DE3233774C2

DE3233774C2 - Verfahren und Anlage zur Vergasung kohlehaltigen Materials

Info

Publication number: DE3233774C2
Application number: DE3233774A
Authority: DE
Inventors: Johansson Hofors Börje; Sven 81300 Hofors Santén
Original assignee: SKF Steel Engineering AB
Current assignee: SKF Steel Engineering AB
Priority date: 1982-03-01
Filing date: 1982-09-11
Publication date: 1985-09-26
Also published as: FI823440A0; KR880000353B1; ATA364182A; CA1208021A; DE3233774A1; IN156382B; AT389887B; PL135926B1; FR2522333B1; BE894675A; PL239081A1; NL8203909A; FR2522333A1; KR840002023A; MX161612A; PH18531A; ZA827876B; AU546482B2; NZ202333A; BR8206416A

Abstract

In einem Verfahren zur Vergasung von kohlehaltigem Material zu einer hauptsächlich aus CO und H ↓2 bestehenden Gasmischung mit einem Gesamtanteil von CO ↓2 und H ↓2 von weniger als 12% wird kohlehaltiges Material in stückiger Form durch eine Schleuse in einen Reaktor von oben her bis zu einer vorgegebenen Füllhöhe eingebracht. Das erzeugte Gas wird aus dem Reaktor in einer unter der Oberfläche des kohlehaltigen Materials liegenden Höhe abgezogen. Oxidationsmittel und/oder Wärmeenergie wird über der Oberfläche des kohlehaltigen Materials, jedoch unter der Höhe des Gasauslasses des Reaktors zugeführt.

Description

— daß die obere Brenneranordnung ein im Schacht (1) zentral angeordneter, nach unten auf eine freie Oberfläche des Brennstoffbettes gerichteter Plasmabrenner (7) ist,

— daß die untere Brenneranordnung aus einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten, in den Schacht (1) einmündenden Plasmabrennern (3) besteht

— und daß den Plasmabrennern (3, 7) noch Zuführlanzen (2,8,9) für Vergasungsmittel zugeordnet sind.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Zuführungsleitungen (11) für Vergasungsmittel oberhalb des mittigen Produktgasabzuges (4) angeordnet sind.

Die Erfindung betrifft einen Generator für die Erzeugung eines hauptsächlich aus CO und H2 bestehenden Produktgases aus stückigem, kohlenstoffhaltigem Material durch Doppelfeuervergasung, bestehend aus einem Schacht mit einer gasdichten oberen Beschickungsvorrichtung für den stückigen Brennstoff, einer unteren Abzugvorrichtung für Schlacke oder Asche, einer unteren sowie einer oberen Brenneranordnung und einem mittigen Produktgasabzug, wobei die aus den Brenner?nordnungen austretenden Heizgase und Vergasungsmittel in das Brennstoffbett des Schachtes eingeleitet werden.

Mit einem gattungsgemäßen Generator (DE-PS 8 95 362) wird Kohle in einem Schachtofen oder einer Retorte vergast und auch eine partielle Vergasung im Zusammenhang mit dem Verkoken durchgeführt Dabei stört, daß es unmöglich ist, das Verhältnis zwischen CO und H₂ im erzeugten Gas zu regeln, wobei ein schwerwiegender Nachteil darin zu sehen ist, daß das Gas noch eine Anzahl von unerwünschten Substanzen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Phenole und Teer enthält — Teer ensteht hauptsächlich dann, wenn die Vergasung bei niedriger Temperatur, d. h. bei Temperaturen unter 100O⁰C, und unter reduzierenden Bedingungen stattfindet Das gilt auch für andere bekannte Generatoren (DE-PS 6 20 392, J. Schmidt, »Technologie der Gaserzeugung«, Bd. II, 1966, Seite 110, Ul), die ebenfalls mit Ober- und Unterfeuer sowie mittigem Gasabzug betrieben werden.

Um diese Nachteile auszuschalten wurden andere Verfahren entwickelt bei denen z. B. die Vergasung mit Staubbrennern, die auf ein Bett aus stückigem Brennstoff gerichtet sind, unter hohen Temperaturen erfolgt (DE-AS 10 42 817). Das Brennstoff-Festbett wird unten für den Abzug von Schlacke zusätzlich mit Sauerstoff beschickt

Dabei ist die Möglichkeit einer Beeinflussung des Verhältnisses zwischen den Generator verlassendem CO und H₂ äußerst gering.

