DD236343A1 - Verfahren zur rueckfuehrung von teer-staub-gemischen in generatoren bei der festbettdruckvergasung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rueckfuehrung von Teer-Staub-Gemischen in Druckgasgeneratoren bei der Festbettdruckvergasung, die bei der Entstaubung und Entteerung von Druckvergasungsrohgasen anfallen. Das Ziel der Erfindung ist die wirtschaftliche Nutzung der Teer-Staub-Gemische und die Erzeugung eines weiterverarbeitbaren Rohteeres. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe beinhaltet die Rueckfuehrung des Teer-Staub-Gemisches ohne Pumpen in den Druckgasgenerator, um durch Kreislauffuehrung ein staubarmes und wasserfreies Gemisch zu erhalten. Erfindungsgemaess wird das im Sumpf des Abhitzekessels anfallende Teer-Staub-Gemisch durch Prozessdruck ganz oder teilweise einer Kohleschleuse zugefuehrt und nach Unterschreiten eines Mindestniveaus die Kohleschleuse weiter mit Spuelgas bespannt oder, bei ueberwiegender Ausschleusung, ein Teil des Teer-Staub-Gemisches in den Kopf des Abhitzekessels eingeduest. Fig. 1
Description
-2- /04 IU
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Rückführung des Teer-Staub-Gemisches aus dem Abhitzekessel in den Druckgasgenerator ohne Einsatz von Pumpen und mit geringem regelungstechnischem Aufwand über eine geeignete Kreislaufführung so zu realisieren, daß das Teer-Staub-Gemisch wasserfrei und staubarm anfällt und weitgehend unabhängig von den Betriebs- und Bekohlungsverhältnissen gut fließfähig und für die Weiterverarbeitung geeignet ist. Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß
- in dem, dem Druckgasgenerator unmittelbar nachgeschalteten ersten Abhitzekessel durch Wahl des Dampfdruckes solche Kondensationstemperaturen eingestellt werden, daß das im Sumpf anfallende Teer-Staub-Gemisch wasserfrei ist;
- das im Abhitzekesselsumpf anfallende Teer-Staub-Gemisch oder ein der Prozeßführung angepaßter Anteil dieses Gemisches ohne Einsatz von Pumpen über die Kohlenschleuse in den Druckgasgenerator zurückgeführt und der überschüssige Anteil zur Weiterverarbeitung aus dem Abhitzekessel ausgeschleust wird;
- die Bespannung der Kohleschleuse vom Abhitzekesselsumpf aus dem Teer-Staub-Gemisch und Rohgas erfolgt;
- im Kopf des Abhitzekessels durch Eindüsung von Wasser eine Abkühlung des Rohgases bis unter den Teertaupunkt erfolgt;
- bei der Rückführung eines genügend großen Anteiles des Teer-Staub-Gemisches in den Druckgasgenerator die im Abhitzekessel kondensierende Teermenge zur Entstaubung des Rohgases ausreicht und ein zusätzlicher Teer-Staub-Kreislauf zwischen Sumpf und Kopf des Abhitzekessels entfällt.
Die Bildung eines wasserfreien und staubarmen Teer-Staub-Gemisches ist für dessen Rückführung in den Druckgasgenerator und für dessen Weiterverarbeitung von großer Bedeutung.
Bei Einsatz eines Abhitzekessels unmittelbar hinter dem Druckgasgenerator wird die Bildung eines wasserfreien Teer-Staub-Gemisches dadurch erreicht, daß die Sattdampftemperatur oberhalb des Wasserdampftaupunktes von etwa 2100C liegt.
Besonders effektiv ist die Erzeugung von Abhitzedampf, wenn dieser als Prozeßdampf genutzt werden kann. Dies ist bei einem Druck von 3 MPa der Fall. Zu diesem Druck gehört eine Sattdampftemperatur von 2350C.
