EP2300570B1 - Vergasungsvorrichtung und vergasungsverfahren mit kontinuierlichem feststoffaustrag - Google Patents

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EP2300570B1
EP2300570B1 EP09777138.0A EP09777138A EP2300570B1 EP 2300570 B1 EP2300570 B1 EP 2300570B1 EP 09777138 A EP09777138 A EP 09777138A EP 2300570 B1 EP2300570 B1 EP 2300570B1
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EP
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lock
solids
lock hopper
pressure vessel
stream
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Christoph Hanrott
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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    • Y10T137/794—With means for separating solid material from the fluid

Definitions

  • the invention relates to a method according to claim 1 and a device according to claim 9.
  • ash or slag In the production of synthesis gas from carbonaceous fuels are usually solids, which must be discharged from the process. These are, for example, ash or slag.
  • the DE 3144266 A1 and the EP 800569 B1 describe a process in which the ashes and slags produced in a pressurized gasification system are collected in a water bath, also called a quench zone.
  • the ash and slag particles are discharged in batches from the gasification system via a lock container located in the direction of gravity below the gasification system. For this purpose, located above and below the lock container shut-off valves to separate the lock tank fluid side of the gasification system.
  • the lock container When filling the lock container with slag, the lock container is in communication with the gasification device.
  • the EP 290087 B1 also describes a process for removing slag from a coal gasification apparatus.
  • a lock container below the pressure vessel which can be separated by valves from the pressure vessel.
  • the discharge of the slag is also discontinuous.
  • the slag is collected in a water bath, also called slag quench tank.
  • separation by valve and the accumulation of slag above the valve may cause bridging of slag directly above the valve.
  • These bridge formations cause problems in the operation when reconnecting the lock container with the pressure vessel.
  • This bridge formation is dissolved by a gas bubble within the lock container, which is acted upon by a lower pressure than in the pressure vessel.
  • the DE 28 29 629 A1 discloses a process for the periodic discharge of residues resulting from the gasification of ash-containing fuels with oxygen, granulated in a water bath connected to the gasification space and suspended in water, the residues are passed by means of a lock container in a pressureless collecting container. Water is removed from the lock container and returned to the water bath via an injector.
  • the described methods are characterized by significant disadvantages.
  • the batchwise discharge of the solids by means of a lock container requires an intermediate container or additional volume within the pressure vessel for receiving the amount of solids accumulating during the discharge.
  • the intermittent emptying of the lock container leads to a high load on the connected devices.
  • the connected devices must be designed for large, intermittently discharged solid quantities and not on the much smaller average mass flow of solids.
  • the separation of the lock container by means of valves leads to bridge formation on the valves and consequently to problems in discharging the solids after reconnecting the lock container.
  • the US Pat. No. 5,980,858 discloses a method for discharging solids from a pressure vessel, wherein leaving a pressure vessel exiting solids on a Guided sieve, which divides the solids according to their particle size. Larger particles are led into a first lock container, smaller particles are led into a second lock container.
  • the object is to find a method and a device for discharging the resulting in the gasification, especially in the coal gasification, solids, in which an intermediate container or an additional volume within the pressure vessel for receiving the amount of solids incurred during the discharge can be waived.
  • the amount of solid discharged per hour should be increased. At the same time blockages on the valves of the lock container and thus also disturbances in the operation should be avoided.
  • Synthesis gas can be produced, for example, by a coal gasification process.
  • the coal gasification reaction takes place in a pressure vessel containing the coal gasification reactor and means for supplying the starting materials and means for carrying out the synthesis gas and the resulting solids.
  • the solids are carried out in a common embodiment in the direction of gravity from the reactor, wherein the coal gasification reactor in the direction of gravity initially devices for separating the solids from the synthesis gas, for cooling and execution of the synthesis gas and a device for receiving the hot solid and ash particles are , This is typically a water bath.
  • the water bath is usually connected in the direction of gravity with two lock containers.
  • the lock containers are then followed by devices for cleaning, drying and removing the solids.
  • the two lock containers are using Shut-off devices above the lock containers alternately connected to the water bath and separated. While a lock container is in contact with the liquid of the water bath and is filled with solids, the second lock container is emptied. The settling of the solids in the lock container is assisted by discharging a liquid flow from the connected lock container. As soon as the second lock container has been emptied, it is filled with water and then reconnected to the pressure vessel. Once the first container has reached its maximum level, the liquid flow to support the solids deposition is no longer removed from the first lock container, but from the second container.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that a solid-water stream is maintained from the water to at least one lock container by a solids depleted water stream is discharged from the lock vessel connected to the pressure vessel, while the solid settles inside the lock container.
