EP0523815A1 - Process for fabrication of synthesis or fuel gases from pasty or solid refuse or waste materials or from low-grade fuels in gasification reactor - Google Patents
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- EP0523815A1 EP0523815A1 EP92202501A EP92202501A EP0523815A1 EP 0523815 A1 EP0523815 A1 EP 0523815A1 EP 92202501 A EP92202501 A EP 92202501A EP 92202501 A EP92202501 A EP 92202501A EP 0523815 A1 EP0523815 A1 EP 0523815A1
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- C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
- Inferior fuels such as wet brown coal or hard coal with a high tar content, old iron, etc.
- the product gas can be free or almost free of impurities which reduce the calorific value and restrict further use and pollute the environment.
- a shaft-shaped gasification reactor has been developed, the special feature of which is that the bulk material bed in the primary gas chamber is constructed in two layers.
- a first layer of the bulk bed consists of a relatively high quality coke.
- the second layer of the bulk bed is stored as a relatively thin layer on the first bulk layer and is formed by the inferior fuel.
- the free bulk surface of the second bulk material layer faces the primary gas burner in the primary gas chamber.
- a fuel, oxygen or air and possibly water vapor are applied to the primary gas burner and provide the sensible heat required for the endothermic gasification process.
- the primary gas burner z. B. used oils and a pasty residue from a paper mill.
- the primary gas generated by the combustion in the burner occurs at a temperature of 1500 to 1800 ° C.
- the cargo to be gasified low-quality fuel, e.g. a mixture of used tires and deinking sludge
- the raw gas has z. B. 1,864 ° C and then flows through the second bed of coke and leaves it as a finished product gas at the top of the shaft gasifier.
- the primary gasification is set either via the ratio of oxygen to carbon carrier in the burner, or via the total amount of primary gasification substances or - if pure oxygen is introduced via the burner instead of air - via the ratio of oxygen to water vapor (EP 0 194 252 B1).
- the object of the invention is to ensure as uniform a product gas quality as possible in the gasification of inferior and / or difficult to handle feedstocks and / or residues and waste materials containing organic constituents, in particular in the gasification of the shredder light fraction during motor vehicle recycling.
- Gasification reactors operating according to the preferred entrained flow principle are sufficiently known and therefore do not require any special description at this point; reference is made, for example, to DE-C2 27 21 047 and EP-B1-0 011 151. While the use of a gasification reactor working according to the entrained flow principle (also known as the fly dust principle) is preferred according to the invention, alternatively there is also a gasification reactor working according to the fluidized bed principle, as described u. a. is addressed in EP-B1-0 011 151, for use according to the invention.
- entrained flow principle also known as the fly dust principle
- the solids obtained after the pyrolysis treatment stage can preferably be used can be used directly in the shaft gasifier without a special adjustment of the grain size range and without great handling problems when charging the solid fraction; A relatively uniform product gas quality is also ensured with this driving style.
- the above-mentioned shaft carburetors (EP-B1-0 194 252) are basically suitable for such an application.
- Such a shaft gasifier has a shaft-shaped container for receiving the solid cargo to be obtained behind the pyrolysis treatment stage, forming a traveling layer with a passage for the cargo at the lower end of the container.
- a primary gas chamber Connected to the passage is a primary gas chamber arranged under the container and fired by a primary gas burner, in which a bed surface facing the primary gas burner of a bed of bulk material formed by the solid cargo below the passage is formed, the product gas and the slag from the gasification process be deducted in a suitable manner.
- a shaft gasifier it is advantageous to supply the fraction which is gaseous behind the pyrolysis treatment stage and which is gaseous under operating conditions of the pyrolysis treatment to the primary gas burner in order to supply the endothermic gasification process with heat of gasification.
- the gas fraction and, if appropriate, further fuels are preferably fed in by forming an entrained flow in the primary gas chamber.
- the gas fraction obtained after the pyrolysis treatment stage is preferably first subjected to a condensation step.
- the gas fraction obtained after the condensation stage is then further used in the synthetic and / or fuel gas production process according to the invention.
- this gas fraction is the gasification reactor or the pyrolysis treatment stage for introducing heat for the endothermic pyrolysis or gasification step or added to the product gas obtained behind the gasification reactor as part of the combustion or synthesis gas.
- the liquid fraction obtained behind the condensation stage can possibly be used in another process, but is preferably fed to the gasification reactor for gasification and / or for the introduction of heat for the endothermic gasification process.
- the solid fraction obtained after the pyrolysis treatment stage and the liquid fraction obtained after the condensation stage are mixed and fed to the gasification reactor together, depending on the consistency of the mixture, preferably a pump or a screw machine being used. Suitable funding bodies and procedures for this are known from DE-C2-27 21 047 and EP-B1-0 011 151 as examples.
- feedstocks to be processed according to the invention are either essentially solid or pasty, with pasty not only solid / liquid mixtures but also more or less thickened Liquids are to be understood, in principle liquid feedstocks, ie residues and waste materials and / or inferior fuels containing organic constituents, can also be used or also used for the production process of synthetic and / or fuel gases according to the invention. As a rule, however, liquid feedstocks of the aforementioned type can also be converted into synthesis and / or fuel gases in other processes.
- gasifier can also be used in accordance with the invention in addition to those which, as is preferred, work on the entrained flow principle or are designed as shaft gasifiers.
- gasifiers An example of this are the fluidized bed gasifiers already mentioned.
- the gasification is generally carried out under a pressure of preferably 10 to 100 bar. Basically, higher gasification pressures are possible.
- the gasification can also be carried out at atmospheric pressure or in a slightly negative pressure (if suction fans are used).
- the invention is therefore based on the basic idea of producing synthetic and / or fuel gases from residual and waste materials and / or inferior fuels (feedstock) containing organic constituents with oxygen or oxygen-containing gases and possibly water vapor, first by subjecting the feedstock to a thermal pretreatment Supply of heat and essentially avoiding the burning of constituents of the feed (pyrolysis treatment) into a gaseous and a solid fraction under operating conditions to separate the solid fraction by producing the synthesis and / or fuel gas in the To gasify the gasification reactor and to process the gas fraction at least partially in the manufacturing process for introducing process heat and / or for producing additional amounts of synthesis gas and / or fuel gas.
- pyrolysis plants are generally known for this; Because of their knowledge of their structure and their process conditions, these need not be explained in detail here.
- Typical examples of pyrolysis plants which can be used according to the invention and other inferior fuels are e.g. B. the pyrolysis of waste wood in the fluidized bed reactor or the pyrolysis of chemical production residues in the rotary tube reactor.
- FIG. 1 applies in principle to every type of gasification reactor, but is explained below primarily in connection with the preferred use of an entrained-flow gasification reactor. Alternative procedures are shown in dashed lines. Process steps that are preferably used are additionally outlined with a dashed line.
- a residual or waste material and / or inferior fuel containing organic components hereinafter referred to as feed
- a pyrolysis treatment stage 101 such as e.g. an indirectly heated rotary kiln (drum wall temperature up to 900 ° C).
- the feed material is pretreated, largely without oxygen, with the addition of heat and essentially avoiding the burning of constituents of the feed material at temperatures between approximately 300 and 650 ° C.
