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EP2391696A2 - Verfahren zur versorgung eines flugstromvergasungs- reaktors mit brennstoff aus einem vorratsbehälter - Google Patents

Verfahren zur versorgung eines flugstromvergasungs- reaktors mit brennstoff aus einem vorratsbehälter

Info

Publication number
EP2391696A2
EP2391696A2 EP09801945A EP09801945A EP2391696A2 EP 2391696 A2 EP2391696 A2 EP 2391696A2 EP 09801945 A EP09801945 A EP 09801945A EP 09801945 A EP09801945 A EP 09801945A EP 2391696 A2 EP2391696 A2 EP 2391696A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
fuel
oxygen
lock
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09801945A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Kowoll
Stefan Hamel
Michael Rieger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
Uhde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uhde GmbH filed Critical Uhde GmbH
Publication of EP2391696A2 publication Critical patent/EP2391696A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/466—Entrained flow processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/50—Fuel charging devices
    • C10J3/506—Fuel charging devices for entrained flow gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/156—Sluices, e.g. mechanical sluices for preventing escape of gas through the feed inlet
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0329—Mixing of plural fluids of diverse characteristics or conditions

Definitions

  • the invention is directed to a method for supplying an entrainment gasification reactor with fuel from a storage container with the interposition of at least one lock container and at least one storage container, wherein in the entrained flow gasification reactor CO and H 2 - and fly ash containing gas is generated.
  • the fuel Since the fuel is initially under ambient pressure, it must first be brought via the supply system to a pressure level above the reactor pressure in order to then be metered to the burners of the pressure gasification reactor.
  • An advantageous method provides that the fuel is conveyed from a reservoir in lock container. These are first covered to a pressure level above the reactor pressure, then the fuel over to convey a delivery line by dense phase conveying in a permanently pressurized storage tank for the burner of the gasification reactor. From this storage tank, the burners are continuously supplied in each case with a metered fuel mass flow.
  • the transport gas required for dense phase conveying is supplied in or near the outlet of the lock container or in the delivery line.
  • the emptied lock containers are then relaxed to be able to absorb more fuel charge under approximately atmospheric pressure. The flash gas is dedusted and released into the atmosphere.
  • nitrogen from the air separation plant or carbon dioxide is usually used.
  • Carbon dioxide is used when a low-nitrogen synthesis gas or hydrogen and / or CO should be generated.
  • Carbon dioxide can be recovered in the gas treatment following gasification. Frequently, the gas flowing out of the gasifier is dedusted and cleaned and subjected to CO conversion in order to adjust the H 2 / CO ratio required by the synthesis or to produce pure hydrogen. CO and water vapor are converted into CO 2 and hydrogen. Thereafter, the gas is cooled, the moisture is condensed out and then CO 2 in a wash with circulating solvent, such as MDEa, Genosorb or methanol, washed out. In a desorber, the CO 2 is expelled from the solution by lowering the pressure or raising the temperature.
  • circulating solvent such as MDEa, Genosorb or methanol
  • the gas obtained in this way contains not only CO 2 but also other components, eg H 2 , CO, N 2 , methane, hydrogen sulfide, argon, vapors of the solvent used, eg methanol, etc.
  • the CO content is for example 0.1%.
  • DE 36 90 569 C2 describes a process for removing sulfur-containing compounds from a residual gas.
  • the object of the invention is to provide a method for fuel supply of a pressure gasification plant, which ensures in an economical manner that emission of pollutants from the coal sludge and the transport is minimized or completely avoided.
  • this object is achieved according to the invention in that for smuggling and / or promotion at least 10 ppm VoI.
  • CO preferably 100 ppm to 1000 ppm
  • this gas an oxygen-containing gas is mixed, and that this gas mixture is heated to at least 10% of the oxidizing temperature in the gas-containing pollutants.
  • the oxygen-containing gas used for smuggling the loosening of the fuel in the reservoir and / or loosening and fluidization of the contents of the lock container and / or for further promotion from the lock container and / or loosening and fluidization in the Georgiabhot- ter is used for supplying the fuel between the system components and from the storage tank and / or to Flugstrom- gasification reactor.
  • a particular advantage of the present invention is that all in connection with the lock and the feed of the fuel to the entrained flow gasification reactor gases used may have the claimed criteria.
  • the pollutant and oxygen-containing gas mixture is passed through at least one catalyst to accelerate the oxidation of the pollutants.
  • the pressure used to increase the pressure in the lock or the container (s) used catalytically oxidized is not catalytically oxidized.
  • a gas with an oxygen content of less than 5% is used as lock gas, wherein in a further embodiment can also be provided that the flash gas from the reservoir of the compression stage of a compressor and / or a compression device or the Lock container (s) is supplied.
  • 1 is an apparatus diagram of the supply of the fuel to a gasification reactor
  • Fig. 2 is a suitably similar system with a plurality of storage containers and in
  • FIG. 3 shows a plant essentially according to FIG. modified guidance of the used and emerging gas flows.
  • 1 shows the fuel supply designated 1 in a storage container 2, wherein the fuel path drawn in a stronger line leads from the reservoir 2 into a lock container 3, from there via a line 4b into a storage container 5 and from there via lines 6a the burners 6 of the gasification reactor. 7
  • the effluent during filling of the lock container gas is fed via a line 3e a filter 10, wherein after filtering the gas is discharged via the line 10e either in the environment or for further use.
  • the filter dust is returned to the reservoir 2.
  • the displaced during filling of the reservoir 2 gas is also supplied to the filter 10 in the line 2e.
  • Slag and solids-containing water are carried out at 7b from the entrained flow gasification reactor, and the gas is passed via line 7a to a gas treatment 8, the synthesis gas being discharged from the gas treatment 8 via line 8a.
  • the recovered carbon dioxide can be divided into two streams, as shown in FIG. 1, a stream 8b supplied to a compression and a pipe 8c supplied to the gas export.
  • the dust-like fuel 1 is temporarily stored in the storage container 2 and transferred from there via a connecting line to the lock container 3.
  • the lock container 3 To be able to absorb fuel from the reservoir 2, the lock container 3 must first be relaxed. The effluent from the lock containers gas 3e is dedusted in the filter 10 and released into the atmosphere. Then the locks are filled with fuel and pressurized with gas 3a and 3b. Thereafter, the outlet line of the lock is rinsed with 3c and the dust-like fuel from the lock container 3 via line 4b conveyed into the storage tank 5. In this case, loosening and fluidizing gas 3b and transport gas 4a are added.
  • the storage tank 5 is permanently at operating pressure and continuously supplies the gasifier 7 via a plurality of lines 6a.
  • the delivery from the storage container is effected by adding loosening and fluidizing gas 5b into the outlet region of the container and of further transport gas 5c into the burner line 6a.
  • the Brennstoffström 6a is continuously and regulated transported by dense phase conveying in the gasification 7 via the burner 6.
  • the flash gas 5e from the feed tank is returned to an appropriate pressure stage of the compressor 18 to reduce the required gas amount 8b and the compression power.
