DE102007006980A1 - Solid fuel gasification method, involves spraying gasification agent in freeboard, and spraying gasification agent over gasification agent nozzle in height of one meter to five meter through upper limit of fluidized bed in free board - Google Patents
Solid fuel gasification method, involves spraying gasification agent in freeboard, and spraying gasification agent over gasification agent nozzle in height of one meter to five meter through upper limit of fluidized bed in free board Download PDFInfo
- Publication number
- DE102007006980A1 DE102007006980A1 DE102007006980A DE102007006980A DE102007006980A1 DE 102007006980 A1 DE102007006980 A1 DE 102007006980A1 DE 102007006980 A DE102007006980 A DE 102007006980A DE 102007006980 A DE102007006980 A DE 102007006980A DE 102007006980 A1 DE102007006980 A1 DE 102007006980A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gasification
- fluidized bed
- gasification agent
- meter
- oxygen
- 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.)
- Granted
Links
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 title claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 19
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 24
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 6
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 6
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
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
- C10J3/48—Apparatus; Plants
- C10J3/482—Gasifiers with stationary fluidised bed
-
- 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
- C10J3/72—Other features
- C10J3/721—Multistage gasification, e.g. plural parallel or serial gasification stages
-
- 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
- C10J2200/152—Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
-
- 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
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/093—Coal
-
- 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
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
-
- 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
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0959—Oxygen
-
- 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
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0969—Carbon dioxide
-
- 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
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0973—Water
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe in der Wirbelschicht unter erhöhtem Druck unter Verwendung von Vergasungsmittelgemischen, bestehend aus Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei staubbeladenes Rohgas oberseitig und Bodenprodukt unterseitig des Vergasungsraumes des Wirbelschichtvergasers abgezogen werden und bei dem auf eine externe Nachbehandlung der Feinstäube nahezu verzichtet werden kann.The The invention relates to a process for the gasification of solid fuels in the fluidized bed under elevated pressure using of Vergasungsmittelgemischen, consisting of oxygen and water vapor and / or carbon dioxide, wherein dust-laden raw gas on the upper side and Bottom product below the gasification chamber of the fluidized bed gasifier be deducted and in the case of an external aftertreatment of Fine dust can be almost dispensed with.
Der Vergasungsraum des Wirbelschichtvergasers besteht üblicherweise aus einer Wirbelschicht und einem über der Wirbelschicht angeordnetem Freeboard. In die Wirbelschicht und häufig auch in das Freeboard werden die Vergasungsmittel mittels Vergasungsmitteldüsen, die in so genannten Düsenebenen auf unterschiedlicher Höhe des Vergasungsraumes angeordnet sind, eingedüst. Die Vergasungsmittel bestehen in der Regel aus Sauerstoff O2 und Wasserdampf H2O (g) oder Luft. Es kann auch Kohlendioxid CO2 als Vergasungsmittel vorgesehen werden.The gasification space of the fluidized-bed gasifier usually consists of a fluidized bed and a freeboard arranged above the fluidized bed. In the fluidized bed and often in the freeboard, the gasification means are injected by means of Vergasungsmitteldüsen, which are arranged in so-called nozzle levels at different heights of the gasification chamber. The gasification agents are usually oxygen O 2 and water vapor H 2 O (g) or air. It is also possible to provide carbon dioxide CO 2 as a gasification agent.
