DD145023A3 - Verfahren zur vergasung fester bre nstoffe - Google Patents
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Description
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Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe mittels eines beliebigen, geeigneten Vergasungsmittels zur Erzeugung eines Brenngases«
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, feste Brennstoffe mit luft, Sauerstoff, Dampf oder Kohlendioxid einzeln oder in Mischungen untereinander zu vergasen und dabei den festen Brennstoff in einem festen Bett oder in einer Wirbelschicht oder in einer Elugwolke im Reaktor mit dem Vergasungsmittel reagieren zu lassen«,
Die spezifische Vergasungsleistung, ausgedrückt in umgesetztem Brennstoff je Reaktorvolumeneinheit, hängt von der Reaktionsfähigkeit des Brennstoffes, der Reaktionstemperatur und der Stoff- und Wärmeübertragung in der heterogenen Phase ab. Die Einflußfaktoren stehen dabei im Zusammenhang. Der letztgenannte Einflußfaktor ist unter anderem von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem. Vergasungsmittel und dem Brennstoff sowie von der für die Reaktion zur Verfügung stehenden Oberfläche des festen Brennstoffes abhängig« Aus diesem Grunde haben Vergasungsverfahren mit abnehmender Korngröße des festen Brenn-
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stoffes höhere spezifische Vergasungsleistungen. Die zunehmende Eornfeinheit erhöht jedoch die Schwebe- geschwindigkeit der festen Brennstoffkörner im Vergasungsmittel und senkt dabei die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Vergasungsmittel und dem Brennstoff und führt zu einer sinkenden Tendenz der spezifischen Vergasungsleistung. · .
Es ist bekannt, daß zur Erzielung der größeren Turbulenz im Reaktor und damit zur Erhöhung der Relativgesehwindigkeit zwischen Vergasungsmittel und festem Brennstoff, zwei oder mehrere Strahlen vom Vergasungsmittel mit Staub von festen Brennstoffen gegeneinander gerichtet werden«,
Es ist weiterhin bekannt, durch pulsierende Zufuhr von Vergasungsstoff und Vergasungsmittel in den Vergasungsreaktor eine Erhöhung der Relativgeschwindigkeit zwischen den reagierenden Medien zu erzielen und damit die spezifische Vergasungsleistung zu erhöhen.
Bei den bekannten Verfahren sind zur Erhöhung der Relativgeschwindigkeit zwischen Vergasungsstoff und Vergasungsmittel zusätzliche Maßnahmen erforderlich, deren Wirksamkeit physikalisch begrenzt sind oder für die es noch keine technisch realisierten lösungen gibt.
Pur die Verfahren, die mit sehr kleinem Korndurchmesser für den festen Brennstoff arbeiten, ist zur Erzielung der notwendigen Kornfeinheit vor der Vergasung eine !Feinzerkleinerung mit bekannten Mahlaggregaten, wie z. B. Kugel- oder Schwingmühlen, erforderlich. Es ist generell bekannt, daß bei der Feinmahlung in Schwingmühlen neben dem Zerkleinerungseffekt auch chemische Reaktionen zwischen den Mahlprodukten und unter Einbeziehung der umgebenden Atmosphäre auftreten können*
Die bekannten Verfahren erfordern für hohe spezifische Vergasungsleistungen neben dem Vergasungsreaktor Anlagen zur Zerkleinerung, dem Transport und der Zwischenspeicherung des festen Brennstoffes; dieser neigt in der notwendigen feinen Körnung leicht zu Verpuffungen oder Explosionen, so daß besondere Schutzmaßnahmen notwendig werden,
Vergasungsverfahren, die mit feiner Körnung des festen Brennstoffes arbeiten, zeichnen sich durch einen relativ hohen Gehalt an staubförmigen Bestandteilen im Produktionsgas am Ausgang des Vergasungsreaktors aus; diese Bestandteile müssen durch bekannte Mittel und Vorrichtungen aus dem Gas entfernt und zum Teil dem Reaktor wieder zugeführt werden,
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die Reduzierung der für die Vergasung fester Brennstoffe notwendigen Verfahrens stufen bei gleichzeitiger Erzielung einer hohen spezifischen Vergasungsleistung sowie die Absenkung der erforderlichen Verfahrenstemperatur♦
Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Ver„ fahren die Vergasung fester Brennstoffe so durehzu-.führen, daß eine hohe spezifische Vergasungsleistung bei erniedrigter Vergasungstemperatur erreicht wird und die Einrichtungen und Schutzmaßnahmen für den Transport und die Zwischenlagerung des feinkörnigen festen Brennstoffes entfallen körinen»