  • the gasification 7 comprises a gasification reaction tor, a gas cooling and dedusting and a cooling and discharge of the slag 7b and the solids-containing water.
  • the gas treatment 8 part of the carbon monoxide and water vapor is converted into carbon dioxide and hydrogen.
  • the gas is purified with a solvent (eg MDEa or methanol) and carbon dioxide is separated from the synthesis gas 8a (predominantly H 2 and CO).
  • a solvent eg MDEa or methanol
  • carbon dioxide is separated from the synthesis gas 8a (predominantly H 2 and CO).
  • the carbon dioxide-containing gas obtained in the gas purification has a low pressure and usually contains small amounts of pollutants, such as carbon monoxide ⁇ 1%, hydrogen sulfide ⁇ 10 ppmv, traces of hydrocarbons, etc.
  • the recovered carbon dioxide may have one or more qualities.
  • Fig. 1 shows two CO 2 streams, 8b for densification and 8c for export.
  • the exported stream may often contain CO, H 2 S and methanol, eg if the gas is used to displace underground crude oil. If the pollutant content should also be reduced in this stream, this can also be done by oxidation, as shown in FIG.
  • An oxygen-containing gas 16c preferably air
  • the stream 8b is compressed in the compressor 18 and used for the transfer, fluidization and pneumatic transport of the fuel into the gasifier. Part of this gas is released to the environment, in the exemplary embodiment of FIG. 1 that is the flow 10e.
  • an oxygen-containing gas 16 is added to the pollutant-containing gas 8b and the mixture is compressed adiabatically or polytropically with only slight intercooling.
  • the oxygen addition, stream 16a may occur after compression 18.
  • the compressed hot gas can optionally be further heated with heat exchangers (not shown) and dwell for a certain time at the temperature so that the pollutants, in particular CO and methanol, can react with the oxygen in the gas mixture.
  • heat exchangers not shown
  • the gas in the heat exchanger 19, e.g. an evaporator to be cooled to the desired temperature.
  • the admixture of the oxygen 16 in front of the compressor 18 brings a further advantage in the carburetor.
  • the gasification media fuel 6a and oxygen are fed into the gasifier through separate, concentric passages of the burners 6 and initially form separate strands in the gasifier which are gradually mixed together.
  • the rate of reaction of the oxygen with the hot gas in the gasifier is several orders of magnitude higher than that with the first relatively cold fuel, so that the majority of the oxygen reacts with the gas, forming an extremely hot gas flame and a relatively long cold fuel strand. Only by mixing and radiation, the fuel temperature is raised, so that the gasification of the fuel can take place. If, on the other hand, part of the oxygen is fed together with the fuel, the exothermic oxygen reactions take place in the immediate vicinity of the fuel particles, which shortens the cold fuel strand and thus also the flame. The practical consequences are a higher fuel consumption and a higher carburetor output, since the maximum fuel throughput of a gasification burner is usually limited by the flame length.
  • FIG. 2 shows in more detail an alternative embodiment of the emission-reduced fuel discharge and delivery, wherein, as already mentioned above, functionally identical plant components have the same reference symbols of FIG. 1.
  • the dust-like fuel 1 is temporarily stored in the storage container 2 and from there via connecting lines to e.g. passed three lock container 3.
  • the lines are flushed with 2c before opening the lock valves.
  • fluidizing gas 2b is fed into the discharge cones of the reservoir.
  • the lock containers are used offset in time to promote the fuel, so that there is a quasi-continuous supply of the storage container 5.
  • the fuel-filled lock containers are pressed with 3a and 3b. Then, the fuel is transported into the receiver tank 5, whereby fluidizing gas 3b are fed into the outlet cones and transport gas 3c and 4a. Thereafter, the emptied containers are relaxed over 3e.
  • the expansion gases 3e are heated, for example, in the heat exchanger 11, in order to avoid icing and condensation during the expansion and in the filter 10.
  • Some of the gases can be collected in the buffer 9 and used further, for example in the storage tank, streams 2a, 2b, 2c and for inerting the grinding plant. At least some of the gases will be in the Filter 10 dedusted and released into the atmosphere.
  • the buffer 9 is additionally supplied with the gas 9a, for example during the start-up phase. Part of the transport gas introduced into the feed tank 5 with the fuel is also discharged via 5e.
  • the pressure of the expansion gases 5e is reduced by means of a compression device, e.g. an injector, which is driven by propellant gas 18d raised, so that the gases can be returned to the lock or used as a transport gas.
  • a compression device e.g. an injector, which is driven by propellant gas 18d raised, so that the gases can be returned to the lock or used as a transport gas.
  • the predominantly CO 2 -containing cold gas 8b separated in the gas treatment 8 is compressed using a compressor with interstage cooling to reduce the compression capacity.
  • a portion of the compressed gas, for example, with the parameters 60 bar and 100 0 C, is fed into the buffer 17, in which a constant pressure with PC (pressure control) is regulated and then in the fuel delivery between the outlet cones of the locks and the carburetor used.
  • PC pressure control
  • the mixture can be heated, for example, in a gas / gas heat exchanger 15 and heated with external heat Q heater 14 further heated and contacted with a catalyst 13.
  • the gas is heated by the egzotherme oxidation, so that the heat exchanger 14 at sufficiently high Concentration of the oxidizable substances H 2 , CO, H 2 S, etc., eg> 1%, can be omitted.
  • the gas is heated for example in the heat exchanger 15 to 190 0 C and in the heater 14 to 220 0 C.
  • CO, methanol and others are converted into significantly less toxic gases.
  • the effluent from the reactor 13 gas is cooled in the heat exchanger 15 to about 130 0 C and passed into the buffer 12.
  • FC flow control
  • the recirculated and compressed gas 20a may alternatively be e.g. be used as transport gas 4a and 5c or as Fluidisiergas.
  • the optimum parameters of oxidation of CO, methanol and the like, the temperature, the oxygen concentration, the amount of catalyst or the residence time in the high temperature range, if no catalyst is used, must be determined by economic analysis. Since the required residence time and the amount of catalyst are reduced with increasing oxygen concentration, an optimum in the case of excess oxygen is to be expected. High levels of oxygen in the lock gas, however, could result in ignition and explosion of the mixture with dusty fuel, particularly when using reactive fuels such as lignite or biofuels. The oxygen concentration should therefore not be higher than 5%.
  • FIG. 3 shows a further variant of the inventive emission reduction with three C0 2 fractions with different pressures.
  • the oxygen flow 16 is here the fraction 8b mixed with the lowest, for example, approximately atmospheric pressure, the mixture is adiabatically compressed until the pressure of the second fraction 8c, eg 5 bar in 18 LP, whereby the gas is heated to about 200 0 C and mixed with 8c.
  • the mixture in Figs. 22 and 23 may be further heated. Then the oxidation of the pollutants in 24 and the recovery of the heat in 22.
