DE2935594A1 - Verfahren zur druckent- und -vergasung von rohbraunkohle - Google Patents

Description

a) Titel der Erfindung:

Verfahren zur Druckent- und vergasung von Rohbraunkohle

b) Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckent- und -vergasung von Rohbraunkohle, insbesondere von Weichbraunkohle, bei dem die Trocknung der Kohle unmittelbar mit dem Druckent- und vergasungsprozeß gekoppelt und der Energiebedarf für den Trocknungsvorgang minimiert ist. Die Trocknung verläuft dabei sehr schonend, so dass der direkte Einsatz von körniger Rohbraunkohle mit hohem Wassergehalt, insbesondere auch Weichbraunkohle, ohne einen den Ent- und Vergasungsvorgang beeinträchtigenden Kornzerfall erfolgen kann.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, körnige Rohbraunkohle mit einem geringen Inkohlungsgrad im Festbett oder in der Wirbelschicht unter Druck zu vergasen, gegebenenfalls auch einen körnigen raucharmen Brennstoff zu erzeugen.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bereits bekannt, Braunkohle, insbesondere auch Weichbraunkohle, zur Druckvergasung in einem Festbett bzw, in einer Wirbelschicht einzusetzen. Kommt diese dabei in der Festbettdruckvergasung in Form von Briketts dabei in der Festbettdruckvergasung in Form von Briketts zum Einsatz, ist bei den bisher bekannten Lösungen eine aufwendige Vorbereitung derselben über die Feinkornaufbereitung, die Trocknung und die Verpressung notwendig. Bei hohen spezifischen Leistungen des Druckvergasungsprozesses erweist sich das Brikett den starken thermischen Belastungen nicht gewachsen und zerfällt bei der Nachtrocknung und Entgasung im Vergasungsreaktor, verbunden mit einem sehr hohen Staubaustrag durch das Druckvergasungsrohgas. Desweiteren wurden bereits Körner aus Weichbraunkohle im Druckvergasungsprozeß eingesetzt, die außerhalb der Vergasungsanlage in Röhrentrocknern getrocknet worden waren.

Der Druckvergasungsprozeß mit hohen spezifischen Leistungen sowie ohne erhöhten Staubaustrag konnte bisher jedoch nur bei Einsatz von Trockenkörnern aus Hartbraunkohle und bei Einsatz von Steinkohle beherrscht werden. Bei in Röhrentrocknern getrockneten Körnern aus Weichbraunkohle dagegen waren ertragbare Staubausträge mit dem Rohgas nur bei geringen spezifischen Vergasungsleistungen realisierbar. Zur Erhöhung der Vergasungsleistung wird gegenwärtig Weichbraunkohle überwiegend in Form von Briketts bei der Festbettdruckvergasung eingesetzt. In den Brikettier- und Trocknungsanlagen ist ein hoher Aufwand an technischen Ausrüstungen, an Bedienungs- und Instandhaltungsaufwand erforderlich. Die Umweltverschmutzung durch Staub ist beträchtlich.

Durch den sich bildenden trockenen Kohlenstaub sind die Anlagen stets im starken Maß explosionsgefährdet. Bei der Förderung der trockenen Brennstoffe tritt erheblicher Verschleiß auf. Ferner ist der Energiebedarf für die Trocknung durch die Verdampfungstrocknung und die damit verbundenen Abwärmeverluste hoch.

In der Vergangenheit sind bereits mehrere Vorschläge bekannt geworden, die die mit dem Einsatz von Weichbraunkohle verbundenen Nachteile beseitigen bzw. mindern sollen. So wurde in der DD-PS 26 392 vorgeschlagen, das Vergasungsgut vor und/oder im Druckvergaser so stark mit

Gaswasser zu beregnen, dass die Gasaustrittstemperatur aus dem Brennstoffbett gesenkt wird.

In der DD-PS 38 791 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem nur ein Teil des heißen Vergasungsgutes für die Entgasung und Trocknung des Brennstoffes verwendet und das Restgas gesondert abgezogen wird.

Ähnliche Vorschläge, die vorstehend beschrieben wurden, bringt auch die DD-PS 119 814.

In der DD-PS C 10 J/205 413 wird vorgeschlagen, die Rohgasmenge für Nachtrocknung und Entgasung so zu regeln, dass eine vorgegebene Aufheizgeschwindigkeit in bestimmten Temperaturbereichen auftritt und eine sehr schonende Vortrocknung durchgeführt wird.

Die Patentschriften DD-PS 121 796 und 120 043 empfehlen, den Wassergehalt des eingesetzten Brennstoffes zu erhöhen, bei Briketts auf 20 - 24 % bzw. bei Trockenkohlenknorpeln bis auf 45 %.

Die angeführten Vorschläge haben sich bisher in der Praxis noch nicht eingeführt. Zwar kann mit ihrer Realisierung der Zerfall des Brennstoffes im Druckvergasungsreaktor mehr oder weniger eingeschränkt werden, jedoch sind damit zugleich zusätzliche verfahrenstechnische Nachteile und Mehrbelastungen verbunden.

Diese bekannten Vorschläge gehen vom Einsatz von Briketts oder von durch Konvektion getrockneten Kohlekörnern, mit dem ihnen anhaftenden Mangel der unzureichenden Standfestigkeit bei der Druckvergasung aus. Sie ändern damit auch an dem Sachverhalt nichts, dass für die Herstellung der Briketts und Trockenkörner ein hoher Anlagen-, Energie- und Bedienungsaufwand notwendig ist. Zum Beispiel wird allein für die Verdampfung des Wassers aus der Kohle eine Wärmemenge von 3100 - 3300 kJ/kg verdampftes Wasser benötigt.

Hartbraunkohlen lassen sich nur schwer brikettieren.

Ausgehend von dieser Erkenntnis wurde bereits vor ca. 50 Jahren ein Verfahren zur Trocknung der Hartbraunkohle bei weitgehendem Erhalt der Stückigkeit in die Praxis eingeführt. Dieses wurde erstmals in der DR-PS 466 617 beschrieben und nach seinem Erfinder als FLEISSNER- oder auch Druckdämpfungsverfahren bekannt. Bei diesem wird die Kohle unter Druck mit Sattdampf erhitzt, wobei das Wasser nicht verdampfen kann. Durch die bei der Erwärmung der Kohle einsetzende Schrumpfung und das abgespaltene CO[tief]2 wird ein Teil des Wassers in flüssiger Form ausgetrieben. Hieraus ergibt sich ein verminderter Energiebedarf für die Abscheidung des Wassers sowie eine weitgehend gleichmäßige Durchwärmung und Schrumpfung des Korns, da das abgeschiedene Wasser nicht wie bei der Verdunstungstrocknung dem Kohlekorn ständig die übertragene Wärme entzieht. Nach dem beschriebenen Ursprungsverfahren wurde eine Reihe von Vorschlägen unterbreitet, die dasselbe gestalten und weiterentwickeln wollten. So hatten die in den Patentschriften DR-PS 520 369, hier wird anstelle von Dampf Heißwasser als Dämpfungsmittel verwendet, DR-PS 527 021, hier wird der Dampf überhitzt eingesetzt, DR-PS 583 907, DE-PS 1049 und 1189 465, OE-PS 185 349, 190 490 und 244 u.a. dargelegten Verfahren im wesentlichen die Verbesserung der Wärmewirtschaft zum Ziel. Mit den den DE-Patentschriften 1201 254 und 1243 109 zugrunde liegenden Erfindungen wird angestrebt, das Verfahren kontinuierlich zu gestalten. Die verfahrenstechnischen Aufwendungen hierfür sind jedoch sehr hoch, so dass sich bisher in der Praxis ein kontinuierliches Verfahren noch nicht durchsetzen konnte.

