DE2810125C2 - Verfahren und Anlage zur Herstellung eines stückigen Brennstoffes für die Kohledruckvergasung im Festbettreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung stückigen Brennstoffes für die Kohledruckvergasung im Festbettgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Herstellung von besonderen Brennstoffen für den Betrieb von Festbettgeneratoren d ι Kohledruckvergasung verfolgt u.a. das Zie¹, auf diesem Wege den Staubgehalt des Vergasungsgases hi rabzudrücken und daneben einen besseren Zug im Festbett zu erreichen. Die Verminderung des Staubgehaltes des Vergasungsgases ist bei der Vergasung von Kohle wesentlich, weil die Entstaubung des Vergasungsgases in der Regel mit einer Kondensation u. a. von Teerbestandteilen verbunden ist und zu einem Kondensat führt, das nicht nur den Teer und den Staub enthält, sondern auch eine schwer zu brechende Emulsion mit dem Gas- und Quenchwasser eingeht. Die Eindickung des Kondensates führt unter diesen Umständen zu einer zähen Masse, die sich schwer verarbeiten und handhaben läßt. Die Herabsetzung des Staubanteiles ermöglicht dagegen die Gewinnung dünnflüssiger Teere und Kohlenwasserstoffe und eine entscheidende Herabsetzung der Schwierigkeiten, die mit der Handhabung des eingedickten Kondensates sonst verbunden sind.

Es ist ferner bekannt (DE-PS 8 27 224), Waschberge und Flotationsabgänge der Kohleaufbereitung bindemittellos zu brikettieren und die Briketts in grünem Zustand zu vergasen, weil solche Briketts eine ausreichende Feuerstandsfestigkeit aufweisen. Auf die Vergasung von Feinkohle ist dieses Verfahren nicht anwendbar, weil die bindemittellose Brikettierung nur zu einer Verformung des Kohlekornes, nicht aber zu einer Bindung der Kohlekörner führt. Die Vergasung von Feinkohle ist aber das eigentliche Ziel der Kohledruckvergasung in Gas-Damnfturbinen-Kraftwerken, weil etwa 70% der Kohle bei den in der Steinkohlengewinnung und -aufbereitung üblichen Verfahren als Feinkohle anfallen und der Anteil des Unterkornes von 0—2 mm maßgeblich den Staubgehalt im Vergasungsgas bestimmt.

Zum Stand der Technik gehört auch ein Verfahren, bei dem die von der Grobkornfraktion 2—3 mm abgetrennte Feinkornfraktion 0—2 mm mit Hilfe eingedickten Kondensates pelletiert und die grünen Pellets der Feinkornfraktion zugesetzt werden (DE-OS 25 40 165). Es hat sich aber herausgestellt, daß diese grünen Pellets nicht die erforderliche Feuerstandsfestigkeit aufweisen. Jedenfalls bleibt ein großer Teil der Pellets im Festbett nicht stabil, weil die leichteren Fraktionen des Bindemittels zu schnell verdampfen und die Pellets nicht die Reaktionszone erreichen. Außerdem sind die Pellets nicht abriebfest, so daß insbesondere auf den Transportwegen erhebliche Staubmengen frei werden.

Die Erfindung geht aus von einem ebenfalls bekannten Verfahren (US-PS 36 92 505). Es dient hauptsächlich zur Herstellung eines Brennstoffes aus backender Kohle, der eine wesentlich verringerte Backfähigkeit aufweist und daher die Schwierigkeiten beseitigt, die bei backender Kohle im Festbett auftreten.

Bei diesem Verfahren erfolgt die Pelletierung mit heißen Halbkokspartikeln, die Wachszentren bilden, um die sich die Feinkornpartikei des Peiietiergutes anordnen. Durch genaue Einhaltung bestimmter Temperaturen in den Halbkokspartikeln und Temperaturen zwischen 330° C und 600° C in der Pelletiertrommel wird erreicht, daß die Pellets durch Zusammenbacken der Feinkohlepartikel sin'.ern und keine backende Wirkung im Festbett entwickeln.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß außerhalb des Festbettgeneralors erhebliche Gasmengen aus der Kohle bei der Herstellung der Halbkokspartikel und beim Sintern der Pellets entstehen, die für das Vergasungsgas verlorengehen. Das bekannte Verfahren setzt außerdem bestimmte Kohlenarten für die Herstellung des Brennstoffes voraus und schließt deswegen nicht oder nicht ausreichend backende Kohlen aus, die gleichwohl erhebliche Staubmengen im Vergasungsgas verursachen.