- extraneous gas, product gas obtained behind the gasification reactor 102 and / or behind a condensation stage 103 downstream of the pyrolysis stage, preferably occurring in a pyrolysis gas purification stage 104 can be used.
- the intermediate product obtained from the feed material in the pyrolysis treatment stage 101 is separated as steam (Gas fraction) and coke (solid fraction) removed.
- the solid fraction is adjusted, if necessary after setting the grain size range in a grinding, sieving and / or screening stage 105, to the level which is compatible with the respective gasification reactor type (gasification reactor 102) and fed to the gasification reactor 102, for example pneumatically.
- Recyclables contained in the solid fraction e.g. B. metals can in a separation stage 106, z. B. a screening device, be removed before the solid fraction is fed to the gasification reactor 102.
- the gas fraction obtained behind the pyrolysis treatment stage 101 is either fed as steam to the gasification reactor for gasification and / or introduction of heat of reaction or first passed through a condensation stage 103.
- the residual gas deposited therein, which occurs under the condensation conditions, is fed to the pyrolysis treatment stage for introducing process heat either, preferably after passing through a pyrolysis gas purification stage 104.
- the pyralysis gas can be fed to the gasification reactor 102 or the product gas stream occurring behind it to introduce gasification heat. In these cases, a pyrolysis gas cleaning stage may not be necessary.
- the oil (liquid fraction) obtained after the condensation stage 103 is recycled in other processes or, as is preferred, introduced into the gasification reactor 102. Especially when this oil is to be gasified together with the solid fraction from the pyrolysis treatment stage 101, the two fractions can first be combined and fed to the gasification reactor 102 by means of a pump or screw machine 107.
- Inorganic components occur behind the gasification reactor, which no longer have to be deposited, but instead can be used as recyclables.
- the product gas obtained behind the gasification reactor 102 will generally be cleaned in a gas cleaning stage 108.
- the constituents removed from the product gas can be fed to the gasification reactor 102 at least as a partial stream, so that they are divided there into product gas or inorganic constituents.
- enriched harmful gas components such as sulfur, salts and heavy metals, can be used.
- the product gas accumulating behind the gas purification stage 108 can, as is preferred, be fired in a power plant 109, which may be already present, or, if appropriate partially, in the pyrolysis treatment stage 101 or used as synthesis gas or other fuel gas.
- the shaft carburetor 100 shown in detail in FIG. 2 is known from DE 29 20 922 C3.
- the pressure vessel 1 has a vertical upper section and a laterally angled section.
- the solid charge is fed through a lock 4, which after each cycle with an inert gas, for. B. steam is flushed through a line 5.
- the lumpy, solid charge passes into a basket 3, which is accommodated in the pressure vessel 1, from cooling water pipes and forms a bed 11 in the latter with a pouring cone having an upper free surface 12.
- the lines of the basket 3 are supplied via a lower ring distributor 31, to which down pipes 30, which lie in the space between the basket 3 and the pressure vessel 1, lead from an upper ring distributor 29, to which a cooling water supply line 7 is connected.
- the basket 3 has in the lower third an inward projection 20 which forms the upper boundary of an underlying primary gas chamber 21. Because of the narrowing (passage) present in the basket 3, an inclined embankment-like free bed surface 13 is inevitably formed at the lower end of the bed 11, which bounds the primary gas chamber 21 on this side.
- the bed 11 stands on a slag pan 22 also formed by coolant lines on the lower part of the basket 3.
- the inside of the basket 3 including the slag tray 20 is provided with a refractory ramming compound 32.
- the embankment forming the lower free fill surface 13 of the fill 11 is at a distance from one of the overflow weir 16 formed from the corner of the slag tray 22 facing away from the fill 11.
- the liquid slag with a free surface can collect between the lower free bed surface 13 and the overflow weir 16 in a slag bath 14 taken up by the slag pan 22.
- the outer part of the primary gas chamber 21 is delimited by the refractory mass 32 of the basket 3.
- a primary gas burner 2 Directly opposite the overflow weir 16 in the wall of the pressure vessel 1 is a primary gas burner 2, to which the gas fraction from the thermal pretreatment of the inferior fuel, oxygen or oxygen-containing gas and possibly steam are fed.
- the primary gas jet 15 formed by the primary gas burner 2 is inclined downwards in the direction of the lower free bed surface 13 and the free surface of the slag bath 14 directed. In this way, intensive gasification is achieved at the lower free bed surface 13 and also the constituents containing carbon floating on the slag bath 14 and a blockage of the overflow weir 16 is prevented, because the primary gas jet 15 is directed against the slag flow flowing to the overflow weir 16.
- the feed material referred to as "waste” is first fed to a plant for thermal pretreatment designated "pyrolysis".
- pyrolysis This takes place with the addition of heat and essentially avoiding the burning of constituents of the starting material (low-quality fuel), the process being carried out in a manner known per se in such a way that a gas and a solid fraction are formed, which are separated from one another and in FIG. 2 on the one hand as “pyrolysis gas” (gas fraction) and on the other hand as “pyrolysis coke and valuable materials” (solid fraction).
- pyrolysis gas gas fraction
- solid fraction pyrolysis coke and valuable materials
- any liquid fraction that occurs can be a component of the “solid fraction” and / or “gas fraction”.
- the following process conditions are set: Temperatures approx. 300 - 650 ° C and a degassing pressure of approx. 0.9 X 105 to1.2 X 105 Pascal.
- the "solid fraction” can be separated into its components “pyrolysis coke” and “recyclable materials” in a separating apparatus, such as an air classifier, a sieve or other.
- a separating apparatus such as an air classifier, a sieve or other.
- the "pyrolysis coke” is then fed to the shaft gasifier 100 via the lock 4.
- the "pyrolysis gas” (gas fraction) obtained in the thermal pretreatment is fed to the primary gas burner 2.
- the product gas is obtained after flowing through the bed 11 at the gas outlet 6 and from there after further cleaning of gas and solid impurities (H2S, HCL, dust) with CHP designated cogeneration plant as a gaseous fuel for machines such.
- CHP gas and solid impurities
- the pyrolysis drum can be heated either directly by burning pyrolysis gas or indirectly by removing flue gas from the CHP.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
Da das Deponieren fester oder pastöser Rest- und Abfallstoffe sowie minderwertiger Brennstoffe nicht weiter vertretbar ist, gewinnt die Verwertung dieser Stoffe zunehmend an Bedeutung. Zu diesen Stoffen zählen z. B. Shredder-Leichtgut von Kraftfahrzeugen, Kunststoffe, Öl-, Lack- und Lösungsmittelschlämme, teilentwässerte Klärschlämme, nasse Braun- oder Steinkohle mit hohem Teergehalt, Altreifen und viele andere mehr. Diesen Stoffen ist gemeinsam, daß sie organische Bestandteile enthalten.Since the deposition of solid or pasty residues and waste materials as well as low-quality fuels is no longer justifiable, the recycling of these materials is becoming increasingly important. These substances include e.g. B. Shredder light goods from motor vehicles, plastics, oil, paint and solvent sludges, partially dewatered sewage sludges, wet brown or hard coal with a high tar content, old tires and many others. These substances have in common that they contain organic components.
