WO2012031860A1 - Kreislaufführung von prozesswässern bei der flugstromvergasung unter verfahrensdruck mit druckfiltrationseinheit - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an apparatus and a method for recirculating process waters of a trajectory reactor for the gasification of solid and liquid fuels at gasification temperatures up to 1850 ° C and process pressures above atmospheric pressure to 10 MPa.
- the invention relates to a new technology of recirculation of process waters in the
- the laden with soot and fine slag soot water is first relaxed from process to ambient pressure, mixed with flocculants and fed to working at ambient pressure circular thickener.
- the low-solids thin phase is returned via pumps in the quenching, the settled sludge is over a
- Dewatered filter press The solid is disposed of or returned to the gasification, the separated water passes together with the thin phase back into the process.
- the purified waters are to be pumped back to process pressure by circulation pumps and supplied to the consumers.
- the invention is based on the object, the
- the solution according to the invention is relaxation-free with respect to the circulating process waters.
- the solution according to the invention saves the effort for the replacement of wear on the relaxation fittings. With the reduction of the amount of degassing vapor is associated with a corresponding reduction in the cost of their handling. The energy expenditure for lifting the
- Circulation water to process pressure is eliminated.
- Figure 1 is a Rußementgraphy with a
- crude gas scrubbing and from condensate precipitators, 162 t / h of soot water at a temperature of 170 ° C. are produced at a pressure of 4.2 MPa, which are fed via the soot water line 2 to the feed tank of soot water 1.
- soot water 1 passes through the line 10 and the collecting tank 11, the slag water in an amount of 50 t / h at a temperature of 71 ° C. From the storage tank 1, the collected soot water passes in an amount of 212 t / h and a temperature of 147 ° C in the pressure filtration unit. 4 This results in 209 t / h of pure water at 147 ° C as
- Circulation pump 6 consumers, such as the
- Pressure filtration unit 4 is passed over the expansion section 7, the amount is 5.3 t / h with a moisture content of 60%.
- the amount of solids is 2.1 t / h, the amount of water 3.2 t / h.
- Accumulating waters from the expansion section 7 are collected in the container 8 and discharged from the process, the separated solids on the Filterkuchenaustrag 9. The amount of water removed serves simultaneously to
- a pH control 14 is provided in the reservoir for the soot water 1.
- the invention also relates to a method for
- Process pressure is freed of solids and recycled in the circulation to consumers.
- the soot water is subjected to pH regulation before or after the solids separation.
- the discharge of a certain amount of water used to limit the salt content of the circulating waters is not limited.
- accumulating flash gases are collected and returned to the raw gas.
- accumulating expansion gases are sour gas of a
- the invention also relates to a device whose circulation contains the following devices:
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Abstract
Vorrichtung und Verfahren zur Kreislaufführung von Prozesswässern aus Anlagen der Staubdruck- oder Flugstromvergasung fester und flüssiger Brennstoffe, wobei die Prozesswässer durch eine Druckfiltrationseinheit unter Verfahrensdruck von Feststoffen befreit oder im Feststoffgehalt reduziert werden und den Verbrauchern, wie Rohgasquenchung und Waschprozessen, wieder zugeführt werden. Die erfindungsgemäße Lösung erspart den Aufwand für den Ersatz von Verschleiß an den Entspannungsarmaturen. Mit der Reduzierung der Menge anfallender Entgasungsbrüden geht eine entsprechende Reduktion des Aufwandes für deren Handhabung einher. Der Energieaufwand für das Anheben des Kreislaufwassers auf Prozessdruck entfällt.
Description
Beschreibung
Kreislaufführung von Prozesswässern bei der
Flugstromvergasung unter Verfahrensdruck mit
Druckfiltrationseinheit
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kreislaufführung von Prozesswässern eines Flugstromreaktors für die Vergasung von festen und flüssigen Brennstoffen bei Vergasungstemperaturen bis 1850°C und Verfahrensdrücken oberhalb Atmosphärendruck bis 10 MPa.
Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Technologie der Kreislaufführung von Prozesswässern bei der
Flugstromvergasung, bei der feste und flüssige Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenen Vergasungsmittel unter Drücken bis 10 MPa und Temperaturen bis 1850°C in ein H2- und CO- reiches Rohgas umgesetzt werden. Die Technologie ist ausführlich in „Die Veredelung und Umwandlung von Kohle" herausgegeben von der Deutschen Wissenschaftlichen
Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V., Dez. 2008, Kapitel GSP-Vergasung beschrieben. Danach wird das mit
Temperaturen bis 1850°C den Vergasungsraum verlassende Rohgas zunächst in einem Quenchraum durch Einspritzen von Wasser im Überschuss bis zur WasserdampfSättigung gekühlt, bei einem Vergasungsdruck von 4 MPa entspricht das ca. 210°C, und wird anschließend in Wascheinrichtungen von mitgeführtem Staub befreit. Die Schlacke sammelt sich im Wassersumpf des
Quenchraumes und wird gemeinsam mit Schlackewasser
ausgeschleust. Das Überschusswasser aus der Quenchung wird gemeinsam mit Waschwässern und anfallenden Kondensaten als Rußwasser einer Abscheidung der Feststoffe unterzogen, um es im Kreislauf dem Quench- und Waschprozess wieder zuführen zu können .
Die Rohgaswäsche und die Rußwasseraufbereitung sind m den Abbildungen 4.4.2.4.14 und 4.4.2.4.15 der oben angegebenen Literatur dargestellt.
Danach wird das mit Ruß und Feinschlacke beladene Rußwasser zunächst vom Verfahrens- auf Umgebungsdruck entspannt, mit Flockungsmitteln versetzt und einem bei Umgebungsdruck arbeitenden Rundeindicker zugeführt.
Die feststoffarme Dünnphase wird über Pumpen in die Quenchung zurückgeführt, der abgesetzte Schlamm wird über eine
Filterpresse entwässert. Der Feststoff wird entsorgt oder der Vergasung wieder zugeführt, das abgetrennte Wasser gelangt mit der Dünnphase gemeinsam in den Prozess zurück.
Die dargestellte Technologie weist einige Mängel auf, die zu erhöhten Kosten und Betriebsausfällen führen. Besonders hervorzuheben ist der starke Verschleiß in den
Entspannungsarmaturen, in denen durch eine Teilverdampfung und der Entfernung von gelösten Gasen aus dem über 200°C heißen Rußwasser sehr hohe Geschwindigkeiten in der
Dreiphasenströmung Wasser-Gas (Dampf ) -Feststoff auftreten. Die in erheblichem Maße anfallenden Entgasungsbrüden müssen gekühlt und verwertet werden.
Die gereinigten Wässer sind durch Kreislaufpumpen wieder auf Prozessdruck zu fördern und den Verbrauchern zuzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den
Quenchwasserkreislauf für einen Flugstromvergaser derart weiterzubilden, dass der Verschleiß in den
Entspannungsarmaturen keine Rolle spielt, die Menge
anfallender Entgasungsbrüden erheblich reduziert wird und der Energieaufwand für das Anheben des Reinwassers auf
Prozessdruck nahezu entfällt.
Erfindungsgemäß wird in Anspruch 1 und Anspruch 5
vorgeschlagen, das anfallende Rußwasser nicht zu entspannen, sondern die Feststoffe unter Druck abzuscheiden, wozu
spezielle Ausrüstungen wie Druckfilter eingesetzt werden. Das im Quench- und Waschprozess des Vergasungsverfahrens
anfallende Rußwasser wird also ohne Entspannung von
mitgeführten Feststoffen befreit und m den Kreislauf zurückgeführt. Die erfindungsgemäße Lösung ist bezüglich der im Kreislauf geführten Prozeßwässer entspannungsfrei.
Die erfindungsgemäße Lösung erspart den Aufwand für den Ersatz von Verschleiß an den Entspannungsarmaturen. Mit der Reduzierung der Menge anfallender Entgasungsbrüden geht eine entsprechende Reduktion des Aufwandes für deren Handhabung einher. Der Energieaufwand für das Anheben des
Kreislaufwassers auf Prozessdruck entfällt.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben .
Die Erfindung wird im Folgenden las Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand einer Figur erläutert.
