NO151751B - Fremgangsmaate og innretning til forgasning av kull - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning til forgasning av kull med en hydreringsforgasser hvori kullets flyktige og lett reaktive bestanddeler under tilsetning av hydrogen (H2) blir omdannet til hydrokarbonholdig (CH^, C2^ 6^ gass, og en etterkoblet vanndampforgasser som mates med vanndamp, til å frembringe en hydrogenrik gass.

For eksempel i tysk patentskrift 26 09 320 er der beskrevet en kullforgasningsinnretning hvor kullet under tilsetning av hydrogen delvis forgasses med en hydreringsforgasser, og hvor der er etterkoblet denne en vanndampforgasser. Vanndampforgasseren får sin damp fra en kjernereaktor eller en damputvikler med fossilt brensel og frembringer hydrogenholdig gass som egner seg til å anvendes i den foranliggende hydreringsforgasser .

Den foreliggende oppfinnelses oppgave er å sikre at der

selv ved askerike kull med lavt karboninnhold eller ved kull med lav karboniseringsgrad blir frembragt en mengde hydrogen i vanndampforgasseren tilstrekkelig for mest mulig fullstendig gjennomførelse av hydreringsforgasningen. Dessuten egner fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen seg til med liten påkostning til findeling av kullene å sikre at der finnes finkornede kull for hydreringsforgasningen og grovkornede kull for vanndampforgasningen, som skal foregå i fast sjikt.

Løsningen av denne oppgave består ifølge oppfinnelsen i at der foretas en oppdeling av kullene i fraksjoner med forskjellige kornstørrelser, at finkornet kull delvis tilføres hydreringsforgasseren og delvis tilføres en blandebeholder etterkoblet hydreringsforgasseren, for å blandes med restkoksen fra hydreringsforgasningen, at blandingen fra blandebeholderen går til en briketterpresse, og at de i briketterpressen fremstilte briketter sammen med grovkornet kull tilføres vanndampforgasningen.

Like overfor fremgangsmåten ifølge tysk patentskrift

26 09 320 oppnås dermed den viktige virkning at man her blir vesentlig mer fleksibel når det gjelder valg av utgangskullet, siden man ikke behøver å nedmale alt kullet så fint som det behøves for hvirvelskiktet hos hydreringsforgasseren, og også fordi man tillike ved den påfølgende vanndampforgasning i den

som fastsjiktforgasser utførte vanndampforgasser oppnår den

for denne tilstrekkelige grove kornform av det innfylte materi-ale. Med andre ord utvides muligheten for å tilpasse fremgangsmåten etter forskjellige kullsorter og allikevel å minske påkostningen til nedmaling av kullet.

En innretning til gjennomførelse av fremgangsmåtene

ifølge oppfinnelsen er fordelaktig karakterisert ved at hyd-reringsf orgasseren og vanndampforgasseren er henholdsvis en hvirvel- og en fastsjikt-forgasser, samtidig som der er tilordnet dem kverner og sikter for kullet og er tilordnet vanndampforgasseren en briketteringsanordning med forankoblet blandeinnretning til å blande den fra hydreringsforgasseren stammende restkoks med kull samt med etterkoblet blandeinnretning til å blande brikettene med kull.

Fra de tyske patentskrifter 914537, 918767 og 882283

er det bare kjent å brikettere residuer som fremkommer ved trykkhydrering av kull, eventuelt etter tilblanding av karbon-rikt gods og å forgasse dem med oksygen og vanndamp for frem-stilling av hydrogen (vanngass). Ved fremgangsmåten etter det sistnevnte patentskrift skal det således produserte hydrogen også anvendes til hydrering. Av det tidligere publiserte utyske patentskrift 974519 fremgår det ved avgassing av finkornede brensler å blande den hete koks som fås som avgasningsresiduum, med stenkull og brikettere blandingen varmt. Fra tysk patentskrift 819713 er det videre kjent å forgasse allerede avgasset koks i en første avtapnings-gassgenerator, idet der i en ytterligere avtapnings-gassgenerator forgasses briketter av yngre kull som stenkull i nærvær av oksygen og vanndamp og de ut-viklede gasser tilføres den første avtapnings-gassgenerator.

Et utførelseseksempel er anskueliggjort skjematisk på figuren. Materialstrømmene i anlegget fremgår av en tabell hvis spalter er betegnet svarende til henvisningstallene på tegningen.