Der Vorteil des Verfahrens der Druckdämpfung von Kohlen liegt in dem niedrigen Energiebedarf von 1400 - 1700 kJ/kg abgeschiedenes Wasser und in der schonenden Trocknung der Kohle. Im Vergleich zur Konvektionstrocknung ist der Nachteil zu verzeichnen, dass für die Trocknung höher gespannter Dampf erforderlich ist. Bei der Entspannung der druckgedämpften Kohle wird ein Teil des Wassers bei niedrigen Drücken und im drucklosen Zustand verdampft. Dieser Vorgang führt zwangsläufig zu einer Wassergehaltsspanne und zur Schädigung des Kohlekorns, wenn auch in weitaus geringerem Maß als bei der Konvektionstrocknung. Nach der Entspannung ist eine Reabsorption von Wasser durch die Kohle in geringem Umfang möglich. Das Druckdämpfungsverfahren ist bisher bei Verwendung von Hartbraunkohle und stark lignitischer Braunkohle in die Praxis eingeführt worden. Es wurde auch bereits stark lignitische Braunkohle zu einer Druckvergasungsanlage gefördert und in einem Festbett vergast, die zuvor in einer Druckdämpfungsanlage mit Wasserdampf getrocknet worden war.

Bei der Druckdämpfung von mulmiger, brikettierbarer Weichbraunkohle bestehen die Bedenken, dass der Schlammanfall zu hoch ist. Es sind zwar Versuche zur Dämpfung von derartigen Weichbraunkohlen unternommen worden, jedoch ausschließlich mit dem Ziel, die getrocknete Kohle für die Brikettierung oder als Brennstoff in Feuerungen einzusetzen. Dabei zeigt sich, dass eine Entwässerung der Kohle unter 30 % nur unter erhöhtem Aufwand möglich ist und die Brikettierbarkeit der Kohle durch die Druckdämpfung zumeist verschlechtert wird. Der erhöhte Wassergehalt nach der Trocknung begrenzt die wirtschafliche Transportentfernung im Vergleich zum Brikett. Zur rationellen Abwärmenutzung erfordert das Druckdämpfungsverfahren mehrere miteinander gekoppelte Druckgefäße und viele verbindende Rohrleitungen. Die entwässerte Kohle muß nach der Dämpfung gekühlt werden. Durch den diskontinuierlichen Betrieb erhöhen sich die maschinentechnischen Aufwendungen weiter. Damit sind für dieses Verfahren materiell aufwendige Ausrüstungen erforderlich und der Bedienungsaufwand ist hoch. Durch den sich bildenden Staub wird die Umwelt verschmutzt und die Gefahr von Kohlenstaubexplosionen hervorgerufen.

d) Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es deshalb, die Trocknung der Rohbraunkohle direkt mit dem Druckent- und -vergasungsprozeß zu vereinen und damit eine äußerst schonende Trocknung der Kohle, insbesondere bei allen Weichbraunkohlen, zu erreichen.

Erfindungsgemäßes Ziel ist es weiterhin, den Wärmeengergiebedarf, die anlagentechnischen Aufwendungen und den Bedienungsaufwand zu senken.

e) Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das erfindungsgemäße Ziel bei Vermeidung vorstehend dargelegter Nachteile zu realisieren. Als besonders nachteilig hat sich bei der Druckvergasung von Braunkohle, insbesondere Weichbraunkohle, wie bereits beschrieben, der hohe Staubanfall im Druckvergasungsrohgas erwiesen. Neuere Untersuchungen begründen den Zerfall des Briketts wie folgt:

Der Brikettverband wird im entscheidenden Maß durch Bindekräfte, ausgelöst vom in der Trockenkohle enthaltenen Wasser, zusammengehalten. Nach Verdampfen des Wassers ergeben die Restbindekräfte nur noch einen losen und sehr abriebempfindlichen Brikettverband. Vergasungsbriketts, die bekanntlich aus grobkörniger Trockenkohle gepresst werden, zerfallen bei hoher thermischer Belastung besonders leicht. Die Briketts werden des weiteren mit einer Temperatur von ca. 303 - 313 K in den Vergasungsreaktor gebracht, in dem Temperaturen von 523 - 773 K herrschen. Dieser thermische Schock führt zu einer ungleichmäßigen Erwärmung der Briketts. Die äußeren Brikettschichten trocknen schneller, schrumpfen infolgedessen stärker und es entstehen zerfallsbeschleunigende Spannungen. Auch haben die Trockenkohlenkörner im Brikettverband unterschiedliche Wassergehalte, die um so größer sind, je höher der Druschnittswassergehalt ist. Bei der Trocknung der Briketts im Vergasungsreaktor schrumpfen somit diese Körner unterschiedlich stark, was gleichfalls zu einer starken Lockerung des Brikettgefüges führt. Der Zerfall der Trockenkohlekörner, insbesondere der aus Weichbraunkohle, ist wie folgt begründet:

Die Trocknung der Körner aus Weichbraunkohle erfolgt durch Konvektionstrocknung, zumeist in Röhrentrocknern, durch Verdampfen des Wassers. Diese Verdampfung beginnt an den äußeren Schichten des Korns und setzt im Kern erst stark verzögert ein. Die Folge ist ein Wassergehaltsunterschied im fertig getrockneten Korn zwischen Schale und Kern von teilweise über 30 %. Infolge der hieraus resultierenden starken Schrumpfung der äußeren Schale im Vergleich zum Kern, lockert sich die äußere Schale und ist sehr abriebempfindlich. Das sich bei der Trocknung bildende hohe Dampfvolumen wird durch die Kohlemasse des Korns am Austritt gehindert und sucht sich mittels der Expansionskraft gewaltsam einen freien Weg, wodurch das Korngefüge teilweise zerstört wird. Diese Körner kühlen sich auf dem Weg zur Generatorenanlage auf ca. 303 - 313 K ab. Die durch Konvektionstrocknung getrockneten Kohlekörner müssen sogar gekühlt werden, um eine Selbstentzündung der Kohle zu vermeiden. Diese kalten Kohlekörner werden im Generator momentan Temperaturen von 523 - 773 K ausgesetzt. Bis das Innere der Körner die Siedetemperatur des Wassers erreicht hat, setzt schlagartig von der Kornschale beginnend bis zum Kern ein starker Schrumpfungsprozeß ein, der zur weiteren Zerstörung der bereits in der vorgeschalteten Trocknungsanlage geschwächten Kohlekörner führt.

