EP0182404A2 - Verfahren zum Herstellen kohlehaltiger Pellets für die Vergasung - Google Patents

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EP0182404A2
EP0182404A2 EP85201686A EP85201686A EP0182404A2 EP 0182404 A2 EP0182404 A2 EP 0182404A2 EP 85201686 A EP85201686 A EP 85201686A EP 85201686 A EP85201686 A EP 85201686A EP 0182404 A2 EP0182404 A2 EP 0182404A2
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pellets
fine
weight
coal
hard coal
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EP0182404A3 (en
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Dieter Dr. Sauter
Udo Dr. Zentner
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Definitions

  • the invention relates to a process for producing carbon-containing pellets for gasification in a reactor in the pressure range from 5 to 150 bar with oxygen, water vapor and / or carbon dioxide as the gasifying agent, the pellets being placed in the reactor on a fixed bed which slowly moves downwards , into which the gasifying agent is introduced from below and under which the mineral components are removed as solid ash or liquid slag.
  • the invention has for its object to produce carbon-containing pellets in a simple manner, which can be gasified alone or together with granular fuel in a fixed bed. It is important that the pellets do not disintegrate during transport to the gasification reactor, even if a long transport path is necessary. Furthermore, the pellets in the reactor should have good gasification behavior and should not give rise to disruptions to the gasification operation.
  • this is achieved according to the invention in that only fine-grained hard coal with a grain size of less than 1 mm with a fine grain content with grain sizes of at most 2 mm of 3 to 10% by weight and a content of 70 to 80% by weight of a grain size of at most 63 mm is used, the fine-grained hard coal is mixed with bentonite so that the mixture has a bentonite content of 1 to 8% by weight, pellets with a water content of 15 to 25% by weight are formed from the mixture with the addition of water, and the pellets gives up the fixed bed in the moist, plastic state without drying.
  • the coals to be used for the pellets are hard coals of classes 0 to 9 according to DIN 23 003, which according to ASTM correspond to the coals of the classes "high volatile C-bituminous" to "anthracite". Fine-grained hard coal with a grain size of less than 0.35 mm is preferably used.
  • the various bentonites for example natural Na bentonites, activated Ca bentonites and also bentonite-rich raw clays are suitable as binders.
  • the bentonite binder can either placed in a grinding plant together with the coal or added to the ground hard coal in a mixer.
  • the coal and the bentonite if appropriate also together with a flux, are allowed to undergo a grinding process together, since a very homogeneous distribution of the binder is achieved in this way.
  • Fine-grain flux especially lime, can be useful if you want to lower the melting temperature of the coal ash.
  • the mixture to be pelletized contains the flux in a proportion of 2 to 15% by weight.
  • the bentonite also has the option of absorbing water and swelling it.
  • pelletizing plates water being used as the pelleting liquid.
  • a pelletizing plate for example, a rotary tube can also be used.
  • the finished pellets usually have a water content in the range from 15 to 25% by weight, this water content being primarily a function of the carbon substance and not or hardly dependent on the bentonite content.
  • these still moist pellets which usually have a plastic behavior, fully meet the requirements of a dust-free, mechanical handling during transport, handling and filling into the gasification reactor. This plastic behavior of the pellets is only achieved with bentonite as a binder and occurs with other clay-mineral coal components such as illite-containing filter sludges do not appear as binders.
  • the fine grain fraction with grain sizes up to a maximum of 4 mm is preferably 7 to 15% by weight and the fine fraction up to a maximum of 2 mm 4 to 8% by weight in the hard coal to be pelletized.
  • hard coal with an ash content of at least 10% by weight is preferably in the range from 15 to 40% by weight.
  • the moist, plastic pellets can be added to the fixed bed gasification as the sole fuel. However, it is of course also possible to mix the pellets together with granular coal with grain sizes in the range to gasify from 3 to 60 mm.
  • the filter sludge contains a grain size fraction of up to 2 mm of 7% by weight, a fraction of up to 4 mm of 12% by weight and a fraction of up to 63 mm of 78% by weight.
  • the mixture is formed into pellets of 8 to 16 mm in diameter on a pelletizing plate while spraying with water.
  • the moisture content of the pellets is 17.9% by weight, the pellets have diameters in the range from 12.5 to 16 mm and breaking strengths in the range from 25 to 32 N.
