NO864326L

NO864326L - PROCEDURE FOR TREATING Aqueous Condensate.

Info

Publication number: NO864326L
Application number: NO864326A
Authority: NO
Inventors: Jakob Ergezinger
Original assignee: Metallgesellschaft Ag
Priority date: 1985-11-01
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1987-05-04
Also published as: NO864326D0

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til behandling av vannholdig kondensat fra avkjøling av rågassen av forgassingen av faste brennstoffer med oksygen, vanndamp og karbondioksydholdige forgassingsmidler under et trykk på 5 til 100 bar, idet brennstoffene danner en fast lagring som langsomt beveger seg nedad og under hvilken man fjerner-de uforbrennlige mine-ralske bestanddeler av brennstoffet som fast aske eller flytende slagg. The invention relates to a method for treating aqueous condensate from the cooling of the raw gas from the gasification of solid fuels with oxygen, water vapor and carbon dioxide-containing gasification agents under a pressure of 5 to 100 bar, the fuels forming a solid storage which slowly moves downwards and during which one removes - the non-combustible mineral components of the fuel such as solid ash or liquid slag.

Forgassingen av faste brennstoffer, spesielt av kull eller brunkull, i fast lagring med fastblivende aske er f.eks. vist i Ullmanns Enzyklopadie der Technischen Chemie, 4. opplag, The gasification of solid fuels, especially of coal or lignite, in permanent storage with fixed ash is, for example, shown in Ullmann's Enzyklopadie der Technischen Chemie, 4th edition,

(1977), bind 14, sidene 383-386. Detaljer av denne kjente fprgassingsmetode er også offenliggjort i US-patentskrifter 3 540 867 og :3'854 895. Forgassingen av brennstoffet i fast lagring med unntak av flytende slagg er forklart i britiske patenter 1 507 905, 1 506 671 og 1 512 677. Ved fremgangsmåten ifølge det europeiske patent 12 456 og det dertil svarende US-patent 4 295 864 avspennes det ved kjøling av rågassen under øket trykk dannede kondensat, idet det oppstår avspenningsdamp og en flytende fase. Avspennings- dampen tilføres et brennkammer og forbrennes ved temperaturer over 800°C. ~:En del av den flytende f ase' må fjernes fra prosessen og opparbeides fordi ellers konsentrasjonen av for-urensning i gassen eller i kondensatet ville økes til utillatelige verdier. Opparbeidelsen og rensingen av væsken forårsaker imidlertid betraktelige omkostninger. (1977), volume 14, pages 383-386. Details of this known gasification method are also disclosed in US patents 3,540,867 and 3,854,895. The gasification of the fuel in solid storage with the exception of liquid slag is explained in British patents 1,507,905, 1,506,671 and 1,512,677. In the method according to European patent 12 456 and the corresponding US patent 4 295 864, the condensate formed by cooling the raw gas under increased pressure is de-stressed, as de-stressing steam and a liquid phase are produced. relaxation the steam is fed into a combustion chamber and burned at temperatures above 800°C. A part of the liquid phase must be removed from the process and processed because otherwise the concentration of contamination in the gas or in the condensate would be increased to unacceptable values. However, the processing and purification of the liquid causes considerable costs.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å fjerne denThe invention is based on the task of removing it

del av kondensatet som ikke kan tilbakeføres i forgassingen eller videreanvendes ved behandling av rågassen på enkel og økonomisk måte. Ved den innledningsvis nevnte fremgangsmåte foregår dette ifølge oppfinnelsen ved at kondensatet i det minste delvis forbrennes i en hvirvelsjiktforbrenning ved temperaturer i området på ca. 750 til 1000°C og fører den vanndampholdige forbrenningsgass fra forbrenningen til forgassingen. Rensingen av kondensatdelen bortfaller herved part of the condensate that cannot be returned to the gasification or further used when treating the raw gas in a simple and economical way. In the initially mentioned method, this takes place according to the invention by the condensate being at least partially incinerated in a fluidized bed incinerator at temperatures in the range of approx. 750 to 1000°C and leads the steam-containing combustion gas from the combustion to the gasification. The cleaning of the condensate part is thereby omitted

fullstendig og forbrenningsgassen tjener i forgassingen som forgassingsmiddel. completely and the combustion gas serves as a gasifier in the gasification.

En videreutforming ifølge oppfinnelsen består i at det ved kjøling av rågassen dannede kondensat i en utskiller befries i det minste delvis for støv og tjære 'før man tilfører kondensatet til hvirvelsjiktforbrenningen. Støv og tjære tilbake-føres på kjent måte til forgassingen. A further development according to the invention consists in that the condensate formed by cooling the raw gas in a separator is at least partially freed of dust and tar before adding the condensate to the fluidized bed combustion. Dust and tar are fed back to the gasification in a known manner.

