WO1993005126A1 - Method of feeding fuel into a fuel-gasification unit linked to a power-generation facility - Google Patents

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Abstract

Described is a pressure-operated coal-gasification unit (1) which is linked to a power-generation facility (5) and which is continuously supplied with a suspension of coal. The coal suspension contains, in addition to the coal powder used as the fuel, a calorific liquid. A pump (14) is used to bring the suspension to a suitable pressure for feeding into the gasification unit (1). The suspension is preferably prepared using petroleum oil, mineral oil and/or distillation products of these oils. The efficiency of this method is comparable with that of batch feeding, but requires less complex equipment and is more reliable.

Description

Verfahren zum Brennstoffeintrag in einen mit einer Kraftwerksanlage gekoppelten Brennstoffvergaser Method for introducing fuel into a fuel gasifier coupled to a power plant
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brennstoffeintrag in einen mit einer Kraftwerksanlage gekoppelten, unter Druck betriebenen Brennstoffvergaser unter Verwendung einer einen fe¬ sten Brennstoff enthaltenden Suspension.The invention relates to a method for introducing fuel into a fuel gasifier operated under pressure and coupled to a power plant, using a suspension containing a solid fuel.
Zum Beschicken eines unter Druck betriebenen, feste Brenn¬ stoffe verwendenden Vergasers gibt es zwei unterschiedliche Eintragsverfahren. Bei dem diskontinuierlichen Schleuseneintrag wird die aufgemahlene Kohle in einen Schleusenbehälter gefüllt, der anschließend mit einem Inertgas unter Vergasungsdruck ge¬ setzt wird. Sodann gelangt die Kohle in einen Vorratsbehälter, der dem Vergaser vorgeschaltet ist und ebenfalls unter Ver¬ gasungsdruck steht. Dieses bekannte Verfahren erfordert eine große Anzahl von Vorrichtungskomponenten. An die Absperrarma¬ turen in den Transportleitungen sind erhebliche Anforderungen zu stellen, um trotz des festen Brennstoffs die erforderliche druckdichte Absperrung zu gewährleisten.There are two different entry methods for charging a gasifier operated under pressure and using solid fuels. In the discontinuous lock entry, the ground coal is filled into a lock container, which is then put under gasification pressure with an inert gas. The coal then passes into a storage container which is connected upstream of the gasifier and is likewise under gasification pressure. This known method requires a large number of device components. The shut-off valves in the transport lines have to meet considerable requirements in order to ensure the required pressure-tight shut-off despite the solid fuel.
Demgegenüber handelt es sich beim Suspensionseintrag, von dem die Erfindung Gebrauch macht, um ein kontinuierliches Be¬ schickungsverfahren. Die Anzahl der erforderlichen apparativen Komponenten ist gering. Die pumpfähige Suspension, die ggf. mit einem Fließverbesserer vermischt ist, läßt sich beispielsweise mit normalen Dickstoffpumpen fördern, wie sie u.a. beispiels¬ weise auch als Betonpumpen eingesetzt werden. Der Suspensions¬ eintrag stellt eine baulich einfache, wenig anfällige und zu¬ verlässige technische Lösung dar.In contrast, the suspension entry which the invention makes use of is a continuous loading process. The number of equipment components required is small. The pumpable suspension, which may be mixed with a flow improver, can be pumped, for example, with normal thick matter pumps, such as example, can also be used as concrete pumps. The suspension entry represents a structurally simple, less susceptible and reliable technical solution.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Kraftwerksan¬ lage mit höherem Gesamt- irkungsgrad arbeitet.The invention has for its object to improve the method of the type mentioned in such a way that the power plant works with a higher overall efficiency.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfin¬ dung dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension aus dem festen Brennstoff und einer heizwerthaltigen Flüssigkeit hergestellt, nach Aufmahlung des festen Brennstoffs auf einen für den Ein¬ trag in den Vergaser geeigneten Druck gebracht und in den Ver¬ gaser eingetragen wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die bisher übliche Verwendung von Wasser zum Aufbereiten der Suspension energetisch nachteilig ist. Insoweit liegen beim Betreiben ei¬ ner Kraftwerksanlage mit gekoppelten Brennstoffvergaser andere Verhältnisse vor als bei der BrennstoffVergasung zur Erzeugung von Synthesegas für chemische Prozesse. Dort ist der Wasseran¬ teil der Suspension durchaus willkommen, da ansonsten Wasser¬ dampf dem Vergasungsprodukt beigemischt werden müßte.To achieve this object, the method according to the invention is characterized in that the suspension is produced from the solid fuel and a liquid containing calorific value, after the solid fuel has been ground, brought to a pressure suitable for entry into the carburetor and transferred to the Ver ¬ gas is entered. The invention is based on the knowledge that the hitherto customary use of water for preparing the suspension is energetically disadvantageous. In this respect, there are different conditions when operating a power plant with a coupled fuel gasifier than with fuel gasification for the generation of synthesis gas for chemical processes. The water portion of the suspension is quite welcome there, since otherwise water vapor would have to be added to the gasification product.
