DE3217030A1

DE3217030A1 - Verfahren zur verschwelung und vergasung von kohlenstoffhaltigen feststoffen

Info

Publication number: DE3217030A1
Application number: DE19823217030
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr.-Ing. 8011 Aschheim Reuter; Rüdiger Dr.rer.nat. 8000 München Schmidt; Peter Dr.rer.nat. 8011 Hohenlinden Stadler; Franz 8000 München Steininger
Original assignee: Babcock Krauss Maffei Industrieanlagen GmbH; BKMI Industrieanlagen GmbH
Current assignee: Deutsche Babcock Werke AG
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1983-11-10

Description

KMa 5163

1'% \ "- .'Verfahren zur Verschwelung und Vergasung von ' \ kohlenstoffhaltigen Feststoffen

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem \,. Oberbegriff des Anspruches 1 . . -

·*..^χ·7 X

-K-Zur Verschwelung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen,

insbesondere von Braunkohle und subbituminöser Kohle, ^ - .sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Das Spül-. gas-Schwelverfahren liefert ein Gas, das durch die ;-"■

Rauchgase der direkten Schwelerbeheizung verdünnt ist.:

ι. Ein weiteres bekanntes Verfahren verwendet eine Wir- ;

belschicht zur Entgasung feinkörniger Kohle. Die Kohle muß hierbei vorgetrocknet und in feinkörniger Form dem heißen, durch Luft bzw. Verbrennungsgase aufgewirbelten Koksbett zugeführt werden. Zur Verschwelung j von Braunkohle ist ferner ein Flugstrom-Verfahren bekannt, bei dem als Wärmeträger Feinkoks dient, der im Kreislauf geführt und durch Verbrennung von Gas oder Teer oder durch Teilverbrennung aufgeheizt wird. Auch hier muß die Kohle weitgehend vorgetrocknet werden.

Es ist weiterhin auch bekannt, kohlenstoffhaltige Feststoffe in einem indirekt beheizten Drehrohrofen zu verschwelen (DE-PS 263 025 und 424 724). Der Drehrohrofen dient hierbei lediglich zur Verschwelung; die entgasten kohlenstoffhaltigen Feststoffe müssen daher zusammen mit den sonstigen nicht flüchtigen Rückständen der Verschwelung aus dem Drehrohrofen ausgetragen und einer gesonderten Weiterbehandlung zugeführt werden.

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Zur. Vergasung kohlenstoffhaltiger Feststoffe sind vor allem ein mit einem Schüttgutreaktor arbeitendes Druckverfahren bekannt, ein mit einer Wirbelschicht arbeitendes Verfahren sowie ein Flugstromverfahren. Der störungsfreie Betrieb dieser Verfahren ist stark ' von den Eigenschaften der eingesetzten Kohle, insbesondere von ihrem Aschegehalt, abhängig. Die hygroskopischen Eigenschaften der Asche führen zur Bildung von breiigen Massen, die die Gaskanäle leicht verstopfen und daher eine häufige Reinigung dieser Kanäle bedingen, was eine Unterbrechung des Generatorbetriebes zur Folge hat.

Bei der Kohlevergasung im Schüttgutreaktor stellt es · ferner ein besonderes Problem dar, über den gesamten. Querschnitt des Reaktors gleiche Durchströmungsverhältnisse für die Gase zu erzielen; bei ungleichen Strömungswiderständen ergibt sich sonst leicht ein Durchbrennen der Beschickung (mit der bekannten Erscheinung des Oberfeuers). Das mit der Wirbelschicht arbeitende Verfahren führt zum Austrag einer beträchtlichen Menge von eingebrachtem Kohlenstoff mit dem Flugstaub.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Verfahren zur Kohlevergasung besteht ferner darin, daß sie zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen mit hohem Aschegehalt nicht geeignet sind. Eine autotherme Gegenstromvergasung, wie sie für stückige Brennstoffe üblich ist, kann bei hochaschehaltigen Abfallbrenn-

heißen

stoffen (sog. Bergen) nicht angewandt werden. Die Vergasungsrückstände (die bis zu 75% des eingebrachten

• 4 · *

% \ - Brennstoffes betragen) würden die entgegenströmenden! .,,",Vergasungsmittel auf so hohe Temperaturen vorwärmen,· ;',. -Öaß- die Feuer zone des Generators nach kurzer Zeit vei' schlacken und der Betrieb zum Erliegen kommen würde.

