DE102005041931B4

DE102005041931B4 - Vorrichtung zur Erzeugung von Synthesegasen durch Partialoxidation von aschehaltigen Brennstoffen unter erhöhtem Druck mit Teilquenchung des Rohgases und Abhitzegewinnung

Info

Publication number: DE102005041931B4
Application number: DE102005041931.3A
Authority: DE
Inventors: Bernd Holle; Norbert Fischer; Dr. Schingnitz Manfred
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-03
Filing date: 2005-09-03
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2025-09-04
Also published as: US20070051044A1; CN1923975A; DE102005041931A1; ZA200607266B; AU2006201146A1; CN1923975B; CA2537784A1; US7744665B2; AU2006201146B2; CA2537784C

Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung von Rohgas mit Feinstaub unter 20 pm durch Vergasung von staubförmigen, aschehaltigen Brennstoffen, wie Steinkohlen, Braunkohlen und Petrolkokse im Flugstrom mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel durch partielle Oxidation bei Drücken zwischen Umgebungsdruck und 8 MPa (80 bar) sowie Temperaturen zwischen 1.200 bis 1.900 Grad, und Abhitzegewinnung aufweisend— ein pneumatisches Dosiersystem (1) für Brennstaub mit einem Wassergehalt < 10 Ma% und einer Korngröße < 200 pm, zur Zuführung von Brennstaub über Leitungen (1.5) zu einem Bunker (1.1), dessen Ausgang in mindestens eine Druckschleuse (1.2) mündet, in die eine Leitung (1.6) für Inertgas und eine Leitung für entspanntes Gas (1.7) münden, wobei der Auslauf der Druckschleuse (1.2) zu einem Dosiergefäß (1.3) führt, in deren unterem Teil eine Leitung (1.8) für Inertgas angeordnet ist und in deren oberem Teil mindestens eine Förderleitung (1.4) mit fluidisiertem Brennstoff zu einem Reaktor (2) führt,— einen Vergasungsreaktor (2) mit gekühlter Reaktionsraumkontur zur Vergasung des zugeführten Brennstaubes (1) mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel, umfassend die Förderleitung (1.4) für den fluidisierten Brennstoff und eine Leitung für das Oxidationsmittel (2.1), die mittels des Brenners (2.2) in den Reaktionsraum (2.3) führbar sind, der mit einem aus gasdicht verschweißten, wassergekühlten Rohren bestehenden Kühlschirm (2.4) und einer Auslaufvorrichtung (2.5) in einen Quenchkühler (3) gebildet ist,— einen Quenchkühler (3) ohne Einbauten zur Teilqenchung des Rohgases auf Temperaturen zwischen 700 und 1100°C, in dem Düsen (3.2) in einem oder mehreren Düsenringen bündig an einem inneren Mantel angeordnet sind, zur Eindüsung des zur Teilquenchung erforderlichen Wassers,— im Quenchkühler (3) eine Öffnung (3.4) für Rohgas und eine Öffnung (4.3) für Schlacke (4.2) mit einem ersten Wasserbad angeordnet sind,— wobei von der Öffnung (3.4) für das Rohgas eine Leitung zu einem Abhitzekessel (4) mit Kühlrohren (4.1) sowie eine Öffnung (4.4) zum Rohgaswäscher (5) und eine Öffnung (4.6) für Schlacke (4.5) mit einem zweiten Wasserbad angeordnet sind,— einen Rohgaswäscher (5),— eine dem Rohgaswäscher nachgeordnete Teilkondensationsanlage (6) zur Teilkondensation des Rohgases durch indirekte Abkühlung um 5 bis 10 Grad,— eine Rohgaskonvertierung durchgeführt wird oder eine Entschwefelungsanlage nachgeschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, entsprechend dem ersten Patentanspruch .