Die Rückführung eines bestimmten Anteiles des Teer-Staub-Gemisches über die Kohleschleuse in den Druckgasgenerator wird dadurch erreicht, daß die mit Einsatzkohle gefüllte, unter Normaldruck stehende Kohleschleuse über einen Entnahmestutzen vom Abhitzekesselsumpf mit Teer-Staub-Gemisch und anschließend mit Rohgas bespannt wird. Bei der Bespannung wird der Füllstand auf ein unteres Niveau, das durch die Höhe des Entnahmestutzens festgelegt ist, abgesenkt.
Das nachströmende Rohgas reinigt die Bespannungsleitung weitgehend von Flüssigprodukten. Der für die Weiterverarbeitung bestimmte Anteil des Teer-Staub-Gemisches wird über das Entspannungsventeil des Füllstandsreglers ausgeschleust. Der Füllstand wird dabei auf einem oberen Niveau gehalten, dessen Höhe den in den Druckgasgenerator zurückzuführenden Anteil bestimmt. Sie wird entsprechend der Prozeßführung des Druckgasgenerators festgelegt. Das Teer-Staub-Gemisch kann praktisch vollständig in den Druckgasgenerator zurückgeführt werden, wenn das obere Füllstandsniveau genügend hoch liegt und nur zur Maximalwertüberwachung genutzt wird.
Die Art der Rückführung des Teer-Staub-Gemisches in den Druckgasgenerator bewirkt eine wesentliche Senkung des Staubaustrages. Bereits in der Kohleschleuse wird die Kohleoberfläche vollständig benetzt und getränkt sowie der eingebrachte Kohlenstaub gebunden. Der Benetzungsvorgang wird durch den oleophilen Charakter der Kohle begünstigt. Der Bekohlungsvorgang erfolgt staubarm. Der durch kondensierenden Wasserdampf verursachte Brikettzerfall in den oberen Schichten der Brennstoffschüttung und der damit im Zusammenhang stehende Staubaustrag in Höhe bis etwa 30% der Gesamtmenge bei Einsatz von Niederlausitzer Briketts wird stark eingeschränkt. Zudem wird Staub aus den tieferen Schichten stärker abgeschieden.
Der mit Teer gebundene Staubanteil gelangt auf Grund der Agglomerations- und Haftneigung bei der thermischen Zersetzung zum überwiegenden Teil mit der Brennstoffschüttung in die heiße Zone und wird vergast. Diese Effekte bewirken bei gleichzeitiger Erhöhung des Anfalles niedrigsiedender Teerbestandteile eine deutliche Absenkung des Staubgehaltes im Teer-Staub-Gemisch.
Weitgehend unabhängig von den Betriebs- und Bekohlungsbedingungen fällt ein gut fließfähiges und für die Weiterverarbeitung geeignetes Produkt an.
Wenn ein genügend großer Anteil des Teer-Staub-Gemisches bzw. die gesamte Menge in den Druckgasgenerator zurückgeführt wird, steigt der Teergehalt des Rohgases bei gleichzeitiger Minderung des Staubgehaltes so weit an, daß die im Abhitzekessel kondensierende Teermenge für die Rohgasentstaubung mengenmäßig ausreichend ist. Bei überwiegender Abgabe des Teer-Staub-Gemisches zur Weiterverarbeitung wird eine zusätzliche Kreislaufführung des Teer-Staub-Gemisches zwischen Sumpf und Kopf des Abhitzekessels zur Rohgasentstaubung erforderlich.
Die Entstaubung des Rohgases erfolgt durch die Bindung an Teertropfen, die entweder durch die Kühlung des Rohgases durch Wassereinspritzung oder durch die Verdüsung von Teer-Staub-Gemisch gebildet werden oder Teerfilme, die sich in den Rohren des Abhitzekessels durch Teerkondensation bilden.
Durch die Erzeugung eines wasserfreien und staubarmen Teer-Staub-Gemisches in der erfindungsgemäßen Weise wird mit geringem anlagen- und regelungstechnischem Aufwand eine wesentliche Verringerung der Umweltbelastung, eine Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades der Kohledruckvergasung und durch intensivere Nutzung des Vergasungsstoffes die Erzeugung eines für die Weiterverwertung geeigneten Rohteeres erreicht. Bei der Abkühlung des Rohgases auf .etwa 250 0C wird darüber hinaus Sattdampf in einer Größe von 10 bis 15% des Vergasungsdampfbedarfes gewonnen.