Zum Stand der Technik gehört weiterhin noch ei ''?'.;: Vorschlag, die in einem indirekt beheizten Drehrohr- ( öfen verschwelte Kohle anschließend in einem weiteren^ ;"_. gleichfalls indirekt beheizten Drehrohrofen zu ver- "- ' gasen (DE-PS 263 025). üer zur Verschwelung dienende _: '\. Drehrohrofen soll hierbei mit einer Temperatur unter ·. 'ß 5 00⁰C und der zur Vergasung dienende zweite Drehrohrofen (von wesentlich größerem Durchmesser) mit einer Temperatur über 85O⁰C betrieben werden. Dieses alte Verfahren hat sich jedoch in der Praxis nicht durchsetzen können. Die Verwendung von zwei gesonderten : Drehrohrofen zur Verschwelung und Vergasung (wozu : noch eine dritte Drehtrommel zur Vortrocknung der i "' Kohle kommt) stellt einen erheblichen technischen Auf-¹ wand dar. Angesichts der hohen Temperaturdifferenz (von über 350⁰C) zwischen der Verschwelungszone und _:

der Vergasungszone ist es bei dem bekannten Verfahren

i auch nicht möglich, die beiden Reaktionszonen in einem einzigen, indirekt beheizten Drehrohrofen unterzubringen.

Zum Stand der Technik gehört schließlich noch der Vorschlag, der Kohle vor ihrer Entgas.ung und Vergasung ; Kalkhydrat oder andere Metalloxide zuzusetzen, um hierdurch den freiwerdenden Schwefel zu binden (somit

schwefelfreies Gas zu erhalten) und den Vergasungs- | prozeß zu beschleunigen (DE-PS 11 300 und 430 904). !;

BADORIGiNAL -, |! INCOMPLETE DOCUMENT j.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Mangel der bekannten Verfahren ein neuartiges Verfahren zu entwickeln, das es gestattet, mit wesentlich verringertem anlagentechnischen Aufwand bei hoher Zuverlässigkeit der Betriebsweise eine Verschwelung und Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen (einschließlich minderwertiger Abfallstoffe , wie Hausmüll und Klärschlamm), so dprchzuführe daß hierbei ein Gas von hohem Heizwert entsteht, das ^nur einen geringen Anteil an Schadstoffen und Staub enthält.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden die Verschwelung und die Vergasung erstmals in zwei von den Feststoffen nacheinan der durchsetzten Zonen eines einzigen Drehrohrofens durchgeführt. Diese Verfahrensmaßnahme, die im Vergleich zum Stand der Technik (vgl. insbesondere DE-PS 263 025) zu einer wesentlichen Senkung der Anlagekosten führt, ist jedoch nur möglich, weil durc weitere erfindungsgemäße Merkmale eine wesentliche Verringerung der Temperaturdifferenz zwischen der Vergasungszone und der Schwelzone erzielt wird.

Werden nämlich den kohlenstoffhaltigen Feststoffen sauerstoffhaltige Verbindungen der Alkali- und Erdalkalimetalle beigegeben, so stellen sich eine Reihe vorteilhafter Wirkungen ein, zu denen vor allem eine katalytische Wirkung dieser Zuschlagstoffe in beiden Reaktionszonen gehört. Durch Zugabe dieser

COPY

£. % .Zuschlagstoffe wird insbesondere die sich in der , Vergasungszone einstellende Wassergasreaktion kata- \ 4ytisch so beeinflußt, daß sich eine wesentliche Erniedrigung der notwendigen Vergasungstemperatur > ergi^fete. In der Vergasungszone genügt erfindungsgemäß j

