DE3046265A1

DE3046265A1 - Verfahren und vorrichtung zur festbettdruckvergasung

Info

Publication number: DE3046265A1
Application number: DE19803046265
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr.-Ing. Eidner; Hans-Georg Dr.-Ing. Friedel; Hermann Dipl.-Ing. Graf; Günther Dr.-Ing. DDR 9200 Freiberg Knauf; Wilhelm Dipl.-Ing. Mottitschka; Siegfried Dipl.-Ing. Paul; Karl-Dieter Dipl.-Ing. DDR 1160 Berlin Roscher; Günter Dipl.-Ing. DDR 7700 Hoyerswerda Scholz
Original assignee: Brennstoffinstitut Freiberg
Current assignee: Brennstoffinstitut Freiberg
Priority date: 1980-05-22
Filing date: 1980-12-01
Publication date: 1981-12-03
Also published as: JPS5710687A; DD150906A1

Description

Titel der Erfindung
Verfahren und Vorrichtung zur Festbettdruckvergasung Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Festbettdruckvergasung, insbesondere bein Einsatz von Weichbrauchkohle.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Die Verfahren der Festbettdruckvergasung von Kohle sind generell mit der Problematik "Staubaustrag aus dem Generator mit dem Rohgas" belastet.
So werden beispielsweise bei der Festbettdruckvergasung brikettierter Weichbraunkohle ca. 10 Ma...O des Einsatz stoffes in Form von Staub mit dem Rohgas aus dem Druckgasgenerator ausgetragen. Durch diesen hohen Staubaustrag wird einerseits die Leistung der Druckgasgeneratoren begrenzt und andererseits die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens wesentlich verschlechtert. Ursache des hohen Staubaustrages ist der rasche Zerfall der stückig eingesetzten Kohle im Oberteil des Generators, der die Durchströmbarkeit der Schüttung erheblich eingeschränkt und außerdem das ausgetragene Feinkorn liefert. Infolge des starken Zerfalls der Briketts wird die Durchströmbarkeit der Schüttung sowatt verschlechtert, daß die Schüttung bei den gefahrenen Generatorleistungen nicht mehr regulär, sondern in Form von Kanälen durchströmt wird. Diese Kanalströmung wirkt sich auf die innerhalb des Generators ablaufenden Prozesse ungünstig aus. Auf Grund der hohen spezifischen Gasbelastung in den Kanälen laufen die Prozesse der Trocknung, Entgasung und Vergasung dort mit sehr hoher Geschwindigkeit ab. Das führt zu einem verstärkten Zerfall der Kohle und zu einer unvollkommenen Einstellung der REaktionsgleichgewichte.
In der Vergangenheit wurden bereits mehrere Lösungsvorschläge zur Senkung des Staubaustrages formul:et.
Sie orientieren auf eine Minderung des Zerfallsgrades im Generatoroberteil mit der Zielstellung, eine gewisse Filterwirkung der unzerfallenen Kohleschüttung gegenüber dem mitgerissenen Staub zu erreichen. Als Beispiel seien folgende Vorschläge aufgeführt: Absenkung der Kopftemperaturen: - Erhöhung des Wassergehaltes der Einsatzkohle (DD-PS 121 796 und 120 043) - Beregnung mit Gaswasser (DD-PS 26 392) Schonende Aufheizung: - teilweise Nutzung des heißen Rohgases zur Aufheizung der Kohlescilüttung (DD-PS 38 791 und 119 814) - Einstellung gezielter Aufheizkurven im Generatoroberteil (WP 138 505) ET;liezielle Einbauten im Generatoroberteil: - spezielle Einhängezylinder zur Schaffung eines Gassammelraumes CWP 119 814 und 138 505).
Trotz gewisser positiver Ergebnisse konnte eine entscheidende Verbesserung der Staubaustragsproblematik bisher nicht erreicht werden. Dies resultiert aus dm Umstand, daß durch die quasi-stationäre Lage der Kohlecl£üttung in bezug auf den aufsteigenden Gasstrom die Kanalbildung nur unweentlich beeinflußt wurde.
Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Generatorleistung und die Verbesserung der oekonomie des Verfahrens.
Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die bei gleichem spezifischen Staubaustrag eine Erhöhung der Generator leistung bzw. bei gleicher Generatorleistung eine Verringerung des spezifischen Staubaustrages sichert.
Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, - daß das Rohgas im Generatoroberteil senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kohleschüttung geführt ist und die Kohleschüttung in diesem Bereich gegen Verlagerungen in Strömungsrichtung des Gases gesichert ist; - daß die Sicherung der Kohleschüttung gegen Verlagerungen in Strömungsrichtung des Gases durch mit Öffnungen versehene Wandungen, die vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet sind, erfolgt.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung einer Vorrichtung zur Bildung einer Silterschicht im Oberteil des Generators wird eine hohe Wirksamkeit dieser Filterschicht erreicht, da: - die Bildung von Strömungskanälen infolge der Sicherung gegen Verlagerungen der Schüttung in Strömungsrichtung unterbunden ist - die ständige Erneuerung der Filterschicht und damit die ständige AuSnahmefähigkeit für Feinkorn gewährleistet ist.
