DE3843926A1

DE3843926A1 - Verfahren und reaktor zum vergasen fester brennstoffe

Info

Publication number: DE3843926A1
Application number: DE3843926A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Herbert; Gerhard Dipl Ing Schmitt
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1988-12-24
Filing date: 1988-12-24
Publication date: 1990-06-28
Also published as: DK662289A; ZA899840B; DK662289D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen körniger Brennstoffe im Festbett mit von unten in das Festbett eingeleiteten, Wasserdampf und Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmitteln, Abziehen der unverbrennlichen Rückstände unter dem Festbett, Aufgeben der Brennstoffe von einem Vorrat durch einen Auslauf auf das Festbett und Abziehen des Produktgases oberhalb des Festbettes.

Ein solches Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung sind aus dem deutschen Patent 23 52 900 und dem dazu korrespondierenden US-Patent 39 02 872 bekannt. Hierbei wird die Durchgasung des oberen Bereichs des Festbettes durch eine Rührvorrichtung verbessert. Ferner weist der Zentralbereich in der Nähe der Auslaufkanäle für die Kohle einen Verdrängungskörper auf, der die Kohle daran hindert, in diesen Zentralbereich in den oberen Teil des Festbettes zu gelangen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß der Zentralbereich des Festbettes schlechter durchgast wird als der Randbereich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise für eine gute Durchgasung des Zentralbereichs des Festbettes zu sorgen. Beim eingangs genannten Verfahren gelingt dies erfindungsgemäß dadurch, daß die Brennstoffe aus einem Ringspalt auf das Festbett rieseln, wobei der kleinste Durchmesser des Ringspalts das 0,3- bis 0,7-fache des größten Durchmessers des Festbettes beträgt und ein Teil der Brennstoffe vom Ringspalt aus zur Mitte des Festbettes rieselt.

Bei diesem Verfahren wird dafür gesorgt, daß sich in der Mitte des Festbettes eine Zone mit einem hohen Anteil an grobkörnigem Brennstoff ausbildet. Der feinkörnige Anteil des Brennstoffs, der sich gemeinsam mit dem grobkörnigen Anteil durch den Ringspalt nach unten bewegt, besitzt eine geringere Beweglichkeit und Rieselfähigkeit. Dadurch bewegt sich der grobkörnige Brennstoff mit größerer Wahrscheinlichkeit vom Ringspalt aus radial nach außen und nach innen, während der feinkörnige Brennstoff aufgrund seiner geringeren Rieselfähigkeit diese radiale Bewegung nicht oder kaum ausführt. Der Zentralbereich des Festbettes wird dadurch an grobkörnigem Brennstoff angereichert und somit von den von unten aufsteigenden Gasen aufgrund des verringerten Strömungswiderstands intensiv durchströmt. Da ein Teil der Gase im oberen Bereich des Festbettes in radialer Richtung zum Produktgas-Austritt strömen muß, wird auch der feinkornreiche Bereich mit ausreichender Intensität durchgast.

Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich sowohl für Gaserzeuger, bei denen die unverbrennlichen mineralischen Rückstände als feste Asche oder aber als flüssige Schlacke ausgetragen werden.

Einzelheiten des Verfahrens und des zugehörigen Reaktors werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Gaserzeuger in schematischer Darstellung im Längsschnitt und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 mit einer Sicht von unten auf den Ringspalt in maßstäblich vergrößerter Darstellung.

Der Reaktor weist als Hauptteile den zylindrischen Mantel (1), die Brennstoff-Vorratskammer (2), den Vergasungsmittel-Verteiler (3), die Kammer (4) für Asche oder Schlacke und den Abzug (5) für Produktgas auf. Im Reaktor werden körnige Brennstoffe mit einem breiten Kornspektrum im Bereich von etwa 2 bis 80 mm bevorzugt bei Drücken im Bereich von 10 bis 100 bar mit Sauerstoff und Wasserdampf als Vergasungsmitteln, wobei auch CO₂ beigemischt sein kann, vergast. Die Brennstoffe, insbesondere Kohle oder Braunkohle, bilden über dem Verteiler (3) ein Festbett (8).

Die Brennstoffe werden über eine nicht dargestellte Schleuse periodisch durch den verschließbaren Zulauf (9) in die Vorratskammer (2) gegeben und fließen von da aufgrund der Schwerkraft allmählich durch einen Ringspalt (10) nach unten auf das Festbett (8). Bei der Verteilung des Brennstoffs auf das Festbett wird auf jegliche drehende Teile verzichtet. Aus der Kammer (4) wird Asche oder Schlacke über eine ebenfalls nicht dargestellte Schleuse abgezogen.

Der Ringspalt (10) wird nach innen durch einen Kegel (11) begrenzt, dessen Basis einen Durchmesser (Q), vgl. Fig. 2, aufweist, der das 0,3- bis 0,7-fache des größten Innendurchmessers des Mantels (1) beträgt. Der Ringspalt (10) muß genügend breit sein, damit die Brennstoffe ungehindert hindurchfließen können. Es empfiehlt sich deshalb eine Breite vom 1,5- bis etwa 4-fachen des Durchmessers des größten Brennstoffkorns. Der Kegel (11) kann in vertikaler Richtung verstellbar ausgebildet sein, was aber in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Durch dieses Verstellen läßt sich die Kornverteilung im Zentralbereich (8 a) des Festbettes etwas verändern.

Da mit unterschiedlicher Korngröße des Brennstoffs auch eine unterschiedliche Rieselfähigkeit verbunden ist, bildet sich wegen der größeren Beweglichkeit des Grobkorns im Zentralbereich (8 a) des Festbettes eine Zone aus, die mit grobkörnigem Brennstoff angereichert ist. Das Feinkorn mit seiner geringen Rieselfähigkeit reichert sich direkt unterhalb des Ringspaltes (10) an, so daß um den Zentralbereich (8 a) eine Ringzone (8 b) mit relativ hohem Anteil an Feinkorn entsteht. Der Außenbereich (8 c) des Festbettes enthält wiederum bevorzugt grobkörnigen Brennstoff wegen der besseren Rieselfähigkeit dieser Fraktion. Wichtig ist hierfür, daß der Brennstoff vom Ringspalt (10) aus als Schüttung ungehindert zum Zentrum des Festbettes (8) fließen kann. Dabei bildet sich im Zentrum des Festbettes auf seiner Oberseite zwangsläufig eine Senke (8 d) aus.

Beim Vergasungsbetrieb strömt das in der Leitung (12) herangeführte Vergasungsmittelgemisch vom Verteiler (3) aufwärts durch das Festbett (8). Beim Verteiler kann es sich z.B. um einen an sich bekannten Drehrost handeln. Die gas- und dampfförmigen Vergasungsmittel strömen im Festbett (8) nach oben bevorzugt den Weg des geringsten Strömungswiderstands, deshalb wird auch der nicht leicht zu durchgasende Zentralbereich (8 a), in welchem grobkörnige Brennstoffe angereichert sind, intensiv durchströmt. Bei bekannten Gaserzeugern gibt es nicht selten Schwierigkeiten mit der Durchgasung des Zentralbereichs, weil hier feinkörniger Brennstoff angereichert ist. Die Gase, die im Zentralbereich (8 a) nach oben strömen, strömen im oberen Bereich des Festbettes quer durch die Feinkornzone (8 b), um schließlich über den brennstofffreien Gassammelraum (13) zum Abzug (5) zu gelangen. Dabei wird das Feinkorn, das an sich reaktionsfreudiger als das Grobkorn ist, ebenfalls wirksam vergast. Abweichend von der Zeichnung ist es auch möglich, das Produktgas zentral unter dem Kegel (11) über der Senke (8 d) abzusaugen, wobei die Feinkornzone (8 b) bevorzugt vom Außenbereich (8 c) her durchgast wird.

Claims

1. Verfahren zun Vergasen körniger Brennstoffe im Festbett mit von unten in das Festbett eingeleiteten, Wasserdampf und Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmitteln, Abziehen der unverbrennlichen Rückstände unter dem Festbett, Aufgeben der Brennstoffe von einem Vorrat durch einen Auslauf auf das Festbett und Abziehen des Produktgases oberhalb des Festbettes, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffe aus einem Ringspalt auf das Festbett rieseln, wobei der kleinste Durchmesser des Ringspalts das 0,3- bis 0,7-fache des größten Durchmessers des Festbettes beträgt und ein Teil der Brennstoffe vom Ringspalt aus zur Mitte des Festbettes rieselt.

2. Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe im Festbett mit von unten in das Festbett eingeleiteten, Wasserdampf und Sauerstoff enthaltenden Vergasungsmitteln, Abziehen der unverbrennlichen Rückstände unter dem Festbett, Aufgeben der Brennstoffe von einem Vorrat durch einen Auslauf auf das Festbett und Abziehen des Produktgases oberhalb des Festbettes, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf aus einem Ringspalt besteht, dessen kleinster Durchmesser das 0,3- bis 0,7-fache des größten Durchmessers des Festbettes beträgt.

3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt durch einen in den Vorratsbereich hineinragenden Kegel begrenzt ist.

4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel in vertikaler Richtung verstellbar ausgebildet ist.