SE461150B

SE461150B - Foerfarande foer foergasning av fast, kolhaltigt material

Info

Publication number: SE461150B
Application number: SE8202857A
Authority: SE
Inventors: S Ruottu
Original assignee: Ahlstroem Oy
Priority date: 1981-05-22
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1990-01-15
Also published as: JPS6210596B2; JPS57198791A; FI62554B; DE3214649C2; DE3214649A1; SE8202857L; FI62554C; SE461150C

Description

XS 20 25 30 35 40 461 150' torn. Förgasningen sker salunda i tva medstroms kopplade reakto- rer. Nackdelarna hos 2-reaktorförgasarna är de strömningstek- niska problemen och de stora investeringskostnaderna.

Genom US patentskriften 4.154.581 är en tvastegsförgas- ningsprocees känd, som sker i en virvelbaddsreaktor. Virvelbäd- den är där medelst en mellanvagg delad i tva delar, där tempera- turen 1 den undre delen balls pa en nivå, som är lämpad för för- branning eller förgasning och i den övre delen regleras på ett för absorption av svavel gynnsamt sätt. Bränslet eller materia- let, som skall förgasas, matas till virvelbaddens nedersta del, där fritt syre förekommer. Därvid oxideras i första hand de pyrolyserbara kolvätena, varvid C02 och H20 bildas, varigenom rikliga mängder kolrester kvarstår, vilka maste förgasas med kolvatenas förbränningsprodukter.

Föreliggande uppfinning avser en lösning, där den tidigare i samband med 2-reaktorförgasaren beskrivna funktionen åstadkom- mas i en enda reaktor, varvid det utmärkande för förfarandet är att - syrehaltig gas inmatas i reaktorns nedre del varvid en oxidationezon bildas i nedre delen av reaktorn, - kolhaltigt material inmatae i en väsentligen syrefri zon ovanom oxidationszonen och det kolhatliga materialet pyrolyseras och reduceras i reaktorns övre del medelst från reaktorns nedre del uppstigande heta gaser och partiklar, - oreagerat kolhaltigt material avskiljs fran gaserna som utströmmar ur reaktorns övre del, returneras till oxidationszo- nen i reaktorns nedre del och oxideras, - i reaktorn cirkuleras en i förhållande till det kolhaltiga materialet stor massaström inert finfördelat material varvid inerta partiklar avskiljs fran gaserna, som utströmmar ur reak- torns övre del, returneras till reaktorns nedre del och bringas att först passera oxidationszonen och därefter reduktionszonen för överföring av för pyrolys- och reduktionsreaktionerna erfor- derlig energi fran oxidationszonen till reduktionszonen.

Allmänt sett innebär detta att inmatningsstället för mate- rialet, som skall förgasas, anordnas på tillräcklig böjd (3 - 6 m) ovanför lufttillförseldyeorna sa, att det ligger i en zon, där halten av fritt syre är liten. Därigenom oxideras ej de pyrolysgaser, som alstras i närheten av inmatningsstället, utan sönderfaller termiskt i kortkedjiga kolväten, som reagerar vida- 10 15 20 25 30 35 61 150 re med C02 och H20, som stiger upp fran reaktorns nedre del.

Dessa reduktionsreaktioner skar i förgasningsreaktorns övre del, där gasens uppehallstid (2 - 20 s) och temperatur Q¿ 900°C> har valts sa, att produktgaserna väsentligen uppnår ett termodyna- miskt jämviktstillstand. Den för reduktionsreaktionen erforder- liga energin erhålls fran de oxidationsreaktioner, närmast ko- lets, som sker i reaktorns nedre del. För att undvika för höga temperaturer utjämnas reduktionszonens och oxidationszonens tem- peraturdiffsrens i reaktorn genom att kol och kemiskt inert ma- terial t.ex. sand, cirkuleras genom bada zonerna. Da oxidations- zonen och reduktionszonen ligger i samma reaktor, kan cirkula- tionen lätt förverkligas genom att man väljer inertmaterialets partikelstorlek och mängd sa, att en lämplig del av material- mängden befinner sig i ett pneumatiskt transporttillstand vid det ràdande haetighetsomradet för gasen. Därvid passerar det i gasrenaren frànskilda faststoffet, som returneras till reaktorns nedre del, först genom den heta oxideringszonen och svalnar se- dan dà det rör sig genom reduceringszonen. Inertcirkulationens massaström regleras genom att cirkulationsmaterialets mängd regleras sä, att beroende pà sintringstemperaturen hos askan till det material som skall förgasas är den högsta temperaturen i oxideringszonen $ 970 l200°C och i reduceringszonen 70 - 120°C lägre.

För att oxiderings- och reduceringszonens temperaturdiffe- rens skall kunna hallas inom ovan angivna gränser, bör faststof- fet cirkuleras sà, att reaktorgasen innehåller 500 - 1000 g/mol faststoff. Fran avskiljaren bör därför returneras till reaktorns nedre del en stor mapsaström finfördelad sand (10 um §_dp g 400 um) samt dessutom kol, som ej reagerat.

