DE2935990A1

DE2935990A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von druckvergasungsgasen

Info

Publication number: DE2935990A1
Application number: DE19792935990
Authority: DE
Inventors: Evgenij Abraamov; Friedrich Dr Berger; Reinhard Brausse; Vasilij Fedotov; Vladimir Gavrilin; Peter Dr Goehler; Ernest Dr Gudymov; Achmatov Igol; Aleksander Jegorov; Dieter Dr Koenig; Klaus-Otto Dr Kuhlbrodt; Klaus Lucas; Nikolaj Majdurov; Helmut Peise; Manfred Dr Schingnitz; Vladimir Dr Semenov
Original assignee: GNII PI AZOTNOJ; Brennstoffinstitut Freiberg
Current assignee: Noell-Dbi Energie- und Entsorgungstechnik O- GmbH
Priority date: 1978-09-28
Filing date: 1979-09-06
Publication date: 1980-08-21
Also published as: ATA613179A; DE2935990C2; DD145860A3; CS230653B1; AT374374B

Description

Titel der Erfindung
Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Druckvergasungsgasen Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Gasen, insbesondere zur gleichseitigen direkten Kühlung und Teilentstaubung sowie der asserd'pfsättigung von Gasen, die bei der Druckvergasung von staubförmigen T3rennstoffen entstehen, Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Bei der Vergasung von staubförmigen Brennstoffen unter Druck entstehen staubhaltige Gasgemische, die den Vergaser mit hoher Temperatur verlassen. Fiihrt man die Vergasung als Flammenreaktion bei Temperaturen durch, die über dem Schmelzpunkt der Brennstoffasche liegen, so ist es vorteilhaft, das heiße Gas zusammen mit der flüssigen Asche (Schlacke) abzuführen, wonach unter Hinzufügen von Wasser eine Abkühlung des Gases unter gleichzeitiger Verfestigung der schlacke (Granulierung) erfolgt.
Diese direkte Kühlung des Gases bewirkt gleichzeitig eine Teilverdampfung von Wasser, wodurch sich im gekühlten Gas ein bestimmter ,Vasserdampfgehalt einstellt.
Es ist bekannt, daß für die Kühlung und/oder Teilentstaubung von Gasen Wasser eingesetzt werden, bei denen das zu kühlende Gas insbesondere im Gegenstrom mit Wasser berieselt oder bedüst wird.
Durch Waschereinbauten ofer Leiteinri htungen erfolgt eine Vergrößerung der Kontaktoberfläche. Es sind für diesen Zweck auch wirhelwascher, wobei eine Verwirbelung der Gase und Flüssigkeiten erreicht wird, so sowie Rot@tionswascher mit rotierenden Binbauten bekannt.
Auch werden Venturi-Wascher unterschiedlicher Bauart -jedoch vorrangig für drucklose Gase - zur Kühlung und Teilentstaubung eingesetzt.
Die Anwendung dieser Verfahren und Apparate ist jedoch mit einigen Nachteilen bejaftet.
So werden bei Gegenstromwaschern für staubhaltiges Gas relativ hohe spezifische Wassermengen von 1 - 5 l/m3 Gas benötigt, um die Benetzung der Kontaktoberfläche zu gewährloisten und um den Feststoffanteil im Wasser niedrig zu halten, da sonst die Gefahr der Feststoffablagerung an Einbauten und in Leitungssystemen etc. besteht.
Werden diese ,Jaschertypen ohne Einbauten betrieben und das Wasser verdüst, so kommt es häufig zu Verschmutzungen an Düsen und in der Folge zu ungleichmäßiger Wasserverteilung. Zur Einsparung von Kühlwasser speist man einen Teil des ablaufenden Wassers wieder in den Wascher zurück, wobei dann die Pumpen außer der Verschmutzung noch dem Verschleiß durch Erosion unterliegen.
Bei Wirbelwaschern wird zur Umgehung dieser genannten Scbwierigkeiten weitestgehend auf Einbauten und Düsen verzichtet; dafür werden aber größere Waschervolumen benötigt und eine niedrigere Kontaktzone für Gas und Wasser realisiert.
Beim Einsatz von Venturiwaschern besteht gleichfalls das Problem der Verschmutzung und Ablagerung von Feststoffen sowie Erosion an Pumpen bei der Zirkulation von Schmutzwasser. Dies wird roch dadurch verstärkt, daß die Wassermengen apparatebedinrt begrenzt sind.
Rotationswa,oel'ler werden aufgrund der Nachteile mit rotierenden Tei] en und des Elektroenergiebedarfs für deren Antrieb nur sehr selten eingesetzt und sind fur die Gasbehandlung unter Druck nicht bekait.
Um zu erreichen, daß die Kühlung neben einer möglichst großen Staubentfernung und maximalen Sättigung von Gasen mit Wasserdampf abläuft, wurden Apparateanordnungen alls 2 Stufen - einem Vorwascher und einem n'ichgeschiteten Venturirohr oder Desintegrator vorgeschlaaen.
Die Nachteile der Feststoffablagerung werden dabei aber nicht aufgehoben und der spe2ifische .rasserverbrauch ist sehr hoch (ausführliche Darlegung der bekannten technischen Lösungen findet man bei V. Strauß: "Industrial Gas Cleaning", Fergamon Press, 1975 und bei E. Weber/W. Brocke; "Apparate der industriellen Gazreinigung, Bd. 1, Feststoffabscheidung", R. Oldenburg Verlag, 1973).
Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung, Teilentstaubung und maximalen Wasserdampfsättigung von heißen, staubhaltigen Druckgasen, die bei der Vergasung staubförmiger Brennstoffe in der Flugwolke entstehen, wobei mit geringem Apparate- und Energieaufwand die Ablagerung von Feststoffen vermieden wird.
