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DE2947880A1 - Verfahren zum vergasen von pelletisierten kohlenstoffhaltigen brennstoffen - Google Patents

Verfahren zum vergasen von pelletisierten kohlenstoffhaltigen brennstoffen

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Publication number
DE2947880A1
DE2947880A1 DE19792947880 DE2947880A DE2947880A1 DE 2947880 A1 DE2947880 A1 DE 2947880A1 DE 19792947880 DE19792947880 DE 19792947880 DE 2947880 A DE2947880 A DE 2947880A DE 2947880 A1 DE2947880 A1 DE 2947880A1
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DE
Germany
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layer
coal
bed
charcoal
recycled
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Withdrawn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
DE19792947880
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas E Ban
William H Marlowe
John C Sheppard
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.)
Mcdowell Wellman Co
Original Assignee
Mcdowell Wellman Co
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 Mcdowell Wellman Co filed Critical Mcdowell Wellman Co
Publication of DE2947880A1 publication Critical patent/DE2947880A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Description

52 049-BR
Anmelder: McDowell-Wellman Company, 113 St. Clair Avenue N.E., Cleveland, Ohio 44114/ÜSA
Verfahren zum Vergasen von pelletisierten kohlenstoffhaltigen
Brennstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen von pelletisierten kohlenstoffhaltigen Brennstoffen, insbesondere pelletisierter Kohle, zur Herstellung eines Gases mit geringem Wärmeinhalt (low Btu gas), das große Mengen Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält.
Die Herstellung eines Gases mit geringem Wärmeinhalt (low Btu gas) oder eines Generatorgases ous Luft-Wasserdampf-Reaktionen mit einem kohlenstoffhaltigen Brennstoff (Treibstoff) wird bereits seit einer Reihe von Jahren praktisch durchgeführt. Bekannte Verfahren werden als "Fixbett-Gasgeneratorsystetne" bezeichnet, veranschaulicht durch den Wellman-Galusha-Gasgenerator, bei dem klassierte Kohle in einem Schachtofen im Gegenstrom zu einem Luft-Wasserdampf-Strom nach unten sinkt und in verschiedenen Zonen die bekannten aufeinanderfolgenden Reaktionen mit der Kohle stattfinden.
Die erste Zone ist die unterste Zone, in der Oxydationsreaktionen auftreten, wobei die Kohle bzw. der Kohlenstoff mit der Luft reagiert unter Bildung von Wärme, welche die nachfolgenden Reaktionen aufrechterhält. Die Grundreaktionen, die in der Oxydationszone auftreten,
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sind die folgenden:
C + 0 > CO2 und 2C + 0£ —> 2C0
In einer oberen Zone treten Reduktionsreaktionen auf und die Kohle bzw. der Kohlenstoff reagiert mit den heißen Verbrennungsprodukten und der Feuchtigkeit aus der unteren Oxidationszone entsprechend den Gleichungen:
CO2 + C —Ϊ 2CO und H2O + C —^ CO + H3.
Die oberste Zone ist eine Trocknungs- und Pyrolysezone, in der die Feuchtigkeit entfernt wird und kohlenstoffhaltiges Material zersetzt wird durch Hochtemperaturpyrolyse. Dies wird dargestellt durch die folgenden Reaktionen:
Kohlenwasserstoffhaltiges Material mit großen Molekülen + Wärme —^ Kohlenstoff +kondensierbare Säuren, Teere und Kohlenwasserstoffe+ gasförmige Kohlenwasserstoffe und nicht-kondensierbare Gase, wie H2, H2O, CO, CO2 und NH3.
Innerhalb einer kontinuierlichen Schadrtkolonnetritt die Zugluft am Boden durch einen Rost (ein Gitter) in Form von Luft und Wasserdampf ein und wird durch die heiße Asche in den untersten Schichten erhitzt. In dem Maße, wie die Gase nach oben steigen, laufen die jeweiligen Oxydations-, Reduktions- und Pyrolysereaktionen ab unter Bildung eines gemischten Generatorgases mit der nachfolgend angegebenen generellen Zusammensetzung:
CO - 25 - 30 %
H2 - 12 - 16 %
CH, - 2 - 4 % 4
CO2 - 3 - 6 % O2 - 0 - 1 %
N2 - 45 - 55 % 030032/0527
Diese Gase werden häufig mit nicht-umgesetztem Wasserdampf und kondensierbaren Produkten aus der Pyrolyse, wie Teeren und Leichtölen, gemischt·
Hochverdichtete Kohle, wie z.B. Anthrazit, oder pyrolysierte Kohle, wie Koks' oder Holzkohle, kann anstelle von Kohle verwendet werden, so daß die Hydrolyseprodukte minimal sind. Auch Sauerstoff und Wasserdampf können als Zugluftmischung verwendet werden und der Wasserdampf kann teilweise oder vollständig durch CO- ersetzt werden.
