DE3704044A1 - Verfahren zum entfernen unerwuenschter festanteile aus mittels pyrolytischer vergasung erzeugtem gas - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ver­ bessern des Abtrennes von Partikeln aus einem Gas, das in einer Anlage zur pyrolytischen Vergasung von festem Brenn­ stoff erzeugt wird, mit einem Wirbelschichtbett, das in einer Reaktionskammer mittels eines Gases erzeugt wird, wobei die leichten Bettpartikel des Wirbelschichtbetts vom oberen Ende der Reaktionskammer durch den Gasstrom abgezogen und aus diesem mittels eines Teileseparators abgetrennt und über die Rückführleitung zum Boden der Reaktionskammer zurückgeführt werden, wo neues granuliertes Brennmaterial hinzugeführt und erhaltene Asche abgeführt wird.

Kalköfen werden in der Zelluloseindustrie zur Wiedergewinnung von Ätzkalk aus caustifizierter grüner Lauge verwendet. In einem solchen Prozess wird kalter wässriger Kalkschlamm durch einen rohrförmigen sich drehenden Ofen hindurchgefördert und zwar im Gegenstrom zu heißem Abgas, das am entgegengesetzten Ende des Ofens erzeugt wird. In diesem Ofen wird der Kalk­ schlamm sukzessive getrocknet, erhitzt und wieder gebrannt, wobei die Temperatur des austretenden Ätzkalks im allgemeinen zwischen 1200 und 1400°Celsius liegt. Da dieser Prozess extrem viel Energie verbraucht, wird es als vorteilhaft erachtet, feste Brennstoffe, beispielsweise Holz, Rinde, sonstige Wald­ abfälle und Torf zu verwenden, welche getrocknet und unmittel­ bar als ein Pulver oder gasifiziert in einem zirkulierenden Wirbelschichtbett verbrannt werden.Das erzeugte Gas wird zum Betrieb des Kalkofens verwendet. Insbesondere dann, wenn der Brennstoff als Puder verbrannt wird, aber auch nach der Gasi­ fizierung, werden Einschlüsse wie Silicon und Aluminium oft über den Brennstoff in den chemischen Prozess übertragen. Diese Substanzen bewirken Probleme, beispielsweise durch Krustenbildung in den Verdampfern.

Der Grund für diese negativen Wirkungen liegt darin, daß die unerwünschten Substanzen, gemeinsam mit dem erzeugten Gas in Form sehr feinen Staubs übertragen werden. Normaler­ weise werden die Asche und der Staub in großen Partikel­ separatoren von dem Gas getrennt. Jedoch ist ein einziger kon­ ventioneller Separator, ungeachtet dessen ob es sich dabei um einen Zyklonseparator oder einen anderer Baurt handelt, nicht in der Lage, die feinsten Partikel in dem gewünschten Ausmaß und der gewünschten Wirksamkeit zu trennen.

Eine mögliche Lösung könnte sein, mehrere Partikelseparatoren hintereinander zu schalten, die in der Lage sind, die feinsten Partikel abzutrennen. Diese Partikel können einen Reaktor für eine Endverbrennung und Wiedergewinnung von Abwärme zugeführt werden, jedoch ist diese zusätzliche Anordnung weiterer Separatoren sehr teuer und verbraucht viel Energie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirkungsvolle Trennung von unerwünschten Festanteilen bereitzustellen, ohne daß weitere aufwendige Trennmittel erforderlich wären.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein genau bestimmter Anteil der Partikel, die von dem Partikelseparator zurückgeführt werden, aus der Rückführ­ leitung entfernt wird.

Der Anteil der entfernten Partikel liegt vorzugweise zwischen 1 und 2% des Gesamtbetrags des zirkulierenden Bettmaterials.

Vorzugweise wird das pyrolytische Gas zum Betrieb eines Kalkofens verwendet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert, welche in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Anlage zur Gasifikation zeigt.

Die Anlage weist ein Reservoir 10 für Biomasse auf, wie beispiels­ weise Waldabfälle, Baumrinde, Späne oder Torf, welche Materialien auf die Größe von Sägemehl gemahlen ist. Die Biomasse wird über einen Förderer 11, ein Ventil 12 und einen Einlaß 13 in eine Reaktionskammer 14 eingebracht. Der Boden dieser Kammer besitzt eine Verteilerplatte 15 in Form eines Gitter­ rostes und darunter angeordnet Mittel zur Zuführung von Druckluft 16 in die Kammer, sowie einen Auslaß 17 für die Asche und verbrauchtes Bettmaterial.