Die bei der Vergasung fester Brennstoffe im Vergasungsraum des Wirbelschichtvergasers entstehenden Vergasungsrückstände bestehen aus Aschen und Restkoksen. Sofern im Vergasungsraum flüssige Brennstoffe oder zu entsorgende Flüssigkeiten mitvergast werden, kommen deren Vergasungsrückstände, die sich aus mineralischen oder metallischen Rückständen und Restkoksen (bestehend aus Kokskohlenstoff und Aschen) zusammensetzen, hinzu. Die Vergasungsrückstände sind hinsichtlich ihrer Körnung in grobkörnige und feinkörnige Vergasungsrückstände zu unterteilen. Erstere werden unterseitig des Vergasungsraumes als Bodenprodukt abgezogen, letztere verlassen den Vergasungsraum oberseitig mit dem Rohgas als Feinstäube. Die Feinstäube werden in einem dem Wirbelschichtvergaser nachgeschalteten Staubabscheider aus dem staubbeladenen Rohgas abgeschieden. Auf Grund des hohen Anteils an Kokskohlenstoff müssen die Feinstäube weiter aufbereitet werden. Eine Möglichkeit besteht darin, sie einer externen Feuerung zuzuführen. Hierzu müssen die Feinstäube unter Druck abgekühlt, aus dem Drucksystem ausgeschleust und schließlich einem Verbrennungskessel zugeführt werden. Nach der Verbrennung werden die Verbrennungsaschen aus den Rauchgasen abgeschieden. Der Prozess der thermischen Behandlung ist mehrstufig, sehr aufwendig und mindert die Effizienz des Gesamtprozesses.The in the gasification of solid fuels in the gasification chamber of the fluidized bed gasifier resulting gasification residues consist of ashes and residual cokes. If in the gasification room liquid fuels or liquids to be disposed of mitvergast be come their gasification residues, which are mineral or metallic residues and residual cokes (consisting of from coke and ashes). The gasification residues are in terms of their grain size in coarse grained and fine-grained gasification residues to divide. The former are below the gasification room withdrawn as a bottoms product, the latter leave the gasification room Upper side with the raw gas as fine dust. The fine dusts be in a the fluidized bed gasifier downstream dust collector separated from the dust-laden raw gas. Due to the high Proportion of coking carbon must be the fine dust be further processed. One possibility is to feed them to an external furnace. To do this the particulate matter cooled under pressure, from the Pressure system discharged and finally a combustion boiler be supplied. After combustion, the combustion ash separated from the flue gases. The process of thermal treatment is multi-level, very complex and reduces the efficiency of the overall process.
Eine weitere Möglichkeit, die Feinstäube nachzubehandeln, besteht darin, sie in den Wirbelschichtvergaser zurückzuführen und auf diese Weise deren Verweilzeit im Vergasungsraum zu erhöhen. Bei der Vergasung bilden sich allerdings sehr feinkörnige Aschen, die ebenfalls mit dem Rohgas ausgetragen werden. Die Beladung des staubbeladenen Rohgases mit diesen feinkörnigen Aschen würde so stark ansteigen, dass eine vollständige Rückführung der Feinstäube nicht mehr möglich wäre. Ein großer Teil der Feinstäube müsste unter Inkaufnahme der vorstehend beschriebenen Nachteile weiterhin in einer externen Nachverbrennung nachbehandelt werden.A Another possibility to treat the fine dust, is to return them to the fluidized bed gasifier and in this way to increase their residence time in the gasification space. at the gasification, however, form very fine-grained ashes, which are also discharged with the raw gas. The loading of the dust-laden raw gas with these fine-grained ashes would rise so much that a full Return of the fine dusts no longer it is possible. A large part of the fine dust would have to accept the disadvantages described above be further treated in an external afterburning.
Zur
Lösung des Problems wird in
In
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Behandlung von Feinstäuben bei der Wirbelschichtvergasung fester Brennstoffe unter erhöhtem Druck bereitzustellen, das es gestattet, auf eine externe Nachbehandlung der Feinstäube möglichst vollständig zu verzichten.The The object of the invention is a method of treatment of fine dusts in fluidized bed gasification of solid fuels under increased pressure, which allows to an external aftertreatment of the fine dust possible completely renounce.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe in der Wirbelschicht unter erhöhtem Druck unter Verwendung von Vergasungsmittelgemischen, bestehend aus Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei staubbeladenes Rohgas oberseitig und Bodenprodukt unterseitig des Vergasungsraumes des Wirbelschichtvergasers abgezogen werden und wobei Vergasungsmittel mit unterschiedlichen Zusammensetzungen in den Vergasungsraum eingedüst werden, dadurch gelöst,
- – dass die dem Vergasungsraum insgesamt zugeführten Vergasungsmittel in erste und zweite Vergasungsmittel aufgetrennt werden,
- – dass die ersten Vergasungsmittel in die Wirbelschicht und die zweiten Vergasungsmittel in das Freeboard eingedüst werden,
- – dass die zweiten Vergasungsmittel weit überwiegend oder vollständig aus Sauerstoff (> 60 Vol.-%) bestehen und mindestens 20% und höchstens 50% des insgesamt zugeführten Sauerstoffes und 0% bis höchstens 25% des insgesamt zugeführten Wasserdampfes umfassen
- – und dass die zweiten Vergasungsmittel über mindestens eine Vergasungsmitteldüse in einer Höhe von 1 m bis höchstens 5 m über der oberen Begrenzung der Wirbelschicht mit Gasströmungsgeschwindigkeiten von > 20 m/s in das Freeboard eingedüst werden.
