EP2478072A2 - Verfahren zur kombinierten rückstandsvergasung von flüssigen und festen brennstoffen - Google Patents

Verfahren zur kombinierten rückstandsvergasung von flüssigen und festen brennstoffen

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EP2478072A2
EP2478072A2 EP10760911A EP10760911A EP2478072A2 EP 2478072 A2 EP2478072 A2 EP 2478072A2 EP 10760911 A EP10760911 A EP 10760911A EP 10760911 A EP10760911 A EP 10760911A EP 2478072 A2 EP2478072 A2 EP 2478072A2
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EP
European Patent Office
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gasification
ash
reactor
liquid
fuel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10760911A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Hanrott
Max Heinritz-Adrian
Adrian Brandl
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ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Uhde GmbH filed Critical ThyssenKrupp Uhde GmbH
Publication of EP2478072A2 publication Critical patent/EP2478072A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C10J3/506—Fuel charging devices for entrained flow gasifiers
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    • C10J3/721—Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
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    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1223—Heating the gasifier by burners

Definitions

  • the invention is directed to a process for simultaneously gasifying solid fuels and ash-containing liquid fuels under pressure, wherein the solid and liquid fuels are separately fed to the gasification reactor and the ash portion of both fuels is at a temperature above 1500 ° C is discharged as molten slag from the reactor.
  • coal gasification process is suitable for gasification of the residue products with molten exhaust of the slag.
  • a carburetor with bricked reactor is also not suitable for the gasification of dusty tar residues, since the resulting liquid slag infiltrates the refractory masonry of the reactors and this destroyed, especially at high levels of heavy metals or alkali metals in the residue products.
  • DE 38 20 013 A1 therefore proposes gasifying the dust-containing tar residues in a gasifier with a cooled reactor vessel, the tar residues being introduced into the reactor separately from the burner together with the steam, ie not in a burner own oxygen supply.
  • the amount of liquid residue products is very limited in this process.
  • a significantly reduced degree of conversion is to be expected in this process, since there is no intensive mixing of the tar residues with oxygen.
  • Another disadvantage of the method described in DE 42 26 034 C1 and DE 43 17 319 B4 is the limited proportion of ash in the fuel.
  • the solid fuel is supplied as a fuel-water mixture to the carburetor.
  • the aim and object of the invention is therefore to use the ash-containing liquid residues from a fixed-bed gasification and fine coal particles, which can not be used in a fixed-bed gasification, together flexible in an entrainment gasification and at the same time to minimize the formation of soot.
  • the invention solves this problem by a method according to the features of the first claim.
  • the solution of the invention provides a process for the production of synthesis gas by the gasification of ash-containing liquid residues from a fixed bed gasification at a pressure between 0.3 to 8.0 MPa and a temperature greater than 1400 ° C with oxygen-containing gaseous gasification agents in one cooled reactor,
  • the ash-containing liquid fuel is fed to the reactor together with ash-containing solid fuel, and
  • the ash-containing, solid fuel in a gas supplied is fed to the reactor in a disperse manner, and
  • the ashy solid fuel is at least partially the fraction of fine coal particles from coal mining which can not be used for fixed bed gasification.
  • An economical operation of a fixed bed gasification thus requires a flexible use of the resulting solid and liquid residues from the fixed bed gasification.
  • An entrainment gasification with a cooled reactor and separate delivery of ash-containing, liquid and solid fuels, wherein the solid fuel is conveyed in a transport gas is an ideal solution for this purpose.
  • the transport gas consists of 100% or less of nitrogen or carbon dioxide or a combination of the two gases.
  • the cooled reactor can be operated at temperatures above 1400.degree. C., preferably above 1500.degree. C., so that the ash-containing constituents of the fuels can be removed as granulated slag.
  • the slag requires no further aftertreatment, since possible impurities, in contrast to the ash of the fixed-bed gasification, are not washed out.
  • the cooled reactor resists the possible impurities in the fuels, such as e.g. Heavy metals.