^., eine Außenwandtemperatur zwischen 600 und 800⁰C '■;■"-._. (d/ie Guttemperaturen im Drehrohrofen liegen 70 bis | 10:0⁰C unter diesen Außenwandtemperaturen des indi- \- rekt beheizten Drehrohrofens). Da in der Schwelzone \ IQ erfindungsgemäß eine Au£enwandtemperatur zwischen · 500 und 700⁰C eingestellt wird, kann auf diese Weise die Temperaturdifferenz zwischen der Vergasungszone · und der Schwelzone kleiner als etwa 200⁰C gehalten werden. Dadurch können ohne große konstruktive Schwierigkeiten und unter Vermeidung von Betriebsstörungen durch stark unterschiedliche Wärmedehnungen die Vergasungszone und die Schwelzone in ein und dem- | selben Drehrohrofen untergebracht werden. ;·

Außer der katalytischen Wirkung (die vor allem eine Erniedrigung der Vergasungstemperatur zur Folge hat) ergeben sich durch die Beigabe sauerstoffhaltiger Verbindungen der Alkali- und Erdalkalimetalle noch weitere Vorteile.

So stellt man hierbei eine wesentliche Erhöhung der Ausbeute an Schwelgas und Teer bei der Schwelung und gleichzeitig eine Abnahme des Kondenswasservolumens fest. Dieser erwünschte Effekt kann darauf beruhen, daß - der Schwelung teilweise überlagert eine Vergasung des bereits gebildeten Schwelkokses mit der Eigenfeuchte der kohlenstoffhaltigen Feststoffe und mit dem bei der Pyrolyse entstehenden Spaltwasser auftritt.

BAD ORlGINAU COPY

-χ

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?. "-. Durch die Zugabe der sauerstoff haltigen Verbindungen der"Alkali- und Erdalkalimetalle werden Schadstoffe (besonders Schwefelverbindungen-, aber auch Halogenwasserstoffsäuren) eingebunden und verbleiben im '.; festen^ückstand. Ebenso werden Phenole, die bei der , 'thermischen Kohleaufbereitung als sauer wirkende organische .Verbindungen entstehen, von den basischen Stoffen in die nicht flüchtigen Salze der Alkali- und Erdalkalimetalle überführt, die als Feststoffe im

IQ Drehrohrofen zurückbleiben und infolge der langen Verweilzeit der Peststoffe im Drehrohrofen gecrackt werden. Diese toxisch wirkenden Phenole können somit nicht in das Kondensat der Gaswäsche gelangen. Ent-, sprechend wird durch Zusatz von basischem Stoffen der gasförmige Austrag an hochtoxischen Cyanid-Verbindungen sehr stark eingeschränkt.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner, daß die Zufuhr von Wasser und/oder Wasserdampf derart geregelt wird, daß sich in der Vergasungszone ein überdruck bis 1 bar einstellt. Bei den der Erfindung zugrundeliegenden eingehenden Untersuchungen hat sich nämlich herausgestellt, daß in diesem Bereich eines leichten Überdruckes das Optimum der Vergasungsreaktion liegt. Innerhalb dieses Druckbereiches kann einerseits der Wasserdampf in ausreichendem Maße an und in die Kohle diffundieren, während andererseits die Reaktionsprodukte aus der Kohle herausdiffundieren können.

Innerhalb des genannten Druckbereiches hängt der für den Einzelfall zu wählende optimale Druck nicht nur von der Art der kohlenstoffhaltigen Feststoffe, sondern wesentlich auch von der Ausbildung des Drehroß©py

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-χ-

ofens ab. Bei Verwendung eines mit Hubschaufeln versehenen Drehrohrofens, bei dem somit die Feststoffe weitgehend angehoben werden und frei durch den Gasraum des Drehrohrofens hindurchfallen, wird di Zufuhr von Wasser und/oder Wasserdampf so geregelt¹, j daß sich in der Vergasungszone ein überdruck zwischen' 10 und 1000 mm WS, vorzugsweise zwischen 40 und i 4 00 mm WS, einstellt. Bei Verwendung eines Drehrohr- \ ofens mit glatter Innenwand, bei dem somit der Ober- ■ flächenkontakt zwischen -len Feststoffen und der Gas ν pnase geringer ist, wird erfindungsgemäß in der Ver- ,-gasungszone ein Überdruck zwischen 100 und 5000 mm WS, vorzugsweise zwischen 250 und 3500 mm WS, eingestellt.·

Die Temperatur in der Vergasungszone wird optimal zwischen 700 und 750⁰C gehalten.