Minderwertige Brennstoffe, wie beispielsweise nasse Braunkohle oder Steinkohle mit hohem Teergehalt, Altreiien etc. können heute bereits - auch ohne unerwünschte Emissionen im abgezogenen Produktgas - vergast werden; insbesondere kann das Produktgas frei oder annähernd frei von den Heizwert mindernden und die weitere Verwendung einschränkenden sowie die Umwelt belastenden Verunreinigungen sein. Für diesen Zweck ist u. a. ein schachtförmiger Vergasungsreaktor entwickelt worden, bei dem die Besonderheit darin besteht, daß das Schüttgutbett in der Primärgaskammer zweischichtig aufgebaut ist. Eine erste Schicht des Schüttgutbettes besteht aus einem relativ hochwertigen Koks. Die zweite Schicht des Schüttgutbettes lagert als relativ dünne Schicht auf der ersten Schüttgutschicht und wird von dem minderwertigen Brennstoff gebildet. Dabei ist die zweite Schüttgutschicht mit ihrer freien Schüttungsfläche dem Primärgasbrenner in der Primärgaskammer zugewandt. Der Primärgasbrenner wird mit einem Brennstoff, Sauerstoff oder Luft und ggf. Wasserdampf beaufschlagt und liefert die für den endothermen Vergasungsprozess erforderliche fühlbare Wärme. Als Brennstoff werden dem Primärgasbrenner z. B. Altöle sowie ein pastöser Rückstand aus einer Papierfabrik zugeführt. Das durch die Verbrennung im Brenner entstehende Primärgas fällt mit einer Temperatur von 1500 bis 1800° C an. Bei Kontakt mit dem zu vergasenden Chargiergut (minderwertiger Brennstoff, z. B. einer Mischung aus Altreifen und Deinkingschlamm) reagiert das Primärgas mit diesem Chargiergut zu Rohgas. Das Rohgas weist beim Eintritt in das zweite Schüttgutbett z. B. 1.864° C auf und durchströmt anschließend das zweite Schüttgutbett aus Koks und verläßt dieses als fertiges Produktgas am oberen Ende des Schachtvergasers. Von der Dicke des (zweiten) Schüttgutbettes, d. h. des zu vergasenden Chargiergutes (minderwertigen Brennstoffes) und von der Einstellung der Primärvergasung hängt es ab, ob das hinter dem zweiten Schüttgutbett liegende Chargiergut, z. B. der höherwertige Koks, ebenfalls vergast oder lediglich bzw. in erster Linie als Filter für das hindurchtretende Rohgas dient. Die Einstellung der Primärvergasung erfolgt entweder über das Verhältnis Sauerstoff zu Kohlenstoffträger im Brenner, oder über die Gesamtmenge an Primärvergasungsstoffen oder - falls statt Luft reiner Sauerstoff über den Brenner eingeführt wird - über das Verhältnis Sauerstoff zu Wasserdampf (EP 0 194 252 B1).Inferior fuels, such as wet brown coal or hard coal with a high tar content, old iron, etc., can already be gasified today - even without undesirable emissions in the extracted product gas; in particular, the product gas can be free or almost free of impurities which reduce the calorific value and restrict further use and pollute the environment. For this purpose, a shaft-shaped gasification reactor, among other things, has been developed, the special feature of which is that the bulk material bed in the primary gas chamber is constructed in two layers. A first layer of the bulk bed consists of a relatively high quality coke. The second layer of the bulk bed is stored as a relatively thin layer on the first bulk layer and is formed by the inferior fuel. The free bulk surface of the second bulk material layer faces the primary gas burner in the primary gas chamber. A fuel, oxygen or air and possibly water vapor are applied to the primary gas burner and provide the sensible heat required for the endothermic gasification process. As a fuel, the primary gas burner z. B. used oils and a pasty residue from a paper mill. The primary gas generated by the combustion in the burner occurs at a temperature of 1500 to 1800 ° C. Upon contact with the cargo to be gasified (low-quality fuel, e.g. a mixture of used tires and deinking sludge), the primary gas reacts with this cargo to form raw gas. The raw gas has z. B. 1,864 ° C and then flows through the second bed of coke and leaves it as a finished product gas at the top of the shaft gasifier. On the thickness of the (second) bed of bulk goods, ie the batch to be gasified (low-quality fuel) and the setting of the primary gasification, it depends on whether the batch lying behind the second bed of bulk goods, e.g. B. the higher quality coke, also gasified or used only or primarily as a filter for the raw gas passing through. The primary gasification is set either via the ratio of oxygen to carbon carrier in the burner, or via the total amount of primary gasification substances or - if pure oxygen is introduced via the burner instead of air - via the ratio of oxygen to water vapor (EP 0 194 252 B1).
Versuche mit dem vorgenannten Schachtvergaser haben nun gezeigt, daß bei der Hochtemperaturvergasung einer Reihe von Einsatzstoffen, wie z. B. der Shredderleichtfraktion aus der Kraftfahrzeug-Verwertung erhebliche Probleme auftreten; insbesondere ist es in manchen Fällen und insbesondere bei der Shredderleichtfraktion aus der Kfz-Verwertung schwierig, dieses Chargiergut so gleichmäßig in die Vergasungszone, d. h. speziell in den Primärgasraum einzubringen, daß das Produktgas eine ausreichend gleichmäßige Qualität hat. Zur Lösung dieses Problems sind bisher nicht veröffentlichte Bemühungen unternommen worden, den minderwertigen Brennstoff zu brikettieren, um ihn dann in einer stückigen Form durch konventionelle Schleusensysteme dem Schachtvergaser aufzugeben. Die Brikettierung als solche erwies sich aber als sehr aufwendig und derzeit noch nicht ausgereift genug.Experiments with the aforementioned shaft gasifier have now shown that a number of high-temperature gasification of starting materials, such as. B. the shredder light fraction from motor vehicle recycling considerable problems occur; in particular, it is difficult in some cases, and in particular in the case of the shredder light fraction from vehicle recycling, to introduce this charge material so uniformly into the gasification zone, ie specifically into the primary gas space, that the product gas has a sufficiently uniform quality. To solve this problem, previously unpublished efforts have been made to briquette the low-quality fuel and then to give it to the shaft gasifier in a lumpy form by means of conventional lock systems. The briquetting as such turned out to be very complex and not yet mature enough.
Auch ein anderer bisher nicht veröffentlichter Lösungsansatz hat nicht zum Erfolg geführt. Gemäß diesem Lösungsansatz wird der Einsatzstoff gemahlen, wie es z. B. für den Einsatz von Brennstoffen in einem Flugstromvergasungsreaktor bekannt ist. Diese Mahlung erweist sich insoweit als problematisch, als verschleißintensive Stoffe, wie Glas, Steine, Eisen und andere in dem minderwertigen Brennstoff enthalten sein können. Außerdem ist diese Vorgehensweise sehr kostenintensiv.Another previously unpublished solution has also not led to success. According to this approach, the starting material is ground, as z. B. is known for the use of fuels in an entrained-flow gasification reactor. This grinding proves to be problematic insofar as wear-intensive substances such as glass, stones, iron and others can be contained in the inferior fuel. This procedure is also very expensive.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei der Vergasung minderwertiger und/oder schwierig zu handhabender Einsatzstoffe und/oder organische Bestandteile enthaltender Rest- und Abfallstoffe, insbesondere bei der Vergasung der Shredderleichtfraktion bei der Kraftfahrzeugverwertung, eine möglichst gleichmäßige Produktgasqualität zu gewährleisten.Proceeding from this, the object of the invention is to ensure as uniform a product gas quality as possible in the gasification of inferior and / or difficult to handle feedstocks and / or residues and waste materials containing organic constituents, in particular in the gasification of the shredder light fraction during motor vehicle recycling.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.To achieve this object, the method with the features of claim 1 is proposed.