  • the separate supply of solid and liquid fuels allows the optimal use of fuels.
  • the carbonaceous solid fuel is typically a fine grain coal, preferably less than 5 mm, which can not be used in a fixed bed gasification process.
  • the fine, not suitable for the fixed-bed gasification coal particles from the coal mining can thus be used particularly advantageous for the promotion in a transport gas, since a diameter smaller than 0.1 mm is required for the promotion of coal in a transport gas.
  • the usual effort for the grinding of the coal is thus reduced.
  • the separate feeding of the solid fuel makes it possible to compensate for any fluctuation in the quality or quantity of the liquid fuel. moreover For example, additional coal can be added to the solid fuel to increase overall performance.
  • a burner can be used for the ash-containing, liquid fuel, which reduces the soot formation as much as possible.
  • a burner is described in EP 00 95 103 A1.
  • This consists of three concentrically arranged tubes, which provide a central feed tube and two enclosing annular gaps.
  • the liquid fuel is supplied via the middle, formed from the inner and outer tube annular gap.
  • the oxygen or the oxygen-containing gas is supplied via the feed tube and the outer annular gap.
  • the burner system in a typical embodiment has three concentric tubes and a tapered end. The escaping fuel is thus finely distributed after exiting. This increases the degree of conversion and thus reduces soot formation to a minimum.
  • the burner system may have a cooling chamber in the region of the burner outlet.
  • the carbonaceous, solid fuel is preferably supplied via two opposing burner systems and, to offset by 90 ° in the horizontal plane, the ash-containing, liquid fuel is also supplied via two opposing combustion systems.
  • the burner systems can also be provided in any other number and thus also be offset by an angle greater or less than 90 °. Also, parallel burner levels for power adjustment are possible.
  • a further reduction in soot formation is achieved in that all the burners have a firing angle of greater than 0 ° and preferably 3 ° -6 °. This produces a swirl within the reactor, which, on the one hand, increases the residence time and thus also the degree of conversion.
  • the firing angle here is the angle between the outflow direction of the fuel and the horizontal connecting line between the burner nozzle and the axis of symmetry of the reactor, where appropriate, the outflow direction of the fuel can also be inclined to the horizontal, and secondly the deposition of the molten slag and unreacted carbon particles to the reactor wall The unreacted carbon particles are further converted there or are incorporated into the slag.
  • the burner a plurality of horizontal planes.
  • the burner systems can thus be distributed over one or more horizontal planes.
  • the firing angle differs from the horizon- talen plane an angle 0 °.
  • the firing angle with respect to the horizontal plane has an angle of more than 0 °.
  • FIG. 1 shows a process according to the invention for a fixed-bed and entrained-flow gasification.
  • FIG. Fig. 2 shows a carburettor with burner for solid and liquid fuel in lateral view and in vertical view.
  • FIG. Figure 3 shows a burner suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the drawings illustrate only embodiments of the invention, the invention is not limited to these embodiments.
  • the residual products of a fixed-bed gasification are fed to an entrained-flow gasifier.
  • the residue products here are a liquid tar / fine coal mixture as a residue from the fixed bed gasification and non-usable, fine coal particles from the coal mining.
  • the solid carbon content of the tar oils is about 5%.
  • the amount of energy of the 95 t / h residue product corresponds to approximately 25% of the energy that was introduced into the fixed-bed gasification via the coarse-particulate 280 t / h coal.
  • the total amount of synthesis gas produced can thus be increased from 270,000 Nm 3 / h to 490,000 Nm 3 / h by the described combination of fixed-bed and entrained-flow gasification.
  • the residue products from the fixed bed gasification and the fine coal are introduced in the preferred embodiment, Fig. 2, separated by four burners in the gasification reactor (4) of the entrained flow gasifier.
  • Two burners are provided for the fixed (5a, 5c) and two burners for the liquid fuel (5b, 5d). All burners (5a-d) are in a horizontal plane, with two burners facing each other.
