EP1133539B1 - Reaktor zum vergasen körniger brennstoffe, die ein festbett bilden - Google Patents

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EP1133539B1 EP99947283A EP99947283A EP1133539B1 EP 1133539 B1 EP1133539 B1 EP 1133539B1 EP 99947283 A EP99947283 A EP 99947283A EP 99947283 A EP99947283 A EP 99947283A EP 1133539 B1 EP1133539 B1 EP 1133539B1
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Definitions

  • the invention relates to a reactor for gasifying granular fuels, the fuel forming a fixed bed in the reactor, in the lower region of which oxygen-containing gasifying agent is introduced, which moves upwards in the fixed bed, and wherein product gas containing hydrogen and carbon oxides is removed from the fixed bed via a discharge duct from the Discharges reactor.
  • a gasification reactor is known in which product gas is drawn off tangentially from the gas space and the end region of the reactor acts as a separator.
  • the invention is based on the object of designing the reactor mentioned at the outset in such a way that even in the case of a strong product gas stream, no disruptive amounts of fine-grained fuel are drawn off from the reactor. According to the invention, this is achieved in that at least one centrifugal separator for separating solids from the product gas is arranged in the reactor, which has an inlet opening for dust-containing product gas coming from the fixed bed, an outlet line for product gas and a solid line leading into the fixed bed, the outlet line with the discharge channel of the reactor is connected.
  • centrifugal separators are arranged in the reactor, the outlet lines of the separators in one in the upper area of the reactor arranged annular chamber open, which is connected to the discharge channel.
  • An expedient development of the invention consists in that a vertical ring wall is arranged in the upper area of the reactor and that the inlet opening of the separator is located outside the reactor area enclosed by the ring wall.
  • the ring wall ensures that the inlet opening of the separator is above the fixed bed.
  • the reactors usually operate at pressures from 1 to 80 bar.
  • the reactor of FIG. 1 has a housing (1) which is usually water-cooled.
  • the granular fuel comes from a storage container (2) and falls through the then opened valve (3) onto the fixed bed (4).
  • a rotating grate (5) In the lower area of the reactor there is a rotating grate (5), through which a mixture is passed through a gasification medium line (6) Feeds oxygen and water vapor, which is distributed from the rotating grate (5) into the fixed bed (4). In a manner not shown, ash is drawn down through the opening (7).
  • a vertical ring wall (10) is connected to the reactor housing (1) in a gas-tight manner at the upper end and serves as a boundary for an annular chamber (11) which is connected to the discharge channel (9).
  • a horizontal partition (12) is arranged in the form of an annular disc between the housing (1) and the annular wall (10) as the lower boundary of the annular chamber (11).
  • Fig. 1 two cyclones (13) are shown, the outlet lines (14) lead upwards into the annular chamber (11).
  • the inlet opening (15) of each cyclone (13) is located below the partition (12) and above the fixed bed (4).
  • Product gas containing dust which flows out of the fixed bed (4), forcibly enters through the openings (15) into one of the two cyclones (13), the separated solids being fed back into the fixed bed (4) through the respective solids discharge line (16) ,
  • the lower area of the discharge line (16) is widened for better drainage of the solids downwards.
  • the number of cyclones can be chosen arbitrarily, it will usually be 1 to 10.
  • the product gas which leaves the cyclones (13), flows through the outlet lines (14) first into the annular chamber (11) and then to the exhaust duct (9).
  • the dust content of this product gas is limited in this way, so that malfunctions are avoided.
  • the cyclones (13) are located within the area enclosed by the ring wall (10) and thus more or less in the fixed bed (4), where the temperatures are relatively low.
  • the cyclones (13) are located outside the ring wall (10) and the product gas flows around them.
  • the reference numerals of FIG. 2 have the meaning already explained together with FIG. 1.
  • a gasification reactor with a rotating grate (5) can easily be equipped with only one cyclone (13) according to FIG. 3, and likewise the reactor of FIG. 3, which has a trigger liquid Slag works, have several separating cyclones (13), as was explained together with FIG. 1 or FIG. 2.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe, wobei der Brennstoff im Reaktor ein Festbett bildet, in dessen unteren Bereich sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel eingeleitet wird, das sich im Festbett aufwärts bewegt und wobei man Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltendes Produktgas über dem Festbett durch einen Abzugskanal aus dem Reaktor abführt.
