EP0148422A2 - Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Vergasung fester Brennstoffe - Google Patents

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EP0148422A2
EP0148422A2 EP84114834A EP84114834A EP0148422A2 EP 0148422 A2 EP0148422 A2 EP 0148422A2 EP 84114834 A EP84114834 A EP 84114834A EP 84114834 A EP84114834 A EP 84114834A EP 0148422 A2 EP0148422 A2 EP 0148422A2
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Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous gasification of solid fuels with a high water content, e.g. Biomass or raw lignite, in countercurrent, which is dried and heated and finally gasified in the glowing fuel bed, and in which the vapors released during drying on the glowing fuel bed are reduced and the generator gas is fed hot to the consumer, and a device for carrying out the method.
  • a high water content e.g. Biomass or raw lignite
  • Generator gases contain condensing components and are therefore either burned uncooled or cleaned beforehand by washing, with a loss of heat occurring.
  • the condensing components are flammable (phenols, tar) and partially non-flammable (water vapor).
  • it is known to dry the fuels before they are gasified by a part of the hot generator gas and to utilize the water content of the generator gas by introducing the vapors into the glowing fuel bed. But it works. Part of the generator gas is lost by chemically passing this part through the glowing fuel bed is changed.
  • the object of the invention is to improve the efficiency of such systems and to counter the disadvantages mentioned.
  • the process according to the invention is characterized in that the fuels to be gasified are dried in indirectly heated, in particular vibrating dryers, from which the vapors released are sucked off and blown directly into the glowing fuel bed. Further essential process features can be found in claims 2 to 5.
  • the device according to the invention for carrying out the method is characterized in that the dryer is arranged connected to the generator above it and has a steam outlet which opens into a gas distributor in the generator, and that a lock device for the dried fuel flowing through is provided between the generator and dryer . Further furnishing features can be found in subclaims 7 to 9.
  • the invention is shown in a schematic embodiment in FIG. 1.
  • Fig. 1 discloses a gas generating plant with a generator (1) and a dryer (1).
  • the fuel to be gasified such as water-containing biomass or raw lignite
  • the fuel to be gasified is introduced into the dryer (2) according to arrow (3) and heated on heat exchange surfaces (4), which can be vibrated if necessary to improve the mixing in the dryer.
  • the fuel is heated, it is dried; the vapors that are collected collect in the head space (5) above the fuel to be dried and are fed from there via the steam line (6) into the gas generator (1).
  • the feed takes place together with the necessary air (13) through a gas distributor (7).
  • the Fuel is introduced into the gas generator from the dryer (2) via a lock system (8) practically free of oxygen and heated by the rising hot gases above 200 ° C. so that the fuel decomposes.
  • the remaining ash is removed via the ash tray (9).
  • the hot generator gas leaves the generator via the exhaust (10).
  • the gasification takes place practically in three zones in the generator, with carbon being burned to C0 2 in the lowest zone with the development of heat.
  • the CO 2 generated in the zone below is converted into CO by glowing carbon.
  • the water vapor flowing past the glowing carbon is subjected to the water gas reaction, so that a CO-H 2 gas is formed.
  • the generator gas when air is used as an oxygen carrier, the generator gas contains a lot of incombustible nitrogen.
  • the oxygen in the air is converted into CO and the N 2 dilutes the combustible gas so that its calorific value is not particularly high.
  • Only by blowing in water vapor instead of a part of the air does hydrogen and CO increase and the nitrogen content decreases according to the air consumption.
  • the generator gas is burned as hot as possible, i.e. with the condensable components.
  • the temperature of the generator gas is probably lowered and part of the condensable substances such as pitch and tar is condensed on the fuel to be dried, so that the generator gas is easier to handle.
  • the generator gas in particular its hydrocarbon compounds from the smoldering zone, is converted into CO and H 2 , which results in a loss in calorific value. Since the vapors released during drying further dilute the generator gas, there is a further loss in calorific value, which is avoided by withdrawing the generator gas supplied to the consumer before the dryer (2).