Als Zuschlagstoffe haben sich innerhalb der Gruppe !

der sauerstoffhaltigen Verbindungen der Alkali- und . Erdalkalimetalle vor allem Calciumhydroxid, Calciumcarbonat und Calciumoxid bewährt. Die Zugabe erfolgt zweckmäßig in feinkörniger Form.

Eingehende Untersuchungen über die Menge der Zuschlagstoffe ergaben, daß zweckmäßig 1 bis 7,5 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der kohlenstoffhaltigen Feststoffe) zugesetzt werden.

Für den Abzug der Gase aus dem Drehrohrofen bestehen verschiedene Möglichkeiten. Bei der Verschwelung und Vergasung von stark stickstoffhaltigen Feststoffen ist es besonders zweckmäßig, wenn das in der Schwelzone erzeugte Schwelgas und das in der Vergasungszone

-X -

-A-

'■".-. -._ \ erzeugte. Vergasungsprodukt an entgegengesetzten Enden \, des Drehrohrofens abgezogen werden. Bei dieser Be-•tfiebsweise^erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß der in den kohlenstoffhaltigen Feststoffen ' \ vorhandene Stickstoff in der Schwelzone durch die

^•stark basische Wirkung der sauerstoffhaltigen Ver-' "-:v.,:,,.bindungen der Alkali- und Erdalkalimetalle praktisch

vollständig in Form von Ammoniak ausgetrieben wird·. ·. .Dieser im Schwelgas enthaltene Ammoniak kann dann in einer nachgeschalteten Brennkammer durch unterstöchiometrische Verbrennung zum größten Teil unter Bildung von molekularem Stickstoff und Wasser zersetzt werden, so daß die aus Gründen des Umweltschutzes sehr unerwünschte Bildung von NO -Verbindüngen vermieden wird.

Bei kohlenstoffhaltigen Feststoffen, die nur einen geringen Stickstoffanteil enthalten, können Schwelgas und Vergasungsprodukt auch gemeinsam aus dem Drehrohrofen abgezogen werden. Die eine Möglichkeit . besteht darin, Schwelgas und Vergasungsprodukt im Drehrohrofen im Gleichstrom zu den Feststoffen zu führen und an dem der Eintragsseite der Feststoffe abgewandten Ende des Drehrohrofens abzuziehen (Gleichstrombetrieb). Die andere Betriebsweise sieht vor, Schwelgas und Vergasungsprodukt im Drehrohrofen im Gegenstrom zu den Feststoffen zu führen und auf der Eintragsseite der Feststoffe aus dem Drehrohrofen abzuziehen.

Das erfindungsgomäße Verfahren eignet sich zur Verschwelung und Vergasung von kohlenstoffhaltigen Fest-

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is ;''-%> ,-stoffen aller Art. Aus den oben erläuterten Gründen · λ ist es gerade für den Einsatz von ungetrockneter ; XiJräunkohle und/oder Torf mit einem Wassergehalt von f*

- ι

">. bis zu 65 Gew. -% geeignet. Versuche zeigten ferner·, An. * **

J-J₅,, daß _;|ä8s Verfahren auch für kohlenstoffhaltige Abfall-

^fi^stoffe", wie Hausmüll und Klärschlamm, ferner für gas-; f-riy;.- reiche junge Kohle und/oder subbituminöse Kohle, vor-1

teilhaft verwendbar ist. ■ |' ,

Bei der Trocknung, Verschwelung und Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen hoher Eigenfeuchte, i _' wobei der Schwelzone eine gesonderte Trocknungszone ^! '■.', vorgeschaltet ist, ergibt sich eine· wesentliche Ener- ;' gieersparnis dadurch, daß die bei der Trocknung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe entstehenden wasserdampfhaltigen Brüden in die Vergasungszone eingeführt

werden. ■ |

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene j Vergasungsprodukt kann nicht nur als Heizgas für die verschiedensten technischen Anwendungszwecke, sondern auch als Grundstoff für verschiedene chemische Verfahren verwendet werden. !