Durch die Erfindung wird eine Reihe bedeutsamer Vorteile erreicht. Hierzu zählen u. a.:
- Bei dem thermischen Vorbehandlungsschritt (Pyrolysebehandlungsschritt) des Einsatzstoffes fallen die Gasfraktion und die Festfraktion, insbesondere dann, wenn es sich bei dem Einsatzstoff um eine Shredderleichtfraktion handelt, in einem Mengenverhältnis an brenn- bzw. vergasbaren Material an wie es zum Betrieb eines Schachtvergasers oder Flugstromvergasungsreaktors erforderlich ist (etwa 60 % Gasfraktion und etwa 40 % Festfraktion); ein Zufeuern anderer Brennstoffe in einem Primärgasbrenner ist daher so gut wie nicht erforderlich;
- die Festfraktion aus der thermischen Vorbehandlung hat Eigenschaften wie etwa ein Hüttenkoks; deshalb kann bei der Vergasung auf den Einsatz von z. B. Hüttenkoks ganz verzichtet werden, so daß die Sekundärfraktion im Vergasungsreaktor (festes Chargiergut) nur noch aus der Festfraktion des thermisch behandelten minderwertigen Einsatzstoffes besteht; im Falle der Verwendung eines Schachtvergasers benötigt dieser also nicht mehr zwei unterschiedliche Chargiergüter und kann mithin einfacher aufgebaut sein, wie etwa in der DE 29 20 922 C3 oder in der EP 0 143 106 B1 beschrieben;
- bei der erfindungsgemäßen Vergasung der Einsatzstoffe fallen Umweltgifte wie Dioxine und Stickoxide nicht an, da die Dioxine bei der unter unterstöchiometrischen Bedingungen durchgeführten Vergasung nicht existieren können und, falls sie im Brennstoff des Primärgasbrenners vorhanden sind, bei den relativ hohen Verbrennungstemperaturen zerstört werden; Stickoxide aus der Primärgasverbrennung werden unter den Vergasungsbedingungen reduziert; außerdem weisen etwa anfallende Metalloxide einen im Vergleich zu anderen Verwertungsverfahren geringeren Oxidationsgrad auf und sind somit weniger toxisch;
- in dem Einsatzstoff enthaltene Ballaststoffe, wie z. B. Metalle können nach dem thermischen Vorbehandlungsschritt aus der Festfraktion durch einen üblichen Trennschritt abgeschieden werden, bevor die Festfraktion dem Vergasungsreaktor als Chargiergut aufgegeben wird;
- der Eintrag des festen Chargiergutes in den Vergasungsreaktor wird wesentlich vereinfacht und vergleichmäßigt.
- In the thermal pretreatment step (pyrolysis treatment step) of the feedstock, the gas fraction and the solid fraction, in particular if the feedstock is a light shredder fraction, are obtained in a quantity ratio of combustible or gasifiable material as is necessary for operating a shaft gasifier or entrained-flow gasification reactor is (about 60% gas fraction and about 40% solid fraction); adding other fuels in a primary gas burner is therefore hardly necessary;
- the solid fraction from the thermal pretreatment has properties such as that of a cottage coke; therefore in the gasification on the use of z. B. metallurgical coke can be dispensed with entirely, so that the secondary fraction in the gasification reactor (solid charge) consists only of the solid fraction of the thermally treated low-quality feedstock; if a shaft gasifier is used, it no longer needs two different charging goods and can therefore be of simpler construction, as described, for example, in DE 29 20 922 C3 or in EP 0 143 106 B1;
- In the gasification of the feedstocks according to the invention, environmental toxins such as dioxins and nitrogen oxides do not occur, since the dioxins cannot exist in the gasification carried out under substoichiometric conditions and, if they are present in the fuel of the primary gas burner, are destroyed at the relatively high combustion temperatures; Nitrogen oxides from primary gas combustion are reduced under the gasification conditions; In addition, metal oxides that occur have a lower degree of oxidation compared to other recycling processes and are therefore less toxic;
- Dietary fiber contained in the feed, such as. B. metals can be separated from the solid fraction by a conventional separation step after the thermal pretreatment step before the solid fraction is fed to the gasification reactor as a charge;
- the entry of the solid charge in the gasification reactor is considerably simplified and evened out.
Nach dem erfindungsgemäß bevorzugten Flugstromprinzip arbeitende Vergasungsreaktoren (Flugstromvergaser) sind hinreichend bekannt und bedürfen daher an dieser Stelle keiner besonderen Beschreibung; beispielhaft sei auf die DE-C2 27 21 047 und EP-B1-0 011 151 Bezug genommen. Während die Verwendung eines nach dem Flugstrom-Prinzip (auch als Flugstaub-Prinzip bekannt) arbeitender Vergasungsreaktor erfindungsgemäß bevorzugt wird, kommt alterntiv auch ein nach dem Wirbelbett-Prinzip arbeitender Vergasungsreaktor, wie er u. a. in der EP-B1-0 011 151 angesprochen wird, für die erfindungsgemäße Verwendung in Betracht. Während bei den sogenannten Wirbelbettvergasern ein relativ breites und grobkörniges Körnungsband für den in dem Vergaser zu vergasenden Feststoff (typische Werte sind 0.1 mm bis 100 mm) eingesetzt wird, werden für die Verwendung in sogenannten Flugstromvergasern Körnungsbandbreiten von etwa 0,001 mm bis 5 mm eingesetzt. Die hinter der erfindungsgemäßen Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Festfraktion wird nach der Pyrolysebehandlung und vor der Flugstromvergasung hinsichtlich ihrer Körnungsbandbreite durch Mahlen, Sieben und/oder Sichten eingestellt, wobei die Körnungsbandbreite verringert wird (Anspruch 2).Gasification reactors operating according to the preferred entrained flow principle (entrained flow gasifier) are sufficiently known and therefore do not require any special description at this point; reference is made, for example, to DE-C2 27 21 047 and EP-B1-0 011 151. While the use of a gasification reactor working according to the entrained flow principle (also known as the fly dust principle) is preferred according to the invention, alternatively there is also a gasification reactor working according to the fluidized bed principle, as described u. a. is addressed in EP-B1-0 011 151, for use according to the invention. While the so-called fluidized bed gasifiers use a relatively wide and coarse grain size range for the solid to be gasified in the gasifier (typical values are 0.1 mm to 100 mm), grain size ranges of around 0.001 mm to 5 mm are used for the so-called entrained flow gasifiers. The particle size of the solid fraction obtained after the pyrolysis treatment stage according to the invention is adjusted after the pyrolysis treatment and before the entrained-flow gasification by grinding, sieving and / or sifting, the particle size range being reduced (claim 2).
