DD156711C2 - Verfahren zur kuehlung und entstaubung von druckvergasungsrohgasen - Google Patents

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zur Kühlung und Entstaubung ron Druokvergasungsrohgasen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung und Entstaubung "von Druokvergasungsrongasen aus Festbettgeneratoren·

Charakteristik der bekannten teohnlsohen Lösungen

Es ist bekannt, daß das heiße Rohgas aus der Festbettdruokvergasung In einem Waschkühler direkt durch warmes, umlaufendes Gaswasser gekühlt und entstaubt wird. Anschließend erfolgt duroh Dampferzeugung In einem Abhitzekessel eine Wärmeenergierückgewinnung aus dem heißen, wasserdampfhaltigen Rohgas«

Aus der im Sumpf des Waschkühlers anfallenden Suspension - bestehend aus Gaswasser, Teeröl und Staub - werden die beiden flüssigen Phasen rein mechanisch entweder duroh Fliehkraftwirkung in HydroZyklonen oder dekantativ in Flüsslgkeitssoheldern getrennt· Die spezifisoh schwerere noch staubhaltige, wäßrige Phase wird nach der mechanischen Trennung mittels Pumpe als Waschflüssigkeit im Kreislauf wieder in den Waschkühler gedrückt· Die zu kompensierende Gaswassermenge wird aus dem Sumpf des Abhitzekessels entnommen und mittels Druckerhöhungspumpe bzw· Injektors in den Waschkreislauf gefördert. Die spezifisch leichtere Phase - das noch wasserhaltige Teerölstaubgemisch - wird nach seiner Trennung im Hydrozyklon in

einem Entspannung turm auf annähernd Atmosphärendruck entspannt. Me durch die Druckentlastung des heißen Gemisches entstehenden gashaltigen Dampfschwaden werden in einem Querrohrkühler durch Kühlwasser weitgehend kondensiert und auf Umgebungstemperatur gekühlt. Das entspannte, noch wasserhaltige Teerölstaubgemisch wird schließlich mit Rohkohle gemisoht und dann als Kohlenmisohprodukt der Kesselkohle eines Kraftwerkes zur Verbrennung zugegeben.

Werden die beiden flüssigen Phasen der im Sumpf des Waschkühlers anfallenden Suspension in einem Flüssigkeitsscheider dekantativ getrennt, so wird das geschiedene, noch wasserhaltige Teerölstaubgemisch mittels Druckerhöhungspumpe oben in den Festbettgenerator gefördert.

Bei den bekannten Verfahren sind trotz erhöhten Investitionsund Arbeitsaufwandes unter erschwerten Arbeits- und Umweltbedingungen die nach der mechanischen Trennung anfallenden flüssigen Phasen nach wie vor staubhaltig, und das spezifisch leiohtere Teerölgemisch - beispielsweise durch Emulsionsbildung mit mehr oder weniger Wassermengen behaftet. Darüber hinaus wird naoh der bekannten Trennung der Suspension durch Fliehkraftwirkung das geschiedene, wasser- und staubhaltige, volkswirtschaftlich wertvolle, aromatenreiche Teeröl im Kraftwerk durch Verbrennung vernichtet. Eine Wärmeenergiegewinnung durch Verbrennung ist infolge seines hohen Wassergehaltes nicht gewährleistet.

Ausführungen über die Kühlung und Entstaubung von Druckvergasungsrohgasen aus Festbettgeneratoren siehe Hafke "Kohledruckvergasung", Technische Mitteilungen, 71. Jahrgang, Heft 3 (1978), S. 142 - 148.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Vereinfachung der Kühlung und Entstaubung von heißen, staub- und dampfhaltigen Druokvergasungsrohgasen aus Festbettgeneratoren unter gleichzeitiger Einsparung des Investitions- und Arbeitsaufwandes, Verbesserung der Arbeits- und Umweltbedingungen Sewie Erhöhung der Rohstoffbasis*

Darlegung des Wesens der Erfindung

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird

Die Aufgabe besteht darin, heiße Druckvergasungsrohgase aus Festbettgeneratoren durch ein entsprechendes Verfahren unter Erhöhung der Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit zu kühlen und zu entstauben.

- Merkmale der Erfindung

Die Merkmale der Erfindung zur Kühlung und Entstaubung des Druckvergasungsrohgases aus Festbettgeneratoren sind dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Generatoren mit einem Druck ^ 2 MPa und einer Temperatur -^ 250 ⁰C abziehende heiße, staub- und dampfhaltige Rohgas in einem bekannten Wasohkühler durch Gaswassereindüsung auf wenigstens 15.·»20 ⁰C unter den Teeröltaupunkt und mindestens 50 C übex den Wassertaupunkt des Rohgases gekühlt und simultan su seiner Entstaubung mit einem Teerölgemisoh so gewasohen wird, daß eine wasserfreie, staubhaltige Teerölsuspension anfällt.

