DE2925441C2

DE2925441C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Kohle in einer Wirbelschicht

Info

Publication number: DE2925441C2
Application number: DE19792925441
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 4030 Ratingen Brachthäuser; Rolf Dr.-Ing. 4200 Oberhausen Noack
Original assignee: Carbon Gas Technologie 4030 Ratingen De GmbH; Carbon Gas Technologie 4030 Ratingen GmbH
Current assignee: Deutsche Babcock Werke AG
Priority date: 1979-06-23
Filing date: 1979-06-23
Publication date: 1982-10-14
Also published as: DE2925441A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen so von Kohle in einer Wirbelschicht, der zerkleinerte Kohle zugeführt wird und bei dem aus dem Produktgas Flugstaub abgetrennt, zwischengelagert, zusammen mit von der zerkleinerten Kohle abgesiebter Feinkohle und einem Anteil eines Vergasungsmittels in einen Reaktionsraum außerhalb der Wirbelschicht vergast wird und die Vergasungsprodukte in die Wirbelschicht eingeblasen werden sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist ein Verfahren zum Vergasen von Kohle in einer Wirbelschicht und mehreren außerhalb der Wirbelschicht liegenden Reaktionsräumen bekannt (DE-OS 51 911), denen Kohlenstaub und Flugstaub zugeführt werden. Der Flugstaub wird aus dem Produktgas abgetrennt, zwischengelagert und ebenso wie weiterer frischer Kohlenstaub den Reaktionsräumen über getrennte Zuteilorgane zugeführt. Es sind jedoch bei diesem Verfahren keine Mitte! angegeben, durch die die Durchsatzmengen der zugeführten Stoffe aufeinander abgestimmt werden können. Ähnliche Vergasungsverfahren sind in »Freiberger Forschungshefte« A 69,1957, S. 21,22 und in der DE-PS 9 08 516 beschrieben.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren (US-PS 3*54 383) wird aus der einem Wirbelschicht-Vergasungsreaktor zuzuführenden Kohle der Feinanteil abgesiebt und geregelt einem vorgeschalteten Zyklon-Verbrennungsreaktor zugeführt. Zusätzlich zu der Feinkohle wird in den Zyklon-Verbrennungsreaktor der aus dem Produktgas abgeschiedene Flugstaub eingegeben.

Weiterhin ist es bei der Feststoffvergasung von Kohle bekannt (»Referate aus dem techn. Gebiet der chemischen Industrie«, 15.09.62, H. 1146, S. 946), das Verhältnis von Luft und Kohle, die einem Vergasungsreaktor zugeführt werden, durch die Zuführung von Kohle in Abhängigkeit von der Temperatur des aus dem Reaktorraum austretenden Produktgas zu regeln.

Zur besseren Ausnutzung der Verbrennungsenergie und zur Steigerung des Gasheizwertes (DE-OS 28 31 027) soll bei einem dort nicht näher bezeichneten Kohlevergasungsverfahren, bei dem aus dem Produktgas rückgeführter Koks in eine Verbrennungszone eingesetzt und hinter dieser weiterer Koks in die Reduktionszone eingesetzt wird, die frische Kohle hinter der Reduktionszone in Abhängigkeit von der Gasaustnttstemperatur aus dem Vergaser aber auch in Abhängigkeit von der Reduktionszonenaustrittstemperatur dieser Zone zugesetzt wird. Auch die Kokszuführung in die Verbrennungszone wird entsprechend ihrer Gastemperatur geregelt In dieser Verbrennungszone kann zur Stabilität der Flamme auch zusätzlicher Brennstoff, auch Frischkohle, eingeführt werden.

Bei diesen bekannten Vergasungsverfahren, bei denen der Flugstaub einem oder mehreren Staubvergasern oder Staubbrennern mit nachgeschalteten Reaktionsräumen zugeführt wird, besteht eine Schwierigkeit darin, daß die Staubvergaser bzw. Staubbrenner möglichst immer mit Vollast gefahren werden müssen, um Verschlackungen der Reaktionsräume zu vermeiden. Das Angebot an Flugstaub und dessen Kohlenstoffgehalt können jedoch erheblich schwanken, je nachdem wie die Wirbelschicht betrieben wird und welche Kohle Verwendung findet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart weiter zu verbessern, daß die mit Flugstaub beaufschlagten Staubvergaser bzw. Staubbrenner unabhängig von dem jeweiligen Anfall an Flugstaub und dessen Kohlenstoffgehalt möglichst immer mit Vollast betrieben werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Feinkohle und der Flugstaub in ihrem Mengenverhältnis in Abhängigkeit von der Temperatur im Reaktionsraum geregelt in den Reaktionsraum eingeblasen werden.