Die Hauptfunktion der Einfuhrung von Wasserdampf oder CO2 zusammen mit dem Sauerstoff- oder Luftstrom besteht darin, ein thermisches Verdünnungsmittel zu liefern und eine endotherme Vergasungsreaktion zu bewirken, welche die Reaktionstemperatur minimalisiert und die Klinkerbildung aus den Aschebestandteilen verhindert» Dies ermöglicht einheitliche Zugluft-Feststoff-Reaktionen und hält die Strömungskontinuität innerhalb des Schachtofens aufrecht. Bei den endothermen Reaktionen handelt es sich um folgende:
Diese Reaktionen und die inerte Natur von HnO und COn während der Oxydation absorbieren Wärme und senken die Temperatur der Beschickung und der Asche unter Verhinderung einer Übermäßigen Klinkerbildung. Eine Kontrolle des Arbeitsganges wird erzielt durch Kontrolle der Wasserdampf- oder C02-EinfUhrungsmengenverhältnisse innerhalb des Luft- oder Sauerstoffstromes. Damit die verschiedenen Oxydationsreaktionen und nachfolgenden Reduktionsreaktionen ablaufen können, ist eine Kolonnenbeschickung innerhalb des Bereiches von etwa 0,30 bis
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etwa 1,20 m (l bis 4 feet) Tiefe erforderlich.
Ein Hauptnachteil der Kolonnenreaktoren besteht darin, daß die Kohle, die vom Kopf bis zum Boden der Kolonne v/andert, vergast und gegebenenfalls in Form von Asche ausgetragen werden muß. Die Kohleteilchen bewegen sich deshalb relativ zu der Apparatur und relativ zueinander, so daß große Mengen an Flugasche und Ruß entstehen, die durch Herauswaschen oder anderweitig aus dem Generatorgas entfernt werden müssen.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun Verfahren zur Herstellung eines Gases mit niedrigem Warmeinhalt (low Btu gas) aus Kokspellets unter Anwendung eines Wanderrost-Verfahrens, insbesondere eines kreisförmigen Wanderrost-Verfahrens. Die Wanderrost-Verfahren zum Retortenverkoken und Carbonisieren von Brennstoffen (Treibstoffen) sind in einer Reihe von US-Patentschriften, beispielsweise in den US-Patentschriften 3 325 395, 3 787 192, 3 470 275 und 4 039 427 beschrieben. In vielen dieser Patentschriften umfassen die darin beschriebenen Verfahren die Verwendung eines durch eine Flüssigkeit abgedichteten kreisförmigen Wanderrostes, wie in den US-Patentschriften 3 302 936 und 4 013 517 beschrieben. Dieser Typ eines Wanderrostes ermöglicht die Durchführung von Pyrolyse- und Carbonisierungsreaktionen (Verkokungsreaktionen), ohne daß atmosphärische Luft eindringt, so daß das Verfahren sicher und wirksam durchgeführt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren zum Vergasen von pelletisierter Kohle zur Herstellung eines Gases mit niedrigem Wärmeinhalt (low Btu gas), das große Mengen Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält. Dieses Verfahren wird zweckmäßig auf einer kreisförmigen
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Wanderrost-Vorrichtung auf kontinuierlicher Basis durchgeführt. Ein sich in horizontaler Richtung bewegendes, für Gas durchlässiges Ruhebett aus Kohle wird gebildet aus mindestens einer Schicht aus einer klassierten Recyclisierungskohlencharge und mindestens einer Schicht aus frischer Kohle. Um eine Oxydationsreaktionszone zu initiieren, wird die Oberfläche einer der Schichten entzündet und die Zone wandert in Form einer Welle nach unten in die darunterliegende Schicht und nach oben in eine gegebenenfalls darüberliegende Schicht. Luft und Wasserdampf oder Luft und Kohlendioxid werden entweder nach oben oder nach unten durch das Bett strömen gelassen, um die Verbrennung zu kontrollieren. Die Kohle wird in Zonen vor der sich vorwärtsbewegenden Zone oder Oxydationszonen reduziert und die Reaktionen werden beendet, bevor die Oxydationszone die beiden äußersten Oberflächen des Bettes erreicht, um die Bildung von Kohlendioxid minimal zu halten. Die nicht-umgesetzte Kohle wird von der feinen Asche getrennt und als Recyclisierungsbeschickung verwendet.
