DE880380C

DE880380C - Process for gasifying dust-like or fine-grain fuels in suspension

Info

Publication number: DE880380C
Application number: DEK4354D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1942-03-31
Filing date: 1942-03-31
Publication date: 1953-06-22

Description

Verfahren zur Vergasung staubförmiger oder feinkörniger Brennstoffe in der Schwebe Es ist wiederholt vorgeschlagen «-orden, staubförmige oder feinkörnige Brennstoffe in der Schwebe mittels eines hocherhitzten Gemisches von Wasserdampf und Wassergas zu vergasen. Das in dem heißen Dampf-Gas-Gemisch enthaltene Wassergas dient hierbei als Wärmeträger, welcher die für die Wassergasbildung erforderliche Wärme in den. Gaser7euaer einführt.Process for gasifying pulverulent or fine-grain fuels in suspension It has been suggested repeatedly "orders, dusty or fine-grained Fuels in suspension by means of a highly heated mixture of water vapor and to gasify water gas. The water gas contained in the hot steam-gas mixture serves as a heat transfer medium, which is necessary for the formation of water gas Warmth in the. Gaser7euaer introduces.

Dieses bekannte Vergasungsverfahren, vielfach auch als Spülgasvergasung bezeichnet, hat sich in der Praxis aber bisher nicht einführen lassen. Der Grund dafür liegt im wesentlichen in der geringen Leistungsfähigkeit der nach dem Verfahren arbeitenden Anlagen im Verhältnis zu den Betriebs-und Anlagekosten sowie darin, daß der Brennstaub praktisch nur in unzureichendemAusmaß umgesetzt werden kann. Der anfallende Vergasungsrückstand enthält noch zu viel Brennbares.This well-known gasification process, often also called purge gas gasification referred to, but has not yet been introduced in practice. The reason this is essentially due to the poor performance of the process working systems in relation to the operating and system costs as well as therein, that the fuel dust can practically only be converted to an inadequate extent. The resulting gasification residue still contains too much combustible material.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren besteht darin, den Brennstaub vor der Umsetzung mit dem heißen Dampf-Gas-Gemisch teilweise mit einer beschränkten Menge Sauerstoff derart zur Reaktion zu bringen, daß der dabei nicht vergaste Brennstaubanteil durch die frei -erdende Reaktionswärme auf eine für die Wassergasbildung ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, worauf der Brennstaub ohne Abkühlung mit dem beißen Spülgas zum Zwecke der Wassergasbildung in Berührung gebracht wird.The method forming the subject of the invention consists in partially with the fuel dust before the reaction with the hot steam-gas mixture to bring a limited amount of oxygen to the reaction in such a way that the thereby non-gasified fuel dust fraction due to the free-grounding reaction heat to a A sufficiently high temperature is heated for the formation of water gas, whereupon the Fuel dust without cooling with the biting purge gas for the purpose of water gas formation is brought into contact.

Bei der Entwicklung des Verfahrens ging der Erfinder von der Überlegung aus, daß die Erwärmung des Brennstaubes durch heiße Gase nur sehr langsam vor sich geht, weil auch bei relativ geringen Gasgeschwindigkeiten der Brennstaub wegen seiner geringen Korngröße vom Gasstrommitgeführt wird und deshalb eine den Wärmeaustausch begünstigende Relativbewegung zwischen dem Gas und dem einzelnen Brennstaubkorn praktisch nicht stattfindet.DieWassergasreaktion ist aber nur dann möglich, wenn sowohl der gasförmige wie der feste Reaktionsteilnehmer sich auf der erforderlichen Reaktionstemperatur befindet. Trifft das nicht zu, wie es bei den bekannten Staubvergasungsverfahren der Fall ist, dann wird das Brennstaubkorn nur in einer relativ dünnen Randzone zur Vergasung ausgenutzt, während der Kern die Temperatur der Wassergasreaktion nicht erreicht -und infolgedessen an der Vergasung überhaupt nicht teilnimmt.When developing the process, the inventor started thinking from the fact that the fuel dust is only heated very slowly by hot gases goes, because even at relatively low gas velocities the fuel dust because of it small grain size is carried along by the gas flow and therefore a heat exchange favorable relative movement between the gas and the individual grain of fuel dust practically does not take place. The water gas reaction is only possible if both the gaseous and the solid reactants depend on the required Reaction temperature is. This is not the case, as is the case with the known dust gasification processes is the case, then the fuel dust grain is only in a relatively thin edge zone exploited for gasification, while the core is the temperature of the water gas reaction not reached - and as a result does not take part in the gassing at all.

Indem nun der Brennstaub vor dem Inberührungbringen mit dem heißen Spülgas teilweise mit Sauerstoff umgesetzt wird, vorzugsweise derart, daß der Brennstaub mit einem auf normaler oder mäßig erhöhter Temperatur befindlichen Strom von Sauerstoff oder Luft eingeblasen oder zusammen mit ihm in sonst geeigneterWeise in denReaktionsraum eingebracht wird, gelingt es, den gesamten Brennstaub hoch zu erhitzen. In diesem für die Wassergasbildung günstigen Zustand trifft der Brennstaub auf den Wasserdampf, mit dem er sich energisch umsetzt, wobei der Wärmeverbrauch der endothermen Wassergasreaktion durch das als Wärmeträger dienende Wassergas gedeckt wird.By now removing the fuel dust before coming into contact with the hot Purge gas is partially reacted with oxygen, preferably in such a way that the fuel dust with a stream of oxygen at normal or moderately elevated temperature or air blown in or together with it in any other suitable manner into the reaction room is introduced, it is possible to heat the entire fuel dust to a high level. In this In a favorable state for water gas formation, the fuel dust meets the water vapor, with which he energetically converts, with the heat consumption of the endothermic water-gas reaction is covered by the water gas serving as a heat transfer medium.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt eine praktisch vollständige Vergasung des im Brennstaub enthaltenen Verbrennlichen und sichert ferner eine hohe Leistung der Vergasungsanlage.The application of the method of the invention results in a practical one complete gasification of the combustibles contained in the fuel dust and secures also a high performance of the gasification plant.