  • the burners are designed in the way that the fuel sekantial to the reactor circumference flows out of the burner (10), wherein the firing angle (9) between the outflow direction of the fuel (11) and the line connecting the burner nozzle and the axis of symmetry of the reactor greater than 0 °, preferably between 3 and 6 °, is.
  • Fig. 3 shows the preferred burner for the gasification of the tar oils with fine coal content.
  • This consists of three concentrically arranged tubes (6,7,8), which give a central feed tube (6) and two enclosing annular gaps (7,8).
  • the liquid fuel is supplied via the central supply pipe (6).
  • the fuel is supplied via the annular gap (7).
  • the three tubes have a tapered end. The escaping fuel is thus finely divided after discharge. This increases the degree of conversion and thus reduces soot formation to a minimum.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gemeinsamen Flugstromvergasung von aschehaltigen, festen Brennstoffen und flüssigen Brennstoffen, die über mehrere Brenner getrennt voneinander in den Kohlevergasungsreaktor geführt werden, wobei die Brenner einen konzentrischen Feuerungswinkel von mehr als 0° aufweisen, so dass die Rußbildung reduziert und der Umsetzungsgrad erhöht werden, und der Feststoff mit einem inerten Gas in den Vergasungsreaktor geführt wird, und der aschehaltige, feste Brennstoff zumindest teilweise feine Kohlepartikel enthält, die aus einem Kohleabbau stammen und die nicht für eine Festbettkohlevergasung geeignet sind, und der flüssige, aschehaltige Brennstoff Rückstände aus einer Festbettkohlevergasung enthält.

Description

Verfahren zur kombinierten Rückstandsvergasung von flüssigen und festen Brennstoffen
[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur gleichzeitigen Vergasung von festen Brennstoffen und aschehaltigen, flüssigen Brennstoffen unter Druck, wo- bei der feste und der flüssige Brennstoff getrennt voneinander dem Vergasungsreaktor zugeführt und der Ascheanteil beider Brennstoffe bei einer Temperatur über 1500°C als schmelzflüssige Schlacke aus dem Reaktor abgeführt wird.
Stand der Technik
[0002] Für die Vergasung fester, kohlenstoffhaltiger Brennstoffe unter Druck sind verschiedene Vergasertypen langjährig bekannt. Die bekanntesten Verfahren sind die Festbett-, Wirbelschicht- und die Flugstromvergasung. Vor den 80iger Jahren wurden Vergasungsprojekte fast ausschließlich auf Basis des Festbett- Vergasungsverfahren gebaut, während heutige Anlagen meist als Flugstromvergaser ausgeführt werden. Die meisten dieser gebauten Festbettvergaser sind bis heute noch in Betrieb.
[0003] Die Festbettvergasung hat gegenüber den heutigen Flugstromverga- sungsverfahren einige Nachteile. Hierzu gehört der höhere Wasser- und Platzbedarf und die aufwändigere Gasbehandlung und Wasseraufbereitung. Ebenfalls fallen bei der Festbettvergasung Teeröle mit feinkörnigen Aschebestandteilen als flüssiges Rückstandsprodukt an. Diese Rückstandsprodukte können zudem Phenole, Fettsäuren, Schwermetalle, Ammoniak und weitere Verunreinigungen enthalten. Die Rückstandsprodukte müssen deshalb aufwändig aufbereitet werden. Zudem fallen beim Kohleabbau große Mengen an feinen Kohlepartikeln an (ca. 20 - 30% der Gesamtkohlemenge). Dieser feine Kohlenstaub kann gar nicht oder nur nach einer aufwän- digen Aufbereitung für die Festbettvergasung genutzt werden. Meistens tragen diese Rückstandprodukte jedoch nicht zur Synthesegaserzeugung bei und werden einer einfachen Verbrennung zugeführt.