Dabei zeigt
Figur 1 eine Rußwasserreinigung mit einer
Druckfiltrationseinheit
Beispiel 1 nach Figur 1
In einem Flugstromvergaser mit einer Leistung von 500 MW brutto werden durch die Vergasung von Steinkohle mit
Sauerstoff und Wasserdampf 120000 Nm3 Rohgas trocken bei einer Temperatur von 1700°C bei 4,2 MPa erzeugt. Bei der Quenchung, der Rohgaswäsche und aus Kondensatabscheidern fallen 162 t/h Rußwasser mit einer Temperatur von 170°C bei einem Druck von 4,2 MPa an, die über die Rußwasserleitung 2 dem Vorlagebehälter Rußwasser 1 zugeleitet werden. Zur
Konstanthaltung des Druckes wird Bespannungsgas 3 zugeführt. In den Vorlagebehälter Rußwasser 1 gelangt ebenso über die Leitung 10 und den Sammelbehälter 11 das Schlackewasser in einer Mengen von 50 t/h bei einer Temperatur von 71 °C. Aus dem Vorlagebehälter 1 gelangt das gesammelte Rußwasser in einer Mengen von 212 t/h und einer Temperatur von 147 °C in die Druckfiltrationseinheit 4.
Daraus werden 209 t/h Reinwasser mit 147°C als
Kreislaufwasser über den Vorlagebehälter 5 und die
Kreislaufpumpe 6 den Verbrauchern, wie zum Beispiel dem
Quencher, wieder zugeführt. Der Filterschlamm aus der
Druckfiltrationseinheit 4 wird über die Entspannungsstrecke 7 geführt, die Menge beträgt 5,3 t/h mit einem Feuchtegehalt von 60%. Die Feststoffmenge beträgt 2,1 t/h, die Wassermenge 3,2 t/h. Anfallende Wässer aus der Entspannungsstrecke 7 werden im Behälter 8 gesammelt und aus dem Prozess abgeführt, die abgeschiedenen Feststoffe über den Filterkuchenaustrag 9. Die abgeführte Wassermenge dient gleichzeitig zur
Ausschleusung von Salzen, um deren Konzentration in den
Wässern auf einen festgelegten Wert zu begrenzen. Damit verlassen die mit der Kohleasche eingetragenen Salze den Kreislauf. Sollte diese ausgeschleuste Menge nicht
ausreichen, kann eine zusätzliche Abführung aus dem
Vorlagebehälter für das Kreislaufwasser 5 angeordnet werden. In jedem Fall wird die mit der Kohle eingetragene Salzfracht durch Abführung von Wasser wieder aus dem Kreislauf entfernt. Durch die Druckverluste in der Druckfiltrationseinheit 4 und der Entspannungsstrecke 7 entspannen sich in geringer Menge gelöste Gase, die in dem Entspannungsgassystem 12 gesammelt und über die Entspannungsgasleitung 13 abgeführt werden. Sie können dem Rohgas oder dem Sauergas einer
Entschwefelungsanlage zur Verwertung oder Entsorgung
zugeführt werden. Um Abscheidungen in den Rohrleitungen und Behältern durch Veränderungen des Karbonat-Bikarbonat- Gleichgewichtes zu vermeiden, wird im Vorlagebehälter für das Rußwasser 1 eine pH-Wertregelung 14 vorgesehen.
Bei der Erfindung erfolgt also eine Partikelabtrennung im Wesentlichen auf dem Druckniveau des Vergasungsreaktors.
Bei der Erfindung erfolgt also eine Partikelabtrennung im Wesentlichen unter Vergasungsdruck.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur
Kreislaufführung von Prozesswässern bei der
Flugstromvergasung von festen und flüssigen Brennstoffen bei Vergasungstemperaturen bis 1850°C und Drücken bis 10 MPa (100 bar) , wobei dem Vergasungsprozess eine Quenchstufe sowie weitere mit Wasser betriebene Reinigungsstufen nachgeschaltet sind wobei das aus dem Schlackewasser, dem Restquenchwasser, Waschwässern und Kondensaten gebildete Rußwasser unter
Verfahrensdruck von Feststoffen befreit und im Kreislauf den Verbrauchern wieder zugeführt wird. In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird
zur Feststoffabscheidung aus dem Rußwasser eine
Druckfiltrationseinheit eingesetzt .
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird das Rußwasser vor oder nach der Feststoffabscheidung einer pH- Wertregelung unterzogen.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird die Ausschleusung einer bestimmten Wassermenge zur Begrenzung des Salzgehaltes der Kreislaufwässer genutzt.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung wird der als Filterkuchen abgeschiedene Feststoff gemeinsam mit dem
Brennstoff der Vergasung wieder zugeführt.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung werden anfallende Entspannungsgase gesammelt und dem Rohgas wieder zugeführt . In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung werden anfallende Entspannungsgase dem Sauergas einer
Sauergasentschwefelungsanlage zugeführt .