  • the water flow is drawn off by means of suitable conveying devices, for example pumps, or discharged to the outside by expansion to a lower pressure level.
  • the withdrawn liquid can also be recycled, for example, into the pressure vessel at a point above or below the water level of the water bath.
  • filtering devices can be located anywhere in the lines.
  • a second container is connected to the pressure vessel before the filled with solids container is separated from the pressure vessel.
  • the second lock container is filled with water and already connected to the pressure vessel, just before the first filled with solids container is separated from the pressure vessel.
  • the filling of the lock container in contact with the water bath takes at least until the second container can be emptied and the steps necessary therefor can be carried out.
  • To the necessary Steps include, for example, loading and unloading the lock container, cooling the lock container contents, opening and closing the shut-off devices and filling the lock container with water.
  • the method so that the distribution is controlled by a specially designed intermediate container, which has at least two different outputs, to which the lock containers connect.
  • the inlet to the outlets in the solids container can be designed conically in the interior.
  • the control of the lock container is done via intermediate valves.
  • the distribution element may be exemplified as a distributor weir. However, it may also be designed in the form of a flat bottom with drains, in the form of a half-shell ball with drains or a horizontal cylinder with drains.
  • the connecting devices are preferably designed as pipelines, but may also be designed as flange devices and in principle be of any kind.
  • the distribution element is preferably designed as a simple pipe switch, but can also be a simple pipe connection and in principle arbitrary.
  • the shut-off devices are preferably ball valves.
  • the device so that the distributor device is integrated into the water bath.
  • the water bath has at least two different exporting connection devices, which open individually into the lock container, and the exporting connection devices from the water bath are provided with shut-off devices with which the lock containers can be separated from the water bath.
  • shut-off devices with which the lock containers can be separated from the water bath.
  • the solids stream or solid suspension is divided in the water bath.
  • the water bath in the interior has conical feeds on the exporting lines.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a lock system of a coal gasification, consisting of a pressure vessel (1) with a water bath (2) for receiving in the gasification incurred slag and ash, and the lock tank A (3) and the lock tank B (4) connected to the pressure vessel via the distribution element (5).
  • the solids are removed from the water bath (2) and passed via a line (6) and the distribution element (5) to lock tank A.
  • the valve (7) above the lock container A is in this case opened and the valve (8) below the lock container A is closed.
  • the pump (9) carries a stream of water from container A and thereby supports the flow of solids in the direction of lock container A.
  • Locking container B is separated from the pressure container by closing the valve (11) above the lock container B and from the valve (12) between the lock container B and the pump (9). By opening the valve (13) below the lock container B, the solids are guided from the lock container B in the subsequent system. Subsequently, the valve (13) is closed again and the lock container B is filled with water via additional devices. Then the lock container B is connected by opening the upper valve (11) back to the pressure vessel.
  • the water flow withdrawn from the pump (9) is no longer drawn off from the lock container A but from the lock container B by the valve (15) between the lock container A and the pump (9). is closed and the valve (12) between lock container B and the pump (9) is opened.
  • the flow of solids to the lock container A is stopped and deflected in the direction of lock container B.
  • water is also injected via a line (14) in the lower socket of the container B.
  • the valve (8) can be closed above the lock container A in largely solids-free medium and the lock operation of the lock container A can be initiated. This is done by opening the arranged below the lock container valve (8).

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 9.
  • Bei der Herstellung von Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Brennstoffen fallen in der Regel Feststoffe an, die aus dem Prozess ausgeschleust werden müssen. Diese sind beispielsweise Asche oder Schlacke. Die DE 3144266 A1 und die EP 800569 B1 beschreiben ein Verfahren, bei dem die in einem unter Druck betriebenen Vergasungssystem anfallenden Aschen und Schlacken in einem Wasserbad, auch Abschreckzone genannt, aufgefangen werden. Die Asche- und Schlackepartikel werden über einen in Schwerkraftrichtung unterhalb des Vergasungssystems befindlichen Schleusbehälter chargenweise aus dem Vergasungssystem ausgetragen. Hierzu befinden sich oberhalb und unterhalb des Schleusbehälters Absperrorgane, um den Schleusbehälter fluidseitig vom Vergasungssystem zu trennen. Beim Befüllen des Schleusbehälters mit Schlacke steht der Schleusbehälter in Verbindung mit der Vergasungsvorrichtung. Zum Entleeren des mit Schlacke gefüllten Schleusbehälters wird dieser durch Schließen der oberen Absperrorgane von dem Wasserbad getrennt, entspannt und die Schlacke durch Öffnen der unteren Absperrorgane ausgeschleust. Nach dem Entleeren des Schleusbehälters wird dieser wieder mit Wasser gefüllt und erneut mit dem Wasserbad verbunden. Während der Ausschleusung der Schlacke sammelt sich die Schlacke im Wasserbad an.
