DD282702A5

DD282702A5 - Verfahren und vorrichtung zur schnellpyrolyse von kohlen in der wirbelschicht

Info

Publication number: DD282702A5
Application number: DD89327900A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Paul; Guenther Knauf; Gert Kipke
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1989-04-24
Filing date: 1989-04-24
Publication date: 1990-09-19

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schnellpyrolyse von Kohlen in einer Wirbelschicht. Die Schnellpyrolyse dient der energetischen und stoffwirtschaftlichen Nutzung von Kohle, insbesondere von Braunkohle oder anderem schwelbarem Material. Erzielt werden soll die Erhoehung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Die Aufgabe besteht in der energetischen und stoffwirtschaftlichen Nutzung von Kohlen, wobei die enthaltenen fluechtigen Bestandteile vor der energetischen Nutzung durch Schwelung abgetrennt werden. Erfindungsgemaesz erfolgt eine Mischung der Kohle mit einer Koernungsbreite von 0 bis 6 mm mit festen Waermetraegern in der Pyrolysestufe derart, dasz eine staendige Zirkulation aufgebaut wird. Das entstehende Koks-Feststoffgemisch wird abgezogen. Zwischen Schwelreaktor und Wirbelschichtbrennkammer und zwischen Schwelreaktor und Rueckfuehrzyklon erfolgt eine gasseitige Trennung. Im Freiraum oberhalb der Pyrolysestufe erfolgt eine Grobabtrennung zwischen Feststoff und Schwelgas. Die Feststoffeinabtrennung aus dem Schwelgas geschieht in dem Schwelreaktor nachgeschalteten Entstaubungsaggregaten, bestehend aus Abscheidezyklon und Heisz-Elektrogasreiniger. Figur{Verfahren; Vorrichtung; Schnellpyrolyse; Kohlen; Wirbelschichtfeuerung; Waermetraeger; Mischung; Zirkulation; Koernungsbreite; Trennung gasseitig; Schwelreaktor; Wirbelschleuse; Rueckfuehrzyklon; Freiraum, Grobtrennung, Feinreinigung}

Description

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Pyrolyse von Kohle und/oder anderem schwelbarem Material in

zwei integ rierten Prozeßstufen abläuft, wobei in der ersten Prozeßstufe die Mischung von festem Wärmeträger, der aus einer

Wirbelschichtfeuerung, vorzugswei' j einer zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung stammt, und rezirkuliertem Bettmaterial in

einer stationären Wirbelschicht und in der zweiten Prozeßstufe die Pyrolyse v"'. Kohle und/oder anderen schwelbaren

Materialien, die im zentralen Bereich über der ersten Prozeßstufe zugeführt ν en, in einer stationären Wirbelschicht, die

infolge der Schwelgasentbindung teilweise expandiert, erfolgt.

Derzur Pyrolyse eingesetzte Wärmeträger wird dem Rückführzyklon einer Wirbelschichtfeuerung entommen, seineTemperatur

liegt in einem Bereich von 600 bis 900⁰C.

Die Grobtrennung Schwelgas- Feststoff geschieht im Schwelreaktor oberhalb der Wirbelschicht in einem Freiraum durch Schwerkraftwirkung, die Feimeinigung in, dem Schwelreaktor nachgeschalteten Entstaubungeaggregaten, bestehend aus Abscheidezyklon und Heiß-Elektrogas-Reinigung. Das Koks-Feststoff-Gemisch verläßt den Schwelreaktor gravimetrisch durch Überlaufrohre und wird über eine Wirbelschleuse

als Brennstoff in die Wirbelsch'-.htfeuerung eingespeist.

Die gasseitige Trennung von S-.hwelreaktor, Wirbelschichtbrennkammer und Rückführzyklon der Wiibelschichtfeuerung wird

durch Wirbelschleusen realisiert. Die Wirbelschleusen nach Rückführzyklon und nach Schwelreaktor werden mit Dampf fluidisiert, der Schwelreaktor selbst ist mit rückgeführtem Schwelgas zu fluidisieren.