  • the dryer (2) is flowed through by condensing steam at a temperature of about 200 ° C in coils or in built-in heating walls, the condensate being collected in a condensate collection vessel (14).
  • the condensate is expanded in a throttling point (15), whereupon steam of low pressure and evaporated condensate form in a flash steam generator (16).
  • the steam generated is blown into the generator (1) via the steam line (17), it flows through an ejector (18), the steam generated (6) sucking in the steam generated in the dryer (2) and with the low-pressure steam from the flash steam generator (16) can be mixed.
  • the condensate from the flash steam generator (16) is cooled in a condensate subcooler (19), the subcooling heat being released to the air at least in part, which is necessary for the operation of the generator (1).

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Abstract

Bei einem Vergaser (1) für feste Brennstoffe wird der Wirkungsgrad dadurch verbessert, daß die Trocknung des Brennstoffes indirekt durch kondensierenden Dampf erfolgt, dessen Kondensat entspannt wird, wobei der entstehende Dampf als Treibdampf zum Absaugen der im Trockner (2) entstehenden Dämpfe dient, und das Dampfgemisch als Oxidationsmittel für den im Brennstoffbett glühenden Kohlenstoff verwendet wird. Das entstehende Generatorgas wird heiß dem Verbraucher zugeführt. Durch diese Maßnahme wird der N2-Gehalt des Generatorgases gesenkt und damit der Heizwert erhöht. Ferner wird das Gebiet für die zu verwendenden Brennstoffe erweitert, indem auch stark wasserhältige Brennstoffe verarbeitet werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Vergasung fester Brennstoffe mit hohem Wassergehalt, wie z.B. Biomasse oder Rohbraunkohle, im Gegenstrom, die getrocknet und erhitzt sowie schließlich im glühenden Brennstoffbett vergast werden,und bei dem die bei der Trocknung freiwerdenden Dämpfe am glühenden Brennstoffbett reduziert werden und das Generatorgas heiß dem Verbraucher zugeführt wird, und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Es ist bekannt, Brennstoffe zu vergasen und dabei die bei der Trocknung freiwerdenden Dämpfe als Vergasungsmittel zu verwenden sowie Generatorgas zu erzeugen. Generatorgase enthalten kondensierende Bestandteile und werden daher entweder ungekühlt verbrannt oder vorher durch Wäsche gereinigt, wobei ein Wärmeverlust auftritt. Die kondensierenden Bestandteile sind brennbar (Phenole, Teer) und teilweise unbrennbar (Wasserdampf). Um den Heizwert des Generatorgases zu heben ist es bekannt, die Brennstoffe vor ihrer Vergasung durch einen Teil des heißen Generatorgases zu trocknen und den Wassergehalt des Generatorgases durch Einleitung der Dämpfe in das glühende Brennstoffbett zu verwerten. Hiebei geht aber. ein Teil des Generatorgases verloren, indem dieser Teil beim Durchgang durch das glühende Brennstoffbett chemisch verändert wird.
  • Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, den Wirkungsgrad derartiger Anlagen zu verbessern und den angeführten Nachteilen zu begegnen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der zu vergasenden Brennstoffe in indirekt beheizten, insbesondere vibrierenden Trocknern erfolgt, von welchen die freigesetzten Dämpfe abgesaugt und direkt in das glühende Brennstoffbett eingeblasen werden. Weitere wesentliche Verfahrensmerkmale sind den Ansprüchen 2 bis 5 zu entnehmen. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Trockner oberhalb des Generators mit diesem verbunden angeordnet ist und einen Dampfabzug aufweist, der in einen Gasverteiler im Generator mündet, und daß zwischen Generator und Trockner eine Schleuseneinrichtung für den durchströmenden getrockneten Brennstoff vorgesehen ist. Weitere Einrichtungsmerkmale sind den Unteransprüchen 7 bis 9 zu entnehmen.
  • Die Erfindung ist in der Fig. 1 in einer schematischen Ausführung dargestellt.