Hensiktsmessig tilbakefører man en del av forbrenningsgassenAppropriately, part of the combustion gas is returned

i hvirvelsjiktforbrenningen, idet gassen tjener som reduser-ingsmedium. in the fluidized bed combustion, with the gas serving as a reducing medium.

Fremgangsmåten byr også den fordelaktige mulighet fra rågassen etter avkjøling å fjerne svovelforbindelser og karbondioksyd og å ha disse stoffer av hvirvelsjiktforbrenningen sammen med kalsiumforbindelser. CC>2bibeholdes såleder for-brenningsfremgangsmåten og reduserer kullforbruket. Svovel-forbindelsene, spesielt H2S, omdannes i hvirvelsjiktforbrenningen til SC>2og forbinder seg med kalsiumforbindelsene, spesielt kalkstein eller kalkmelk til kalsiumsulfat. Kalsiumsulfat fjernes deretter med forbrenningens aske og kan uten problemer deponeres. The method also offers the advantageous possibility to remove sulfur compounds and carbon dioxide from the raw gas after cooling and to have these substances from the fluidized bed combustion together with calcium compounds. If CC>2 is retained, it facilitates the combustion process and reduces coal consumption. The sulfur compounds, especially H2S, are converted in the fluidized bed combustion to SC>2 and combine with the calcium compounds, especially limestone or milk of lime to calcium sulfate. Calcium sulphate is then removed with the ashes of the incineration and can be disposed of without problems.

En fordelaktig utførelse av fremgangsmåten består i at hvirvelsjiktforbrenningen drives ved et trykk som er rundt minst 2 bar høyere enn forgassingstrykket. Derved kan forbrenningsgassen uten ekstra komprimering innføres i forgassingen . An advantageous embodiment of the method consists in the fluidized bed combustion being operated at a pressure which is around at least 2 bar higher than the gasification pressure. Thereby, the combustion gas can be introduced into the gasification process without additional compression.

Da rågassen og det derav ved avkjøling dannede kondensat fremkommer omtrent under det i forgassingen herskende trykk, lønner det seg at trykket i utskilleren til behandling av kondensatet omtrent er det samme som i forgassingen. En av-spenning av kondensatet og således behandlingen av avspenn-ingsgassene bortfaller her. Pumpeytelsen til innføring av den fra utskilleren fjernede væske i hvirvelsjiktforbrenn ingen-og-forgassingen nedsettes. - • • As the raw gas and the condensate formed from it during cooling appear approximately below the pressure prevailing in the gasification, it pays for the pressure in the separator to treat the condensate to be approximately the same as in the gasification. A relaxation of the condensate and thus the treatment of the relaxation gases is omitted here. The pump performance for introducing the liquid removed from the separator into the fluidized bed combustion no-and-gasification is reduced. - • •

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det uten videre mulig å bringe opp den i forgassingen nødvendige vanndamp alene ved vanndampinnholdet av den fra hvirvelsjiktforbrenningen kommende forbrenningsgass. En dampkjele til frembringelse av ekstra vanndamp for forgassingen bortfaller således. Fremgangsmåten kommer også .uten røkgassbehandling, f.eks. røkgassvasking, With the method according to the invention, it is easily possible to bring up the water vapor required in the gasification solely by the water vapor content of the combustion gas coming from the fluidized bed combustion. A steam boiler for generating extra water vapor for the gasification is thus dispensed with. The method also comes without flue gas treatment, e.g. flue gas scrubbing,

da nitrogenoksyder og svoveloksyder reduseres i forgassingen og .fremkommer som resp. I^S i idet f^S kan .fjernes sammen med andre svovelforbindelser i rågassrensingen. Som resultat avgis ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utad hverken SC>2 eller nitrogenoksyder, det spares vann og igjenanvendelsen av CC^. reduserer kullforbruket. På grunn av hvirvelsjikt-forbrenningens rensevirkning er den samlede fremgangsmåte økologisk vennlig. Et lite merforbruk av oksygen er ikke avgjørende i forhold til kjente fremgangsmåter. as nitrogen oxides and sulfur oxides are reduced in the gasification and appear as resp. I^S i idet f^S can be removed together with other sulfur compounds in the raw gas purification. As a result, the method according to the invention emits neither SC>2 nor nitrogen oxides, water is saved and the reuse of CC^. reduces coal consumption. Due to the cleaning effect of the fluidized bed combustion, the overall process is ecologically friendly. A small additional consumption of oxygen is not decisive in relation to known methods.