Wanderrost-Verfahren werden in geeigneter Weise durchgeführt mit dünnen Betten aus feinen kugelförmigen Feststoffen, dünnen Betten aus grünen Pellets, einzelnen, streng klassierten Preßlingen, dicken Betten aus groben Feststoffen oder dicken Betten aus recyclisierten und gehärteten Feststoffen, wie gehärteten Pellets.
Die Vergasung von kohlenstoffhaltigem Material unter Anwendung eines Wanderrost-Verfahrens begünstigt die Verwendung eines dicken oder tiefen Bettes von etwa 0,6 bis etwa 1,2 m (2 bis 4 feet) Tiefe. Auf dem Wanderrost einer Sintervorrichtung wird ein Bett aus den Pellets hergestellt und die Charge kann enthalten oder be-
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stehen aus recyclisierten, unverbrauchten, nicht-umgesetzten, haltbaren Strukturen, wie carbonisieren bzw. verkokten Pellets und grünen Pellets und/oder pelletisieren, pyrolysierten Pellets, wie in der US-Patentanmeldung 763 226 beschrieben. Diese Materialien werden schichtenförmig in einer Anzahl von verschiedenen Mehrschichtenanordnungen auf den Wanderrost aufgebracht. Zu Beginn des Verfahrens wird die Oberfläche einer der Schichten entzündet, um eine oxydierende Reaktionszone (Oxydationsreaktionszone) zu initiieren. Die entzündete Schicht kann sofort mit einer weiteren Schicht aus Pellets abgedeckt werden. In jedem Falle wird die Charge in eine Vergasungszone transportiert, in der nach oben oder nach unten ein Gemisch aus Luft und Wasserdampf oder Luft und CO« hindurchgeleitet wird·
Die Entzündung bewirkt, daß eine Oxydationszone durch das Bett in Richtung auf mindestens eine der Oberflächen des Bettes fortschreitet. Die Oxydationszone bewegt sich vorwärts zu einer carbonisierenden oder Reduktionszone, wenn das Verfahren fortschreitet. Die Aufrechterhaltung eines tiefen Bettes für die kontinuierliche Unterhaltung der Vergasung unter Anwendung des Wanderrost-Verfahrens erfordert die Beendigung der Vergasung, bevor die Oxydationszone die Größe der Reduktionszone wesentlich vermindert. Zweckmäßig sollte in einem 1,20 m (4 feet) tiefen Bett die Größe der Reduktionszone nicht weniger als etwa 0,45 m (1 1/2 feet) betragen und das aus dem Bett austretende CO« sollte etwa 10 % nicht wesentlich übersteigen. Die Beendigung der Reaktion zu diesem Zeitpunkt bewirkt, daß ein beträchtlicher Anteil des Bettes unumgesetzt bleibt. Aus diesem Grunde werden die nicht-umgesetzten Anteile aus dem umgesetzten Anteil des Brennstoffes (der Asche) entfernt und die nicht-umgesetzten Anteile werden in den Wanderrost-Cyclus zurückgeführt, um (1) ein tiefes Bett aufrechtzuerhalten und (2) den Brennstoff zur Erzielung eines maximalen Wirkungs-
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grades auszunutzen. Das Trennverfahren kann auf eine der nachfolgend beschriebenen Arten kontrolliert (gesteuert) werden: 1·) es können Übermäßig hohe Bettemperaturen angewendet werden, vm eine Verglasung und Klinkerbildung der Asche zu ermöglichen, wodurch ihre Teilchen größer werden und als Übergroße Teilchen in einem Zerkleinerungssiebvorgang von der klumpenförmigen, nicht-umgesetzten pelletisierten Charge getrennt werden können; und 2.) es können mäßige Bettemperaturen angewendet werden, um die Bildung einer schwach strukturierten und pulverförmigen Asche zu ermöglichen, so daß die Asche durch einen Zerreibungs- und Siebarbeitsgang von der klumpenförmigen, nicht-umgesetzten pelletisierten Charge getrennt werden kann.