Der in der Filterschicht abgeschiedene Staub wanderu mit der Kohleschüttung in die unteren zonen des Generators und kann dort zu Gas umgesetzt werden. 3s ist möglich, das anfallende Rohgas entweder vollsDäntig oder nur als Teilstrom durch die erfindungsgemäß benannte Filterschicht zu leiten. Der letztgenannte Fall besitzt folgende Vorteile: - bessere Steuerung des Vorganges - separate Erzeugung von Schwel- und Klargasqualitäten - Absenkung des Staubanteiles im Klarglas durch verminderte Strömungsgeschwindigkeit.
Die Vorrichtung, mit der die beschriebene Filterwirkung erreicht wird, besteht im wesentlichen aus zwei konzentisch im Generatoroberteil angeordneten Zylindern mit durchbrochener Mantelfläche, zwischen denen der Vergasungsstoff entlanggeführt wird, ehe er in die Reaktionszonen des Generators gelangt, während das staubbeladene Rohgas durch entsprechende Anordnung des Gasabganges in radialer Richtung zwangsweise durch die ständig nachrutschende Schüttung geleitet wird. Der innere Zylinder ist am oberen Ende kegelförmig verschlossen, während der äußere Zylinder einen herkömmlichen Füllschacht mit durchbrochener Mantelfläche darstellt.
Die radiale Durchströmung der Filter schicht kann sowohl von innen nach außen als auch von außen nach innen erfolgen. Für beide Mölichkeit;en sind AufüIirungsbeispiele angegeben. Durch Anordnung zweier Gasabmsange ist weiterhin ein getrennter Abzug von Schwel- und Klargas möglich.
Ausführungsbeispiel 1 (Figur 1) Der Generator 1 besitzt einen Füllschacht 2 mit durchbrochener Mantelfläche. Innerhalb des Füllschachtes ist konzentrisch ein oben kegelig verschlossenes Rohr 3 mit ebenfalls durchbrochener Manüelfläche angeordnet. Das Rohr ist am unteren ende etwas verjüngt, aber grundsätzlich offen, damit; ins Rohrirlnere gelangter Staub aus dem Rohr heraus in die Schüttung gelangen kann.
Die Strecke s von der Unterkante des Rohres bis zur Höhe der Unterkante des Füllscliachtes muß größer/gleich der Strecke r zwischen den beiden Zylindermänteln sein, damit nur ein geringer Anteil des Rohgases direkt von unten in das innere Rohr strömt. Das innere Rohr 3 ist über ein Verbindungsrohr 4 direkt mit der Gasaustrittsöffnung 5 des Generators verbunden. Die Hauptmenge des Rohgases tritt aus der sich abböschenden Kohleschüttung 6 aus, passiert in raialer Richtung von außen nach innen die Filterschicht 7 und gelangt über das Verbindungsrohr 4 und die Gasaustrittsöffnung 5 aus dem Generator heraus in die nachfolgenden Anlagenteile.
Eine Zwangsführung des Rohgases ist möglich, wenn das Rohr am unteren Ende geschlossen ausgeführt ist. In diesem Falle ist jedoch die Rückführung von Staub aus dem inneren Rohr in die Schüttung nicht mehr möglich.
Zur Verminderung einer Randgängigkeit bei der Durchströmung der Schüttung kann das Rohgas durch besondere Leiteinrichtungen 8 in Form von Rohren und Stangen, die am Füllschacht befestigt werden, gezielt aus der Schüttung abgezogen werden. Bei getrennter Weiterverarbeitung von Elar- und Schwelgas wird noc) ein Klargasabgang 9 am Generatorkopf ungebraclz-t;.
Ausführungsbeispiel 2 Der Generator 1 besitzt einen Füllschacht 2 mit einer in einer bestimmten Zone durchbrochenen Mantelfläche, der nach unten durch einen konischen Ansatz, der bis dicht an den Generatorinnenmantel reicht, verlängert sein kann.
Innerhalb des Füllschachtes ist konzentrisch ein oben kegelig verschlossenes Rohr 3 angeordnet, das an seinem unteren Ende eine kegelförmige Erweiterung hat. Die Kohleschüttung bildet am Füllschacht den Böschungswinkel und am inneren Rohr den Böschungswinkel . Die Dimensionen von FüLlschacht; und innerem Rohr sind so aufeinander abgestimmt, daß die Strecke h gleich/größer der Strecke ist. Auf diese Weise und durch die Ausführung eines konischen 1satzes wird verhindert, daX das Rohgas am Generatormantel direkt aus der Schüttung in den Gassammelraum und in die Gasaustrittöffnung 5 strömt.
Das staubbeladene Rohgas tritt aus der sich abböschenden Kohleschüttung in das innere Rohr aus, passiert ir.
Höhe der durchbrochenen Mantelfläche von innen nach außen die Filterschicht 7 und gelangt über die Gasaustrittsöffnung 5 aus dem Generator heraus in die nachfolgenden Anlagenteile.
Bei getrennter Weiterverarbeitung von Klarglas und Schwelgas wird ein zusätzlicher Klasgasabgang 9 direkt vom inneren Rohr aus dem Generator herausgeführt.