Ved hvirvelsjiktforbrenningen kan det komme til anvendelse det klassiske hvirvelsjikt eller fortrinnsvis det sirkulerende hvirvels j ikt, for hvilket detaljer er omtalt i det _tyske utlegningsskrift 25 39 546 og det dertil svarende US-patent 4 165 717. Ved det sirkulerende hvirvelsjikt er reduseringsgassens hastigheter betraktelig høyere enn ved klassiske hvirvelsjikt, således at stadig store faststoffmengder uttas fra hvirvelsjiktreaktoren, adskilles fra gassen og føres tilbake til hvirvelsjiktreaktoren. In the case of fluidized bed combustion, the classic fluidized bed or preferably the circulating fluidized bed can be used, for which details are described in the German specification 25 39 546 and the corresponding US patent 4 165 717. In the circulating fluidized bed, the velocities of the reducing gas are considerably higher than with classic fluidized beds, so that increasingly large amounts of solids are withdrawn from the fluidized bed reactor, separated from the gas and fed back to the fluidized bed reactor.

Detaljer ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen forklares ved hjelp av tegningen. Details of the method according to the invention are explained with the help of the drawing.

Til forgassing 1 føres kornformet. kull med et kornområdeFor gasification 1 is fed granular. coal with a grain area

på ca. 3 til 60 mm gjennom ledning 2... For forenkling er det på tegningen ikke vist sluseinnretninger. Forgassingen l._ hvor, :det:; kornf ormedev brennstpf.f{:b'ef.inneri seg:., .i ,f ast lagring, arbeider i trykkområdet på 5- til .100 bar.. Forgass-, ingsmiddel.kommer, fra ledning 3, det består av en forbrenningsgass, hvortil det gjennom ledning 4 haes oksygen. of approx. 3 to 60 mm through wire 2... For simplification, the drawing does not show sluice devices. The gasification l._ where, :it:; kornf ormedev brennstpf.f{:b'ef.inside:., .in ,f ast storage, working in the pressure range of 5- to .100 bar.. Gasification, medium.comes, from line 3, it consists of a combustion gas, to which oxygen is added through line 4.

Forgassingens uforbrennlige residu, hvor det dreier seg om fast aske eller flytende slagg, bortføres i ledning 5. The gasification's non-combustible residue, which is solid ash or liquid slag, is carried away in line 5.

Rågassen.fra forgassingen kommer i ledning 6 til envaske-kjøler 7, hvori det gjennom ledning 8 tilføres vann eller overveiende av vann bestående kondensat. I den etterfølg-ende avvarmingskjele 10 foregå en ytterligere avkjøling, således at rågassen i ledning 11 fjernes ved temperaturer i området på 120 til 180°C og i sumpen av avhetningskjelen 10 fremkommer et kondensat med likeledes temperaturer på The raw gas from the gasification comes in line 6 to the single-wash cooler 7, in which water or condensate consisting predominantly of water is supplied through line 8. In the subsequent reheating boiler 10, a further cooling takes place, so that the raw gas in line 11 is removed at temperatures in the range of 120 to 180°C and in the sump of the reheating boiler 10 a condensate appears with likewise temperatures of

120 til 180°C. Dette kondensat haes i en ledning 12 av en utskiller 13. . Trykket i utskilleren 13 er i foreliggende tilfellet bare ca. 1 til 5 bar lavere enn i forgassingen 1. I utskiller 13 foregår på i og for seg kjent måte tyngekraftadskill-elsen av kondensatets forskjellige komponenter. En tyngre fase som er rik på støv og tjære fjernes i ledning 14, idet det tilbyr seg å tilføre denne fase likeledes til forgassingen 1. En vannrik fase, som vanligvis betegnes som gassvann, fjerner man i ledning 15 og gir den under virkning av pumpen 16 til en hvirvelsji.ktforbrenning 17. Hvis nødvendig, tilføres tilleggsvann i ledning 9. 120 to 180°C. This condensate is collected in a line 12 by a separator 13. The pressure in the separator 13 is in the present case only approx. 1 to 5 bar lower than in gasification 1. In separator 13, gravity separation of the various components of the condensate takes place in a manner known per se. A heavier phase that is rich in dust and tar is removed in line 14, as it offers to supply this phase likewise to the gasification 1. A water-rich phase, which is usually referred to as gas water, is removed in line 15 and given under the action of the pump 16 to a fluidized bed combustion 17. If necessary, additional water is supplied in line 9.

