DD259875A1

DD259875A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE PARTIAL, NON-CATALYTIC OXIDATION OF GASIFYING GASES

Info

Publication number: DD259875A1
Application number: DD30193187A
Authority: DD
Inventors: Lutz Groeschel; Peter Krieg; Horst Burkhardt; Joachim Heynisch; Andrea Poeschk; Gerhard Richter; Johannes Slabik; Roland Weber; Wolfgang Rabe
Original assignee: Schwarze Pumpe Gas Veb
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1988-09-07

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kohleveredlung, speziell auf die Festbettdruckvergasung von Weichbraunkohle. Das Ziel der Erfindung ist es, die im Rohgas der Festbettdruckvergasung enthaltenen Teere, Oele und Staubpartikel sofort im selben Reaktionsraum in Rohgas umzuwandeln. Das geschieht durch Einbau eines ausgemauerten, wassergekuehlten Einhaengeschachtes, wobei die Schuetthoehe stark reduziert ist, das Vergasungsmittel mit hoher Stroemungsgeschwindigkeit ueber einen Festrost in den Generator gelangt und Rohgastemperaturen innerhalb des Einhaengeschachtes von etwa 1 000C einen Sauerstoffdurchbruch sicher verhindern.The invention relates to the field of coal upgrading, especially to the fixed bed pressure gasification of lignite. The aim of the invention is to convert the tars, oils and dust particles present in the raw gas of the fixed-bed pressure gasification into crude gas immediately in the same reaction space. This is done by installing a walled, water-cooled Einhaengeschachtes, the Schuetthoehe is greatly reduced, the gasification medium with a high flow rate via a solid rust in the generator passes and prevent raw gas temperatures within the Einhaengeschachtes of about 1 000C oxygen breakthrough.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kohleveredlung, speziell auf die Festbettdruckvergasung von Weichbraunkohle.The invention relates to the field of coal upgrading, especially to the fixed bed pressure gasification of lignite.

Characteristic of the known state of the art

Die Vergasung von Kohle im Festbett wird mit den unterschiedlichsten Formen des Einsatzbrennstoffes betrieben. Die vorzugsweise großtechnisch angewendeten Einsatzbrennstoffe sind Knorpel und Briketts mit verschiedenem Wassergehalt. Diese Wassergehalte werden in der Regel durch Trocknung der ursprünglichen, klassierten und/oder aufbereiteten Rohbraunkohle erreicht, wobei die hauptsächlichsten Vorbereitungsprozesse der Rohbraunkohle in gesonderten und technisch aufwendigen Anlagen durchgeführt werden müssen. Die der Kohle danach noch verbleibende Feuchtigkeit von 10 bis 40% wird in der Trockenzone des Gaserzeugers, die oberhalb der Reaktionszone liegt, ausgetrieben und verläßt den Gaserzeuger zusammen mit dem Rohgasstrom in Form von Wasserdampf. In dieser Trockenzone des Gaserzeugers tritt ein den Prozeß negativ beeinflussender hoher Kornzerfall auf.The gasification of coal in a fixed bed is operated with a wide variety of forms of fuel. The preferably industrially applied fuels are cartilage and briquettes with different water content. These water contents are usually achieved by drying the original, classified and / or treated raw lignite, with the main preparation processes of the lignite coal must be carried out in separate and technically complex systems. The remaining 10% to 40% of the coal is expelled in the dry zone of the gas generator, which is above the reaction zone, and leaves the gas generator together with the raw gas stream in the form of water vapor. In this drying zone of the gas generator occurs a process negatively influencing high grain disintegration.