Zur Gewährleistung der Regelfähigkett des Anlagenkomplexes und/oder zur weheren Wärmeauskopplung bzw. zum Ascheabzug ist/sind eine oder mehrere Sypassleitungenfür Feststoff zwischen R».· ikführzyklon und Wirbelschichtbrennkammer

angeordnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung de; Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeträgereintragsleitunger» in unmittelbarer Nähe zur. 'Wirbelboden und eine oder mehrere Eintragsleitungen für Kohle

und/oder anderes schwelbares Material im Bereich von ei.. uis zwei Metern im zentralen Bereich über den Wirbelboden münden.

Das Wirbelgas der ersten Prozeßstufe wird über einen Wirbelboden zugeführt. Der Schwelreaktor ist so ausgeführt, daß das Schwelreaktorunterteil in Strömungsrichtung eine Querschnittserweiterung besitzt, während das Oberteil konstanten Querschnitt aufweist. Dem Schwelroaktor schließt sich in Strömungsrichtung der zunächst konisch erweiterte und dann im Querschnitt konstante Freiraum cn. Der Schwelreaktor besitzt zur Abführung des Koks-Feststoff-Gemisches ein oder mehrere Überlaufrohre, die im Bereich von 1,5 bis 3m über dem Wirbelboden am Sohwelreaktorumfang abgehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet die erforderliche Absenk mg der Wärmeträgertemperatur in der ersten Prozeßstufe durch Mischung mit kälterem, aus der zweiten Prozeßstufe rezirkuliertem Bettmaterial, die Schnellpyrolyse in der

zweiten Prozeßstufe und die Verminderung des Feststoffaustragos aus dem Schwelreaktor durch das Schwelgas.

Die Vorteile der Erfindung liegen in der Verbesserung der Ökonomie für Schnellpyrolyseverfahren durch Senkung des

apparativen und energetischen Aufwandes für Schnellpyrolyse und Schwelgasentstaubung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel und einer schematischen Darstellung erläutert. Trockenkohle der Körnung 0 bis 6mm und eine π Wassergehaltsbereich von 0 bis 25 Ma.-% gelangt über die Kohleeintragsleitung 8 in die Pyrolysestufe des 'Schwelreaktors 3, wo sie durch Mischung mit Wärmeträger bei einer Temperatur von 55O⁰C pyrolysiert wird. Als Wärmeträger dient 85O⁰C heißer Feststoff, der als Teilstrom nach Rückführzyklon 2 der Wirbelschichtbrennkammer 1 in Wirbelschleuse 6 entnommen und über die Wärmeträgereirnragsleitung 9 in den Schwelreaktor 3 eintritt. Die erste Prozeßstufe im Schwelreaktor 3 ist durch eine stationäre V .'i belschicht charakterisiert, in der die Absenkung der Wärmeträgertemperatur auf mindestens 65O⁰C durch Mischung mit rezirkuliertem kälterem Bettmaterial verläuft. Im Zuge der internen Bettmaterialzirkulation, die durch die Schwelgasentbindung im zentralen Bereich des Schwelreaktors 3 verursacht wird, gelangt der Wärmeträger in die Pyrolysestufe des Schwelreaktors 3. Die Warne- und Stoffübergänge in beiden Prozeßstufen sind infolge der großen spezifischen Oberflächen der Feststoffpartikel seh.* intensiv und führen zu leistungsstarken Schwelreaktoren mit höherer Raum-Zeit-Ausbeute. Das leicht feststoffbeladene Schwelgas verläßt die Wirbelschicht des Schwelreaktors 3 und strömt in den darüber befindlichen Freiraum 4, der zur Feststoffabscheidung aus dem Schwelgas durch Schwerkraftwirkung dient. Im nachfolgenden Abscheidezyklon 5 wird weiterer Feststoff aus dem Schwelgas entfernt. Das Schweljas verläßt den Abscheidezyklon 5 über den Schwelgasaustritt 15 und wird in einer Heiß-Elektrogas-Reinigung 19 vom Feststoff feinstgerehigt und in wei'.iren Anlagen «omponenten aufgearbeitet. Der Abfluß des Koks-Feststoff-Gemisches aus dem Schwelreaktor 3 geschieh! curch ein als Überlauf für die Wirbelschicht dienendes Überlaufrohr 10, das von der Außenwandung des Schwelreaktoroberteiles abgeht. Der Grobkornabzug 18 gewährleistet den Abzug des Grobkorns aus der Wirbelschicht. Das Überlaufrolir 10 und die Rückführung 11 für im Abscheidezyklon anfallenden Feststoff münden im Tauchtopf 7. Aus dem Tauchtopf 7 wird das Koks-Feststoff-Gemisch über die Brennstoffzuleitung 12 in die Wirbelschichtbrennkammer 1 als Brennstoff gravimetrisch eingespeist. Der Schwelreaktor 3 wird durch Wirbelschleuse 6 und Tauchtopf 7 gasseitig von der Wirbelschichtbrennkammer 1 getrennt, damit sind Funktion und Sicherheitstechnik gewährleistet.