  • Fig. 1 offenbart eine Gaserzeugungsanlage mit einem Generator (1) und einem Trockner (1). Der zu vergasende Brennstoff, wie z.B. wasserhältige Biomasse oder auch Rohbraunkohle, wird gemäß Pfeil (3) in den Trockner (2) eingeführt und an Wärmetauschflächen (4), die gegebenenfalls um die Durchmischung im Trockner zu verbessern, vibriert werden können, erhitzt. Bei der Erhitzung des Brennstoffes wird derselbe getrocknet, die entstehenden Dämpfe sammeln sich im Kopfraum (5) oberhalb des aufgeschütteten zu trocknenden Brennstoffes und werden von dort über die Dampfleitung (6) in den Gasgenerator (1) eingespeist. Die Einspeisung erfolgt gemeinsam mit der notwendigen Luft (13) durch einen Gasverteiler (7). Der Brennstoff wird aus dem Trockner (2) über ein Schleusensystem (8) praktisch sauerstofffrei in den Gasgenerator eingebracht und durch die aufsteigenden heißen Gase über 2000 C erhitzt, so daß die Zersetzung des Brennstoffes stattfindet. Die zurückbleibende Asche wird über den Aschenteller (9) entfernt. Das heiße Generatorgas verläßt über den Abzug (10) den Generator. Die Vergasung findet im Generator praktisch in drei Zonen statt, wobei in der untersten Zone unter Wärmeentwicklung Kohlenstoff zu C02 verbrannt wird. In der folgenden Zone, die knapp darüber im Temperaturbereich bei 1000 C liegt, wird das in der darunterliegenden Zone erzeugte C02 durch glühenden Kohlenstoff in CO umgewandelt. Gleichfalls wird der vorbeiströmende Wasserdampf am glühenden Kohlenstoff der Wassergasreaktion unterzogen, so daß ein CO-H2-Gas entsteht. In der darüberliegenden dritten Zone findet praktisch ein Schwelen des im Trockner (2) vorgewärmten Brennstoffes statt, wobei neben hochwertigen Kohlenwasserstoffen auch Teere, H22 Ammoniak, Schwefelwasserstoff und andere Verbindungen freigesetzt werden. Aus dieser Gasumwandlung sieht man, daß bei der Verwendung von Luft als Sauerstoffträger das Generatorgas viel unbrennbaren Stickstoff enthält. Der in der Luft enthaltene Sauerstoff wird in CO umgewandelt und der N2 verdünnt das brennbare Gas, so daß dessen Heizwert nicht besonders hoch ist. Erst durch die Einblasung von Wasserdampf anstelle eines Teiles der Luft entsteht vermehrt Wasserstoff und CO und der Stickstoffgehalt wird entsprechend dem Luftverbrauch geringer. Um Wärmeverluste zu vermeiden, wird das Generatorgas möglichst im heißen Zustand, also mit den kondensierbaren Bestandteilen, verbrannt. Läßt man in bekannter Weise das entstehende Generatorgas durch den Trockner(2) strömen, so wird wohl die Temperatur des Generatorgases abgesenkt und ein Teil der kondensierbaren Stoffe wie z.B. Pech und Teer wird am zu trocknenden Brennstoff kondensiert, so daß das Generatorgas leichter zu handhaben ist. Es wird aber auch bei der Einblasung des wasserdampfhältigen Generatorgases in das Brennstoffbett das Generatorgas, insbesondere seine Kohlenwasserstoffverbindungen aus der Schwelzone in CO und H2 umgewandelt, wodurch ein Heizwertverlust gegeben ist. Da die bei der Trocknung freiwerdenden Dämpfe das Generatorgas weiter verdünnen, ist ein weiterer Heizwertverlust gegeben, der umgangen wird, indem das dem Verbraucher zugeführte Generatorgas vor dem Trockner (2) abgezogen wird.