Es wurde gefunden? daß bei der Zerkleinerung des festen Brennstoffes in Schwingmühlen, die Oberflächen, des serkleinerten Gutes und die Bex\regung dieses Gutes
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günstige Voraussetzungen zur Erzielung hoher spezifischer Vergasungsleistungen darstellen. Infolge der mechano-chemischen Vorgänge bei der Schwingmahlung kann es durch Radikalbildung zu einer Erhöhung der Reaktionsfähigkeit des festen Brennstoffes kommen, bei bestimmten Mineralbestandteilen der Kohlen zusätzlich zu katalyfcisehen Effekten. Aus diesem Grunde wird die Vergasungsreaktion dem Zerkleinerungsprozeß direkt überlagert, d.h. das Vergasungsmittel wird dem Mahlaggregat direkt zugeführt; der Mahlraum der Schwingmühle wird gleichzeitig als Vergasungsreaktor umgestaltet und genutzt»
Weiterhin wurde gefunden, daß es möglich ist, die Mahlkörper der Schwingmühle in geeigneter Weise, gemeinsam mit möglichen Rückständen, kontinuierlich aus der Mühle auszutragen, in einer gesonderten Vorrichtung thermisch zu behandeln und in heißem Zustand als Wärmeträger in den Mahl-Vergasungsreaktor wieder einzutragen.
Es wurde außerdem gefunden, daß in dem Mahlraum der Schwingmühle durch geeignete Spül- oder Vergasungsmittel eine Vorreaktion der Kohle während des Mahlprozesses erreicht werden kann und die so vorbehandelte Kohle direkt einem nachgeschalteten Vergasungsreaktor, z. B. einem Schwingrohr, zugeführt wird. Durch die Vorbehandlung der Kohle besitzt das dem Vergasungsreaktor zugeführte Material ein höheres Reaktionsvermögen als normale Kohle und ergibt so eine höhere spezifische Vergasungsleistung„
Es wurde ferner gefunden, daß bei der Vergasung in einer Schwingmühle, gegenüber allen anderen Staubvergasungsverfahren, eine Gegenstromführung des Vergasungsmittels zum Kohlestrom, durchgeführt werden kann? damit wird eine effektive Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Produktionsgases zur thermischen
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Vorbehandlung der Kohle möglich, verbunden mit einer gleichzeitigen Entstaubung des Produktionsgases, Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Vergasungsanlagen mit weniger Verfahrensstufen und geringerem Aufwand errichtet und betrieben werdend Die unter mechano-chemischer Einwirkung entstehende Erhöhung der Reaktionsfähigkeit gestattet erfindungsgemäß den Ablauf der Vergasungsreaktion bei erniedrigten Temperaturen. Daraus resultieren Vorteile hinsichtlich des spezifischen Bedarfes an Sauerstoff und Dampf. Die verminderte Verschlackungsgefahr führt zu einem stabilisierten Prozeßablauf und entlastet das Problem der Generatorauskleidung«
Es wird der Einsatz von festen Brennstoffen mit leicht schmelzenden oder flüchtigen Aschebestandteilen möglich Die erfindungsgemäß erzielbaren hohen spezifischen Vergasungsleistungen, verbunden mit der Reduzierung der Verfahrensstufen, ermöglichen kleine Aggregats- und Anlagenabmessungen. Bei Anwendung des Kreislaufes der Mahlkörper als Wärmeträger kann der/die sonst für die Aufrechterhaltung der Prozeßtemperatur notwendige Sauerstoff und/oder Luft reduziert werden, was bei der Anwendung von Luft zu einer starken Minderung des Inertgehaltes des Vergasungsgases führt,
Ausführungsbeispiele
Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden»
1 β Klassierte Braunkohle der Körnung ο -Ίο mm mit einem Wassergehalt von 25 i<> und einem Aschegehalt von 1o $ wird mittels bekannter Vorrichtungen kontinuierlich einer für: die zusätzliche Vergasung eingerichteten Schwingmühle zugeführt, Während des Mahlprosesses, der bei einer Temperatur von 65o 75o 0C verläuft, erfolgt, vorzugsweise am feinsten
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Korn, die Vergasungsreaktion zwischen der Kohle und dem Vergasungsmittel, das durch eine geeignete Vorrichtung in den Mahlraum eingespeist wird. Das entstandene Gas verläßt den Mahlraum über eine . entsprechende Vorrichtung. Nicht vergastes Grobkorn verbleibt in der Mühle und unterliegt weiterhin dem Mahl- und Vergasungsprozeß. Unmittelbar nach dem Austritt aus der Mühle wird das Gas der normalen Weiterverarbeitung unterworfen.