Das Gaswasser für die Rohgaskühlung wird mittpls Druckerhöhungspumpe aus dem Sumpf des Abhitzekessels entnommen und in den Rohgasstrom eingedüst. Die einzudüsende Gaswassermenge in den heißen Rohgasstrom ist eine Funktion der Rohgaseintrittstemperatur in den Waschkühler und wird in Abhängigkeit einer konstanten Gasaustrittstemperatur aus dem Waschkühler geregelt. Durch das eingedüste Gaswasser in den heißen Rohgasstrom erfolgt grundsätzlich nur eine Wärmeumwandlung, d.h. fühlbare Gaswärme wird in latente Wärme umgewandelt, und keine Wärmeabführung, wenn von Abstrahlungsverlusten über die Behälterwand abgesehen werden kann.

Die 7/asohtemperatur im Waschkühler muß wenigstens 15·· .20 ⁰C unter dem Teeröltaupunkt und mindestens 50 ⁰C über dem Wassertaupunkt des Rohgases liegen, um Waschölkomponenten nicht in den Gasstrom zu verdampfen und Wasserdampf aus dem Gasstrom zu kondensieren, so daß weder TeerÖlverluste durch Verdunsten noch eine Verwässerung des Teeröles auftreten könnten

Schließlich wird dem heißen Rohgas nach seinem Waschprozeß

vor der Wärmeenergierückgewinnung zur Gaskühlung eine weitere Gaswassermenge zugegeben, um es durch Wärmeumwandlung bis auf 190...225 ⁰C zu kühlen.

Um eine Staubkonzentration von 30...60 Ma-# im Teerölgemisoh nicht zu überschreiten, wird ein Teilstrom aus dem wasserfreien Wasohkreislauf kontinuierlich ausgeschleust und direkt in bekannter Weise mittels Druckerhöhungspumpe wieder in den Festbettgenerator gefördert. Der Teerölkreislauf wird durch frisohes Teeröl kompensiert.

Ausführungsbeispiel

Naoh dem erfindungsgemäßen Verfahren hat beispielsweise das aus dem Festbettgenerator entweichende heiße, staub- und dampfhaltige Druckvergasungsrohgas folgende Parameter: Druck: 2,85 MPa

Temperatur: 600 ⁰C Wassergehalt: 1,15 kg/m1.N. Rohgas Teerölgehalt: 28 g/ " " « Staubgehalt max. 200 g/ " " ^w Rohgasmenge: 25000 mi.N./h · Generator Auf Grund des Wasserdampf- und Teeröldampfgehaltes des aus dem Festbettgenerator strömenden Rohgases belaufen sich sein Wasser- bzw. Teeröltaupunkt auf etwa 204- ⁰C bzw. 315 ⁰C, so daß die optimale Wasohtemperatur dieses Rohgasstromes etwa 300 ⁰C beträgt. Um den heißen Rohgasstrom von 600 ⁰C schlagartig auf 300 ⁰C zu kühlen, müssen je nri.N. Rohgas 0,603 kg Gaswasser in ihn eingedüst werden, was einer stündlichen Gaswassermenge von 15100 kg entspricht. Durch diese zusätzlich vom Gasstrom aufgenommene Wasserdampfmenge erhöht sich sein Wassertaupunkt auf ca. 211 ⁰C. Simultan mit der dosierten Gaswassereindüsung wird das Druckvergasungsrohgas im Wasohkühler durch eine Kreislaufteerölmenge von 25 m /h naß entstaubt. Um eine Staubkonzentration im Teeröl hinsichtlioh der Pumpfähigkeit dieser Suspension von 50 Ma-# nicht zu überschreiten, sind kontinuierlich 5t staubhaltiges Teerölgemisoh/h aus dem Wasohkreislauf auszusohleusen und wieder in den Generator zu pumpen. Naoh dem Waschprozeß ist in den Rohgasstrom zur effektiveren

Wärmeenergierüokgewinnung noch eine weitere Gaswassermenge einzudüsen, um das Rohgas schlagartig auf etwa 225 ⁰C zu kühlen· Die für diese Wärmeumwandlung benötigte Graswassermenge beläuft sioh auf etwa 230 g/m i.N. Rohgas, was einem stündlichen Gaswasserbedarf von >75O kg entspricht. Der Wasserdampfgehalt des Rohgases erhöht sich somit auf 1,983 kg/m i.N· Rohgas, d.h. das Druckvergasungsrohgas hat schließlich einen Wassertaupunkt von ca, 212 ⁰C.