  • the most of the pollutants liberated low pressure gas is used in the low pressure part of the coal treatment 22a, by other consumers 22b, in the smuggling and promotion 22c after prior compression in the high pressure compressor 18HP, however the rest is relaxed in expander 25, recovering mechanical or electrical energy.
  • the expanded gas 25a can be used, for example, for the inertization of the coal grinding plant or released into the atmosphere. Further heat exchangers, eg for heating the streams 8c, 22d, 25a or cooling the streams 18a, 18b, 22a to 22c, should be considered in consideration of the technical and economic aspects.
  • Part of the gas 8 produced in the gas treatment 8, consisting mainly of CO 2 gas 8d no oxygen-containing gas is added. This gas, if necessary after compression, is exported and / or used downstream of the carburetor, for example in the gas dedusting, fly ash treatment and as flushing or sealing gas, to avoid Nutzgasppee by oxidation of H 2 and CO.
  • the gas Upon release of the lock 3, the gas is significantly cooled due to the isenotropic or polytropic relaxation, whereby ice formation from the water vapor, which originates from the residual moisture of the coal, and condensation of CO 2 could disturb the process.
  • the lock container is cyclically cally confronted with low temperatures, whereby the container wall is subjected to mechanical stress, resulting in a cyclic process fatigue of the material.
  • the lock container is heated from the outside electrically or with a medium.
  • Other apparatus of fuel extraction 2, 4, 5, 9, 10 and the connecting pipelines should also be heated in order to avoid a dew point.
  • exemplary advantageous embodiments of the invention are shown to illustrate the path of pollutants into the atmosphere and the method of reducing emissions.
  • the emission control according to the invention is also applicable to alternative designs of fuel injection and delivery, gasification and gas treatment, e.g.
  • the oxygen-containing gas 16 may have the same composition as the oxygen flow for the gasifier.
  • Common to gasification is a cryogenically recovered gas containing from 85 to 99.8% O 2 to 3% Ar and nitrogen.
  • air, oxygen-enriched air or nitrogen with an oxygen content of, for example, 2% can also be used.
  • gas 8b which consists predominantly of carbon dioxide
  • gas 8b is generally obtained in gasification plants from the downstream gas scrubber
  • an imported gas is required for the start-up operation of the entire plant, for example CO 2 or nitrogen.
  • nitrogen is preferred, which can be stored for this purpose, for example in the liquid phase.
  • the flow 18c shows that the compressed and low-pollutant gas 18 can also be used for other purposes, eg as lock and purge gas in the fly ash treatment.
  • An export gas at medium pressure can be withdrawn from the buffer 9 and the current 1Oe is available under a slight overpressure.
  • the illustrated in Fig. 2 embodiment of the reservoir 2, the lock container 3 and the Nachré effet 4b is an example that is used here to illustrate the basic processes. It is envisaged that the number of lock containers can be larger. It is also provided that the lock containers supply the feed tank 5 via a plurality of feed lines.

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Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Brennst off Versorgung einer Druckvergasungsanlage bereitzustellen, die in wirtschaftlicher Weise sicherstellt, dass Emission von Schadstoffen aus der Kohleschleusung und dem Transport minimiert bzw. vollständig vermieden wird. Dies wird dadurch erreicht, dass zur Schleusung und/oder Förderung ein mindestens 10 ppm Vol. CO enthaltendes Gas eingesetzt wird, wobei diesem Gas ein sauerstoffhaltiges Gas zugemischt wird, und dass dieses Gasgemisch auf eine wenigstens 10 % der im Gas enthaltenden Schadstoffe oxidierende Temperatur erhitzt wird.

Description

"Verfahren zur Versorgung eines Flugstromvergasungs- reaktors mit Brennstoff aus einem Vorratsbehälter"
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Versorgung eines Flugstromvergasungsreaktors mit Brennstoff aus einem Vorratsbehälter unter Zwischenschaltung wenigstens eines Schleusbehälters und wenigstens eines Vorlagebehälters, wobei in dem Flugstromvergasungsreaktor CO- und H2- und flugaschehaltiges Gas erzeugt wird.
Bei der Schleusung und Zufuhr von feinkörnigem bis staub- förmigen Brennstoff mit einem kohlendioxid- , kohlenmonoxid- und sauerstoffhaltigen Gas in einem unter Druck stehenden Flugstromvergaser, in dem fein zerteilten oder staubförmi- gen(< 0,5 mm) Brennstoffe, z.B. Kohle, Petrolkoks, biologische Abfälle bzw. Brennstoffe in der Schwebe bei geringer Partikelbeladung (< 50 kg/m3) mit sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln unter erhöhtem Druck bis 10 MPa bei Temperaturen oberhalb des Schlackeschmelzpunktes umgesetzt werden, wird das sauerstoffhaltige Gas im unterstöchiometrischen Verhältnis zugeführt wird, so dass ein kohlenmonoxidhalti- ges Produktgas erzeugt wird.
Da der Brennstoff zunächst unter Umgebungsdruck vorliegt, muss er über das Zufuhrsystem zunächst auf ein Druckniveau oberhalb des Reaktordrucks gebracht werden, um dann dosiert zu den Brennern des Druckvergasungsreaktors gefördert zu werden.
Ein vorteilhaftes Verfahren sieht vor, dass der Brennstoff aus einem Vorratsbehälter in Schleusbehälter gefördert wird. Diese werden zunächst auf ein Druckniveau oberhalb des Reaktordruckes bespannt, um dann den Brennstoff über eine Förderleitung per Dichtstromförderung in einen permanent unter Druck stehenden Vorlagebehälter für die Brenner des Vergasungsreaktors zu fördern. Aus diesem Vorlagebehälter werden die Brenner kontinuierlich jeweils mit einem dosierten Brennstoffmassenstrom versorgt. Das zur Dichtstromförderung benötigte Transportgas wird im oder in der Nähe des Auslaufes des Schleusbehälters oder in die Förderleitung zugeführt . Die entleerten Schleusbehälter werden danach entspannt, um unter annähernd atmosphärischen Druck weitere BrennstoffCharge aufnehmen zu können. Das Entspannungsgas wird entstaubt und in die Atmosphäre freigesetzt.
Für die Schleusung wird üblicherweise Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage oder Kohlendioxid verwendet. Kohlendioxid wird angewandt, wenn ein Stickstoffarmes Synthesegas oder Wasserstoff und/oder CO erzeugt werden sollte.
