DE3022286A1

DE3022286A1 - Verfahren und vorrichtun zum aufgeben fester brennstoffe in die festbett-vergasung

Info

Publication number: DE3022286A1
Application number: DE19803022286
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr.-Ing. 6384 Schmitten Blaum; Dietrich Dr.rer.nat. 6238 Hofheim Engler; Carl Dr.-Ing. 6000 Frankfurt Hafke; Rainer Dr.-Ing. 6270 Idstein Reimert
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1980-06-13
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1982-01-07
Also published as: GB2077891B; GB2077891A; BR8103764A; AU7169281A

Description

METALLGESELLSCHAFT AG Frankfurt, den 12. Juni 1980

Nr. 8343 Lö -WGN/HSZ-

Verfahren und Vorrichtung zum Aufgeben fester Brennstoffe in die Festbett-Vergasung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufgeben grob- und feinkörniger fester Brennstoffe durch einen Drehverteiler auf ein Festbett in einem Reaktor für die Vergasung der Brennstoffe mit den von unten durch das Festbett geleiteten Vergasungsmitteln Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei die Vergasungsrückstände als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen werden, sowie eine Vorrichtung hierzu.

Bei den für die Vergasung geeigneten festen Brennstoffen handelt es sich vor allem um Kohle oder Braunkohle, die nachfolgend vereinfacht als "Kohle" bezeichnet werden.

Die Vergasung von Kohle im Festbett ist bekannt und z.B. in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, A.Auflage (1977) Band 14, Seiten 383 - 386, dargestellt. Einzelheiten des Vergasungsverfahrens mit festbleibender Asche sind den US-Patentschriften 3 540 867 und 3 854 895 zu entnehmen. Die Vergasungsvariante mit Abzug flüssiger Schlacke ist in den britischen Patentschriften 1 507 905, 1 508 671 und 1 512 677 erläutert.

Das eingangs genannte Vergasungsverfahren und die Vorrichtung hierzu ist außer in der bereits erwähnten Literatur auch in dem deutschen Patent 2 353 241 und dem dazu korrespondierenden US-Patent 3 951 616 beschrieben. Für einen störungsfreien Betrieb der bekannten Vergasung empfiehlt es sich, dem Festbett nur relativ grobkörnige Feststoffe mit einem Körnungsbereich

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_von etwa 3 bis 70 mm und vorzugsweise A bis 50 mm aufzugeben, Enthält die zu vergasende Kohle einen zu großen Anteil an feinkörnigem und staubförmigem Material, so entsteht eine ungleichmäßige Durchgasung des Festbettes mit Vergasungsmitteln. Dies kommt vor allem daher, daß das Feinkorn ein anderes Rieselverhalten als das Grobkorn zeigt und sich während des Einschleusens und Einleitens in den Reaktor eine Entmischung vollzieht. Im Kohlefestbett der Vergasungszone bilden sich deshalb Bereiche mit hohem Feinkornanteil, welche eine schlechte Durchlässigkeit für die Vergasungsmittel und die Produktgase haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, auch sehr feinkörnige staubförmige Kohle zusammen mit grobkörnigerer Kohle im Festbett vergasen zu können. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die feinkörnigen Brennstoffe mit einer Korngröße von höchstens 7 mm und einer mittleren Korngröße von höchstens 5 mm getrennt von den grobkörnigeren Brennstoffen mit mittlerer Korngröße oberhalb 5 mm als wendeiförmige Schicht auf das Festbett gelegt werden. Vorzugsweise beträgt die mittlere Korngröße der feinkörnigen Brennstoffe, die aus Gewichtsanteilen berechnet wird, höchstens 3 mm. Dadurch, daß man die feinkörnigen Brennstoffe bis zum Ablegen auf dem Festbett getrennt von den grobkörnigeren Brennstoffen hält, verhindert man, daß sie sich unkontrolliert gegeneinander bewegen können. Das Feinkorn wird für sich in einer Schicht von möglichst gleichförmiger Stärke abgelegt, wodurch Ungleichmäßigkeiten im Strömungswiderstand dieser Schicht gegentier den Vergasungsmitteln und den Produktgasen vermieden werden..

Es ist zweckmäßig, daß unmittelbar über frisch abgelegte feinkörnige Brennstoffe grobkörnigere Brennstoffe gelegt werden. Dadurch wird verhindert, daß die Feinkornschicht durch die aufsteigenden Gase aufgewirbelt und mitgerissen wird» . Ohne diese Maßnahme ist es denkbar, daß sich im

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Produktgas ein erheblicher Anteil an mitgerissenem Feinkorn wiederfindet.

