkstein bzw. Dolomit oder ein wesentlicher Anteil davon mit eingeführt. Sie führen zu Verschmutzungen im Dampferzeuger, die die Betriebssicherheit dieses Anlagenteiles gefährden.

Man hat auch schon vorgeschlagen, innerhalb einer oder zweier, übereinander angeordneter Wirbelschichten die Korngröße des eingeführten Kalksteins oder Dolomite

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gegenüber der des Kohlenstaubes so groß zu machen, daß durch, Sichtung der entstandene Koksstaub von dem Dolomit bzw. Kalkstein getrennt wird. Da bei allen Vorgängen, in denen sich Pestkörper bewegen_r"Abrieb entsteht, meist in einer nicht oder nur sehr schlecht kontrollierbaren Weise, kommt auch bei diesen Vorschlägen noch so viel Zuschlagstoff zusammen mit dem Koksstaub in den Feuerraum eines Dampferzeugers, daß auch hier die Verschmutzungserscheinüngen unliebsame Folgen haben können.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren aufzuzeigen, daß es ermöglicht, das bei der Schnellent- und/oder -teilvergasung von Kohlenstaub anfallende Gas bei hohen Temperaturen so weit zu entschwefeln, daß es ohne Abkühlung wieder zum Entgasungs- und/oder Teiivergasungsraum, daneben gegebenenfalls auch z.B. zu einem Nachbehandlungsraum zur weiteren Entschwefelung von Koksstaub zurückgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur weitgehenden Entschwefelung von bei der Schnellent- und/oder -teilvergasung von Kohlenstaub anfallendem Gas vorgeschlagen, bei dem nach Trennung von bei der Schnellent- und/oder Schnellteilvergasung entstandenem Koksstaub und Gas der Teil der Gasmenge ohne vorherige Abkühlung in mit Dolomit, Kalkstein oder wirkungsgleichen Stoffen gefüllten, periodisch durchströmten Reaktionsräumen behandelt wird, der als Heiz- oder Trägergas im Reaktionsraum: zur Schnellent- und/oder -teilvergasung und/oder zur weitgehenden Entschwefelung des Koksstaubes durch Nachbehandlung benötigt wird, während der Rest des heißen Gases aus der Schnellent- und/oder -teilvergasung nach Abkühlung der normalen Gasreinigung zugeführt wird.

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-■er-

liecli der vorliegenden Erfindung wird nur der iPeil des Gases mit der Temperatur, mit der er aus der Entgasung und/oder Teilvergasung austritt, durch Eolonit, Kalkstein o.a. behandelt, der als Heiz- oder Trägergas bei der Ent- und Teilvergasung zur Nachbehandlung des vorentschwefelten Koksstaubes oder als Gas zur Vasserstoffanreicheramg in Gasen benötigt wird. Der Best geht unmitterbar nach Abkühlung aur Gasreinigungsanlage, aus der alle Nebenprodukte etc. aus dem Gas entfernt werden. Die zur Behandlung des Gases notwendigen Zuschlagstoffe wer--:en defeei mit einer solchen Korngröße eingesetzt, daß die Behandlung in ruhender oder bewegter ßehüttung, in einer Wirbelschicht oder während des pneumatischen Transports durch das zu behandelnde Gas selbst erfolgen kann, ITachgeschaltet ist, insbesondere bei den beiden letzten Verfahrensweisen, ein Abscheider zur Trennung von Gas und Dolomit etc.

Da Dolomit, Kalkstein u.a. regenerierbar sind, wird im weiteren Ausbau der Erfindung vorgeschlagen, die mit Zuschlagstoffen gefüllten Behandlungsräume zumindest doppelt auszuführen, um nach Sättigung der Zuschlagstoffe in einem Behandlungsraum das strömende Gas auf einen zweiten umschalten zu können, so daß im ersten Behandlungsraum die Regenerierung des gesättigten Zuschlagstoffes erfolgen kann.