  • Die EP 290087 B1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Entfernung von Schlacke aus einer Vorrichtung zur Vergasung von Kohle. Bei der beschriebenen Vorrichtung befindet sich ebenfalls ein Schleusbehälter unterhalb des Druckbehälters, welcher durch Ventile von dem Druckbehälter getrennt werden kann. Die Ausschleusung der Schlacke erfolgt ebenfalls diskontinuierlich. Während der Ausschleusung wird die Schlacke in einem Wasserbad, auch Schlacke-Abschreckbehälter genannt, gesammelt. In der EP 290087 B1 wird beschrieben, dass das Abtrennen mittels Ventil und das Ansammeln der Schlacke oberhalb des Ventils zur Brückenbildung von Schlacke direkt über dem Ventil führen kann. Diese Brückenbildungen verursachen Probleme im Betriebsablauf beim Wiederverbinden des Schleusbehälters mit dem Druckbehälter. In der EP 290087 B1 wird diese Brückenbildung durch eine Gasblase innerhalb des Schleusbehälters, welche mit einem geringeren Druck als im Druckbehälter beaufschlagt ist, aufgelöst.
  • In der US 6755980 B1 wird eine Vorrichtung zur Entfernung von Schlacke beschrieben, bei der sich zwischen dem Druckbehälter und dem Schleusbehälter ein weiterer Zwischenbehälter befindet. Auch hier erfolgt die Schlackeausschleusung absatzweise mittels Ventilen ober- und unterhalb des Schleusbehälters. Während der Ausschleusung der im Schleusbehälter angehäuften Schlacke wird die im Wasserbad anfallende Schlacke in dem Zwischenbehälter gesammelt. Auch hier werden Brückenbildungen auf dem geschlossenen Ventil beschrieben, welche ebenfalls zu Problemen führen können. Die Gefahr der Brückenbildung wird hier durch Abführen eines Wasserstroms aus dem Schleusbehälter verringert.
  • Die DE 28 29 629 A1 offenbart ein Verfahren zum periodischen Ausschleusen von Rückständen, die bei der Vergasung von aschehaltigen Brennstoffen mit Sauerstoff entstehen, in einem mit dem Vergasungsraum verbundenen Wasserbad granuliert und in Wasser suspendiert werden, wobei die Rückstände mittels eines Schleusbehälters in einen drucklosen Auffangbehälter geleitet werden. Aus dem Schleusbehälter wird Wasser abgeleitet und gelangt über einen Injektor in das Wasserbad zurück.
  • Aus der US 6 755 980 B1 ist ein Verfahren zum Abführen einer Mischung aus Schlackepartikeln und Wasser aus einem Wasserbad bekannt, wobei die Mischung zunächst in einen ersten Schleusbehälter und von dem ersten Schleusbehälter in einen zweiten Schleusbehälter geleitet wird. Dem zweiten Schleusbehälter wird Wasser entnommen und in den ersten Schleusbehälter zurückgeführt, um Schlackepartikel aus dem ersten Schleusbehälter in den zweiten Schleusbehälter zu saugen.
  • Die beschriebenen Verfahren sind durch wesentliche Nachteile gekennzeichnet. Das absatzweise Ausschleusen der Feststoffe mittels eines Schleusbehälters erfordert einen Zwischenbehälter oder zusätzliches Volumen innerhalb des Druckbehälters zur Aufnahme der während der Ausschleusung anfallenden Feststoffmenge. Ebenfalls führt das stoßweise Entleeren des Schleusbehälters zu einer hohen Belastung der angeschlossenen Vorrichtungen. Die angeschlossenen Vorrichtungen müssen für große, stoßweise ausgeschleuste Feststoffmengen ausgelegt sein und nicht auf den deutlich kleineren durchschnittlichen Mengenstrom an Feststoffen. Zudem führt das Abtrennen des Schleusbehälters mittels Ventilen zu Brückenbildungen auf den Ventilen und folglich zu Problemen beim Austrag der Feststoffe nach dem Wiederverbinden des Schleusbehälters.