Zur Erfindung gehört auch eine Vorrichtung, welche die Durchführung des eingangs genannten Verfahrens ermöglicht. Bei dieser Vorrichtung besitzt der Drehverteiler einen Kanal für die feinkörnigen Brennstoffe und davon getrennt eine Auslaßöffnung für die grobkörnigeren Brennstoffe. Zweckmäßig ist es, daß die Auslaßöffnung für grobkörnigere Brennstoffe neben der Mündung des Kanals für die feinkörnigen Brennstoffe liegt.

Möglichkeiten der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. In schematischer Darstellung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Beschickungsteil eines Vergasungsreaktors,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine abgewandelte Ausgestaltung eines Beschickungsteils im Längsschnitt,

Fig. k einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V durch die Stachelwalze der Fig. 3.

Das schematisch dargestellte Oberteil des Vergasungsreaktors der Fig. 1 und 2 weist einen Reaktormantel 1 auf, der auch für höhere Drücke bis maximal etwa 150 bar ausgelegt sein kann. Der Mantel 1 weist den Produktsgasabzug 2 auf. Fest mit dem Mantel verbunden ist ein Lagerzylinder 3 und mit diesem das Außenrohr A für die Zufuhr grobkörniger Kohle von einer nicht dargestellten Schleusen-, Vorrats- oder Dosiereinrichtung. Mit dem Außenrohr k verbunden ist eine Zufuhrleitung 5 für den staubförmigen und feinkörnigen Brennstoffanteil.

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Um eine vertikale Achse drehbar sind das äußere Verteilerrohr 6 und das innere Verteilerrohr 7. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, verläuft das innere Verteilerrohr 7 in seinem oberen Bereich zentral innerhalb des äußeren Verteilerrohrs 6. Zum jeweiligen unteren Ende hin laufen die beiden Rohre 6 und 7 so, daß ihre Mündungen 6a und 7a nebeneinander liegen, wie vor allem auch Fig. 2 zeigt.

Die beiden Verteilerrohre 6 und 7 sind starr miteinander verbunden. Im oberen Bereich sind zu diesem Zweck einzelne Verstrebungen 8 vorhanden (Fig. 1 zeigt eine dieser Verstrebungen) , die aber das Durchfließen des körnigen Brennstoffs durch das Rohr 6 von oben nach unten nicht behindern.
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Gedreht werden die beiden Rohre 6 und 7 über den Zahnkranz; 9, der durch einzelne Speichen 10 mit dem äußeren Verteilerrohr 6 verbunden ist. In den Zahnkranz 9 greift ein Ritzel ein, das über eine Welle -12 mit einem nicht dargestellten Motor verbunden ist. Für die Führung und Halterung sorgen ein oberes Lager 13 und ein unteres Lager 14, letzteres ist durch einzelne Radialstützen 15 mit dem Reaktormantel 1 verbunden.

Zum Beschicken des Vergasungsreaktors wird der grobkörnige Brennstoff durch das Außenrohr 4 eingeführt und gleichzeitig wird aus einem nicht dargestellten, getrennten Vorratsbehälter staubförmiger und feinkörniger Brennstoff durch die Zufuhrleitung 5 aufgegeben. Der Brennstoff im Außenrohr 4 fällt in das äußere Verteilerrohr 6 und gelangt durch dessen Mündung 6a auf das Brennstoff-Festbett 16. Getrennt vom grobkörnigen Brennstoff wird der Brennstoff der Zufuhrleitung 5 in das innere Verteilerrohr 7 geleitet und fällt durch dessen Mündung 7a ebenfalls auf das Festbett 16. Beim Beschickungsbetrieb werden die beiden Rohre 6

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und 7 in der in Fig. 2 angegebenen Drehrichtung 17 bewegt. Da sich die Mündung 7a des Feinkorn führenden Rohres 7 in Strömungsrichtung vor der Grobkornmündung 6a befindet, wird stets unmittelbar auf eine Brennstoff-Feinkornschicht eine Grobkornschicht aufgelegt. Da das Festbett 16 durch die im unteren, nicht dargestellten Bettbereich ablaufenden Vergasungsreaktionen ständig etwas nach unten absinkt, haben die durch kontinuierliches Drehen der Rohre 6 und 7 erzeugten Schichten von Feinkorn und Grobkorn Wendelform. Die oberste Brennstoffschicht, die außerhalb des Bereichs der Mündungen 6a und 7a sichtbar ist, besteht stets aus Grobkorn, da dies, in Drehrichtung 17 gesehen, stets zuletzt aufgelegt wird. Die Grobkornschicht wirkt ähnlich wie ein Filter und verhindert, daß die von unten durch das Festbett 16 aufsteigenden Gase erhebliche Mengen an Feinkorn aus dem Festbett mitreißen und zum Produktgasabzug 2 führen.