Das u. a. in W. Peters „Kohlevergasung", Verlag Glückauf GmbH, Essen, beschriebene Grundprinzip der Festbettdruckvergasung ist in vielen Modifikationen weiterentwickelt worden. Bekannt sind daher Weiterentwicklungen nach DE-PS 2640180 und 2732544, in denen eine Kombination mit der Wirbelschicht vorgeschlagen wurde. In einigen Lösungen, so u.a. in den DD-WP 38791,110297,119814,121 796,132980,133818 und DE-PS 2705558 werden Wege und Möglichkeiten zur Leistungssteigerung, zum Flüssigschlackenabzug, zur Absenkung des Staubgehaltes im Rohgas und zur Vermeidung von Verschlackungen im Festbettgenerator vorgeschlagen. Das den Gaserzeuger verlassende Rohgas darf nur auf Grund der Feuchtigkeit des eingesetzten Brennstoffes seinen Taupunkt nicht unterschreiten. Taupunktunterschreitungen können Versottungen einzelner Bereiche der Schüttung bewirken, in denen die Vergasungsreaktionen zum Erliegen kommen, als dessen Folge die Möglichkeit von Sauerstoffdurchbrüchen besteht.The U. a. The basic principle of fixed-bed pressure gasification described in W. Peters "Kohlevergasung", Verlag Glückauf GmbH, Essen, has been further developed in many modifications.Therefore, developments according to DE-PS 2640180 and 2732544, in which a combination with the fluidized bed has been proposed, are known , so in the DD-WP 38791,110297,119814,121 796,132980,133818 and DE-PS 2705558 ways and ways to increase performance, liquid slag withdrawal, to reduce the dust content in the raw gas and to avoid slagging in the fixed bed generator are proposed. The raw gas leaving the gas generator must not fall below its dew point due to the moisture of the fuel used. Dew point undershoots can cause sooting of individual areas of the bed in which the gasification reactions come to a standstill, resulting in the possibility of oxygen breakthroughs.

Werden Braunkohleknorpel als Einsatzstoff verwendet, sind hohe, vom Wassergehalt der Rohbraunkohle abhängige Eingahgswassergehalte im Gaserzeuger bekannt. In den DD-WP 120043 und 121796 wird von Wassergehalten um 45% ausgegangen. Bedingt durch die praktische Erfahrungen im Umgang mit Rohbraunkohlen muß jedoch mit Wassergehalten bis 60% bei unbehandelter Knorpelkohle gerechnet werden. Der Reduzierung dieser hohen Wassergehalte und der Steigerung der Standfestigkeit des Vergasungsstoffes dienen Vorbehandlungen der Einsatzkohle beispielsweise nach DE-PS 466617 (Fleißnerung mit gesättigtem Dampf), nach DE-PS 520369 (Fließnerung mit Heißwasser) oder nach DE-PS 626021 (Fleißnerung mit überhitztem Dampf). In einer neueren Erfindung (DD-WP 145180) wird vorgeschlagen, die Vorbehandlung zur Erhöhung der Standfestigkeit und zur Verringerung des Wassergehaltes direkt im Vergasungsgenerator oder im vorgeschalteten Autoklaven unter Generatordruck durchzuführen.If lignite cartilage is used as the starting material, high, depending on the water content of the lignite coal input water content in gas generators are known. In the DD-WP 120043 and 121796 is assumed water contents by 45%. Due to the practical experience in dealing with raw brown coal, however, water contents of up to 60% must be expected for untreated cartilage. The reduction of these high water contents and increasing the stability of the gasification substance are used pretreatments of the feed coal, for example, DE-PS 466617 (Fleißnerung with saturated steam), according to DE-PS 520369 (flowing with hot water) or to DE-PS 626021 (Fleißnerung with superheated steam ). In a recent invention (DD-WP 145180) it is proposed to carry out the pretreatment to increase the stability and to reduce the water content directly in the gasification generator or in the upstream autoclave under generator pressure.

Im Kohlegas-Nordheim-GmbH-Vergasungsprozeß werden dem eigentlichen Festbettdruckvergaser ein Rohgaswärmeübertrager einschließlich Dampfüberhitzung und Zyklonabscheidung nachgeschaltet. Dieses mehrstufige Verfahren weist einen erhöhten apparativen Aufwand auf. Erwähnt werden sollen zur Vollständigkeit noch die Vergasungsverfahren für Kohle in Metallschmelzen. Hier erfolgt derTransport der Kohle von unten nach oben durch die erhitzte Metallschmelze (DE-PS 2520883, DE-PS 1902558, DE-PS 2521 080, DE-PS 2713864). Diese Verfahren nehmen jedoch eine Sonderstellung unter den technisch realisierten Vergasungsverfahren ein.In the coal gas Nordheim GmbH gasification process the actual fixed bed pressure carburetor, a crude gas heat exchanger downstream steam superheating and cyclone separation. This multi-stage process has an increased expenditure on equipment. Mention should be made of completeness nor the gasification of coal in molten metal. Here, the coal is transported from the bottom to the top through the heated molten metal (DE-PS 2520883, DE-PS 1902558, DE-PS 2521 080, DE-PS 2713864). However, these methods occupy a special position among the technically realized gasification processes.

