DE2900515A1 - Verfahren und anlage fuer die kohlevergasung, insbesondere die kohledruckvergasung zur gewinnung elektrischer energie - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Kohle-
• vergasung, insbesondere die Kohledruckvergasung zur Gewinnung elektrischer Energie, bei dem das unter Druck stehende Rohgas durch Waschen mit wenigstens z.T. im Kreislauf geführtem Prozeßwasser in weiterzuverwendendes Reingas und in ein unter Druck stehendes flüssiges Stoffgemisch getrennt wird, welches entspannt und in eine schwere, ggf. in die Vergasungsanlage zurückführbare Phase und in Abwässer geteilt wird, welche geklärt werden.
• Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Anlage zur Durchführung des neuen Verfahrens.
• Die Erfindung ist auf Kohlevergasungsanlagen anwendbar, bei denen das Rohgas unter nennenswertem Druck steht und unter Aufrechterhaltung seines Druckpotentiales bei Abgabe erheblicher Wärmemengen an das Waschwasser von mitgerissenem, insbesondere staubförmigen Partikeln und Teer befreit wird. Das ist insbesondere bei der Kohledruckvergasung im Bestbettreaktor der Fall, welche einem zur Gewinnung elektrischer Energie dienenden sog. Kombiblock vorgeschaltet ist. Hierbei dient die Gaswäsche zur Herstellung eines maschinengerechten Gases, das in einer mit Spannungsturbine Arbeit leistet, bevor es verbrannt wird. Die Erfindung beeinflußt die Druck-Temperaturwerte in den einzelnen Anlagestufen, obwohl sie sich auf die Abwasserklärung des Druckvergas erteile 5 bezieht.
• Das aus der Wäsche einer derartigen Anlage ablaufende Wasser enthält außer den erwähnten Feststoffpartikeln und Teer entsprechende Mengen an Gaswasser und u.a. konden sierbare K@hlenwasserstoffe. Die abgetrennte, schwerere Phase wird vorzugsweise in den Vergaser zurückgeleitet, um durch Nachverbrennung der festen Partikel und Cracken der Kohlenwasserstoffe den Wärmeinhalt des Rohgases zu erhöhen. Hierbei ist es insbesondere bekannt, die Rückführung mit dem Stückigmach en von staubformiger Einsatzkohle zu verbinden, um den Staubanfall im Reingas zu senken und die Kohlenwasserstoffe in die Reaktionszone des Druckvergasers zu transportieren. Die Erfindung ermöglicht es, alle in den aus der Gaswäsche ablaufenden Abwässer enthaltenen Feststoffteile herauszugewinnen und sinnvoll weiterzuverwenden.
• Diese Abwässer enthalten auch Salze. Die Salzfracht würde bei voller Zurückführung der geklärten Phase im Ereislaufwasser ständig ansteigen. Die Erfindung ermöglicht die Rückführung des gesamten Klarwassers in den Prozeß ohne daß die Salzfracht ansteigt. Die Erfindung kann aber auch dazu verwendet werden, einen Teil des aus der Klärung der Abwässer stammenden Klarwassers in die Vorfluter abzugeben, ohne daß dort die Salzfracht unzulässig erhöht wird.