Darlegung des eisens der Erfindung - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung, Teilentstaubung und Wasserdampfsättigung von staubhaltigen, unter höherem Druck vorzugsweise zwischen 5 und 7O bar stehenden Gasen mit hoher Temperatur vorzugsweise zwischen 800 0C und 1600 0C in einem Wasserbad vorzuschlagen.
- Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe wie folgt gelöst: Das zu kühlende und zu reinigende Gas strtSmt aus dem Vergaserunterteil durch eire leitung, in der durch [asserzuführung erreicht wird, daß die flüssige Schlakke erstarrt und zerteilt wird.
Die Leitung ragt als Tauchrohr in ein Wasserbad, wodurch das Schlackegranulat in dieses Wasserbad fällt und diskontinuierlich am Sumpf des Druckbehwilters, in dem das Tauchrohr angeordnet ist, ausgeschleust werden kann. Der Gasstrom verdrängt das im Rohr stehende wasser und getangt in eine Glocke, auf deren Oberseite .4ustrittsöffnungen angebracht sind, um das Gas gleichmäßig als kleinere Blasen in das Wasserbad zu bringen. Jeweils senkrecht über diesen Cffnungen sind freihängende Führungsrohre angeoordnet, die den aufsteigenien Gasblasen die Richtung vorgeben und eine willkürliche Verteilung im Wasserbad verhindern.
Diese Zwangführung bewirkt, daß nach dem Grundarbeitsprinzip einer Mammutpumpe ständig Wasser an der unteren Offnung dieser Rohre eingezogen und am oberen Ende wieder herausgedrückt wird, so daß al; resultierender Effekt eine standige dasserumwizung erfolgt.
Die aufsteigenden Gasblasen gelangen danach bis zur Wasseroberfläche des Wasserbades und werden a]s vereinigter Gasstrom abgeführt. Unmittelbar unter der Wasseroberfläche sind senkrecht über den freihängen den Gasführungsrohren kegelförmige Hauben angeordnet, um eine starke bewegung des Wasserspiegels (.Jallen) zu dämpfen. Das Uberchußwasser, d.h. die dassermenge, die zusätzlich zur erforderlichen Wasserverdampfung bis zum Sättigungswert entsprechend der vorherrschenden Druck- und Temperaturbedin ungen zugeführt wird, nimmt einen Teil des staubes aus dem Gas auf und läuft kontinuierlich aus dem Wasserbad ab, wobei die Höhe des Iberlaufrohres den Wasserstand des Wasserbades bestimmt.
Das wasserbad ist nach unten als Konus ausgeführt, wodurch Ablagerungen des Sch'ackegranu]ats und des abgeschiedenen Staubes verhindert werden.
Alle genannten ibauten, wie Tauchrohr, Tauchglocke, Gasführungsrohre, die Hauben zum Dämpfen der Wallung und unterer Konus sind in einem Druckbehälter angeordnet.
Das Verhältnis von Eintauchtiefe des Gaszufährungsrohres zur Wasserstandshöhe ist etwa 1 : 1 bis 1 : 2.
Die Gasaustrittsöffnungen in der Glocke, die sich im wasserbad befinden, sind in einem Teilkreis angeordnet.
Das Verhältnis der Einzeldurchmesser dieser Austrittsöffnungen zu den Durchmessern der Jeweils darüber angeordneten Fiihrungsrohre der aufsteigenden Gasblasen ist 1 : 1,5 bis 1 : 2,5, vorzugsweise 1 : 2.
Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden, wozu Figur 1 herangezogen wird.
1. Das heiße staubhaltige Rohgas gelangt mit hoher Temperatur und erhöhtem Druck durch das Gaszuführungsrohr 1 in die erfindungsgemäße Vorrichtung. Die mitgeführte flüssige Schlacke granuliert durch das Hinzufügen von Wasser in diesem Gaszuführungsrohr 1 und sinkt durch das Wasserbad 2 in den Konus 3, der diskontinuier]ich über die Asche/dasser-Austrittsöffnung 4 entleert wird. Das Gas gelangt unter Verdrängung des Wassers aus dem Gaszuführungsrohr 1 in die Glocke 5 und tritt durch zehn kreisrund angeordnete Austrittsöffnungen 6 aus. Die im Wasserbad 2 auf genden Gasströme werden durch die Führungsrohre 7 geführt, wodurch es zu einer ständigen Umwälzung des dasserbades kommt. Die jeweils über den Führung:rohren 7 angeordneten Hauben 8 verhindern ein übermäßiges Wallen. Die Abführung des nunmehr weitgehend entstaubten und bis zum Gleichgewicht mit Wasserdampf gesättigten Gases erfolgt über den Austrittsstutzen 9, während die Abführung des staubhaltigen Wassers über das überlaufrohr (11) mit Ablaufstutzen 10 kontinuierlich erfolgt.
2. In einer diesem Ausführungsbeispiel entsprechenden Anlage zur Kühlung, Teilentstaubung und Wasserdampfsättigung von Gas aus der Druckvergasuiig von staubförmiger Braunkohle werden folgende Betriebsergebnisse erreicht: Gaseingang Rohgasvolumenstrom 40 000 m³N/h (trocken) Rohhgastemperatur 1 400 °C Rohgasdruck 25 bar Staubgehalt 125 Gasausgang Gasvolumenstrom 40 000 m3N/h (trocken) Gastemperatur 200 °C Gasdruck 249 bar Staubgehalt 10 g/m³ N Wasserdampfgehalt gesättigt bei 200 °C Wasser Wasserzulaufstrom 80 m³/h Wasserzulauftemperatur 150 °C Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Leitung 2 Wasserbad 3 Konus 4 Asche/Wasser-Austrittsöffnung 5 Glocke 6 Austrittsöffnung 7 Führungsrohr 8 Haube 9 Austrittsstutzen 10 Ablaufstutzen