Diese beschriebenen Erscheinungen treten bei Einsatz von Steinkohle und Hartbraunkohle in der Druckvergasung, bedingt durch die bereits von der Natur bewirkten Schrumpfung (Inkohlung) dieser Kohlen und den damit verbundenen niedrigen Wassergehalt nicht bzw. nur in geringem Maß auf. Es ist bisher noch nicht erkannt worden, dass die direkte verfahrenstechnische Kopplung der Druckdämpfung mit der Druckvergasung eine der harmonischsten Verbindungen in der Verfahrenstechnik der Kohleveredlung darstellt und es diese ermöglicht, die den bekannten technischen Lösungen anhaftenden vorstehend dargestellten Mängel weitgehend zu beseitigen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass für den Druckent- und -vergasungsprozeß bestimmte körnige Rohbraunkohle, insbesondere Weichbraunkohle, mit einem

Wassergehalt von 55 - 60 % von einem Bunker in bekannter Weise mittels einer Kohleschleuse auf Druck und anschließend in einen Dämpfungsraum gebracht wird, der möglichst den gleichen Druck wie der Ent- und Vergasungsraum bzw. 1 MPa, vorzugsweise jedoch 2 MPa, aufweist. Im Dämpfungsraum wird die Rohbraunkohle mit einem Dämpfungsmittel, vorzugsweise mit Sattdampf, entwässert und druckinkohlt. Die derart vorgetrocknete heiße Kohle wird nunmehr vorzugsweise ohne Druckentspannung, jedoch keinesfalls mit einer Entspannung auf einem Druck 1 MPa und vorzugsweise ohne Kühlung, jedoch keinesfalls mit einer Abkühlung auf eine Temperatur 423 K, in den Ent- und Vergasungsraum eingebracht. Infolge des hohen Wärmegehaltes, der durch die Druckdämpfung vorentwässerten Kohle, wird diese im Ent- und Vergasungsraum weiter schonend getrocknet sowie anschließend der Ent- und Vergasung zugeführt. Es hat sich gezeigt, dass die Druckdämpfung von Weichbraunkohle wenig Feinstkorn anfallen läst, sondern nur ein Teil der großen Körner in mittlere Körner zerfällt. Eine derartige Zerfallserscheinung wirkt sich jedoch auf den Prozeß der Druckent- und -vergasung kaum nachteilig aus, zumal die entwässerten Körner eine vergleichsweise hohe Abriebfestigkeit aufweisen. Das bei der Druckdämpfung von der Kohle abtropfende Wasser reinigt die Kohle von Feinstkorn und wird in der Regel im Druckdämpfungsraum kontinuierlich abgeschieden. Dieser Reinigungseffekt kann durch Verdüsung von im Kreislauf zurückgeführten heißen Dämpfungswasser im Dämpfungsraum oberhalb der Kohleschüttung verstärkt werden. Der kontinuierliche Bedarf an Brennstoff im Ent- und Vergasungsraum gestattet auch die kontinuierliche Überführung der vorgetrockneten Kohle in diesen. Der zur Druckdämpfung eingesetzte Dampf wird bei dem gewählten Verfahrensdruck gesättigt und in den Druckdämpfungsraum oberhalb der Kohleschüttung in einer solchen Menge eingeleitet, dass stets eine geringe Restdampfmenge gemeinsam mit den bei der Inkohlung der Kohle entstehenden Gasen in den Ent- und Vergasungsraum fließt.

Der Wasserdampf kann auch gering überhitzt in den Vergasungsraum eingeleitet werden. Es konnte festgestellt werden, dass Rohbraunkohle, insbesondere Weichbraunkohle, die Hauptmenge des Wassers schon am Anfang der Dämpfung abscheidet und es nicht erforderlich ist, die Druckdämpfung so lange zu führen, bis bei dem betreffenden Druck die Restwassermengen abgegeben sind. Die so vorentwässerte und durchwärmte Kohle hält den nachfolgenden Belastungen der Nachtrocknung und Erhitzung im Ent- und Vergasungsraum ohne größere Schädigung stand. Wesentlich dabei ist, dass die Rohbraunkohle bei der Druckdämpfung auf annähernd die oder eine höhere Temperatur, die bei den herrschenden Verfahrensbedingungen als Siedetemperatur auftritt, jedoch mindestens 423 K, gleichmäßig durchwärmt wird und der Schrumpfungsvorgang gleichmäßig erfolgt aber zum großen Teil abgeschlossen ist, bevor die Kohle in den Ent- und Vergasungsraum gelangt. Selbst wenn die Kohle dabei noch einen höheren Wasserhehalt von z.B. 35 - 40 % besitzt, ist dies ohne wesentlichen Nachteil. Der entstehende Wasserdampf hat bei der Nachtrocknung im Ent- und Vergasungsraum nur einen geringen Bruchteil des Volumens bei Atmosphärendruck und kann die Kohlemasse ohne deren Gefügelockerung durchströmen. Auch erfolgt bei einer Korntemperatur, die zwischen 423 K und der Siedetemperatur entsprechend des gewählten Verfahrensdruckes liegt, der Wassertransport vom Kern zur Schale des Kornes als Fortsetzung des Dämpfungsprozesses überwiegend in flüssiger Form. Da die vorgetrocknete Kohle ohne Abkühlung und Berührung mit Luft in den Ent- und Vergasungsraum gelangt, wird die Kornoberfläche nicht oxidiert und verhärtet, sondern bleibt plastisch.

Dadurch wird der Dampfaustritt bei der Nachtrocknung nicht erschwert. Eine Reabsorption von Wasser kann nicht auftreten. Die von der druckgedämpften heißen Kohle in den Ent- und Vergasungsraum mitgeführte Wärme ist z.B. ausreichend, um die Kohle von 35 - 40 % Wassergehalt auf den bei Einsatz von Briketts sonst üblichen Wassergehalt von 20 % nachzutrocknen, d.h. ohne den Ent- und Vergasungsraum zusätzlich Wärme zu entziehen. Diese Effekte, die bisher nicht beachtet worden waren, bewirken die schonende Nachtrocknung der durch Druckdämpfung vorbehandelten Kohle im Ent- und Vergasungsraum. Die unvollständige Entwässerung der Kohle bei der Druckdämpfung gestattet die Verkürzung der Dämpfungszeit und damit zugleich die Verkleinerung des Dämpfungsraumes.

Es wurde des weiteren festgestellt, dass die unter Druck entwässerten Kohlekörner im Vergleich zum Brikett die Druckentgasung mit einem geringen Zerfall überstehen und der gebildete Koks eine höhere Abriebfestigkeit besitzt. Damit gelingt es aber die druckentwässerten Kohlekörner durch die Druckentgasungszone weitgehend heil bis in die Vergasungszone zu führen.

Das bei der Druckdämpfung anfallende Dämpfungswasser wird entspannt und der bei Atmosphärendruck entstehende Dampf und gegebenenfalls das Heißwasser werden zur Vorwärmung der Rohkohle auf annähernd 373 K genutzt. Das Dämpfungswasser kann auch zur Heißwassererzeugung verwendet werden. Es ist auch möglich, das entspannte Heißwasser zur hydraulischen Förderung der Rohkohle zum Bunker und das unter Druck stehende Dämpfungswasser zur Förderung der Rohbraunkohle von der Kohleschleuse zu dem den Ent- und Vergasungsreaktor vorgeschalteten Dämpfungsgefäß, zu verwenden. Im letzten Fall erfolgt bereits eine Vordämpfung durch das Heißwasser. Um den Dämpfungsraum klein halten zu können, ist es zweckmäßig, in der Kohleschleuse die Rohbraunkohle durch einen Teilstrom des Dämpfungsmittels und/oder durch heißes Dämpfungswasser voraufzubereiten.

Bei der Vortrocknung der Rohbraunkohle nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Wärmebedarf bei Nutzung des Dämpfungswassers zur Erwärmung der Rohkohle auf 363 K nur 1000 - 1200 kJ/kg bei der Druckdämpfung abgeschiedenes Wasser und ist damit niedriger als bei separaten Druckdämpfungsanlagen. Der Vorteil ergibt sich daraus, dass die heiße Kohle nach der Dämpfung keine zuzutzlichen Abwärmeverluste bedingt, sondern diese Kohlewärme im Ent- und Vergasungsprozeß bzw. im anschließenden Abhitzeverwertungsprozeß voll genutzt wird. Durch den möglichen kontinuierlichen Betrieb des Dämpfungsprozesses entfallen Wärmeverluste durch Abkühlung des Dämpfungsgefäßes und die diskontinuierliche Dampfentspannung.