  • the pellets are subjected to the envelope test described, with less than 0.1% by weight of abrasion in the form of fine grain being less than 1 mm.
  • a non-baking, young gas coal from South Africa with 22% by weight ash and 5.3% moisture is ground to a grain size of less than 0.315 mm, the grain content up to a maximum of 2 mm 4 weight%, the proportion up to a maximum of 4 mm 10 weight% .% and the grain content up to a maximum of 63 mm is 71% by weight.
  • This ground coal is mixed with 50 g bentonite per kg coal (calculated as anhydrous) and then moistened with water. The mixture is fed to a pelletizing plate and shaped into pellets with the addition of water.
  • the pellets have a moisture content of 21.4% by weight, they have a diameter of 12.5 to 16 mm and an average strength of 35 N.
  • the pellets are subjected to the envelope test described, with only 0.9% by weight of abrasion in shape of fine grain with a grain size of less than 1 mm.
  • 50 t of the moist, not dried pellets are gasified in the gasification reactor already used for example 1 at a pressure of 25 bar.
  • the gasification runs without disturbances, the ashes can be easily removed and the results of the gasification correspond to those of granular coal.
  • the wet pellets were transported over a distance of 250 km in a railway wagon for bulk goods.
  • the pellets are unloaded into a deep bunker with clearing arm and then transported via rubber conveyor belts, screening machine, bucket elevator and scraper conveyor belt without any problems and completely dust-free.
  • the formation of fine grains of less than 3 mm is relatively low and is essentially limited to the area of the R äumarmes in deep bunker.
  • the further path of the pellets from the bunker via the weighing container, the lock and the coal distributor to the fixed bed of the gasification reactor is carried out without difficulty and without abrasion.
  • a non-baking lean coal with 25% by weight ash and 1.8% 4 moisture is ground to a grain size of less than 0.315 mm and mixed intensively with 40 g bentonite per kg coal (water-free calculated).
  • the ground coal has a grain fraction up to a maximum of 2 mm of 6% by weight, a fraction up to a maximum of 4 mm of 11% by weight and a fraction up to a maximum of 63 mm of 74% by weight.
  • the mixture is moistened and pellets of 8 to 20 mm in diameter are produced on a pelletizing plate when water is added.
  • the pellets have a moisture content of 18.7% by weight and a diameter in the range from 12.5 to 16 mm.
  • the average breaking strength of the pellets is 22 N. 400 kg of these pellets are subjected to the envelope test, which in turn produces only the smallest amounts of abrasion with grain sizes below 1 mm.
  • the pellets are first dried, with an average breaking strength of 70 N.
  • the strength values of the pellets practically do not change, so that they are fully suitable as feed for fixed bed gasification.
  • a weakly baking gas coal from Great Britain with 3.7% by weight of ash, 7.3% by weight of moisture and an expansion ratio of 1 is ground to a grain size of less than 0.315 mm.
  • the ground coal has a grain fraction namely to a maximum of 63 mm of 60 wt.%, A fraction up to at most 2 m M of only 1.7 wt.% And a fraction up to at most 4 mm of 3.9% by weight.
  • This ground coal is mixed with 6% by weight bentonite; The mixture is used to produce water-containing pellets with a moisture content of 29% by weight, as in Example 1.
  • the pellets have a strength of less than 10 N. They are not plastically deformable and behave very brittle, similar to dried pellets. Even small Z ug or shear stresses lead to the disintegration of the pellets.
  • the plastically deformable pellets are dried and coked under a pressure of 25 bar, they reach a strength of about 720 N.
  • the drying and coking of the brittle pellets described at the beginning only gives strength values in the range of 70 N.
  • a batch of 100 t of the moist , plastic pellets is easily gasified in a gasification reactor with liquid ash discharge with a mixture of water vapor and oxygen at a pressure of 25 bar. If the plastic wet pellets are produced with the addition of 3% by weight of limestone, the flow temperature of the ash in the gasification reactor is reduced by about 70 ° C.
  • the moist, plastic pellets are transported in barrels over a distance of more than 1000 km and then emptied into a bunker. This is done free of dust and abrasion. Finally, the pellets from the hopper without complications via a lock and a K ohleverteiler be added to the gasification reactor.
