DE2909657A1 - Verfahren bzw. anlage zur vergasung von koernigem kohlenstoff - Google Patents

Verfahren bzw. anlage zur vergasung von koernigem kohlenstoff

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Description

  • "Verfahren bzw. Anlage zur Vergasung von
  • körnigem Kohlenstoff" Die Erfindung betrifft ei-n Verfahren bzw. eine -A.nlage nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.
  • Verfahren zur Vergasung von Kohlen und dergleichen sind asich bekannt. Besonders die Verringerung der Ulvorräte in der Welt hat die Notwendigkeit wirtschaftlicher Verfahren und Anlagen zur Vergasung von Kohle und dergleichen gezeigt. Bei der Vergasung von Kohle als Stückvergasung besteht das Problem des Anfalls von Feinkohlen, die entweder kompaktiert oder in gesonderten Vergasern verarbeitet werden müssen. Der Anfall von Feinkohle nimmt aufgrund der Abbaumechanisierung immer weiter zu.
  • Bei der Vergasung von Kohle als Staubvergasung besteht andererseits das Problem, daß ein Ausbrand nicht sichergestellt werden kann, ohne die Verweilzeit durch Yolumenvergrößerung des ReaktorS wesentlich zu erhöhen. Auch werden hierbei die Flugascheprobleme nicht beherrscht.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Vergasung relativ grobkörnigen Kohlenstoffs, z.B. Rohkohle> vorzuschlagen, welches unter Vermeidung der genannten Probleme auf einfache und wirksame Weise durchgeführt werden kann, sowie eine entsprechende Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Aufgrund der Vorverbrennung der feinkörnigen Kohlenstoffanteile ist eine Aufwärmung der Reaktanten in der Reaktionszone auf Reaktionstemperatur unter. moderierten Temperaturbedingungen möglich. Durch die Verbrennungsgase werden die grobkörnigen Kohlenstoffanteile mitgerissen und dabei bei höchsten Temperaturen vergast. Die Reaktorzone ist so ausgebildet und angeordnet, daß in dern Inneren,wo die grobkörnigen Kohlen stoffanteile durch Rückreaktion der heißen Gase und Einstellen auf ein tieferes Gasgleichgewicht vergast werden, -eine Verringerung der Geschwindigkeit der Vergasungsgase eintritt, wodurch die Schlackenteile absinken können. Die Asche kann dabei mit hoher Temperatur abgeführt werden, um Kohlenstoffverluste in der zurückbleibenden Asche zu vermeiden. Die schmelzflüssige Asche kann aus der Reaktionszone abfließen, ohne in nachteiliger Weise Kohlenstoffteilchen zu umhüllen. Das erfindungsgemäße Vergasungsprinzip läßt sich nicht nur bei festen Brennstoffen, wie Rohkohle, sondern auch bei flüssigen und gasförmigen Brennstoffen anwenden.
  • Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 werden die grobkörnigen Kohlenstoffanteile in zwei Räume eingefüllt. Der eine Raum stellt das Innere der Reaktorzone dar. In der dieses Innnere umgebenden Ringzone bleibt die Kohle relativ kalt und schützt dadurch die tirucktragenden Wände des Vergasungsbehälters. Aus der Ringzone wird der grobkörnige Kohlenstoffanteil durch die heißen Verbrennungsgase ejektorartig in das innere der Reaktorzone mitgerissen und dort durch die hohen Temperaturen zersetzt, Die Geschwindigkeit der in dem Inneren der Reaktionszone entstandenen Gase wird durch die große innere Reaktorfläche abgebremst und die flüssige Schlacke kann durch ihr Eigengewicht absinken. Im Inneren der Reaktorzone steigen die heißen Gase nach oben und zersetzen den dort befindlichen grobkörnigen Kohlenstoffanteil durch die freiwerdende Energie, welche beim Einstellen der Gase auf eine niedrigere Gleichgewichtstemperatur frei wird. Zur weiteren Temperaturabschirmung der Vergasungsbehälterwandungen ist die Maßnahme nach Anspruch 3 getroffen.
  • Die im Inneren der Reaktorzone entstandenen Gase verlassen die Reaktorzone mit etwa 850 bis 9000C und sind staubhaltig. Die Wärme kann auf einfache Weise gemäß Anspruch 4 abgeführt werden. Eine derartige Ausführung hat sich in der Praxis bewährt. Der Alpha-Wert auf der Wirbelschichtseite wurde dabei mit über 500 W/m2h ermittelt. Die vertikal stehenden Verdampferrohre des Wirbelbettschichtkühlers blieben bei etwa 0,3 m/s Wirbelgeschwindigkeit sauber und zeigten keinen Abrieb.