Die Vorrichtung umfaßt Brennstoffdosierung, Vergasungsreaktion, Teilquenchung, Abhitzegewinnung, Gaswäsche und Teilkondensation zur Erzeugung CO- und H₂-haltiger Gase durch Partialoxidation staubförmiger, aschehaltiger Brennstoffe mit einem freien Sauerstoff enthaltenen Vergasungsmittel bei hohen Temperaturen und erhöhtem Druck.
Um lange Betriebszeiten zu erreichen muß der Druckmantel des Vergasungsreaktors zuverlässig gegen die Einwirkung von Rohgas und gegen die hohen Vergasungstemperaturen von 1.200 - 1.900°C geschützt sein. Dies geschieht durch Begrenzung des Reaktions- bzw. Vergasungsraumes durch einen gekühlten Rohrschirm, der in den Druckmantel eingehangen ist. Der Ringspalt zwischen Rohrschirm und Druckmantel wird gespült.
Der Brennstoff wird staubförmig über Brenner am Kopf des Reaktors zugeführt wobei ein pneumatisches System nach dem Prinzip der Fließförderung zum Einsatz kommt. Es können gleichzeitig ein oder mehrere Brennstoffe oder Kohlesorten vergast werden. Das Rohgas verläßt den Vergasungsraum gemeinsam mit der verflüssigten Schlacke am unteren Ende des Reaktors und wird anschließend durch Einspritzen von Wasser auf 700 °C - 1100 °C teilgekühlt und nach der Abhitzegewinnung vom mitgeführten Feinstaub befreit. Nachfolgend wird das gewaschene Rohgas weiteren Behandlungsstufen zugeführt.
In der Technik der Gaserzeugung ist die autotherme Flugstromvergasung von festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen langjährig bekannt. Das Verhältnis von Brennstoff zu sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln wird dabei so gewählt, daß aus Gründen der Synthesegasqualität höhere Kohlenstoffverbindungen zu Synthesegaskomponenten wie CO und H₂ vollständig aufgespalten werden und die anorganischen Bestandteile als schmelzflüssige Schlacke ausgetragen werden, siehe J. Carl, P. Fritz, NOELL-KONVERSIONSVERFAHREN, EF-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH, 1996, S. 33 und S. 73.
Nach verschiedenen in der Technik eingeführten Systemen können dabei Vergasungsgas und schmelzflüssige Schlacke getrennt oder gemeinsam aus dem Reaktionsraum der Vergasungsvorrichtung ausgetragen werden, wie DE 197 18 131 A1 zeigt. Für die innere Begrenzung der Reaktionsraumstruktur des Vergasungssystems sind sowohl mit feuerfester Auskleidung versehene oder gekühlte Systeme eingeführt, siehe DE 44 46 803 A1 .
EP 0 677 567 B1 und WO 96/ 17 904 A1 zeigen ein Verfahren, bei dem der Vergasungsraum durch eine feuerfeste Ausmauerung begrenzt ist. Dies hat den Nachteil, daß sich durch die bei der Vergasung entstehende flüssige Schlacke das feuerfeste Mauerwerk ablöst, was zu schnellem Verschleiß und hohem Reparaturaufwand führt. Mit zunehmendem Aschegehalt nimmt dieser Verschleißvorgang zu. Damit haben solche Vergasungssysteme eine begrenzte Laufzeit bis zur Erneuerung der Auskleidung. Außerdem wird die Vergasungstemperatur und der Aschegehalt des Brennstoffes begrenzt. Die Zuführung des Brennstoffes als Kohle-Wasser-Slurry bringt erhebliche Wirkungsgradverluste, siehe C. Higman u. M. van der Burgt, „Gasification", Verlag ELSEVIER, USA, 2003. Weiterhin wird ein Quench- oder Kühlsystem beschrieben, bei dem das heiße Vergasungsgas und die flüssige Schlacke gemeinsam über ein Leitrohr, das am unteren Ende des Reaktionsraumes beginnt, abgeführt und in ein Wasserbad geleitet wird. Diese gemeinsame Abführung von Vergasungsgas und Schlacke kann zu Verstopfungen des Leitrohrs und damit zur Begrenzung der Verfügbarkeit führen.