Der anlagentechnische zusätzliche Aufwand ist durch die Integration mit dem Druckent- und -vergasungsprozeß gering. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, den Druckdämpfungsvorgang sowie den Ent- und Vergasungsprozeß in einem entsprechend großen Druckgefäß zu vereinen. Die sonst in Druckdämpfungsanlagen notwendigen Beschickungs-, Entleerungs-, CO[tief]2 -Abführungs- und Kohlekühlvorrichtungen sind durch die Integration in den Ent- und Vergasungsprozeß nicht gesondert erforderlich. Eine zusätzliche Dampfzuführung zur Ent- und Vergasungsanlage für die Druckdämpfung ist zumeist nicht erforderlich, da die Vergasungsdampfzuführung genutzt werden kann. Die Gefäße für die Druckent- und -vergasung besitzen in der Regel zum Schutz der äußeren drucktragenden Außenhaut einen Wassermantel. Der in diesem Wassermantel erzeugte Wasserdampf kann bei dem beschriebenen Verfahren sehr vorteilhaft zur Druckdämpfung verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren beansprucht keine zusätzlichen Bedienungsgräfte.

Der bisher übliche, bereits dargelegte hohe Aufwand für die separate Trockenkohlenerzeugung kann entfallen. Da ein Kohlenstaubaustritt in die Umgebung nicht möglich ist, ist das Verfahren äußerst umweltfreundlich. Kohlenstaubexplosionen können nicht entstehen.

Die Bedenken der erhöhten Schlammwirtschaft bei Druckdämpfung von Weichbraunkohlen bestehen zu Unrecht. Zieht man den Vergleich zum Briketteinsatz bei der Druckent- und -vergasung, so treten dort 3 % Verluste bei der Brikettierung und 10 - 15 % Verluste durch Staubaustrag beim Druckvergasungsprozeß auf, die überwiegend als

Schlamm anfallen. Der Schlammanteil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist stark von der Gestaltung der einzelnen Verfahrensschritte abhängig, übertrifft aber den bei Briketteinsatz zu verzeichnenden nicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet auch den Einsatz von stark aschereichen Kohlen, die sonst bei Zwischenschaltung der Brikettierungsstufe infolge des hier auftretenden hohen Verschleißes nicht verwendet werden können. Beim Druckdämpfungsprozeß wird ein Teil der Asche, besonders feinstdisperse Teilchen, mit dem Dämpfungswasser abgeschieden.

Gegenüber dem z. Zt. üblichen Einsatz von Briketts zur Druckent- und -vergasung besitzt die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Rohbraunkohle eine bessere Rolligkeit. Damit verbessert sie die Schüttgutbewegung im Generator und vermeidet die Bildung von Brücken und Kanälen, die beim Vergasungsprozeß zu einem erhöhten Staubaustrag und einem unwirtschaftlichen Generatorbetrieb führen.

Die Kombination der Druckdämpfung mit der Druckent- und -vergasung läßt sich auch derart lösen, dass die Funktion der Kohleschleusung und Druckdämpfung von einem Gefäß, gewissermaßen von einer vergrößerten Kohleschleuse erfolgt. Dabei wird der Druckdämpfungsprozeß genau wie die Kohleschleusung diskontinuierlich durchgeführt. Erfindungsgemäß werden dabei dem Ent- und Vergasungsreaktor mehrere Gefäße für Kohleschleusung und Druckdämpfung zugeordnet, die den Ent- und Vergasungsreaktor im Wechsel mit heißer vorentwässerter Kohle versorgen.

Bei dieser Verfahrensvariante wird der Nachteil der Diskontinuität und des erhöhten Wärmeenergiebedarfes dadurch egalisiert, dass auf eine gleichmäßige Schüttgutbewegung im Dämpfungsraum nicht geachtet werden braucht, die Dämpfungswasserabscheidung problemlos ist und die Druckdämpfung mit einem höheren gegebenenfalls auch niedrigem Druck als im Druckent- und vergasungsraum herrscht, durchgeführt werden kann.

Wird ein sehr trockener Brennstoff für den Druckent- und -vergasungsprozeß angestrebt, ist es möglich, nach dem Teilschritt der Druckdämpfung mit Sattdampf eine Nachtrocknung mit überhitztem Dampf folgen zu lassen. Zur Beschleunigung des Entwässerungsvorganges kann auch bei dieser Variante beim Dämpfungsvorgang mit einer höheren Restsattdampfmenge gearbeitet werden. Dadurch entsteht eine höhere Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes in der Kohleschüttung und damit ein besserer Wärmeübergang an die Kohle. Die Restdampfmenge mit dem abgeleiteten CO[tief]2 wird ebenso wie der abgeführte Dampf bei einer der Druckdämpfung folgenden Nachtrocknung mit überhitztem Dampf als Vergasungsmittel genutzt. Es ist auch bisher noch nicht erkannt worden, dass das den Druckent- und -vergasungsprozeß verlassende heiße, stark wasserdampfhaltige Rohgas sehr vorteilhaft als Druckdämpfungsmittel verwendet werden kann. Das Rohgas der Festbettdruckvergasung hat am Austritt des Reaktors nach seiner Sättigung einen sehr hohen Wasserdampfpartialdruck, der bei Einsatz von Weichbraunkohle um eine Mehrfaches höher als der Partialdruck des Gases ist. Das Rohgas besitzt deshalb auch nach der Sättigung mit Wasserdampf und nach der Reinigung von Staub und kondensierten Kohlenwasserstoffen noch die erforderliche hohe Temperatur zur Durchführung des Dämpfungsprozesses.

Die Verwendung von Rohgas des Druckent- und -vergasungsprozesses ermöglicht eine weitere Vereinfachung des kombinierten Druckdämpfungs-, Druckent- und -vergasungsverfahrens. Die Rohbraunkohle, insbesondere Weichbraunkohle, wird in ein Druckgefäß gebracht, in dem der Druckdämpfungs- sowie der Ent- und Vergasungsprozeß erfolgt. Das im untersten Teil des Gefäßes durch Teilverbrennung von Kohle im Festbett erzeugte Rohgas strömt im Gegenstrom zur Kohle nach oben und führt in den sich aufbauenden verschiedenen Zonen die Entgasung, Nachtrocknung und Druckdämpfung durch und tritt im Oberteil des Druckgefäßes aus diesem aus. Das bei der Druckdämpfung aus der Rohbraunkohle abtropfende Wasser sättigt das aus der Nachtrocknungszone aufsteigende Rohgas. Die von der Rohbraunkohle insbesondere bei Einsatz von Weichbraunkohle bei der Druckdämpfung abgegebene Wassermenge ist jedoch im allgemeinen wesentlich größer, als die zur Sättigung des Rohgases erforderliche Wassermenge. Je nach den gewählten Verfahrensparametern wird ein Teil dieses überschüssigen Wassers in Nebelform mit dem Rohgas aus dem Druckgefäß geführt. Der übrige Teil gelangt in die Nachtrocknungs- und Entgasungszone und wird hier bei Entzug von Wärme verdampft. Letzteres führt zum erhöhten Vergasungsmittel- und Brennstoffbedarf. Dies kann verhindert werden, baut man zwischen Druckdämpfungszone und Nachtrocknungszone Vorrichtungen zur Wasserabscheidung ein. Mit diesen wird zugleich die Verdüsung von im Kreislauf zurückgeführten Dämpfungswasser im Oberteil des Druckgefäßes ermöglicht, wodurch eine verstärkte Reinigung des beim Dämpfungsprozeß anfallenden sowie vom Rohgas mitgeführten Feinstaub zu verzeichnen ist.