I en samlebeholder 1 for grovkornede kull blir der innmatet kull med en sammensetning ifølge tabellens spalte 41.

I en etterkoblet sikt 2 blir grove korn skilt fra middelsstore korn. Grovfraksjonen kommer til en kvern 12 hvorfra den etter grovoppdeling igjen transporteres tilbake til samlebeholderen.

Middelfraksjonen som forlater sikten 2, kommer til en samlebeholder 3 og derfra til en sikt 4 til separering av middelsstore og fine korn. Middelfraksjonen med sammensetning ifølge tabellens spalte 46 tilføres en blandebeholder 9. De større stykker kommer via en kvern 13 for middelfraksjonen igjen tilbake til samlebeholderen 3.

Finkornfraksjonen som forlater sikten 4, mates inn i en samlebeholder 5 hvorfra den igjen kommer til en sikt 6. De grovere andeler av de finkornede kull blir delvis via en kvern 14 matet tilbake til samlebeholderen 5 og delvis tilført en doseringsbeholder 26. Sammensetningen svarer til tabellens spalte 42. Doseringsbeholderen 26 etterfølges av en hydreringsforgasser 27 som fra et anlegg 18 til gassberedning og varmegjenvinning blir forsynt med hydrogenrik hydrergass svarende til tabellens spalte 49. I beholderen 27 skjer hydreringsforgasningen, hvor de flyktige og lett reaktive bestanddeler av kullene sammen med en del av hydrogenet fra hydreringsgassen blir omsatt til hydrokarboner.

Restkoksen 43 som tas ut ved bunnen av hydreringsforgasseren 27 (jfr. spalte 43 i tabellen), tilføres en blandebeholder 7 hvori også det finkornede råkull 44 (jfr. spalte 44 i

tabellen) som forlater sikten 6, blir innmatet.

I blandebeholderen 7 blander nu den hete restkoks ifølge tabellens spalte 43 seg med kullstøvet, så der ved blande-operasjonen skjer en oppvarmning av kullstøvet. Blandingsforholdet kan stilles inn slik at der ved utgangen fra blandebeholderen 7 innstiller seg en temperatur i området for mykning av kullet. Sammensetningen av denne kullblanding tilsvarer spalte 45 i tabellen. Denne blanding går til en briketterpresse 8 hvor den under trykk blir presset til briketter. Herunder virker de bakende bestanddeler av kullfraksjonen fra sikten 6 som binde-middel for restkoksen fra hydreringsforgasningen.

Brikettene fra briketterpressen 8 blir sammen med middelfraksjonen fra sikten 4 levert til den allerede nevnte blandebeholder 9 og blandet sammen der.

Blandebeholderen 9 er samtidig doseringsbeholder for den etterkoblede vanndampforgasser 10. I' vanndampforgasseren 10 blir der dessuten innført vanndamp i tilstand svarende til tabellens spalte 53. Denne vanndamp tas fra en damputvikler 25 med fossil eller nukleær varmekilde. Fødevannet til damputvikleren 25 tilføres denne ved hjelp av en fødepumpe 21 via en fødevanns-bereder 23.

Dessuten kommer der til vanndampforgasseren 10 oksygen i samsvar med tabellens spalte 52. Dette oksygen tas fra et luft-separeringsanlegg 20 som mates med luft via en luftkompressor 19. Det fraskilte nitrogen blir avgitt til atmosfæren. Oksygenet tjener til ved partiell forbrenning av kullene å dekke restbehovet for endoterm reaksjonsvarme for vanndampforgasningen. Den dannede aske i samsvar med tabellens spalte 4 7 avtas fra vanndampforgasseren via en utmatningsinnretning 11.

Den hydrokarbonrike syntetiske naturgass (SNG i henhold til

tabellens spalte 50) som skilles fra de øvrige bestanddeler i anlegget 18, blir ved hjelp av en gasskompressor 28 trukket ut og matet inn i en gassforsyningsledning. Andre produkter fra anlegget 18 til gassrensning og varmegjenvinning forekommer like-ledes, men man skal her ikke gå nærmere inn på deres anvendelse.