  • Die US 5 980 858 A offenbart ein Verfahren zur Ausschleusung von Feststoffen aus einem Druckbehälter, wobei aus einem Druckbehälter austretendende Feststoffe auf ein Sieb geleitet werden, welches die Feststoffe nach ihrer Partikelgröße aufteilt. Größere Partikel werden in einen ersten Schleusbehälter geleitet, kleinere Partikel werden in einen zweiten Schleusbehälter geleitet.
  • Weitere Verfahren zur Ausschleusung von Feststoffen aus einem Wasserbad eines Druckbehälters sind der DE 32 07 215 A1 und der DE 32 20 624 A1 zu entnehmen. Bei diesen Verfahren werden ein erster Schleusbehälter und ein zweiter Schleusbehälter abwechselnd mit dem Wasserbad verbunden und getrennt. Der zweite Schleusbehälter wird entleert, während der erste Schleusbehälter mit dem Wasserbad in Kontakt steht.
  • Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausschleusung der bei der Vergasung, insbesondere bei der Kohlevergasung, anfallenden Feststoffe zu finden, bei der auf einen Zwischenbehälter oder auf ein zusätzliches Volumen innerhalb des Druckbehälters zur Aufnahme der während der Ausschleusung anfallenden Feststoffmenge verzichtet werden kann. Ebenso soll bei gleicher Auslegung der Schleusbehälter und der vor- und nachgeschalteten Vorrichtungen die pro Stunde ausgeschleuste Menge an Feststoff erhöht werden. Gleichzeitig sollen Blockierungen auf den Ventilen des Schleusbehälters und somit auch Störungen im Betriebsablauf vermieden werden.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Beansprucht wird ferner eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
  • Synthesegas kann beispielhaft durch einen Kohlevergasungsprozess hergestellt werden. Die Kohlevergasungsreaktion findet in einem Druckbehälter statt, das den Kohlevergasungsreaktor beinhaltet sowie Vorrichtungen zur Zuführung der Ausgangsstoffe und Vorrichtungen zum Ausführen des Synthesegases und der anfallenden Feststoffe. Die Feststoffe werden in einer häufig vorkommenden Ausführungsart in Schwerkraftrichtung aus dem Reaktor ausgeführt, wobei sich an den Kohlevergasungsreaktor in Schwerkraftrichtung zunächst Vorrichtungen zur Abtrennung der Feststoffe aus dem Synthesegas, zur Kühlung und Ausführung des Synthesegases und eine Vorrichtung zum Aufnehmen der heißen Feststoff- und Ascheteilchen befinden. Dies ist typischerweise ein Wasserbad. Das Wasserbad ist üblicherweise in Schwerkraftrichtung mit zwei Schleusbehältern verbunden.
  • An die Schleusbehälter schließen sich dann Vorrichtungen zur Reinigung, zur Trocknung und zum Abtransport der Feststoffe an. Die zwei Schleusbehälter werden mittels Absperrvorrichtungen oberhalb der Schleusbehälter abwechselnd mit dem Wasserbad verbunden und getrennt. Während ein Schleusbehälter mit der Flüssigkeit des Wasserbades in Kontakt steht und mit Feststoff befüllt wird, wird der zweite Schleusbehälter entleert. Das Absetzen der Feststoffe in den Schleusbehälter wird durch Abführen eines Flüssigkeitsstroms aus dem angeschlossen Schleusbehälter unterstützt. Sobald der zweite Schleusbehälter entleert wurde, wird dieser mit Wasser befüllt und danach wieder mit dem Druckbehälter verbunden. Sobald der erste Behälter seinen maximalen Füllstand erreicht hat, wird der Flüssigkeitsstrom zur Unterstützung der Feststoffabsetzung nicht mehr aus dem ersten Schleusbehälter abgeführt, sondern aus dem zweiten Behälter.
  • Hierdurch wird der Feststoffstrom zu dem zweiten Behälter umgeleitet und der erste Schleusbehälter wird durch Schließen des Ventils im weitestgehend feststofffreien Medium vom Druckbehälter getrennt und ein Ablagern von Feststoffen auf dem Ventil kann weitestgehend vermieden werden. Durch diesen kontinuierlichen wechselseitigen Betrieb der Schleusbehälter kann ein höherer Durchsatz an Feststoffen erreicht werden, ohne die vor- und nachgeschalteten Anlagenteile verändern zu müssen, da die bei der Entleerung eines Schleusbehälters ausgeschleuste Feststoffmenge nicht erhöht wird.
  • Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass ein Feststoff-Wasser-Strom vom Wasserbad zu mindestens einem Schleusbehälter aufrechterhalten wird, indem ein an Feststoffen abgereicherter Wasserstrom aus dem mit dem Druckbehälter verbundenen Schleusbehälter abgeführt wird, während sich der Feststoff im Innern des Schleusbehälters absetzt. Der Wasserstrom wird beispielhaft mittels geeigneter Fördereinrichtungen, beispielsweise Pumpen, abgezogen oder durch Entspannen auf ein niedrigeres Druckniveau nach außen abgeführt. Die abgezogene Flüssigkeit kann auch beispielhaft in den Druckbehälter an einer Stelle oberhalb oder unterhalb des Wasserspiegels des Wasserbades zurückgeführt werden. Hierzu können sich in den Leitungen an beliebiger Stelle filtrierende Vorrichtungen befinden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein zweiter Behälter mit dem Druckbehälter verbunden wird, bevor der mit Feststoff befüllte Behälter vom Druckbehälter getrennt wird. Typischerweise wird der zweite Schleusbehälter mit Wasser befüllt und bereits mit dem Druckbehälter verbunden, kurz bevor der erste mit Feststoff befüllte Behälter vom Druckbehälter getrennt wird. Ebenso ist es vorteilhaft, dass bei einem Betrieb mit zwei Schleusbehältern das Befüllen des mit dem Wasserbad in Kontakt stehenden Schleusbehälters mindestens so lange dauert, bis der zweite Behälter entleert werden kann und die dafür notwendigen Schritte ausgeführt werden können. Zu den notwendigen Schritten gehören beispielsweise das Be- und Entspannen des Schleusbehälters, das Abkühlen des Schleusbehälterinhaltes, das Öffnen und Schließen der Absperreinrichtungen und das Befüllen des Schleusbehälters mit Wasser.
  • Zur Unterstützung des Betriebes ist es auch möglich, während der Befüllung eines Schleusbehälters in den unteren Bereich oder dem unteren Stutzen des Schleusbehälters einen Flüssigkeitsstrom einzubringen. Dieser kann Ablagerungen im unteren Bereich des Schleusbehälters oder in angeschlossen Stutzen oder Rohrleitungen vermeiden.
  • Es ist auch möglich, das Verfahren so zu gestalten, dass die Verteilung über einen speziell gestalteten Zwischenbehälter geregelt wird, der mindestens zwei verschiedene Ausgänge besitzt, an die sich die Schleusbehälter anschließen. Zum besseren Feststoffabfluss kann der Zulauf zu den Ausgängen im Feststoffbehälter im Inneren konisch gestaltet sein. Die Ansteuerung der Schleusbehälter geschieht über zwischengeschaltete Ventile.
  • Beschrieben wird auch eine Vorrichtung zur Ausführung von Feststoffen aus einem Vergasungsreaktor zur Vergasung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe, umfassend
    • einen Vergasungsreaktor, der sich in einem Druckbehälter befindet, und
    • ein Wasserbad, dass sich unterhalb des Vergasungsreaktors befindet und das noch in dem Druckbehälter untergebracht ist, und
    • eine Verteilervorrichtung, bestehend aus einem Verteilelement und mindestens zwei Absperreinrichtungen, und
    • mindestens zwei Schleusbehälter, und
    und die dadurch gekennzeichnet ist, dass
    • das Wasserbad über Verbindungsvorrichtungen mit dem Verteilelement verbunden ist, und
    • die Schleusbehälter über zwei oder mehr separate Verbindungsvorrichtungen mit dem Verteilelement verbunden sind und sich zwischen dem Verteilelement und den Schleusbehältern Absperreinrichtungen befinden, mit denen die Schleusbehälter von dem Verteilelement abgesperrt werden können.
  • Das Verteilelement kann beispielhaft als Verteilerweiche geartet sein. Es kann jedoch auch in Form eines flachen Bodens mit Abläufen, in Form einer halbschaligen Kugel mit Abläufen oder eines horizontalen Zylinders mit Abläufen gestaltet sein. Zur Ausführung der Absperreinrichtungen und der Absperrelemente ist jede denkbare Ausführungsart möglich. Die Verbindungsvorrichtungen sind bevorzugt als Rohrleitungen geartet, können jedoch auch als Flanschvorrichtungen gestaltet sein und prinzipiell beliebig geartet sein. Das Verteilelement ist bevorzugt als einfache Rohrweiche geartet, kann jedoch auch als einfache Rohrverbindung und prinzipiell beliebig geartet sein. Bei den Absperreinrichtungen handelt es sich bevorzugt um Kugelventile.