-3- /Ö4 1U
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen an Hand von Figur 1 und Figur 2 näher erläutert werden.
Ausführungsbeispiel 1 nach Figur 1 beschreibt die Rohgaskühlung und -entstaubung des aus dem Druckgasgenerator 1 austretenden Rohgases im Abhitzekessel 2, der Sattdampf mit 3 MPa/235°C erzeugt.
Die Temperatur des Abhitzekessels 2 liegt über dem Wasserdampftaupunkt des Rohgases von 2100C, so daß ein wasserfreies Teer-Staub-Gemisch im Sumpf des Abhitzekessels 2 anfällt. Die Temperatur im Sumpf wird überwacht.
In den Kopf des Abhitzekessels 2 wird Wasser aus der Kühlwasserleitung 9 eingedüst, um die Rohgastemperatur von etwa 5000C bis unter den Teertaupunkt von etwa 3300C abzukühlen. Die Wassermenge wird nach der Kopftemperatur des Abhitzekessels geregelt.
Damit wird eine Teerbenetzung der Wärmetauscherrohre im Bereich des Rohgaseintritts gewährleistet.
Zur Intensivierung der Staubabscheidu.ng und der Teerbenetzung des Wärmetauschers wird Teer-Staub-Gemisch vom Sumpf zum Kopf des Abhitzekessels 2 mittels der Umwälzpumpe 3 geführt.
Der Füllstand des Sumpfes des Abhitzekessels 2 wird durch Ausschleusen des für die Weiterverarbeitung bestimmten Anteils des Teer-Staub-Gemisches mit dem Füllstandsregler 4 auf dem oberen Füllstandsniveau gehalten. Die Bespannung der Kohleschleuse 5 erfolgt vom Sumpf aus über den Entnahmestutzen 6 in Höhe des unteren Füllstandsniveaus. In die mit Kohle gefüllte und unter Normaldruck stehende Kohleschleuse 5 wird über die Bespannungsleitung 7 solange das Teer-Staub-Gemisch gefördert, bis der Füllstand das untere Niveau erreicht hat. Die Füllstandsabsenkung auf den erforderlichen tiefsten Stand erfolgt in der letzten Phase über das Entspannungsventil des Füllstandsreglers 4, das durch eine Zeitrelaissteuerung kurzzeitig geöffnet wird. Die weitere Bespannung der Kohlenschleuse 5 mit Rohgas erfolgt über die Bespannungsleitung 7, wobei gleichzeitig die weitgehende Reinigung von Flüssigprodukten erfolgt. Der Bespannungsvorgang wird über das Bespannungsventil 8 gesteuert.
Das Ausführungsbeispiel 2 nach Figur 2 beschreibt das Verfahren für eine überwiegende bzw. vollständige Rückführung des Teer-Staub-Gemisches über die Kohleschleuse 5 in den Druckgasgenerator 1. Die im Abhitzekessel 2 kondensierende Teermenge steigt dadurch auf Werte von 0,2 bis 0,3 kg/m3 i. N. trockenes Rohgas an, so daß diese für die Rohgasentstaubung ausreichend groß ist und auf die Kreislaufführung von Teer-Staub-Gemisch zwischen Sumpf und Kopf des Abhitzekessels 2 verzichtet wird.
Die Bespannung der Kohleschleuse 5 erfolgt vom Boden des Sumpfes des Abhitzekessels 2 aus. Zur Reinigung der Bespannungsleitung 7 wird nach Schließen des Bespannungsventils 8 das Spülgasventil 11 der Spülgasleitung 10 geöffnet. Das in die Kohleschleuse 5 strömende Spülgas reinigt die Bespannungsleitung 7 und bespannt die Kohleschleuse 5 auf den Prozeßdruck.
Das Schließen des Bespannungsventils 8 wird vorgenommen bei Erreichen eines bestimmten, einstellbaren Druckes in der Kohleschleuse, der unterhalb des Bespannungsenddruckes liegt.