Ved hjelp av den beskrevne fremgangangsmåte og den beskrevne innretning oppnår man altså at det selv ved askerike kullsorter og med forskjellige kvaliteter og kornstørrelser er mulig å

stille en tilstrekkelig mengde hydrogen til rådighet. Dette gjelder også ved anvendelse av brunkull for hydreringsforgasningen, da det ved hydrerende forgasning av brunkull er mulig å forgasse en større andel enn ved hydrerende forgasning av stenkull. Også ved stenkull av forskjellig reaktivitet er det gunstig å mate inn den mer reaktive stenkullsort overveiende i hydreringsforgasseren 27. På den annen side er det også mulig under anvendelse av fremgangsmåten ved innstilling av tilsvarende blandingsforhold mellom restkoks og råkull å oppnå et overskudd av CO- og H2~ holdig gass som kan anvendes på annen måte, som f.eks. til reduksjon av metalliske malmer, produksjon av brensel som driv-stoff, gjødningsmidler m.v.

Fra mange kilder fås kull som har en høy og sterkt varierende andel av aske eller andre ballaststoffer. Slike kull blir før den videre anvendelse vanligvis underkastet en oppredningsprosess hvor kullene blir oppdelt i fraksjoner av forskjellig sammensetning under utnyttelse av forskjellig spesifikk materialvekt og forskjellige adhesjonsegenskaper hos overflaten eller andre kjemiske eller fysiske egenskaper. Her er det særlig gunstig å styre oppredningsprosessen slik at de mer kullrike og reaktive fraksjoner gjennomsnittlig fås med mindre kornstørrelse. Disse fraksjoner blir så fortrinnsvis tilført'hydreringsforgasseren 27, så det er mulig ved liten mengdestrøm å oppnå en høy effektivitet ved hydreringsforgasningen.

Oksygen til vanndampforgasning: 24,0 m<3>/s (5 % N2, 95%02)

H20-damp til vanndampforgasning: 143 kg/s (30 bar, 400 °C)

Claims (5)

1. Fremgangsmåte til forgasning av kull med en hydreringsforgasser hvori de flyktige og lett reaktive bestanddeler av kullene under tilsetning av hydrogen (H2) blir omdannet til hydrokarbonholdig (CH^, C2Hg) gass, og en etterkoblet vanndampforgasser matet med vanndamp, til produksjon av en hydrogenrik gass, .karakterisert ved at der foretas en oppdeling av kullene (41) i to fraksjoner med forskjellige korn-størrelser, at finkornede kull delvis tilføres hydreringsforgasseren (27) og delvis tilføres en blandebeholder (7) etterkoblet hydreringsforgasseren, for å blandes med restkoksen (4 3) fra hydreringsforgasseren, at blandingen fra blandebeholderen (7) går til en brikettpresse (8), og at de'i brikettpressen (8) fremstilte briketter sammen med grovkornede kull (46) tilføres vann-dampf orgasningen.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at kullene med liten korn-størrelse i en sikt (6) oppdeles i to ytterligere fraksjoner (finkorn 42, fineste korn 44), og at kullene med fineste korn (44) danner den del som tilføres blandebeholderen (7) direkte.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at der i hydreringsforgasseren (27) og vanndampforgasseren (10) innmates kullslag med forskjellig kornstørrelse og/eller askeinnhold.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at der ved fordelingen av de finkornede kull på hydreringsforgasser (27) og blandebeholder (7) overveiende tilføres hydreringsforgasseren (27) mer karbonrike og reaktive andeler.

5. Innretning til gjennomførelse av en fremgangsmåte som angitt i krav 1, til avgasning av kull med en hydreringsforgasser hvori de flyktige og lett reaktive bestanddeler av kullene under tilsetning av hydrogen (t^) blir omdannet til hydrokarbonholdig (CH., C H.) gass, og en etterkoblet<1> vanndampforgasser matet med vanndamp til produksjon av en hydrogenrik gass, karakterisert ved at hydreringsforgasseren (27) og vanndampforgasseren (10) er henholdsvis en hvir-velsjiktforgasser og en fastsjiktforgasser, samtidig som der er tilordnet dem kverner (12, 13, 14) og sikter (2, 4, 6) for kullet og er tilordnet vanndampforgasseren (10) en briketteringsanordning (8) med forankoblet blandeinnretning (7) for blanding av den fra hydreringsforgasseren (27) stammende restkoks med kull samt med etterkoblet blandeinnretning (9) til å blande brikettene med kull.