  • a non-baking, charcoal charcoal with 11% by weight ash and 1.8% by weight moisture is ground in a known manner.
  • the finest fractions of the ground coal are lower than usual for other, high-ash coal, because the grain fraction up to a maximum of 4 mm is 6% by weight, the grain fraction up to a maximum of 2 mm is 2.1% by weight, and the fraction up to a maximum of 63 mm amounts to 68% by weight.
  • moist pellets are produced with 4% by weight of bentonite as a binder, the pellets having a water content of 21% by weight and an average breaking strength of 17 N.
  • the pellets are not plastically deformable and break in the event of a fall from a greater height; even low tensile or shear stresses lead to disintegration; the pellets behave similarly to dried pellets.

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Abstract

Die Vergasung erfolgt im Druckbereich von 5 bis 150 bar mit Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel, wobei die Pellets im Vergasungsreaktor auf ein Festbett gegeben werden. Die Vergasungsmittel werden von unten in das Festbett eingeleitet, und mineralische Bestandteile zieht man als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett ab. Zum Herstellen der Pellets verwendet man nur feinkörnige Steinkohle einer Körnung kleiner 1 mm mit einem Feinkornanteil mit Korngrössen bis höchstens 2 Mikrometer von 3 bis 10 Gew.-% und einem Anteil von 70 bis 80 Gew.-% einer Körnung bis höcchstens 63 Mikrometer. Die feinkörnige Steinkohle wird mit Betonit gemischt, so dass das Gemisch einen Betonitgehalt von 1 bis 8 Gew.-% aufweist. Aus dem Gemisch formt man unter Zugabe von Wasser Pellets mit einem Wassergehalt von 15 bis 25 Gew.-% und gibt die Pellets im feuchten, plastischen Zustand ohne Trocknung im Festbett auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen kohlehaltiger Pellets für die Vergasung in einem Reaktor im Druckbereich von 5 bis 150 bar mit Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel, wobei die Pellets im Reaktor auf ein Festbett gegeben werden, das sich langsam nach unten bewegt, in das man die Vergasungsmittel von unten einleitet und unter dem die mineralischen Bestandteile als feste Asche oder flüssige Schlacke abgezogen werden.
  • Ein solches Verfahren ist aus dem Europa-Patent 10792 bekannt. Die Vergasung körniger Kohle im Festbett ist z.B. in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage (1977), Band 14, Seiten 383 bis 386 dargestellt. Einzelheiten des Vergasungsverfahrens mit festbleibender Asche sind den US-Patentschriften 3 540 867 und 3 854 895 sowie der deutschen Offenlegungsschrift 2 201 278 zu entnehmen. Die Verfahrensvariante mit Abzug flüssiger Schlacke ist in den britischen Patentschriften 1 507 905, 1 508 671 und 1 512 677 erläutert. Bei diesen bekannten Verfahren wird bevorzugt körniger Brennstoff mit einer Korngröße etwa im Bereich von 3 bis 60 mm in den Vergasungsreaktor gegeben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise kohlehaltige Pellets herzustellen, die allein oder zusammen mit körnigem Brennstoff im Festbett vergast werden können. Dabei ist es wichtig, daß die Pellets während des Transports zum Vergasungsreaktor nicht zerfallen, auch wenn ein langer Transportweg nötig ist. Ferner sollen die Pellets im Reaktor ein gutes Vergasungsverhalten zeigen und nicht zu Störungen des Vergasungsbetriebs Anlaß geben. Beim eingangs genannten Verfahren wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man nur feinkörnige Steinkohle einer Körnung kleiner 1 mm mit einem Feinkornanteil mit Korngrößen von höchstens 2 Mm von 3 bis 10 Gew. % und einem Anteil von 70 bis 80 Gew. % einer Körnung von höchstens 63 Mm verwendet, die feinkörnige Steinkohle mit Bentonit mischt, so daß das Gemisch einen Bentonit-Gehalt von 1 bis 8 Gew. % aufweist, aus dem Gemisch unter Zugabe von Wasser Pellets mit einem Wassergehalt von 15 bis 25 Gew.% formt und die Pellets im feuchten, plastischen Zustand ohne Trocknung dem Festbett aufgibt.