- - That the total gasification agent supplied to the gasification space are separated into first and second gasification agent,
- That the first gasification agents are injected into the fluidized bed and the second gasification agents are injected into the freeboard,
- - That the second gasification means largely or entirely of oxygen (> 60 vol .-%) and comprise at least 20% and at most 50% of the total oxygen supplied and 0% to at most 25% of the total supplied water vapor
- - And that the second gasification agents are injected via at least one gasification agent nozzle at a height of 1 m to no more than 5 m above the upper boundary of the fluidized bed with gas flow velocities of> 20 m / s in the freeboard.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass bei geeigneter Auftrennung und Zuführung der Vergasungsmittel die Asche der zurückgeführten Feinstäube in ihrer Körnung durch Schmelzagglomeration überwiegend bis vollständig soweit vergrößert werden kann, dass die sich bildenden Schmelzagglomerate nach unten sinken und als Bodenprodukt aus dem Wirbelschichtvergaser ausgetragen werden. Durch diese Form der thermischen Nachbehandlung wird dem Rohgas genügend Feinstaub entzogen, um die im Rohgas verbleibenden und im Staubabscheider abgeschiedenen Feinstäube weitestgehend bis vollständig in den Wirbelschichtvergaser zurückführen zu können.The Invention makes use of the knowledge that with suitable Separation and supply of the gasification agent the ash the returned fine dust in their Graining predominantly due to melt agglomeration to be fully enlarged can that the melting enamel agglomerates drop down and discharged as a bottom product from the fluidized bed gasifier. By this form of thermal treatment is the raw gas deprived of enough fine dust to those remaining in the raw gas and In the dust collector separated fine dust as far as possible completely back into the fluidized bed gasifier to be able to.
Bei der Durchführung der Schmelzagglomeration spielt die Strömungszirkulation oberhalb der Wirbelschicht eine zentrale Rolle. Im Freeboard des Wirbelschichtvergasers oberhalb der so genannten Splash-Zone bildet sich eine Zone der zentralen Aufwärtsströmung mit nach oben hin abnehmenden Beladungen an Feinstäuben und eine die Zone der zentralen Aufwärtsströmung umfassende, ringförmige Zone der Abwärtsströmung mit nach unten hin zunehmenden Beladungen an Feinstäuben aus. Der Strömungsquerschnitt der Zone der zentralen Aufwärtsströmung erweitert sich nach oben hin und umfasst spätestens am Vergaserkopf den zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt des Vergasungsraumes. In der erfindungsgemäßen Weise werden die zweiten Vergasungsmittel, die überwiegend bis vollständig aus Sauerstoff (> 60 Vol.-%) bestehen, mit hoher Geschwindigkeit (> 20 m/s) in diese zentrale Aufwärtsströmung eingedüst. Dadurch steigt die Temperatur in der Aufwärtsströmung vorrangig durch die homogenen, exothermen Reaktionen der Gasverbrennung, bei der aus den Brenngasen (Wasserstoff H2, Kohlenmonoxid CO und Methan CH4) Kohlendioxid CO2 und Wasserdampf H2O entstehen, sehr stark an. Damit die zweiten Vergasungsmittel durch die Zone der ringförmigen Abwärtsströmung in die Zone der zentralen Aufwärtsströmung gelangen, sind Gasaustrittsgeschwindigkeiten von mindestens 20 m/s ausreichend.When performing melt agglomeration, the flow circulation above the fluidized bed plays a central role. In the freeboard of the fluidized bed gasifier above the so-called splash zone, a zone of the central upflow with decreasing loads of particulate matter and forming a zone of the central upflow, annular zone of the downward flow with increasing downwards loadings of fine dust forms. The flow cross section of the zone of the central upward flow widens upward and at the latest at the gasifier head comprises the available flow cross section of the gasification space. In the manner according to the invention, the second gasification agents, which predominantly or completely consist of oxygen (> 60% by volume), are injected at high velocity (> 20 m / s) into this central upward flow. As a result, the temperature rises in the upward flow primarily by the homogeneous, exothermic reactions of gas combustion, in which arise from the fuel gases (hydrogen H 2 , carbon monoxide CO and methane CH 4 ) carbon dioxide CO 2 and water vapor H 2 O, very strong. For the second gasification agents to pass through the zone of annular downflow into the zone of central upflow, gas exit velocities of at least 20 m / s are sufficient.