Kohlendioxid kann in der der Vergasung folgenden Gasbehandlung gewonnen werden. Häufig wird das aus dem Vergaser ausströmende Gas entstaubt und gereinigt und einer CO-Konver- tierung unterzogen, um das durch die Synthese geforderte H2/CO- Verhältnis einzustellen oder um einen reinen Wasserstoff zu erzeugen. Dabei werden CO und Wasserdampf in CO2 und Wasserstoff umgewandelt. Danach wird das Gas gekühlt, die Feuchte wird auskondensiert und anschließend wird CO2 in einer Wäsche mit zirkulierendem Lösungsmittel, z.B. MDEa, Genosorb oder Methanol, ausgewaschen. In einem Desorber wird durch Druckabsenkung oder Temperaturerhöhung das CO2 aus der Lösung ausgetrieben. Das auf diese Weise gewonnene Gas enthält neben dem CO2 auch andere Komponenten, z.B. H2, CO, N2, Methan, Schwefelwasserstoff, Argon, Dämpfe des eingesetzten Lösungsmittels, z.B. Methanol, u.a. Der CO-Gehalt beträgt z.B. 0,1%. Es ist zwar möglich, den Gehalt der Schadstoffe in der Wäsche weiter abzusenken, der Aufwand (Investitionskosten und Betriebskosten, z.B. für Dampf- und Stromverbrauch) , steigt jedoch schnell mit wachsenden Reinheitsforderungen (die Erzeugung von Gasprodukten aus Syntheserohgas ist z.B. in der DE 10 2007 008 690 Al beschrieben) . Besonders schwierig ist die Entfernung von CO-Resten aus einem CO2-Strom.
Die DE 10 2007 020 333 Al beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Staubeintragsystems für die Kohlestaubdruckvergasung, das einen Vorratsbunker, Staubeintragschleusen und ein Dosiergefäß umfasst. Dem Bunker wird dabei als Inertisierungs- und Auflockerungsmittel erhitzter Stickstoff zugeführt, dagegen das Aufdrücken des Schleusbehälters und Fördern des Staubes mit reinem CO2 erfolgt. Das Entspannungsgas aus dem Schleusbehälter wird entspannt und danach in einem Filter vom Feststoff befreit. Die Entleerung des bespannten Schleusbehälters in das Dosiergefäß erfolgt dabei mittels Schwerkraftfluss .
In der DE 36 90 569 C2 ist ein Verfahren zum Entfernen von schwefelhaltigen Verbindungen aus einem Restgas beschrieben.
Nachteile der bekannten Lösungen bestehen u.a. darin, dass das für die Schleusung und Fluidisierung verwendete Gas nur eine geringe Konzentration der Umweltschadstoffe CO, H2S, Methanol u.a. enthalten darf, weil es in die Atmosphäre freigesetzt wird. Die auf Schwerkraftfluss basierende Schleusung mit der Ubereinanderkonstruktion von Behältern ist wegen der großen Bauhöhe aufwändig und hat sich wegen der Kompaktierung des Schüttgutes als nicht ausreichend betriebssicher erwiesen. Trotz vieler, unterschiedlichster Ansätze hat es sich als außerordentlich schwierig erwiesen, den Prozess der Behälterbespannung so schonend durchzuführen, dass innere Spannungen im Schüttgut hinreichend niedrig gehalten werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur BrennstoffVersorgung einer Druckvergasungsanlage bereitzustellen, die in wirtschaftlicher Weise sicherstellt, dass Emission von Schadstoffen aus der Kohleschleusung und dem Transport minimiert bzw. vollständig vermieden wird.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass zur Schleusung und/oder Förderung ein mindestens 10 ppm VoI . CO (vorzugsweise 100 ppm bis 1000 ppm) enthaltendes Gas eingesetzt wird, wobei diesem Gas ein sauerstoffhaltiges Gas zugemischt wird, und dass dieses Gasgemisch auf eine wenigstens 10 % der im Gas enthaltenden Schadstoffe oxidierende Temperatur erhitzt wird.
Es hat sich gezeigt, dass trotz einer hoher Konzentration der Gase CO, H2S und der Dämpfe von Lösungsmitteln bei der Gasbehandlung, wie Methanol od. dgl . durch die Erfindung die Emission dieser Schadstoffe aus der Kohlenschleusung und dem Transport stark verringert, wenn nicht gar die Emission vollständig unterbunden wird.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zur Schleusung verwendete sauerstoffhaltige Gas zur Auflockerung des Brennstoffes im Vorratsbehälter und/oder zur Auflockerung und Fluidisierung des Inhaltes des Schleusbehälters und/oder zur Weiterförderung aus dem Schleusbehälter und/oder zur Auflockerung und Fluidisierung im Vorlagebhäl- ter zur Zuführung des Brennstoffes zwischen den Anlageteilen und aus dem Vorlagebehälter und/oder zum Flugstromver- gasungsreaktor eingesetzt wird.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass alle zur in Verbindung mit der Schleusung und der Zuführung des Brennstoffes zum Flugstromvergasungsreak- tor eingesetzten Gase die beanspruchten Kriterien aufweisen können.
Zweckmäßig kann es sein, wenn, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht, das Schadstoff- und sauerstoffhaltige Gasgemisch über wenigstens einen Katalysator zur Beschleunigung der Oxidation der Schadstoffe geleitet wird.
Je nach Einsatzzweck und Auslegung der entsprechenden Anlage kann nach der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das zur Druckanhebung in dem oder den Schleusbehälter (n) eingesetzte Gas katalytisch oxidiert dagegen das Brennstoff- Transportgas nicht katalytisch oxidiert wird.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass als Schleus- gas ein Gas mit einem Sauerstoffgehalt kleiner 5 % eingesetzt wird, wobei in weiterer Ausgestaltung auch vorgesehen sein kann, dass das Entspannungsgas aus dem Vorlagebehälter der Druckstufe eines Verdichters und/oder über eine Verdichtungseinrichtung dem oder den Schleusbehälter (n) zugeführt wird.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in
Fig. 1 ein Anlagenschaltbild der Zuführung des Brennstoffes zu einem Vergasungsreaktor,
Fig. 2 eine zweckgleiche Anlage mit einer Mehrzahl von Vorlagebehältern sowie in
Fig. 3 eine Anlage im Wesentlichen gemäß Fig. 1 mit abge- wandelter Führung der eingesetzten und entstehenden Gasströme.
Zunächst sei bemerkt, dass in den Figuren alle wirkmäßig gleichen Elemente und Strömungslinien in den unterschiedlichen Schaltbildern mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, insbesondere wenn die entsprechenden Funktionen in den einzelnen Anlagen identisch oder ähnlich sind.
Das Anlageschaubild gemäß Fig. 1 zeigt die mit 1 bezeichnete Brennstoffzufuhr in einen Vorratsbehälter 2, wobei der in stärkerer Strichführung gezeichnete Brennstoffweg Vom Vorratsbehälter 2 in einen Schleusbehälter 3 führt, von dort über eine Leitung 4b in einen Vorlagebehälter 5 und von dort über Leitungen 6a zu den Brennern 6 des Vergasungsreaktors 7.
Das beim Befüllen des Schleusbehälters ausströmende Gas wird über eine Leitung 3e einem Filter 10 zugeführt, wobei nach Filterung das Gas über die Leitung 10e entweder in die Umgebung oder zur weiteren Verwendung abgeführt wird. Der Filterstaub wird in den Vorratsbehälter 2 zurückgeführt. Das beim Befüllen des Vorratsbehälters 2 verdrängte Gas wird in die Leitung 2e ebenfalls dem Filter 10 zugeführt.