Til hvirvelsjiktforbrenningen 17 tilfører man også en avgass fra ledning 18. I gassrensingen 20 behandles rågassen fra ledning 11, idet man ved hjelp av kjente fremgangsmåter fjerner svovelforbindelser, spesielt H2S, samt også delvis CC^. CC>2og disse svovelforbindelser er inne-holdt i avgassen av ledning 18. Den rensede gass, som nå fremfor alt består av hydrogen og karbonmonoksyd, An exhaust gas from line 18 is also added to the fluidized bed combustion 17. In the gas purification 20, the raw gas from line 11 is treated, using known methods to remove sulfur compounds, especially H2S, and also partially CC^. CC>2 and these sulfur compounds are contained in the exhaust gas of line 18. The purified gas, which now above all consists of hydrogen and carbon monoxide,

står til disposisjon til ytterligere anvendelse i ledning 21. is available for further use in line 21.

Til hvirvelsjiktforbrenningen 17 fører man som brennstoff finkull med kornstørrelse til 10 mm gjennom ledningen 22 og malt kalkstein, dolomitt eller kalkmelk gjennom led ning 23 . " 'Disse kalsiumforbindelser omdannes i forbrenningen 17 ved de der herskende temperaturer på 750 til 1000°C og fortrinnsvis 800 til 900°C til CaO, som binder det av svovel-forbindelsene dannede SC>2som kalsiumsulf at. Som hvirvel-gass anvendes det i forbrenningen 17 en i ledning 25 tilbake-ført delstrøm av forbrenningsgassene, hvortil man i ledning 26 tilblander oksygen, luft eller også med oksygen anriket For the fluidized bed combustion 17, fine coal with a grain size of up to 10 mm is fed as fuel through line 22 and ground limestone, dolomite or milk of lime through line 23. "'These calcium compounds are converted in the combustion 17 at the prevailing temperatures of 750 to 1000°C and preferably 800 to 900°C to CaO, which binds the SC>2 formed by the sulfur compounds as calcium sulfate. As swirl gas, it is used in combustion 17 a partial flow of the combustion gases returned in line 25, to which in line 26 oxygen, air or also enriched oxygen is mixed

* luft.* air.

På grunn av de '-høye hvirvelgassitastigheter i forbrenningen 17 uttas sammen med forbrenningsgassene stadig betraktelige faststoffmengder fra forbrenningssonen og tilføres gjennom ledning 27 til en zyklon 28, hvori de faste stoffer Due to the '-high swirl gas rates in the combustion 17, together with the combustion gases, considerable amounts of solids are continuously withdrawn from the combustion zone and supplied through line 27 to a cyclone 28, in which the solids

- best mulig-fjernes fra gassen. Faststoffene som overveiende -béstår av brennstoffaske dg kalsiumsulfat, forlater zyklonen 28 i ledning 30 og tilbakeføres til ca. 80 til 90% i ledning ;31:£i forbrenningen :I7 . Det resterende faststoff fjerner-'<:>man i ledning 32 og kan f.eks. deponere de etter en ikke'vist avkjøling. Hvirvelsjiktforbrenningen 17 med fdfbindingsledning 27, zyklonen 28 samt ledningene 30 og 31 danner den'-for det sirkulerende hvirvelsjikt typiske .apparativé anordning. •• .. v. - best possible-removed from the gas. The solids, which mainly consist of fuel ash such as calcium sulphate, leave the cyclone 28 in line 30 and are returned to approx. 80 to 90% in conduction ;31:£in the combustion :I7 . The remaining solids are removed in line 32 and can e.g. deposit them after an unexposed cooling. The fluidized bed combustor 17 with fdfbinding line 27, the cyclone 28 and the lines 30 and 31 form the apparatus typical for the circulating fluidized bed. •• .. v.

Den i zyklonen 28 for faste stoffer best mulig befridde forbrenningsgass strømmer bort i ledning 33, "idet den har-temperaturer på 750 til 1000°C og fortrinnsvis ^800 The combustion gas, best freed from solids in the cyclone 28, flows away in line 33, having temperatures of 750 to 1000°C and preferably ^800

til 900°C. Til kjøling og 'til- økning av vanndampinnholdet innsprøytes i denne gass gjennom ledning 34 tilført vann, hvor det også kan dreié seg om kondensat eller-gassvann. Den med vanndamp anrikede forbrenningsgass tilbakeføres to 900°C. For cooling and increasing the water vapor content, water is injected into this gas through line 34, where it can also be condensate or gas water. The steam-enriched combustion gas is returned

da delvis over viften 35 og ledning 25 i den allerede omtalte måte til forbrenningen 17, den resterende forbrenningsgass tilfører man i ledning 3 til forgassingen 1. then partially above the fan 35 and line 25 in the already mentioned way to the combustion 17, the remaining combustion gas is supplied in line 3 to the gasification 1.