Das Stückigmachen von Feinkohle (0—3 mm) zum Beschicken eines Gasgenerators, wobei der Einsatzbrennstoff in Form von gasreicher, backender Feinkohle mit Sulfitzellstoffablauge gemischt und durch einen Extruder mit Formplatte geformt wird, ist ebenfalls bekannt (DE-AS 26 29 182). Hierbei werden die Formlinge in dem Moment, in dem sie in den Vergasungsschacht eingespeist werden, hergestellt und dabei einem Hitzeschock ausgesetzt, unter dem sie sofort aushärten, wobei die höchste zu erzielende Festigkeit erreicht wird. Zwar umgeht man bei diesem

se Verfahren die Probleme, die durch den Abrieb der Pellets auf dem Weg in den Reaktor auftreten, muß dafür aber den Nachteil in Kauf nehmen, daß die Bildung die Formlinge über dem Brennstoffbett erfolgen muß und deswegen eine ausreichende Kühlung der für die Bildung erforderlichen Vorrichtungen voraussetzt.

Im übrigen ist auch das Stückigmachen von Feinkohle durch Versetzen mit kenzentrierter Sulfitablauge und Granulieren für sich bekannt (DE-PS 8 85 088). Dabei werden in einer Trockenvorrichtung die Granalien erhitzt, getrocknet und gehärtet.

Der Erfindung liegt ausgehend von dem als bekannt vorausgesetzten Verfahren die Aufgabe zugrunde, dieses Verfahren so zu führen, daß aus der Unterkornfraktion des Brennstoffes Pellets mit ausreichender Feuerstandsfestigkeit und geringer Abriebempfindlichkeit gewonnen werden können und die bisher durch die Halbkoksherstellung entstehenden Verluste im Verga-

sungsgas verhindert werden, wobei Pellets mit ausreichender Abriebfestigkeit erzeugt werden und der Energieaufwand für das Aushärten der Pellets außerhalb des Festbettreaktors gesenkt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale der beiden Patentansprüche.

Durch die Erfindung gelingt es, die bislang entstehenden Vergasungsverluste zu vermeiden, Pellets mit ausreichender F.ignung für den Transport zum Festbett des Reaktors herzustellen und die sonst erforderliche Energie außerhalb des Reaktors einzusparen.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anlage kann aus für sich bekannten Vorrichtungen bzw. Apparaten bestehen und ist daher nur schematisch in dem Verfahrensstammbaum wiedergegeben.

Feinkohle wird bei 1 einer Vorklassierung zugeführt, welche das Aufgabegut bei einem Grenzkorn von z. B. 3 mm in eine Grobkornfraktion mit einer oberen Kerngröße von 10 mm und in eine Feinkornfraktion von 0—3 mm zerlegt Die anfallende Grobkomfraktion bildet einen Teil des hergestellten Brennstoffe^ und wird gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel unmittelbar durch eine Schleuse 4 dem allgemein mit 5 bezeichneten Festbettreaktor aufgegeben, wo sie auf dem Festbett 6 mit dem weiterverarbeiteten Unterkorn zusammentrifft

Die Klassieranlage 2 ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel einer weiteren Klassierung 7 vorgeschaltet, welcher der Siebdurchgang der Vorklassierung 2 aufgegeben wird. Der Siebdurchgang der Klassierung 7 gelangt ohne weiteres in einen Mischer 8, während der Siebüberlauf zunächst bei 9 aufgemahlen und dann erst dem Mischer 8 aufgegeben wird. Im Mischer wird bei 10 Wasser und bei 11 Sulfitablauge zugesetzt, wobei durch eine mechanische Mischeinrichtung eine möglichst gleichmäßige Umhüllung der Körner der Feinkornfraktion mit der Sulfitablauge gewährleistet wird.

