DD207552A1

DD207552A1 - Verfahren zur absenkung des dampf-/sauerstoffverhaeltnisses bei der festbettvergasung von kohle

Info

Publication number: DD207552A1
Application number: DD23842182A
Authority: DD
Inventors: Werner Hauptmann; Karl Sowka; Manfred Duerlich; Heinz Enders; Ute Kuscher; Wolfgang Rabe; Joachim Starke; Karl-Heinz Lachmann
Original assignee: Schwarze Pumpe Gas Veb
Priority date: 1982-03-25
Filing date: 1982-03-25
Publication date: 1984-03-07
Also published as: DD207552B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absenkung des Dampf-Sauerstoff-Verhaeltnisses bei der Festbettvergasung von Kohle, insbesondere in Festbettgeneratoren mit Drehrosten. Ziel der Erfindung ist die Verringerung des Dampf-Sauerstoff-Verhaeltnisses und die Vermeidung der Bildung von groesseren Schlackeverbaenden, wodurch der Vergasungsprozess insgesamt wirtschaftlicher gestaltet werden kann. Hierzu wird die Bewegung des Aschebettes verstaerkt, indem der Ascheaustrag mittels Drehrost zeitlich und quantitativ nicht gleichmaessig erfolgt, sondern bewusst durch programmierte Roststillstaende kurzzeitig unterbrochen wird und der Ascheaustrag dann mit entsprechend hoeherer Laufgeschwindigkeit des Drehrostes in Abhaengigkeit von der mit dem VergasungsgUt eingebrachten Aschemenge vorgenommen wird. Die Bilddng von Schlackeverbaenden wird erfindungsgemaess zusaezlich dadurch verhindert, dass durch eine entsprechende konstruktive Gestaltung der Drehrostoberflaeche eine vertikale Bewegung von Teilen der Ascheschicht und die Oxidationszone verworfen wird.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur'Absenkung des Dampf/Sauerstoff-'Verhältnisses bei der Festbettvergasung von Kohle

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Terfahren zur Absenkung des Dampf/ Sauerstoff-Terhaltnisses bei der .Festbettvergasung von Kohle, insbesondere in Festbettgeneratoren mit Drehrosten. Durch dieses Dampf/Sauerstoff-Terhältnis, bzw. durch den Sauerstoffgehalt ' iia Tergasungsmittel, wird, im wesentlichen die Heaktionstemperatur im Unterteil des Generators bestimmt. Für den Tergasungsprozeß ist diese Reaktionstemperatur von entscheidender Bedeutung*

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bekannt, daß der Generatorprozeß bei der 'Vergasung von Kohle um so wirtschaftlicher verläuft, je heißer derselbe durchgeführt wird. Als. untere Grenze muß dabei der Schmelzbeginn der Generatorenasche angesehen werden.

.*7on besonderer Bedeutung ist diese Fahrweise bei der 'Vergasung von Kohle mit feinkörniger Asche. Durch das Anfahren des Bereiches der teilweisen Scalackebildung mittels Erhöhung der Sauerstoffkonzentration im Tergasungsmittel werden die Durchströiaung der Asche in sogenannten Kanälen und die damit verbundenen Nachteile wie unvollständiger iieaktionsablauf und Erhöhung des Staubaustrages vermieden.

vYird das Tergasungsmittel verhältnis zu weit abgesenkt, gerät man in den Bereich des scarken Aseneschmelzens mit der Bildung großer Schlackestücke.

Dies ist "bei normalen' Festbettdrehrostgeneratoren unerwünscht. Aus theoretischen Überlegungen und Berechnungen sowie praktisehen Betriebserfahrungen wurde die Erkenntnis abgeleitet, daß die effektivste Fahrweise des Generators diejenige ist, bei welcher der Generator hart.an der Schlackegrenze betrieben wird. Dabei haben die·gebildeten Schlackestücke'noch eine solche Größe, daß sie ohne störungen ausgetragen-werden können.