Durch die hohen Reaktionsgeschwindigkeiten der homogenen Oxidationsreaktionen („gemischt ist gleich reagiert") kommt es oberhalb des Ortes der Zuführung der zweiten Vergasungsmittels zu einer in der Längsausdehnung begrenzten hot spot – Zone in der Zone der zentralen Aufwärtsströmung. Die spontan einsetzende Volumenexpansion sorgt für eine intensive Quervermischung, die mit einer Verbreitung der hohen Temperaturen über den Querschnitt der Aufwärtsströmung einhergeht. Nahezu der gesamte Feinstaub muss diese hot spot – Zone mit höchsten Temperaturen passieren.By the high reaction rates of the homogeneous oxidation reactions ("Mixed is the same reaction") it comes above the Place of supply of the second gasifying agent to a in the longitudinal extension limited hot spot - zone in the zone of the central upward flow. The Spontaneous volume expansion provides for an intensive Cross-mixing, with a diffusion of high temperatures over the cross section of the upward flow is accompanied. Almost all the particulate matter needs this hot spot zone with the highest temperatures.
Der Temperaturanstieg in dieser Zone ist größer, wenn die Beladung des Gases mit Kokskohlenstoff geringer ist und umgekehrt. Mit steigender Beladung an Kokskohlenstoff nehmen die endothermen, heterogenen Vergasungsreaktionen zu und es kommt zu einer Dämpfung des Temperaturanstieges. Die Eindüsung der zweiten Vergasungsmittel ist bezüglich der Temperaturerhöhung oberhalb der Wirbelschicht (ab ca. 1 m oberhalb der Wirbelschicht) und besonders in den feststoffarmen Strömungsgebieten oberhalb der Splash-Zone (bis ca. 5 m oberhalb der Wirbelschicht) wirkungsvoll. Werden nun mindestens 20% und höchstens 50% des insgesamt zugeführten Sauerstoffes und 0 bis höchstens 25% des insgesamt zugeführten Wasserdampfes als zweite Vergasungsmittel zugeführt, steigen die Temperaturen in der Zone der zentralen Aufwärtsströmung auf Werte, die in Höhe oder oberhalb der Erweichungstemperaturen der feinen Aschen liegen. Dabei muss prozentual mehr Sauerstoff zugeführt bzw. der Volumenanteil des Sauerstoffes erhöht werden, je größer die Temperaturdifferenz zwischen der Ascheerweichungstemperatur und der Temperatur der Wirbelschicht und je größer die Konzentration an Kokskohlenstoff ist. Dabei ist zu beachten, dass durch die Auftrennung der Vergasungsmittel die Temperatur, die sich in der Wirbelschicht einstellt, der kinetischen Reaktionsendtemperatur näher kommt, wobei der höhere Anteil endotherm reagierender Vergasungsmittel zu einem höheren Kohlenstoffumsatz in der Wirbelschicht führt. Die kinetische Reaktionsendtemperatur wird von der Reaktionsfähigkeit des Kokskohlenstoffes und damit von den Eigenschaften der eingesetzten Brennstoffe bestimmt. Die Temperaturdifferenz zwischen der Ascheerweichungstemperatur und der Wirbelschichttemperatur wird im Folgenden als Temperaturfenster für die endothermen Reaktionen bezeichnet.The temperature increase in this zone is greater when the loading of the gas with coking coal is lower and vice versa. With increasing loading of coking carbon, the endothermic, heterogeneous gasification reactions increase and there is a damping of the temperature rise. The injection of the second gasification agent is effective with respect to the temperature increase above the fluidized bed (from about 1 m above the fluidized bed) and especially in the low-solids flow areas above the splash zone (up to about 5 m above the fluidized bed). Now, when at least 20% and at most 50% of the total supplied oxygen and 0 to at most 25% of the total water vapor supplied are fed as second gasification agents, the temperatures in the central upflow zone rise to levels equal to or above the softening temperatures of the fine ashes lie. In this case, more oxygen must be added as a percentage or the volume fraction of the oxygen increased the greater the temperature difference between the ash softening temperature and the temperature of the fluidized bed and the greater the concentration of coking carbon. It should be noted that the separation of the gasification agent, the temperature that occurs in the fluidized bed, the kinetic reaction temperature comes closer, the higher proportion of endothermic gasification agent leads to a higher carbon conversion in the fluidized bed. The kinetic reaction end temperature is determined by the reactivity of the coking carbon and thus by the properties of the fuels used. The temperature difference between the ash softening temperature and the fluidized bed temperature is referred to below as the temperature window for the endothermic reactions.