Das obige Verfahren (i) wird erzielt durch Kontrolle (Steuerung) der exothermen Reaktionen, die weitgehend erzielt wird durch Verwendung von niedrigen Verhältnissen an Wasserdampf oder CCL zu Luft und hohen Zugluftraten bzw. -geschwindigkeiten. Das Verfahren (2) kann erzielt werden mittels einer ähnlichen Kontrolltechnik und unter Anwendung hoher Verhältnisse von Wasserdampf oder C0„ zu Luft und niedriger Zugluft-Raten bzw. -Geschwindigkeiten. Wenn Schwefelfixierungsreaktionen erwünscht sind, wie z.B. die in der US-Patentanmeldung Nr. 763 226 beschriebenen Reaktionen, ist das obige Verfahren (2) bevorzugt, da es die Zersetzung der sulfatierten Komponenten innerhalb der Asche verhindert. Bei dieser Anwendung wird eine pelletisierte Kohle gebildet, bei der es sich um eine calcinierte, teile hen förmi ge, Schwefel enthaltende Kohle und ein basisches Material mit einem großen Prozentsatz an Schwefel, der in Form eines Sulfids des basischen Materials vorliegt, handelt. Das pelletisierte Material ist im wesentlichen frei von kohlenwasserstoffhaltigem fluchtigem Material und Graphit. Der Pellet-Brennstoff wird gebildet durch Erzeugung
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einer innigen Mischung aus Teilchen mit einer Größe von weniger als etwa 0,23 mm (-65 mesh), welche das Ablaufen von Schwefelfixierungsreaktionen und die Fixierung des Schwefels durch Sulfatierung an den Aschebestandteilen der Kohle bei Verwendung der Pellets unter oxydierenden Bedingungen erlaubt.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Pellets in einem Ruhezustand vergast werden, um das Mitreißen von Flugasche zu vermeiden, wie es in Vergasungsvorrichtungen vom Schacht- bzw. Schornsteintyp auftritt. Ein weiterer wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die unerwünschte CCL-Bildung minimal gehalten wird, während die nicht-umgesetzten Pellets zur Erzielung einer maximalen Brennstoffausnutzung in die Wanderrost-Beschickung im Kreislauf zurückgeführt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Entwicklung einer kreisförmigen Wanderrostvorrichtung, die eine Aufwind-Anordnung unter Verwendung beispielsweise einer Pelletkoks-Charge zeigt;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Entwicklung einer kreisförmigen Wanderrostvorrichtung, die eine Aufwind-Anordnung unter Verwendung einer Charge aus grünen kohlenstoffhaltigen Materialien, wie Kohle- oder GrUnpellets zeigt)
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Entwicklung einer kreisförmigen Wanderrost-Vorrichtung, die eine Abluftanordnung, in der eine Charge aus beispielsweise Pelletkoks verwendet wird, zeigt/ und
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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Entwicklung einer kreisförmigen Wanderrost-Vorrichtung, die eine Abluftanordnung, in der eine Grüneharge, wie z.B. aus Kohle- oder Grünpellets, verwendet wird, zeigt.
In der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen ist eine kreisförmige Wanderrost-Vorrichtung 10 erlüutert, die zuerst mit recyclisierten Pellets 12 beschickt wird, aus denen durch Aussieben die Asche entfernt worden ist. Diese Beschickung wird in einer EntzUndungszone 40 zuerst zum Glühen erhitzt unter Verwendung eines im Kreislauf geführten inerten Luftstromes, der in einer Kühlhaube 16 vorerwärmt wird. Unmittelbar danach wird eine frische Deckschicht aus einer rohen carbonisierten (verkokten) Beschickung aus Pelletkoks 18 auf die untere glühende Schicht aufgebracht. Eine Aufwind-Wasserdampfversiegelung 20 zwischen der EntzUndungszone und einer Vergasungszone 22 verhindert das seitliche Ausströmen der Gase zwischen einer EntzUndungshaubc 24 und einer Vergasungshaube 26. Wenn ein Luftstrom durch die Beschickung und durch die Vergasungszone in eine untere Windkammer .28 geblasen wird, laufen die oben genannten Vergasungsreaktionen ob.