DE 35 34 015 A1 zeigt ein Verfahren, bei dem die Vergasungsmedien Feinkohle und sauerstoffhaltiges Oxidationsmittel über mehrere Brenner symmetrisch so in den Reaktionsraum eingeführt werden, daß sich die Flammen gegenseitig ablenken. Dabei strömt das Vergasungsgas feinstaubbeladen nach oben und die Schlacke nach unten in ein Schlackekühlsystem. In der Regel ist oberhalb des Vergasungsraumes eine Vorrichtung zur indirekten Kühlung mit Nutzung der Abwärme vorgesehen. Durch mitgerissene flüssige Schlackepartikel besteht jedoch die Gefahr der Ablagerung und Belegung der Wärmetauscherflächen, was zur Behinderung des Wärmeübergangs und gegebenenfalls zur Verstopfung des Rohrsystems bzw. der Erosion. Der Gefahr des Verstopfens wirkt man entgegen, indem das heiße Rohgas mit einem im Kreislauf geführten Kühlgas abgeführt wird.
Von Ch. Higmann und M. van der Burgt wird in „Gasification“, Seite 124, Verlag Elsevier 2003 ein Verfahren vorgestellt, bei dem das heiße Vergasungsgas gemeinsam mit der flüssigen Schlacke den Vergaser verläßt und direkt in einen senkrecht darunter angeordneten Abhitzekessel eintritt, in dem das Rohgas und die Schlacke unter Nutzung der Abwärme zur Dampferzeugung abgekühlt werden. Die Schlacke sammelt sich in einem Wasserbad, das gekühlte Rohgas verläßt den Abhitzekessel seitwärts. Dem Vorteil der Abhitzegewinnung stehen eine Reihe von Nachteilen gegenüber. Genannt seien hier besonders die Bildung von Ablagerungen auf den Wärmetauscherrohren, die zur Behinderung des Wärmeüberganges sowie zur Korrosion und Erosion und damit zu mangelnder Verfügbarkeit führen CN 2 700 718 Y beschreibt einen „Solid Pulverized Fuel Gasifier“, bei dem der Kohlenstaub pneumatisch zugeführt wird und Vergasungsgas und verflüssigte Schlacke über ein zentrales Rohr zur weiteren Abkühlung in ein Wasserbad eingeleitet werden. Diese zentrale Abführung im genannten Zentralrohr ist anfällig gegen Verstopfungen, die den Gesamtbetrieb stören und die Verfügbarkeit der Gesamtanlage mindern.
Aus Born, M. und Berghoff, R., Vergasungsverfahren für die Entsorgung von Abfällen, Springer-VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1998, S. 134-141 sind fluidisierte Brennstäube mit unterschiedlichen Körnungen und Wassergehalten bekannt.
Aus der EP 1 099 747 A2 ist eine Vorrichtung zur Verwertung stickstofforganischer Verbindungen durch Vergasung bekannt, bei der eine Teilquenchung des Vergasungsgases auf 800 °C erfolgt und das teilgequenchte Vergasungsgas einen separaten Hochdruck-Dampferzeuger waagrechter durchströmt. Der für die Vergasung von stickstofforganischen Verbindungen, die hauptsächlich aus Nitrilen und Aminen bestehen, ausgelegte Hochdruck-Dampferzeuger mit waagrechter Strömungsrichtung wäre bei einer Vergasung von Asche bildenden Brennstoffen bald zugesetzt und damit ungeeignet.
Die US 3 988 123 A ist gerichtet auf die Vergasung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, wie Kohle. Dabei ist vorgesehen, dass an das in Strömungsrichtung untere Ende einer Quenchkammer ein ebenfalls senkrecht angeordneter Abhitzekessel nachfolgt. In der Quenchkammer wird das Synthesegas auf eine Temperatur im Bereich von 815 °C bis 1.093 °C abgekühlt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Flugstromvergasungseinrichtung zu schaffen, die