Im Falle eines kleinen Temperaturfensters von ca. < 200 K ist es möglich, die zweiten Vergasungsmittel kurz oberhalb der Wirbelschicht in der Splash-Zone oder sogar am oberen Ende der Wirbelschicht einzudüsen.in the In case of a small temperature window of approx. <200 K, it is possible to use the second gasification agent just above the fluidized bed in the splash zone or even at the upper end of the fluidized bed.
In der Zone der zentralen Aufwärtsströmung werden nahezu die gesamten mit der Gasströmung mitgeführten feinen Aschen zumindest erweicht, geschmolzen und agglomeriert. Die hohen Temperaturen der Schmelzagglomeration begünstigen die eluatfeste Einbindung flüchtiger Alkalien und Schwermetalle in die sich bildende Schlacke. Durch die mit der Agglomeration einhergehende Kornvergrößerung können die Schmelzagglomerate vom Gasstrom nicht mehr getragen werden. Sie gelangen in die ringförmige Abwärtsströmung und somit nach unten in die Wirbelschicht und von dort in den Bodenabzug.In the zone of the central upward flow almost the entire entrained with the gas flow fine ash at least softened, melted and agglomerated. The high temperatures promote melt agglomeration the eluate-resistant incorporation of volatile alkalis and heavy metals into the forming slag. By the associated with the agglomeration Grain enlargement can the melt agglomerates no longer be carried by the gas stream. You get into the annular downward flow and thus down into the fluidized bed and from there into the bottom draw.
Die endothermen, heterogenen Reaktionen der Vergasung des mitgeführten Kokskohlenstoffes mit Kohlendioxid CO2 und Wasserdampf H2O laufen deutlich langsamer als die homogenen Verbrennungsreaktionen ab. Sie kommen mit zunehmender Höhe in der Zone der zentralen Aufwärtsströmung sowie in der Zone der ringförmigen Abwärtsströmung zum Tragen. Dadurch bedingt, sinken die Temperaturen in diesen Gebieten auf Werte unter die Ascheerweichungstemperaturen, so dass weder am Gasaustritt des Wirbelschichtvergasers noch in Wandnähe die Gefahr der Anhaftung erweichter oder geschmolzener Aschepartikel besteht.The endothermic, heterogeneous reactions of the gasification of the entrained coking carbon with carbon dioxide CO 2 and water vapor H 2 O proceed much more slowly than the homogeneous combustion reactions. They come into play with increasing altitude in the zone of the central upflow as well as in the zone of the annular downflow. As a result, the temperatures in these areas fall to values below the ash softening temperatures, so that there is no risk of adhesion of softened or melted ash particles neither at the gas outlet of the fluidized bed gasifier nor near the wall.
Die im konkreten Anwendungsfall einzustellenden Werte des prozentual zuzuführenden Sauerstoffes und der Konzentration des Sauerstoffes der zweiten Vergasungsmittel werden entsprechend der jeweiligen Brennstoffe und der Bedingungen des Wirbelschichtvergasers angepasst. Um die Aufgabe der Agglomeration der Asche im gewünschten Umfang zu erfüllen, wird prozentual so wenig wie möglich Sauerstoff und in so geringer Konzentration wie möglich eingesetzt. Als weiterer Vorteil der Erfindung ist zu nennen, dass durch die hohen Temperaturen in der Zone der zentralen Aufwärtsströmung organische Spurenstoffe gegenüber dem Stand der Technik stärker thermisch zersetzt und daher die Konzentrationen insbesondere der aromatischen Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Naphthalin abgesenkt werden.The values to be set in the concrete case of application supplied oxygen and the concentration of oxygen the second gasification agent are according to the respective Fuel and the conditions of the fluidized bed gasifier adapted. To the task of agglomeration of ashes in the desired To fulfill the scope, as little oxygen as possible in percentage and used in as low a concentration as possible. Another advantage of the invention is to be mentioned that by the high temperatures in the zone of the central upward flow organic trace substances over the prior art stronger thermally decomposed and therefore the concentrations in particular the lowered aromatic hydrocarbons such as benzene and naphthalene become.