Schwankungen im Ascneschmelzverhalten, verursacht durch Änderung von Kohlequalitäten, führen dabei zur Bildung von größeren Schlackeverbänden und zur totalen Verschlackung von Gene- · ratoren. . _. . , . , ^v

Für die Steuerung des Dampf-Sauerstoffverhältnisses ist die Beurteilung der aus dem Generator ausgetragenen Asche nicht ausreichend, da Änderungen im Schmelzverhalten erst nach übermäßig langer Zeit, oft erst nach > 10 h feststellbar sind. '

Die Steuerung des Dampf-Sauerstoffverhältnisses nach dem 'Schmelzverhalten der Asche der Einsatzkohle, welcnes nach verschiedenen Terfahren bestimmt werden kann, ist gleichfalls nicht zuverlässig. Ein Yerfahren, mit dem repräsentative Pro-' ben für den gesamten Kohlestrom untersucht werden können, ist nicht existent, so daß eine plötzliche Erniedrigung des Ascheschmelzpunktes trotzdem zu Terschlackungen der Generatoren führt. : . · ' ' . ' ' '.· ' ' weiterhin ist bekannt, daß die .Reaktionstemperatur anhand des Anteiles geschmolzener Sehlacke mit einem Durchmesser> 100 mm eingestellt wird. (WP 10 J 229 683/5). Hierbei besteht die Gefahr, daß der Anteil der Schlackestücke > 100 mm so groß wird, daß der Austrag der Asche mittels Drehrost gestört wird und es trotzdem' zu Yerschlackungen kommen kann. Bekannt ist ' auch ein Terfahren, bei dem die Aschestruktur in der Aschescbleuse über Messung eines Frequenzpegels des Aufpralls von Schlackebrocken an der Aseheschleusenwand bzw. mittels einer Durchstrahlungsmethode ermittelt wird und zur Eijastellung des Dampf-Sauerstoffverhältnisses genutzt wird.<Für dieses Yerfahren stehen gedoch eine technische üm'setzung und die Erprobung noch aus. Desweiteren ist ein Yerfahren bekannt, bei dem durch periodische .änderung des Dampf-Sauerstoffverhältnisses eine Schlackebildung vermieden werden·soll.

Bei diesem bestellt das Ziel darin, eine Asche mit einer Korngröße von 1 bis 2 mm zu erzeugen. Bei großtechnischen Versuchen dieser paarweise wurde,jedoch keine Änderung der Aschestruktur gegenüber der bisherigen Fahrweise mit gleichmäßigem Dampf-Sauerstoffverhältnis erreicht. Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden, den .Ascheaustrag anhand 'von l'emperaturmessungen an der Reaktorwand, auf der Rostspitze,, des austretenden Rohgases sowie·Mittels des Verhältnisses der eingebrachten Brennstoffmenge zur aüsgetragenen Aschemenge zu steu- , ern, so daß.Laufzeit, und Laufgeschwindigkeit des Drehrostes einen zeitlich'und quantitativ gleichmäßigen Ascheaustrag gewährleisten. Neben dem gleichmäßigen Ascheabzug sollen diese Tors.chläge zu einer Optimierung der Yergasungsmittelverteilung und einer besseren Durchströiaung der Asche führen.

öO Aber auch diese forschläge können eine ferschlackung der Generatoren nicht oder nur in geringem Umfang verhindern.

Ziel der Erfindung:' ...

Ziel der Erfindung ist ein Terfahren zur Absenkung des Dampf-Sauer st off Verhältnisses bei der Festbettvergasung von Kohle, mit dem der Yergasungsprozeß wirtschaftlicher gestaltet werden kann. .

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Tergasung von Kohle in Festbettgeneratoren mit Drehrosten die Bildung.

von größeren Schlackeverbänden sowie die fersehlackung der Generatoren zu vermeiden und somit- gleichzeitig Störungen des Ascheaus trage s zu verhindern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe'dadurch gelöst, daß der Ascheaustrag mittels Drehrost rhythmisch für kurze Zeiträume unterbrochen wird, wodurch die Anzahl der ausgetragenen schlackesteine bei gleichbleibendem Dampf-Sauerstoffverhältnis abnimmt bzw. das Dampf-Sauerstoffverhältnis abgesenkt werden kann, ohne daß die Anzahl der Schlackesteine zunimmt.