Die im Verfahren anfallenden Teere, Öle und Staub werden nach allen praktizierten Lösungen in nachgeschalteten Anlagen abgeschieden und werden entweder einer stofflichen Nutzung zugeführt oder zur energetischen Nutzung in den Vergaser zurückgeführt. Mit dieser Rückführung ist eine Crackung der Kohlenwasserstoffe und ein Transport derfesten Bestandteile in die Vergasungszone verbunden. Damit erhöht sich die Gasausbeute und verbessert sich der Kohleeinsatz. Zur Durchführung dieser Rückführung ist ein erheblicher apparativer Aufwand verbunden.The tars, oils and dust accumulated in the process are separated into downstream plants according to all practiced solutions and are either sent for material use or returned to the gasifier for energy use. This recycling involves cracking of the hydrocarbons and transport of the solid components into the gasification zone. This increases the gas yield and improves the use of coal. To carry out this feedback a considerable amount of equipment is required.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, das Verfahren der Festbettdruckvergasung von Kohle weiter zu effektivieren, sicherer zu machen und damit die Aufwendungen für die Aufarbeitung der Abprodukte zu reduzieren.The object of the invention is to further enhance the process of fixed-bed pressure gasification of coal, to make it safer and thus to reduce the expenses for the processing of the waste products.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die zwangsläufig im Prozeßder Festbettdruckvergasung im Rohgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe und Staubpartikel auf ökonomisch, effektivste Art und Weise in Rohgas umzuwandeln. Die Rohgasaustrittstemperaturen aus dem Festbettdruckvergaser liegen weit unter der sicherheitstechnisch-notwendigen Zündtemperatur zur sicheren Vermeidung von Sauerstoffdurchbrüchen in nachgeschalteten Anlagen. Mit der Einsparung von Vorbehandlungsstufen der Einsatzkohle steigt deren Wassergehalt an, gleichzeitig fällt dadurch die Rohgasaustrittstemperatur. Besondere Kriterien zur Vermeidung von gefährlichen Betriebszuständen sind durch den Betreiber dieser Anlagen zu berücksichtigen.The object of the invention is to convert the inevitably contained in the process of fixed-bed pressure gasification in the raw gas hydrocarbons and dust particles in an economical, most effective manner in raw gas. The raw gas outlet temperatures from the fixed-bed pressure carburetor are well below the safety-related ignition temperature for the reliable prevention of oxygen breakthroughs in downstream systems. With the saving of pre-treatment stages of the charcoal increases their water content, at the same time thereby falls the raw gas outlet temperature. Special criteria for avoiding dangerous operating conditions must be taken into account by the operator of these systems.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oxidation sich zum Teil am festen Brennstoff und zum Teil im Gas des Festbettdruckvergasers vollzieht. Die Temperatur im Gasraum liegt bei größer 800⁰C, vorzugsweise bei 1000⁰C. Die Brennstoffschüttung wird stark verringert. Das geschieht durch Anordnung eines Einhängeschachtes von einer Länge und einem Durchmesser, die in Abhängigkeit zur Höhe der Brennstoffschüttung stehen. Der Einhängeschacht ist wie der Generator mit Feuerfestmaterial ausgemauert und ist wassergekühlt, wobei das Kühlsystem mit dem Wassermantel des Generators kommuniziert. Die Ausmauerung des Generators mit Feuerfestmaterial erfolgt zur Gewährleistung der notwendigen Zündtemperatur.According to the invention the object of the invention is achieved in that the oxidation takes place partly on the solid fuel and partly in the gas of Festbettdruckvergasers. The temperature in the gas space is greater than 800 ⁰ C, preferably at 1000 ⁰ C. The fuel bed is greatly reduced. This is done by arranging a Einhängeschachtes of a length and a diameter, which are dependent on the height of the fuel bed. The hanger is, like the generator, lined with refractory material and is water-cooled, with the cooling system communicating with the water jacket of the generator. The lining of the generator with refractory material is done to ensure the necessary ignition temperature.

Das Vergasungsmittel wird mit hoher Anströmgeschwindigkeit durch einen Festrost in den Vergaser eingespeist. In dem Rohgasabgang wird zwecks Temperaturreduzierung ein Teil des phenolfreien Quenchwassers eingespritzt. Die im Waschkühler und allen anderen Kühlstufen anfallenden Kondensate sind somit erfindungsgemäß phenolfrei und bedürfen keiner gesonderten Weiterverarbeitung.The gasification agent is fed at high flow rate through a solid grid in the carburetor. In the crude gas outlet part of the phenol-free quench water is injected for the purpose of temperature reduction. The resulting in the wash cooler and all other cooling stages condensates are thus according to the invention phenol-free and require no separate further processing.