Demgegenüber können bei der ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugten Verwendung eines Schachtvergasers die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallenden Feststoffe vorzugsweise ohne eine besondere Einstellung der Körnungsbandbreite und ohne große Handling-Probleme beim Chargieren der Festfraktion in dem Schachtvergaser unmittelbar eingesetzt werden; eine relativ gleichmäßige Produktgasqualität ist auch bei dieser Fahrweise sichergestellt. Für einen solchen Anwendungsfall sind die eingangs erwähnten Schachtvergaser (EP-B1-0 194 252) grundsätzlich geeignet. Ein solcher Schachtvergaser weist einen schachtförmigen Behälter zur Aufnahme des festen, hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallenden Chargiergutes unter Ausbildung einer Wanderschicht mit einem Durchtritt für das Chargiergut am unteren Behälterende auf. Mit dem Durchtritt steht eine unter dem Behälter angeordnete, von einem Primärgasbrenner befeuerte Primärgaskammer in Verbindung, in der oberhalb einer Stützfläche eine dem Primärgasbrenner zugewandte Schüttungsfläche eines von dem festen Chargiergut unterhalb des Durchtrittes gebildeten Schüttgutbettes ausgebildet ist, wobei das Produktgas und die Schlacke aus dem Vergasungsprozeß in geeigneter Weise abgezogen werden. Insbesondere dann, wenn ein derartiger Schachtvergaser erfindungsgemäß verwendet wird, ist es von Vorteil, die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallende, unter Betriebsbedingungen der Pyrolysebehanglung gasförmige Fraktion dem Primärgasbrenner insgesamt zuzuführen, um auf diese Weise dem endothermen Vergasungsprozeß Vergasungswärme zuzuführen. In diesem Falle werden die Gasfraktion und ggf. weitere Brennstoffe bevorzugt unter Ausbildung eines Flugstromes in der Primärgaskammer zugeführt.In contrast, when using a shaft gasifier, which is also preferred according to the invention, the solids obtained after the pyrolysis treatment stage can preferably be used can be used directly in the shaft gasifier without a special adjustment of the grain size range and without great handling problems when charging the solid fraction; A relatively uniform product gas quality is also ensured with this driving style. The above-mentioned shaft carburetors (EP-B1-0 194 252) are basically suitable for such an application. Such a shaft gasifier has a shaft-shaped container for receiving the solid cargo to be obtained behind the pyrolysis treatment stage, forming a traveling layer with a passage for the cargo at the lower end of the container. Connected to the passage is a primary gas chamber arranged under the container and fired by a primary gas burner, in which a bed surface facing the primary gas burner of a bed of bulk material formed by the solid cargo below the passage is formed, the product gas and the slag from the gasification process be deducted in a suitable manner. In particular, if such a shaft gasifier is used according to the invention, it is advantageous to supply the fraction which is gaseous behind the pyrolysis treatment stage and which is gaseous under operating conditions of the pyrolysis treatment to the primary gas burner in order to supply the endothermic gasification process with heat of gasification. In this case, the gas fraction and, if appropriate, further fuels are preferably fed in by forming an entrained flow in the primary gas chamber.
Bevorzugt wird aber die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Gasfraktion zunächst einem Kondensationsschritt unterworfen. Die hinter der Kondensationsstufe anfallende Gasfraktion wird dann in dem erfindungsgemäßen Herstellungsprozeß von Synthese- und/oder Brenngasen weiterverwertet. Hierzu wird diese Gasfraktion dem Vergasungsreaktor oder der Pyrolysebehandlungsstufe zur Einbringung von Wärme für den endothermen Pyrolyse- bzw. Vergasungsschritt zugeführt oder dem hinter dem Vergasungsreaktor anfallenden Produktgas als Teil des Brenn- bzw. Synthesegases beigemischt.However, the gas fraction obtained after the pyrolysis treatment stage is preferably first subjected to a condensation step. The gas fraction obtained after the condensation stage is then further used in the synthetic and / or fuel gas production process according to the invention. For this purpose, this gas fraction is the gasification reactor or the pyrolysis treatment stage for introducing heat for the endothermic pyrolysis or gasification step or added to the product gas obtained behind the gasification reactor as part of the combustion or synthesis gas.
Die hinter der Kondensationsstufe anfallende Flüssigfraktion kann ggf. in einem anderen Prozeß verwertet werden, wird aber vorzugsweise dem Vergasungsreaktor zur Vergasung und/oder zur Einbringung von Wärme für den endothermen Vergasungsprozeß zugeführt. Hierbei werden nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (Anspruch 3) die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe anfallende Festfraktion und die hinter der Kondensationsstufe anfallende Flüssigfraktion gemischt und dem Vergasungsreaktor gemeinsam zugeführt, wobei je nach Konsistenz des Gemisches vorzugsweise eine Pumpe oder eine Schneckenmaschine verwendet werden. Hierfür geeignete Förderorgane und Verfahrensweisen sind aus der DE-C2-27 21 047 und EP-B1-0 011 151 beispielhaft bekannt.The liquid fraction obtained behind the condensation stage can possibly be used in another process, but is preferably fed to the gasification reactor for gasification and / or for the introduction of heat for the endothermic gasification process. According to a preferred embodiment of the invention (claim 3), the solid fraction obtained after the pyrolysis treatment stage and the liquid fraction obtained after the condensation stage are mixed and fed to the gasification reactor together, depending on the consistency of the mixture, preferably a pump or a screw machine being used. Suitable funding bodies and procedures for this are known from DE-C2-27 21 047 and EP-B1-0 011 151 as examples.
Eine besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Gase ergibt sich aus Anspruch 4.A particularly advantageous use of the gases produced according to the invention results from
Es ist auch möglich, dem Einsatzstoff anorganische Rest- oder Abfallstoffe beizumischen, um darin enthaltene kontaminierende Substanzen in der Pyrolysebehandlungsstufe oder in der Vergasungsstufe aus dem Rest- oder Abfallstoff zu entfernen (Anspruch 5).It is also possible to add inorganic residues or waste materials to the feedstock in order to remove contaminating substances contained therein from the residue or waste material in the pyrolysis treatment stage or in the gasification stage (claim 5).
Weitere im Rahmen der Erfindung liegende Verfahrensvarianten ergeben sich im Zusammenhang mit dem noch zu erläuternden Blockschaltbild (Fig. 1).Während erfindungsgemäß zu verarbeitende Einsatzstoffe entweder im wesentlichen fest oder pastös sind, wobei unter pastös nicht nur Fest/ Flüssig-Mischungen, sondern auch mehr oder minder eingedickte Flüssigkeiten zu verstehen sind, können grundsätzlich auch flüssige Einsatzstoffe, d. h. organische Bestandteile enthaltende Rest- und Abfallstoffe und/oder minderwertige Brennstoffe für das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren von Synthese- und/oder Brenngasen verwendet bzw. mitverwendet werden. In der Regel können flüssige Einsatzstoffe der zuvor genannten Art aber auch in anderen Prozessen zu Synthese- und/oder Brenngasen umgewandelt werden.Further process variants within the scope of the invention result in connection with the block diagram to be explained (FIG. 1). While the feedstocks to be processed according to the invention are either essentially solid or pasty, with pasty not only solid / liquid mixtures but also more or less thickened Liquids are to be understood, in principle liquid feedstocks, ie residues and waste materials and / or inferior fuels containing organic constituents, can also be used or also used for the production process of synthetic and / or fuel gases according to the invention. As a rule, however, liquid feedstocks of the aforementioned type can also be converted into synthesis and / or fuel gases in other processes.