Aus dem Flugstromvergasungsreaktor wird Schlacke und fest- stoffhaltiges Wasser bei 7b ausgeführt, das Gas über die Leitung 7a einer Gasbehandlung 8, wobei das Synthesegas über die Leitung 8a aus der Gasbehandlung 8 abgeführt wird.
Das gewonnene Kohlendioxid kann, wie in Fig. 1 dargestellt, in zwei Ströme aufgeteilt werden, einem einer Verdichtung zugeführten Strom 8b und einem dem Gasexport zugeführten Leitung 8c. Dem Gasstrom 8b wird erfindungsgemäß bei 16 hier vor einem Verdichter 18 bzw. hinter dem Verdichter bei 16a sauerstoffhaltiges Gas, z.B. Luft, zugemischt, in einem Wärmetauscher 19 abgekühlt und über Leitungen 18b bzw. 3a im Kreislauf in den Schleusbehälter 3 zu dessen Aufladung zurückgeführt .
Die Wirkungsweise der Anlage gemäß Fig. 1 ist die folgende:
Der staubförmige Brennstoff 1 wird im Vorratsbehälter 2 zwischengespeichert und von dort über eine Verbindungsleitung an die Schleusbehälter 3 übergeben. Um Brennstoff aus dem Vorratsbehälter 2 aufnehmen zu können müssen die Schleusbehälter 3 zunächst entspannt werden. Das aus den Schleusbehältern ausströmende Gas 3e wird im Filter 10 entstaubt und in die Atmosphäre freigesetzt. Dann werden die Schleusen mit Brennstoff gefüllt und mit Gas 3a und 3b aufgedrückt. Danach wird die Austrittsleitung der Schleuse mit 3c gespült und der staubförmige Brennstoff vom Schleusbehälter 3 über Leitung 4b in den Vorlagebehälter 5 gefördert. Dabei werden Auflockerungs- und Fluidisiergas 3b und Transportgas 4a zugegeben.
Der Vorlagebehälter 5 befindet sich permanent auf Betriebsdruck und versorgt kontinuierlich den Vergaser 7 über mehrere Leitungen 6a. Die Förderung aus dem Vorlagebehälter erfolgt durch Zugabe von Auflockerungs- und Fluidisiergas 5b in den Austrittsbereich des Behälters und von weiterem Transportgas 5c in die Brennerleitung 6a. Der Brennstoff- ström 6a wird kontinuierlich und geregelt per Dichtstromförderung in die Vergasung 7 über Brenner 6 transportiert.
Das Entspannungsgas 5e aus dem Vorlagebehälter wird in eine geeignete Druckstufe des Verdichters 18 rückgeführt, um die erforderliche Gasmenge 8b und die Kompressionsleistung zu verringern. Die Vergasung 7 umfasst einen Vergasungsreak- tor, eine Gasabkühlung und Entstaubung und eine Abkühlung und Ausschleusung der Schlacke 7b und des feststoffhaltigen Wassers.
In der Gasbehandlung 8 wird ein Teil des Kohlenmonoxids und des Wasserdampfes in Kohlendioxid und Wasserstoff konvertiert. Außerdem wird das Gas mit einem Lösungsmittel (z.B. MDEa oder Methanol) gereinigt und Kohlendioxid wird vom Synthesegas 8a (überwiegend H2 und CO) getrennt. Das in der Gasreinigung gewonnene kohlendioxidhaltige Gas hat einen geringen Druck und enthält in der Regel geringe Anteile von Schadstoffen, wie z.B. Kohlenmonoxid < 1%, Schwefelwasserstoff < 10 ppmv, Spuren von Kohlenwasserstoffen etc.
Das gewonnene Kohlendioxid kann eine oder mehrere Qualitäten aufweisen. Fig. 1 zeigt zwei CO2-Ströme, 8b zur Verdichtung und 8c zum Export. Der exportierte Strom darf häufig CO, H2S und Methanol enthalten, z.B. wenn das Gas für eine Verdrängung von Rohöl unter der Erdoberfläche verwendet wird. Falls auch in diesem Strom der Schadstoffgehalt verringert werden sollte, kann das ebenfalls durch Oxidation erfolgen, wie in Fig. 1. dargestellt.
Dem unreinen C02-Strom wird ein sauerstoffhaltiges Gas 16c, bevorzugt Luft, beigemischt und die Temperatur des Gemisches wird in Wärmetauschern 22 und 23 erhöht, um die Schadstoffe im Reaktor 24 bevorzugt katalytisch zu oxidie- ren. Nach der Abkühlung im Wärmetauscher 22 kann das Schadstoffarme Gas 22a freigesetzt oder weiterverwendet werden.
Der Strom 8b wird im Verdichter 18 verdichtet und für die Schleusung, Fluidisierung und den pneumatischen Transport des Brennstoffs in den Vergaser verwendet. Ein Teil dieses Gases wird an die Umgebung abgegeben, in der beispielhaften Ausführung in Fig. 1 ist das der Strom 10e. Um die Emission der Schadstoffe in die Atmosphäre zu verringern, wird dem schadstoffhaltigen Gas 8b ein sauerstoffhaltiges Gas 16 beigemischt und das Gemisch wird adiabat oder polytrop mit nur geringer Zwischenkühlung verdichtet.
Alternativ kann die Sauerstoffzugäbe, Strom 16a, nach der Verdichtung 18 erfolgen. Das verdichtete heiße Gas kann optional mit Wärmetauschern weiter erhitzt werden (nicht dargestellt) und bestimmte Zeit mit der Temperatur verweilen, damit die Schadstoffe, insbesondere CO und Methanol, mit dem im Gasgemisch befindlichen Sauerstoff reagieren können. Eine hohe Temperatur des Schleus- und Transportgases ist zwar thermodynamisch sinnvoll, sie erschwert jedoch die Verteilung des Gases und verursacht Entgasung von Brennstoffpartikeln, wodurch weitere Emissionen entstehen können. Deshalb kann das Gas im Wärmetauscher 19, z.B. einem Verdampfer, bis zu der gewünschten Temperatur abgekühlt werden .
Die Beimischung des Sauerstoffes 16 vor dem Verdichter 18 bringt einen weiteren Vorteil im Vergaser. Üblicherweise werden die Vergasungsmedien Brennstoff 6a und Sauerstoff durch separate, konzentrische Kanäle der Brenner 6 in den Vergaser eingespeist und bilden im Vergaser zuerst separate Strähnen, die allmählich miteinander vermischt werden.
Die Reaktionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs mit dem heißen Gas im Vergaser ist um mehrere Größenordnungen höher als die mit dem zuerst relativ kalten Brennstoff, so dass der überwiegende Teil des Sauerstoffes mit dem Gas reagiert, wodurch eine extrem heiße Gasflamme und eine relativ lange kalte Brennstoffsträhne gebildet werden. Erst durch Vermischung und Strahlung wird die Brennstofftemperatur angehoben, so dass die Vergasung des Brennstoffes stattfinden kann. Wird dagegen ein Teil des Sauerstoffes gemeinsam mit dem Brennstoff eingespeist, finden die exothermen Sauerstoff- reaktionen in direkter Umgebung der Brennstoffpartikel statt, wodurch die kalte Brennstoffsträhne und damit auch die Flamme verkürzt wird. Die praktischen Folgen sind ein höherer BrennstoffUmsatz und eine höhere Vergaserleistung, da der maximale Brennstoffdurchsatz eines Vergasungsbren- ners meistens durch die Flammenlänge limitiert wird.
Fig. 2 zeigt detaillierter eine alternative Ausführung der emissionsreduzierten BrennstoffSchleusung und Förderung, wobei, wie oben schon erwähnt, funktionell gleiche Anlagenteile die gleichen Bezugszeichen der Fig. 1 aufweisen.
Der staubförmige Brennstoff 1 wird im Vorratsbehälter 2 zwischengespeichert und von dort über Verbindungsleitungen an z.B. drei Schleusbehälter 3 übergeben. Die Leitungen werden vor dem Öffnen der Schleusventile mit 2c gespült. Während des Füllvorgangs der Schleusen wird Fluidisiergas 2b in die Austragkonen des Vorratsbehälters eingespeist. Die Schleusbehälter werden zeitlich versetzt zur Förderung des Brennstoffes eingesetzt, so dass sich eine quasikontinuierliche Versorgung des Vorlagebehälters 5 ergibt.
Die mit Brennstoff gefüllten Schleusbehälter werden mit 3a und 3b aufgedrückt. Dann wird der Brennstoff in den Vorlagebehälter 5 transportiert, wobei Fluidisiergas 3b in die Auslaufkonen und Transportgas 3c und 4a eingespeist werden. Danach werden die geleerten Behälter über 3e entspannt. Die Entspannungsgase 3e werden beispielsweise im Wärmetauscher 11 erwärmt, um Vereisung und Kondensation während der Entspannung und im Filter 10 zu vermeiden. Die Gase können zum Teil im Puffer 9 gesammelt und weiterverwendet werden, z.B. im Vorratsbehälter, Ströme 2a, 2b, 2c und für eine Inerti- sierung der Mahlanlage. Zumindest ein Teil der Gase wird im Filter 10 entstaubt und in die Atmosphäre freigesetzt. Der Puffer 9 wird zusätzlich mit dem Gas 9a versorgt, z.B. während der Anfahrphase. Ein Teil des mit dem Brennstoff in den Vorlagebehälter 5 eingetragenen Transportgases wird über 5e ebenfalls abgeleitet.
Der Druck der Entspannungsgase 5e wird mit Hilfe einer Verdichtungsvorrichtung, z.B. eines Injektors, der mit Treibgas 18d angetrieben wird, angehoben, so dass die Gase in die Schleusung zurückgeführt oder als Transportgas verwendet werden können.
Das in der Gasbehandlung 8 getrennte, überwiegend CO2-halti- ge kalte Gas 8b wird verdichtet, wobei ein Kompressor mit zwischenstufiger Kühlung eingesetzt wird, um die Kompressionsleistung zu verringern. Ein Teil des verdichteten Gases, z.B. mit den Parametern 60 bar und 1000C, wird in den Puffer 17 eingespeist, in dem ein konstanter Druck mit PC (pressure control) geregelt wird und dann in der Brennstoffförderung zwischen den Austrittskonen der Schleusen und dem Vergaser eingesetzt.
Da ein großer Teil des in die Brennstoffförderung eingespeisten Gases in den Vergaser und nur ein geringer Teil in die Umgebung fließt, können die Schadstoffe CO, Methanol u.a. in Strömen 3b, 3c, 4a, 5a, 5b, 5c häufig akzeptiert werden. Dem in der Schleusung eingesetzten Gasstrom 18b wird dagegen ein sauerstoffhaltiges Gas 16 beigemischt.
Um die Oxidation der Schadstoffe zu beschleunigen, kann das Gemisch erwärmt z.B. in einem Gas- /Gas-Wärmetauscher 15 und einem mit externer Wärme Q beheizten Erhitzer 14 weiter erwärmt und mit einem Katalysator 13 kontaktiert werden. Zusätzlich wird das Gas durch die egzotherme Oxidation erwärmt, so dass der Wärmetauscher 14 bei ausreichend hoher Konzentration der oxidierbaren Stoffe H2, CO, H2S u.a., z.B. > 1%, wegfallen kann. Das Gas wird z.B. im Wärmetauscher 15 bis 1900C und im Erhitzer 14 bis 2200C erwärmt. Im kataly- tischen Reaktor 13 werden CO, Methanol u.a. in deutlich weniger toxische Gase umgewandelt.
Das aus dem Reaktor 13 ausströmende Gas wird im Wärmetauscher 15 bis ca. 1300C gekühlt und in den Puffer 12 geleitet. Mit einem Regler FC (flow control) wird ein annähernd konstanter, durchschnittlicher Durchfluss eingestellt. Die starken Bedarfsschwankungen der Schleusung verursachen damit keine DurchflussSchwankungen im Reaktor 13.
Das zurückgeführte und verdichtete Gas 20a kann alternativ z.B. als Transportgas 4a und 5c oder als Fluidisiergas eingesetzt werden.
Die optimalen Parameter der Oxidierung von CO, Methanol u.a., die Temperatur, die Sauerstoffkonzentration, die Katalysatormenge oder die Verweilzeit im hohen Temperaturbereich, falls kein Katalysator eingesetzt wird, müssen durch wirtschaftliche Analyse bestimmt werden. Da mit steigender Sauerstoffkonzentration die erforderliche Verweil- zeit und die Katalysatormenge verringert werden, ist ein Optimum bei Sauerstoffüberschuss zu erwarten. Hohe Sauerstoffkonzentrationen im Schleusgas könnten jedoch zu Entzündung und Explosion des Gemisches mit staubförmigem Brennstoff führen, insbesondere bei Verwendung von reaktiven Brennstoffen, wie Braunkohle oder biologischen Brennstoffen. Die Sauerstoffkonzentration soll daher nicht höher als 5% sein.
Fig. 3 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Verringerung der Emissionen mit drei C02-Frakionen mit unterschiedlichen Drücken. Der Sauerstoffström 16 wird hier der Fraktion 8b mit dem niedrigsten, z.B. annähernd atmosphärischen Druck beigemischt, das Gemisch wird bis zum Druck der zweiten Fraktion 8c, z.B. 5 bar im 18 LP adiabat verdichtet, wodurch das Gas bis ca. 2000C erwärmt wird und mit 8c vermischt.
Optional kann das Gemisch in 22 und 23 weiter erwärmt werden. Dann erfolgt die Oxidation der Schadstoffe in 24 und die Rückgewinneung der Wärme in 22. Das von den meisten Schadstoffen befreite Niederdruckgas wird verwendet im Niederdruckteil der Kohlebehandlung 22a, durch andere Verbraucher 22b, in der Schleusung und Förderung 22c nach vorheriger Verdichtung im Hochdruckverdichter 18HP, dagegen der Rest wird entspannt im Expander 25, wobei mechanische oder elektrische Energie zurückgewonnen wird.