  • Vorteilhafterweise ist die Wirbelbettschicht gemäß Anspruch 5 ausgebildet. Die Entschwefelung der Gase kann beispielsweise mit Kalksand erreicht werden.
  • Die Entstaubung der entstandenen Gase erfolgt vorteilhafterweise nach der Ausgestaltung gemäß Anspruch 6. Dabei weist die Staubfiltereinrichtung vorzugsweise eine Zyklon-Filter--Kombination auf.
  • Während man für die Förderung des feinkörnigen Kohlenstoffanteiles zur Verbrennungskammer verschiedene Fördergase wie beispielsweise CO2 verwenden kann, wird bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Vergasungsgas selbst als Kreislaufgas zu diesem Zweck verwendet.
  • Die Maßnahme des Anspruchs 8 eröffnet die Möglichkei-t der einfachen Aufarbeitung von Rückstandsölen nach dem Erfindungsprinzip, Da sich das Oberlaufwehr für die Abführung der schmelzflüssigen Asche in ein Fallrohr durch auskristallisierte Schlacke le-icht zusetzen kann, wird das Wehr von Zeit zu Zeit mit einem SauerstoffZ strahl freigeblasen, gemäß Anspruch 9.
  • Eine weitere Verbesserung und Ausgestaltung der Erfindung ist nach Anspruch 10 vorgesehen.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vqrliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Es zeigt die einzige Figur schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage für die Vergasung von Rohkohle.
  • Die Rohkohle wird über eine Leitung 1 in einen Dosierbehälter 2 gegeben und dort z.B. mit einem Sieb 21 in einen feinkörnigen Anteil und einen grobkörnigen Anteil getrennt. Der feinkörnige Kohleanteil wird über eine Leitung 3 einer Verbrennungskammer 6 zugeführt. Zur Förderung des feinkörnigen Kohleanteiles dient Kreislaufgas von einem Kompressor 13. Der Verbrennungskammer 6 wird über eine Leitung 14 Sauerstoff zugeführt. In der'Verbrennungskammer 6 wird das Gemisch an feinkörnigem Kohleanteil und Kreislaufgas verbrannt und seitlich unterhalb einer Reaktionszone 4 eines Vergasun-gsbehalters 12 geblasen. Der grobkörnige Kohleanteil wird nach Dosierung über eine Zel'lenradschleuse 9 durch zwei Leitungen 7 und 8 in die Reaktionszone 4 geführt.
  • Dabei mündet die eine Leitung 8 im Inneren der Reaktionszone 4, während die Leitung 7 in eine äußere Ringzone i ündet, die von dem Inneren der Reaktionszone 4 durch einen zylinderförmigen KUhlmantel 18 abgetrennt ist, welcher mit einem Dampfdruckkessel 19 in Verbindung steht. Im unteren Bereich werden aus der relativ kalten Ringzone 6 die groben Kohleteilchen von dem heißen Verbrennungsgasstrahl der Verbrennungskammer 6 mitgerissen und diese vollständig vergast. Die heißen Gase steigen im Inneren der Reaktorzone 4 nach oben. Sie werden in einem oberhalb der Reaktionszone 4 in dem Vergasungsbehälter 12 angeordneten Wirbelschichtkühler 10 abgekühlt. Der Wirbelschichtkühler 10 steht ebenfalls mit dem Hochdruckdampfkessel 19 in Verbindung. Das Wirbelmaterial, beispielsweise Kalksand, kann über eine Leitung 22 in den Wirbelschichtkühler 10 eingeführt werden. Der Reststaub der aufsteigenden Vergasungsgase wird in einer oberhalb des Wirbelschichtkühlers 10 in dem Vergasungsbehälter 12 angeordneten Zyklon-Filter-Kombination 11 beseitigt. Oberschußgas wird am Kopf des Vergasungsbehälters 12 über die Leitung 15 abgezogen.
  • Eine Teilmenge des Vergasungsgases wird als Kreislaufgas dem bereits erwähnten Kompressor 13 zugeführt. Die flüssige Schlacke wird über ein Wehr 20, welches mit einer Sauerstofflanze 16 offen gehalten wird, zur Granulieranlage 17 geführt. In die Verbrennungskammer kann beispielsweise zur Aufbereitung Rückstandsöl über eine Leitung 23 eingeführt werden. Auf gleiche Weise lassen sich auch andere feste, flüssige oder gasförmige Rückstände aufarbeiten.y L e e r s e i t e