Bei einem solchen Verfahren kann der Staubvergaser bzw. der Staubbrenner stets mit Vollast gefahren werden, da ein geringes Angebot an Flugstaub durch ein erhöhtes Angebot an Feinkohle ausgeglichen werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung stellt schematisch eine Anlage zur Vergasung von Kohle dar.

In dem unteren Teil eines Vergasungsreaktors wird eine Wirbelschicht 1 aufrechterhalten. Das als Wirbel-

medium dienende Vergasungsmittel wird durch zwei Ringleitungen 2 mit Düsen eingeblasen.

Die für die Vergasung vorgesehene Kohle wird in einem Kohlebrecher 3 zerkleinert Unterhalb des Kohlebrechers 3 ist eine Siebmaschine 4 vorgesehen. Der Austrag des Siebrückstandes der Siebmaschine 4 ist mit einer Druckschleuse 5 verbunden. Die Druckschleuse 5 entleert in eine Förderschnecke 6, durch die die Kohle der Wirbelschicht 1 zugeführt wird.

Unterhalb der Wirbelschicht 1 ist ein Festbett 7 vorgesehen das auf einem Drehrost 8 mht In den Drehrost 8 münden Zuführungsleitungen für ein aus Sauerstoff und Wasserdampf bestehendes Vergasungsmittel Das Festbett 7 weist einen geringeren Querschnitt als das Wirbelbett 1 auf und dient der Nachvergasung der Kohle. Unterhalb des Drehrostes 8 ist eine Austragsschleuse 9 für die Asche vorgesehen.

In seinem Mittelteil weist der Vergasungsreaktor einen Beruhigungsraum 10 auf, der gegenüber der Wirbelschicht 1 im Querschnitt vergröße!: ist An den Beruhigungsraum 10 schließt sich der Vergaseroberteil 11 an, dessen Querschnitt wieder geringer ist als der des Beruhigungsraumes 10. Innerhalb des Vergaseroberteils 11 ist ein Wärmetauscher 12 in Form von Strahlungsheizflächen vorgesehen. Diese dienen dazu, das in dem Vergasungsreaktor aufsteigende Produktgas abzukühlen.

Um dem Innenraum des Vergasungsreaktors nicht zuviel Strahlungswärme zu entziehen, ist unterhalb des Wärmetauschers 12 ein Strahlungsschutz 13 vorgesehen. Dieser Strahlungsschutz 13 hat die Form eines von der Innenwand des Vergaseroberteils 11 ausgehenden Kranzes, dessen Breite etwa der Breite des Wärmetauschers 12 entspricht.

Das Produktgas wird durch eine Gasleitung 14 aus dem Vergaseroberteil 11 abgeführt. In der Gasleitung 14 ist ein Abscheider 15 angeordnet, in dem der in dem Produktgas enthaltene Flugstaub abgeschieden wird.

Unterhalb des Abscheiders 15 ist eine Zellradschleuse 16 angeordnet. Die Zellradschleuse 16 zieht den abgeschiedenen Flugstaub aus dem Abscheider 15 ab und leitet ihn an eine Druckschleuse 14 für Flugstaub weiter. Die Druckschleuse 17 für Flugstaub entleert in einen Zwischenbunker 18, der mit einer Füllstandsmessung versehen ist.

Über ein Dosierorgan 19 wird der Flugstaub einem oder mehreren Staubvergasern 20 bzw. Staubbrennern zugeführt Als Fördermedium für den Flugstaub dient Wasserdampf. In Förderrichtung ist dem Slaubvergaser

20 ein Reaktionsraum 21 nachgeschaltet Der Staubvergaser 20 und der Reaktionsraum 21 befinden sich außerhalb des Vergasungsreaktors, wobei deren Achse unter einem Winkel zur Vertikalen geneigt ist Die nach unten weisende Austrittsöffnung des Reaktionsraumes

21 mündet in die Wirbelschicht 1 ein. Die in dem Reaktionsraum 21 erzeugten Vergasuugsprodukte treten somit in die Wirbelschicht 1 ein. Die entstehende Schlacke fließt in die Wirbelschicht ab.

