DE2701166C2 - "Verfahren und Anlage zum Reinigen des Rohgases eines Festbett-Druckgasgenerators" - Google Patents

"Verfahren und Anlage zum Reinigen des Rohgases eines Festbett-Druckgasgenerators"

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen des Rohgases eines Festbett-Druckgasgenerator zur Erzeugung elektrischer Energie, bei dem das Rohgas durch Abkühlung von Teer und Staub vor- und danach weiter feingereinigt wird.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die Abkühlung des Rohgases führt zur Abscheidung eines wasserfreien Teer-Staubgemisches, das seinerseits aufbereitet wird; bei dem vorzugsweisen Anwendungsgebiet der Erfindung ist es für die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses von erheblicher Bedeutung, daß eine maximale Verwertung der fühlbaren Wärme des Rohgases erreicht wird; außerdem kommt es aber auf eine gute Reinigung an, weil die Entfernung von Teer, Staub und Schwefelwasserstoff und anderen Schadstoffen aus dem Rohgas einen wesentlichen Schritt zur umweltfreundlichen Stromerzeugung darstellt.
Das eingangs bezeichnete Verfahren ist als autotherme Druckvergasung im Gegenstrom von stückiger Kohle mit Wasserdampf und Sauerstoff bzw. Luft im Festbettreaktor bekannt (W. Peters, Kohledruckvergasung, Verlag Glückauf Essen, 1976, 64, 76). Die Vergasung erfolgt hierbei unter Druck mit Drücken Von ca. 20 bar. Das den Reaktor verlassende Rohgas wird in einem Waschkühler mit Wasser auf ca. 160"C bis 200°C gequencht, wobei mitgerissener Staub und Teer ausgewaschen werden kann Der Quenthwasche und der Feinwäsche wird eine hntschwcfclung nachgesehal· let
Die Stromerzeugung findet in einem sogenannten Kombi Hlook stan Dazu ist der (iasreinigungsiinlig1.1 eine Entspannungsturbine nachgeschaltet, die das Gas auf den Eintrittsdruck für die Gasturbine bringt. Di·.· Stromerzeugung erfolgt aber im wesentlichen über 'Jie Dampferzeugung und Dampfturbine, sowie über die Gasturbine.
Obwohl es bei dem bekannten Verfahren gelungen ist, ein an Staub-, Fluor- und Schwefelgehalt erheblich reduziertes Rauchgas z<i erhalten, ergeben sie; in der Reinigungsstufe nach wie vor Schwierigkeiten.
Wenn man in der Gasreinigungsanlage dem Waschkühler das Rohgas unter Druck zuführt, findet beim Waschvorgang eine Aufsättigung des Gases mit Wasser statt. Das führt zu erheblichen Verdampfungsverlusten durch die hierbei verbrauchte Verdampfungswärme. Außerdem führt die Aufsättigung des Gases zum Verbrauch erheblicher Wassermengen. Das bedingt erhebliche Aufwände, weil nur voll aufbereitetes Wasser als Zusatzwasser für das verdampfte und aus dem Prozeß geführte Wasser verwendbar ist.
Das bei der oben beschriebenen Gasreinigung anfallende Wasser-, Teer- und Staubgemisch muß seinerseits aufbereitet werden. Hierauf sind Schwierigkeiten für die Gasreinigung zurückzuführen. Denn das abgeschiedene Gemisch muß vom Wasser abgetrennt werden und wird dann dem Gaserzeuger wieder zugeführt. Für dat Abscheiden werden sehr große Absetzbehälter und eine Vielzahl von Verfahrensstufen benötigt, die einen kontinuierlichen Betrieb erheblich erschweren und hohe Investitionskosten erforderlich machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Verdampfungsverluste zu vermeiden und ein wasserfreies und damit ein leicht aufzubereitendes Teer-Staubgemisch zu erhalten, ohne daß bei der Feinstreinigung auf den Gebrauch von Wasser verzichtet werden muß.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Rohgas durch einen mittelbaren Gas-Gas-Wärmeaustausch mit dem in der Feinreinigung weiter abgekühlten Gas auf ca. 2000C gekühlt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß infolge der mittelbaren Kühlung des Rohgases in dieser Gasreinigungsstufe kein Wasser zugesetzt zu werden braucht. Der Fortfall des Quenches hat außerdem den Vorteil, daß die Aufbereitung des nunmehr anfallenden wasserfreien Teer-Staub-Gemisches wesentlich eiiifacher ist.
Gemäß der Erfindung wird für den mittelbaren Gas-Gas-Wärmeaustausch das die Feinreinigung verlassende Reingas verwendet. Das bedeutet, daß die bei der Abkühlung dem Rohgas entzogenen Wärmemengen dem Reingas zum größten Teil wieder zur Verfügung gestellt werden. Dadurch wird eine wesentliche Verbesserung der Wärmebilanz erreicht.
Der Gas-Gas-Wärmeaustausch wird gemäß einer Ausführtingsform der Erfindung stufenweise vorgenommen, wobei die in den Stufen abgeschiedenen Teerfraktionen getrennt abgeführt werden. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, die schweren Teerfraktionen wieder dem Reaktor zuzuführen, wo sie gekrackt werden und in das Rohgas gelangen. Die leichteren Teerfraktionen können nach einer Staubabscheidung in den heißen Reingasstroin wieder eingediist und verdampft werden. Der wesentliche Vorteil der stiifenweisen Abkühlung liegt jedoch dann, daß die einzelnen lcerfraktionen in den Icmperatiirbereicheit abgezogen werden können, in denen sie noch
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dünnflüssig sind und noch keine Anbackungen bilden.
Im folgenden wird eine Anlage zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens näher erläutert:
Die Zeichnungen zeigen in
F i g. I eine derartige Anlage schematisch und in
Fig.2 einen Gas-Gas-Wärmeaustauscher in einer vorzugsweisen Ausführungsform für das erfindungsgemäße Verfahren.
Das den Generator verlassende Rohgas wird — gegebenenfalls über eine Grobabscheidung z. B. Heiß- in gaszyklon — bei 1 einem Gas-Gas-Wärmeaustauscher 2 zugeführt Im Wärmeaustauscher 2 wird die Temperatur des Rohgases auf ca. 2000C herabgesetzt. Hierdurch kommt es zur Auskondensation von Teer, der mit dem Staub zusammen abgeschieden wird. Das Teer-Staubge- ι · misch wird bei 3 aus dem Wärmeaustauscher abgezogen. Das derart vorgereinigte Rohgas wird weiterbehandelt und dabei entteert, entstaubt und entschwefelt. Das so gewonnene Reingas wird dann in dem Gas-Gas-Wärmeaustauscher 2 mit dem der im Rohgas jn entzogenen Wärme beladen und gelangt über die Leitung 17 in den beschriebenen Kombi-Block.
Der Gas-Gas-Wärmeaustauscher ist genauer in F i g. 2 wiedergegeben. Gemäß dem dort wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sind mehrere Wärmeaustau- _>. scher 40,41,42 kaskadenartig hintereinandergeschaltet. Jeder Wärmeaustauscher ist unter einem Winkel von ca. 15° geneigt angeordnet. Das erfolgt zu dem Zweck, das infolge der Temperatürerniedrigung abgeschiedene Teer-Staub-Gemisch unter Ausnutzung der Schwerkraft abfliegen zu lassen.
Die Wärmeaustauscher 40—42 sind identisch ausgebildet, so daß es genügt, nachfolgend einen dieser Wärmeaustauscher näher zu erläutern.
Der Wärmeaustauscher ist an die Leitung 51 mit einer Eintrittskammer 53 angeschlossen. Durch die Leitung 51 strömt das vom Reaktor kommende Rohgas. Das gekühlte Rohgas gelangt in eine Austriitskammer 54. Zwischen Eintrittskammer 53 und Austrittskammer 54 liegt ein Rohrbündel 55, das vorzugsweise als Doppelrohrbündel ausgeführt ist. Im Innenrohr strömt das Rohgas, während im Außenrohr das Reingas fließt, das dem Wärmeaustauscher bei 61 zugeführt und bei 64 aus dem Wärmeaustauscher abgeführt wird. Der Wärmeaustausch findet somit zwischen dem Rein- und dem Rohgas statt. Hierbei kondensiert im Rohgas Teer aus und es entsteht ein Teer-Staub-Gemisch. Dieses Gemisch wird über einen Sammelbehälter 56 ausgeschleust, der unterhalb der Austri';xammcr 54 angeordnet ist.
Die Anordnung der kaskadenartig hintereinandergeschalteten Wärmeaustauscher 40—42 ermöglicht es das Teer-Staub-Gemisch fraktionsweise aus den Schleusen 56 der Wärmeaustauscher 40—42 abzuziehen. Außerdem haben diese Wärmeaustauscher den Vorteil, daß die Auswechselung der einzelnen Bündelelemente sehr einfach ist. Das ist von wesentlicher Bedeutung, weil dadurch ein Auswechseln in kurzer Zeit .nöglich ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

