DD270316B5 - Verfahren zur Verhinderung gefaehrlicher Betriebszustaende in Festbettdruckvergasungsanlagen - Google Patents

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Festbettdruckvergasung von Kohle, insbesondere auf die Sicherheit der entsprechenden Reaktoren bei erforderlicher schneller Außerbetriebnahme.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine schnelle Außerbetriebnahme eines Kohledruckvergasungsreaktors kann aus verschiedenen Gründen erforderlich werden. Beispiele sind die Verletzung eines Sicherheitsparameters, ein Ansprechen des sogenannten Not-Aus-Systems, Störungen am Aggregat selbst u.a.

In vielen praktischen Fällen ist es möglich, diese Störungen in relativ kurzer Zeit zu beheben. Die dazu erforderliche Außerbetriebnahme des Generators ist ebenfalls kurz, d. h., es erfolgt kein Austrag des im Reaktionsraum vorhandenen Vergasungsstoffes.

Man erreicht damit eine wesentliche Verkürzung der Zeit für die Wiederinbetriebnahme. Außerdem bleibt auf diese Art und Weise der im Reaktor vorhandene Vergasungsstoff für den weiteren Prozeß erhalten.

Der wesentliche Nachteil dieser Methode besteht darin, daß die im Reaktionsraum ablaufenden chemischen Reaktionen nicht zum Stillstand gebracht werden. Das bedeutet, daß vor allem durch den weiterhin ablaufenden Prozeß der Entgasung ständig brennbare Gasbestandteile entstehen.

Für das Öffnen des Generators bzw. seiner Nebenanlagen muß jedoch, um die Bildung eines explosiblen Gasgemisches zu verhindern, der Gehalt an brennbaren Bestandteilen im Gas kleiner 2VoI.-% sein.

Aus diesen genannten Zusammenhängen geht hervor, daß nach Abstellen und vor Öffnen des Generators oder seiner Nebenanlagen dessen Inertisierung erfolgen muß. Diese Inertisierung erfolgt zur Zeit dadurch, daß der Generator nach der Außerbetriebnahme (Unterbrechung der Vergasungsmittelzufuhr) und Trennung vom Rohgasnetz für die Zeitdauer von 4 bzw. 8 h mit etwa 2 t/h, 3,5MPa Hochdruckdampf beaufschlagt wird.

Für diesen Prozeß liegen keine wissenschaftlich fundierten Erkenntnisse vor. In den meisten Fällen werden diese Prozesse nach betriebsinternen Festlegungen, die auf jahrelangen Erfahrungen beruhen, durchgeführt. Dabei ist die Sicherheit der betreffenden Anlagen bisher das einzige Beurteilungskriterium gewesen.

An Hand durchgeführter Untersuchungen wurde festgestellt, daß bereits 3—4h nach Beendigung der Spülung die maximale obere Grenze des Gehaltes an brennbaren Gasbestandteilen wieder überschritten war.

Der wesentlichste Nachteil dieses Inertisierungsverfahrens besteht also darin, daß vor allem der Prozeß der Entgasung nicht verhindert wird. Durch die Beaufschlagung mit Hochdruckdampf (350-380⁰C) erfolgt also lediglich eine kurzzeitige Inertisierung und eine Verschiebung der Entgasungszone in der Brennstoffschüttung nach oben.

Die oberen Brennstoffschichten werden nicht abgekühlt, sondern bis zur Entgasungstemperatur erwärmt. Dabei wird mit dem verwendeten Dampfund den bisherigen Spülzeiten weder der Wärmeinhalt der Schüttung in der Art abgeführt, daß unbedenkliche Schüttungskemtemperaturen erreicht werden, noch kommt der Entgasungsprozeß vollständig zum Erliegen. Daraus folgt, daß die geforderte Sicherheit nur durch wiederholtes Spülen, welches in jedem Falle eine Komplettierung (Schließung) des Generators voraussetzt, erreicht werden kann.

Es ergeben sich ein wesentlich erhöhter Reparaturaufwand und eine größere Stillstandszeit.