- ein Rohgas mit einer solchen Reinheit liefert, dass es direkt einer Entschwefelungsanlage, einer Rohgaskonvertierung oder anderen Behandlungsstufen zugeführt werden kann,
- Prozessdampf zur Verfügung stellt,
- bei einer zuverlässigen Betriebsweise den unterschiedlichen Aschegehalten der Brennstoffe Rechnung trägt und
- eine hohe Verfügbarkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung zur Vergasung von festen aschehaltigen Brennstoffen mit einem sauerstoffhaltigen Oxidationsmittel in einem als Flugstromreaktor ausgebildeten Vergasungsraum, bei Drücken zwischen Umgebungsdruck und 80 bar, bei dem die Reaktionsraumkontur durch ein Kühlsystem begrenzt ist, wobei der Druck im Kühlsystem immer höher gehalten wird als der Druck im Reaktionsraum, zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: Der Brennstoff, z. B. Stein- oder Braunkohle oder Mischungen verschiedener Kohlen wird getrocknet und auf eine Körnung < 200 µm zerkleinert über einen Betriebsbunker einer Druckschleuse aufgegeben, in der durch Zuführung eines nicht kondensierenden Gases wie N₂ oder CO₂ der staubförmige Brennstoff auf den gewünschten Vergasungsdruck gebracht wird. Es können dabei gleichzeitig verschiedene Brennstoffe eingesetzt werden. Durch Anordnung mehrerer dieser Druckschleusen kann abwechselnd befüllt und mit Druck beaufschlagt werden. Anschließend gelangt der unter Druck gesetzte Staub in ein Dosiergefäß, in dem im unteren Teil durch Zuführung gleichfalls eines nicht kondensierenden Gases eine sehr dichte Wirbelschicht erzeugt wird, in die ein oder mehrere Förderrohre eintauchen und im Brenner des Vergasungsreaktors münden. Dabei können ein oder mehrere Brenner zur Anwendung kommen. Durch Anlegen einer Druckdifferenz fließt der fluidisierte Staub über diese Leitungen vom Dosiergefäß zu den Brennern. Durch Meß- und Überwachungseinrichtungen wird die strömende Brennstaubmenge gemessen, geregelt und überwacht. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, den Brennstaub mit Wasser oder Öl zu vermischen und als Slurry dem Brenner des Vergasungsreaktors zuzuführen. Dem Brenner wird gleichzeitig ein freien Sauerstoff enthaltendes Oxidationsmittel zugeführt und Brennstaub durch partielle Oxidation in eine Rohsynthesegas überführt. Die Vergasung findet bei Temperaturen zwischen 1.200 und 1.900 °C bei Drucken bis 80 bar statt. Der Reaktor ist mit einem Kühlschirm ausgestattet, der aus gasdicht verschweißten und wassergekühlten Rohren besteht.
Das heiße Rohgas verläßt gemeinsam mit der aus der Brennstoffasche gebildeten flüssigen Schlacke den Vergasungsreaktor und gelangt in einen senkrecht darunter angeordneten Raum, in dem durch Einspritzen von Wasser oder durch Zuführung eines kühlen Gases eine Teilquenchung, also eine Abkühlung auf Temperaturen zwischen 700 und 1.100 °C erfolgt. Bei dieser Temperatur ist die mitgeführte flüssige Schlacke soweit abgekühlt, daß sie nicht mehr an Oberflächen haften kann. Das auf diese Temperaturen von 700 und 1.100 °C abgekühlte Rohgas gelangt hiernach gemeinsam mit der gleichfalls gekühlten festen Schlacke in einen Abhitzekessel zur Nutzung der fühlbaren Wärme zur Dampferzeugung. Durch diese Teilquenchung bzw. Teilkühlung wird die Gefahr des Anbackens von Schlacke an die Abhitzekühlrohre verhindert oder stark begrenzt. Das für die Teilquenchung erforderliche Wasser oder rückgeführtes Gaskondensat wird über Düsen zugeführt, die sich direkt am Mantel befinden. Die abgekühlte Schlacke sammelt sich in einem Wasserbad, das am unteren Ende des Abhitzekessels angeordnet ist. Das auf ca. 200 - 300 °C abgekühlte Rohgas verläßt seitlich den Abhitzekessel und gelangt in eine Rohgaswäsche, die zweckmäßiger Weise als Venturiwäsche ausgebildet ist.
Hierbei wird der mitgeführte Staub bis zu einer Korngröße von ca. 20 µm entfernt. Dieser Reinheitsgrad reicht noch nicht aus, um anschließend katalytische Prozesse wie beispielsweise eine Rohgaskonvertierung durchzuführen. Dabei ist weiter zu bedenken, daß zusätzlich Salznebel im Rohgas mitgeführt werden, die während der Vergasung aus dem Brennstaub entbunden und mit dem Rohgas abgeführt werden. Um sowohl den Feinststaub < 20 µm als auch die Salznebel zu entfernen wird das gewaschene Rohgas einer Kondensationsstufe zugeführt, in der das Rohgas indirekt um 5 bis 10 °C abgekühlt wird. Dabei wird aus dem wasserdampfgesättigten Rohgas Wasser kondensiert, das die beschriebenen feinen Staub- und Salzpartikel aufnimmt. In einem anschließenden Abscheider wird das die Staub- und Salzpartikel enthaltene kondensierte Wasser abgeschieden. Das so gereinigte Rohgas kann danach direkt beispielsweise einer Entschwefelungsanlage zugeführt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung an 4 Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1: Blockschema der Technologie
2: Dosiersystem für Brennstaub
3: Vergasungsreaktor mit Teilquenchung und senkrecht angeordnetem Abhitzekessel
4: Vergasungsreaktor mit Teilquenchung und nebenstehendem Abhitzekessel