Auch hinsichtlich des verwendeten Vergasungsreaktortyps können neben solchen, die, wie bevorzugt, nach dem Flugstromprinzip arbeiten oder als Schachtvergaser ausgebildet sind, auch andere Vergasertypen erfindungsgemäß eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür sind die bereits erwähnten Wirbelbettvergaser.With regard to the type of gasification reactor used, other types of gasifier can also be used in accordance with the invention in addition to those which, as is preferred, work on the entrained flow principle or are designed as shaft gasifiers. An example of this are the fluidized bed gasifiers already mentioned.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird die Vergasung in der Regel unter Druck von vorzugsweise 10 bis 100 bar durchgeführt. Höhere Vergasungsdrücke sind - grundsätzlich - möglich. Ebenso kann die Vergasung bei Atmosphärendruck oder im leichten Unterdruck (im Falle der Verwendung von Saugzuggebläsen) durchgeführt werden.In the production process according to the invention, the gasification is generally carried out under a pressure of preferably 10 to 100 bar. Basically, higher gasification pressures are possible. The gasification can also be carried out at atmospheric pressure or in a slightly negative pressure (if suction fans are used).
Die Erfindung basiert mithin auf dem Grundgedanken, zum Herstellen von Synthese- und/oder Brenngasen aus organische Bestandteile enthaltenden Rest- und Abfallstoffen und/oder minderwertigen Brennstoffen (Einsatzstoff) mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen und ggf. Wasserdampf den Einsatzstoff zunächst durch eine thermische Vorbehandlung unter Zufuhr von Wärme und im wesentlichen unter Vermeidung eines Verbrennens von Bestandteilen des Einsatzstoffes (Pyrolysebehandlung) in eine unter Betriebsbedingungen gasförmige und eine feste Fraktion zu trennen, die Festfraktion unter Herstellung des Synthese- und/oder Brenngases in dem Vergasungsreaktor zu vergasen und die Gasfraktiion zumindest teilweise in dem Herstellungsprozeß zur Einbringung von Prozeßwärme und/oder zum Herstellen zusätzlicher Mengen an Synthese- und/oder Brenngas zu verarbeiten.The invention is therefore based on the basic idea of producing synthetic and / or fuel gases from residual and waste materials and / or inferior fuels (feedstock) containing organic constituents with oxygen or oxygen-containing gases and possibly water vapor, first by subjecting the feedstock to a thermal pretreatment Supply of heat and essentially avoiding the burning of constituents of the feed (pyrolysis treatment) into a gaseous and a solid fraction under operating conditions to separate the solid fraction by producing the synthesis and / or fuel gas in the To gasify the gasification reactor and to process the gas fraction at least partially in the manufacturing process for introducing process heat and / or for producing additional amounts of synthesis gas and / or fuel gas.
Hinsichtlich der dem Vergasungsreaktor zuzuführenden Gas- bzw. Flüssigfraktion aus der thermischen Vorbehandlung des Einsatzstoffes versteht es sich, daß diese auch feste Bestandteile in Form feinkörnigen, insbesondere staubförmigen Materials aufweisen können.With regard to the gas or liquid fraction to be fed to the gasification reactor from the thermal pretreatment of the feedstock, it goes without saying that these can also have solid constituents in the form of fine-grained, in particular dusty, material.
Die thermische Vorbehandlung unter Zufuhr von Wärme und im wesentlichen unter Vermeidung eines Verbrennens von Bestandteilen des Brennstoffes unter Trennung in eine Gas- und eine Festfraktion kann auf die verschiedenste Weise erfolgen. Hierfür sind sogenannte Pyrolyseanlagen allgemein bekannt; wegen des Bekanntseins ihres Aufbaus und ihrer Verfahrensbedingungen brauchen diese hier im einzelnen nicht näher erläutert zu werden. Typische Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Pyrolyseanlagen und weitere minderwertige Brennstoffe sind z. B. die Pyrolyse von Abfallholz im Wirbelschichtreaktor oder die Pyrolyse von chemischen Produktionsrückständen im Drehrohrreaktor.The thermal pretreatment with the supply of heat and essentially avoiding combustion of constituents of the fuel with separation into a gas and a solid fraction can be carried out in a wide variety of ways. So-called pyrolysis plants are generally known for this; Because of their knowledge of their structure and their process conditions, these need not be explained in detail here. Typical examples of pyrolysis plants which can be used according to the invention and other inferior fuels are e.g. B. the pyrolysis of waste wood in the fluidized bed reactor or the pyrolysis of chemical production residues in the rotary tube reactor.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile bzw. Verfahrensschritte unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption bzw. ihren Verfahrensbedingungen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The size, shape, material selection, technical conception and process conditions of the aforementioned components and process steps to be used according to the invention and described in the following exemplary embodiment and subject to the invention are not subject to any special exceptions, so that the selection criteria known in the respective field of application are used without restriction can.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
- Fig. 1 ein Blockschaltbild sowie
- Fig. 2 eine vereinfachte Verfahrensskizze für den Anwendungsfall eines Schachtvergasers.
- Fig. 1 is a block diagram as well
- Fig. 2 is a simplified process sketch for the application of a shaft gasifier.
Das in Fig. 1 wiedergegebene Blockschaltbild gilt grundsätzlich für jeden Vergasungsreaktortyp, wird nachfolgend aber in erster Linie im Zusammenhang mit der bevorzugten Verwendung eines Flugstromvergasungsreaktors erläutert. Alternative Verfahrensführungen sind dabei gestrichelt dargestellt. Lediglich vorzugsweise zum Einsatz kommende Verfahrensstufen sind zusätzlich mit einer gestrichelten Linie umrandet.The block diagram shown in FIG. 1 applies in principle to every type of gasification reactor, but is explained below primarily in connection with the preferred use of an entrained-flow gasification reactor. Alternative procedures are shown in dashed lines. Process steps that are preferably used are additionally outlined with a dashed line.