  • Die hier verwendete Abkürzung "Mm" bedeutet Mikrometer = 10-6 Meter. Jede Kornfraktion, von der nur die obere Fraktionsgrenze angegeben ist, hat als Untergrenze die (theoretische) Korngröße Null.
  • Bei den für die Pellets zu verwendenden Kohlen handelt es sich um Steinkohlen der Klassen 0 bis 9 nach DIN 23 003, denen nach ASTM die Kohlen der Klassen "high volatile C-bituminous" bis "anthracite" entsprechen. Vorzugsweise verwendet man feinkörnige Steinkohle mit Korngröße unter 0,35 mm.
  • Als Bindemittel eignen sich die verschiedenen Bentonite, z.B. natürliche Na-Bentonite, aktivierte Ca-Bentonite und auch bentonitreiche Rohtone. Das Bentonit-Bindemittel kann entweder zusammen mit der Kohle in eine Mahlanlage gegeben oder auch in einem Mischer der gemahlenen Steinkohle zugesetzt werden. Vorzugsweise wird man die Kohle und den Bentonit, gegebenenfalls auch noch zusammen mit einem Flußmittel, gemeinsam einen Mahlprozeß durchlaufen lassen, da auf diese Weise eine sehr homogene Verteilung des Bindemittels erreicht wird. Feinkörniges Flußmittel, insbesondere Kalk, kann zweckmäßig sein, wenn man die Schmelztemperatur der Kohlenasche herabsetzen will. In diesem Fall enthält das zu pelletierende Gemisch das Flußmittel in einem Anteil von 2 bis 15 Gew.%.
  • Es ist zweckmäßig, beim Mischen der feinkörnigen Steinkohle mit Bentonit etwas Wasser zuzusetzen, um ein staubfreies Arbeiten zu ermöglichen. Dabei hat der Bentonit auch die Möglichkeit, Wasser aufzunehmen und dadurch zu quellen.
  • Um aus dem Steinkohle-Bentonit-Gemisch Pellets zu formen, bietet sich die Verwendung bekannter Pelletierteller an, wobei als Pelletierflüssigkeit Wasser verwendet wird. Anstelle eines Pelletiertellers kann z.B. auch ein Drehrohr verwendet werden. Zweckmäßigerweise erzeugt man Pellets mit Durchmesser im Bereich von 6 bis 25 mm und vorzugsweise im Bereich von 8 bis 20 mm. Die fertigen Pellets haben üblicherweise einen Wassergehalt im Bereich von 15 bis 25 Gew.%, wobei dieser Wassergehalt vor allem eine Funktion der Kohlesubstanz ist und nicht oder kaum vom Bentonitanteil abhängt. Überraschend wurde gefunden, daß diese noch feuchten Pellets, die üblicherweise ein plastisches Verhalten zeigen, den Anforderungen einer staubfreien, mechanischen Handhabung beim Transport, beim Umschlagen und beim Einfüllen in den Vergasungsreaktor voll entsprechen. Dieses plastische Verhalten der Pellets wird nur mit Bentonit als Bindemittel erreicht und tritt bei anderen tonmineralischen Kohlebestandteilen wie beispielsweise illithaltigen Filterschlämmen als Bindemittel nicht in Erscheinung.
  • Eine geringe, auch natürliche Antrocknung der Formkörper bedeutet bereits einen spürbaren Plastizitätsverlust für die Pellets und bei einer weiteren Trocknung steigt die Bruchanfälligkeit der Pellets und damit auch die Staubbildung stark an. Daraus ergibt sich die Forderung, die Feuchtpellets mit dem sich bei der Pelletierung einstellenden Wassergehalt zu handhaben und der Vergasung zuzuführen. Zahlreiche Tests haben gezeigt, daß diese feuchten, plastischen Pellets aus feinkörniger Steinkohle und Bentonit auch im Festbett des Vergasungsreaktors den thermischen Beanspruchungen genügend standhalten. Im oberen Bereich des Festbettes des Vergasungsreaktors erfolgt ja bekanntlich zunächst eine teilweise Verkokung der Pellets, und erst in einem tieferen Bereich des Festbettes setzt der für die Vergasung typische starke Abbrand in heißerer und sauerstoffreicherer Atmosphäre ein. Der im Vergasungsreaktor von außen nach innen vordringende Kohlenstoffabbau bei der Vergasung der Pellets wurde genau studiert, und es zeigte sich, daß sich die Pellets in jeder Abbrandstufe hervorragend formstabil verhalten. Eine Bestätigung dieser Feststellungen konnte bei der inzwischen erfolgten Herstellung, Handhabung und Vergasung größerer Mengen an Feuchtpellets erbracht werden.
