DE3430219C2

DE3430219C2 - Verfahren zur Gaserzeugung aus festen Brennstoffen

Info

Publication number: DE3430219C2
Application number: DE3430219A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl.-Ing. Dr. 5270 Gummersbach Schuster
Original assignee: Carbon Gas Technologie GmbH, 4030 Ratingen
Current assignee: Deutsche Babcock Werke AG
Priority date: 1984-08-17
Filing date: 1984-08-17
Publication date: 1987-06-11
Also published as: AU4628185A; DE3430219A1; PL255036A1; CN85107127A; ZA856257B; JPS6157684A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gaserzeugung aus festen Brennstoffen durch Vergasen mit einem oder mehreren Vergasungsmitteln mittels Wirbelschicht- und Flugstaubvergasung, wobei der feste Rohbrennstoff und Vergasungsmittel in die Wirbelschicht eingebracht werden, feste Vergasungsrückstände unten aus der Wirbelschicht ausgetragen werden und das aus der Wirbelschicht aufsteigende Produktgas den Wirbelschichtreaktor nach Passieren eines Beruhigungs- und Nachreaktionsraumes verläßt, wobei der im Produktgas enthaltene Flugstaub außerhalb des Wirbelschichtreaktors separiert wird, der separierte Flugstaub und Vergasungsmittel einem vom Wirbelschichtreaktor räumlich getrennten Staubvergasungsreaktor zugeführt und dort bei Temperaturen oberhalb des Ascheschmelzpunktes weitgehend vergast wird und die bei der Flugstaubvergasung erzeugten Produktgase zur Abgabe eines Teiles ihrer fühlbaren Wärme an die Wirbelschicht in die Wirbelschicht zurückgeführt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasung bei einem Druck von 1 bis 40 bar durchgeführt wird.

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gaserzeugung aus festen Brennstoffen durch Vergasen mit einem oder mehreren üblichen Vergasungsmitteln mittels Wirbelschicht- und Flugstaubvergasung, bei einem Druck von 1 bis 40 bar, wobei der feste Rohbrennstoff und Vergasungsmittel in die Wirbelschicht eingebracht werden, feste Vergasungsrückstände unten aus der Wirbelschicht ausgetragen werden und das aus der Wirbelschicht aufsteigende Produktgas den Wirbelschichtreaktor nach Passieren eines Beruhigungs- und Nachreaktionsraumes verläßt,

der im Produktgas enthaltene Flugstaub außerhalb des Wii belschichtreaktors separiert wird,
der separierte Flugstaub und Vergasungstiittel einem vom Wirbelschichtreaktor räumlich getrennten Stauvergasungsreaktor zugeführt und dort bei Temperaturen oberhalb des Ascheschmelzpunktes vergast wird, die dabei erzeugten Produktgase in die Wirbelschicht zurückgeführt werden, und die Schlacke aus dem Staubvergasungsreaktor abgeführt wird.

Verfahren zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen, festen Brennstoffen in Reaktoren mit integrierter Festbett-, Wirbelschicht- und Staubvergasungsstufe sind aus einer Reihe von Druckschriften bekannt.

Eine Kombination mit einer Wirbelschicht als Hauptstufe, eine darunter angeordneten Festbettstufe und einer über der Wirbelschicht angeordneten Staubvergasungsstufe in einem Reaktor wird in der DE-AS 40 180 beschrieben. Der eigentliche Vorteil einer solchen Kombination, nämlich der Wärmeaustausch zwischen den sehr heißen Staubvergasungsprodukten und der erheblich kälteren Wirbelschicht wird darin aber nicht erwähnt In der Staubvergasungserzeugung wird durch Einblasen eines Gases eine Umwälzung mit einer im Inneren eines rohrförmigen Einbaues abwärts gerichteten Bewegung erzeugt

Gemäß DE-OS 27 42 222 soll im Wirbelschichtreaktor an der oberen Begrenzung des Raumes oberhalb der

&iacgr;&ogr; Wirbelschicht zentral im Reaktionsraum ein Zyklon angeordnet werden, in dem die Trennung von Produktgas und Koksstaub erfolgt Während das Gas nach oben aus dem Reaktor abgezogen wird, soll der Koksstaub nach unten durch den Zyklon in einen Injektor einlaufen, für den als Treibmittel Sauerstoff und Waserdarnpf benutzt wird und an den sich eine allerdings völligf*<"\zureichende gekühlte Vergasungskammer anschließt, weshalb die für die Siaubvergasung zur Verfügung stehenden Vergasungszeiten nicht ausreichen.

Die DE-OS 29 25 44&Idigr; beschreibt ein Verfahren, bei dem sich zwischen dem Zyklonabscheider und der Brennkammer für den Koks eine Schleuse zur Oberwindung des Druckverlustes befindet und die Staubvergasungskammern schräg im Wirbelschichtreaktor angeordnet sind. Durch die schräge Anordnung der Staubvergasungskammern müssen die gasförmigen Staubvergasungsprodukte die Wirbelschicht mit schrägem Druckangriff ausschieben, was Anlaß zu Problemen gibt, da kein gleichmäßiger Kräfteangriff des Gasstromes auf die Wirbelschicht erfolgt. Auch müssen druckdichte Schleusenarmaturen, die in der Lage sind, einen Koksstaubstrom von 1000° C in ein höheres Druckgebiet zu transportieren, noch entwickelt werden.