Anhand
des in
Sauerstoff
(
Die
mengenmäßige Auftrennung der Vergasungsmittel
(
Durch
die Zuführung der zweiten Vergasungsmittel (
Die
staubbeladenen Rohgase (
- 11
- WirbelschichtvergaserFluidized bed gasifier
- 22
- Kohleeintragcoal entry
- 33
- TrockenbraunkohleDry lignite
- 44
- Vergasungsraumgasification chamber
- 55
- Wirbelschichtfluidized bed
- 66
- Freeboardfreeboard
- 77
- oberes Ende der Wirbelschichtupper End of the fluidized bed
- 88th
- Vergasungsmittelgasification agent
- 99
- Sauerstoffoxygen
- 1010
- WasserdampfSteam
- 1111
- Gasaustrittgas outlet
- 1212
- erster Sauerstofffirst oxygen
- 1313
- erster Wasserdampffirst Steam
- 1414
- erste Vergasungsmittelfirst gasification agent
- 1515
- zweiter Sauerstoffsecond oxygen
- 1616
- zweiter Wasserdampfsecond Steam
- 1717
- zweite Vergasungsmittelsecond gasification agent
- 1818
- VergasungsmitteldüsenGasification agent nozzles
- 1919
- Düsenebenennozzle levels
- 2020
- Mischermixer
- 2121
- Düsenebenenozzle plane
- 2222
- VergasungsmitteldüsenGasification agent nozzles
- 2323
- Zone der zentralen AufwärtsströmungZone the central upflow
- 2424
- hot spot – Zonehot spot zone
- 2525
- Zone der ringförmigen AbwärtsströmungZone the annular downflow
- 2626
- Bodenabzugfloor deduction
- 2727
- staubbeladene Rohgasedust-laden raw gases
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 4413923 [0005] - DE 4413923 [0005]
- - EP 1201731 A1 [0006] - EP 1201731 A1 [0006]
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102007006980A DE102007006980B4 (en) | 2007-02-07 | 2007-02-07 | Process for the gasification of solid fuels in the fluidized bed under elevated pressure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102007006980A DE102007006980B4 (en) | 2007-02-07 | 2007-02-07 | Process for the gasification of solid fuels in the fluidized bed under elevated pressure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102007006980A1 true DE102007006980A1 (en) | 2008-08-14 |
| DE102007006980B4 DE102007006980B4 (en) | 2009-03-19 |
Family
ID=39597619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102007006980A Expired - Fee Related DE102007006980B4 (en) | 2007-02-07 | 2007-02-07 | Process for the gasification of solid fuels in the fluidized bed under elevated pressure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102007006980B4 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011075438A1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-08 | Bilfinger Berger Industrial Services Gmbh | Process and apparatus for producing synthesis gas from carbon dioxide-containing educts by gasification |
| DE102021134191A1 (en) | 2021-12-22 | 2023-06-22 | BHYO GmbH | Process and plant network for the production of synthesis gas |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016210350B4 (en) | 2016-06-10 | 2018-01-18 | Technische Universität Bergakademie Freiberg | Gasification reactor for the production of synthesis gases from solid gasification substances with the aid of oxygen-containing gasification agents |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60173093A (en) * | 1984-02-17 | 1985-09-06 | Babcock Hitachi Kk | Spouting bed coal gasifying oven |
| EP0030323B1 (en) * | 1979-12-08 | 1986-05-07 | Rheinische Braunkohlenwerke AG. | Process for operating a fluidized bed reactor for gasifying carbonaceous material |
| DE4413923A1 (en) | 1994-04-21 | 1995-10-26 | Rheinische Braunkohlenw Ag | Synthesis gas prodn. in fluidised bed gasifier |
| DE19748043C2 (en) * | 1996-10-31 | 2000-11-23 | Nippon Kokan Kk | Process for operating a gasification and melting furnace |
| EP1201731A1 (en) | 2000-10-26 | 2002-05-02 | RWE Rheinbraun Aktiengesellschaft | Process for fluidized bed gasifying carbon containing solids and gasifier therefor |
-
2007
- 2007-02-07 DE DE102007006980A patent/DE102007006980B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0030323B1 (en) * | 1979-12-08 | 1986-05-07 | Rheinische Braunkohlenwerke AG. | Process for operating a fluidized bed reactor for gasifying carbonaceous material |
| JPS60173093A (en) * | 1984-02-17 | 1985-09-06 | Babcock Hitachi Kk | Spouting bed coal gasifying oven |