27 Ol 166 Patentansprüche:
1. Verfahren zum Reinigen des Rohgases eines Festbett-Druckgasgenerators zur Erzeugung elektrischer Energie, bei dem das Rohgas durch Abkühlung von Teer und Staub vor- und danach weiter feingereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgas durch einen mittelbaren Gas-Gas-Wärmeaustausch mit dem in der Feinreinigung weiter abgekühlten Gas auf ca. 2000C gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Gas-Wärmeaustausch stufenweise vorgenommen und die in den Rohgasstufen abgeschiedenen Teerlraktionen getrennt abgeführt werden.
3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einer. Gas-Gas-Wärmeaustauscher (2) mit einem Dopijelrohrbündel (55) zwischen einer Glaseintritts- und einer Gasaustrittskammer (53, 54), wobei im Innenraum der Innenrohre das Rohgas und im Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr Reingas strömt und mit einer Abzugsschleuse (56) für Teer und Staub aus der Austrittskammer (54).
4. Anlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die kaskadenartige Hintereinanderschaltung mehrerer Gas-Gas-Wärmeaustauscher (40 bis 42).
5. Anlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas-Gas-Wärmeaustauscher (40 bis 42) unter einem Winkel von ca. 15" geneigt sind, wobei das Rciigas abwärts strömt.
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