Claims

Erfindungsansorüche 1. Verfahren zur Behandlung von Druckvergasungsgasen, insbesondere zur Kühlung, Teilentstaubung und Wasserdampfsättigung von Gasen unter Druck, vorzugsweise wischen 5 und 7G bar und hoher Ter.,eratur, de vorzugsweise zwischen 800 und 1600 °C liegt in einem Wassrbad, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das heiße staubholtige Rohgas durch ein Gaszufährungsrohr (1) in eine, in einem iaseerbad hangende Glocke (5) gereitet und von dieser über die Austrittsöffnungen der Glocke (6) gleichmäßig in das Wasserbad verteilt wird, wobei zylindrische, über den Austrittsöffnungen frei angeordnete Führungsrohre (7) die Führung des aufsteigenden Gases und die ständige Umwalzung des Wasserbades bewirken, ber diesen zylindrischen Führungsrohren (70 frei augeordnete Hauben (8) das Wallen der Wasseroberfläche verhindern, der Wasserablauf kontinuierlich über ein überlaufrohr (11) mit Ablaufstutzen (lo) erfolgt und das behandelte Gas über eilen Austrittsstutzen (9) austritt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Vergaserunterteil austretendes Gaszuführungsrohr (1) in ein Wasserbad (2), das im unteren Teil die Form eines Konus (3) besitzt, eintaucht, die Leitung (1) im Bereich des eintauchenden bundes ringförmig von einer Glocke (5) mit Austrittsöffnungen (6) für das Gas umgeben ist, senkrecht über diesen Austrittsöffnungen nacheinander Führungsrohre (7) zur Zwangsführung des Gases und unmittelbar unterhalb der Wasseroberfläche kegelförmige hauben (8) zur Neruhigung des wassers angeordnet sind, der Austrittsstutzen (9) für das behandelte Gas oberhalb der Wasseroberfläche und ein überlaufrohr (11) zum abführen für das mit staub angereicherte Wassers in Höhe der hauben (8) liegt und in den Ablaufstutzen (lo) mündet.