[0004] Aus DE 42 26 034 B4 und DE 43 17 319 C1 ist bekannt, die flüssigen Rückstandsprodukte aus der Festbettvergasung als Maische einer Flugstromverga- sung zuzuführen. Eine technische Lösung für die Vergasung der Rückstandsprodukte in der Flugstromvergasung wird nicht angeführt. Eine mögliche Verwertung der anfallenden feinen Kohlepartikel aus dem Kohleabbau wird ebenfalls nicht angesprochen. [0005] In der Zusammenfassung von DE 42 26 015 C1 wird die direkte Verfahrenskopplung der Festbettvergasung mit einer Ölvergasung angesprochen. Die Öl- vergasung ist jedoch nur für flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem sehr geringen Anteil an Feststoffen bzw. Ascheanteil, deutlich unter einem Gewichtsprozent, aus- gelegt. Die flüssigen Rückstandsprodukte der Festbettvergasung enthalten jedoch bis zu 10% an festen Bestandteilen. Die Vergasungstemperaturen der Ölvergasung liegen deutlich unter den Temperaturen einer Kohleflugstromvergasung. Dies bedeutet, dass mögliche Aschepartikel im Brennstoff weiterhin als Asche abgeschieden werden und aufwendig entsorgt werden müssen. Für eine schmelzflüssige Abschei- dung der Aschebestandteile der Rückstandsprodukte aus der Festbettvergasung sind Temperaturen oberhalb von 1400°C, vorzugsweise oberhalb von 1500°C, notwendig. Für diese Temperaturen sind die Ausmauerung der Ölvergasung und die nachgeschalteten Anlagen zur Kühlung des Synthesegases jedoch nicht ausgelegt.
[0006] Für eine Vergasung der Rückstandsprodukte mit schmelzflüssigem Ab- zug der Schlacke eignet sich somit nur das Kohlevergasungsverfahren. Wie in der DE 38 20 013 A1 angesprochen, gibt es Kohlevergasungsverfahren mit einem ausgemauerten oder einem gekühltem Reaktor. Wie in der DE 38 20 013 A1 erläutert, eignet sich ein Vergaser mit ausgemauertem Reaktor ebenfalls nicht für die Vergasung von staubhaltigen Teerrückständen, da die entstehende flüssige Schlacke das feuerfeste Mauerwerk der Reaktoren infiltriert und dieses zerstört, besonders bei hohen Anteilen von Schwermetallen oder Alkalimetallen in den Rückstandsprodukten.
[0007] Die DE 38 20 013 A1 schlägt deshalb vor, die staubhaltigen Teerrückstande in einem Vergaser mit gekühltem Reaktorgefäß zu vergasen, wobei die Teerrückstände separat vom Brenner zusammen mit dem Dampf in den Reaktor einge- bracht werden sollen, also nicht in einem Brenner mit eigener Sauerstoffzufuhr. Die Einsatzmenge an flüssigen Rückstandprodukten ist bei diesem Verfahren jedoch sehr begrenzt. Zudem ist bei diesem Verfahren mit einem deutlich verringertem Umsetzungsgrad zu rechnen, da es zu keiner intensiven Vermischung der Teerrückstände mit Sauerstoff kommt. [0008] Ein weiterer Nachteil der in der DE 42 26 034 C1 und der DE 43 17 319 B4 beschriebenen Verfahren ist der begrenzte Ascheanteil im Brennstoff. Der feste Brennstoff wird als Brennstoff-Wasser-Gemisch dem Vergaser zugeführt. Durch die bei der Vergasung des Brennstoffes freigesetzte Energie müssen das eingebrachte Wasser und der Ascheanteil auf die notwendige Vergasertemperatur gebracht wer- den. Bei hohen Ascheanteilen reicht die freigesetzte Energie durch die Vergasung jedoch nicht mehr aus, um die Vergasertemperatur zu halten. Da jedoch besonders für die Festbettvergasung aschereiche Kohle eingesetzt wird, ist die Kombination mit einer Flugstromvergasung mit Kohle-Wasser-Zuführung sehr begrenzt.