Ferner ist es bekannt, wasserstoffhaltige Gase aus festen Brennstoffen in Festbettgeneratoren zu erzeugen (DD-PS 133 816), aus denen die Vergasungsrückstände am Generatorunterteil in fester oder flüssiger Form abgezogen werden, wobei am Generatorunterteil Vergasungsmittelgemische im Gegenstrom zur Bewegung des Brennstoffes kontinuierlich eingeführt werden, die Sauerstoff enthalten, und am Generatoroberteil Gasgemische im Gleichstrom zur Bewegung des Brennstoffes eingespeist werden, die Sauerstoff enthalten, und wobei das gesamte aus dem Generatorunterteil nach oben wie auch das aus dem Goneratoroberteil nach unten strömende Gas aus dem mittleren Teil des Generators abgezogen wird. Dabei werden die am Generatoroberteil eingeführten Vergasungsmittelgemische, die Sauerstoff enthalten, vor Eintritt in die Brennstoffschflttung mit Brenngasen zur Reaktion gebracht und werden die am Generatoroberteil eingeführten Vergasungsmittelgemische, die molekularen Wasserstoff enthalten, ebenfalls vor Eintritt in die Brennstoffschüttung verbrannt oder partiell oxidiert
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Generator so weiterauszubilden, daß auf einfache Weise eine Steuerung des CO/H2-Verhältnisses herbeigeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst

— daß die obere Brenneranordnung ein im Schacht zentral angeordneter, nach unten auf eine freie Oberfläche des Brennstoffbettes gerichteter Plasmabrenner ist

— daß die untere Brenneranordnung aus einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten, in den

Schacht einmündenden Plasmabrennern besteht

— und daß den Plasmabrennern noch Zuführlanzen für Vergasungsmittel zugeordnet sind.

Nach bevorzugter Ausführungsform können weitere Zuführungsleitungen für Vergasungsmittel oberhalb des mittigen Produktgasabzuges angeordnet sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Generator erfolgt die Vergasung bei hoher Temperatur und unter oxidierenden Bedingungen. Gleichzeitig passiert das anfänglich hergestellte Gas ein heißes Bett aus Koks oder kokshaltigem Material, wobei sein H₂O-GeHaIt mit Kohlenstoff reagiert und H₂ und CO bildet Da die Wärmeenergie über Plasmabrenner zugeführt wird, läßt sich das CO/ H₂-Verhältnis des Gases einfach und genau steuern, weil das Verhältnis zwischen H₂O, CO₂ und O₂ im Vergasungsmittel innerhalb weiter Grenzen variiert werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Generators im Längsschnitt; und

F i g. 2 eine in bezug auf das Unterteil des Generators abgewandelte Ausführung der Anlage gemäß Fig. 1.

Der in F i g. 1 dargestellte Generator und die Abwandlung gemäß Fig.2 bestehen aus einem Schacht 1, der am Boden mit Zuführlanzen 2 und Plasmabrennern

3

3 versehen ist, welche vorzugsweise symmetrisch rund gen Material auf seinem Weg nach unten reagieren und um den Schacht 1 angeordnet sind Diese Zuführlanzen dabei hauptsächlich CO und H₂ erzeugen. Das haupt-2 sind mit Speiseeinrichtungen für ein Vergasungsmittel sächlich aus CO und H2 bestehende Gas kann den wie beispielsweise Sauerstoff, H₂O oder CO₂ und mögli- Schacht 1 durch die Trommel 4 verlassen, cherweise pulveriges kohlehaltiges Material versehen. 5 Es kann ratsam sein, Schlackenbildner in dieser Höh ξ Oberhalb dieser Zuführlanzen 2 ist der Schacht 1 mit durch die Zuführlanzen 2 zuzuführen und die Viskosität einer kreisringförmigen Trommel 4 mit einem Gasaus- und den Schmelzpunkt der Schlacke und/oder Schwe-Iaß 5 für den Abzug von im Schacht 1 erzeugtem Gas fel-Absorptionsmittel, welche Ca und/oder Mg enthalversehen. Der Schacht 1 besitzt oben eine gasdichte ten wie beispielsweise Dolomitpulver, zu regeln. Es ist Schleuse 6 für die Zufuhr von kohlehaltigem Material in 10 auch möglich, die Wärmezufuhr über Plasmabrenner in stückiger form sowie eine Rohrleitung für den An- dieser Höhe teilweise durch Verbrennung des Brennschluß eines Plasmabrenners 7 und Zuführlanzen 8,9 für stoffes mittels Sauerstoff zu ersetzen, ein Vergasungsmittel Zuführeinrichtungen 11, 12 für Falls eine flüssige Schlacke gewünscht wird, so müßte