  • Reaktoren dieser Art sind seit langem bekannt und z. B. im US-Patent 5 094 669, EP-Patent 0 078 100 und GB-Patent 2 003 589 beschrieben. Die Vergasung erfolgt mit Hilfe eines Drehrosts im Reaktor und dem Abzug fester Asche oder ohne Drehrost mit Abzug flüssiger Schlacke.
  • Als Brennstoff verwendet man Kohle aller Art, auch Braunkohle und Torf, dazu können verschiedenartige Abfallstoffe zugegeben werden. Wenn der von oben auf das Festbett gegebene Brennstoff zu feinkörnig ist, wird ein störend großer Anteil davon durch das Produktgas aus dem Reaktor abgezogen und in die anschließenden Apparate transportiert. Dies kann zu Betriebsstörungen führen, die den Stillstand des Reaktors nötig machen. Auch durch Steigerung der Maximalleistung eines Reaktors und damit erhöhter Produktgaserzeugung kann es geschehen, daß der Produktgasstrom zuviel feinkörnigen Brennstoff aus dem Reaktor transportiert.
  • Aus GB-A-2 140 026 ist ein Vergasungs reaktor bekannt, bei dem Produktgas tangential aus dem Gas-raum abgezogen wird, und der Endbereich des Reaktors als Flichkraft-abscheider wirkt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Reaktor so auszugestalten, daß auch bei einem starken Produktgasstrom keine störenden Mengen an feinkörnigem Brennstoff aus dem Reaktor abgezogen werden. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß im Reaktor mindestens ein Fliehkraft-Abscheider zum Abscheiden von Feststoffen aus dem Produktgas angeordnet ist, der eine Eintrittsöffnung für vom Festbett kommendes staubhaltiges Produktgas, eine Austrittsleitung für Produktgas und eine in das Festbett führende Feststoffableitung aufweist, wobei die Austrittsleitung mit dem Abzugskanal des Reaktors verbunden ist.
  • Vorteilhafterweise werden mehrere Fliehkraft-Abscheider im Reaktor angeordnet, wobei die Austrittsleitungen der Abscheider in eine im oberen Bereich des Reaktors angeordnete Ringkammer münden, die mit dem Abzugskanal in Verbindung steht.
  • Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß im oberen Bereich des Reaktors eine vertikale Ringwand angeordnet ist und daß sich die Eintrittsöffnung des Abscheiders außerhalb des von der Ringwand umschlossenen Reaktorbereichs befindet. Die Ringwand sorgt dafür, daß sich die Eintrittsöffnung des Abscheiders oberhalb des Festbettes befindet.
  • Es bietet sich an, als Fliehkraft-Abscheider den Zyklon zu verwenden, doch können auch andere Fliehkraft-Abscheider verwendet werden. Die Reaktoren arbeiten üblicherweise bei Drücken von 1 bis 80 bar.
  • Ausgestaltungsmöglichkeiten des Reaktors werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen Vergasungsreaktor mit Drehrost im Längsschnitt in schematischer Darstellung und
    Fig. 2
    eine zweite Reaktor-Variante in der Darstellung analog zu Fig. 2 und
    Fig. 3
    eine weitere Reaktor-Variante.
  • Der Reaktor der Fig. 1 weist ein Gehäuse (1) auf, das üblicherweise wassergekühlt ist. Der körnige Brennstoff kommt aus einem Vorratsbehälter (2) und fällt durch das dann geöffnete Ventil (3) auf das Festbett (4). Im unteren Bereich des Reaktors befindet sich ein Drehrost (5), dem man durch eine Vergasungsmittelleitung (6) ein Gemisch aus Sauerstoff und Wasserdampf zuführt, welches vom Drehrost (5) aus in das Festbett (4) hinein verteilt wird. In nicht näher dargestellter Weise zieht man Asche durch die Öffnung (7) nach unten ab.
  • Die bei den endothermen Vergasungsreaktionen benötigte Energie wird durch partielle Oxidation aufgebracht. Das rohe Produktgas verläßt den Reaktor durch den Abzugskanal (9) und wird einer Kühlung und Reinigung zugeführt. Eine vertikale Ringwand (10) ist am oberen Ende gasdicht mit dem Reaktorgehäuse (1) verbunden und dient als Begrenzung für eine Ringkammer (11), die mit dem Abzugskanal (9) in Verbindung steht. Eine horizontale Trennwand (12) ist in Form einer Ringscheibe zwischen dem Gehäuse (1) und der Ringwand (10) als untere Begrenzung der Ringkammer (11) angeordnet.