  • Es ist auch möglich, statt des Verteilelementes einen Zwischenbehälter zu verwenden, der zwei oder mehr Ausgänge besitzt und der im Inneren konisch auf die Ausgänge zuläuft. Zwischen dem Zwischenbehälter und den Schleusbehältern befinden sich Absperreinrichtungen, mit dem die Schleusbehälter von dem Zwischenbehälter abgesperrt werden können. Beschrieben wird auch eine Vorrichtung zur Ausführung von Feststoffen aus einem Vergasungsreaktor zur Vergasung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe, wobei
    • die Verteilervorrichtung aus einem Zwischenbehälter mit ausführenden Verbindungsvorrichtungen besteht, der im Inneren konisch auf die ausführenden Verbindungsvorrichtungen zuläuft, und der Zwischenbehälter über diese Verbindungsvorrichtungen mit den Schleusbehältern verbunden ist, und
    • sich zwischen dem Zwischenbehälter und den Schleusbehältern Absperreinrichtungen befinden, mit dem die Schleusbehälter von dem Verteilelement abgesperrt werden können.
  • Schließlich ist es auch möglich, die Vorrichtung so zu gestalten, dass die Verteilervorrichtung in das Wasserbad integriert ist. Dies geschieht zweckmäßig so, dass das Wasserbad mindestens zwei verschiedene ausführende Verbindungsvorrichtungen besitzt, die einzeln in die Schleusbehälter münden, und die ausführenden Verbindungsvorrichtungen aus dem Wasserbad mit Absperreinrichtungen versehen sind, mit denen die Schleusbehälter von dem Wasserbad getrennt werden können. Dadurch kann der Feststoffstrom oder die Feststoffsuspension in die Schleusbehälter über die Absperreinrichtungen gesteuert werden. Der Feststoffstrom oder die Feststoffsuspension wird in dem Wasserbad geteilt. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung besitzt das Wasserbad im Inneren konische Zuläufe auf die ausführenden Leitungen.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung genauer erläutert, wobei das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
  • FIG. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Schleussystems einer Kohlevergasung, bestehend aus einem Druckbehälter (1) mit einem Wasserbad (2) zur Aufnahme bei der Vergasung anfallender Schlacke und Asche, sowie dem Schleusbehälter A (3) und dem Schleusbehälter B (4) verbunden mit dem Druckbehälter über das Verteilelement (5). Die Feststoffe werden aus dem Wasserbad (2) entfernt und über eine Leitung (6) und das Verteilelement (5) zu Schleusbehälter A geleitet. Das Ventil (7) oberhalb des Schleusbehälters A ist hierbei geöffnet und das Ventil (8) unterhalb des Schleusbehälters A ist geschlossen. Die Pumpe (9) führt einen Wasserstrom aus Behälter A ab und unterstützt hierdurch den Feststoffstrom in Richtung Schleusbehälter A. Über eine Leitung (10) wird Wasser in den unteren Stutzen des Schleusbehälters A eingeleitet, um eine Ablagerung im Stutzen oder dem unteren konischen Teil zu vermeiden. Schleusbehälter B ist durch das Schließen des Ventils (11) oberhalb des Schleusbehälters B und von Ventil (12) zwischen Schleusbehälter B und der Pumpe (9) von dem Druckbehälter getrennt. Durch Öffnen des Ventils (13) unterhalb des Schleusbehälters B werden die Feststoffe aus dem Schleusbehälter B in das nachfolgende System geführt. Anschließend wird das Ventil (13) wieder geschlossen und der Schleusbehälter B über zusätzliche Vorrichtungen mit Wasser gefüllt. Daraufhin wird der Schleusbehälter B durch Öffnen des oberen Ventils (11) wieder mit dem Druckbehälter verbunden. Sobald der Schleusbehälter A seinen maximalen Füllstand angehäufter Feststoffe erreicht hat, wird der von der Pumpe (9) abgezogene Wasserstrom nicht mehr aus dem Schleusbehälter A, sondern vom Schleusbehälter B abgezogen, indem das Ventil (15) zwischen Schleusbehälter A und der Pumpe (9) geschlossen wird und das Ventil (12) zwischen Schleusbehälter B und der Pumpe (9) geöffnet wird. Hierdurch wird der Feststoffstrom zum Schleusbehälter A gestoppt und in Richtung Schleusbehälter B umgelenkt. Während der Befüllung des Schleusbehälters B wird ebenfalls über eine Leitung (14) Wasser in den unteren Stutzen des Behälters B eingedüst. Anschließend kann das Ventil (8) oberhalb vom Schleusbehälter A im weitgehend feststofffreien Medium geschlossen werden und der Schleusvorgang des Schleusbehälters A eingeleitet werden. Dies geschieht durch Öffnen des unterhalb des Schleusbehälters angeordneten Ventils (8).