Das entspannte Gas 25a kann z.B. für die Inertisierung der Kohlemahlanlage verwendet oder in die Atmosphäre freigesetzt werden. Weitere Wärmetauscher, z.B. für die Erwärmung der Ströme 8c, 22d, 25a oder Abkühlung der Ströme 18a, 18b, 22a bis 22c sollen unter Berücksichtigung der technischen und wirtschaftlichen Aspekte in Betracht gezogen werden. Einem Teil des in der Gasbehandlung 8 erzeugten, überwiegend aus CO2 bestehenden Gases 8d wird kein sauerstoffhaltiges Gas beigemischt. Dieses Gas, ggf. nach Verdichtung, wird exportiert und/oder stromabwärts des Vergasers verwendet, z.B. in der Gasentstaubung, Flugaschebehandlung und als Spül- oder Sperrgas, um Nutzgasverluste durch Oxidation von H2 und CO zu vermeiden.
Bei Entspannung der Schleuse 3 wird das Gas wegen der isen- tropen bzw. polytropen Entspannung deutlich abgekühlt, wodurch Eisbildung aus dem Wasserdampf, der aus der Restfeuchte der Kohle stammt, und Kondensation von CO2 den Pro- zess stören könnten. Außerdem wird der Schleusbehälter zy- klisch mit niedrigen Temperaturen konfrontiert, wodurch die Behälterwand mechanisch beansprucht wird, was bei einem zyklischen Vorgang zur Ermüdung des Materiales führt. Um das zu vermeiden wird der Schleusbehälter von außen elektrisch oder mit einem Medium beheizt. Andere Apparate der Brennstoffförderung 2, 4, 5, 9, 10 und die verbindenden Rohrleitungen sollen ebenfalls beheizt werden, um eine Taupunktunterschreitung zu vermeiden.
In den Figuren sind beispielhaft vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt, um den Weg der Schadstoffe bis in die Atmosphäre und die Methode der Verringerung der Emissionen zu veranschaulichen. Die erfindungsgemäße Emissionsbegrenzung ist auch anwendbar für alternative Gestaltungen der BrennstoffSchleusung und Förderung, der Vergasung und der Gasbehandlung, z.B.
- Gravitationsfluss des Brennstoffes aus den Schleusbehältern 3 in den Vorlagebehälter 5
- ohne den LP- Puffer 9 oder mehrere Puffer mit unterschiedlichen Drücken
- mehrere Vorratsbehälter und/oder mehrere Vorlagebehälter
- Vergasung mit Abhitzekessel, trockener Staubabscheidung und Verwendung des rückgeführten Gases als Quenchgas
- Vergasung mit Wasserquench und nasse Staubabscheidung
- CO-Konvertierung im H2S-haltigen Gas aus der Vergasung oder zuerst Entschwefelung des Gases und dann Befeuchtung und CO-Konvertierung
- Einspeisung des sauerstoffhaltigen Gases vor dem Verdichter 18, nach dem Verdichter oder nach einer Teilverdichtung
- ohne den Wärmetauscher 15 und mit einem Gaskühler, z.B. Dampferzeuger, zwischen 13 und 12
- nur ein C02-Strom verlässt die Gasbehandlung, diesem Strom wird sauerstoffhaltiges Gas beigemischt und ein Teil des Gemisches wird verdichtet und unter dem hohen Druck oxi- diert, dagegen der andere Teil wird unter niedrigem Druck behandelt
- nur ein C02-Strom 8c verlässt die Gasbehandlung, diesem Strom wird sauerstoffhaltiges Gas 16c beigemischt, das Gemisch wird mit 22 und 23 erwärmt und Schadstoffe werden katalytisch oxidiert und ein Teil des abgekühlten Gases 22a wird zum Verdichter 18 geleitet, dagegen der Rest wird exportiert.
Das sauerstoffhaltige Gas 16 kann die gleiche Zusammensetzung haben wie der Sauerstoffström für den Vergaser. Üblich in der Vergasung ist ein kryogenisch gewonnenes Gas, das 85 bis 99.8% O2 bis 3% Ar und Stickstoff enthält. Anwendbar sind jedoch auch Luft, eine mit Sauerstoff angereicherte Luft oder ein Stickstoff mit Sauerstoffgehalt von z.B. 2%.
Da das überwiegend aus Kohlendioxid bestehende Gas 8b in Vergasungsanlagen in der Regel aus der nachgeschalteten Gaswäsche gewonnen wird, ist zum Anfahrbetrieb der Gesamtanlage ein importiertes Gas erforderlich, z.B. CO2 oder Stickstoff. Häufig wird die Verwendung von Stickstoff bevorzugt, der für diesen Zweck beispielsweise in flüssiger Phase bevorratet werden kann. Sobald der Betrieb soweit aufgenommen ist, dass in der Gasreinigung das Kohlendioxid separiert wird, erfolgt für den weiteren Regelbetrieb eine Umschaltung auf kohlendioxidhaltiges Gas .
Der Strom 18c zeigt, dass das verdichtete und Schadstoff- arme Gas 18 auch für andere Zwecke eingesetzt werden kann, z.B. als Schleus- und Spülgas in der Flugaschebehandlung. Ein Exportgas mit mittlerem Druck kann aus dem Puffer 9 abgezogen werden und der Strom 1Oe steht unter geringem Überdruck zur Verfügung. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung des Vorratsbehälters 2, der Schleusbehälter 3 und der Nachförderleitung 4b ist ein Beispiel, das hier zur Darstellung der prinzipiellen Abläufe verwendet wird. Es ist vorgesehen, dass die Anzahl der Schleusbehälter größer sein kann. Auch ist vorgesehen, dass die Schleusbehälter über mehrere Nachförderleitungen den Vorlagebehälter 5 versorgen.