Es sei darauf hingewiesen, daß ein heißer Verbrennungsbereich oder eine Oxydationszone 30, der (die) in der Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie begrenzt ist, nach unten in die klassierte Recyclisierungscharge 12 und nach oben in die Pelletkoks- oder rohe carbonisierte (verkokte) Charge 18 fortschreitet, trotz der Tatsache, daß ein Aufwind-Luftstrom hindurchgeführt wird. Die Wärmeübertragung der verbrannten Charge ermöglicht die Wanderung der Zone nach unten, so daß sie auf die Luft für die Oxydation trifft und der gerichtete Strom der heißen Verbrennungsprodukte bewirkt eine Aufwärtsbewegung,
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wodurch die Kapazität des Systems verbessert wird. Vor der in Aufwärtsrichtung fortschreitenden heißen Verbrennungszone treten Reduktions- und Pyrolysereaktionen auf.
Die Vergasung wird beendet, bevor die heiße Verbrennungszone Übermäßig stark nach oben steigt, in der das CO^ und die Vergasungsprodukte zunehmend ansteigen. Eine Tiefe von etwa 0,45 cm (1 1/2 feet) der Charge ist in den obersten Schichten schwach nicht-umgesetzt, wenn sich die Charge zu der Kuhlzone 16 vorwärtsbewegt.
Die Kühlzone dient der Abkühlung der Charge und der Ruckgewinnung der Wärme für den EntzUndungscyclus. Innerhalb einer kreisförmigen Retorte befindet sich die Kuhlzone in enger Nachbarschaft zu der EntzUndungszone.
Die gekühlte, vergaste Charge wird von dem Wanderrost in Form von schwachen, pulverförmiger total verbrauchten Pellets, einigen nicht-umgesetzten Kokspellets und einigen teilweise umgesetzten Kokspellets, die eine schwache, pulverförmige Oberflächenschicht aus Asche auf den Pellets enthalten, abgezogen. Die Aschebestandteile aus diesen Pellets und die vollständig verbrauchten Pellets werden durch schwaches Schütteln nach dem Austragen entfernt, wie es durch einen Trommelsieb- oder Vibrationssiebvorgang erzielt wird. Feine pulverförmige Asche wird aus dem System abgezogen und die unverbrauchten Kohlenstoffpejlets, die in dem Austrag enthalten sind, werden als übermäßig großes Material in die Bodenschichten wieder eingeführt.
Ein basisches Material, wie z.B. klassierter Kalkstein, kann innerhalb einer Schicht der Charge verwendet werden. Der Kalkstein kann direkt in die unteren Schichten eingeführt werden als eingestreuter, grober
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Kalkstein, oder er kann in Form einer oben aufgebrachten Schicht der Charge verwendet werden (a) fUr die weitere Fixierung des Schwefels innerhalb des Chargenbettes und (b) als thermisches Verdünnungsmittel innerhalb des Chargenbettes, um eine Klinkerbildung innerhalb des Bettes als JoIge von Übermäßigen Hochtemperatur-Verbrennungsreaktionen und die Zersetzung des Schwefels, der in den Aschebestandteilen in Form von Sulfaten fixiert ist, zu verhindern. In der nachfolgenden Tabelle sind Daten bezüglich der Durchfuhrung der Verfahren und die Ergebnisse einer spezifischen Vergasungsreaktion angegeben. Diese Daten wurden erhalten beim Vergasen von Kokspellets, die nach dem Verfahren gemäß der US-Patentanmeldung Nr. 763 226 hergestellt wurden. Ähnliche Ergebnisse können mit anderen klassierten kohlenstoffhaltigen Beschickungsmaterialien erzielt werden, die Zusammensetzung des Gases und der Grad der Schwefelfixierung weichen jedoch von den hier angegebenen Daten ab. Die Daten der Tabelle wurden ermittelt unter Verwendung eines statischen Bettsystems, das einen abgeschlossenen, kreisförmigen Wanderrost simulierte. Das Verfahren wurde durchgeführt, indem man einen stationären Rost vom Kasten-Typ mit 137,2 cm (54 inch)-Seitenwänden, die durch Wasserabdichtungen mit einer Hauben- und Windkasten-Anordnung verbunden waren, beschickte. Zuerst wurde eine 10,2 cm (4 inch) dicke Schicht aus glühenden Pellets auf die Röste aufgebracht, um den EntzUndungscyclus zu simulieren, und daran schloß sich das Aufbringen der Kokspellets auf die Oberfläche derselben durch Direktbeschickung an. Ein Aufwind aus einem Wasserdampf/Luft-Gemisch wurde dann durch das ruhende Bett für eine vorgegebene Zeitspanne eingeleitet. Es wurden periodische Aufzeichnungen in bezug auf den Aufwind (Luftzug), das Gas, den Druck, die Strömungs- und Temperaturbedingungen gemacht, wie die Daten der folgenden Tabelle zeigen. Die Ergebnisse zeigen ein-
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deutig die praktische Anwendbarkeit zur Herstellung von sauberem Generatorgas, wobei der Vergasungscyclus beendet wird, um das Abziehen von Asche und die Gewinnung von normalen Pellets für den Recyclisierungsvorgang mittels eines Klassierungssystems zu ermöglichen*
Tabelle
Vergasung von Kokspellets unter Anwendung eines kreisförmigen
Wanderrost-Verfahrens
Beschickungsdaten Naßgew, in
kq (lbs)		 * >0,64 cm
(+ 1/4 inc!)
Pellets
Siebanalyse 6,4
(U)		 ^1,91 cm
(-3/4 inch)		 Tiefe in
cm (inch)
Beschickungsgewicht 81,6
(180)		 Trockengew, in
kg (lbs)		 10,2 (4) bei
Pellets von
1093°C (2000°^
EntzUndungsschicht 88
(194)		 4,3
(9,5)		 127 (50) bei
kalten Pellets
oberste Schicht 55,6
(122,5)		 137,2 (54)
Gesamtmenge 59,9
(132,0)
Zusammensetzung der Charge (bezogen auf das Trockengewicht)in %
FC 49,00
VM 13,18
Asche 37,82
S 3,12
Feuchtigkeitsgehalt 31,80 %
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29/.;7880
Tabelle - Fortsetzung
Verqasungsverfahren
Bett-Tiefe
Blasbedingungen (Luft)
Blasgeschwindigkeit (Luft)
137,2 cm (54 inches) 70,50C (1950F) gesättigt l/Min. (25
Periodische Daten:
verstrichene Zeit - 1 Min,
30
60
90
120
145
Temperaturen in C ( F)
Gitter Gitter Gitter Gitter Haube >7,6 cm >30,5 cm >61 cm >86,4 cm (+3 inch)(+12 inch) (+24 inch)(+34inch)
82 (180)
1132 (2070)
1149 (2100)
671 (1240)
266 (510)
204 (400) . (140)
885 (1625)
871
(1600)
871
(1600)
399
(750)
271
(520)
60 (140)
66 (150)
593 (1100)
771 (1420)
649 (1200)
371 (700)
51,5 (125)
66 (150)
127 (260)
660
77 (170)
77 (170)
74 (165)
74
(1220) (165)
538 (1000) (167)
260 (500) (300)
Periodische Daten:
Druck in W.C.
verstrichene Zeit - 1 Min. 1,7
" 1,2
" 1,0
" 1,2
" 1,2
" 1,2
verbrennbare Bestandteile QQ +20 +20 +20 +20 +20 +20
CO0-GehaIt 2 (%)
8,0
8,0
7,0 11,0 10,0 12,0
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2 9 *■ 7 8 8 U
Tabelle - Fortsetzung
Vergasungsergebnisse co2 -5,3 4,6 kg (10,1 lbs)
Gasanalyse: CO - 25,9 10,3 " (22,7 " )
H2 - 9,8 6,1 " (13,5 " )
CH4 - 0,05 12,9 " (28,5 " )
33,9 kg (74,8 lbs)
Austragsmenge: Asche S
Schicht 1 37,25 % 2,80 %
CM 39,00 % 3,20 %
3 48,39 % 4,24 %
Bodenschicht 89,53 % 6,50 %
Zusammensetzung des Austrags: 12,9 kg (28,4 lbs)
Schicht 1 < 0,32 cm (-1/8 inch)
CSl Asche Schwefel
3
Bodenschicht
Menge der Asche
Siebanalyse der Asche
Zusammensetzung der Asche
96,24 % 7,08 %
Menge des für die Recyclisierung verfügbaren Austrags 21,1 kg (46,4 lbs) Zusammensetzung der Recyclisierung 37,5 " Asche
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2947380
In der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen ist ein kreisförmiger Wanderrost 32 zum Vergasen von grünen Pellets oder Rohkohle 34 unter Anwendung eines Wanderrost-Verfahrens erläutert. Auf die Grünpellets oder Rohkohle wird eine Schicht aus klassierten Recyclisierungspellets 36 aufgebracht. Das recyclisierte Material wird in einer EntzUndungszone 38 entzündet und die anfängliche Entzündung führt zu einer Pyrolyse der grUnen Pellets oder der Rohkohle 34 zur Entfernung des kondensierbaren kohlenwasserstoffhaltigen Materials daraus. Dieses Material wird bei 40 kondensiert. Das entzündete Material wird dann mit einer Deckschicht aus dem gehorteten Recyclisierungsmaterial 42 bedeckt und die Beschickung wird mittels des Wanderrostes in eine Vergasungszone 44 transportiert, in der Reaktionen ablaufen, die den weiter oben in Verbindung mit der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 1 angegebenen Reaktionen ähneln. Ein Aufwind aus Luft und Wasserdampf oder C0_ wird nach oben durch das Bett hindurchgeleitet und aus der Vergasungszone wird ein Gas mit einem niedrigen Wärmeinhalt (low Btu gas) abgezogen. Das aus der EntzUndungszone abgezogene Gas wird an einer Kuhlzone 46 in Aufwärt8-richtung durch das Bett hindurchgefuhrt, um das Bett ζυ kühlen, und dann wird es als inertes Gas in die EntzUndungszone zurückgeführt. Als Gas mit einem mittleren Wärmeinhalt (medium Btu gas) wird ein anderes Gas, wie angegeben, abgezogen.