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. Ziwschen den 'Roststillständen ist die Laufgeschwindigkeit des Drenrostes so. zu gestalten, daß die ausgetragene Asche-Hienge der mit dem Tergasungsgut eingebrachten Aschemenge entspricht. Die Drehrosts.t ill stands- und -lauf zeiten sind dabei in bekannter Weise über. Prozeßrechner oder mittels konventioneller BMSH-tec ionischer Bausteine steuerbar, weiterhin

1u5 wurde gefunden, daß sich mit Zunahme der Anzahl der kurzen ÄUßerbetriebnahraen pro Zeiteinheit die Große der ausgetragenen Schlackesteine-bei gleichem Dampf-Sauerstoffverhältnis verringert. ι

Bei Einsatz einer fergasungskohle mit 5 - 10 % Aschegehalt im wasserfreien Zustand wurde gefunden, daß die Anzahl der gebildeten Schlackesteine bei gleichem Dämpf-Sauerstoffverhältnis abnimmt bzw. bei gleicher Größe der Schlackesteine das Dampf-Sauerstoffverhältnis abgesenkt werden kann, wenn der Ascheaustrag mittels Drehrost für Zeiträume kleiner 30 Minuten, vorzugsweise kleiner 20 Minuten, unterbrochen,wird ' und die Zeiten der Hostbewegung in gleicher ze it lic her ¹GrOssenordnung liegen. Die Zeitdauer für die Unterbrechungen der Drehbewegung sollte dabei nicht kleiner als 3 bis 5 min sein, die Anzahl der Unterbrechungen jedoch nicht mehr als 15 je

120vS.tunde betragen. Bei Hoststillständen größer als JO Minuten wurden dagegen größere Schlackestücke gebildet. Brfindungsgemäß kann die Bildung großer Schlackestücke' zusätzlich durch eine wiederholte rhythmische vertikale Bewegung von Teilen der Ascheschüttung vermieden werden. Die Yertik&lbewegung, die in zeitlichen Abständen < 30 aiin, vorzugsw.eise

< 15 min, erfolgen, bewirken-eine Bewegung jeden Teiles der Ascne schüttung. - '

Sine weitere Abnahme von¹ Schlackesteinbüdungen ist zu verzeichnen, wenn die Oxidationsfront intervallmäßig verworfen wird. Durch eine derartige verfahrenstechnische Maßnahme wird eine ständige Durchmischung dzw. gegenläufige vertikale Bewegung der letzten nach unten wandernden Kokspartikel mit den gebildeten üscaestrukturen erzwungen. Diese ferwerfungen sollen dabei an jedem Punkt, der üxidationszone gleichfalls in zeitlichen Abständen von < 30 min,, vorzugsweise < 15 min, erfolgen. · ' . . ·

Π D Hin

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Die Bewegung der Ascheschüttung sowie Verwerfung der Oxidationsfront können durch eine entsprechende konstruktive Gestaltung der Drehrostoberfläcae herbeigeführt werden. Durch die genannten erfindungsgemäßen Lösungen zur Vermeidung aer Bildung großer Schlacke steine' ist eine Fahrweise ' der Generatoren mit verringertem Dampf-Sauerstoffverhältnis möglich. Das Dampf-Sauerstoffverhältnis kann deutlich abgesenkt werden, ohne daß Störungen im Generator durch /erschlakkungen und im Ascheaustragssystem durch die Bildung großer Schlackeste ine auftreten. '

Ausführungsbeispiel: .

Ein Drehrostgenerator ist mit einer Sauerstoffbelastung von 4000 mri:N,/h in Betrieb. Der Aschegehalt des eingebrachten Tergasungsstoffes beträgt im wasserfreien Zustand ca. 8 %, . Bei Einsatz von Biederlausitzer Braunkohle wird üblicherweise ein Dampf-Sauerstoffverhältnis von etwa 8,0 kg/nri.ii. einge-. stellt, um die Bildung großer Schlacke steine weitgehendst au vermeiden. Bei dieser Fahrweise wird eine ungünstige, sehr feinkörnige Asche erzeugt und trotzdem kommt es zu gelegentlichen Terschlackungen.