Das zu behandelnde Gas sollte auf H-^S VoI.SS-Gehalte von ca. 0,1 % und weniger entschwefelt werden. Es ist nicht notwendig, andere im Gas enthaltene Stoffe zu entfernen.

Die vorgeschlagene Erfindung läßt sich auch auf anderen Gebieten einsetzen, z.B. dort, wo bei der Schnellentgasung und/oder -teilvergasung erzeugter Koksstaub zur weiteren Entschwefelung noch nachbehandelt werden soll. Bei dieses

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Verfahren wird Koksstaub aus der Schnellentgasung und/oder -teilvergasung zur weiteren Entschwefelung bei Temperaturen, die im allgemeinen zwischen 800 ⁰C und 950 ⁰C liegen, noch weiter mit wasserstoffhaltigen Gasen über eine Zeit bis zu max. 2 Stunden behandelt. Als Behandlungsgas könnte auch hier das unmittelbar nach der Trennung von Gas und Koksstaub mit Dolomit, Kalkstein o.a. behandelte Gas eingesetzt werden, damit praktisch mit der Temperatur, mit der es aus dem Etat- und/oder Teilvergasungsvorgang austritt, in den Behandlungsraum zur Nachentschwefelung eingesetzt werden kann.

Die Vorteile der Erfindung sind:

Einsparung von Wärmeverlusten durch Rückführung mindestens eines Teiles des bei der Schnellent- und/oder -teilvergasung erzeugten, vom erzeugten Koksstaub getrennten und von HpS weitgehend befreiten Gases in den Entgasungs- und/oder Teilvergasungsraum mit annähernd gleicher Temperatur wie beim Austritt,

Einsparung von Kosten für Kühl- und Aufheizapparaturen,

mögliche Verwendung des vom Schwefelwasserstoff gereinigten Gases neben dem Verfahren zur Schnellentgasung und -teilvergasung auch z.B. bei den Verfahren zur Nachbehandlung von bei der Sehn ellentgasung und/oder -teilvergasung erzeugtem Koksstaub zur weitgehenden Entschwefelung oder zu sonstigen Anwendungsgebieten hoher Temperatur.

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Claims

Dr.Ing.Ernst Schuster 5270 Gununersbach 1, den 30.11.1976 Hohestr. 21 Patentansprüche

1. Verfahren zur weitgehenden Entschwefelung von bei der Schnellent- und/oder -teilvergasung von Kohlenstaub anfallendem Gas, dadurch gekennz e ichn et, daß nach Trennung von bei der Schnellent- und/oder Schnellteilvergasung entstandenem Koksstaub und Gas der Teil der Gasmenge ohne vorherige Abkühlung in mit Dolomit, Kalkstein oder wirkungsgleichen Stoffen gefüllten, periodisch durchströmten Reaktionsräumen behandelt wird, der als Heiz- oder Trägergas im Reaktionsraum zur Schnellent- und/oder -teilvergasung und/oder zur weitgehenden Entschwefelung des Koksstaubes durch Nachbehandlung benötigt wird, während der Rest des heißen Gases aus der Schnellent- und/oder -teilvergasung nach Abkühlung der normalen Gasreinigung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ eichn et, daß jeweils zwei mit Dolomit, Kalkstein oder wirkungsgleichen Stoffen gefüllte Reaktionsräume parallel geschaltet sind, wobei der eine Raum vom zu entschwefelnden Gas durchströmt und dabei die Schwefelverbindungen auf Dolomit etc. übertragen werden, während im anderen Raum die zuvor aufgenommenen Schwefelverbindungen abgetrieben werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, daß die Korngröße des Dolomitsetc. so gewählt ist, daß im Reaktionsraum zur Entschwefelung des Gases die Behandlung in ruhender

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ORIGINAL INSPECTED

oder bewegter Schüttung, in einer Wirbelschicht oder während des pneumatischen Transportes durch das zu behandelnde Gas durchgeführt wird, und nach der Behandlung des Gases in einem Abscheider eine Trennung von behandeltem Gas und gegebenenfalls von vom Gas mittransportiertem Dolomit etc. erfolgt.

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