In einer Granulierapparatur 12 wird über einen Fülltrichter und ggf. über nachgeschaltete Transportmittel (nicht dargestellt) das mit dem Sindemittel durchmischte Feinkorn Pelletiertellern oder -konen 13 aufgegeben. Ausgehend von Keimen, die durch das Pelletiergut selbst gebildet werden, lassen sich auf dieser Vorrichtung Agglomerate durch Anhaften von feinem Korn aufbauen. Diese aus der Aufbauagglomeratinn entstehenden Pellets werden überwiegend durch die Kapillarkräfte zusammengehalten, deren Größe von der Feinheit des Gutes und von der Einhaltung einer bestimmten Feuchte hauptsächlich abhängen.

Die so hergestellten grünen Pellets haben nicht die für die Verwendung als Brennstoff im Festbettreaktor 5

ίο ausreichende Festigkeit Sie lassen sich aber ohne Schwierigkeiten, d.h. ohne zu zerfallen in einen der Granulierapparatur 12 nachgeschalteten Schachtofen 14 einbringen und dort mit Hilfe von heißen Gasen brennen, die von einem Brenner 15 geliefert werden.

Dieser Brenner ist ein ölbrenner an sich bekannter Konstruktion, dem bei 17 die erforderliche Zuluft und bei 16 der erforderliche Brennstoff zugeführt werden.

Die Temperatur im Schachtofen ist so eingestellt, daß die Verkokungstemperatur der Kohle nicht erreicht wird, so daß in dem Schachtofen keine flüchtigen Kohlenwasserstoffe entstehen, sond*-n lediglich Dämpfe, die oben aus dem Schachtofen a-istreten. Beispielsweise beträgt die Brenntemperatur ca. 145° C. Unter diesen Umständen wird die Sulfitablauge zunächst in den oberflächennahen Schichten der Pellets eingedickt und schließlich ausgehärtet Hierbei werden die Kapillarkräfte durch ein aus der Sulfitablauge bzw. ihrem Hauptbestandteil der Ligninsulfosäure aufgebautes Gerüst aus Festkörperpartikeln ersetzt. Auf der Oberfläche der Pellets hat das eine so weitgehende Härtung zur Folge, daß die Pellets praktisch abriebfest sind.

Die auf diese Weise in ihren oberflächennahen Schichten, ggf. bis zum Kern ausgehärteten Pellets werden dann ihrerseits durch die Schleuse 4 dem Festbett 6 des Reaktors 5 aufgegeben, wo sie mit der Grobkornfraktion zusammentreffen. Die Pellets zerfallen erst in den unteren Schichten des Festbettes, wodurch der übermäßigen Staubbildung im Vergasungsgas entgegengewirkt wird.

Anstelle des ölbrenners können auch Abgase einer Gasturbine oder die hinter einem Speisewasservorwärmer einer Dampfturbine anfallenden Abgase zur Härtung der Pellets im Schachtofen verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung stückigen Brennstoffes für die Kohledruckvergasung im Festbettgenerator, wobei der Brennstoff durch Klassieren in eine Grobkornfraktion und eine Feinkornfraktion zerlegt wird, die Feinkornfraktion mit Bindemittel pelletiert wird, die Pellets bei Temperaturen unterhalb der Verkokungstemperatur des Brennstoffes gehärtet der Grobkornfraktion zugesetzt und in den Generator eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise Sulfitablauge als Bindemittel dient und die Pellets nur in ihren oberflächennahen Schichten gehärtet werden.

2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Klassiervorrichtung, einer Pelletierungsvorrichtung und einer Beschickungsvorrichtung, für den Festbettgenerator, gekennzeichnet durch einen der Pelletierungsvorrichtung il2) nachgeschalteten Härtungsofen (16) und die skh daran anschließende Beschickungsvorrichtung (4).