Ausführungsbeispiei

Die Erfindung soll im folgendem anhand einer Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

In dem Festbettdruckvergaser 1 (Durchmesser 3,6 m) wird diskontinuierlich Brennstoff 2 eingeschleust. Dieser umgibt den Einhängeschacht 3, der mit Feuerfestmaterial ausgemauert und wassergekühlt ist. Dieser hat eine Länge von 4m und einen Innendurchmesser von 1,5m. Über dem Festrost 4 bildet sich eine ca. 1 m hohe Brennstoffschüttung 5 aus. Die für den Prozeß erforderliche Wärme wird durch partielle Verbrennung mittels Sauerstoff erzeugt, dem Dampf als Temperaturmoderator zugesetzt wird. Dieses Vergasungsmittel 6 wird mit hoher Geschwindigkeit (30-80 m/s) über dem Festrost 4 verteilt, um den Stoff- und Wärmeaustausch in der Schüttung 5 ohne Drehbewegung des Rostes zu sichern. Die Asche 7 wird mittels Räumer 8 aus dem Festbettdruckvergaser 1 ausgetragen.In the fixed bed pressure carburetor 1 (diameter 3.6 m), fuel 2 is discontinuously introduced. This surrounds the hanging slot 3, which is lined with refractory material and water cooled. This has a length of 4m and an inner diameter of 1.5m. About the solid grid 4, an approximately 1 m high fuel bed 5 forms. The heat required for the process is generated by partial combustion by means of oxygen, to which steam is added as a temperature moderator. This gasification agent 6 is at high speed (30-80 m / s) distributed over the fixed grate 4 to ensure the mass and heat exchange in the bed 5 without rotation of the grate. The ash 7 is discharged by means of scraper 8 from the fixed bed pressure carburetor 1.

Entsprechend dem Verhältnis Dampf zu Sauerstoff im Vergasungsmittel 6 herrscht im Gasraum 9 eine Temperatur von größer 800⁰C, vorzugsweise von 1 000⁰C. Damit werden mit Sicherheit explosible Gas-Sauerstoff-Gemische verhindert und das erzeugte Rohgas 10 ist frei von Teer, Ölen, Phenolen und ähnlichen Schadstoffen. In den Rohgasabgang wird zur Abkühlung des Rohgases phenolfreies Quenchwasser 11 eingespritzt. Die Waschung und Kühlung des Rohgases 10 im Waschkühler 12 erfolgt ebenfalls mit phenolfreiem üuenchwasseri. Damit sind alle ausgeschleusten Kondensate einschließlich des Waschkühlerkondensates 13 phenolfrei und'bedürfen keinerlei Sonderbehandlung. Das auf ca. 200⁰C gekühlte Rohgas wird in nachgeschalteten Anlagen weiter abgekühlt und hat folgende Zusammensetzung:According to the ratio of vapor to oxygen in the gasification agent 6 prevails in the gas chamber 9, a temperature of greater than 800 ⁰ C, preferably from 1 000 ⁰ C. This will certainly prevent explosive gas-oxygen mixtures and the raw gas 10 is free of tar, oils , Phenols and similar pollutants. In the crude gas outlet phenol-free quench water 11 is injected to cool the raw gas. The washing and cooling of the raw gas 10 in the scrubber 12 is also carried out with phenol-free üuenchwasseri. Thus, all discharged condensates including the wash cooler condensate 13 are phenol-free and 'require no special treatment. The cooled to about 200 ⁰ C raw gas is further cooled in downstream systems and has the following composition:

CO₂: 25Vol.-% H₂: 30Vol.-%CO ₂ : 25% by volume H ₂ : 30% by volume

CO : 38Vol.-% CH₄: 5Vol.-%CO: 38% by volume CH ₄ : 5% by volume

N₂: 2Vol.-%N ₂ : ₂ vol.%

Claims

1. A process for the partial, non-catalytic oxidation of Druckvergasungsrohgasen with. Discontinuous entry of preferably grubenfeuchter cartilage and discharge of the ashes on a solid grid, and water-cooled Öoppelmantel, characterized by temperatures in the gas space of the carburetor of about 1 000 ⁰ C and by a fuel storage height of a maximum of 1 m above the freeze, by high flow rate of the gasification agent and further by injecting phenol-free quench water into the crude gas outlet.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by a water-cooled, bricked-in manhole, which has a generator diameter of 3.6 m, a length of 4m and an inner diameter of 1.5 m and whose cooling has a communicating with the cooling system of the generator compound.