Claims (9)

  1. "Verfahren bzw. Anlage zur Vergasung von.
    körnigem Kohlenstoff" Patentansprüche: 1. Verfahren bzw. Anlage zur Vergasung von körnigem Kohlenstoff, insbesondere in Form von Kohle oder Koks,eGnter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in einem Vergasungsbehälter, welcher die Reaktorzone enthält, und Abzug von flüssiger Asche, dadurch gekennzeichnet, daß der feinkörnige Kohlenstoffanteil in einer Verbrennungskammer (6) mit Sauerstoff umgesetzt und die Verbrennungsgase unterhalb der Reaktionszone (4) in den Vergasungsbehälter (12) eingeblasen und der grobkörnige Kohlen stoffanteil in die Reaktorzone (4) eingeführt wird.
  2. 2. Verfahren bzw. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorzone (4) eine äußere Ringzone (5) relativ geringes Temperatur aufweist, wobei ein Teil, von z.B. 80 %, des grobkörnigen Kohlenstoffanteils in die äußere Ringzone (.5) und ein anderer Teil, z.B. etwa 20 %, des grobkörnigen Kohlenstoffanteils in das innere der Reaktorzone (4) eingeführt wird.
  3. 3. Verfahren bzw. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Ringzone (5) durch einen Kühlmantel (18) von dem inneren der Reaktorzone (4) abgetrennt ist.
  4. 4. Verfahren bzw. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurc.h gekennzeichnet, daß die Vergasungsgase durch einen oberhalb der Reaktorzone (4) in dem Vergasungsbehäter (12) angeordneten gegebenenfalls einen Hochdruckd-ampfkessel (19) aufweisenden, Wirbelbettschichtkühler (10) geführt wird.
  5. 5. Verfahren bzw. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelbettschicht des Wirbelbettschichtkiihlers (10) als Entschwefelungsschicht ausgebildet ist.
  6. 6. Verfahren bzw. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wirbelbettschichtkühler (10) eine Staubfiltereinrichtung (11)' nachgeordnet ist, mit welcher der in dem Vergasungsgas vorhandene Staub ausgeschieden und in die-Reaktorzone (4) zurückgeführt wird.
  7. 7, Verfahren bzw. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das, gegebenenfalls entstaubte, noch heiße Vergasungsgas teilweise als Kreislaufgas zur Förderung des feinkörnigen Kohlenstoffanteils zur Verbrennungskammer (6) verwendet wird.
  8. 8. Verfahren bzw. Anlage nach einem der AnsprUche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungskammer (6) Rückstandsöle zugeführt werden.
  9. 9. Verfahren bzw. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Schlacke über ein Wehr (20) am unteren Ende des VergasungsbehUlters (12) abgezogen -wird, welches Wehr (20) mittels einer Sauerstofflanze (16).
    freigehalten wird.
    lo. Verfahren bzw. Anlage nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß die flUssige Schlacke über ein D-oppelmantelrohr mit innerem Wasserscheider abgezogen und einer Granulieranlage -(17) zugeleitet wird.
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