Die Fluidisierung der Wirbelschleuce 6 und des Tauchtopfes 7 wird mit Dampf aus der Wirbeldampfzuleitung 17 realisiert, während Schwefelreaktor 3 durch rückgefü* rtes Schwelgte aus der Wirbelgaszuleituiig 16 fluidisiert wird. Der andere Teilstrom des 85O⁰C heißen Fettstoffes nach Rückführzyklon 2 gelangt aus Wirbelschleuse 6 über den Bypass 13 direkt oder über einen zweiten Fließbettkühler mit Wärmeauskopplung in die Wirbelschichtbrennkammer 1 oder wird zum Teil als Achse abgezogen. Das Verbrennungsgas verläßt den Rückführzyklon 2 über den Verbrennungsgasaustritt 14 und gelangt in die Konvektionsheizflächen des Dampferzeugers. Alle hier erläuterten Feststoffleitungen werden nach den Regeln der Technik ausgelegt, es können daher mehrere Verbindungsleitungen für einen Leitungsabschnitt erforderlich werden, auch wenn im Ausführungsbeispiel nur die Einzahl betrachtet wird.

Claims

1. Verfahren zur Schnellpyrolyse von Kohlen und/oder anderem schwelbarem Material mit nachfolgender Verbrennung des Kokses in der Wirbelschicht, wobei fester Wärmeträger aus der Wirbelschichtfeuerung entnommen wird und die Pyrolyse in zwei integrierten Prozeßstufen abläuft, indem die erste Prozeßstufe als stationäre Wirbelschicht zur Wärmeträgertemperaturabsankung durch Mischung mit rezirkuliertem kälterem Bettmaterial dient und in der zweiten Prozeßstufe die Pyrolyse der Kohlen und/oder anderem schwelbaren Material durch Mischung mit aus der ersten Prozeßstufe durch interne Zirkulation in die zweite Prozeßstufe transportiertem festen Wärmeträger in einer Wirbelschicht abläuft und die Fluidisierung der Wirbelschicht des Schwelreaktors durch rückgeführtes Schwelgas vorpenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pyrolysestufe Kohle in der Körnungsbreite 0 As 6 mm mit festen Wärmeträgern so gemischt wird, daß eine ständige Zirkulation aufgebaut wird und das entstehende Koks-Feststoff-Gemisch abgezogen und eine gasseitige Trennung zwischen Schwelreaktor und Wirbelschichtbrennkammer und zwischen Schv.dlreaktor und Rückführzyklon erfolgt und daß im Freiraum eine Grobabtrennung zwischen Feststoff und Schwelgas realisiert wird.