Unter Beibehaltung des kontinuierlichen und technisch weni¬ ger anspruchsvollen Pumpverfahrens zur Druckerhöhung wird er¬ findungsgemäß ein hoher Wasseranteil im Brennstoff (Kohle) ver¬ mieden. Daraus resultiert eine Verringerung der Wärmeverluste bei der Brennstoffgasreinigung mit der Folge einer Erhöhung des Gesamtanlagen-Wirkungsgrades.While maintaining the continuous and technically less demanding pumping process for increasing the pressure, a high proportion of water in the fuel (coal) is avoided according to the invention. This results in a reduction in heat losses during fuel gas cleaning, which results in an increase in the overall system efficiency.
Hinzu kommt, daß sich der Heizwert des Kohlegases erhöht, da der CO- und H2~Gehalt ansteigt, während der Cθ2-Gehalt ab¬ sinkt.In addition, the calorific value of the coal gas increases because the CO and H2 content increases, while the CO 2 content decreases.
Im Ergebnis vereinigt die Erfindung die Vorteile des be¬ kannten Schleuseneintrags, d.h. des höheren Wirkungsgrades der Gesamtanlage, mit denjenigen des bei der Erfindung selbst ver¬ wendeten Suspensionseintrags, d.h. geringerer apparativer Auf¬ wand und höhere Betriebszuverlässigkeit.As a result, the invention combines the advantages of the known lock entry, i.e. the higher efficiency of the overall system, with that of the suspension entry itself used in the invention, i.e. less equipment and higher operational reliability.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Suspension mit Erdöl, Mineralöl und/oder deren Destillationsprodukten oder auch einer Bitumen-Wasser- Emulsion aufbereitet wird. Derartige Flüssigkeiten erhöhen die Brennstoffkosten nicht wesentlich, da ihr Heizwert bei der Ver¬ gasung des festen Brennstoffs (Kohle) weitgehend genutzt werden kann.According to a preferred development of the invention, it is provided that the suspension is prepared with petroleum, mineral oil and / or their distillation products or also a bitumen-water emulsion. Liquids of this type do not significantly increase the fuel costs, since their calorific value can largely be used in the gasification of the solid fuel (coal).
Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf Kohle als fester Brennstoff beschränkt. Mit gleichen Vorteilen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere feste Brennstoffe, beispielsweise auf Teersand oder Mischungen aus verschiedenen festen Brennstoffen anwenden. Die Vermischung des festen Brennstoffs mit der heizwerthal- tigen Flüssigkeit erfolgt bei einem apparativ günstigen Ausfüh¬ rungsbeispiel während des Aufmahlens des festen Brennstoffs. Prinzipiell ist es jedoch ebenfalls möglich die festen und flüssigen Phasen der Suspension nach dem Aufmahlen des festen Brennstoffs zusammenzuführen und zu mischen.However, the method according to the invention is not limited to coal as a solid fuel. With the same advantages, the method according to the invention can also be applied to other solid fuels, for example tar sand or mixtures of different solid fuels. The mixing of the solid fuel with the liquid containing the calorific value takes place in an embodiment which is favorable in terms of apparatus while the solid fuel is being ground. In principle, however, it is also possible to combine and mix the solid and liquid phases of the suspension after grinding the solid fuel.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, daß die Suspension einer Suspensionsvorlage entnom¬ men und mittels einer Suspensionspumpe in den unter Druck be¬ triebenen Vergaser gepumpt wird.In a preferred embodiment of the invention, provision is also made for the suspension to be taken from a suspension receiver and to be pumped into the gasifier operated under pressure by means of a suspension pump.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich¬ nung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher er¬ läutert.The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment shown schematically in the drawing.
In der einzigen Figur ist ein Blockdiagramm eines Ausfüh¬ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Suspensioneintrags in Zu¬ ordnung zu einem mit einer Kraftwerksanlage gekoppelten Kohie- vergaser gezeigt.The single figure shows a block diagram of an exemplary embodiment of the suspension entry according to the invention in association with a coal gasifier coupled to a power plant.
Der in der Zeichnung als Block 1 dargestellte Kohlevergaser wird unter Druck betrieben. Er enthält eine in der Zeichnung nicht dargestellte Brenneranordnung, der eine Kohlesuspension zugeführt wird, die in der weiter unten beschriebenen Weise aufbereitet wird. Außerdem erhält der Vergaser 1 ein Verga¬ sungsmittel, wie beispielsweise Luft oder Sauerstoff. Das im Vergaser 1 erzeugte Rohgas wird über eine Rohgasleitung 2 einer Kohlegasreinigungsanlage 3 zugeführt. Das Reingas nach Kohle¬ gasreinigung wird über ein Reingasleitung 4 einer Kraftwerksan¬ lage, beispielsweise einer in der Zeichnung nicht dargestellten Gasturbine eines Kombikraftwerks zur Verfügung gestellt, um Strom und/oder Fernwärme zu erzeugen.The coal gasifier shown in the drawing as block 1 is operated under pressure. It contains a burner arrangement, not shown in the drawing, to which a coal suspension is fed, which is processed in the manner described below. In addition, the gasifier 1 receives a gasifying agent, such as air or oxygen. The raw gas generated in the gasifier 1 is fed via a raw gas line 2 to a coal gas cleaning system 3. The clean gas after coal gas cleaning is made available via a clean gas line 4 to a power plant, for example a gas turbine of a combined cycle power plant, not shown in the drawing, in order to generate electricity and / or district heating.