[0009] Zudem wird in keinem der Patente das Problem einer möglichen Rußbildung bei der Vergasung von flüssigen Kohlenwasserstoffen angesprochen. Da die in der Kohlevergasung nachgeschalteten Anlagenteile nicht auf eine höhere Rußbelastung ausgelegt sind, würde eine stärkere Rußbildung zu erheblichen Problemen in diesen Anlagenteilen führen.
Aufgabenstellung
[0010] Ziel und Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die aschehaltigen flüssigen Rückstände aus einer Festbettvergasung und die feinen Kohlepartikel, welche nicht in einer Festbettvergasung eingesetzt werden können, gemeinsam in einer Flugstromvergasung flexibel zu nutzen und gleichzeitig die Entstehung von Ruß zu minimieren.
[0011] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren nach den Merkmalen des ersten Anspruches.
[0012] Die Unteransprüche geben eine vorteilhafte Ausgestaltung der Ansprüche wieder.
[0013] Die erfindungsgemäße Lösung sieht ein Verfahren zur Gewinnung von Synthesegas durch die Vergasung von aschehaltigen, flüssigen Rückständen aus einer Festbettvergasung bei einem Druck zwischen 0,3 bis 8,0 MPa und einer Temperatur größer 1400°C mit sauerstoffhaltigen, gasförmigen Vergasungsmitteln in einem gekühltem Reaktor,
wobei
• der aschehaltige, flüssige Brennstoff zusammen mit einen aschehaltigen, festen Brennstoff dem Reaktor zugeführt wird, und
• der flüssige und der feste Brennstoff getrennt voneinander über mehrere Brenner dem Reaktor zugeführt werden, und
• der flüssige und der feste Brennstoff sekantial zum Reaktorumfang mit einem Feuerungswinkel größer 0° in den Reaktor eingebracht werden, und
• der aschehaltige, feste Brennstoff in einem zugeführten Gas disper- giert dem Reaktor zugeführt wird, und • der aschehaltige, feste Brennstoff zumindest teilweise der Anteil an feinen Kohlepartikeln aus einem Kohleabbau ist, welcher nicht für die Festbettvergasung genutzt werden kann.
[0014] Üblicherweise wird in einer Festbettvergasung stückige Kohle aus einem Kohleabbau vergast. Feine Kohlepartikel kleiner 5 mm können nicht in der Festbettvergasung umgesetzt werden und müssen andersartig umgesetzt werden bzw. deponiert werden. Zusätzlich fällt bei der Festbettvergasung ein Gemisch aus Kondensaten als Rückstand an, welches vornehmlich Phenole, Fettsäuren, Ammoniak, Teer- und Mittelöle sowie aschehaltige und kohlenstoffhaltige Feststoffbestandteile aufweist. Der Rückstand muss aufwändig aufbereitet werden, damit er evtl. einer weiteren Verwertung zugeführt werden kann bzw. entsorgt werden kann.
[0015] Ein wirtschaftlicher Betrieb einer Festbettvergasung erfordert somit eine flexible Nutzung der anfallenden festen und flüssigen Rückstände aus der Festbettvergasung. Eine Flugstromvergasung mit gekühltem Reaktor und separate Zufüh- rung der aschehaltigen, flüssigen sowie festen Brennstoffe, wobei der feste Brennstoff in einem Transportgas gefördert wird, ist hierfür eine ideale Lösung. Das Transportgas besteht in einer möglichen Ausführungsform zu einem Anteil von 100% oder weniger aus Stickstoff oder Kohlendioxid oder einer Kombination der beiden Gase.
[0016] Der gekühlte Reaktor kann bei Temperaturen oberhalb von 1400°C, vor- zugsweise oberhalb von 1500°C betrieben werden, so dass die aschehaltigen Bestandteile der Brennstoffe als granulierte Schlacke abgeführt werden können. Die Schlacke bedarf keiner weiteren Nachbehandlung, da mögliche Verunreinigungen, im Gegensatz zur Asche der Festbettvergasung, nicht ausgewaschen werden. Zudem widersteht der gekühlte Reaktor den möglichen Verunreinigungen in den Brennstoffen, wie z.B. Schwermetallen.