Die beim Abkühlen des Rohgases während des Dämpfungsprozesses auskondensierten Kohlenwasserstoffe verbessern die Schüttgutbewegung im Dämpfungsraum, wodurch dem sehr nachteiligen Entstehen von Brücken oder Kanälen auch in den nachfolgenden Zonen entgegengewirkt wird. Von dem im Rohgas enthaltenen Wasserdampf wird nur ein kleiner Teil bei der Druckdämpfung auskondensiert, so dass sich das Rohgas nur wenig abkühlt.

Damit ist es möglich und sinnvoll, das Rohgas nach Verlassen des Reaktionsgefäßes, wie bereits bekannt, zur Abhitzedampferzeugung zu verwenden.

Der Wärmebedarf zur Vortrocknung der Rohbraunkohle in der Druckdämpfungszone beträgt bei Nutzung der Wärme des Dämpfungswassers zur Vorwärmung der Rohkohle auf 363 K nur 550 - 650 kJ/kg bei der Dämpfung abgeschiedenes Wasser, wobei diese Wärmemenge der Abhitzedampferzeugung durch das Rohgas entzogen wird. Dadurch kann der Einsatz von Hochdruckdampf entfallen. Diese Erkenntnis kennzeichnet den hohen Wert des Vorschlages zur Verwendung von Rohgas zur Druckdämpfung. Der vergleichsweise äußerst niedrige Wärmebedarf für die Kohletrocknung ist dadurch bedingt, dass weder durch die heiße Kohle noch durch das bei der Druckdämpfung anfallende heiße Kondensat dem Verfahren der Druckent- und -vergasung in Kombination mit der Druckdämpfung zusätzliche Wärmeverluste erwachsen.

Ein weiteres Wesensmerkmal des Erfindungsgedankens ist die starke Durchströmung der zu druckdämpfenden Kohleschüttung durch das Gemisch von Dampf und den Gasbestandteilen des Rohgases, wodurch die Aufheizgeschwindigkeit der Kohle, der chemische Prozess der Inkohlung und die Abführung sich bildender Gasbestandteile und damit der gesamte Prozeß der lyopolaren und kapillaren Wasserentbindung beschleunigt werden. Diese Vorteile treten auch bei Einsatz von heißen, wasserdampfhaltigen, insbesondere phenolfreien Rohgasen ein, die bei anderen Druckprozessen der Teiloxidation von Brennstoffen erzeugt werden und sind auch dann weitgehend wirksam, wenn die entwässerte Kohle nach der Druckdämpfung entspannt weiterverwendet wird.

Da nur ein kleiner Teil des im Rohgas enthaltenen Dampfes für den Druckdämpfungsprozeß benötigt wird, ist es möglich, nur Teilströme des im gekoppelten Vergasungsprozeß erzeugten Rohgases für die Druckdämpfung zu verwenden. Dabei darf das Rohgas bei der Druckdämpfung einen Wasserdampfpartialdruck von 0,5 MPa nicht unterschreiten.

Es ist an sich bereits bekannt, zur Entgasung und Nachtrocknung des Brennstoffes nur einen Teilstrom des erzeugten Rohgases zu verwenden. Dabei fällt ein sogenanntes Schwelgas an und der Rest des bei der Vergasung erzeugten Gases wird als teerfreies, sogenanntes Klargas abgezogen. Bei Einsatz von Weichbraunkohle ist dieses Schwelgas staubarm, während das Klargas größere Staubmengen mitführt. Die Auftrennung des erzeugten Rohgases in diese beiden Teilströme gestattet auch die Nutzung einer regelbaren Aufheizgeschwindigkeit in der Nachtrocknungs- und Entgasungszone, wie sie gleichfalls an sich bereits bekannt ist, die für die schonende Weiterbehandlung des Brennstoffes insbesondere in der Entgasungszone vorteilhaft ist.

Das Schwelgas kann durch seine Staubarmut vorteilhaft zur Druckdämpfung eingesetzt werden, wobei es nach Durchströmung der Entgasungs- und Nachtrocknungszone unmittelbar nach erfolgter Sättigung in den Dämpfungsraum eingeleitet wird und im allgemeinen die Kohleschüttung von unten nach oben durchströmt.

Wird nur das Klargas für die Druckdämpfung genutzt, so ist der Vorteil zu verzeichnen, dass dieses Klargas mit einer so hohen Temperatur aus der Reduktionszone abgezogen werden kann, dass es phenolfrei ist und so die anfallenden Dämpfungswässer die Entphenolungsanlage nicht belasten. Dabei ist das abgezogene Klargas erst dann oberhalb der Kohleschüttung in den Dämpfungsraum einzuleiten, nachdem es von Staub gereinigt und mit Wasser gesättigt ist. Bei Verwendung eines gemeinsamen Druckgefäßes für den Druckdämpfungs- sowie Ent- und Vergasungsprozeß verfährt man hierbei so, dass der Gasaustritt zwischen Druckdämpfungszone und Nachtrocknungszone angeordnet wird.

Bei getrenntem Abzug von Schwel- und Klargas ist es auch möglich, beide Gasarten für die Druckdämpfung wieder zu vereinen. Dabei ist es zweckmäßig, das Klargas vor der Vereinigung oder das Mischgas nach der Vereinigung von Staub zu reinigen und mit Dämpfungswasser zu sättigen. Zur Beschleunigung des Entwässerungsvorganges bei der Druckdämpfung kann auch das Rohgas bzw. das Gas der betreffenden Teilströme überhitzt in den Druckdämpfungsraum eingeleitet werden.

Des weiteren ist es möglich, einen Rohgasteilstrom auf eine derart hohe Temperatur zu bringen, dass die ihm begleitenden Phenole zerstört werden und dieser Teilstrom nach Sättigung mit Wasser zur Druckdämpfung eingesetzt wird.

Durch die sehr schonende Trocknung und Entgasung der Rohbraunkohle gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens, kann auch ein unzerfallener, abriebfester Koks nach erfolgter Druckentgasung abgezogen werden. Um einen festen raucharmen Brennstoff zu erzeugen, wird hierbei mit heißem möglichst stark wasserdampfhaltigem Spülgas die Entgasung, Nachtrocknung und gegebenenfalls anschließend die Druckdämpfung getrennt von der Druckvergasung durchgeführt. Der entgaste Brennstoff wird dann gekühlt, entspannt und kann als Koks Verwendung finden. Der erzeugte Koks bzw. ein Teilstrom davon kann für die in einem gesonderten Raum durchgeführte Druckvergasung genutzt werden, wobei das erzeugte Druckgas oder ein Teilstrom von diesem für die Entgasung, Nachtrocknung und Druckdämpfung verwendet wird.

f) Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend an vier Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1:

Die Rohbraunkohle mit einer Körnung von 5 - 60 mm, 57 % Wassergehalt und ca. 293 K wird in einen Bunker gefördert und mittels Dampf und ggf. durch Verdüsung von Reinwasser auf ca. 363 K erwärmt. Von dort gelangt die Rohbraunkohle in die Kohleschleuse, wird diskontinuierlich auf einen Druck von 2,5 MPa bespannt und in das Gefäß für die Druckdämpfung der Rohbraunkohle geschleust. In der Kohleschleuse erfolgt eine weitere Vorwärmung der Rohbraunkohle auf 393 - 423 K mit einem Teilstrom des Dämpfungsmittels oder durch ca. 490 K heißes Dämpfungswasser.