die eventuell erforderliche Zufuhr eines besonderen die Temperatur in der Reaktionszone vor den Zuführ-Vergasungsmittels münden in den Schacht in einer Hö- 15 lanzen 2 im unteren Teil des Schachtes 1 auf über he zwischen der Oberfläche 10 des festen Materials im 1600⁰C gehalten werden. Wenn der Generator mit Schacht 1 und der kreisringförmigen Trommel 4. Um fester Asche betrieben wird, so müßte diese Temperatur das Verfahren mit flüssiger Schlacke oder fester Asche unter 1400° C gehalten werden, durchführen zu können, ist das Unterteil des Schachtes 1 Der Generator zur Vergasung von kohlehaltigem

entweder mit einem Abzugskanal 13 (F i g. 1) für Schlak- 20 Material bietet beträchtliche Möglichkeiten einer Regeke oder einem sich drehenden Ausgabetisch 14 (F i g. 2) lung des H2/CO-Verhältnisses im erzeugten Gas, und versehen. Der dargestellte Generator arbeitet folgen- zwar weil zum einen, da das Verhältnis von O2/H2O im dermaßen: Vergasungsmittel reguliert werden kann, und zum ande-

Um die erwünschte Vergasung durchzuführen, wird das ren weil die Wärmezufuhr in die durch teilweise Verkohlehaltige Material in stückiger Form eventuell zu- 25 brennung und die durch die Plasmabrenner wahlweise sammen mit einem Schwefelbinder wie beispielsweise aufgeteilt werden kann.

Dolomit durch die Schleuse 6 in den Schacht 1 bis zu

einer vorgegebenen Höhe eingebracht Wärmeenergie Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

wird durch einen oder mehrere Plasmabrenner 3 bzw. 7

zugeführt und gleichzeitig wird Vergasungsmittel wie beispielsweise O₂, CO₂ oder H₂O über die Zuführlanzen 2 bzw. 8 bzw. 9 zugeführt Das kohlehaltige Material in stückiger Form, welches aus Kohle, Koks, Lignit künstlicher Kohle oder teilweise verkohltem Holz usw. bestehen kann, wird infolgedessen unter oxidierenden Bedingungen einer hohen Temperatur unterworfen, woraufhin die flüchtigen Bestandteile freiwerden und mit dem Vergasungsmittel reagieren, wobei sie hauptsächlich CO und H2 erzeugen, während der nichtflüchtige Teil verkokt wird und ein festes koksartiges Produkt in stükkiger Form bildet Wichtig ist, daß ein Überschuß an Vergasungsmittel zugesetzt wird, um die Bildung von Ruß zu verhindern. Vergasungsmittel, welches mit den flüchtigen Bestandteilen des kohlehaltigen Materials nicht reagiert hat, kann weiter unten im Schacht 1 mit dem erzeugten Koks reagieren und zusätzlich CO und möglicherweise H₂O bilden. Die im oberen Teil des Schachtes 1 über der Höhe der kreisringförmigen Trommel 4 gebildeten Produkte sind daher Produkte, welche dem Koks ähneln, der seinen Weg durch den Schacht 1 nach unten fortsetzt, sowie ein gasförmiges Produkt, welches hauptsächlich aus CO und H₂ besteht und den Schacht 1 durch die Trommel 4 verläßt Die Temperatur an der Oberfläche des körnigen Materials im Schacht 1 kann etwa 2000° C erreichen, während das den Schacht 1 durch die Trommel 4 verlassende Gas eine Maximaltemperatur von 1500⁰C besitzt Eine Anzahl von Zuführlanzen 2 ist rund um das Unterteil des Schachtes 1 angeordnet welcher mit Plasmabrennern 3 und mit Speiseeinrichtungen für Sauerstoff sowie mit Speiseeinrichtungen für ein Vergasungsmittel und eventuell pulverigem kohlehaltigen Material bestückt sind. In dieser Höhe wird sowohl das nach unten durch den Schacht 1 fallende koksartige Material sowie jegliches pulverförmige kohlehaltige Material, welches eingeblasen wurde, vollständig vergast. Alles CO2 und H₂O, welches die Reaktionszone kurz vor den Zuführlanzen 2 verläßt, kann weiter oben im Schacht 1 mit dem klumpi-

Claims

Patentansprüche:

1. Generator für die Erzeugung eines hauptsächlich aus CO und H₂ bestehenden Produktgases aus stückigem, kohlenstoffhaltigem Material durch Doppelfeuervergasung, bestehend aus einem Schacht mit einer gasdichten oberen Beschickungsvorrichtung für den stückigen Brennstoff, einer unteren Abzugvorrichtung für Schlacke oder Asche, einer unteren sowie einer oberen Brenneranordnung und einem mittigen Produktgasabzug, wobei die aus den Brenneranordnungen austretenden Heizgase und Vergasungsmittel in das Brennstoffbett des Schachtes eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet,