DE2940387A1

DE2940387A1 - Low-temp. pyrolysis of oil shale - with indirect heat transfer from fluidised-bed combustion of pyrolysis residue

Info

Publication number: DE2940387A1
Application number: DE19792940387
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr.-Ing. 4200 Oberhausen Noack
Original assignee: Deutsche Babcock AG
Current assignee: Deutsche Babcock AG
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1981-04-16
Also published as: AU5889780A; BR8004607A

Abstract

Process and appts. are claimed for the low-temp. carbonisation of oil shale. Shale pref. flows downwards in vertical channels, and obtains at least part of the required heat by indirect transfer, using gas or vapour heat carriers, from the combustion of carbonisation residues in a separate zone. Heat carrier may be the combustion gases from this latter zone, or it may be a material which is heated indirectly there and circulates between it and the carbonisation zone. Combustion zone may be a fluidised bed, which coils for the heat carrier material which abstracts sufficient heat to maintain the bed at 700-900 deg.C. Process utilises internally the energy content of the carbonisation residues more simply and reliably than in previous known methods, e.g. the mixing of the hot solids from combustion with fresh shale.

Description

Titel: Schwelen von ÖlschieferTitle: Smoldering Oil Shale

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine dazugehörende Vorrichtung zum Schwelen von Öl schiefer in einer Schwelzone, der Wärme zugeführt wird, die zumindest teilweise durch Verbrennen der Schwelrückstände des Öl schiefers in einer Verbrennungszone gewonnen wird.The invention relates to a method and an associated device for smoldering oil shale in a smoldering zone to which heat is supplied, the at least partially by burning the smoldering residues of the oil crookedly in one Combustion zone is obtained.

Bei einem solchen Verfahren wird die in dem Schwelrückstand des Ölschiefers in Form von fixen Kohlenstoff enthaltene Energie für den Prozeß nutzbar gemacht. Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art taucht die Schweleinrichtung in Form einer Schweischnecke teilweise in eine Verbrennungszone ein, in der die Schwelrückstände verbrannt werden. Bierdurch wird die Übertragung der Wärme aus der Verbrennungszone in die Schwelzone intensiviert. Jedoch müssen mechanisch bewegte Teile in einer heißen Zone und unter einer korrosiven Atmosphäre betrieben werden.In such a process, the residue in the smoldering oil shale harnessed energy contained in the form of fixed carbon for the process. In a known device of this type, the smoldering device dips into shape a welding screw partially enters a combustion zone in which the smoldering residues to be burned. Beer by means of the transfer of heat from the combustion zone intensified in the smoldering zone. However, mechanically moving parts must be in one hot zone and operated under a corrosive atmosphere.

Weiterhin ist es bei der Verschwelung von Öl schiefer bekannt, diesen mit erhitzten Kernmikkugeln oder mit den heißen Schwelrückständen zu mischen und dndurch zu erhitzen. Die Verwendung von Feststoffen als Wärmeträger bringt den Nachteil mit sich, daß große und heiße Feststoffströme transportiert und die Probleme der Feststoffdurchmischung un der Feststofftrennung gelöst werden nissen.Furthermore, it is known to be slate in the smoldering of oil with heated core microbeads or with the hot ones Smoldering residues to mix and then to heat. The use of solids as a heat transfer medium has the disadvantage that large and hot solids flows are transported and the problems of solids mixing and separation are solved nits.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, daß es in einer einfachen, betriebssicheren und in den investitionskosten günstigen Anlage durchgeführt werden kann.The invention is based on the object of the method of the opening paragraph to develop said type in such a way that it is in a simple, reliable and can be carried out in the investment cost favorable system.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ölschiefer in der Schwelzone durch einen gas- oder dampfförmigen Wärmeträger indirekt erwärmt wird und daß diesem Wärmeträger die Wiirrne aus der räumlich von der Schwelzone getrennten Verbrennungszone übertragen wird. Dabei kann der gasförmige Wärmeträger durch die Rauchgase gebildet werden, die durch Verbrennung der Schwelrückstände mit Luft in der Verbrennungszone erzeugt werden. Es kann auch der gas- oder dampfförmige Wärmeträger indirekt in der Verbrennungszone erwärmt und im Kreislauf durch die Schwelzone gcfiihrt werden. Diese beiden vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung können einzeln oder in Kombination je nach dem Heizwert des Schwelrückstandes angewendet werden. Vorzugsweise wird in der Schwelzone der Ölschiefer durch senkrechte, von außen durch den Wärmeträger beheizte Kanäle geführt.This object is achieved according to the invention in that the oil shale indirectly heated in the smoldering zone by a gaseous or vaporous heat transfer medium and that this heat transfer medium from the spatially from the smoldering zone separate combustion zone is transferred. The gaseous heat transfer medium can are formed by the smoke gases caused by the combustion of the smoldering residues can be generated with air in the combustion zone. It can also be gaseous or vaporous Heat transfer medium heated indirectly in the combustion zone and circulated through the Smoldering zone can be carried out. These two advantageous embodiments of the invention can be used individually or in combination depending on the calorific value of the smoldering residue will. In the smoldering zone, the oil shale is preferably covered by vertical, from out through the heat carrier heated ducts outside.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind jeweils für sich und iür andere Verwendungszwecke bekannte Einrichtungen in besonderer Weise auf das Schwelen von Ölschiefer abgestimmt.In the method according to the invention, each for itself and iür other uses known facilities in a special way on smoldering matched by oil shale.

Daraus ergibt sich eine einfache und betriebssichere Verfahrensweise, durch die der Energieinhalt des Öl schiefers zum Teil in Form von Schwelprodukten gewonnen wird, zum Teil zur Wärmeerzeugung zur Durchführung des Schwelprozesses verbraucht wird und je nach dem Heizwert des chwelrückstandes für andere Zwecke in Form von Wärme zur Verfügung steht.This results in a simple and reliable procedure, due to which the energy content of the oil is partly in the form of smoldering products is won to Part for generating heat to carry out the Smoldering process is consumed and depending on the calorific value of the smoldering residue for other purposes in the form of heat is available.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend erläutert. Die Zeichnung stellt schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Erfindung dar.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the drawing explained. The drawing shows schematically a section through a device for performing a method according to the invention.

Zum Verschwelen des Ölschiefers dient ein Schwelapparat, der aus einem Außenmantel 1 besteht, der in seinem Inneren senkrechte Kanäle 2 in Form von Itohren aufweist. Die Rohre sind in Platten 3 eingesetzt, die mit dem Auß^nmantel 1 des Schwelapparates verschweißt sind. Die Kanäle 9 innerhalb des Außenmantels 1 können in senkrechter Richtung in mehrere Abschnitte unterteilt sein. Im dargestellten Fall sind drei Abschnitte A, 13, C angeordnet, zwischen denen jeweils zwischen zwei Platten 3 ein freier Raum 4 vorgesehen ist.A smoldering apparatus consisting of a Outer jacket 1 consists of vertical channels 2 in its interior in the form of Itohren having. The tubes are inserted into plates 3, which are connected to the outer jacket 1 of the Smoldering apparatus are welded. The channels 9 within the outer jacket 1 can be divided into several sections in the vertical direction. In the illustrated In the case of three sections A, 13, C are arranged, between each of which between two Plates 3 a free space 4 is provided.

Im Kopf des Schwelapparates befindet sich eine Eintragsöffnung 5, durch die dem Schwelapparat gebrochener und getrockneter Öl schiefer zuge führt wird. Unterhnlb des unteren Abschnittes C der Kanäle 2 ist eine Abzugseinrichtung vorgesehen. Diese besteht aus Tellern 6, die sich auf einem Gestänge 7 abstützen. Über einen außerhalb des Außennantels 1 liegenden Antrieb wird das Gestänge 7 in Längsrichtung bewegt. Der untere Teil des Außennalltels 1 ist als Trichter 8 ausgebildet, der In eine Austragsöffnung 9 übergeht.In the head of the smoldering apparatus there is an entry opening 5, through which the smoldering apparatus brings broken and dried oil slate will. Below the lower section C of the channels 2 is an extraction device intended. This consists of plates 6 which are supported on a rod 7. The linkage 7 in Moved lengthways. The lower part of the outer cover 1 is designed as a funnel 8, which merges into a discharge opening 9.

Der durch die Eintragsöffnung 5 eingespeiste Ölschiefer durchwandert die Kanäle 2 in senkrechter Richtung. Am Ende des ersten und zweiten Abschnittes A, B tritt der Öl schiefer in Form einer freien Schüttung in den freien Raun 4 aus.The oil shale fed in through the inlet opening 5 migrates through the channels 2 in the vertical direction. At the end of the first and second section A, B occurs the oil slate in the form of a free bed in the free space 4.

Die sih in den Kanälen 2 befindliche Schüttgutsäule des Ölschiefers ru-t cuf den Tellern b rnf. Bei einer Bewegung des Gestänges 7 werden diese Teller 6 aus ihrer Ausgangslage gebracht. Durch die Betätigung der Abzugseinrichtung kann der Ölschiefer somit mit einer kontrollierbaren und in allen Kanälen gleich hohen Geschwindigkeit durch die Kanäle 2 geführt werden.The bulk material column of the oil shale located in the channels 2 ru-t cuf the plates b rnf. When the rod 7 moves, these plates are 6 brought from their starting position. By actuating the trigger device can the oil shale thus with a controllable and the same level in all channels Speed can be guided through channels 2.

In den Innenraum des Außenmantels 1 wird un die Kanäle 2 ein heißer gasförmiger Wärmeträger geführt, durch den der in den Kanälen 2 befindliche Ölschiefer indirekt auf Schweltemperatur erwärmt wird. Die dabei freigesetzten gadförmigen Schwelprodukte treten innerhalb der freien Räume 4 aus den Böschungsflächen aus und werden über Stutzen 10 und eine Gasleitung 11 aus dem Schwellapparat abgezogen.In the interior of the outer jacket 1 un the channels 2 is a hot one out gaseous heat transfer medium, through which the oil shale located in the channels 2 is indirectly heated to the smoldering temperature. The gad-shaped ones released in the process Smoldering products emerge from the slope areas within the free spaces 4 and are withdrawn from the swelling apparatus via nozzles 10 and a gas line 11.

Der sich im Trichter 8 sammelnde Schwelrückstand enthält noch fixen Kohlenstoff und andere verbrennliche Bestandteile, die in einem nachfolgend beschriebenen Wirbelschichtofen 12 verbrannt werden.The smoldering residue that collects in the funnel 8 still contains fixed Carbon and other combustible constituents, which are described in a below Fluidized bed furnace 12 are burned.

Der Wirbelschichtofen 12 ist über eine Feststoffleitung 13 und ein Zuteilorgan 36 z.B. in Form einer Zellradschleuse mit der Austragsöffnung 9 des Behälters 1 verbunden. Das Zuteilorgan 36 sorgt gleichzeitig für eine Trennung der Gasatmosphären in dem Schwelapparat und dem Wirbelschichtofen 12. Durch Einblasen von Verbrennungsluft über den Luftstutzen 14 in (ien Luftkasten 34 wird oberhalb eines Anströmbodens 15 eine Wirbelschicht 16 aufrechterhalten.The fluidized bed furnace 12 is via a solids line 13 and a Distributor 36, e.g. in the form of a rotary valve with the discharge opening 9 of the Container 1 connected. The allocation member 36 simultaneously ensures a separation of the Gas atmospheres in the smoldering apparatus and the fluidized bed furnace 12. By sparging of combustion air via the air nozzle 14 in (an air box 34 is above of an inflow base 15, a fluidized bed 16 is maintained.

innerhalb der Wirbelschicht 16 ist als Wärmetauscher eine Rohrschlange 17 vorgesehen. Die Rohrschlange 17 ist über Rohrleitungen 18 und 19 it einem Zuführungsstutzen 20 und einem Abführungsstutzen 21 verbunden, die in dem Außenmantel 1 angeordnet sind. Die Bohrschlange 17 ist von einem gas- oder dampfförmigen Wärmeträger durchströmt. Als Wärmeträger kommt ein inertes Gas wie z.B. Helium oder ein Dampf z.B. Wasserdampf in Frage. Der Wärmeträger nimmt einen Teil der durch Verbrennung der Schwelrückstände innerhalb der Wirbelschicht 16 frei werdenden Wärme auf, so daß die Wirbelbettemperatur auf der gewünschten Höhe von vorzugsweisc 7000 bis 900°C gehalten wird. Mit hilfe eines in der Rohrleitung 19 angeorcneten Gebläses 22 wir ein Wärmeträger-Kreislauf erzeugt, wobei der Wärmeträger durch die llohrschlange 17 über die Rohrleitung 18 in das Inncrc des Außenmantels 1 gedruckt wird, wo er seine Wärme über die Wände der Kanäle 2 indirekt an den Ölschlefer abgibt. Im dargestellten Fall wird der in der Rohrschlange 17 erhitzte Wärmeträger nur durch den unteren Abschnitt C des Schwelapparates geführt. Im Oberteil des Wirbelschichtofens 12 befindet sich oberhalb der Wirbelschicht 16 ein Beruhigungsraum 24. Ein im Oberteil des Wirbelschichtofens 1.2 angeordneter Abgasstutzen 25 ist über eine Abgasleitung 26 mit dem ersten Abschnitt A des Schwelapparates verbunden. Unter Wärmeabgabe an den Ölschiefer umströmt das aus dem Wirbelschichtofen 12 abströmende Abgas die Kanäle 2 des ersten Abschnittes A. Anschließend wird es über eine Verbindungsleitung 23 in den mittleren Abschnitt 13 geführt. Nach dem Verlassen des mittleren Abschnittes B tritt das Abgas mit verringerter Temperatur aus dem Schwelalparat, aus und kann einer Abhitzeverwertungsanlage und/oder einer ebenfalls nicht dargestellten Anlage zur Trocknung des Ölschiefers zugeleitet werden.A coil is used as a heat exchanger within the fluidized bed 16 17 provided. The coil 17 is via pipes 18 and 19 with a feed nozzle 20 and a discharge nozzle 21 connected in the outer jacket 1 are arranged. The drill coil 17 is from a gaseous or vaporous heat carrier flows through. An inert gas such as helium or steam is used as the heat carrier e.g. water vapor in question. The heat transfer medium takes up part of the incineration of the smoldering residues within the fluidized bed 16 heat released, so that the fluidized bed temperature is at the desired level of preferably 7000 to 900 ° C is held. With the help of a fan 22 arranged in the pipeline 19 a heat transfer medium circuit is generated, the heat transfer medium passing through the loop 17 is printed via the pipeline 18 into the inside of the outer jacket 1, where it gives off its heat indirectly via the walls of the ducts 2 to the oil smelter. In the illustrated Case is the heated in the coil 17 heat transfer medium only through the lower Section C of the smoldering apparatus led. Located in the upper part of the fluidized bed furnace 12 Above the fluidized bed 16 there is a calming space 24. A in the upper part of the fluidized bed furnace 1.2 arranged exhaust pipe 25 is via an exhaust pipe 26 with the first section A of the smoldering apparatus connected. This flows around, giving off heat to the oil shale Exhaust gas flowing out of the fluidized bed furnace 12 enters the channels 2 of the first section A. Then it is via a connecting line 23 in the middle section 13 led. After leaving the middle section B, the exhaust gas occurs at a reduced rate Temperature from the Schwelalparat, from and can be a waste heat recovery plant and / or a system, also not shown, for drying the oil shale will.

Die Ausgestaltung. des Verfahrens und clic wärmetechnische Anbindung des Schwelapparates an den Wirbelschichtofen 12 hängt vom Einzelfall ab. Zum Beispiel kann i ausreichender fühlbarer Wärme des Rauchgases des Wirbeischichtofens 12 die Einbindung der dem Wirbelbett 16 über die Rohrschlange 1/ entzogene Wärmemenge in den Schwelprozeß ganz oder teilweise entfallen.The design. of the process and clic thermal connection of the smoldering apparatus to the fluidized bed furnace 12 depends on the individual case. For example can i be more sufficient sensible heat of the flue gas of the fluidized bed furnace 12 the integration of the amount of heat withdrawn from the fluidized bed 16 via the coil 1 / completely or partially omitted in the smoldering process.

In der Abgasleitung 26 ist ein Staubabscheider 27 z.B. in Form eines Zyklons, angeordnet. Der hier aus dem Abgas abgeschiedene Staub wird über eine Falleitung 26 einem Aschekühzer 29 zugeführt. Der Aschekühler 29 ist weiterhin über eine Abschleitung 30 mit der Wirbelschicht 16 des Wirbelsch chtofens 12 verbunden. Er t die Aufgabe, die ausgebrannten Schwelrückstände zu kühlen und ist in gleicher Weise wie der Schwelapparat mit Kanälen, durch die die ausgebrannten Schwelrückstände rieseln, und mit einer Abzugseinrichtung ausgerüstet. Die in den ausgebrannten Schwelrückständen noch vorhandene fühlbare Wärme wird ebenfalls dem Gesamtprozeß nutzhar gemacht. Zu diesem eck ist der Aschekühler 29 mit einem Luftzuführungsstutzen 31 und einem Luftabführungsstutzen 32 ausgerüstet. Der Luftabführungsstutzen 32 ist über eine Luftleitung 33 mit dem sich unterhalb des Anströmbodens 18 des Wirbelschichtofens 12 befindlichen Luftkasten 3Z} verbunden. Ein Ventilator 35 saugt Luft an und drückt sie durch den Aschekühler 29. Beim Umströmen der Kanäle innerhalb des Aschekühlers 29 nimmt die Luft Wärme auf und gelangt so vorgewärmt in den Luftkasten 34.In the exhaust pipe 26 is a dust collector 27, for example in the form of a Cyclones, arranged. The dust separated from the exhaust gas is passed through a downpipe 26 fed to an ash cooler 29. The ash cooler 29 is still via a discharge line 30 connected to the fluidized bed 16 of the fluidized bed furnace 12. He does the job to cool the burned-out smoldering residues and is in the same way as the smoldering apparatus with channels through which the burned-out smoldering residue trickles, and with one Extraction device equipped. Those still present in the burned-out smoldering residue sensible heat is also made use of in the overall process. To this corner is the ash cooler 29 with an air supply nozzle 31 and an air discharge nozzle 32 equipped. The air discharge nozzle 32 is via an air line 33 with the air box located below the inflow base 18 of the fluidized bed furnace 12 3Z} connected. A fan 35 draws in air and pushes it through the ash cooler 29. When flowing around the channels within the ash cooler 29, the air takes heat and thus enters the air box 34 preheated.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Process for smoldering oil shale in a smoldering zone to which heat is supplied, at least partially by burning the smoldering residues of the slate are obtained in a combustion zone, thereby notices that the slate in the smoldering zone is replaced by a gas or vaporous heat transfer medium is indirectly heated and that this heat transfer medium transfer the heat from the combustion zone, which is spatially separated from the smoldering zone will.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the gaseous heat carrier is formed by the flue gases, which are burned the smoldering residues are generated with air in the combustion zone.

3. The method according to claim 1 or 1 and 2, characterized in that g e -k e n n z E i c h e t that the gaseous or vaporous heat transfer medium is indirectly in the combustion zone is heated and circulated through the smoldering zone.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that the combustion is carried out in a fluidized bed and that due to the heat exchanger pipes laid in the fluidized bed, such a part of the the combustion of the smoldering residues released heat is dissipated that the Fluidized bed temperature is maintained at 00 to 900 ° C.

5. The method according to claims 1, 3 and 4, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that the steam or gaseous heat carrier through the heat exchanger tubes to be led.

6. The method according to claims i to 5, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the heat transfer medium is separated from one another by several heating medium sides Sections of the smoldering zone is guided one after the other.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that g e -k e n n z c i c h n e t that the heat transfer medium heated in the heat exchanger tubes and the through The heat transfer medium obtained from incineration is passed through separate sections of the Swiss zone earth.

8. The method according to claims 1 to 7, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the oil shale in the smoldering zone through vertical, from the outside through the heat carrier heated channels is performed.

9. Device for performing the method according to the claims 1 to 8, indicated by the fact that a smoldering apparatus and one of them separate fluidized bed furnace (12) are provided that the smoldering apparatus inside is provided with vertical bends (2) that in the outer jacket (1? of the smoldering apparatus a feed nozzle (20) and a discharge nozzle (21) are arranged so that these Nozzles (20, 21) via pipes (18, 19) with one in the fluidized bed (16) of the fluidized bed furnace (12) arranged heat exchangers (17) are connected and that the outlet opening (9) of the smoldering apparatus with the fluidized bed furnace (12) connected is.

10. The device according to claim 9, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the smoldering apparatus is divided into several sections separated from one another on the heating medium side (A, ', C) is divided one after the other by a steam or gaseous heat carrier are flowed through.

11. Device according to claims 9 and 10, characterized g c k e n n z e i c h n e t that the exhaust port (25) of the fluidized bed furnace (12) nit a the sections (A) of the smoldering apparatus is connected.