• Es ist bekannt, das mit dem eingangs bezeichneten Stoffgemisch beladene Waschwasser zu entspannen und in einem Eindicker die aus dem Abwasser und dem Entspannungsdampf bestehende flüssige Phase von der schwereren ein Stoffgemisch darstellenden Phase zu trennen Die demgegenaber leichtere Abwasserphase wird nach diesem bekannten Verfahren im Anschluß an den Eindicker aufbereitet, um Klarwasser zu gewinnen, das für die weitere Verwendung des Prozeßwassers in einem Gaswasserbehälter bereitgehalten wird. Um einen unzulässigen Anstieg der Salzfracht im Prozeßwasser zu vermeiden, wird ein Teil des geklärten Abwassers aus dem Prozeßkreislauf ausgeschieden und durch Brauchwasser ersetzt. Um das ausgeschiedene Abwasser in die Vorfluter abgeben zu können, muß es vorher mit Klarwasser so weit verdünnt werden, daß die Salzfracht nicht das jeweils zulässige Maß überschreitet. Dieses Klarwasser Icann man in einer Vollentsalzungsanlage gewinden Nachteilig sind die verhältnismäßig großen Abmessungen der zu diesem Zweck vorzusehenden Eindicker und der anschließenden Aufbereitungsanlage, welche die Problemstoffe aus dem Abwasser herausnimmt. Besonders störend ist aber die bislang fehlende Möglichkeit, das Temperaturpotential und/oder das Druokpotential des ablaufenden Waschwassers sinnvoll zu nutzen. Das wirkt sich in der Praxis so aus, daß man erhebliche Wassermengen von ca. 1000 C auf ca. 250 Abkühlen muß, während man andererseits die entsprechende Ergänzungswassermenge von ca. 300 C auf 1600 C aufheizen muß, um sie im Prozeß verwenden zu können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Temperatur- und ggf. das Druckpotential des ablaufenden Waschwassers zur Gewinnung eines salzfreien Abwassers zu nutzen.
• Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach der Entspannung das Abwasser voreingedampft und einer Dünnschichtverdampfung unterworfen oder nach wenigstens teilweiser Entspannung des Waschwassers und unter Abführung des hierbei entstehenden Dampfes sowie Zusatzes zum Waschwasser das Abwasser der Dünnschichtverdampfung zugeführt wird, deren eingedampfte Phase für sich weiterverwendet und deren Dampfphase kondensiert wird.
• Bei der ersten Verfahrensvariante bezweckt die Voreindampfung des Abwassers dess-<n Eindickung aus einen für die Dünnschichtverdampfung erforderlicnen Feststoffanteil, während bei der zweiten Verfahrensvariante der bei einer Teilentspannung des Waschwassers entstehende Dampf als solcher abgetrennt und in das Klarwasser zurücktransportiert wird. Dadurch werden die Dünnschichtverdampfungen und die dieser vorgeschalteten Prozeßstufen entlastet. Das wirkt sich vorteilhaft auf die Einsticketufe aus, die sich verkleinern und durch ein oder mehrere Kleinbehälter ersetzen läßt. Bei beiden Verfahrensvarianten wird mit Hilfe der Dünnschichtverdampfung der gesamte Feststoffgehalt des Abwassers für sich gewonnen und die flüssige Phase in kondensiertes Wasser überführt, das deswegen keine Salze enthält.
• Dieses an sich energie- aufwendige Verfahren ist erheblich wirtschaftlicher als die bekannte Verfahrensweise, weil die Abkühlung bei der Abwasseraufbereitung und die Aufheizung des Ergänzungswassers sowie eine Vollentsalzungsanlage entfallen und weil für das erfindungsgemäße Verfahren ein minderwertiger Dampf, z.B. aus einer Turbine des Kombiblocks eingesetzt werden kann; bei einem 170 MKraftwerk eignet sich hierfür beispielsweise Dampf mit 5 bar und 151O C. Vorteilhaft wirkt sich ferner die Umweltfreundlichkeit des neuen Verfahrens aus.
• Vorzugsweise führt man das erfindungsgemäße Verfahren so, daß die eingedampfte Phase der Dünnschichtverdampfung zum Stückigmachen staubförmiger Einsatzkohle verwendet und mit dieser in die Vergasungsanlage zurückgeführt wird. Auf diese Weise läßt sich das eingedampfte Stoffgemisch - soweit es noch Kohlenwasserstoffe enthält - zur Verbesserung des Wärmeinhalt es im Rohgas heranziehen. Andererseits wirkt sich der vergleichsweise große Salzgehalt in einer positiven Beeinflussung des Schlackenabzuges aus; bekanntlich wird die Schlacke flüssig aus dem Reaktor einer Kohledruckvergasungsanlage abgezogen.
• Da man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Salzfracht aus dem Abwasser herausnlmmt und in die eingedampfte Phase überführt, kann man das gesamte Abwasser als Prozeßwasser verwenden. Hierbei ist der Ammoniakinhalt des zurückgeführten Klarwasser@ zwar gegenüber dem Ausgangswasser bereits erheblich herabgesetzt, kann aber dennoch herausgewonnen werden; ähnliches gilt für den Phenolgehalt. Zweckmäßig ist daher eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Kondensat der Dünnschichtverdampfung auf Phenol und Ammoniak aufbereitet und als Klarwasser abgegeben wird.
• Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrenbung mehrerer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand entsprechender Anlagen, die in den Figuren wiedergegeben sind; es zeigen Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage und Fig. 2 eine weitere Ausführungsform, die anhand einer Kohledruckvergasungsanlage für die Stromerzeugung wiedergegeben ist.
• Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Terfahrens wird zunächst eine Kohlevergasung näher erläutert, deren Abwasser nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wird.
• Der Kohlevergasungsteil ist in Fig. 2 mit A bezeichnet.
• Feinkohle und ggf. stuckiggemachte staubförmige Einsatzkohle werden bei 20 einem Gaserzeuger 21 aufgegeben.
• Hierbei handelt es sich um einen Druckreaktor mit Festbettvergasung, dem Dampf aus einer Leitung 22 bei 24 und Luft aus einer Leitung 23 als Vergasungsmittel bei 24 zugeführt werden. Aus einer Leitung 25 erhält der Gaserzeuger bei 26 Manteldampf. Das unter dem Druck des Gaserzeugers (20 bar) stehendem Rohgas wird bei 27 einem Gaswäscher 28 aufgegeben. Das vorgewasohene Gas gelangt zur Abscheidung des Waschwassers in einen Naßzyklon 29 und wird in einem Wäscher 30 nachgewaschen.
• Über einen Radialstromwäscher 31 und einen Naßzyklon 33 gelangt das Gas über eine Leitung 34 in ein Steueraggregat 56 und über die Leitung 37 in einen aufgeladenen Kessel 38. Eine Gasturbine 39 hat u.a. einen Luftko:npressor 40 zur Erzeugung der als Vergasungsmittel dienenden Luft in der Leitung 23 an, die bei 41 gekühlt wird. Die Leitung 34 führt somit zur eigentlichen Stromerzeugung B bei der aus dem aufgeladenen Kessel 38 über eine Leitung 4S eine Dampfturbine 44 mit Generator angetrieben wird. Aus der Turbine 44 stammt der Anzapfdampf zur Beaufschlagung der Leitung 22 für das Vergasungsmittel.
• Im Vergasung steil wird Klarwasser über eine Pumpe 50 und einer Leitung 51 den verschiedenen Wäschern sugeführt, welche aus dem bei 27 abgezogenen Rohgas ein masehinengerechtes Gas machen. Aus den verschiedenen Wäschern gelangt das beladene Waschwasser in eine Sammelleitung 52 und von dort in einen Teerabscheider 53, wo es in einem Aggregat 54 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 teilentepannt wird. Der hierbei entstehende Dampf wird über eine Leitung 55 dem bei 11 gewonnenen Klarwasser zugesetzt. Die flüssige Phase wird bei 56 in die Leitung 4 eingesp eist.
• Sie dient zur Beaufschlagung eines Dünnschichtverdampfers 5, der seinen Antrieb gemäß dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel von einem Elektromotor 6 über einen Riemenantrieb 7 erhält. Aus dem Dünnschichtverdampfer 5 tritt über die Leitung 8 der eingedampfte Feststoff aus, während die Dampfphase über die Leitung 9 einem Kondensator 10 aufgegeben wird. Das Kondensat tritt bei 11 aus einer zweiten Kondensationsstufe 12 aus.
• Der bei 5 ausgetragene eingedampfte Beststoff kann einer nicht dargestellten Anlage zum Stückigmachung des Einsatzbrennstoffes zugeführt und bei 20 in den Gas erzeuger zurückgeführt werden, wo er den flüssigen Schlackenabzug aufgrund seines hohen Salzanteiles positiv beeinflußt.
• Die bei 11 austretende Flüssigphase der Anlage wird je nach Bedarf entweder direkt wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vorgesehen in die Leitung 51 eingespeist.
• Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das bei 11 anfallende Kondensat einer Strip-kolonne zuzuführen, welche unter Zusatz von Kalkmilch inNH3 + H20 einerseits und andererseits Gips gewinnt, so daß das aus der Strip-kolonne austretende Wasser ammoniakfrei ist. Vor einer solchen Ammoniakwäsche kann einer an sich bekannte Entphenolugsanlage vorgesehen werden, die im wesentlichen aus einem Filter und einem mit Aktivk@hle arbeitenden Absorber besteht wobei die Aktivkohle regeneriert und das aus dem Reaktivierungsofen entstehende Gas z.B. dem Gaserzeuger zugeführt werden kann. Diese Anlageteile sind nicht wiedergegeben.
• Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird in Abweichung von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 der Dampf nicht über die Leitung 55 abgezogen. Deswegen wird die gesamte flüssige Phase, die bei 56 anfällt in die Leitung 1 der Fig. 1 eingespeist.
• Über die Leitung 1 ird die flüssige Phase ei hintereinandergeschalteten Verdampfungsaggregaten 2 und 3 zugeführt, wo eine Voreindampfung der eindampfbaren Rückstände auf ca. 180 g/titer erfolgt.
• Aus dem letzten Verdampfungsaggregat 3 gelangt das Wasser in die Leitung 4 und von dort in die Anlageteile, die in der Fig. 2 wiedergegeben sind.
• In der Leitung 52 kann beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ein Waschwasser mit folgender Belastung auftreten CSB 30 g/Liter NH3 33 g/Liter Phenol 4,5 g/Liter ONS 4 g/Liter Eindickbare Rückstände 160 g/Liter Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erfolgt die Voreindampfung auf ca. 380 g/Liter. Das aus der zweiten Kondensationsstufe bei 12 austretende Klarwasser enthält noch folgende Belastung CSB 5 g/Liter NH3 2 g/Liter Phenol 0,25 g/Liter CNS-Eindickbare Rückstände 3,5 Glührückstände -Es verbleiben also an dieser Stelle noch eindampfbare Rückstände in Höhe von 0,09 %.

Claims (7)

1. ttVerfahren und Anlage für die Kohlevergasung, insbesondere die Kohledruckvergasung zur Gewinnung elektrischer Energie" P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren für die Kohlevergasung, insbesondere die Kohledruckvergasung zur Gewinnung elektrischer Energie, bei dem das unter Druck stehende Rohgas durch Waschen mit wenigstens z.T im Kreislauf geführtem Prozeßwasser in weiterzuverwendendes Reingas und in ein unter Druck stehendes flüssiges Stoffgemisch getrennt wird, welches entspannt und in eine schwere, ggf. in die Vergasungsanlage zurückführbare Phase und in Abwässer geteilt wird, welche geklärt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Entspannung das Abwasser voreingedamplt und einer Dunnschichtverdampfung unterworfen oder nach wenigstens teilweiser Entspan-und Zusatz nung des Waschwassers unter Abführung/des hierbei entstehenden Dampfes zum Klarwasser der Dünnschichtverdampfung zugeführt wird, deren eingedampfte Phase für sich weiterverwendet und deren Dampfphase kondensiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingedampfte Phase der Dünnschichtverdampfung zum Stückigmachen staubförmiger Einsatzkohle verwendet und mit dieser in die Vergasungsanlage zurückgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprü-chen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensat der Dünnschichtverdampfung auf Phenol und Ammoniak aufbereitet und als Klarwasser abgegeben wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eindampfung Turbinendampf ver.çendet wird.
5. 5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen an einen Geerabscheider (53) unmittelbar oder unter Vorschaltung von Vorverdampfern (2, 3) angeschlossenen Dünnschichtverdampfer (5) mit nachgeschaltetem ein- oder mehrstufigem Kondensator (10, 12).
6. 6. Anlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine das ablaufende Waschwasser aufnehmende Teilentspannungsvorrichtung (54) mit einem Dampfabzug (55), der zum Kondensator (41, 12) führt.
7. 7. Anlage nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch mehrere, der Teilentspannungsvorrichtung (54) nachgeschaltete Kleinbehälter zur Aufnahme der vom beladenen Waschwasser abgetrennten schwereren Phase.