Uppfinningen beskrivs i det följande närmare under hänvis- ning till bifogade ritning, som visar en anordning för utförande av förfarandet enligt uppfinningen schematiskt i vertikalsnitt.

Pa ritningen avser hänvisningsbeteckningen 1 en förgas- ningsreaktor, som fungerar enligt virvelbäddsprincipen, 2 en cyklonavskiljare, där faststoff pà i och för sig känt sätt av- skiljs fran de ur reaktorns övre ände utströmmande gaserna och 3 ett aterföringsrör för faststofíst. I reaktorns nedre del finns en med hal íörsedd fördalningsplatta 4, genom vilken syrehaltig gas, t.ex. luft, införs i reaktorns nedre del. I reaktorns övre 7 461 150 10 15 20 25 30 35 40 ande finns en gasutloppsoppning 5, genom vilken gaserna leds tangentiellt till en avskiljarea 2 virvelkammare 6. Materialet, som skall förganas, lyfts till en matarsilo 7, varifrån det me- delst en skruvmatare 8 och genom en tillforeelöppning 9 matas in i reaktorn. För start av reaktorn ar den forsedd med en start- brännare 10.

I avskiljarene virvelkammare är ett gasutloppsrör 11 axialt anordnat, genom vilket gaserna, från vilka fasta partik- lar har avskilte, avleds uppåt. Den värme, som gaserna innehal- ler, används för att förvärma luften, som inmatas i reaktorn.

Den förvärmde luften leds till en luftlàda 12 belagen under for~ delningsplattan.

De fasta partiklarna sjunkter ned i avskilgarens trattfor- miga nedre del, varifrån de medelst röret 3 returneras genom en öppning 14 till reaktorns nedre del.

Inmatningsstället för det material, som skall forgasas, väljs sa, att det ligger pa en sedan niva ovanför.fördelnings- plattan, att syre ej mera förekommer där i väsentlig mängd.

EXEMPEL: 1 en förgasningsreaktor, vars diameter var 600 mm, hbjd ll m mätt fran fördelningeplattan till gasen: utloppsöppning, och inmatningsställets höjd över fordelningsplattan 4 m, förga- eades torv under följande betingelser: Torr torvström 100 g/s Vattenström 25 g/S Luftström 210 g/s Oxideringszonens max. temperatur 990°C Temperatur efter avskiljaren 8Q0°C Gasens sammansättning efter avskiljaren Förening Holandel CO 0,245 co; 0,051 H20 0,092 CH4 ' n,o1a H2 0,163 NZ 0,412 uzs o,ooo4 Gaaena molström ' 14,2 mol/s Cirkulerande materialmängd 7,8 kg/s (sand)

Claims

10 15 20 25 30 35 40 461 150 PATENTKRAV

1. Forfarande for förgasning av fast, kolhaltigt mate- rial i en virvelbaddsreaktor, dar fasta partiklar avskiljs fran gaserna, som utströmmar ur reaktorns övre ände, och returneras till reaktorns nedre del, kännatecknet därav, att - syrehaltig gas inmatas i reaktorns nedre del varvid en oxidationszon bildas i nedre delen av reaktorn, - kolhaltigt materiel inmatae i en väsentligen syrefri zon ovanom oxidationszonen och det kolhaltiga materialet pyrolyseras och reduceras i reaktorne övre del medelst fran reaktorns nedre del uppstigande heta gaser och partiklar, - oreagerat kolhaltigt material avskiljs fran gaserna som utetrömmar ur reaktorns övre del, returneras till oxidationszo- nen i reaktorns nedre del och oxideras, - i reaktorn cirkuleras en i förhållande till det kolhaltiga materialet stor massaström inert finfördelat material varvid inerta partiklar avskiljs fran gaserna, som utströmmar ur reak- torns övre del, returneras till reaktorns nedre del och bringas att först passera oxidationszonen och därefter reduktionszonen för överföring av för pyrolys- och reduktionsreaktionerna erfor- derlig energi fràn oxidationszonen till reduktionszonen.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknar därav, att det kolhaltiga materialet inmatas i en zon belägen åtminsto- ne 3 m, företrädesvis 4 - 6 ovanför inmatningsstället för den syrehaltiga gasen.

3. Förfarande enligt nagot av de föregående patentkra- ven, kännetecknat därav, att förgasningen utföres med torv som fast, kolhaltigt material. I

4. Förfarande enligt nagot av de föregående patentkra- ven, känneteclnat därav, att förgasningen utföres i en reaktor med sand som inert material.

5. Förfarande enligt nagot av de föregående patentkra- ven, känneteclnat därav, att förgasningen utföres i en reaktor med inert material med en partikelstorlek inom omradet 10 - 400 pm.

6. Förfarande enligt nagot av de föregaende patentkra- ven, kännetecknat därav, att förgasningen utföres i en reaktor 'där temperaturen i övre zonen är över 900°C. 461 159, ven, kännetecknat därav, att förgasningen utföres i en reaktor Forfarande enligt något av de foregàende patentkra- där temperaturen 1 den nedre zonen är lägre än 1200°C.