Eksem<pe>l'Eczema<pe>l'

I en til tegningen svarende fremgangsføring har man til forgassing 1 1000 kg kull (beregnet vann- og askefri). In a procedure corresponding to the drawing, 1,1000 kg of coal (calculated as water and ash-free) is used for gasification.

Kullene som har et korningsområde på 5 til 4 0 mm inneholder 51 kg fuktighet, 126 kg aske og 21 kg svovel. Som forgassingsmiddel fører man gjennom ledning 3 forbrenningsgass som består av følgende gasskomponenter: The coals, which have a grain size range of 5 to 40 mm, contain 51 kg of moisture, 126 kg of ash and 21 kg of sulphur. Combustion gas consisting of the following gas components is fed through line 3 as a gasifier:

og som inneholder 323 kg vanndamp. Gassens temperatur ligger ved 400°C. Forbrenningsgassen tilblandes 477 Nm"^ oksygen fra ledning 4. Trykket i forgassingen 1 ligger ved 30 bar og i forbrenningen 17 ved 32 bar. and which contains 323 kg of water vapour. The temperature of the gas is 400°C. The combustion gas is mixed with 477 Nm"^ of oxygen from line 4. The pressure in gasification 1 is at 30 bar and in combustion 17 at 32 bar.

I avvarmingskaret 10 fremkommer det ved en temperaturIn the cooling vessel 10, it appears at a temperature

på 180°C 23 0 kg kondensat som inneholder 185 kg vann. Dette vann adskilles i en utskiller 13 som gassvann og tilføres gjennom ledning 15 til forbrenningen 17. at 180°C 23 0 kg of condensate containing 185 kg of water. This water is separated in a separator 13 as gas water and supplied through line 15 to the combustion chamber 17.

Gjennom ledningen 9 tilsettes råvann i "en mengde på 20 kg. I gassrensingen 20 oppstår en avgass av 49 Nm 3 CO.-,, 3 3 14 Nm H2S og 1 Nm COS, som over kompressoren 19 og ledning 18 likeledes settes til forbrenningen 17 som er utformet som sirkulerende hvirvelsjikt. Til forbrenningen 17 har man videre 26 kg finkull, 110 kg malt kalkstein og 76 Nm 3 oksygen. Forbrenningsgassen av ledning 33 har en temperatur på 850°C, det sprøytes med 96 kg råvann fra ledning 34 og avkjøles derved til 400°C. Through the line 9, raw water is added in an amount of 20 kg. In the gas purification 20, an exhaust gas of 49 Nm 3 CO.-,, 3 3 14 Nm H2S and 1 Nm COS is produced, which via the compressor 19 and line 18 is likewise sent to the combustion 17 which is designed as a circulating fluidized bed. For combustion 17, 26 kg of fine coal, 110 kg of ground limestone and 76 Nm 3 of oxygen are also used. The combustion gas from line 33 has a temperature of 850°C, it is sprayed with 96 kg of raw water from line 34 and cooled thereby to 400°C.

2200 Nm 3 rengass forlater i ledning 21 gassrensingen 20. 2200 Nm 3 clean gas leaves in line 21 the gas cleaning 20.

Claims

1. Process for the treatment of aqueous condensate from the cooling of raw gas from the gasification of solid fuels with oxygen, water vapor and carbon dioxide-containing gasification agents under a pressure of 5 to 100 bar, the fuels forming a solid storage which slowly moves downwards and during which the combustible mineral-alkaline components of the fuel such as solid ash or liquid slag, ..... characterized in that the condensate is at least partially burned in eh fluidized bed combustion in the area of approx. 750 to 1000°C and the steam-containing combustion gas is led from the combustion to the gasification.

2. Method according to claim 1, characterized in that the condensate formed by cooling the raw gas in a separator is at least partially freed of dust and tar before adding the condensate to the fluidized bed combustion.

3.. Method according to claim 1 or 2, characterized in that part of the combustion gas is returned to the fluidized bed combustion.

4. Method according to claim 1 or one of the following, characterized in that sulfur compounds and a part of carbon dioxide are removed from the raw gas after cooling and these substances are filled in the fluidized bed combustion together with calcium compounds.

5. Method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the combustion gas is cooled by injecting water.

6. Method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the fluidized bed combustion is operated at a pressure which is around at least 2 bar higher than the pressure in the gasification.

7. Method according to claim 1 or one of the following, characterized in that the pressure in the separator is approximately the same as in the gasification.