Im Druckdämpfungsgefäß wird oberhalb der Kohleschüttung Dampf mit einer Temperatur von 495 K zugeführt. Bei dieser Temperatur des Dämpfungsmittels ist es möglich, die Rohbraunkohle bei 60 - 90 Minuten Dämpfungszeit bis auf ca. 25 % H[tief]2 O zu entwässern. Indem die Rohbraunkohle nur bis auf einen Restwassergehalt von ca. 35 % entwässert wird, kann die Dämpfungszeit auf 30 - 40 Minuten gesenkt werden. Dadurch kann das Druckdämpfungsgefäß relativ klein gehalten werden. Das von der Kohle abtropfende und vom Dämpfungsmittel auskondensierte Wasser wird durch eine geeignete Vorrichtung im Dämpfungsgefäß abgeschieden. Hierbei führt das Wasser entstandenes Feinstkorn mit. Dieser Reinigungseffekt wird durch Verdüsung von im Kreislauf geführten ca. 490 K heißen Dämpfungswasser im Dämpfungsgefäß verstärkt. Die entwässerte Kohle wird mit 470 - 500 K gleichmäßig durchwärmt und kontinuierlich in das Druckgefäß für die Nachtrocknung, Entgasung und Vergasung, das den gleichen Druck von 2,5 MPa aufweist, gefördert. Gegenüber einer bisher allgemein üblichen Zuführung eines Brennstoffes mit ca. 303 K und 20 % H[tief]2 O werden mit der druckgedämpften Kohle ca. 370 kJ/kg Trockenkohle, bezogen auf 20 % H[tief]2 O, Wärme mehr in das Ent- und Vergasungsgefäß geführt. Diese Wärme ist ausreichend, um die Kohle von ca. 35 % auf ca. 20 % H[tief]2 O ohne Wärmeentzug aus dem Ent- und Vergasungsprozeß zu trocknen. Die Trocknung der Kohle erfolgt dann zu:

- ca. 81 % mittels Wärme der Druckdämpfung

- davon ca. 66 % in flüssiger Form im Druckdämpfungsgefäß

- davon ca. 15 % durch Verdampfung im Druckent- und -vergasungsreaktor

und

- 19 % durch Verdampfung mittels Wärme aus dem Druckent- und -vergasungsprozeß.

Dadurch, dass die Kohlestücke gleichmäßig erwärmt, ohne latente Wassergehaltsspanne und ohne verhärtete Kornoberfläche durch den Luftatmosphäreneinfluß in das Ent- und Vergasungsgefäß gelangen und hier bei 2,5 MPa (Dampfvolumen nur ca. 1/21 gegenüber Normalatmosphäre) nachgetrocknet werden, erfolgt diese Trocknung ohne nennenswerte Schädigung des Kohlekorns. Das überschüssige ca. 490 K heiße Dämpfungswasser wird auf annähernd Atmosphärendruck entspannt. Der entstehende ca. 373 K heiße Dampf und das ebenso heiße Wasser dienen zur Erwärmung der eingesetzten Rohkohle auf ca. 363 K.

Als Dämpfungsmittel wird Wasserdampf mit Sattdampfzustand bei 2,5 MPa und ca. 495 K eingesetzt. Besitzt der anstehende Dampf einen höheren Druck und eine höhere Temperatur, so wird er vor Eintritt in das Dämpfungsgefäß entspannt und mit Dämpfungswasser gesättigt.

Der Wärmebedarf im Dämpfungsgefäß beträgt 1100 kJ/kg abgegebenes Wasser. Die Dampfzuführung wird so geregelt, dass stets eine kleine Restdampfmenge gemeinsam mit dem bei der Druckinkohlung entstehenden CO[tief]2 in das Ent- und Vergasungsgefäß strömt. Das anfallende Dämpfungswasser besitzt nur einen sehr geringen Phenolgehalt.

Beispiel 2:

Die Rohbraunkohle mit einer Körnung von 5 - 60 mm, bis zu 57 % Wassergehalt, wird hydraulisch mit auf Atmosphärendruck entspannten 370 K heißem Dämpfungswasser in den Bunker für die Vergasungsanlage gefördert und dabei auf 363 K vorgewärmt. Vom Bunker gelangt sie sodann über eine Kohleschleuse in ein großes Druckgefäß, in dessen Unterteil die Kohle im festen Bett bei einem Druck von 2,5 MPa vergast wird. Das gebildete Gas strömt im Gegenstrom zur Kohle nach oben und bildet nacheinander folgende Zonen aus:

Aschezone, Oxidationszone, Reduktionszone, Entgasungszone, Nachtrocknungszone, Dämpfungszone.

Das in der Druckdämpfungszone aus der Rohbraunkohle abtropfende Wasser sättigt und übersättigt (Nebelbildung) das aufsteigende Rohgas. Das überschüssige Dämpfungswasser gelangt in die nachfolgenden Zonen und entzieht diesen die zu seiner Verdampfung notwendige Wärme. Durch die Verdampfung des Dämpfungswassers können sich Nachteile des erhöhten Sauerstoff- und Brennstoffbedarfes, der verschlechterten Zersetzung des Vergasungsdampfes und des erhöhten CO[tief]2 - Gehaltes im Rohgas einstellen. Bei einem hohen Anteil von Überschußwasser lassen sich diese Nachteile vermeiden, indem zwischen Druckdämpfungszone und Nachtrocknungszone Vorrichtungen zur Abtrennung des Druckwassers von der Kohle eingebaut worden. Mit dem abgetrennten Dämpfungswasser wird ein Teil des bei der Dämpfung anfallenden und vom Vergasungsgas mitgeführten Feinstaub abgeführt. Das

Dämpfungswasser wird entspannt und zum hydraulischen Transport der Rohkohle zum Bunker verwendet. Die Weichbraunkohle wird im Dämpfungsraum auf ca. 35 % Wassergehalt entwässert und in den sich anschließenden Zonen nachgetrocknet, entgast und vergast. Das Rohgas tritt im Oberteil des Druckgefäßes aus und gelangt zur Abhitzesdampferzeugung. In diesem Ausführungsbeispiel dient das Rohgas aus dem Ent- und Vergasungsvorgang der Festbettdruckvergasung mit 2,5 MPa, ca. 473 K wasserdampfgesättigt als Dämpfungsmittel. Das gesättigte Rohgas hat einen Wassergehalt von 1,6 kg/m[hoch]3 i.N. Der Wärmebedarf in der Dämpfungszone beträgt ca. 580 kJ/kg abgeschiedenes Wasser.

Nach der Dämpfung weist das Rohgas einen Wassergehalt von ca. 1,3 kg/m[hoch]3 i.N. und eine Temperatur von ca. 468 K auf. Die Abhitzedampferzeugung (0,5 MPa Dampf) wird durch die bei der Dämpfung vom Rohgas abgegebene Wärme durch das heiße Rohgas eingeschränkt. Durch die Kohleschüttung strömt kontinuierlich Rohgas, wodurch eine schnelle Aufwärmung der Kohle und eine sofortige CO[tief]2 -Abführung gewährleistet wird. Dadurch werden die Dämpfungszeiten verkürzt. Aus dem Rohgas auskondensierte Kohlenwasserstoffe verbessern die Schüttgutbewegung.

Als nachteilig kann sich bei vorliegendem Beispiel erweisen, dass das abgeführte Dämpfungswasser stark phenolhaltig ist und zu einer ca. 50 % höheren Belastung der Entphenolungsanlage führt. Aus der Veränderung der Parameter des Rohgases in der Dämpfungszone ist ersichtlich, dass nur ein kleiner Teil der im Rohgas enthaltenen Dampfmenge für die Druckdämpfung benötigt wird. Damit ist es möglich, nur einen Teilstrom des Rohgases für die Dämpfung zu verwenden, wobei sich folgende Varianten ergeben:

1. Es wird ein teer- und phenolfreies Klargas mit hoher Temperatur aus der Reduktionszone der Festbettdruckvergasung abgezogen. Das Klargas wird mit Wasser gesättigt, soweit erforderlich von Staub gereinigt und anschließend zur Druckdämpfung oberhalb der Kohleschüttung in das Druckgefäß eingeleitet. Es strömt in Richtung des Kohleweges durch die Dämpfungszone und verlässt das Druckgefäß gemeinsam mit den getrennt geführten Schwelgasen zwischen Druckdämpfungs- und Nachtrocknungszone. Eine erhöhte Belastung der Entphenolungsanlage durch das Dämpfungswasser tritt nicht auf.