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger Beispiele. In der Zeichnung zeigen

Fig.1 ein Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig.2, 3 und 4 Schemadarstellungen abgewandelter

Anlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen ;

Verfahrens.

Die in Fig. 1 dargestellte: Anlage enthält einen in- ■

direkt beheizten Drehrbhrofen 1, dessen Innenraum

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in eine Schwelzone 2 und eine Vergasungszone 3 unterteilt ist. Eine Eintragsschnecke 4 dient zum Eintrag der bei 5 zugeführten kohlenstoffhaltigen Feststoffe. Eine Austragsschnecke 6 dient zum Austrag des bei 7 abgezogenen festen Rückstandes.

Das in der Schwelzone 2 entstehende Schwelgas wird durch den Stutzen 8 abgezogen, das in der Vergasungszone 3 entstehende Vergasungsprodukt wird durch den Stutzen 9 abgezogen. In die Vergasungszone 3 wird durch eine Düseneinrichtung 10 Wasser und/oder Wasserdampf eingedüst.

Zur indirekten Beheizung des Drehrohrofens 1 dienen am Umfang des Ofens ortsfest angebrachte Brennkammern 11, denen beim dargestellten Ausführungsbeispiel Schwelgas über die Leitung 12 und eventuell zusätzlich (oder zum Anfahren) Heizgas über die Leitung 13 zugeführt wird. Der Abzug der zur indirekten Beheizung des Drehrohrofens 1 verwendeten Gase erfolgt über die Leitung 14.

Zu der in Fig. 1 dargestellten Anlage gehört weiterhin ein Zyklon 15 zur Entstaubung des Schwelgases,ein Zyklon 16 zur Entstaubung des Vergasungsproduktes, eine Brennkammer 17 sowie ein Abhitzekessel 18. In der Brennkammer 17 erfolgt unter dosierter Luftzufuhr (Pfeil 19) eine stufenweise Verbrennung des Schwelgases und des Vergasungsproduktes. Im oberen Teil der Brennkammer 17 erfolgt eine unterstöchiometrische Verbrennung des Schwelgases, um dadurch das

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im Schwelgas enthaltene Ammoniak unter Bildung von Stickstoff zu zersetzen und eine NO -Bildung zu vermeiden. Die aus der Brennkammer 17 austretenden Rauchgase (Pfeil 20) gelangen zusammen mit dem zur indirekten Beheizung des Drehrohrofens 1 verwendeten Gas (abgeführt über die Leitung 14) in den Abhitzekessel 18, wo die fühlbare Wärme dieser Gase zur Dampferzeugung ausgenutzt wird.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage wird somit das in der Schwelzone 2 erzeugte Schwelgas und das in der Vergasungszone 3 entstehende Vergasungsprodukt an entgegengesetzten Enden des Drehrohrofens 1 abgezogen (Pfeile 21, 22). Diese Betriebsweise ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn stark stickstoffhaltige Feststoffe verschwelt werden, so daß im Schwelgas ein hoher Anteil von Ammoniak enthalten ist. Es versteht sich, daß - im Unterschied zum dargestellten Ausführungsbeispiel - Schwelgas und Vergasungsprodukt auch einer gesonderten Verwertung zugeführt werden können.

Nicht dargestellt ist in Fig. 1 die Zugabe von sauerstoffhaltigen Verbindungen der Alkali- und Erdalkalimetalle zu den kohlenstoffhaltigen Feststoffen. Die Zugabe dieser Zuschlagsstoffe kann bereits vor der Eintragsschnecke 4 erfolgen; möglich ist jedoch auch ein Zumischen in der Schwelzone .

Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel sind für gleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.

- 112-<-

Das in der Schwelzone erzeugte Schwelgas und das in der Vergasungszone 3 entstehende Vergasungsprodukt werden hier gemeinsam - im Gegenstrom zu den Feststoffen - durch den Stutzen 8 an der Eintragsseite des Drehrohrofens abgezogen (Pfeil 23). Ein Teil dieses Mischgases wird den Brennkammern 11 zur indirekten Beheizung des Drehrohrofens 1 zugeführt (Leitung 12). Der Rest des Mischgases wird über die Leitung 24 einer sonstigen Verwertung (beispielsweise in einer Brennkammer 17 wie in Fig. 1) zugeleitet.