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung deren Kreislaufführung folgende Einrichtungen enthält:
Sammelbehälter für das aus verschiedenen Prozesswässern gebildete Rußwasser
Druckfiltrationseinheit
Entspannungsstrecke für Filterkuchen Vorlagebehälter für Kreislaufwasser
Kreislaufwasserpumpe
Ausschleusvorrichtung für Kreislaufwasser pH-Wertregelung für Kreislaufwässer
Bezugs zeichenliste
1 Vorlagebehälter Rußwasser
2 Rußwasserleitung
3 Bespannungsgas
4 Druckfiltrationseinheit
5 Vorlagebehälter für Kreislaufwasser
6 Kreislaufwasserpumpe
7 Entspannungsstrecke für Filterkuchen
8 Sammelbehälter für auszuschleusendes
9 Filterkuchenaustrag
10 Schlackewasserleitung
11 Sammelbehälter Schlackewasser
12 Entspannungsgassystem
13 Entspannungsgasleitung
14 pH-Wertregelung
Claims
1. Vorrichtung zur Kreislaufführung von Prozesswässern eines Flugstromreaktors für die Vergasung von festen und flüssigen Brennstoffen bei Vergasungstemperaturen bis 1850°C und Verfahrensdrücken oberhalb Athmosphärendruck bis 10 MPa (100 bar), wobei die Kreislaufführung folgende Einrichtungen enthält :
einen Verfahrensdruck aufweisenden
Sammelbehälter (1) für das aus verschiedenen
Prozesswässern gebildete Rußwasser,
eine Druckfiltrationseinheit (4) zur Trennung des von dem Sammelbehälter zugeführten
Rußwassers in Reinwasser und Filterkuchen unter Verfahrensdruck,
eine Entspannungsstrecke für den Filterkuchen (7) ,
eine Kreislaufwasserpumpe (6) zur Förderung des unter Verfahrensdruck stehenden
Reinwassers zu den Verbrauchern des
Flugstromreaktors .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Druckfiltrationseinheit und den Verbrauchern des Reinwassers des Flugstromreaktors ein Vorlagebehälter für Kreislaufwasser (5) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
eine Ausschleusvorrichtung für Kreislaufwasser (8, 19) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
eine auf den Wasserkreislauf der Prozesswässer wirkende pH- Wertregelung (14) angeordnet ist.
5. Verfahren zur Kreislaufführung von Rußwasser bei der Flugstromvergasung von festen und flüssigen Brennstoffen bei Vergasungstemperaturen bis 1850°C und Verfahrensdrücken oberhalb Athmosphärendruck bis 10 MPa (100 bar), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
demzufolge
— das Rußwasser aus dem Flugstromvergaser (2, 10) in einer Druckfiltrationseinheit (4) in Reinwasser (5) und
Filterschlamm (7) unter Verfahrensdruck getrennt wird,
— der Filterschlamm aus der Druckfiltrationseinheit über eine Entspannungsstrecke (7) geführt wird,
— das annähernd Verfahrensdruck aufweisende Reinwasser Verbrauchern des Flugstromvergasers zugeführt wird (6) .
6. Verfahren nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rußwasser zu einer beliebigen Kombination aus der Gruppe Rußwasser aus dem Quenchersumpf, Schlackewasser, Rußwasser aus der Rohgaswäsche und Kondensat zusammengefasst wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass
das Rußwasser (2, 10) zur Konstanthaltung des Druckes mit Bespannungsgas (3) beaufschlagt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass
Wässer aus der Entspannungsstrecke (7) und abgeschiedene Feststoffe über den Filterkuchenaustrag (9) aus dem Prozess abgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass
das Rußwasser einer pH-Wert-Regelung unterzogen wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass
die Menge aus dem Wasserkreislauf ausgeschleusten Wassers nach Maßgabe des Salzgehaltes in dem Wasserkreislauf bemessen wird .
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass
die abgeschiedenen Feststoffe gemeinsam mit dem Brennstoff dem Flugstromvergaser zugeführt werden.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass
anfallende Entspannungsgase dem Rohgas zugeführt werden.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass
anfallende Entspannungsgase dem Sauergas einer
Sauergasentschwefelungsanlage zugeführt werden.
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