Am Austrag des Siebdurchganges der Siebmaschine 4 ist ein Verteiler 22 vorgesehen, je nach der Stellung des Verteilers 22 wird die abgesiebte Feinkohle über eine Zweigleitung 23 zusammen mit dem groben Anteil der Kohle der Druckschleuse 5 oder einem Becherwerk 24 zugeführt Das Becherwerk 24 fördert die Feinkohle an eine Druckschleuse 25 weiter, die mit einem Zwischenbunker 26 für Feinkohle verbunden ist Der Zwischenbunker 26 ist mit einer Füllstandsmessung ausgerüstet. Über ein Dosierorgan 27 wird die Feinkohle dem Staiibvergaser 20 zugeführt Die Zufuhr der Feinkohle erfolgt in Abhängigkeit von der Menge und dem Kohlenstoffgehalt des Flugstaubes.

In den Staubvergaser 20 münden zwei getrennte Leitungen 28 und 29 für Sauerstoff und Wasserdampf ein. In den Reaktionsraum 21 ist ein Thermoelement 30 angeordnet, das die Temperatur kontrolliert. Das Thermoelement 30 ist über nicht dargestellte Steuerleitungen mit den Dosierorganen 19 und 27 für Flugstaub und Feinkohle sowie mit dem Verteiler 22 am Ausgang der Siebmaschine 4 verbunden. Auf diese Weise läßt sich zur Einhaltung einer konstanten Vergasungstemperatur bei schwankenden Kohlenstoffgehalten im Flugstaub das Mengenverhältnis von Flugstaub und Feinkohle verändern. Da man bestrebt ist, den gesamten anfallenden Flugstaub zu verarbeiten, sind weitere, ebenfalls aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte, Steuerleitungen vorgesehen, durch die das Thermoelement 30 mit den Leitungen 28 und 29 für Sauerstoff und Wasserdampf verbunden ist. Diese Steuerung ist der erstgenannten Steuerung überlagert. Durch sie wird erreicht, daß bei steigender Temperatur die Menge an 'Wasserdampf und bei fallender Temperatur die Sauerstoffmenge des Vergasungsmittels erhöht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Vergasen von Kohle in einer Wirbelschicht, der zerkleinerte Kohle zugeführt wird und bei dem aus dem Produktgas Flugstaub abgetrennt, zwischengelagert, zusammen mit von der zerkleinerten Kohle abgesiebter Feinkohle und einem Anteil eines Vergasungsmittels in einem Reaktionsraum außerhalb der Wirbelschicht vergast wird und diese Vergasungsprodukte in die Wirbelschicht eingeblasen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinkohle und der Flugstaub in ihrem Mengenverhältnis in Abhängigkeit von der Temperatur im Reaktionsraum geregelt in den Reaktionsraum eingeblasen werden. is

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge der Feinkohle zusammen mit der zerkleinerten Kohle der Wirbelschicht zugeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen ! und 2, bei der in den Vergasungsreaktor in Höhe der Wirbelschicht ein Staubvergaser einmündet, der mit einem außerhalb des Vergasungsreaktors angeordneten Abscheider für Flugstaub verbunden und mit einer Zuführung für Feinkohle versehen ist und vor dem jeweils ein Dosierorgan für den Flugstaub und die Feinkohle vorgesehen ist und oberhalb der Dosierorgane (19, 27) Zwischenbunker (18, 26) mit Füllstandsmesser vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reaktionsraum (21) des Staubvergasers (20) ein Thermoelement (30) angeordnet ist, das über Steuerleitungen mit den Dosierorganen (19, 27) für den Flugstaub und die Feinkohle verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 mit einem Kohlebrecher und einer diesem nachgeschalteten Siebmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Austrag des Siebdurchganges der Siebmaschine (4) ein über eine Steuerleitung mit dem Thermoelement (30) in dem Reaktionsraum (21) verbundener Verteiler (22) vorgesehen ist, dessen einer Ausgang mit dem Staubvergaser (20) und dessen anderer Ausgang mit dem zu einem Kohlezuteiler (6) führenden Austrag des Siebrückstandes verbunden ist.