Da, wie in bezug auf die Fig. 1 angegeben, nicht das gesamte pelletisierte Material in dem Bett umgesetzt wird, enthält der Austrag noch einige nicht-umgesetzte Kokspellets und einige teilweise umgesetzte Kokspellets, die eine schwache, pulverformige Oberflächenschicht aus Asche auf den Pellets enthalten. Die Aschebestandteile von diesen Pellets und die gesamten verbrauchten Pellets werden durch schwaches Schuttein nach dem Austragen entfernt, wie es durch
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f9
einen Trommelsiebvorgang oder einen Vibrationssiebvorgang erzielt wird. Feine pulverförmige Asche wird aus dem System abgezogen und die unverbrauchten Kohlepellets, die in dem Austrag enthalten waren, werden als übergroßes Material im Kreislauf zurückgeführt, wobei sie zu den getrennten Chargen 36 und 42 werden.
Die Fig. 3 der beiliegenden Zeichnungen erläutert ein Verfahren zum Vergasen von Koksprodukten durch einen Abwindvorgang. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, daß ein tiefes Bett aus der Rohbeschickung 48 direkt auf die Röste aufgebracht und klassiert wird, wobei das nicht-umgesetzte Recyclisierungsmaterial 50 als Deckschicht dient.. An die Beschichtungsvorgänge schließt sich die Entzündung durch Vorerhitzen der Bettoberfläche mit einem heißen inerten Gas von der Kuhlzone her an, worauf die Oxydation der Oberflächenschichten mit einem Abwind (nach unten geführten Strom) aus Wasserdampf und Luft oder C0_ in einer Vergasungszone 54 folgt. Zwischen den Entzündungsund Vergasungszonen und den Vergasungs- und Kühlzonen sind kurze Wasserdampf- oder Inertgaszonen 56 und 58 angeordnet, um das Eindringen von Luft in die Inertgaszonen zu verhindern. Der Abwind-Arbeitsgang bewirkt, daß die obersten Schichten unter kontrollierten Verbrennungsbedingungen oxydiert und vergast werden, wobei die Pellets in ein zerreibbares Ascheprodukt umgewandelt werden. Dieses kann aus den nicht-umgesetzten Pellets durch Sieben leicht entfernt werden.
Die Fig. 4 der beiliegenden Zeichnungen erläutert einen Abwindvorgang, bei dem grüne Pellets aus Kohle oder grob klassierter Kohle 60 auf die Oberseite von recyclisierten verkokten Pellets 62 aufgebracht werden. Eine Deckschicht aus dem klassierten Recyclisierungsmaterial 64 wird ähnlich wie in Fig. 2 auf die grünen Pellets aufgebracht. Diese Deckschicht wird zur Abdichtung und Minimalisierung des Abbaus der
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grUnen Pellets verwendet. Es ist eine Nebelsperre 66 vorgesehen, um das kondensierbare kohlenwasserstoffhaltige Material, das während des EntzUndungscyclus in der Entzündungszone 68 austritt, zu entfernen. Luft und Wasserdampf werden nach unten durch die Beschickung in einer Vergasungszone 70 hindurchgefuhrt und das Gas mit geringem Wärmeinhalt (low Btu gas) wird abgezogen. Die Vergasungs- und EntzUndungszonen 68 und 70 sind durch eine Wasserdampf-Abwindzone 72 voneinander getrennt und die Vergasungszone ist von der Kuhlzone 74 durch eine Wasserdampfαbwindzone 76 getrennt.