2. Vorrichtung zur Schnellpyrolyse von Kohlen in der Wirbelschicht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abfünrung des Koks-Feststoff-Gemisches aus dem Schwelreaktor ein oder mehrere Überlaufrohre im Bereich von 1,5 bis 3 m über den Wirbelboden am Schwelreaktorumfang angeordnet sind, daß der Schwelreaktor über der Wirbelschicht einen Freiraum besitzt und zur Feststoffeinabtrennung aus dem Schwelgas ein Abscheidezyklon und eine Heiß-Elektrogas-Reinigung dem Schwelreaktor nachgesciialtetsind.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schnellpyrolyse und die zugehörigen Vorrichtungen für die energetische und stoffwirtschaftliche Nutzung von Kohle, insbesondere Braunkohle oder anderem schwelbaren Material, bei dem der Kohle vor ihrer Verbrennung in einem Dampferzeuger die flüchtigen Bestandteile durch Schwelung entzogen werden.

Charakteristik des benennten Standes der Technik

Die Schwelung von Kohle, insbesondere von Braunkohle, zur Gewinnung von Teer, Leichtöl, Gas ist seit langem bekannt, und es existiert eine Reihe von Schwelverfahren. Wesentlich für die Braunkohlenschwelindustrie war der Einsatzder. bei derSchwelung entstehenden Kokses in Dampferzeugern mit Staubfeuerung. In Zukunft wird die Schwelung von Kohle durch die Verteuerung und Verknappung des Erdöls an Bedeutung gewinnen. Es ist daher sinnvoll, daß die in den Kraftwerken eingesetzten Kohlen auch stoffwirtschaftlich genutzt werden. Es gibt daher bereits Lösungsvorschläge, zur stoffwirtschaftlichen Nutzung der in den Kraftwerken eingesetzten Kohlen vor der Verbrennung im Dampferzeuger, in Form von Patentschriften. Es wurde in DD-WP 214141 vorgeschlagen, vorgetrocknete Kohle vom Rostanfang und Glut vom Rostende eines Rostkessels zu entnehmen und in einem Schwelreaktor zusammenzuführen. Auch für kohlenstaubgefeuerte Kessel ist die Lösung nach DD-WP 214140 bekannt, indem nach der Trocknung in Ventilatormühlen Kohlenstaub entnommen, und in einem Schwelreaktor durch Beheizung mit heißen Rauchgasen aus dem Dampferzeuger, die Schwelung erfolgt. Die Realisierung dieser Lösungen ist technisch problematisch, sie erfordern einen hohen Verfahrens- und anlagentechnischen Aufwand. Es wurden auch Verfahren nach DD-WP 239419,DD-WP 23SJ20, DD-WP 239421 vorgeschlagen, bei denen eine Kombination von stationärer oder zirkulierender Wirbelschichtfeuerung mit einen Schwelreaktor in getrennten Apparaten oder in einem Apparat, wie in DD-WP 239420, angewendet wird. Beim Verfahren nach DD-WP 239420 ist der hohe Rauchgasanteil im Schwelgas und der daraus resultierende große apparative Aufwand in den folgenden Anlagen zur Schwelgasaufarbeitung unökonomisch. Das in UD-WP 239419 vorgeschlagene Verfahren a, jeittt mit dom pneumatischen Transport des gesamten durchgesetzten Feststoffes, womit Feststoffkorngrößen kleiner/gleich 1 · im erforderlich werden. Damit entstehen ökonomische Nachteile infolge Trockenkohlenachmahlung vr ''er Schwelung und einem hohen Entstaubungsaufwand nach der Schwelung.

Ziel der Erfinc ung

Ziel der Erfindung i·. Jie Erhöhung der Wii 'Schädlichkeit von Verfahren und den zugehörigen Vorrichtungen zur Schnellpyrolyso von Kohlen bzw. I. hlenstoffhaltigem Material zur stoffwirtschaftlichen und energetischen Nutzung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe de, trfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur stoffwirtschaftlichen und energetischen Nutzung von Braunkohle odor anderem schwelbaren Material zu schaffen, wobei die in dar Kohle (inthaltenen flüchtigen Bestandteile vor der energetischen Mutzung durch Schwelung abgetrennt werden und die Schwelung in einer stationären atmosphärischen od Jr druckaufgelaa«?nc η Wirbelschicht vorgenommen wird.