Gemäß Fig. 1 wird ein organische Bestandteile enthaltender Rest- oder Abfallstoff und/oder minderwertiger Brennstoff, nachfolgend als Einsatzstoff bezeichnet, einer Pyrolysebehandlungsstufe 101, wie z.B. einem indirekt beheizten Drehrohrofen (Trommelwandtemperatur bis zu 900°C), aufgegeben. In dieser wird, weitestgehend sauerstofffrei, der Einsatzstoff unter Zufuhr von Wärme und im wesentlichen unter Vermeiden eines Verbrennens von Bestandteilen des Einsatzstoffes bei Temperaturen zwischen ca. 300 und 650 °C thermisch vorbehandelt. Für die Wärmezufuhr kann Fremdgas, hinter dem Vergasungsreaktor 102 anfallendes Produktgas und/oder hinter einer der Pyrolysestufe nachgeschalteten Kondensationsstufe 103 anfallendes, vorzugsweise in einer Pyrolysegasreinigungsstufe 104 anfallendes Pyrolysegas eingesetzt werden.1, a residual or waste material and / or inferior fuel containing organic components, hereinafter referred to as feed, is subjected to a
Das in der Pyrolysebehandlungsstufe 101 aus dem Einsatzstoff anfallende Zwischenprodukt wird getrennt als Dampf (Gasfraktion) und Koks (Festfraktion) abgeführt. Die Festfraktion wird, ggf. nach Einstellen der Körnungsbandbreite in einer Mahl-, Sieb- und/oder Sichtstufe 105 auf das für den jeweiligen Vergasungsreaktortyp (Vergasungsreaktor 102) verträgliche Maß eingestellt und dem Vergasungsreaktor 102, z.B. pneumatisch, zugeführt. In der Festfraktion enthaltene Wertstoffe, z. B. Metalle, können in einer Trennstufe 106, z. B. einer Siebvorrichtung, entfernt werden, bevor die Festfraktion dem Vergasungsreaktor 102 zugeführt wird.The intermediate product obtained from the feed material in the
Die hinter der Pyrolysebehandlungsstufe 101 anfallende Gasfraktion wird als Dampf entweder dem Vergasungsreaktor zur Vergasung und/oder Einbringung von Raktionswärme zugeführt oder zunächst durch eine Kondensationsstufe 103 geleitet. Das darin abgeschiedene, unter den Kondensationsbedingungen anfallende Restgas wird entweder, vorzugsweise nach Durchlaufen einer Pyrolysegasreinigungsstufe 104 der Pyrolysebehandlungsstufe zur Einbringung von Prozeßwärme zugeführt. Alternativ oder ergänzend kann das Pyralysegas zur Einbringung von Vergasungswärme dem Vergasungsreaktor 102 oder dem dahinter anfallenden Produktgasstrom zugeführt werden. In diesen Fällen kann eine Pyrolysegasreinigungsstufe ggf. entfallen.The gas fraction obtained behind the
Das hinter der Kondensationsstufe 103 anfallende Öl (Flüssigfraktion) wird in anderen Prozessen verwertet oder, wie bevorzugt, in den Vergasungsreaktor 102 eingetragen. Vor allem dann, wenn dieses Öl mit der Festfraktion aus der Pyrolysebehandlungsstufe 101 gemeinsam vergast werden soll, können die beiden Fraktionen zunächst vereinigt und mittels einer Pumpe oder Schneckenmaschine 107 dem Vergasungsreaktor 102 aufgegeben werden.The oil (liquid fraction) obtained after the condensation stage 103 is recycled in other processes or, as is preferred, introduced into the
Hinter dem Vergasungsreaktor fallen anorganische Bestandteile an, die nicht mehr deponiert werden müssen, sondern als Wertstoffe verwendbar sind. Das hinter dem Vergasungsreaktor 102 anfallende Produktgas wird in der Regel in einer Gasreinigungsstufe 108 gereinigt werden. Die aus dem Produktgas entfernten Bestandteile können zumindest als Teilstrom dem Vergasungsreaktor 102 aufgegeben werden, damit sie dort in Produktgas bzw. anorganische Bestandteile aufgeteilt werden. Im übrigen können angereicherte Schadgasbestandteile, wie Schwefel, Salze und Schwermetalle weiterverwertet werden.Inorganic components occur behind the gasification reactor, which no longer have to be deposited, but instead can be used as recyclables. The product gas obtained behind the
Das hinter der, Gasreinigungsstufe 108 anfallende Produktgas kann, wie bevorzugt, in einem, ggf. bereits vorhandenen, Kraftwerk 109 oder, ggf. teilweise, in der Pyrolysebehandlungsstufe 101 verfeuert werden oder als Synthesegas oder sonstiges Brenngas verwendet werden.The product gas accumulating behind the
Der in Fig. 2 detailliert wiedergegebene Schachtvergaser 100 ist aus der DE 29 20 922 C3 bekannt. Ein Druckbehälter 1, der eine Außenisolierung 33 aufweist, bildet den Schachtvergaser 100. Der Druckbehälter 1 hat einen vertikalen oberen Abschnitt und einen seitlich abgewinkelten unieren Abschnitt. In dem oberen Abschnitt des Druckbehälters 1 wird das feste Chargiergut über eine Schleuse 4 aufgegeben, welche nach jedem Takt mit einem inerten Gas, z. B. Dampf, durch eine Leitung 5 gespült wird. Das stückige feste Chargiergut gelangt in einen in dem Druckbehälter 1 aufgenommenen Korb 3 aus Kühlwasserleitungen und bildet in diesem eine Schüttung 11 mit einem eine obere freie Oberfläche 12 aufweisenden Schüttkegel. Die Leitungen des Korbes 3 werden über einen unteren Ringverteiler 31 versorgt, zu welchem Fallrohre 30, die in dem Zwischenraum zwischen dem Korb 3 und dem Druckbehälter 1 liegen, von einem oberen Ringverteiler 29 führen, an welchem eine Kühlwasserzuführleitung 7 angeschlossen ist.The shaft carburetor 100 shown in detail in FIG. 2 is known from DE 29 20 922 C3. A pressure vessel 1, which has external insulation 33, forms the shaft carburetor 100. The pressure vessel 1 has a vertical upper section and a laterally angled section. In the upper section of the pressure vessel 1, the solid charge is fed through a
Der Korb 3 hat im unteren Drittel einen einwärts weisenden Vorsprung 20, welcher die obere Begrenzung einer darunter liegenden Primärgaskammer 21 bildet. Aufgrund der so in dem Korb 3 vorliegenden Verengung (Durchtritt) entsteht zwangsläufig am unteren Ende der Schüttung 11 eine schräg liegende böschungsartige freie Schüttungsfläche 13, welche die Primärgaskammer 21 auf dieser Seite begrenzt.The basket 3 has in the lower third an inward projection 20 which forms the upper boundary of an underlying primary gas chamber 21. Because of the narrowing (passage) present in the basket 3, an inclined embankment-like free bed surface 13 is inevitably formed at the lower end of the bed 11, which bounds the primary gas chamber 21 on this side.
Unten steht die Schüttung 11 auf einer am unteren Teil des Korbes 3 ebenfalls von Kühlmittelleitungen gebildeten Schlackenwanne 22 auf. Im unteren Bereich, also urterhalb des Vorsprungs 20, ist die Innenseite des Korbes 3 einschließlich der Schlackenwanne 20 mit einer feuerfesten Stampfmasse 32 versehen. Die die untere freie Shüttungsfläche 13 der Schüttung 11 bildente Böschung hat einen Abstand von einem der der Schüttung 11 abgewandten Ecke der Schlackenwanne 22 ausgebildeten Überlaufwehr 16.At the bottom, the bed 11 stands on a slag pan 22 also formed by coolant lines on the lower part of the basket 3. In the lower area, ie below the projection 20, the inside of the basket 3 including the slag tray 20 is provided with a refractory ramming compound 32. The embankment forming the lower free fill surface 13 of the fill 11 is at a distance from one of the overflow weir 16 formed from the corner of the slag tray 22 facing away from the fill 11.
Zwischen der unteren freien Schüttungsfläche 13 und dem Überlaufwehr 16 kann sich beim Betrieb des Schachtvergasers 100 die flüssige Schlacke mit einer freien Oberfläche in einem von der Schlackenwanne 22 augenommenen Schlackenbad 14 sammeln. Der äußere Teil der Primärgaskammer 21 wird von der Feuerfestmasse 32 des Korbes 3 begrenzt.During the operation of the shaft gasifier 100, the liquid slag with a free surface can collect between the lower free bed surface 13 and the overflow weir 16 in a slag bath 14 taken up by the slag pan 22. The outer part of the primary gas chamber 21 is delimited by the refractory mass 32 of the basket 3.