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Druckbehälter
    2
    Wasserbad
    3
    Schleusbehälter A
    4
    Schleusbehälter B
    5
    Verteilelement
    6
    Leitung
    7
    Ventil
    8
    Ventil
    9
    Pumpe
    10
    Zuführungsleitung für Wasser
    11
    Ventil
    12
    Ventil
    13
    Ventil
    14
    Zuführungsleitung für Wasser
    15
    Ventil

Claims (11)

  1. Verfahren zur Ausschleusung von Feststoffen aus einer Vergasungsvorrichtung zur Synthesegas-Gewinnung,
    • wobei die Vergasungsvorrichtung einen Vergasungsreaktor, der sich in einem Druckbehälter befindet, umfasst und die Feststoffe aus dem Vergasungsreaktor mit unterem Feststoffabgang in ein Wasserbad, das unterhalb des Vergasungsreaktors angeordnet ist und in dem Druckbehälter untergebracht ist, geleitet werden,
    • wobei der Feststoffstrom oder die Feststoffsuspension von dem Wasserbad (2), über eine Verteilervorrichtung, gleichzeitig oder nacheinander in zwei oder mehrere Schleusbehälter (3, 4) geleitet wird, wobei
    a. die Verteilervorrichtung durch ein Verteilelement (5) und zwei oder mehrere nachfolgende Absperreinrichtungen (7, 11) gebildet ist und die Schleusbehälter (3, 4) über das Verteilelement (5) unmittelbar oder mittelbar mit dem Druckbehälter (1) verbunden sind, oder
    b. die Verteilervorrichtung aus einem Zwischenbehälter mit ausführenden Verbindungsvorrichtungen besteht, und der Zwischenbehälter über diese Verbindungsvorrichtungen mit den Schleusbehältern verbunden ist, und sich zwischen dem Zwischenbehälter und den Schleusbehältern Absperreinrichtungen befinden, mit dem die Schleusbehälter von dem Verteilelement fluidmässig getrennt werden können, oder
    c. die Verteilervorrichtung in das Wasserbad integriert ist, wobei das Wasserbad mindestens zwei oder mehr ausführende Verbindungsvorrichtungen besitzt, die einzeln in die Schleusbehälter münden, und die ausführenden Verbindungsvorrichtungen aus dem Wasserbad mit Absperreinrichtungen versehen sind, mit denen die Schleusbehälter von dem Wasserbad fluidmässig getrennt werden können,
    • wobei der Feststoffstrom oder die Feststoffsuspension von dem Wasserbad (2) zur Aufnahme der im Gaserzeuger anfallenden Feststoffe in den oder die Schleusbehälter (3, 4) gegeben wird, wo diese anschließend auf ein niedrigeres Druckniveau gebracht werden,
    • wobei ein erster Schleusbehälter (3) und ein zweiter Schleusbehälter (4) mittels der Absperreinrichtungen (7, 11) oberhalb der Schleusbehälter (3, 4) abwechselnd mit dem Wasserbad (2) verbunden und getrennt werden,
    • wobei der zweite Schleusbehälter (4) entleert wird, während der erste Schleusbehälter (3) mit der Flüssigkeit des Wasserbades (2) in Kontakt steht,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    • das Absetzen der Feststoffe in den Schleusbehältern (3, 4) durch Abführen eines Flüssigkeitsstroms aus dem angeschlossenen ersten Schleusbehälter (3) unterstützt wird,
    • wobei der zweite Schleusbehälter (4) wieder mit dem Druckbehälter (1) verbunden wird, sobald der zweite Schleusbehälter (4) entleert und mit Wasser befüllt wurde,
    • wobei, sobald der erste Schleusbehälter (3) seinen maximalen Füllstand erreicht hat, der Flüssigkeitsstrom zur Unterstützung der Feststoffabsetzung nicht mehr aus dem ersten Schleusbehälter (3) abgeführt wird, sondern aus dem zweiten Schleusbehälter (4), hierdurch wird der Feststoffstrom zu dem zweiten Schleusebehälter (4) umgeleitet und der erste Schleusebehälter (3) wird vom Druckbehälter (1) getrennt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierlicher Feststoffstrom oder ein kontinuierlicher Feststoffsuspensionsstrom in mindestens einen Schleusbehälter (3, 4) aufrecht erhalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff-Wasser-Strom