In einer neuen Lösung wird vorgeschlagen, zur Inertisierung eines abgestellten, unter Feuer stehenden Druckgasgenerators die Temperaturen im Festbett an jedem Punkt der Schüttung durch ein Kühlmedium, welches im Oberteil des Reaktors eingebracht wird, um 100-200k abzusenken. Diese vorgeschlagene Lösung hat jedoch den Nachteil, daß in einer inhomogenen Festbettschüttung wie im Druckgasgenerator keine ideale Verteilung eines Kühlmediums realisierbar ist und damit nicht an jedem Punkt der Schüttung der gewünschte Temperaturabfall eintritt und damit eine angestrebte vollständige Inertisierung, bzw. ein Brenngasgehalt von kleiner 2% in der Gasphase oberhalb der Festbettschüttung nicht gewährleistet werden kann.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, gefährliche Betriebszustände nach schnell erforderlich werdender Außerbetriebsetzung eines Festbettdruckvergasers zu vermeiden, die Leistungsverfügbarkeit der Festbettdruckvergaser zu erhöhen, sowie den Verbrauch an Hochdruckdampf und Vergasungsstoff zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Lösung zu finden, die gewährleistet, daß nach der Außerbetriebnahme eines Festbettdruckvergasers ohne Austrag der Feststoffschüttung, bei Konservierung des Wärmeinhaltes der Festbettschüttung, oberhalb dieser in minimaler Zeit ein Brenngasanteil von kleiner 2 Vol.-% in der Gasphase entsteht und ein gasdichter Verschluß der Festbettschüttung gegenüber der Atmosphäre gesichert wird.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß nach der Unterbrechung der Vergasungsmittelzufuhr der Reaktor über einen Zeitraum von kleiner 1 h mit Wasserdampf gespült wird und der weitere Austritt von brennbaren Gasbestandteilen aus dem Festbett durch das Einleiten eines Gasschaumes vermieden wird.

Dieser einzuleitende Gasschaum ist vorzugsweise ein Schwerschaum mit einer Halbwertzeit von größer 1 h, der aus Stickstoff oder Kohlendioxid mit einem Anteil von größer 70% und Wasser mit einem Anteil von unter 20% besteht.

Weiter wird ein oberflächenaktiver, schaumstabilisierender Schaumbildner mit einem Anteil von größer 0,1 % in den Gassammeiraum und/oder in den Oberteil des Festbettdruckvergasers gegeben und mit dem Gasschaum zusammengeführt.

Dazu wird vor dem Abstellen der Vergasungsmittelzufuhr die Zufuhr von Vergasungsstoff derartig verringert oder es wird nach Abstellen der Vergasungsmittelzufuhr der Ascheaustrag derartig verstärkt, daß im Oberteil des Reaktors ein von Vergasungsstoff freies Volumen von größer 3 m³ eingestellt wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Figur 1 zeigt den Längsschnitt des Oberteils eines Festbettdruckvergasers.

Wegen notwendiger Reparaturarbeiten am Bekohlungssystem wird der Festbettdruckvergaser außer Betrieb genommen.

Vor dem Ausfahren der Kohleschleuse 1 werden aus dem Generatorunterteil 8 m³ Asche über die Ascheschleuse ausgetragen und der Reaktor von unten über den Rohgasabgang 8 über einen Zeitraum von 30min mit 11 Dampf gespült. Anschließend wird über die Kohleschleuse 1 oder dem geöffneten Stutzen 2 mittels speziellen Schaumerzeugungsrohres und Schlauchverbindungen Schwerschaum in der Zusammensetzung von größer 50% Stickstoff, kleiner 20% Wasser und größer 0,1 % Schaumbildner in das freie Volumen 4 oberhalb der Festbettschüttung 6 eingefüllt.

Auf diese Weise werden die vorhandene Gasphase verdrängt und ein gasdichter Abschluß der heißen Festbettschüttung 6 bewirkt.

Vor dem Öffnen der dem Festbettdruckvergaser auf dem Rohgasweg nachgeschalteten Anlagenteile wird Schwerschaum über den Stutzen 3 in den Rohgassammeiraum 7 unterhalb des Kohleverteilers 5 eingefüllt und bewirkt hier den o.g. Effekt.

Nach einer Reparaturdauer von größer 2 h wird Schaum nachgefüllt.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet lange Spülzeiten, die Bildung von explosiblen Gasgemischen während der Außerbetriebsetzung des Festbettdruckvergasers bei Erhaltung der heißen Vergasungsstoffschüttung im Reaktor im Außerbetriebsnahmezeitraum.

Dies wiederum begünstigt eine schnelle Inbetriebnahme bei Einsparung von Vergasungsstoff.

Claims (2)

1. Verfahren zur Verhinderung gefährlicher Betriebszustände in Festbettdruckvergasungsanlagen bei kurzfristig und kurzzeitig erforderlich werdender Außerbetriebsetzung eines unter Feuer stehenden Festbettdruckvergasers unter Anwendung einer Wasserdampfspülung und unter Einsatz eines Gasschaumes, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Wasserdampfspülung von kleiner 1 h ein Schwerschaum mit einer Halbwertzeit von größer 1 h, der aus einem Inertgas mit einem Anteil von größer 70% und Wasser mit emem Anteil von kleiner 20% besteht sowie ein oberflächenaktiver schaumstabilisierender Stoff mit einem Anteil von größer 0,1 % in das freie Volumen des Gassammeiraumes und/oder in das Oberteil des Festbettdruckvergasers gegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Abstellen der Vergasungsmittelzufuhr der Vergasungsstoffeinsatz derartig verringert wird oder daß nach Abstellen der Vergasungsmittelzufuhr der Ascheaustrag derartig verstärkt wird, daß sich im Oberteil des Reaktors ein von Vergasungsdampf freies Volumen von größer 3 m³ einstellt.