Bei der beschriebenen Kopplung von Kohlevergaser und Kraft¬ werksanlage ist es im Interesse des Gesamt-Wirkungsgrades wün¬ schenswert, daß alle dem Vergaser 1 zugeführten Einsatzstoffe möglichst weitgehend an der Verbrennung teilnehmen und den Ver¬ gasungsprozeß unterstützen. Die in der BrennstoffSuspension verwendete aufgemahlene Kohle erfüllt zwar diese Bedingung; sie benötigt aber ein flüssiges Fördermedium, um den Kohlestaub entgegen dem Reaktordruck im Vergaser 1 durch die Brenneranord¬ nung einzupumpen.In the coupling of the coal gasifier and power plant described, it is desirable in the interest of overall efficiency that all of the feedstocks fed to the gasifier 1 participate as much as possible in the combustion and support the gasification process. The one in the fuel suspension Ground coal used fulfills this condition; however, it requires a liquid conveying medium in order to pump the coal dust through the burner arrangement against the reactor pressure in the gasifier 1.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel gehören zum Suspensionseintrag ein Kohlebunker 10 mit nachge¬ schalteter Kohlemühle 11, der eine Mischstelle 12 zugeordnet ist. Der Mischstelle 12 wird neben der aufgemahlenen Kohle heizwerthaltige Flüssigkeit, beispielsweise Erdöl, Mineralöl und/oder Destillationsprodukte dieser Öle oder auch ein Bitu¬ men-Wasser-Emulsion zugeführt. Die Mischstelle 12 kann in der Kohlemühle 11 liegen. Von einer Suspensionsvorlage 13, welche die Mischstelle 12 enthalten kann, saugt eine Suspensionspumpe 14 die pumpfähige Suspension an und drückt sie über eine durch einen Pfeil 15 schematisch bezeichnete Brenneranordnung in den Vergaser.In the embodiment shown in the drawing, the suspension entry includes a coal bunker 10 with a downstream coal mill 11, to which a mixing point 12 is assigned. In addition to the ground coal, the mixing point 12 is fed a liquid containing calorific value, for example petroleum, mineral oil and / or distillation products of these oils, or else a bitumen-water emulsion. The mixing point 12 can be in the coal mill 11. A suspension pump 14 sucks the pumpable suspension from a suspension template 13, which may contain the mixing point 12, and presses it into the carburetor via a burner arrangement, which is schematically indicated by an arrow 15.
Das in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungs¬ beispiel kann in vielfacher Weise abgewandelt werden. So kann beispielsweise das Vergasungsmittel und die pumpfähige Suspen¬ sion durch den Reaktorkopf in den Kohlevergaser 1 eingeleitet werden. Anstelle von Kohle kann ein anderer fester und in ge¬ eigneter Weise für die pumpfähige Suspension aufgemahlener Brennstoff, beispielsweise ein festes Teerprodukt verwendet werden. The embodiment shown schematically in the drawing can be modified in many ways. For example, the gasification agent and the pumpable suspension can be introduced into the coal gasifier 1 through the reactor head. Instead of coal, another solid fuel that is ground in a suitable manner for the pumpable suspension, for example a solid tar product, can be used.

Claims

A n s p r ü c h e Expectations
1. Verfahren zum Brennstoffeintrag in einen mit einer Kraftwerksanlage gekoppelten, unter Druck betriebenen Brenn¬ stoffvergaser unter Verwendung einer einen festen Brennstoff enthaltenden Suspension, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Suspension aus dem festen Brennstoff und einer heizwerthaltigen Flüssigkeit hergestellt, nach Aufmahlung des festen Brennstoffs auf einen für den Eintrag in den Vergaser geeigneten Druck gebracht und in den Vergaser eingetragen wird.1. A method for introducing fuel into a power plant system coupled, operated under pressure fuel gasifier using a suspension containing a solid fuel, characterized in that the suspension is made from the solid fuel and a liquid containing calorific value, after grinding the solid fuel to a for the entry into the carburetor is brought to suitable pressure and is entered into the carburetor.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension mit Erdöl, Mineralöl und/oder deren Destillati¬ onsprodukten oder einer Bitumen-Wasser-Emulsion aufbereitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the suspension is prepared with petroleum, mineral oil and / or their distillate products or a bitumen-water emulsion.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß als fester Brennstoff Kohle und/oder Teersand verwen¬ det wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized gekennzeich¬ net that coal and / or tar sand is used as a solid fuel.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Vermischung des festen Brennstoffs mit der heizwerthaltigen Flüssigkeit während des Aufmahlens des fe¬ sten Brennstoffs erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that the mixing of the solid fuel with the calorific value liquid takes place during the grinding of the solid fuel.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Suspension einer Suspensionsvorlage ent¬ nommen und von einer Suspensionspumpe in den unter Druck be¬ triebenen Vergaser gepumpt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that the suspension is removed from a suspension template and is pumped by a suspension pump into the gasifier operated under pressure.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Suspension zusätzlich ein Fließverbesse¬ rer zugesetzt wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the suspension is additionally added to a flow improver.
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