Soll nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein an inerten Anteilen, namentlich an Stickstoff armes Nutzgas (Wassergas) erzeugt werden, so benutzt man zur Vorerhitzung des Brennstaubes bei der geschilderten partiellen Verbrennung ein Gas, das ganz oder nahezu ganz aus Sauerstoff besteht.If, according to the method according to the invention, an inert fraction, namely, useful gas (water gas) that is poor in nitrogen is generated, then one uses to preheat the fuel dust in the partial combustion described Gas that consists entirely or almost entirely of oxygen.

Es ist zwar an sich bekannt, Brennstaub mit reinem Sauerstoff zu vergasen. Diesen bekannten Verfahren gegenüber besitzt der Erfindungsgegenstand aber den Vorteil, daß nur ein Bruchteil (etwa 1o bis 20%) des Wärmebedarfs der Wassergasbildung, nämlich nur die zur Aufheizung des Brennstaubes auf die Reaktionstemperatur erforderliche Wärme, durch Umsetzen von Kohlenstoff mit Sauerstoff gedeckt zu werden braucht, während der Wärmebedarf im übrigen aus dem heißen Spülgas gedeckt wird. Dies hat zur Folge, daß der Verbrauch an vergleichsweise teuerem Sauerstoffgas beim Erfindungsgegenstand erheblich verringert und durch die billigere Wärme aus dem heißen Spülgas ersetzt wird. Das Spülgas mag 'hierzu beispielsweise in turmförmigen Gasbitzern nach Art der Hochofenwinderhitzer System Cowper vorgewärmt werden.It is known per se to gasify fuel dust with pure oxygen. However, compared to these known methods, the subject matter of the invention has the advantage that only a fraction (about 1o to 20%) of the heat requirement for water gas formation, namely only that required to heat the fuel dust to the reaction temperature Heat, which needs to be covered by the conversion of carbon with oxygen, while the heat requirement is otherwise covered by the hot purging gas. this has the consequence that the consumption of comparatively expensive oxygen gas in the subject of the invention significantly reduced and replaced by the cheaper heat from the hot purge gas will. For this purpose, the flushing gas may be used, for example, in tower-shaped gas blasters according to Art the Cowper blast furnace heater system can be preheated.

Wird auf einen geringen Gehalt des :@ utzgases an inerten Bestandteilen weniger Wert gelegt, was z. B. dann der Fall sein kann, wenn das erzeugte Nutzgas lediglich zur Beheizung durch Verbrennung mit Luft ausgenutzt werden soll, ist es mög- lich, den Brennstaub durch partielle Verbrennung mit Luft, vorteilhaft vorgewärmter Luft, zu erhitzen, bevor er mit dem heißen Spülgas in Berührung kommt.If a low content of inert gas in the: @ utzgases is less important, which z. For example, if the useful gas produced is only to be used for heating by combustion with air, it is possible to heat the fuel dust by partial combustion with air, advantageously preheated air, before it is mixed with the hot purging gas comes into contact.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Ausführungsform mit partieller Verbrennung des Brennstaubes mit reinem Sauerstoff od. dgl. geeignet zur Erzeugung eines im wesentlichen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff bestehenden Gases, das als Ausgangsstoff für die Synthese von Kohlenwasserstoffen an geeignetenKatalysatoren bestimmt ist.The method according to the invention is partial in the embodiment Combustion of the fuel dust with pure oxygen or the like. Suitable for generation a gas consisting essentially of carbon oxide and hydrogen, which as Starting material for the synthesis of hydrocarbons on suitable catalysts is determined.

Die Temperatur, auf die der Brennstaub vor dem Inberührungbringen mit dem Spülgas zu erhitzen ist, hängt im wesentlichen von der Reaktionsfähigkeit des Brennstoffes ab. Diese mag z. B. bei gewissen Braunkohlen eine Vorerhitzung auf etwa 80o' als ausreichend erscheinen lassen, während Steinkohlen vorteilhaft z. B.. auf 1,20o bis 130o° vorzuerhitzen sind. Vorteilhaft wird die Vorheizungstemperatur über die Entgasungs- oder die Entteerungstemperatur gelegt.The temperature to which the fuel dust reaches before contact is to be heated with the purge gas depends essentially on the reactivity of the fuel. This may e.g. B. preheating for certain brown coals to around 80o 'seem sufficient, while hard coals are beneficial z. B. preheat to 1.20o to 130o °. The preheating temperature is advantageous placed above the degassing or taring temperature.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the gasification of dusty or fine-grained Fuels in suspension by reacting with oxygen (air) and reacting endothermically Gasification agents, such as water vapor, in which the heat requirement for water gas formation in the reaction chamber from the sensible heat of a highly heated mixture of water vapor and water gas (flushing gas) is covered, characterized in that the fuel dust, before it comes into contact with the hot gas-steam mixture, with a restricted one Amount of oxygen or air is converted in such a way that the non-gasified fuel dust fraction due to the heat generated during the reaction with oxygen or air to a a sufficiently high temperature is heated for the formation of water gas. Referred publications: German Patent Nos. 686 761, 713 6i6.