  • Vorzugsweise beträgt der Feinkornanteil mit Korngrößen bis höchstens 4 Mm 7 bis 15 Gew.% und der Feinstanteil bis höchstens 2 Mm 4 bis 8 Gew.% in der zu pelletierenden Steinkohle. Es ist zweckmäßig, Steinkohle mit einem Aschegehalt von mindestens 10 Gew.% zu verwenden, vorzugsweise liegt der Aschegehalt der Steinkohle im Bereich von 15 bis 40 Gew.%. Die feuchten, plastischen Pellets können als alleiniger Brennstoff in die Festbett-Vergasung gegeben werden. Es ist natürlich aber auch möglich, die Pellets zusammen mit körniger Kohle mit Korngrößen im Bereich von 3 bis 60 mm zu vergasen.
  • In den nachfolgend beschriebenen Beispielen wird ein Umschlagtest erwähnt, dem die Pellets unterzogen wurden, um ihre Stabilität beim Transport und beim mehrfachen Schütten aus verschiedenen Höhen zu prüfen. Dieser Test, der die Handhabung der Pellets in der Praxis simuliert, wird mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Die Pellets laufen zunächst auf einem ersten Förderband 1 zum Fuß 2 eines Schrägbandes 3, wobei die Fallhöhe A 1,5 m beträgt. Vom oberen Ende 4 des Schrägbandes 3 fallen die Pellets über eine Höhe B von 2,5 m auf ein zweites Förderband 5 und von da auf ein drittes Förderband 6, wobei die Fallhöhe C = 2 m beträgt. Vom Förderband 6 bis zum Bunker 7 beträgt die Fallhöhe D = 6 m, danach wandern die Pellets durch die Schütthöhe E des Bunkers 7 von etwa 6 m und fallen die Höhe F von 3,5 m in einen Schleusenbehälter 8. Vom unteren Ende des Schleusenbehälters 8 (Höhe H = 3 m) bis zur Schüttung im Reaktor 9 beträgt die Fallhöhe G = 1 m. Untersucht werden die Pellets schließlich beim Auslaufen aus dem unteren Ende 10 des Reaktors 9.
    • Beispiel 1
  • Eine schwach backende deutsche Gasflammkohle in Form von getrocknetem Filterschlamm (Aschegehalt 31 Gew.%, Feuchtigkeit 2,5 Gew.%, Blähzahl = 1) wird in aufgemahlenem Zustand mit Korngrößen unter 0,5 mm mit 40 g Bentonit pro kg Kohle (wasserfrei gerechnet) gemischt und die Mischung auf etwa 12 Gew.% Wassergehalt eingestellt. Der Filterschlamm enthält einen Korngrößenanteil bis höchstens 2 Mm von 7 Gew.%, einen Anteil bis 4 Mm von 12 Gew.% und einen Anteil bis höchstens 63 Mm von 78 Gew.%. Auf einem Pelletierteller wird die Mischung unter Besprühen mit Wasser zu Pellets von 8 bis 16 mm Durchmesser geformt. Der Feuchtigkeitsgehalt der Pellets beträgt 17,9 Gew.%, die Pellets haben Durchmesser im Bereich von 12,5 bis 16 mm und Bruchfestigkeiten im Bereich von 25 bis 32 N. Die Pellets werden dem beschriebenen Umschlagtest unterzogen, dabei fällt weniger als 0,1 Gew.% Abrieb in Form von Feinkorn unter 1 mm an.
  • Ein Transport der feuchten Pellets in einem 200 cm hohen, aufrecht stehenden Faß in einem gedeckten Eisenbahnwaggon über eine Strecke von 480 km ergibt keine Veränderung der Pellets, die nicht zusammengeklebt sind, sich leicht ausgießen lassen und keinen Abrieb bilden. In einem Vergasungsreaktor, in welchem das Festbett des zu vergasenden Brennstoffs eine Höhe von 4,5 m und einen Durchmesser von 1,5 m aufweist, werden 24 t dieser Feuchtpellets bei einem Druck von 25 bar mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Wasserdampf als Vergasungsmittel vergast. Diese Vergasung verläuft einwandfrei und entspricht der von körniger Kohle. Beim Vergasen der Pellets läßt sich die Asche ebenso wie beim Vergasen von körniger Kohle gut ausschleusen.