| DE4413923A1 (en) | 1994-04-21 | 1995-10-26 | Rheinische Braunkohlenw Ag | Synthesis gas prodn. in fluidised bed gasifier |
| DE19748043C2 (en) * | 1996-10-31 | 2000-11-23 | Nippon Kokan Kk | Process for operating a gasification and melting furnace |
| EP1201731A1 (en) | 2000-10-26 | 2002-05-02 | RWE Rheinbraun Aktiengesellschaft | Process for fluidized bed gasifying carbon containing solids and gasifier therefor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP 60173093 A in Pat. Abstr. of Japan * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011075438A1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-08 | Bilfinger Berger Industrial Services Gmbh | Process and apparatus for producing synthesis gas from carbon dioxide-containing educts by gasification |
| WO2012152638A1 (en) | 2011-05-06 | 2012-11-15 | Bilfinger Berger Industrial Services Gmbh | Method and device for producing syngas from reactants which contain carbon, by means of gasification in a fluidised bed reactor |
| DE102021134191A1 (en) | 2021-12-22 | 2023-06-22 | BHYO GmbH | Process and plant network for the production of synthesis gas |
| WO2023117637A1 (en) | 2021-12-22 | 2023-06-29 | BHYO GmbH | Method and group of systems for producing synthesis gas |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102007006980B4 (en) | 2009-03-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE112012003312B4 (en) | Modulable universal process for the production of synthesis products | |
| DE102007006981B4 (en) | Process, gasification reactor and plant for entrained flow gasification of solid fuels under pressure | |
| DE102005035921B4 (en) | Process for the endothermic gasification of carbon | |
| EP2380951A2 (en) | Device and method for generating useful energy from bioenergy fuels and other organic materials | |
| WO2013087521A9 (en) | Method and device for the entrained flow gasification of solid fuels under pressure | |
| DE102008043131B4 (en) | Process and apparatus for thermochemical gasification of solid fuels | |
| EP1201731A1 (en) | Process for fluidized bed gasifying carbon containing solids and gasifier therefor | |
| EP1218471B1 (en) | Method and device for producing fuel gases with a high calorific value | |
| DE2235840A1 (en) | METHOD FOR GENERATING GAS FROM HYDROCARBONS | |
| DE102007006982B4 (en) | Process and apparatus for gasification of solid fuels in the fluidized bed under elevated pressure | |
| DE102007006980B4 (en) | Process for the gasification of solid fuels in the fluidized bed under elevated pressure | |
| EP3792216B1 (en) | Heat integration in synthesis gas generation by means of partial oxidation | |
| DE112007003339T5 (en) | Process and apparatus for the gasification of gasification fuel | |
| DE102016210350B4 (en) | Gasification reactor for the production of synthesis gases from solid gasification substances with the aid of oxygen-containing gasification agents | |
| WO2007090585A1 (en) | Process and gasification reactor for gasification with offtake of liquid slag | |
| EP3548587B1 (en) | Method and apparatus for carbon reduction in the bottom product of a fluidised bed gasifier | |
| EP3988501A1 (en) | Method and system for producing co-rich synthesis gas by means of partial oxidation | |
| EP3067407B1 (en) | System and method for gasification of carbonaceous material | |
| EP2705121B1 (en) | Method and device for producing syngas from reactants which contain carbon, by means of gasification in a fluidised bed reactor | |
| DE102008037318B4 (en) | Process, apparatus and plant for entrained flow gasification of solid fuels under pressure | |
| DE102007006979B4 (en) | Slag bath gasification process | |
| EP2875102A1 (en) | Counterflow/direct flow gasification of carbon-rich substances | |
| WO2008095984A2 (en) | Method and device for the combustion of solid fuels | |
| DE2633491A1 (en) | Gasifying coal to carbon monoxide and hydrogen - by crushing, burning coal fines and using combustion gases in gasification zone | |
| DE3237409A1 (en) | CARBONATION OF CARBONATED SOLIDS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140902 |