[0017] Die separate Zuführung der festen und flüssigen Brennstoffe ermöglicht den optimalen Einsatz der Brennstoffe. Der kohlenstoffhaltige, feste Brennstoff ist typischerweise eine Kohle mit feiner Körnung, vorzugsweise kleiner 5 mm, welche nicht in einer Festbettvergasung genutzt werden kann. Die feinen, für die Festbett- Vergasung nicht geeigneten Kohlepartikel aus dem Kohleabbau können somit besonders vorteilhaft für die Förderung in einem Transportgas eingesetzt werden, da für die Förderung der Kohle in einem Transportgas ein Durchmesser kleiner 0,1 mm erforderlich ist. Der übliche Aufwand für die Mahlung der Kohle wird somit reduziert. Zudem ermöglicht die die separate Zuführung des festen Brennstoffes einen Aus- gleich evtl. Schwankung der Qualität oder Menge des flüssigen Brennstoffes. Zudem kann dem festen Brennstoff zusätzliche Kohle zur Erhöhung der Gesamtleistung beigemischt werden.
[0018] Auf der anderen Seite kann für den aschehaltigen, flüssigen Brennstoff ein Brenner eingesetzt werden, welcher die Rußbildung weitestgehend reduziert. Solch ein Brenner wird in der EP 00 95 103 A1 beschrieben. Dieser besteht aus drei konzentrisch angeordneten Rohren, welche ein zentrales Zuführungsrohr und zwei umschließende Ringspalte ergeben. Der flüssige Brennstoff wird hierbei über den mittleren, aus dem inneren und äußeren Rohr gebildeten Ringspalt zugeführt. Über das Zuführungsrohr und den äußeren Ringspalt wird der Sauerstoff bzw. das sauer- stoffhaltige Gas zugeführt. Das Brennersystem weist in einer typischen Ausführungsform drei konzentrische Rohre und ein sich konisch verjüngendes Ende auf. Der austretende Brennstoff wird somit nach Austritt feinverteilt. Dies erhöht den Umsetzungsgrad und verringert somit die Rußbildung auf ein Minimum. Das Brennersystem kann eine Kühlkammer im Bereich des Brennerausganges aufweisen. [0020] Der kohlenstoffhaltige, feste Brennstoff wird bevorzugt über zwei einander gegenüberliegende Brennersysteme zugeführt und, zu diesen um 90° in der horizontalen Ebene versetzt, wird der aschehaltige, flüssige Brennstoff ebenfalls über zwei einander gegenüberliegende Brennsysteme zugeführt. Natürlich können die Brennersysteme auch in einer beliebigen anderen Anzahl vorgesehen werden und somit auch um einen Winkel größer oder kleiner 90° versetzt sein. Ebenfalls sind parallele Brennerebenen zur Leistungsanpassung möglich.
[0021] Eine weitere Reduzierung der Rußbildung wird dadurch erreicht, dass alle Brenner einen Feuerungswinkel größer 0° und vorzugsweise 3° - 6 "aufweisen. Hierdurch wird ein Drall innerhalb des Reaktors erzeugt. Dies erhöht zum Einen die Verweilzeit und somit auch den Umsetzungsgrad. Der Feuerungswinkel ist hierbei der Winkel zwischen der Ausströmrichtung des Brennstoffes und der horizontalen Verbindungslinie zwischen Brennerdüse und der Symmetrieachse des Reaktors. Gegebenenfalls kann die Ausströmrichtung des Brennstoffes auch zur Horizontalen geneigt sein. Zum Anderen wird die Abscheidung der schmelzflüssigen Schlacke und nicht umgesetzten Kohlenstoffpartikel an die Reaktorwand forciert. Die nicht umgesetzten Kohlenstoffpartikel werden dort weiter umgesetzt oder werden in der Schlacke eingebunden.