    • Beispiel 2
  • Eine nicht backende, junge Gaskohle aus Südafrika mit 22 Gew.% Asche und 5,3 % Feuchtigkeit wird auf eine Korngröße von unter 0,315 mm aufgemahlen, wobei der Körnungsanteil bis höchstens 2 Mm 4 Gew.%, der Anteil bis höchstens 4 Mm 10 Gew.% und der Körnungsanteil bis höchstens 63 Mm 71 Gew.% beträgt. Diese gemahlene Kohle wird mit 50 g Bentonit pro kg Kohle (wasserfrei gerechnet) gemischt und anschließend mit Wasser befeuchtet. Die Mischung wird einem Pelletierteller zugeführt und unter Zugabe von Wasser zu Pellets geformt. Die Pellets weisen einen Feuchtigkeitsgehalt von 21,4 Gew.% auf, sie haben einen Durchmesser von 12,5 bis 16 mm und eine durchschnittliche Festigkeit von 35 N. Die Pellets werden dem beschriebenen Umschlagtest unterworfen, wobei nur 0,9 Gew.% Abrieb in Form von Feinkorn der Korngröße unter 1 mm entsteht.
  • Um das Vergasungsverhalten der feuchten Pellets im Festbett zu prüfen, wird ein Teil der Pellets in einem Spülgasstrom mit einer Temperatur von 150°C getrocknet, wobei die Pellets eine Festigkeit von 60 bis 80 N erreichen. Auch eine anschließende Verkokung unter Bedingungen, wie sie für die Vergasung im Festbett typisch sind, zeigt, daß die Pellets nicht zerfallen, sondern mit einer Bruchfestigkeit von 50 bis 60 N eine befriedigende Pyrolysebeständigkeit besitzen.
  • 50 t der feuchten, nicht getrockneten Pellets werden in dem bereits für Beispiel 1 verwendeten Vergasungsreaktor bei einem Druck von 25 bar vergast. Die Vergasung verläuft ohne Störungen, die Asche läßt sich gut ausschleusen und die Ergebnisse der Vergasung entsprechen denen körniger Kohle.
  • Vor der Vergasung haben die Feuchtpellets einen Transport über eine Entfernung von 250 km in einem Eisenbahnwaggon für Schüttgüter hinter sich gebracht. Das Entladen der Pellets in einen Tiefbunker mit Räumarm und der anschließende Transport über Gummiförderbänder, Siebmaschine, Becherwerk und Kratzförderband erfolgt ohne Probleme und völlig staubfrei. Die Bildung von Feinkorn kleiner 3 mm ist relativ gering und im wesentlichen auf den Bereich des Räumarmes im Tiefbunker beschränkt. Der weitere Weg der Pellets aus dem Bunker über den Wägebehälter, die Schleuse und den Kohleverteiler auf das Festbett des Vergasungsreaktors erfolgt ohne Schwierigkeiten und ohne Abrieb.
    • Beispiel 3
  • Eine nicht backende Magerkohle mit 25 Gew.% Asche und 1,8 Gew.4 Feuchte wird auf eine Korngröße kleiner 0,315 mm gemahlen und intensiv mit 40 g Bentonit pro kg Kohle (wasserfrei gerechnet) gemischt. Die gemahlene Kohle besitzt eine Kornfraktion bis höchstens 2 Mm von 6 Gew.%, eine Fraktion bis höchstens 4 Mm von 11 Gew.% und eine Fraktion bis höchstens 63 Mm von 74 Gew.%. Die Mischung wird angefeuchtet, und auf einem Pelletierteller werden bei weiterer Wasserzugabe Pellets von 8 bis 20 mm Durchmesser erzeugt. Die Pellets haben einen Feuchtigkeitsgehalt von 18,7 Gew.% und Durchmesser im Bereich von 12,5 bis 16 mm. Die mittlere Bruchfestigkeit der Pellets liegt bei 22 N. 400 kg dieser Pellets werden dem Umschlagtest unterzogen, dabei entstehen wiederum nur geringste Mengen an Abrieb mit Korngrößen unter 1 mm.