  • Der Trockner (2) wird von kondensierendem Dampf mit einer Temperatur von etwa 200° C in Rohrschlangen oder in eingebauten Beheizungswänden durchströmt, wobei das Kondensat in einem Kondensatsammelgefäß (14) gesammelt wird. Das Kondensat wird in einer Drosselstelle (15) entspannt, worauf sich in einem Entspannungsdampferzeuger (16) Dampf von niedrigem Druck und ausgedampftes Kondensat bildet. Der erzeugte Dampf wird über die Dampfleitung (17) dem Generator (1) eingeblasen, wobei er durch einen Ejektor (18) strömt, wobei durch den Dampfabzug (6) die im Trockner (2) erzeugten Dämpfe angesaugt und mit dem Niedrigdruckdampf aus dem Entspannungsdampferzeuger (16) gemischt werden. Das Kondensat aus dem Entspannungsdampferzeuger (16) wird in einem Kondensatunterkühler (19) gekühlt, wobei die Unterkühlungswärme an die Luft zumindest zum Teil abgegeben wird, die für den Betrieb des Generators (1) notwendig ist.

Claims (9)

1) Verfahren zur kontinuierlichen Vergasung fester Brennstoffe mit hohem Wassergehalt, wie z.B. Biomasse oder Rohbraunkohle, im Gegenstrom, die getrocknet und erhitzt sowie schließlich im glühenden Brennstoffbett vergast werden und bei dem die bei der Trocknung freiwerdenden Dämpfe am glühenden Brennstoffbett reduziert werden und das Generatorgas heiß dem Verbraucher zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung der zu vergasenden Brennstoffe in indirekt beheizten Trocknern erfolgt, von welchen die freigesetzten Dämpfe abgesaugt und direkt in das glühende Brennstoffbett eingeblasen werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die indirekte Beheizung der Brennstoffe kondensierender Wasserdampf, insbesondere im Druckbereich zwischen 10 und 30 ata, verwendet wird, dessen Kondensat in einem Entspannungsdampferzeuger entspannt wird,und der entstehende Dampf,insbesondere gemeinsam mit den bei der Trocknung des Brennstoffes entweichenden Dämpfen, in das Brennstoffbett des Vergasers eingeblasen wird.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Entspannungsdampferzeuger abströmende Kondensat in einem Kühler zur Erwärmung des für den Vergaser benötigten Sauerstoffträgers, wie z.B. Luft, unterkühlt wird.
4) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Brennstoffbett entweichenden Dämpfe durch einen vom Dampf des Entspannungsdampferzeugers betriebenen Ejektor aus dem Trockner abgesaugt werden.
5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung des Brennstoffes in vibrierenden Trocknern erfolgt.
6) Einrichtung für die Vergasung und Trocknung fester Brennstoffe zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockner (2) obehalb des Generators (1) mit diesem verbunden angeordnet ist und einen Dampfabzug (6) aufweist, der in einen Gasverteiler (7) im Generator (1) mündet und daß zwischen Generator (1) und Trockner (2) eine Schleuseneinrichtung (8) für den durchströmenden getrockneten Brennstoff vorgesehen ist.
7) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Trockner (2) angeordneten Heizflächen (4) mit einem Kondensatsammelgefäß (14) verbunden sind und die Kondensatseite desselben über eine Drosselstelle (15) mit einem Entspannungsdampferzeuger (16) verbunden ist, von dem eine Dampfleitung (17) zum Gasverteiler (7) im Generator (1) führt.
8) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dampfleitung (17) ein Ejektor ((18) vorgesehen ist, der saugseitig über den Dampfabzug (6) mit dem Kopfraum (5) des Trockners (2) verbunden ist.
9) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das entspannte Kondensat des Entspannungsdampferzeugers (16) über einen Kondensatunterkühler (19) geführt ist, der in der Luftleitung (13) für den Generator (1) eingebunden ist.
EP84114834A 1983-12-20 1984-12-06 Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Vergasung fester Brennstoffe Withdrawn EP0148422A3 (de)

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