dadurch unterhalten wird, dass ein an Feststoffen abgereicherter Wasserstrom aus dem mit dem Druckbehälter (1) verbundenen, Schleusbehälter (3, 4) durch Entspannen auf ein niedrigeres Druckniveau nach außen abgeführt wird, während sich der Feststoff im Inneren des Schleusbehälters (3, 4) absetzt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff-Wasser-Strom dadurch unterhalten wird, dass ein an Feststoffen abgereicherter Wasserstrom aus dem mit dem Druckbehälter verbundenen Schleusbehälter (3, 4) mittels Fördereinrichtungen zu dem Druckbehälter (1) zurückgeleitet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schleusbehälter (4) mit Wasser befüllt wird und mit dem Druckbehälter (1) verbunden wird, bevor der erste mit Feststoff befüllte Schleusbehälter(3) vom Druckbehälter (1) getrennt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befüllen des mit dem Wasserbad (2) in Kontakt stehenden ersten Schleusbehälters (3) mindestens so lange dauert wie die Entleerung des zweiten Schleusbehälters (4).
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung eines Schleusbehälters (3, 4) die Schritte Be- und Entspannen des Schleusbehälters (3, 4), Befüllen des Schleusbehälters (3, 4) mit Wasser, Öffnen und Schließen der Absperreinrichtungen (7, 11) umfasst und das Abkühlen des Schleusbehälterinhaltes umfassen kann.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den unteren Bereich des mit dem Druckbehälter (1) verbundenen Schleusbehälters (3, 4) mittels einer Leitung ein Flüssigkeitsstrom eingebracht wird.
  9. Vorrichtung für den Austrag von Feststoffen aus einem Vergasungsreaktor zur Vergasung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe, umfassend
    • einen Vergasungsreaktor, der sich in einem Druckbehälter (1) befindet, und
    • ein Wasserbad (2), dass sich unterhalb des Vergasungsreaktors befindet und das noch in dem Druckbehälter (1) untergebracht ist, und
    • eine Verteilervorrichtung, bestehend aus einem Verteilelement (5) und mindestens zwei Absperreinrichtungen (7, 11), und
    • mindestens einem ersten Schleusbehälter(3) und einem zweiten Schleusbehälter (4),
    • wobei das Wasserbad (2) über Verbindungsvorrichtungen mit dem Verteilelement (5) verbunden ist, und
    • die Schleusbehälter (3, 4) über zwei separate Verbindungsvorrichtungen mit dem Verteilelement (5) verbunden sind und sich zwischen dem Verteilelement (5) und den Schleusbehältern (3, 4) Absperreinrichtungen (7, 11) befinden, mit dem die Schleusbehälter von dem Verteilelement (5) fluidmässig getrennt werden können,
    gekennzeichnet durch
    • eine Pumpe (9) zum Abführen eines Wasserstroms aus dem ersten oder zweiten Schleusbehälter (3, 4) wodurch der Feststoffstrom in Richtung des ersten oder zweiten Schleusbehälters (3, 4) unterstützt werden kann,
    • ein erstes Ventil (15) zwischen dem ersten Schleusbehälter (3) und der Pumpe (9) und ein zweites Ventil (12) zwischen dem zweiten Schleusbehälter (4) und der Pumpe (9)
    • wobei, sobald der erste Schleusbehälter (3) seinen maximalen Füllstand angehäufter Feststoffe erreicht hat, das erste Ventil (15) schließbar und das zweite Ventil (12) öffenbar ist, um den Feststoffstrom zum ersten Schleusbehälter (3) zu stoppen und in Richtung des zweiten Schleusbehälters (4) umzulenken.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilervorrichtung in Form eines flachen Bodens mit Abläufen, in Form einer halbschaligen Kugel mit Abläufen oder eines horizontalen Zylinders mit Abläufen in die Schleusbehälter ausgeführt ist und sich in den Abläufen zu den Schleusbehältern Absperrvorrichtungen befinden.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Absperreinrichtungen (7, 11) um Kugelventile handelt.
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