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausfuhrungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden kännen, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
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Leerseite

Claims (12)

52 049-BR Anmelder: McDowell-Wellman Company, 113 St. Clair Avenue N.E., Cleveland, Ohio 44114/USA Patentansprüche
1. Verfahren zum Vergasen von pellotisierter Kohle zur Herstellung eines Gases mit niedrigem Wärmeinhalt (low Btu gas), das große Mengen Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthält, dadurch gekennzeichnet , daß kontinuierlich ein sich im allgemeinen in horizontaler Richtung bewegendes, fUr Gas durchlässiges Ruhebett aus Kohle, enthaltend oder bestehend aus mindestens einer Schicht aus einer klassierten Recyclisierungskohlecharge und mindestens einer Schicht aus frischer Kohle gebildet, dieses Bett in horizontaler Richtung transportiert, die Oberfläche einer dieser Schichten entzündet wird, um eine oxydierende Reaktionszone zu initiieren, die als Welle von dieser Oberfläche nach unten in eine dieser Schichten und als Welle nach oben in eine gegebenenfalls darUberliegende Schicht wandert, Luft und ein inertes Fluid in vertikaler Richtung durch das Bett hindurchgeführt werden, die Kohle in einer Zone vor der jeweils sich vorwärtsbewegenden Welle reduziert wird, die Oxydationsreaktion beendet wird, bevor die Reaktionszone die beiden äußersten Oberflächen des Bettes erreicht, die nicht-umgesetzte Kohle einer vorgegebenen Größe von der Asche getrennt und als Recyclisierungscharge in das Bett zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bett ein basisches Material zugesetzt wird.
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ORIGINAL INSPECTED
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem inerten Fluid um Wasserdampf handelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem inerten Fluid um CCL handelt»
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydationsreaktion beendet wird, wenn das aus dem Bett austretende (XL etwa 10 % erreicht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, άαβ das Bett etwa 1,20 m (4 feet) tief ist und daß die Oxydationsreaktion beendet wird, wenn die Reduktionszone etwa 0,45 m (l 1/2 feet) tief ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Kohle um pelletisierte Kohle handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der pelletisierten Kohle handelt um eine gehärtete, verkokte (carbonisierte), Schwefel enthaltende Kohle und ein basisches Material mit einem hohen Prozentsatz an Schwefel, der in Form eines Sulfids des basischen Materials vorliegt, wobei der pelletisierte Brennstoff im wesentlichen frei ist von einem kohlenwasserstoff haltigen fluchtigen Material und Graphit, und daß eine innige Mischung von kohärenten Teilchen mit einer Größe von weniger als etwa 0,23 mm (-65 mesh) hergestellt wird, welche den Ablauf von Schwefelfixierungsreaktionen und die Fixierung des Schwefels durch Sulfatierung an den Aschebestandteilen der Kohle bei der Verwendung der Pellets unter oxydierenden Bedingungen ermöglicht.
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-3- 29- 7880
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Recyclisierungskohle in Form einer Schicht auf ein sich in horizontaler Richtung bewegendes Ofengestell aufgebracht, entzündet und dann mit einer Schicht aus frischer Kohle bedeckt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß grüne Pelletkohle in Form einer Schicht auf ein sich in horizontaler Richtung bewegendes Ofengestell aufgebracht wird, wobei eine erste Schicht aus Recyclisierungskohle auf die grüne Pelletschicht aufgebracht, die erste Recyclisierungskohleschicht entzündet wird und eine zweite Schicht aus Recyclisierungskohle auf die entzündete erste Schicht aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pelletkohle in Form einer Schicht auf ein sich in horizontaler Richtung bewegendes Ofengestell aufgebracht, auf die Pelletkohle eine Schicht aus Recyclisierungskohle aufgebracht und die Recyclisiejjj ngskohle entzündet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schicht aus Recyclisierungskohle auf ein sich in horizontaler Richtung bewegendes Ofengestell aufgebracht, eine Schicht aus grüner Pelletkohle auf die erste Recyclisierungskohleschicht aufgebracht, auf die grüne Pelletschicht eine zweite Schicht aus Recyclisierungskohle aufgebracht wird und die zweite Recyclisierungskohleschicht entzündet wird.
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DE19792947880 1978-12-29 1979-11-28 Verfahren zum vergasen von pelletisierten kohlenstoffhaltigen brennstoffen Withdrawn DE2947880A1 (de)

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