Bezugszeichenliste :
1 Brennstoff
2 Vorratsbehälter
3 Schleusbehälter
4 Vereinigungselement
5 Vorlagebehälter
6 Brenner
7 Vergasungsreaktor, Gasabkühlung und Entstaubung
8 Gasbehandlung
9 Gaspuffer
10 Filter
11 Gaserhitzer
12, 17 HP Pufferbehälter
13, 24 Katalytischer Reaktor
14, 23 Gaserhitzer
15, 22 Gas-Gas- Wärmetauscher
16, 16a Sauerstoffhaltiges Gas
18 Verdichter
19 Gaskühler
20 Injektor oder Verdichter
21 Gasmischer
2b, 3b, 5b Gas zur Auflockerung und Fluidisierung
2c, 3c, 4a, 5c Zusätzliches Transportgas
2e, 3e, 5e Entspannungsgas
3a Schleusgas
5a Gas für Druckhaltung
8a Überwiegend H2 und CO, oder nur H2
8b, 8c Unreines CO2
18a Fluidisier- und Transportgas
18b Schleusgas

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Versorgung eines Flugstromvergasungsreaktors
(7) mit Brennstoff (1) aus einem Vorratsbehälter (2) unter Zwischenschaltung wenigstens eines Schleusbehälters (3) und wenigstens eines Vorlagebehälters (5) , wobei in dem Flugstromvergasungsreaktor CO- und H2- und flu- gaschehaltiges Gas erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schleusung und/oder Förderung ein mindestens 10 ppm Vol. CO enthaltendes Gas eingesetzt wird, wobei diesem Gas ein sauerstoffhaltiges Gas zugemischt wird, und dass dieses Gasgemisch auf eine wenigstens 10 % der im Gas enthaltenden Schadstoffe oxidierende Temperatur erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zur Schleusung verwendete sauerstoffhaltige Gas zur Auflockerung des Brennstoffes im Vorratsbehälter (2) und/oder zur Auflockerung und Fluidisierung des Inhaltes des Schleusbehälters (3) und/oder zur Weiterförderung aus dem Schleusbehälter (3) und/oder zur Auflockerung und Fluidisierung im Vorlagebhälter (5) zur Zuführung des Brennstoffes zwischen den Anlageteilen und aus dem Vorlagebehälter (5) und/oder zum Flugstromvergasungsreaktor (7) eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schadstoff- und sauerstoffhaltige Gasgemisch über wenigstens einen Katalysator zur Beschleunigung der Oxida- tion der Schadstoffe geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass das zur Druckanhebung in dem oder den Schleusbehälter (n) (3) eingesetzte Gas (3a) katalytisch oxidiert dagegen das Brennstoff-Transportgas (4a, 5c) nicht katalytisch oxidiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schleusgas (3a) ein Gas mit einem Sauerstoffgehalt kleiner 5 % eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entspannungsgas (5e) aus dem Vorlagebehälter (5) der Druckstufe eines Verdichters (18) und/oder über eine Verdichtungseinrichtung dem oder den Schleusbehälter (n) zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein sauerstoffhaltiges Gas dem überwiegenden Teil des in der Gasbehandlung getrennten kohlendioxidhaltigen Gases beigemischt wird.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009036973A1 (de) 2009-08-12 2011-02-17 Uhde Gmbh Verfahren zur Versorgung eines Flugstromvergasungsreaktors mit kohlenstoffhaltigen Brennstoffen
KR101564870B1 (ko) * 2012-04-09 2015-10-30 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 어닐링로 내 분위기 가스의 노점 저감 방법, 그 장치 및 냉연 어닐링 강판의 제조 방법
DE102012104868B4 (de) * 2012-06-05 2022-07-28 Thilo Kraemer Pneumatischer Förderer für Schüttgüter
DE102012104866B4 (de) * 2012-06-05 2014-10-30 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Verfahren zum Betrieb einer Schüttgutschleuseneinrichtung
DE102013018332A1 (de) * 2013-10-31 2015-04-30 Linde Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Einbringung von festem organischen Einsatzmaterial in eine Vergasungsanlage
EP3200908B1 (de) * 2014-10-01 2019-02-27 Shell International Research Maatschappij B.V. Systeme und verfahren zum einbringen von einsatzmaterial zu einem drucksystem
US10557095B2 (en) 2015-12-14 2020-02-11 Air Products And Chemicals, Inc. Gasification process and feed system
JP6700773B2 (ja) * 2015-12-18 2020-05-27 三菱日立パワーシステムズ株式会社 チャー排出装置、これを有するチャー回収装置及びチャー排出方法、ガス化複合発電設備
JP7331512B2 (ja) * 2019-07-18 2023-08-23 Ｕｂｅマシナリー株式会社 貯蔵設備
CN110760327B (zh) * 2019-10-28 2020-11-13 安徽理工大学 煤炭液化装置及工艺
CN110669551B (zh) * 2019-10-28 2020-11-13 安徽理工大学 煤炭气化系统及方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD147188A3 (de) * 1977-09-19 1981-03-25 Lutz Barchmann Verfahren und vorrichtung zur druckvergasung staubfoermiger brennstoffe
DD145180A3 (de) * 1978-10-16 1980-11-26 Herbert Richter Verfahren zur druckent-und-vergasung von rohbraunkohle
GB2156843A (en) * 1984-02-10 1985-10-16 Hitachi Ltd Method and apparatus for feeding coal in an integrated power and coal gasification plant
JPH0635589B2 (ja) * 1985-04-17 1994-05-11 三菱重工業株式会社 加圧型ガス化炉
FR2589141B1 (fr) * 1985-10-25 1987-12-11 Elf Aquitaine Procede d'elimination des composes soufres contenus dans un gaz residuaire, notamment issu d'une usine a soufre claus, avec recuperation desdits composes sous la forme de soufre
DE3809851A1 (de) * 1988-03-24 1989-10-05 Krupp Koppers Gmbh Verfahren zum foerdern eines feinkoernigen bis staubfoermigen brennstoffes in einen unter erhoehtem druck stehenden vergasungsreaktor
DE3810404A1 (de) 1988-03-26 1989-10-12 Krupp Koppers Gmbh Verfahren und vorrichtung zum pneumatischen foerdern eines feinkoernigen bis staubfoermigen brennstoffes in einen unter erhoehtem druck stehenden vergasungsreaktor
US20030181314A1 (en) * 2001-08-31 2003-09-25 Texaco Inc. Using shifted syngas to regenerate SCR type catalyst
GB0218815D0 (en) * 2002-08-13 2002-09-18 Air Prod & Chem Process and apparatus for the production of hydrocarbon compounds from methane
CN100450901C (zh) * 2005-07-11 2009-01-14 西安热工研究院有限公司 一种多支路出料的干煤粉加压密相输送装置
US20070225382A1 (en) 2005-10-14 2007-09-27 Van Den Berg Robert E Method for producing synthesis gas or a hydrocarbon product
DE102007008690A1 (de) * 2007-02-20 2008-08-21 Linde Ag Erzeugung von Gasprodukten aus Syntheserohgas
DE102007020333A1 (de) 2007-04-30 2008-11-06 Siemens Ag Einsatz von reinem Kohlendioxid als Inertisierungs- und Fördermedium in Staubeintragsystemen für die Kohlenstaubdruckvergasung
DE102007020332A1 (de) * 2007-04-30 2008-11-06 Siemens Ag Einsatz einer Mischung von Kohlendoxid und Stickstoff als Inertisierungs- und Fördermedium in Staubeintragsystemen für die Kohlenstaubdruckvergasung
WO2009064962A2 (en) * 2007-11-14 2009-05-22 Texyn Hydrocarbon, Llc System and method for high pressure synthesis gas processing
US20110071229A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Synthesis Energy Systems, Inc. Synthetic Gas Recycle Apparatus and Methods

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010086008A2 *

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Publication number Publication date
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AU2009338632B2 (en) 2014-12-18
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