2. Kohle, entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1, wird mittels bekannter Vorrichtungen kontinuierlich einer für die zusätzliche Vergasung und für einen Wärmeträgerkreislauf eingerichteten Schwingmühle zugeführte Die Mahl- und Vergasungsprozesse verlaufen so wie im Ausführungsbeispiel 1, ebenfalls der Austritt und die Weiterverarbeitung des erzeugten Gases. Die Mühle ist mit einer zusätzlich geeigneten Austragsvorrichtung für die kontinuierliche Entnahme eines Mahlkörperstromes eingerichtet. Der Mahlkörperstrom enthält einen einstellbaren Anteil von Kohle und gelangt in einen kontinuierlich arbeitenden Verbrennungsreaktor, in dem der Kohlenanteil durch Luftzufuhr verbrannt wird und dabei die Mahlkörper aufheizt. Die aufgeheizten Mahlkörper werden von der Kohleasche durch geeignete Vorrichtungen getrennt und in heißem Zustand als Wärmeträger in die Mühle zurückgeführt«,
3» Kohle, entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1, wird, ebenfalls dem Ausführungsbeispiel 1 entsprech end, einer für die zusätzliche thermo-chemische Behandlung eingerichteten Schwingmühle zugeführt, Durch
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Zuführung eines Spülgases, bestehend aus heißem Produktionsgas, wird die Kohle während der Mahlung getrocknet und .soweit entgast, daß aus dem entstehenden Halbkoks keine flüssigen Kohlenwasserstoffe im Verlauf der nachfolgenden Vergasung in einem Wirbelschicht reaktor entstehen. Der Wirbelschichtreaktor ist unmittelbar an den Halbkoksaustrag der Schwingmühle angeschlossen und wird mit dem heißen Halbkoks gespeist. Die Vergasung erfolgt mit Wasserdampf und einem geringen Anteil von Luft zur Aufrechterhaltung der Vergasungstemperatur. Das aus der Schwingmühle getrennt abgeführte Spülgas enthält die Feuchtigkeit und die Schwelprodukte der Kohle» Das Spülgas und das Vergasungsgas können getrennt oder zusammen weiter verarbeitet werdenρ
Claims (4)
1. Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe mittels geeigneter, beliebiger Vergasungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasung im Mahlraum einer Schwingmühle unmittelbar während des Mahlprozesses verläuft.
2# Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine gesonderte Vorrichtung die Mahlkörper kontinuierlich aus der Mühle ausgetragen, thermisch behandelt und als Wärmeträger wieder der Mühle zugeführt werden„
3. Verfahren nach Punkt 1 und Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Mahlraum einer Schwingmühle anstelle einer restlosen Vergasung Vorreaktionen des festen Brennstoffes mit geeigneten Spül- oder Vergasungsmitteln verlaufen und der so behandelte feste Brennstoff in einem nachgeschalteten Vergasungsreaktor restlos .vergast wird*
4. Verfahren nach Punkt 1 , 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsmittel wahlweise im Gleichstrom oder im Gegenstrom mit der Kohle durch das Mahlvergasungsaggregat geleitet wird.
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