Eine Steinkohlenmenge von 320 t/h mit einer Zusammensetzung von

C 71,5 Ma%

H 4,2 Ma%

O 9,1 Ma%

N 0,7 Ma%

S 1,5 Ma%

Cl 0,03 Ma%

einem Aschegehalt von 11,5 Ma% und einem Feuchtegehalt von 7,8 Ma% soll bei einem Druck von 40 bar vergast werden. Der Heizwert der Kohle beträgt 25.600 kJ/kg. Die Vergasung findet bei 1.450 °C statt. Für die Vergasung wird eine Sauerstoffmenge von 215.000 m³ i.H. / h benötigt. Die Kohle wird zunächst einer dem Stand der Technik entsprechenden Trocknungs- und Mahlanlage zugeführt, in der der Wassergehalt auf < 2 Ma% reduziert wird. Das nach der Mahlung vorhandene Körnungsband des aus der Kohle hergestellten Brennstaubes liegt zwischen 0 und 200 µm, die getrocknete und gemahlene Brennstaubmenge beträgt 300 t/h. Danach wird der gemahlene Brennstaub nach 1 dem Dosiersystem zugeführt, das in 2 beschrieben ist. Der Brennstaub gelangt danach über die Förderleitung 1.5 in den Vorratsbunker 1.1 und wird wechselseitig den Druckschleusen 1.2 zugeführt. Die Aufpufferung geschieht mit einem inerten Gas wie beispielsweise Stickstoff, das über die Leitung 1.6 zugeführt wird. Nach der Aufpufferung wird der unter Druck stehende Brennstaub dem Dosiergefäß 1.3 zugeführt. Die Druckschleuse 1.2 wird über die Leitung 1.7 entspannt und kann erneut mit Brennstaub befüllt werden. Es sind drei Druckschleusen angeordnet, die wechselseitig befüllt und entspannt werden. Für die Vergasung der Brennstaubmenge von 300 t/h werden drei Vergasungsreaktoren nach 3 mit je einem Dosiersystem angeordnet. Durch Zuführung eines als Fördergas dienenden trockenen Inertgases in einer Menge von 40.000 m³ i.H. /h beispielsweise gleichfalls Stickstoff über die Leitung 1.8 wird im Unterteil des Dosiergefäßes 1.3 eine dichte Wirbelschicht erzeugt, in die eine oder mehrere Staubförderleitungen 1.4 hineinragen.
In diesem Beispiel werden jeweils drei Förderleitungen 1.4 vorgesehen. Die in der Förderleitung 1.4 fließende Brennstaubmenge wird im System 1.9 überwacht, gemessen und geregelt und dem Brenner des Vergasungsreaktors 2 nach 1 zugeführt. Die Beladungsdichte beträgt 250 - 420 kg/m³. Der Vergasungsreaktor ist in Fig. 3 näher erläutert. Der über die Förderleitungen 1.4 dem Vergasungsreaktor zufließende Brennstaub von 300 t/h wird gemeinsam mit der über die Leitung 2.1 zuströmenden Sauerstoffmenge von 215.000 m³ i.H. / h im Vergasungsraum 2.3 der partiellen Oxidation bei 1.450 °C unterzogen, wobei 596.000 m³ i.H. / h Rohgas folgender Zusammensetzung entstehen:

H₂ 20,8 Vol.%

CO 71,0 Vol.%

CO₂ 5,6 Vol.%

N₂ 2,3 Vol.%

NH₃ 0,003 Vol.%

HCN 0,002 Vol.%

H₂S 0,5 Vol.%

COS 0,07 Vol.%
Der Vergasungsraum 2.3 ist von einem Kühlschirm 2.4 begrenzt, der aus einem gasdicht verschweißten, wassergekühlten Rohrsystem besteht. Das Rohgas strömt gemeinsam mit der flüssigen Schlacke über die Austrittsöffnung 2.5 in den Raum 3.1 zur Teilquenchung / Teilkühlung des Rohgases auf Temperaturen von 700 °C - 1.100 °C. Bei dieser Temperatur ist neben dem Rohgas auch die Schlacke soweit abgekühlt , daß sie sich nicht an den Rohren 4.1 des nach 1 nachfolgenden Abhitzekessels ablagern kann. Der im Abhitzekessel 4 erzeugte Dampf wird im Prozeß zur Vorwärmung des sauerstoffhaltigen Oxidationsmittels, als Vergasungsmoderator oder anderweitig genutzt. Die Schlacke sammelt sich in einem Wasserbad 4.2, das sich am unteren Ende des Abhitzekessels befindet und wird über 4.3 ausgeschleust. Das Rohgas verläßt den Abhitzekessel über 4.4 und gelangt in die Rohgaswäsche 5 nach 1. Der Abhitzekessel 4 kann nach 3 direkt unter dem Vergasungsreaktor 2 und der Teilquenchung 3 aber auch, wie 4 zeigt, nebenstehend angeordnet sein. In diesem Fall befindet sich sowohl unter der Teilquenchung 3 ein Schlackeabzug 4.3 als auch unterhalb des Abhitzekessels 4.6. Da den Abhitzekessel 4 über den Ausgang 4.4 verlassende Rohgas gelangt anschließend in die Rohgaswäsche 5 nach 1 die als regelbare Venturiwäsche ausgebildet und mit ca. 100 m³/h Waschwasser beaufschlagt ist. Das Waschwasser wird üblicher Weise von den aufgenommenen Feststoffen befreit und der Venturiwäsche wieder zugeführt. Das Waschwasser kann vorgewärmt werden, um bei der Wäsche gleichzeitig das Rohgas weiter anzufeuchten. Um Feinstaub < 20 µm sowie in der Venturiwäsche nicht abgeschiedene Salznebel zu entfernen wird das wassergewaschene Rohgas einer Teilkondensation 6 nach 1 unterzogen, wobei das Rohgas indirekt von 220 °C auf 210 °C abgekühlt wird. Durch den bei der Abkühlung kondensierenden Wasserdampf werden die feinsten Staub- und Salzpartikel aufgenommen und damit aus dem Rohgas entfernt. Das von Feststoffen gereinigte Rohgas hat danach folgende Zusammensetzung:

H₂ 9,5 Vol.%

CO 31,2 Vol.%

CO₂ 2,6 Vol.%

N₂ 1,1 Vol.%

NH₃ 0,001 Vol.%

HCN 0,001 Vol.%

H₂S 0,200 Vol.%

COS 0,03 Vol.%

H₂O 54,60 Vol.%
Die gereinigte feuchte Rohgasmenge beträgt 1.320.000 Nm³/h. Sie kann direkt einer Rohgaskonvertierung oder anderen Behandlungsstufen zugeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Pneumatisches Dosiersystem für Brennstaub
1.1: Bunker
1.2: Druckschleuse
1.3: Dosiergefäß
1.4: Förderleitung
1.5: Förderleitung für Brennstaub
1.6: Leitung für inertes Gas in 1.2
1.7: Entspannungsleitung
1.8: Leitung für inertes Gas in 1.3
1.9: Überwachungssystem
2: Reaktor
2.1: Leitung für Sauerstoff
2.2: Brenner
2.3: Vergasungsraum
2.4: Kühlschirm
2.5: Austrittsöffnung
3: Quenchkühler
3.1: Quenchraum
3.2: Düse in 3
3.3: Ausgang aus 3.1
4: Abhitzekessel
4.1: Kühlrohr
4.2: Schlacke
4.3: Ausgang aus 3
4.4: Öffnung aus 4 zum Rohrgaswäscher 5
4.5: Schlacke in 4
4.6: Schlackenöffnung in 4
5: Rohgaswäsche, Rohgaswäscher
6: Kondensator, Teilkondensation