Der Vergasungsreaktor mit dem Oberteil gemäß Fig. 3 und 4 weist den Reaktormantel 1 mit dem Produktgasabzug 2 auf. Die Beschickungsvorrichtung dieses Reaktors ist so ausgestaltet, daß der zu vergasende Brennstoff ohne vorherige Trennung von Feinkorn- und Grobkornanteil durch den Zulauf 20 mit dem Führungstrichter 21 aufgegeben werden kann. Um möglichst einen großen Anteil des Feinkorns getrennt vom Grobkorn auf das Brennstoff-Festbett 16 aufgeben zu können, ist ein siebartig gelochter Kegel 22 vorhanden. Dieser Kegel, der den oberen Abschluß des Feinkornrohres bildet, wird beim Beschickungsbetrieb mit diesem Rohr um eine vertikale Achse gedreht. Durch die siebartige Lochung im Kegel 22 und dessen ständige Drehbewegung wird das Feinkorn vom Grobkorn getrennt und durch das Rohr 23 nach unten abgeführt. Der den Kegel 22 und den oberen Teil des Rohrs umgebende ortsfeste Zulaufstutzen 24 dient einmal zum Be-

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festigen der Stützen 25 für das Lager 26, darüber hinaus ist auch eine noch näher zu erläuternde Stachelwalze 27 daran befestigt.

Das Rohr 23 ist im Bereich seines Mündungsendes 23a durch einen trichterähnlichen Behälter 28 hindurchgeführt. Der Behälter 28 ist bei 29 gelagert und zusammen mit dem Rohr um eine vertikale Achse drehbar. Dieser Behälter 28 dient der Zufuhr grobkörnigen Brennstoffs zum Festbett 16.

Der gemeinsame Antrieb des Rohres 23 und Behälters 28 erfolgt durch einen Zahnkranz 29a mit am Rohr befestigten Speichen 30 sowie einem Ritzel 31 mit Antriebswelle 32. Die übliche Drehrichtung 33 ist in Fig. 4 eingezeichnet; auch in diesem Fall wird der staubförmige und feinkörnige Brennstoff aus der Mündung 23a so abgelegt, daß das Grobkorn aus der Öffnung 34 (vgl. Fig. A) des Behälters 28 stets unmittelbar darüber gelegt wird.

Um einen möglichst hohen Anteil des staubförmigen und feinkörnigen Brennstoffs von dem durch den Zulauf 20 gegebenen Korngemisch durch das Rohr 23 zu führen, ist es wichtig, daß die Sieblöcher des Kegels 22 von Verstopfungen freigehalten werden. Hierzu dient die Stachelwalze 27, von welcher Einzelheiten auch in Fig. 5 dargestellt sind. Die Stachelwalze weist radial abstehende Stifte 35 auf. Die Stifte 35 sind so angeordnet, daß sie beim Drehen der Stachelwalze um ihre Längsachse in die gleichförmig angeordneten Löcher des Kegels 22 eingreifen. Ein separater Antrieb für die Walze ist entbehrlich, weil allein schon die Bewegung des Kegels 22 ein Drehen der Walze 27 bewirkt. Die an der Walze vorbei bewegten Löcher des Kegels 22 werden durch die Stifte 35 von Ansätzen freigehalten, über der Walze 27 befindet sich eine Abdeckhaube 36, die:verhindert, daß der durch den Zulauf 20 aufgegebene Brennstoff auch auf die Walze fällt und ihre Stifte zusetzt.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zum kontinuierlichen Aufgeben grob- und feinkörniger fester Brennstoffe durch einen Drehverteiler auf ein Festbett in einem Reaktor für die Vergasung der Brennstoffe mit den von unten durch das Festbett geleiteten Vergasungsmitteln Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei die Vergasungsrückstände als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnigen Brennstoffe mit einer Korngröße von höchstens 7 mm und einer mittleren Korngröße von höchstens 5 mm getrennt von den grobkörnigeren Brennstoffen mit mittlerer Korngröße oberhalb 5 mm als wendeiförmige Schicht auf das Festbett gelegt werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar über frisch abgelegten feinkörnigen Brennstoffen grobkörnigere Brennstoffe gelegt werden.

3) Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufgeben grob- und feinkörniger fester Brennstoffe durch einen Drehverteiler auf ein Festbett in einem Reaktor für die Vergasung der Brennstoffe mit den von unten durch das Festbett geleiteten Vergasungsmitteln Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei die Vergasungsrückstände als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehverteiler einen Kanal für die feinkörnigen Brennstoffe und davon getrennt eine Auslaßöffnung für die grobkörnigeren Brennstoffe aufweist.

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A) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung für grobkörnigere Brennstoffe neben der Mündung des Kanals für die feinkörnigen Brennstoffe liegt.
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5) Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Kanals einen siebartig gelochten, für feinkörnige Brennstoffe durchlässigen Deckel aufweist.

6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Stachelwalze in die Löcher des Deckels eingreift.

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