  • In Fig. 1 sind zwei Zyklone (13) dargestellt, deren Austrittsleitungen (14) nach oben in die Ringkammer (11) führen. Die Eintrittsöffnung (15) eines jeden Zyklons (13) befindet sich unterhalb der Trennwand (12) und oberhalb des Festbettes (4). Staubhaltiges Produktgas, das aus dem Festbett (4) herausströmt, tritt zwangsweise durch die Öffnungen (15) in einen der beiden Zyklone (13) ein, wobei die abgeschiedenen Feststoffe durch die jeweilige Feststoffableitung (16) zurück in das Festbett (4) geführt werden. Zum besseren Abfluß der Feststoffe nach unten ist der untere Bereich der Ableitung (16) aufgeweitet. Die Zahl der Zyklone kann beliebig gewählt werden, sie wird üblicherweise 1 bis 10 betragen.
  • Das Produktgas, das die Zyklone (13) verläßt, strömt durch die Austrittsleitungen (14) zunächst in die Ringkammer (11) und dann zum Abzugskanal (9). Der Staubgehalt dieses Produktgases ist auf diese Weise begrenzt, so daß Betriebsstörungen vermieden werden.
  • Gemäß Fig.2 befinden sich die Zyklone (13) innerhalb des von der Ringwand (10) umschlossenen Bereichs und damit mehr oder weniger im Festbett (4), dort wo die Temperaturen relativ niedrig sind. In der Anordnung gemäß Fig. 1 befinden sich die Zyklone (13) außerhalb der Ringwand (10) und werden vom Produktgas umströmt. Die Bezugszeichen der Fig. 2 haben die bereits zusammen mit Fig. 1 erläuterte Bedeutung.
  • Der schematisch dargestellte Reaktor der Fig. 3 weist nur einen Zyklon (13) auf, dessen Austrittsleitung (14) mit dem Abzugskanal (9) direkt verbunden ist. Staubhaltiges Produktgas, das vom Festbett (4) kommt, tritt durch die Öffnung (15) in den Zyklon ein, und abgeschiedene Feststoffe werden durch die Ableitung (16) zurück in das Festbett (4) geführt. Die Düsen (20) dienen der Zufuhr des Vergasungsmittels, und flüssige Schlacke wird durch den Auslaß (7a) abgezogen.
  • Ein Vergasungsreaktor mit Drehrost (5), wie er in Fig. 1 oder 2 dargestellt ist, kann ohne weiteres auch nur mit einem Zyklon (13) gemäß Fig. 3 ausgerüstet sein, und ebenso kann der Reaktor der Fig. 3, der mit Abzug flüssiger Schlacke arbeitet, mehrere Abscheidezyklone (13) aufweisen, wie es zusammen mit Fig. 1 oder Fig. 2 erläutert wurde.

Claims (6)

  1. Reaktor zum Vergasen körniger Brennstoffe, wobei der Brennstoff im Reaktor ein Festbett bildet, in dessen unteren Bereich sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel eingeleitet wird, das sich im Festbett aufwärts bewegt, und wobei man Wasserstoff und Kohlenoxide enthaltendes Produktgas über dem Festbett durch einen Abzugskanal aus dem Rektor abführt, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktor mindestens ein Fliehkraft-Abscheider zum Abscheiden von Feststoffen aus dem Produktgas angeordnet ist, der eine Eintrittsöffnung für vom Festbett kommendes staubhaltiges Produktgas, eine Austrittsleitung für Produktgas und eine in das Festbett führende Feststoffableitung aufweist, wobei die Austrittsleitung mit dem Abzugskanal des Reaktors verbunden ist.
  2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fliehkraft-Abscheider im Reaktor angeordnet sind und die Austrittsleitungen der Abscheider in eine im oberen Bereich des Reaktors angeordnete Ringkammer münden, die mit dem Abzugskanal in Verbindung steht.
  3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Bereich des Reaktors eine vertikale Ringwand angeordnet ist und daß sich die Eintrittsöffnung des Abscheiders außerhalb des von der Ringwand umschlossenen Reaktorbereichs befindet.
  4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abscheider außerhalb des von der Ringwand umschlossenen Bereichs befindet.
  5. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abscheider innerhalb des von der Ringwand umschlossenen Bereichs befindet.
  6. Reaktor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraft-Abscheider als Zyklon ausgebildet ist.
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