Fig. 3 zeigt demgegenüber eine Variante, bei der das in der Schwelzone 2 erzeugte Schwelgas und das in der Vergasungszone 3 erzeugte Vergasungsprodukt im Gleichstrom mit den Feststoffen durch den Drehrohr- . ofen 1 geführt sind (Pfeil 25) und das Mischgas durch den Stutzen 9 abgezogen wird. Ein Teil dieses Mischgases (Leitung 12) wird wieder zur indirekten Beheizung des Drehrohrofens 1 verwendet, während das übrige Gas (Leitung 26) einer gesonderten Verwertung zugeführt wird.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel,bei dem dem Drehrohrofen 1 ein Herdofen 27 zur Trocknung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe vorgeschaltet ist. Die Kohle wird bei 28 dem Herdofen 27 aufgegeben und gelangt nach Trocknung über die Eintragsschnecke 4 in die Schwelzone 2 des Drehrohrofens 1. Aus der Schwelzone gelangen die Feststoffe in die Vergasungszone 3, die mit einer Düseneinrichtung 10 zur Zuführung von Wasser und/oder Wasserdampf versehen ist.

feste Rückstand
Der wird durch die Austragsschnecke 6

ausgetragen. Das Schwelgas wird bei 29 und das Vergasungsprodukt bei 30 abgezogen.

Die in der Trocknungszone entstehenden, wasserdampfhaltigen Brüden werden über die Leitung 31 der Düseneinrichtung 10 zugeführt und unmittelbar in die Vergasungszone 3 eingebracht. Um eine Kondensation des von der Trocknungszone (Herdofen 27) der Vergasungszone 3 zugeführten Wasserdampfes zu vermeiden, ist die Leitung 31 zweckmäßig thermisch isoliert.

Die Erfindung sei weiterhin anhand einiger Verfahrensbeispiele erläutert.

Beispiel 1 (Verschwelung und Vergasung von Braunkohle) :

Kohlenstoffhaltige Feststoffe: Rheinische Braunkohle

Zusammensetzung: 21,5 % C

54 % H₂O

5 % Asche 18,5 % flüchtige Bestandteile

1 % S

a) Verschwelung und Vergasung unter Kalkzusatz:

Verfahrensweise: Verwendung einer Anlage ge

mäß Fig. 1 (gesonderter Gasabzug aus Schwelzone und Vergasungszone)

Zugabe von 12 kg Ca(OH)-

je t Einsatzkohle

Guttemperatur: 500 ⁰C

Durchsatz: 0,4 t/h

Druck: 1,01 bar im Drehrohrofen

Schwelgas:

Zusammensetzung:

(trocken, ohne Wasserdampf-

gehalt) H₂ 40

CO 4 CO₂ 21 CH₄ 24 ^C2^H4 ¹'³

Höhere Kohlenwasserstoffe 8

N₂ 1,3 H₂S 0,4

Heizwert: 18040 kJ/Nm³ trocken Dichte: 0,90 kg/Nm³ trocken Schwelgasmenge (trocken): 69 Nm³/h Staubgehalt: 420 mg/Nm³ trocken Schwelgasmenge (feucht): 331 Nm³/h,

H₂S-Gehalt: 0,06 %
Staubgehalt: 110 mg/Nm³ feucht

Vergasungsprodukt:

Zusammensetzung: H„ 67 %

CO₂ 30 % CO 3 %

Heizwert: 7224 kJ/Nm³ trocken

Dichte: 0,7 kg/Nm³ trocken

Gasmenge: 509 Nm³/h trocken

Staubgehalt: 400 mg/Nm³ 5

Austrag: 45 kg/h mit einem Glühverlust von 31 %

b) Verschwelung und Vergasung ohne Kalkzusatz (zum Vergleich)

10

Verfahrensweise: wie unter a), jedoch Guttempera-

tur von 850 ⁰C

Schwelgas:
15

20

trocken): H_	N₂	38	,3	%
CO	H₀S	4		%
co₂	22		%
CH₄	22	,3	%
	1	,4	%
Höhere Kohlen
wasserstoffe	8	%
1	%
3	%

25.