Das heiße, staub- und dampfhaltige Druckvergasungsrohgas aus dem Festbettgenerator 1 strömt über Rohrleitung 2 in den Waschktihler 3· In dem Wasohkühler 3 wird das Rohgas durch dosierte Gaswassereindüsung auf eine optimale Waschtemperatur gekühlt und simultan durch einen Teerölkreislauf entstaubt. Das Gaswasser wird aus dem Sumpf des Abhitzekessels 4 über Rohrleitung 5 durch die Druckerhöhungspumpe 6 abgesaugt und über Rohrleitung 7 und 8 in den Waschkühler 3 gedrückt· Die Regelung der in den Rohgasstrom einzudüsenden Gaswassermenge erfolgt in Abhängigkeit von der Rohgasaustrittstemperatur aus dem Waschkühler 3 im Regler 9. Das Kreislaufteeröl wird mittels Druckerhöhungspumpe 10 aus dem Wasohkühler 3 über die Rohrleitungen 11 und 12 abgesaugt und dann wieder im Kreislauf über Rohrleitung 13 zusammen mit dem Zusatzteeröl aus Rohrleitung 14, Förderpumpe 15, Rohrleitung 16 und 17 in den Waschkühler 3 gefördert, um den vom Rohgas mitgeführten Staub auszuwaschen. Die Mengenregelung für die zusätzliche Teerölmenge erfolgt über den Flüssigkeitsstandregeler 18.

Das aus dem Waschkreislauf ausgeschleuste wasserfreie, staubbeladene Teeröl strömt über Rohrleitung 11 und 19 in die Druckerhöhungspumpe 20 und wird über Rohrleitung 21 als Suspension wieder in den Festbettgenerator 1 gedrückt. Das in den Generator 1 geförderte Teeröl als Kohlenwasserstoffgemisch wird teils chemisch unverändert und teils durch Krack- und Hydrokraokreaktionen als qualitativ reformierte Mittel- und Leiohtölprodukte wieder vom heißen Gasstrom dampfförmig aufgenonmen und aus dem Generator 1 ausgetragen.

Nach dem Waschprozeß strömt das Druokvergasungsrohgas über Rohrleitung 22 in den Abhitzekessel 4. Vor Eintritt in den Abhitzekessel 4 wird in die Rohgasleitung 22 über die Rohrleitung 23 Gaswasser eingedüst, um das Rohgas durch Wärmeumwandlung auf

190...225 ⁰C zu kühlen· Das für die Dampferzeugung benötigte Speisewasser wird über Rohrleitung 24- zugeführt und über Rohrleitung 25 als Abhitzedampf entnommen· Nach der Wärmeenergierückgewinnung im Abhitzekessel 4 strömt das Druckvergasungsrohgas über Rohrleitung 26 in die Kondensationsanlage· Die Ausschleusung der im Abhitzekessel 4 anfallenden Kondensate erfolgt über Rohrleitung 28 durch Flüssigkeitsstandregeler 27.

Claims (2)

Erfindungsansprüche

1· Verfahren zur Kühlung und Entstaubung von Druokvergasungsrohgasen gekennzeichnet dadurch, daß das aus dem Festbettgenerator mit einem Druok — 2 MPa und einer Temperatur 2" 250 ⁰C abziehende heiße, staub- und dampfhaltige Rohgas in einem bekannten Waschkühler durch Gaswasserelndüsung auf wenigstens 15··· 20 ⁰C unter den Teerb'ltaupunkt und mindestens 50 ⁰C über den Wassertaupunkt des Rohgases gekühlt und simultan zu seiner Entstaubung mit einem Teerölgemisch so gewaschen wird, daß eine wasserfreie, staubhaltige Teerö'lsuspension anfällt, und daß nach dem Wasohprozeß in den heißen Rohgasstrom vor der Wärmeenergierückgewinnung noch einmal Gaswasser zur Gaskühlung bis auf 190··.225 ⁰C durch Wärmeumwandlung eingedüst wird·

2· Verfahren naoh Funkt 1 gekennzeichnet daduroh, daß ein Teilstrom des wasserfreien, staubhaltigen Teerölgeraisches mit einer Staubkonzentration von 30 bis 60 Ma-# kontinuierlich aus dem Wasohkreislauf abgezogen und in bekannter Weise wieder in den Festbettgenerator gepumpt wird·

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