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung von Rohgas mit Feinstaub unter 20 pm durch Vergasung von staubförmigen, aschehaltigen Brennstoffen, wie Steinkohlen, Braunkohlen und Petrolkokse im Flugstrom mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel durch partielle Oxidation bei Drücken zwischen Umgebungsdruck und 8 MPa (80 bar) sowie Temperaturen zwischen 1.200 bis 1.900 Grad, und Abhitzegewinnung aufweisend — ein pneumatisches Dosiersystem (1) für Brennstaub mit einem Wassergehalt < 10 Ma% und einer Korngröße < 200 pm, zur Zuführung von Brennstaub über Leitungen (1.5) zu einem Bunker (1.1), dessen Ausgang in mindestens eine Druckschleuse (1.2) mündet, in die eine Leitung (1.6) für Inertgas und eine Leitung für entspanntes Gas (1.7) münden, wobei der Auslauf der Druckschleuse (1.2) zu einem Dosiergefäß (1.3) führt, in deren unterem Teil eine Leitung (1.8) für Inertgas angeordnet ist und in deren oberem Teil mindestens eine Förderleitung (1.4) mit fluidisiertem Brennstoff zu einem Reaktor (2) führt, — einen Vergasungsreaktor (2) mit gekühlter Reaktionsraumkontur zur Vergasung des zugeführten Brennstaubes (1) mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel, umfassend die Förderleitung (1.4) für den fluidisierten Brennstoff und eine Leitung für das Oxidationsmittel (2.1), die mittels des Brenners (2.2) in den Reaktionsraum (2.3) führbar sind, der mit einem aus gasdicht verschweißten, wassergekühlten Rohren bestehenden Kühlschirm (2.4) und einer Auslaufvorrichtung (2.5) in einen Quenchkühler (3) gebildet ist, — einen Quenchkühler (3) ohne Einbauten zur Teilqenchung des Rohgases auf Temperaturen zwischen 700 und 1100°C, in dem Düsen (3.2) in einem oder mehreren Düsenringen bündig an einem inneren Mantel angeordnet sind, zur Eindüsung des zur Teilquenchung erforderlichen Wassers, — im Quenchkühler (3) eine Öffnung (3.4) für Rohgas und eine Öffnung (4.3) für Schlacke (4.2) mit einem ersten Wasserbad angeordnet sind, — wobei von der Öffnung (3.4) für das Rohgas eine Leitung zu einem Abhitzekessel (4) mit Kühlrohren (4.1) sowie eine Öffnung (4.4) zum Rohgaswäscher (5) und eine Öffnung (4.6) für Schlacke (4.5) mit einem zweiten Wasserbad angeordnet sind, — einen Rohgaswäscher (5), — eine dem Rohgaswäscher nachgeordnete Teilkondensationsanlage (6) zur Teilkondensation des Rohgases durch indirekte Abkühlung um 5 bis 10 Grad, — eine Rohgaskonvertierung durchgeführt wird oder eine Entschwefelungsanlage nachgeschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass zwei Druckschleusen (1.2) parallel zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass drei Förderrohre (1.4) fluidisierten Brennstaub zum Brenner (2.2) des Reaktors (2) fördern.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstaubstrom im Förderrohr (1.4) von einer Druck- und/oder Volumenstrommeßvorrichtung (1.9) überwacht, gemessen und geregelt wird.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Rohgaswäsche (5) ein ein- oder mehrstufiger Venturiwäscher angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohgaswäscher eine Rohgaskonvertierung auslöst.