  • Um das Verhalten beim Vergasen im Festbett zu prüfen, werden die Pellets zunächst getrocknet, wobei im Mittel Bruchfestigkeiten von 70 N entstehen. Bei der Verkokung unter einem Druck von 25 bar verändern sich die Festigkeitswerte der Pellets praktisch nicht, so daß sie als Einsatzgut für die Festbettvergasung voll geeignet sind.
    • Beispiel 4
  • Eine schwach backende Gasflammkohle aus Großbritannien mit 3,7 Gew.% Asche, 7,3 Gew.% Feuchte und einer Blähzahl von 1 wird auf eine Korngröße unter 0,315 mm aufgemahlen. Bei diesem Beispiel wird überprüft, welchen Einfluß der Gehalt an Feinstkorn für die Eigenschaften der Pellets hat. Die gemahlene Kohle besitzt nämlich eine Kornfraktion bis höchstens 63 Mm von 60 Gew.%, eine Fraktion bis höchstens 2 Mm von nur 1,7 Gew.% und eine Fraktion bis höchstens 4 Mm von 3,9 Gew.%. Diese gemahlene Kohle wird mit 6 Gew.% Bentonit gemischt; aus der Mischung stellt man wie in Beispiel 1 wasserhaltige Pellets mit einem Feuchtegehalt von 29 Gew.% her. Die Pellets haben eine Festigkeit von weniger als 10 N. Sie sind plastisch nicht verformbar und verhalten sich sehr spröde, ähnlich wie angetrocknete Pellets. Bereits geringe Zug- oder Scherbeanspruchungen führen zum Zerfall der Pellets.
  • Durch nochmaliges Mahlen eines Bruchteils der Gasflammkohle und anschließendes Mischen der zuvor gemahlenen Kohle erhöht man den Feinkornanteil mit Korngrößen von höchstens 2 Mm auf 4,8 Gew.% , den Anteil von höchstens 4 Mm auf 10 Gew.% und den Anteil von höchstens 63 Mm auf 72 Gew.%. Aus der Feinkohle mit diesem Kornspektrum werden wieder zusammen mit 6 Gew.% Bentonit Pellets in der bereits erläuterten Weise hergestellt; sie besitzen eine Feuchte von 25,9 Gew.% und eine mittlere Festigkeit von nunmehr 25 N. Die Pellets zeigen plastische Verformbarkeit bei gleichzeitig dichterem Gefüge. Beim Umschlagtest bildet sich nur 0,1 Gew.% Abrieb mit Korngrößen unter 1 mm. Die plastisch verformbaren Pellets werden getrocknet und unter einem Druck von 25 bar verkokt, dabei erreichen sie eine Festigkeit von etwa 720 N. Die Trocknung und Verkokung der eingangs beschriebenen spröden Pellets ergibt nur Festigkeitswerte im Bereich von 70 N. Eine Charge von 100 t der feuchten, plastischen Pellets wird in einem Vergasungsreaktor mit flüssigem Ascheaustrag mit einem Gemisch aus Wasserdampf und Sauerstoff bei einem Druck von 25 bar ohne Schwierigkeiten vergast. Stellt man die plastischen Feuchtpellets unter Zugabe von 3 Gew.% Kalkstein her, so wird die Fließtemperatur der Asche im Vergasungsreaktor um etwa 70°C gesenkt.
  • In weiteren Untersuchungen werden die feuchten, plastischen Pellets in Fässern über eine Entfernung von mehr als 1000 km transportiert und anschließend in einen Bunker entleert. Dies geschieht staub- und abriebfrei. Schließlich werden die Pellets aus dem Bunker ohne Komplikationen über eine Schleuse und einen Kohleverteiler in den Vergasungsreaktor gegeben.