[0022] Es ist auch möglich, für die Brenner mehrere horizontale Ebenen vorzusehen. Die Brennersysteme können somit über eine oder über mehrere horizontale Ebenen verteilt sein. In der Regel weist der Feuerungswinkel gegenüber der horizon- talen Ebene einen Winkel 0° auf. Es ist jedoch auch möglich, dass der Feuerungswinkel gegenüber der horizontalen Ebene einen Winkel von mehr als 0° aufweist.
Ausführungsbeispiele
[0023] Die Erfindung soll am nachfolgenden Beispiel erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel wird in den Zeichnungen 1 bis 3 dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. FIG. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Prozess einer Festbett- und Flugstromvergasung. FIG. 2 zeigt einen Vergaser mit Brenner für festen und flüssigen Brennstoff in seitlicher Ansicht und in vertikaler Ansicht. FIG. 3 zeigt einen Brenner, der für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Die Zeichnungen stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
[0024] In einer bevorzugten Ausführung werden die Rückstandsprodukte einer Festbetttvergasung einem Flugstromvergaser zugeführt. Die Rückstandsprodukte sind hierbei ein flüssiges Teer/Feinkohle-Gemisch als Rückstand aus der Festbettvergasung und nicht verwertbare, feine Kohlepartikel aus dem Kohleabbau.
[0025] Aus einem Kohleabbaubetrieb (1), Fig.1 , werden stündlich 400 t/h Kohle gefördert. Hiervon sind ca. 280 t/h grob stückige Kohle (1a) für die Festbettvergasung (2) geeignet . In der Festbettvergasung (2) erhält man Synthesegas (2a). Die verbleibende feine Kohle (1b) hat einen Durchmesser kleiner 5 mm und ist somit nicht verwertbar für die Festbettvergasung (2). Die verbleibenden 120 t/h feine Kohle (1 b) werden in die Flugstromvergasung (3) gefördert und dort zu Synthesegas (3a) umgesetzt. Weiterhin fallen bei der Festbettvergasung (2) ca. 95 t/h an Teerölen mit Feinkohleanteil zur weiteren Förderung (2b) in die Flugstromvergasung (3) an. Der feste Kohlenstoffanteil der Teeröle beträgt ca. 5 %. Die Energiemenge der 95 t/h Rückstandsprodukt entsprichen annähernd 25 % der Energiemenge, welche über die 280 t/h grob stückige Kohle in die Festbettvergasung eingebracht wurde.
[0026] Die insgesamt produzierte Synthesegasmenge kann durch die beschriebene Kombination der Festbett- und Flugstromvergasung somit von 270.000 Nm3/h auf 490.000 Nm3/h erhöht werden.
[0027] Die Rückstandsprodukte aus der Festbettvergasung und die Feinkohle werden bei der bevorzugten Ausführung, Fig. 2, über vier Brenner getrennt in den Vergasungsreaktor (4) des Flugstromvergasers eingebracht. Zwei Brenner sind für den festen (5a, 5c) und zwei Brenner für den flüssigen Brennstoff (5b,5d) vorgesehen. Alle Brenner (5a-d) befinden sich in einer horizontalen Ebene, wobei sich jeweils zwei Brenner gegenüber liegen. Die Brenner sind in der Art ausgeführt, dass der Brennstoff sekantial zum Reaktorumfang aus dem Brenner ausströmt (10), wobei der Feuerungswinkel (9) zwischen der Ausströmrichtung des Brennstoffes (11) und der Verbindungslinie zwischen der Brennerdüse und der Symmetrieachse des Reaktors größer als 0°, vorzugsweise zwischen 3 und 6°, beträgt.