Dem Überlaufwehr 16 unmittelbar gegenüberliegend ist in der Wandung des Druckbehälters 1 ein Primärgasbrenner 2 angeordnet, dem die Gasfraktion aus der thermischen Vorbehandlung des minderwertigen Brennstoffes, Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltendes Gas und ggf. Dampf zugeführt werden. Der vom Primärgasbrenner 2 gebildete Primärgasstrahl 15 ist schräg nach unten in Richtung auf die untere freie Schüttungsfläche 13 und die freie Oberfläche des Schlackenbades 14 gerichtet. Auf diese Weise wird eine intensive Vergasung an der unteren freien Schüttungsfläche 13 und auch der auf dem Schlackenbad 14 aufschwimmenden Kohlenstoff enthaltenden Bestandteile erreicht und eine Verstopfung des Überlaufwehrs 16 verhindert, denn der Primärgasstrahl 15 ist dem zu dem Überlaufwehr 16 hinfließenden Schlackestrom entgegengerichtet.Directly opposite the overflow weir 16 in the wall of the pressure vessel 1 is a primary gas burner 2, to which the gas fraction from the thermal pretreatment of the inferior fuel, oxygen or oxygen-containing gas and possibly steam are fed. The primary gas jet 15 formed by the primary gas burner 2 is inclined downwards in the direction of the lower free bed surface 13 and the free surface of the slag bath 14 directed. In this way, intensive gasification is achieved at the lower free bed surface 13 and also the constituents containing carbon floating on the slag bath 14 and a blockage of the overflow weir 16 is prevented, because the primary gas jet 15 is directed against the slag flow flowing to the overflow weir 16.
Wegen der übrigen Einzelheiten wird auf die DE 29 20 922 C3 Bezug genommen. Die erfindungsgemäß als eine der möglichen Alternativen ebenfalls einsetzbare Anordnung (Schachtvergaser) für zwei Chargiergüter ist im einzelnen in der EP 0 194 252 B1 beschrieben. Auf diese beiden Druckschriften wird voll inhaltlich Bezug genommen, wobei zu bemerken ist, daß in der DE 29 20 922 C3 die Schüttung 11 aus einem relativ hochwertigen Brennstoff besteht, während der dort beschriebene Schachtvergaser im Falle der vorliegenden Erfindung für die Festfraktion des thermisch behandelten minderwertigen Brennstoffes verwendet wird.For the other details, reference is made to DE 29 20 922 C3. The arrangement (shaft carburetor) for two charging goods which can also be used according to the invention as one of the possible alternatives is described in detail in EP 0 194 252 B1. Full reference is made to these two documents, it being noted that in DE 29 20 922 C3 the bed 11 consists of a relatively high-quality fuel, while the shaft gasifier described there in the case of the present invention for the solid fraction of the thermally treated inferior Fuel is used.
Wie Figur 2 im übrigen zeigt, wird der als "Abfall" bezeichnete Einsatzstoff zunächst einer mit "Pyrolyse" bezeichneten Anlage für die thermische Vorbehandlung zugeführt. Diese erfolgt unter Zufuhr von Wärme und im wesentlichen unter Vermeidung des Verbrennens von Bestandteilen des Einsatzstoffes (minderwertigen Brennstoffes), wobei die Verfahrensführung in an sich bekannter Weise so erfolgt, daß eine Gas- und eine Feststoffraktion entstehen, die voneinander getrennt werden und in Figur 2 einerseits als "Pyrolysegas" (Gasfraktion) und andererseits als "Pyrolysekoks und Wertstoffe" (Festfraktion) bezeichnet sind. Hierbei versteht es sich, daß eine etwa anfallende Flüssigfraktion Bestandteil der "Festfraktion" und/oder "Gasfraktion" sein kann. Bei dieser thermischen Vorbehandlung werden z. B. folgende Verfahrensbedingungen eingestellt:
Temperaturen ca. 300 - 650° C sowie ein Entgasungsdruck von ca. 0,9 X 10⁵ bis1,2 X 10⁵ Pascal.As shown in FIG. 2 for the rest, the feed material referred to as "waste" is first fed to a plant for thermal pretreatment designated "pyrolysis". This takes place with the addition of heat and essentially avoiding the burning of constituents of the starting material (low-quality fuel), the process being carried out in a manner known per se in such a way that a gas and a solid fraction are formed, which are separated from one another and in FIG. 2 on the one hand as "pyrolysis gas" (gas fraction) and on the other hand as "pyrolysis coke and valuable materials" (solid fraction). It goes without saying that any liquid fraction that occurs can be a component of the “solid fraction” and / or “gas fraction”. In this thermal pretreatment z. B. the following process conditions are set:
Temperatures approx. 300 - 650 ° C and a degassing pressure of approx. 0.9 X 10⁵ to1.2 X 10⁵ Pascal.
In einem Trennapparat, wie einem Windsichter, einem Sieb oder sonstigem kann die "Festfraktion" in ihre Bestandteile "Pyrolysekoks" und "Wertstoffe" getrennt werden. Der "Pyrolysekoks" wird sodann über die Schleuse 4 dem Schachtvergaser 100 aufgegeben.The "solid fraction" can be separated into its components "pyrolysis coke" and "recyclable materials" in a separating apparatus, such as an air classifier, a sieve or other. The "pyrolysis coke" is then fed to the shaft gasifier 100 via the
Das in der thermischen Vorbehandlung anfallende "Pyrolysegas" (Gasfraktion) wird dem Primärgasbrenner 2 aufgegeben.The "pyrolysis gas" (gas fraction) obtained in the thermal pretreatment is fed to the primary gas burner 2.
Während die in dem Schachtvergaser 100 anfallende Schlacke bei der Austragsschleuse 26 ausgetragen wird, fällt das Produktgas nach Durchströmen der Schüttung 11 am Gasauslaß 6 an und wird von dort nach weiterer Reinigung von gas- und festen Verunreinigungen (H₂S, HCL, Staub) einem mit BHKW bezeichneten Blockheizkraftwerk als gasförmiger Brennstoff für Arbeitsmaschinen z. B. Gasmotore oder Gasturbinen benutzt, wobei bei der in dem Blockheizkraftwerk stattfindenden Verbrennung des Produktgases ein Rauchgas anfällt, das üblicher Weise über einen Kamin in die Atmosphäre abgegeben wird. Die Beheizung der Pyrolysetrommel kann sowohl direkt durch Verfeuerung von Pyrolysegas oder indirekt durch Entnahme von Rauchgas aus dem BHKW durchgeführt werden. While the slag accumulating in the shaft gasifier 100 is discharged at the discharge lock 26, the product gas is obtained after flowing through the bed 11 at the gas outlet 6 and from there after further cleaning of gas and solid impurities (H₂S, HCL, dust) with CHP designated cogeneration plant as a gaseous fuel for machines such. B. gas engines or gas turbines, a flue gas being produced during the combustion of the product gas taking place in the combined heat and power plant, which is usually released into the atmosphere via a chimney. The pyrolysis drum can be heated either directly by burning pyrolysis gas or indirectly by removing flue gas from the CHP.
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet, daß
characterized in that
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