2. Bei Verwendung des staubfreien Schwelgases zur Druckdämpfung strömt dieses direkt im Gegenstrom zum Kohleweg von der Nachtrocknungszone in die Druckdämpfungszone, wird hier vom Dämpfungswasser gesättigt und verlässt die Druckdämpfungszone oberhalb der Kohleschüttung. Das Dämpfungswasser ist stark phenolhaltig. Die auskondensierten Kohlenwasserstoffe verbessern die Schüttgutbewegung und werden teilweise mit ausgewaschenem Feinstaub vom abfließenden Dämpfungswasser ausgetragen.

Beispiel 3:

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Rohbraunkohle mit einer Körnung von 5 - 12 mm, bis zu 57 % Wassergehalt und vorgewärmt auf 363 K vom Bunker im Wechsel in zwei Druckgefäße gefördert. Die beiden Druckgefäße haben in der zeitlichen Folge nachstehende Aufgaben:

Aufnahme der Kohle im drucklosen Zustand, Bespannen der Rohkohle mit Dampf auf 10 MPa, Entwässerung der Kohle bei 583 K in 15 Minuten auf 35 % Wasser durch Druckdämpfung und Abscheidung des Dämpfungswassers, Entspannung auf den Druck des unter den Druckgefäßen angeordneten Entgasungsgefäßes von 2,5 MPa und Zuführung der Kohle in das Entgasungsgefäß. Die beiden Druckgefäße versorgen im Wechsel die Druckentgasung mit

Brennstoff.

Im Entgasungsgefäß erfolgt die schonende Nachtrocknung und Entgasung durch Spülgas, das durch eine Wirbelschicht-Druckvergasung hergestellt wird. Der hierbei erzeugte Koks gelangt dosiert zum Wirbelschichtvergasungsprozeß.

Das erzeugte Gas wird zur Ausnutzung der fühlbaren und latenten Wärme nach der Reinigung von Staub teils als Spülgas dem Entgasungsprozeß und teils der Abwärmenutzung zugeführt.

Beispiel 4:

Im vierten Ausführungsbeispiel wird Rohbraunkohle mit einer Körnung von 40 - 60 mm, bis 58 % Wassergehalt in einem Bunker auf 363 K vorgewärmt, in Kohleschleusen gefördert, mit Heißwasser bespannt und im Wechsel in einen Druckwasserstrom von 3 MPa und 500 K eingetragen. Mittels des Druckwassers wird sie zu einem Druckdämpfungsgefäß gefördert und bei der hydraulischen Förderung auf 48 % Wassergehalt vorentwässert. Im Druckdämpfungsgefäß wird die Kohle von der Förderflüssigkeit getrennt und mit Sattdampf von 2,5 MPa auf 35 % Wassergehalt nachgedämpft. Das Dämpfungswasser fließt gemeinsam mit der Förderungsflüssigkeit mit einer Temperatur von ca. 485 K ab. Von diesem Heißwasser wird ein Teilstrom mit dem Feinkorn in einem Hydrozyklon abgeschieden. Der Oberlauf des Hydrozyklons wird über eine Druckerhöhungspumpe und einen Wärmetauscher wieder auf die Parameter 3 MPa und 503 K gebracht und erneut zur hydraulischen Förderung der Rohkohle verwendet. Die auf 35 % Wassergehalt vorgetrocknete Kohle gelangt vom Druckdämpfungsgefäß in das Druckentgasungsgefäß, wird hier durch Spülgas schonend nachgetrocknet und bis zu einer Temperatur von 1000 K entgast.

Der erzeugte Koks wird gekühlt, entspannt und als raucharmer Brennstoff gewonnen.

Claims (33)

1. Verfahren zur Druckent- und Vergasung von Rohbraunkohle, insbesondere von Weichbraunkohle, dadurch gekennzeichnet, dass körnige Rohbraunkohle in einem Druckdämpfungsraum mit einem Druck >1 MPa, vorzugsweise > 2 MPa, eingebracht, hier durch ein Dämpfungsmittel teilentwässert und druckinkohlt wird, eine gleichmäßige Schrumpfung erfährt sowie annähernd gleichmäßig auf eine Temperatur > 423 K, vorzugsweise > 453 K, erwärmt wird und die so vorbehandelte Kohle vorzugsweise ohne Entspannung auf einen Druck, der niedriger ist als der Druck im Druckent- und vergasungsraum, jedoch keinesfalls eine Entspannung auf einen Druck < 0,5 MPa und vorzugsweise ohne Abkühlung der Kohle, jedoch keinesfalls eine Abkühlung auf eine Temperatur < 423 K, in den Ent- und Vergasungsraum gelangt, in dem die Kohle durch ihren hohen Wärmegehalt weiter schonend getrocknet wird sowie anschließend die Druckentgasung und Druckvergasung erfolgt.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckdämpfungsraum stets den gleichen Druck wie der Druckent- und vergasungsraum aufweist und die vorbehandelte Kohle kontinuierlich aus dem Druckdämpfungsraum in den Druckent- und vergasungsraum gelangt.

3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckdämpfungsraum während der Druckdämpfung ein vorzugsweise höherer, gegebenenfalls auch niedriger Druck als im Ent- und vergasungsraum herrscht, jedoch mindestens ein Druck von >1 MPa ansteht und nach der Vorbehandlung der Kohle der Druckdämpfungsraum auf den Druck des Ent- und Vergasungsgefäßes ent- und bzw. bespannt wird und dabei die Kohle diskontinuierlich in den Ent- und Vergasungsraum gelangt.

4. Verfahren nach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdämpfung in einem Gefäß oder in mehreren Gefäßen erfolgt und das Gefäß bzw. die Gefäße gleichzeitig die Kohle von drucklosen Bunker in das unter Druck stehende Ent- und Vergasungsgefäß einschleusen und dabei im Druckdämpfungsraum in einem vorgegebenen Rhythmus eine Entspannung auf Atmosphärendruck, Aufnahme der Rohbraunkohle, eine Bespannung auf Dämpfungsdruck, eine Druckdämpfung und Gasherabscheidung,
<NichtLesbar>
des Druckausgleiches zum Druckent- und vergasungsraum sowie die Entleerung der teilentwässerten Kohle in den Ent- und Vergasungsraum erfolgen.

5. Verfahren nach Punkt 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Druckdämpfung vorentwässerte Kohle mit überhitztem Dampf nachgetrocknet wird.

6. Verfahren nach Punkt 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bei der Druckdämpfung die Kohleschüttung verlassende Restdampf mit dem abgeführten CO[tief]2 und der bei einer Nachtrocknung der Kohle mit überhitztem Dampf abfließende Dampf als Vergasungsmittel genutzt wird.

7. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdämpfung sowie die Druckent- und -vergasung in einem gemeinsamen Druckgefäß vorgenommen wird.

8. Verfahren nach Punkt 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das im Dämpfungsraum von der Kohle abtropfende Wasser die Kohle von dem nur im geringen Maß anfallenden Feinstkorn reinigt und dass das im Kreislauf zurückgeführte Dämpfungswasser zur Verstärkung dieses Reinigungseffektes oberhalb der Kohleschüttung im Dämpfungsraum verdüst wird.