[0028] Fig. 3 zeigt den bevorzugten Brenner für die Vergasung der Teeröle mit Feinkohleanteil. Dieser besteht aus drei konzentrisch angeordneten Rohren (6,7,8), welche ein mittleres Zuführungsrohr (6) und zwei umschließende Ringspalte (7,8) ergeben. Der flüssige Brennstoff wird hierbei über das mittlere Zuführungsrohr (6) zugeführt. Über den Ringspalt (7) wird der Brennstoff zugeführt. Über das äußere Zuführungsrohr (8) wird das sauerstoffhaltige Gas zugeführt. Die drei Rohre weisen ein sich konisch verjüngendes Ende auf. Der austretende Brennstoff wird somit nach Austritt feinzerteilt. Dies erhöht den Umsetzungsgrad und verringert somit die Rußbildung auf ein Minimum.
[0029] Bezugszeichenliste
Kohleabbaubetrieb
a Grob stückige Kohle
b Feine Kohle
Festbettvergasung
a Synthesegas
Flugstromvergasung
a Synthesegas
Vergasungsreaktor
a-d Brenner
Mittleres Zuführungsrohr
Ringspalt
Äußeres Zuführungsrohr
Feuerungswinkel
0 Sekantiale Ausströmung
1 Radiale Ausströmung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Gewinnung von Synthesegas durch Vergasung von aschehaltigen, flüssigen Rückständen aus einer Festbettvergasung bei einem Druck zwischen 0,3 bis 8,0 MPa und einer Temperatur größer 1400°C mit sauerstoffhalti- gen, gasförmigen Vergasungsmitteln in einem gekühltem Reaktor, dadurch gekennzeichnet, dass
• der aschehaltige, flüssige Brennstoff zusammen mit einen aschehaltigen, festen Brennstoff dem Reaktor zugeführt wird, und
• der flüssige und der feste Brennstoff getrennt voneinander über mehrere Brennersysteme dem Reaktor zugeführt werden, und
• der flüssige und der feste Brennstoff sekantial zum Reaktorumfang mit einem Feuerungswinkel größer 0° in den Reaktor eingebracht werden, und
• der aschehaltige, feste Brennstoff in einem Transportgas dispergiert dem Reaktor zugeführt wird, und
• und der aschehaltige, feste Brennstoff zumindest teilweise der Anteil an feinen Kohlepartikeln aus einem Kohleabbau ist, welcher nicht für die Festbettvergasung genutzt werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstands- produkt aus der Festbettvergasung Kohlenwasserstoffe, insbesondere Teere, aber auch Phenole, Fettsäuren und Ammoniak, enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenstoffhaltige, feste Brennstoff eine Kohle mit feiner Körnung, vorzugsweise kleiner 5 mm, ist, welche nicht in einer Festbettvergasung genutzt werden kann.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennersystem für die Zuführung des aschehaltigen flüssigen Brennstoffes aus drei konzentrisch angeordneten Rohren besteht, wobei durch das innere und das äußere Rohr des Brennersystems Sauerstoff oder ein sauerstoffhalti- ges Gas geführt wird und der aschehaltige, flüssige Brennstoff durch den mittleren, aus dem inneren und äußeren Rohr gebildeten Ringspalt geführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennersystem mit den drei konzentrisch angeordneten Rohren ein sich konisch verjüngendes Ende aufweist, sowie eine Kühlkammer im Bereich des Brennerausganges.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der kohlenstoffhaltigen Brennstoff über zwei oder mehr einander gegenüberliegende Brennersysteme zugeführt wird und zu diesen um 90° in der horizontalen Ebene versetzt der aschehaltige, flüssige Brennstoff über zwei oder mehr aneinander gegenüberliegende Brennsysteme zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennersysteme über eine oder mehrere horizontale Ebenen verteilt sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuerungswinkel zwischen der Ausströmrichtung des Brennstoffes und der Verbindungslinie zwischen der Brennerdüse und der Symmetrieachse des Reaktors 3 - 6° beträgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuerungswinkel gegenüber der horizontalen Ebene einen Winkel von mehr als 0° aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportgas zu einem Anteil von 100% oder weniger aus Stickstoff oder Kohlendioxid oder einer Kombination der beiden Gase besteht.
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