    • Beispiel 5
  • Eine nicht backende, anthrazitische Kohle mit 11 Gew.% Asche und 1,8 Gew.% Feuchte wird in bekannter Weise aufgemahlen. Hierbei liegen die Feinstanteile der gemahlenen Kohle niedriger als bei anderen, aschereichen Steinkohlen üblich, denn die Kornfraktion bis höchstens 4 Mm beträgt 6 Gew.%, die Kornfraktion bis höchstens 2 Mm beträgt 2,1 Gew.%, und die Fraktion bis höchstens 63 Mm beläuft sich auf 68 Gew.%. Wie im Beispiel 2 werden Feuchtpellets mit 4 Gew.% Bentonit als Bindemittel hergestellt, wobei die Pellets einen Wassergehalt von 21 Gew.% aufweisen und eine mittlere Bruchfestigkeit von 17 N besitzen. Die Pellets sind nicht plastisch verformbar und zerbrechen bei einem Fall aus größerer Höhe, auch führen bereits geringe Zug- oder Scherbeanspruchungen zum Zerfall; die Pellets verhalten sich ähnlich wie angetrocknete Pellets.
  • Eine Anreicherung des Feinstanteils der Kohle durch mehrstufige Mahlung erzeugt ein breiteres Körnungsband. Dadurch kann die Kornfraktion von höchstens 4 Mm auf 9,3 Gew.%, die Fraktion von höchstens 2 Mm auf 3,6 Gew.% und die Fraktion von höchstens 63 Mm auf 77 Gew.% erhöht werden. Wie im Beispiel 2 werden aus dieser Kohle mit 4 Gew.% Bentonit Pellets mit 12,5 bis l6mm Durchmesser und 19,2 Gew.% Feuchte hergestellt, sie haben eine mittlere Bruchfestigkeit von 19 N. Die Pellets zeigen deutlich plastische Eigenschaften und gleichzeitig ein dichteres Gefüge und sind somit voll transportfähig. Die nachfolgende konvektive Trocknung zum Prüfen des Verhaltens im oberen Bereich eines Vergasungs-Festbettes ergibt mittlere Bruchfestigkeiten der Pellets von 90 bis 100 N; die Trocknung erfolgt bei 150°C. Eine Schwelung der Feuchtpellets unter Bedingungen, wie sie im Vergasungsreaktor vorliegen, ergibt Kokspellets von 60 N Festigkeit. Die plastischen Pellets sind also in jeder Hinsicht als Einsatzgut für den Vergasungsreaktor geeignet.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen kohlehaltiger Pellets für die Vergasung in einem Reaktor im Druckbereich von 5 bis 150 bar mit Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel, wobei die Pellets im Reaktor auf ein Festbett gegeben werden, das sich langsam nach unten bewegt, in das man die Vergasungsmittel von unten einleitet und unter dem die mineralischen Bestandteile als feste Asche oder flüssige Schlacke abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß man nur feinkörnige Steinkohle einer Körnung kleiner 1 mm mit einem Feinkornanteil mit Korngrößen bis höchstens 2 Mikrometer von 3 bis 10 Gew.% und einem Anteil von 70 bis 80 Gew.% einer Körnung bis höchstens 63 Mikrometer verwendet, die feinkörnige Steinkohle mit Bentonit mischt, so daß das Gemisch einen Bentonitgehalt von 1 bis 8 Gew.% aufweist, aus dem Gemisch unter Zugabe von Wasser Pellets mit einem Wassergehalt von 15 bis 25 Gew.% formt und die Pellets im feuchten, plastischen Zustand ohne Trocknung dem Festbett aufgibt.
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnige Steinkohle einen Feinkornanteil bis höchstens 4 Mikrometer von 7 bis 18 Gew.% aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnige Steinkohle nur Korngrößen von höchstens 0,35 mm aufweist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets Durchmesser im Bereich von 6 bis 25 mm aufweisen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinkornanteil mit Korngrößen bis höchstens 2 Mikrometer in der feinkörnigen Steinkohle 4 bis 8 Gew.% beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnige Steinkohle beim Mahlen mit Bentonit gemischt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Aschegehalt der Steinkohle mindestens 10 Gew.% beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aschegehalt der Steinkohle 15 bis 40 Gew.% beträgt.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das zu pelletierende Gemisch zum Herabsetzen der Ascheschmelztemperatur ein feinkörniges Flußmittel, insbesondere Kalk, mit einem Anteil von 2 bis 15 Gew.% enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets zusammen mit körniger Kohle mit Korngrößen im Bereich von 3 bis 60 mm dem Festbett aufgegeben werden.
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