9. Verfahren nach Punkt 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungswasser kontinuierlich im Dämpfungsraum abgeschieden und einer Dampf- oder Heißwassererzeugung zugeführt wird.

10. Verfahren nach Punkt 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungswasser auf Atmosphärendruck entsperrt wird und der entstehende Dampf und/oder das heiße Wasser zur Vorwärmung der Rohbraunkohle verwendet wird.

11. Verfahren nach Punkt 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das entspannte Heißwasser zur hydraulischen Förderung der Rohbraunkohle zum, dem Verfahren vorgeschalteten Bunker bei gleichzeitiger Erwärmung der Rohbraunkohle verwendet wird.

12. Verfahren nach Punkt 1 bis 3 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Druck abgeschiedene Dämpfungswasser zur hydraulischen Förderung der Rohbraunkohle von der Kohleschleuse zum Druckdämpfungsraum genutzt wird und hierbei bereits eine Vordämpfung der Kohle erfolgt.

13. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, 7 bis 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohbraunkohle in der Kohleschleuse durch einen Teilstrom des Dämpfungsmittels und/oder durch heißes Dämpfungswasser voraufgeheizt wird.

14. Verfahren nach Punkt 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckdämpfung gesättigter, gegebenenfalls gering überhitzter Wasserdampf in den

Dämpfungsraum eingeleitet wird.

15. Verfahren nach Punkt 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Dämpfungsmittel Wasserdampf, der bei dem gewählten Dämpfungsdruck mit Dämpfungswasser gesättigt wird, in einer solchen Menge in den Dämpfungsraum oberhalb der Kohleschüttung eingeleitet wird, dass stets eine geringe Restdampfmenge gemeinsam mit den bei der Inkohlung der Kohle entstehenden Gasen in den Ent- und Vergasungsraum fließt.

16. Verfahren nach Punkt 1 und 2 sowie 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wassermantel des Druckent- und vergasungsgefäßes erzeugte Manteldampf vorzugsweise zur Druckdämpfung verwendet wird.

17. Verfahren nach Punkt 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdämpfung der körnigen Rohbraunkohle mit heißen gesättigten oder nur wenig überhitzten wasserdampfhaltigen Gasen der Teiloxidation von Brennstoffen unter Druck mit einem Wasserdampfpartialdruck von > 1 MPa erfolgt, wobei das heiße wasserdampfhaltige Gas die zu entwässernde Kohle ständig durchströmt und nur so viel vom Gas mitgeführten Dampf bei der Druckdämpfung auskondensiert, dass ein Wasserdampfpartialdruck von 0,5 MPa nicht unterschritten wird und dass das wasserdampfhaltige Gas die bei der Druckinkohlung anfallende Gase mit aus dem Druckdämpfungsraum führt und den Prozeß der lyopolaren und kapillaren Wasserentbindung beschleunigt.

18. Verfahren nach Punkt 1, 2, 7 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdämpfung, schonende Nachtrocknung, Entgasung und Vergasung in einem Druckgefäß erfolgt, wobei das im Unterteil des Gefäßes durch Druckvergasung erzeugte Rohgas im Gegenstrom zur Kohle nach oben strömt und dabei in der Kohleschüttung in unmittelbar ineinander übergehenden Zonen die Entgasung, schonende Nachtrocknung und Druckdämpfung durchführt.

19. Verfahren nach Punkt 1, 2, 7, 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass mittels dem Rohgas ein Teil des bei der Druckdämpfung von der Rohbraunkohle abgegebenen Wassers in Form von feinen Tröpfchen aus dem Druckgefäß geführt wird.

20. Verfahren nach Punkt 1, 2, 7 bis 13 und 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Dämpfungs- und Nachtrocknungszone das abtropfende Wasser durch geeignete Vorrichtungen abgetrennt wird.

21. Verfahren nach Punkt 17, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserdampfhaltige Gas der Teiloxydation von Brennstoffen vor der Zuführung in den Dämpfungsraum gesättigt und von mittgeführtem Staub und kondensierten Kohlenwasserstoffen gereinigt wird.

22. Verfahren nach Punkt 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abkühlen des wasserdampfhaltigen Gases während des Dämpfungsprozesses auskondensierende Kohlenwasserstoffe die Schüttgutbewegung der zu entwässernden Kohle positiv beeinflussen.

23. Verfahren nach Punkt 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Druckdämpfung verwendete wasserdampfhaltige Rohgas durch das bei der Druckdämpfung von der Kohle abgeschiedene Wasser gesättigt und von Staub gereinigt wird.

24. Verfahren nach Punkt 17 und 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von heißen wasserdampfhaltigen

Gasen der Teiloxidation von Brennstoffen, die phenolfrei sind, und bei Einsatz von überhitzten wasserdampfhaltigen Gasen diese oberhalb der Kohleschüttung in den Dämpfungsraum eingeführt werden.

25. Verfahren nach Punkt 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Ent- und Vergasungsraum zur weiteren schonenden Nachtrocknung und Entgasung der durch Druckdämpfung vorentwässerten Körner nur ein Teilstrom des im Ent- und Vergasungsraum erzeugten Rohgases verwendet wird.

26. Verfahren nach Punkt 17 bis 20, 22, 23 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilgasstrom, mit dem die schonende Nachtrocknung und Entgasung durchgeführt wird, und der nur einen geringen Staubgehalt sowie viele Kohlenwasserstoffe aufweist, anschließend zur Druckdämpfung der Rohkohlekörner verwendet wird.

27. Verfahren nach Punkt 17, 19 bis 21 und 23 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom des im Ent- und Vergasungsraum erzeugten Rohgases aus der Reduktionszone als teerfreies Klargas abgezogen wird und anschließend nach Sättigung und erforderlichenfalls Reinigung von Staub zur Druckdämpfung der Rohbraunkohle verwendet wird.

28. Verfahren nach Punkt 17, 19 bis 20, 23 bis 24 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Klargas bei einer solchen Termperatur aus der Reduktionszone abgezogen wird oder aber ein Rohgasteilstrom auf eine so hohe Temperatur gebracht wird, dass der das Gas begleitende Dampf vor Einleitung in die Dämpfungszone phenolfrei ist.

29. Verfahren nach Punkt 17, 19, 21 bis 24 und 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Druckdämpfung der körnigen Rohbraunkohle mit heißem wasserdampfhaltigen Gasen der Teiloxidation von Brennstoffen die entwässerten Körner entspannt und dann nach Erfordernis weiter verwendet werden.

30. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, 8 bis 17, 19 bis 21, 23, 24, 27 und 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckvergasungsprozeß getrennt durch eine Dosiervorrichtung oder in einem gesonderten Gefäß von den Prozessen der Druckdämpfung, Nachtrocknung und Entgasung durchgeführt wird.

31. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, 8 bis 17, 19 bis 21, 23, 24, 27, 28 und 30, dadurch gekennzeichnet, dass der nach dem Druckentgasungsprozeß erhaltene Koks gekühlt sowie entspannt und als raucharmer Brennstoff gewonnen wird.

32. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, 8 bis 17, 19 bis 21, 23, 24, 27, 28, 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, dass der erzeugte Koks oder nur eine Teilmenge zur getrennt durchgeführten Druckvergasung gelangt und das hierbei erzeugte Gas oder ein Teilstrom von diesem als Spülgas für die Entgasung, Nachtrocknung und Druckdämpfung verwendet wird.

33. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, 8 bis 17, 19 bis 21, 23, 24, 27, 28 und 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Druckdämpfung ein Teil der Asche aus der Kohle entfernt wird und damit der erzeugte Koks einen relativ geringen Aschegehalt besitzt.