Heizwert: 17910 kJ/Nm³ trocken

Dichte: 0,90 kg/Nm³ trocken Schwelgasmenge trocken: 59 Nm³/h Staubgehalt: 3000 mg/Nm³ trocken Schwelgasmenge feucht: 327 Nm³/h

oO

H₂S-Gehalt: 0,6 %, Staubgehalt: 54 0 mg/Nm³

-■2ο-

Austrag: 31 kg/h mit einem Glühverlust von 43 %

Ein Vergleich der Daten für das Schwelgas unter a) und b) zeigt die durch die Kalkzugabe erzielte wesentliche Verbesserung.

c) Verschwelung und Vergasung mit gemeinsamem Gasabzug:

Verfahrensweise: entsprechend der Fig. 2

Guttemperatur: 500 ⁰C Zugabe von 12 kg Ca(OH)₂ je t Einsatzkohle.
Als Vergasungsmittel wird die Eigenfeuchte der Braunkohle

verwendet (Zuführung der in der Trocknungszone ausgetriebenen Brüden in die Vergasungszone/ gemäß Fig. 4).

Mischgas (bestehend aus Schwelgas und Vergasungsprodukt) :

Zusammensetzung H₂ 63 %

CO 3 %

CO₂ 29 %

CH₄ 2 %

Höhere Kohlenwasserstoffe 1 %

N₀ 1,7 %

2

H₂S 0,3 %

Heizwert : 8753 kJ/Nm³ trocken

Dichte: 0,74 kg/Nm³ trocken Menge: 554 Nm³/h trocken Staubgehalt: 280 mg/Nm³ feucht

Austrag: 33 kg/h mit einem Glühverlust von 40 %

Beispiel 2: (Verschwelung und Vergasung von Klärschlamm)
10

Kohlenstoffhaltige Feststoffe: zentrifugierter Klärschlamm

Zusammensetzung: 75 % Wasser 18 % organischer Anteil

7 % anorganischer Anteil

a) Verschwelung und Vergasung bei gesondertem Gasabzug
20

Verfahrensweise: entsprechend Fig. 1 Guttemperatur: 500 ⁰C Durchsatz: 0,5 t/h Druck: 1,02 bar im Drehrohrofen Kalkzusatz: 15 kg/t Einsatzgut

Schwelgas:

Zusammensetzung (trocken): H~ 55 %

CO 3 %

CO₂ 14 %

CH₄ 17 %

C₂H₆ 4 %

,Höhere Kohlenwasserstoffe 5 %

^N2 ^{1/5 %}

H₂S 0,5 %

Heizwert: 19500 kJ/Nm³
Dichte: 0,635 kg/Nm³
Schwelgasmenge trocken: 95 Nm³/h

feucht: 560 Nm³/h

Vergasungsprodukt:

Zusammensetzung: H₂ 64 %

• 32 % CO 4 %

Heizwert: 7000 kJ/Nm³
Dichte 0,7 kg/Nm³
Menge: 170 Nm³/h

Austrag: 55 kg/h mit Glühverlust 14 %

b) Verschwelung und Vergasung mit gemeinsamem Gasabzug

Verfahrensweise: entsprechend Fig. 2

Guttemperatur: 500 ⁹C Kalkzugabe: 15 kg/t Einsatzgut Als Vergasungsmittel dient die Eigenfeuchte des zentrifugierten Klärschlammes.

. , ·\ Zusammensetzung: H₂ 58

* CO 3

CO₂ 15

CH₄ 14

C₂H₆ 3

Höhere Kohlenwasserstoffe 4

Heizwert: 11000 kJ/Nm³
Dichte: 0,65 kg/Nm³
Menge trocken: 265 Nm³/h
feucht: 730 Nm³/h

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-Zu -Leerseite

Claims

' Patentansprüche:

1. Verfahren' zur Verschwelung und Vergasung von ':. ' ko-hlenstof fhaltigen Feststoffen unter Umwälzen, * '·--. . wobei die Verschwelungszone und die Vergasungs- '-'-' . ί zone indirekt beheizt werden und in die Vergasungs-.zone Wasser und/oder Wasserdampf eingeführt wird, !gekennzeichnet durch die Kombination "folgender Merkmale:

a) Die Verschwelung und die Vergasung werden in zwei von den Feststoffen nacheinander durchsetzten Zonen eines einzigen Drehrohrofens durchgeführt;

·

b) den kohlenstoffhaltigen Feststoffen werden sauerstoffhaltige Verbindungen der Alkali- und Erdalkalimetalle beigegeben;

c) in der Schwelzone wird eine Außenwandtemperatur zwischen 500 und 700⁰C und in der Vergasungszone eine Außenwandtemperatur zwischen 600 und 800⁰C eingestellt, wobei die Temperaturdifferenz zwischen Vergasungszone und Schwelzone " kleiner als 200⁰C gehalten wird;

d) die Zufuhr von Wasser und/oder Wasserdampf wird derart geregelt, daß sich in der Vergasungszone ein Überdruck bis 1 bar einstellt. '

2. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere für stark ■' -,stickstoffhaltige Feststoffe, dadurch gekennzeich-

^l> ^riet, daß das in der Schwelzone erzeugte Schwelgas

und das iff der Vergasungszone erzeugte Vergasungs- · produkt an entgegengesetzten Enden des Drehrohr- ,

_; ofens abgezogen werden.

■- /

■~>3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das in der Schwelzone erzeugte Schwelgas und IQ ■ das in der Vergasungszone erzeugte Vergasungsprodukt im Drehrohrofen im Gleichstrom zu den Feststoffen geführt und an dem der Eintragsseite der Feststoffe abgewandten Ende des Drehrohrofens abgezogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Schwelzone erzeugte Schwelgas und das in der Vergasungszone erzeugte Vergasungsprodukt im Drehrohrofen im Gegenstrom zu den Feststoffen geführt und auf der Eintragsseite der

Feststoffe aus dem Drehrohrofen abgezogen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines mit Hubschaufeln versehenen Drehrohrofens, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Wasser und/oder Wasserdampf derart geregelt wird, daß sich in der Vergasungszone ein Überdruck zwischen 10 und 1000mm WS, vorzugsweise zwischen 40 und mm WS, einstellt.

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. /6.. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines ■\ ; "Drehrohrofens mit glatter Innenwand, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Zufuhr von Wasser und/oder Wasserdampf derart geregelt wird, daß sich in der *. . "vergasungszone ein überdruck zwischen 100 und ^- ,5000 mm WS, vorzugsweise zwischen 250 und 3500 nun WS,

. ,7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der Vergasungszone zwischen 700 und 75O⁰C gehalten wird.

8.. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den kohlenstoffhaltigen Feststoffen 1 bis \ .7,5 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 Gew.-% an sauerstoffhaltigen Verbindungen der Alkali- und Erdalkalimetalle beigegeben werden

- 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den kohlenstoffhaltigen Feststoffen Calciumhydroxid, Calciumcarbonat und/oder Calciumoxid • in feinkörniger Form beigegeben werden.

.10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den kohlenstoffhaltigen Feststoffen zusätzlich zu den sauerstoffhaltigen Verbindungen der Alkali- und Erdalkalimetalle sauerstoffhaltige Eisenverbindungen und/oder Eisenschrott beigegeben werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Einsatz von ungetrockneter Braunkohle und/oder Torf mit einem Wassergehalt von bis zu 65 Gew.-%.

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1 ? \12. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet

■* " "church den Einsatz von kohlenstoffhaltigen Ab-" ifallstoffen,wie Hausmüll und Klärschlamm.

5 ".";. 13. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

'%._ den Einsatz von gasreicher junger Kohle und/oder 'j~ „ siubbituniinöser Kohle. ·

14. Verfahren nach Anspruch 1 zur Trocknung, Ver-10 ' schwelung und Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen hoher Eigenfeuchte, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwelzone eine gesonderte Trocknungszone vorgeschaltet ist und daß die bei der Trocknung der kohlenstoffhaltigen Feststoffe 15 entstehenden wasserdampfhaltigen Brüden in die

Vergasungszone eingeführt werden.

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