Die Höhe des oberen Füllstandsniveaus wird entsprechend der Prozeßführung festgelegt. Sie bestimmt den in den Druckgasgenerator 1 zurückzuführenden Anteil. Im Falle einer vollständigen Rückführung des Teer-Staub-Gemisches in den Druckgasgenerator 1 wird das obere Füllstandsniveau so hoch gelegt, daß bis auf die Überwachung des Maxwertes keine Ausschleusung von Teer-Staub-Gemisch über den Füllstandsregler 4 erfolgt.
Claims (3)
- - I - /Ut IUPatentansprüche:1. Verfahren zur Rückführung von Teer-Staub-Gemischen in Generatoren bei der Festbettdruckvergasung, wobei das Rohgas einem Abhitzekessel zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Kondensationstemperatur zur wasserfreien Erzeugung des Teer-Staub-Gemisches durch die Einstellung des Dampfdruckes im Abhitzekessel (2) realisiert wird, daß das im Sumpf des Abhitzekessels (2) anfallende Teer-Staub-Gemisch ganz oder teilweise durch den Prozeßdruck einer Kohlenschleuse (5) zugeführt und nach Unterschreitung eines Entnahmestutzens (6) im Sumpf des Abhitzekessels (2) die Kohlenschleuse (5) weiter mit Rohgas bespannt wird und daß der überschüssige, das obere Niveau, dessen Grenze durch einen Füllstandsregler (4) festgelegt wird, überschreitende Anteil des Teer-Staub-Gemisches ausgeschleust wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei überwiegender Ausschleusung des Teer-Staub-Gemisches aus dem Sumpf des Abhitzekessels (2) ein Teil des Teer-Staub-Gemisches in den Kopf des Abhitzekessels (2) eingedüst wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei überwiegender bzw. vollständiger Rückführung des Teer-Staub-Gemisches über die Kohleschleuse (5) in den Druckgasgenerator (1) ausschließlich Kühlwasser aus der Kühlwasserleitung (9) in den Kopf des Abhitzekessels (2) eingedüst wird, der Abzug des Teer-Staub-Gemisches vom Boden des Abhitzekessels (2) aus erfolgt und nach Schließung eines Bespannungsventils (8) die weitere Bespannung und die Reinigung der Bespannungsleitung (7) durch die Einführung von Spülgas mit Prozeßdruck in die Bespannungsleitung (7) realisiert wird.Hierzu 2 Seiten ZeichnungenAnwendungsgebiet der ErfindungDie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückführung von Teer-Staub-Gemischen in Generatoren bei der Festbettdruckvergasung, die bei der Entstaubung und Entteerung von Druckvergasungsrohgasen anfallen.Charakteristik der bekannten technischen LösungenPraktiziert wird derzeit die Entstaubung und Entteerung des Rohgases von mit Braunkohlenbriketts betriebenen Festbettgeneratoren in Waschkühlern durch Einsprühen von Umlaufwasser unter Bildung eines Staub-Dickteer-Wasser-Gemisches. Dieses Staub-Dickteer-Wasser-Gemisch wird aus dem Waschkühler entnommen und nach der Entspannung auf Atmosphärendruck in Absetzbecken in eine wäßrige Phase und ein wasserhaltiges Staub-Dickteer-Gemisch getrennt. Eine Rückführung des Staub-Dickteer-Gemisches in den Druckgasgenerator ist infolge der erforderlichen Druckerhöhung auf etwa 3 MPa, der ungenügenden Pumpfähigkeit und der stark schwankenden Eigenschaften, insbesondere des Feststoff- und des Wassergehaltes des Gemisches, technisch nur schwer beherrschbar. Das anfallende Staub-Dickteer-Gemisch wird deshalb vorwiegend deponiert und bleibt zunächst ungenutzt bzw. wird mit Rohkohle gemischt der Kesselkohle eines Kraftwerkes zugegeben. Der Nachteil dieser Lösung besteht in der aufwendigen Technologie, in der hohen Umweltbelastung und in der nur teilweisen Nutzung der wertvollen Kohlenwasserstoffe lediglich als Kesselbrennstoff. Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen (DD 156 711)," in den Waschkühler nur soviel Wasser einzudüsen, daß dieses vollständig verdampft und sich eine Rohgasaustrittstemperatur am Waschkühlerausgang einstellt, die mindestens 15 bis 20 K unter dem Teertaupunkt und mindestens 50 K über dem Wasserdampftaupunkt liegt. Auf diese Weise soll ein wasserfreies Kondensat im Waschkühler anfallen. Die Entstaubung des Rohgases im Waschkühler wird durch eine Kreislaufführung des im Sumpf anfallenden Teeres erreicht. Das im Waschkühlersumpf anfallende Teer-Staub-Gemisch wird mittels einer Pumpe zum Zwecke der Vergasung des Staubanteiles und der Bildung leichterer Kohlenwasserstoffe aus dem Teer über eine Rohrleitung vollständig in den Generator zurückgeführt. Um die Pumpfähigkeit des Teer-Staub-Gemisches zu gewährleisten, wird in den Waschkühler zusätzlich staubarmes Teeröl eingespeist und mit in den Generator zurückgeführt.Das zur Gaskühlung in den Waschkühler eingedüste Wasser wird dem Sumpf des dem Waschkühler nachgeschalteten Abhitzekessels entnommen.Der Nachteil dieser Lösung besteht in der Bereitstellung geeigneter Pumpen für die Rückführung des Teer-Staub-Gemisches in den Druckgasgenerator und die Kreislaufführung des Teer-Staub-Gemisches, in der Notwendigkeit der Heranführung und im Verbrauch zusätzlichen Teeröls und im hohen regelungstechnischen Aufwand zur Regelung des Flüssigkeitsstandes im Waschkühlersumpf. Des weiteren wird bei der lokal begrenzten Einspeisung des Teer-Staub-Gemisches in den Durckgasgenerator keine gleichmäßige Verteilung in der Kohleschüttung erreicht und die Rückführung des Teer-Staub-Gemisches kann den Betriebsbedingungen des Druckgasgenerators nicht angepaßt werden. Ein weiteres Problem ist die Sicherung der Wasserfreiheit des Teer-Staub-Gemisches allein durch Vorgabe der Gasaustrittstemperatur aus dem Waschkühler ohne eine direkte Kontrolle. In einer anderen Lösung (DE-AS 2 646 568) wird die Kühlung des aus dem Druckgasgenerator austretenden Rohgases in einem Abhitzekessel auf 260 bis 300°C durchgeführt. Die Trennung des im Sumpf des Abhitzekessels anfallenden Teer-Staub-Gemisches erfolgt in einem Dekantiersystem. Die im Dekantiersystem anfallende staubreiche Teermenge wird in den Druckgasgenerator zurückgeführt, während die staubarme Teermenge am Kopf des Abhitzekessels eingesprüht wird. Diese Lösung erfordert einen hohen zusätzlichen apparate- und regelungstechnischen Aufwand. Ein entscheidender Nachteil besteht darin, daß die Förderung der teilweise nicht mehr pumpfähigen staubreichen Teermenge technisch nur schwer beherrschbar ist.Ziel der ErfindungZiel der Erfindung ist die Rückführung des bei der Entstaubung und Entteerung von Vergasungsrohgasen anfallenden Teer-Staub-Gemisches in den Druckgasgenerator zur wirtschaftlichen Nutzung im Vergasungsprozeß und die Erzeugung eines für die Weiterverarbeitung geeigneten Rohteeres.
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE19717978C1 (de) * | 1997-04-28 | 1999-03-04 | Schwarze Pumpe Energiewerke Ag | Verfahren zur Verwertung von Teer-Öl-Feststoff-Wasser-Gemischen aus Festbettdruckvergasungsanlagen |
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| DE102014014152A1 (de) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | Bernd Meyer | Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme des Rohgases bei der Festbettvergasung |
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1985
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