Durch die erfindungsgemäße Intervallfahrweise des Drehrostes. wird: der normale Drehrostlauf 'im Abstand von 5 -aiin für je-. ' we ils 5 .min unterbrochen und der übliche Ascheaustrag von ca.

130 kg Asche/5 min für die jeweilige Laufzeit des Drehrostes bei der vorgeschlagenen Intervallfahrweise durch Erhöhung der Drehrostgeschwindigkeit etwa verdoppelt. Als Sicherung,gegen erhöhten oder zu geringen Ascheaustrag können die bekannten Temperaturmessungen verwendet werden-. Die Steuerung des fiostlauf es erfolgt durch den Einsatz von Automa-cisierungsmitteln- oder eines Prozeßrechners. Durch die vorgeschlagene Intervallfahrweise des .Drehrostes wird eine rhythmische Bewegung der gesamten A se he schüttung .und eine teilweise Verwerfung der Oxidationsfront. erreicht, 'die ein Zusammenschmelzen von größeren Aschevolumina zu Schlackesveinen mit einem Durcnmesser von

> IOD- mm behindert. Zusätzlich, wird die vertikale Bewegung von Teilen der Ascheschüttung und die teilweise Yerwerfung der Oxidationsfront durch eine entsprechende Gestaltung der Drehrostoberfläche erreicht.

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Durch die Anwendung der vorgeschlagenen Verfahrensweise kann das Dampf-Sauerstoffverhältnis.um 1,5 Einheiten ge- ** senkt werden. Dia Senkung ,der,Prozeßdämpfmenge ist sehr vorteilhaft¹ für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, üurcn Anwendung der heißeren Paarweise verringert' sich die unzer-. setzte Wasserdampfmenge und damit die aufzuarbeitende phenolhalt ige. Abwassermenge zusätzlich zur eingesparten Prozeßdampf-,menge um den. Anteil der durch Erhöhung des Dampf-zer set zungs-' grades zersetzten Prozeßdampfmenge. Weitere.Vorteile sind neben,Verringerung des Sauerstoffbedarfes bezogen auf die erzeugte Rohgasmenge bei der heißeren Fahrweise die Verringerung des Staubaustrages durch Terringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Gas/Dampfgemisches und Erzeugung einer besser durchströmbaren grobkörnigen Asche.

Claims

Erfindungsanspruch: '

1. Verfahren zur Absenkung des Dampf-SauerstoffVerhältnisses oei der Festbettvergasung von Kohle, insbesondere in Festbettgeneratoren mit Drehrosteh, dadurch, gekennzeichnet, daß der Ascheaustrag in kurzen Ze it interval! en unterbrochen

' wird und in den Zeiträumen zwischen den Stillständen, die vorzugsweise den Außerbetriebnahmezeiten entsprechen, die Laufgeschwindigkeit des Drehrostes derart eingestellt wird, daß die auszutragende Aschemenge der mit dem Yergasungsgut eingebrachten Aschemenge entspricht, wobei die·Unterbrechungen des Drehrostlaufes Bestandteil eines Algoritnmus für die Steuerung des Drehrostes sein können.
2. Verfahren nach. Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Größe der ausgetragenen Schlackestücke .. bei gleichem Dampf-Sauerstoffverhältnis die Anzahl der . kurzen Außerbetriebsetzungen des Drerirostes' pro Zeiteinheit

erhöht wird. .
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Einsatz einer Vergasungskohle mit 5 "bis 10 % Aschege- 'tm.lt im wasserfreien Zustand der Ascheaustrag mit dem Drehrost für Zeiträume kleiner 30 Minuten, vorzugsweise kiei-, ner 20 Minuten, unterbrochen wird.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die uxidationsfront intervallartig verworfen wird und/oder die Ascheschüttung rhythmisch angehoben und wieder abgesenkt wird und hierzu die Drehrostoberfläche durch Anbrin- gen geeigneter maschinentechnischer Elemente eine entsprechende konstruktive Gestaltung erfährt. > .

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