Claims

ErSindungsansprüche 1. Verfahren zur ?estbettaruckergasung von Kohlen, insbesondere nichtbackender Kohle im brikettierten und nicht brikettierten Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß das im Generator aufsteigende Rohgas im Generatoroberteil zwangsweise in waagerechter Richtung rarial durch eine Schicht aus unzerfallenem Vergasungsstoff geleitet wirdfi die gegen Verlagerungen in Strötaungsriciung des Gases gesichert ist und sich kontinuierlich in Richtung Reaktionszone bewegt, wobei die Bedingungen so gewählt sind, daB der vom Rohgasstrom mitgeführte Staubanteil weitgehend rückgehalten und der Vergasung wieder zugeführt wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Rohgases durch eine Schicht Vergasungsstoff, die als Filterschicht wirkt, geleitet und nach erfolgter Beladung mit den Entgasungsprodukten über einen separaten Gasabgang als Schwelgas aus dem Generator herausgeführt wird, während der restliche Rohgasanteil den Generator als weitgehend teer- und phenolfreies Klargas verläßt.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Rohgasstrom unter Verwendung einer zentralen Gasabführung bzw. -zuführung die Pilterschicht von außen nach innen oder von innen nach außen durchströmt.
4. Vorrichtung zur Durchfahrung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (1) aus zwei im Generatoroberteil konzentrisch angeordneten Zylindern, dem Füllschacht (2) und dem inneren Rohr (3), die eine durchbrochene Mantelfläche besitzen, besteht und zwischen Püllschacht (2) und innerem Rohr (3) die Filterschicht (7) liegt, und daß die en-tstehenden freien Fasräume in lem nach oben geschlossenen inneren Rohr (3) bzw.

zwischen dem Füllschacht (2) und die Generatorinnenwand (12) der Gaszuführung bzw. Gasabführung dienen.
5. Vorrichtung nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, d3 der Generator (1) wahlweise einen oder zwei getrennte Gasabgänge (5; 9) besitzt, wobei iin Fall von zwei Gasabgängen die Absaugung der beiden unterschiedlichen Gasqualitäten aus den beiden, durch die konzentrischen Zylinder gebildeten Gassammelräume erfolgt.
6. Vorrichtung nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke s von der Unterkante des inneren Rohres (3) bis zur Höhe der Unterkante des Fullschachtes (2) der Strecke r zwischen dem J?üllschacht (2) und dem inneren Rohr (3) ist.