Ein Zyklonseparator 18 ist am oberen Ende der Reaktionskammer 14 vorgesehen und dient zum Trennen von Bettmaterial und anderen festen Partikeln, die in der Reaktionskammer infolge der Aktion der unter Druck stehenden Luft nach oben strömen. Diese festen Partikel werden oberhalb des Rosts 15 über eine Rückführleitung 19 in die Kammer zurückgeführt. Das erzeugte Gas wird von dem Separator 18 in die entgegengesetzte Richtung abgeleitet und als Brennstoff verwendet.

In der Reaktionskammer 14 wird ein Wirbelschichtbett erzeugt, das aus der Biomasse, inertem Material und granuliertem gebranntem Kalkstein besteht und durch einen Verbrennungs­ prozeß Wärme erzeugt. Nach der Gasifikation weisen die Rück­ stände der Biomasse Kohle und Asche und teilweise Sandein­ schlüsse auf. Der Zyklon-Separator 18 trennt diese Partikel zusammen mit dem Bettmaterial von dem gasförmigen Produkt. Die Kohle wird nach ihrer Rückkehr zum Gitterrost 15 am Boden der Kammer 14 gezündet und im unteren Bereich der Reaktions­ kammer unterhalb des Biomassen-Einlasses 13 verbrannt, so daß die Biomasse graduell erhitzt und durch einen kontrollierten Prozeß gasifiziert wird.

Der Zyklonseparator 18 trennt kleine und feine Granular­ partikel, die durch den Gasstrom aus dem oberen Ende der Kammer 14 gezogen werden. Die kleinsten Staubpartikel, die nachteiligen Substanzen, wie beispielsweise Silikon und Aluminium können jedoch dem Gasstrom zum Kalkofen 20 folgen.

Um dies zu verhindern, ist die Anlage mit Mitteln zum Ent­ fernen eines gesteuerten Anteils des Bettmaterials aus den Bereichen der Anlage ausgerüstet, an denen sich feine Granularpartikel konzentrieren. Aus diesem Grunde weist die Rückführleitung 19 einen Auslaß 21 auf, der beispielsweise als Fallschacht ausgebildet ist, der in in eine nach außen führende Förderschraube 24 einmündet, die ihrerseits mit einer anderen Förderschraube 23 verbunden ist, die von dem Auslaß 17 am Boden der Kammer 14 nach oben zu einem Behälter 22 führt.

Das Entfernen von feinem Kornmaterial vermindert den Anteil von unerwünschtem Staub im Produktgas erheblich. Test haben ergeben, daß lediglich 1 bis 2% des Gesamtbetrags an zirku­ lierendem Bettmaterial zu entfernen ist, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Das entfernte Bettmaterial enthält einen geringen Prozentsatz nicht verbrannter oder nicht gasifizierter Biomasse, jedoch hat dies keinen signifikaten Einfluß auf die Gesamtwirtschaftlichkeit der Anlage.

Die oben beschriebene Anlage ist in üblicher Weise mit einer thermischen Isolation (in der Zeichnung nicht dargestellt) nicht ausgestattet.

Claims (3)

1. Verfahren zum Verbessern des Abtrennens von Partikeln aus einem Gas, das in einer Anlage zur pyrolytischen Vergasung von festem Brennstoff erzeugt wird, mit einem Wirbelschichtbett, das in einer Reaktionskammer (14) mittels eines Gases erzeugt wird, wobei die leichten Bettpartikel des Wirbelschichtbetts vom oberen Ende der Reaktionskammer durch den Gasstrom abgezogen und aus diesem mittels eines Teileseparators (18) abgetrennt und über die Rückführleitung (19) zum Boden der Reaktions­ kammer zurückgeführt werden, wo neues granuliertes Brenn­ material hinzugeführt und erhaltene Asche abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein genau bestimmter Anteil der Partikel, die von dem Partikel­ separator (18) zurückgeführt werden, aus der Rückführ­ leitung (19) entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich­ net, daß das pyrolytische Gas zum Betrieb eines Kalk­ ofens verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der entfernte Anteil zwischen 1 und 2% des Gesamtbetrags des zirkulierenden Bettmaterials beträgt.