Die DE-OS 29 47 222 betrifft ein Verfahren, bei dem Wirbeisehichi- und Flugstaubvergasung in einen gemeinsamen Reaktionsraum integriert und dort zusammen ablaufen. Nach diesem Verfahren kann der aus der Wirbelschicht herausgeführte Flugstaub nach seiner Abscheidung in einer Mahlanlage aufgemahlen und danach der Flugstaubvergasung wieder zugeführt werden. Eine Aufmahlung und Rückführung der nach unten austretenden festen Vergasungsrückstände ist nicht vorgesehen.

Die DE-A 27 29 764 betrifft ein Verfahren zur Vergasung von kohlenstoffhaltigem Material in einem Wirbelschichtgenerator, bei welchem die aus dem Wirbelschichtgenerator ausgetragene Asche in einer Mühle zerkleinert und in einer in einer gesonderten Brennkammer angeordneten weiteren Wirbelschicht mit Sauerstoff verbrannt wird. Das dabei erzeugte Gasgemisch aus Kohlendioxid und Wasserdampf wird als zusätzliches Vergasungsmedium dem Gesamtverfahren zugeführt.
In "Freiberger Forschungshefte", A 69,1957, Seiten 20 bis 22, wird ein Vergasungsverfahren beschrieben, bei welchem der aus der Wirbelschicht ausgetragene Staub in einer Schmelzkammer verbrannt wird und die heißen Verbrennungsgase dem Winklergenerator wieder zugeführt werden. Die Verbrennung erfolgt mit Sauerstoff, um die Schmelztemperatur zu erreichen und um stickstofffreies Verbrennungsgas, d. h. CO2 und Wasserdampf dem Winklergenerator zur Erzeugung von Synthesegas zuzuführen. Das dabei entstehende Rauchgas aus CO2 und Wasserdampf wird der Vergasungsanlage dann als Vergasungsmittel zugeführt. Bei dem gleichen Verfahren soll auch der in der am unteren Ende des Generators ausgetragenen heißen Asche verbliebene Kohlenstoffgehalt durch Umsetzung mit Dampf für die

Gaserzeugung nutzbar gemacht werden. Hierbei findet zunächst keine aktive Vergasung statt; es wird lediglich die in der heißen Asche enthaltene Wärmeenergie ausgenutzt. Die restliche Vergasung wird in einem Nachvergaser ebenfalls mit Dampf durchgeführt

Die bekannten Verfahren mit mehreren integrierten Vergasungsstufen sind technisch aufwendig, was ihre Anfälligkeit erhöht und ihre Verfügbarkeit beeinträchtigt. Bei Ausfall von einer Vergasungsstufe können die jeweils anderen allein nicht mehr betrieben werden. Die einzelnen Vergasungsstufen sind wechselseitig voneinander abhängig. Jede Reparatur einer Einzelstufe führt zur Stillegung der gesamten Anlage und vermindert deren Verfügbarkeit Die Verfügbarkeit ist aber ein ganz entscheidender Faktor, weil davon die nachgeschalteten Produktionsanlagen abhängen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bestehende Nachteile und Unzulänglichkeiten bekannter Verfahren zu überwinden. Insbesondere soll die im Verfahren freigesetzte Wärme für den Vcrgasungsprozeß selbst möglichst voliständig genutzt und der Vergasungswirkungsgrad bekannter Verfahren durch möglichst vollständige Umsetzung der eingesetzten Brennstoffe weiter erhöht werden.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der eingangs geschilderten Art gelöst, in dem die aus dem Wirbelschichtreaktor unten austretenden fesien Vergasungsrückstände aufgemahlen und ebenfalls dem Staubvergasungsreaktor zugeführt werden.

Das erfindungsger^äße Verfahren kann für die Erzeugung von Synthesegas für die chemische Industrie, von Reduktionsgasen für metallurgische Prozesse und von Heizgasen für Kraftwerke, insbesondere von Gasturbinen/Dampfturbinen-Prozessen, sowie für andere Brennsteüen verwandt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden gegenüber bekannten Verfahren eine Reihe wichtiger Vorteile erzieh. Es ermöglicht die Kopplung mehrerer Vergasungsstufen bei optimaler Auslegung der Einzelvergasungsstufen. Weiter ist eine weitgehende Entkopplung der Einzelvergasungsstufen möglich; ein Ausfall einer Einzelvergasungsstufe führt nicht mehr zur Stillegung der Gesamtanlage. Schließlich ermöglicht das Verfahren auch die Nutzung der fühlbaren Wärme der Staubvergasungsprodukte für die Gaserzeugung in der Wirbelschichtstufe.

Ein Teil der Abwärme kann für die Erzeugung und Vorwärmung von Vergasungsmedien verwandt werden. Die Kohleaufbereitungskosten sind gering, der Kohlenstoffumsalz ist höher als in jedem Einzelverfahren. Es treten im Produktgas keine kondensierbaren Bestandteile auf. Gasaustrittstemperaturen, Schlackeaustrittstemperaturen und Sauerstoffbedarf entsprechen jeweils den Werten normaler Wirbelschichtvergasungsverfahrcn und sind geringer als in reinen Staubvergasungsanlagen.

Der Vergasungswirkungsgrad ist aber höher als sowohl in reinen Wirbelschicht- als auch in reinen Staubvergasungsanlagen.

Verfahrensgemäß eingesetzt werden feste Brennstoffe, beispielsweise Braunkohlen, Steinkohlen, Torf und Holz. Bevorzugte Brennstoffe sind Braunkohlen und Steinkohlen. Schließlich können auch flüssige Brennstoffe eingesetzt oder den festen Brennstoffen zugesetzt werden.

Die Wirbelschichtstufe wird bei Braunkohlen beispielsweise mit 800 bis 850⁰C betrieben und bei Steinkohlen mit 950 bis 1050⁰C. Die Temperaturgrenze wird hierbei gesetzt durch den Erweichungspunkt der Asche, von dem die Wirbelschichttemperatur wenigstens noch 100 bis 150° C entfernt sein sollte, um Ablagerungen an den Reaktorwänden und nachgeschalteten Einrichtungen zu vermeiden.

Der Wirbelschichtreaktor wird so gestaltet, wie er für die Vergasung des jeweiligen Brennstoffs, beispielsweise Stein- oder Braunkohle, am wirtschaftlichsten arbeitet Der Wirbelschichtstufe kann dabei durchaus eine

&iacgr;&ogr; direkt darunter angeordnete Festbettstufe zugeordnet sein.

Die Vergasung wird zweckmäßigerweise unter Druck durchgeführt, vorzugsweise bei einem Druck von 1 bis 40 bjr. Es ist aber auch möglich, unter Normaldruck zu arbeiten.

Als Vergasungsmittel werden Sauerstoff, sauerstoffhaltige Vergasungsmedien und/oder Dampf sowie Mischungen derselben eingesetzt. Bevorzugt werden Sauerstoff oder Luft und Dampf verwandt Die Zufuhr der Vergasu.ngsrr.edien Sauerstoff und Wasserdampf erfolgt im unteren konischen Teil des Wirbelschichtbereiches in bekannter Art und Weise. Bevorzugt werden die Vergasungsmittel der Wirbelschicht in verschiedenen Ebenen über mehrere über den Umfang verteilte Vergasangsmitteldüsen zugeführt

Die Zufuhr des festem- Brennstoffes kann auf herkömmliche Weise erfolgen, beispielsweise über eine normale Schnecke, bei der die Kohle haufenweise in die Wirbelschicht eingeschoben wird. Bevorzugt ist aber eine schnell laufende Schnecke (z. B. 1500 U/min), durch die das einzelne Kohlenkorn in die Wirbelschicht geschleudert bzw. geschossen wird. Damit wird erreicht, daß die Kohle als Einzelkorn in den Bereich der Wirbelschicht mit hohen Wärmeübergangszahlen gerät, so daß mit einer sehr schnellen Aufheizung gerechnet werden kann. Je größer die Aufheizgeschwindigkeit ist, um so weniger kommt die Backfähigkeit der Kohle zum Tragen, da die an der Oberfläche de,- KohL austretenden bzw. entstehenden backfähigen Anteile schnell verdampfen und nicht mehr backfähige Koksrandschichten entstehen. Der Backbereich der Kohle liegt im allgemeinen zwischen 300 bis 500⁰C, insbesondere in der Nähe von 400⁰C. Diesen Temperaturbereich gilt es möglichst schnell zu überschreiten. Vermieden werden auf diese Weise auch Anbackungen an der Wand des Wirbelschichtreaktors, durch die er von außen nach innen "zuwachsen" könnte.

Die Vergasungsmedien Sauerstoff und Wasserdampf werden der Wirbelschicht bevorzugt in verschiedenen Ebenen über eine möglichst große Zahl von Zugabestellen an. Umfang zugeführt, um eine gleichmäßige Wirbelschicht, d. h. eine gleichmäßige Anströmung der Feststoffe zu erreichen. Dabei kann beispielsweise im unteren Bereich der Wirbelschicht ausschließlich Wasserdampf in den Reaktor geführt werden, um eine Kühlung der nach unten aus der Wirbelschicht austretenden Feststoffanteile zu bewirken, wenn koin Festbett unterhalb der Wirbelschicht vorgesehen ist.
Oberhalb der Wirbelschicht ist im Wirbelschichtreak-

6p tor ein beliebig großer und hoher Beruhigungs- und Nachreaktionsraum angeordnet, um unter Zugabe von Vergasungsmittel, insbesondere Sauerstoff, oberhalb der Wirbelschicht eine Obervergasung durchzuführen. Dies ist für die Braunkohlevergasung von besonderer Bedeutung.

Bei Durchführung einer solchen Obervergasung werden bei der Steinkohlenvergasung etwa 40 bis 50% des eingesetzten Kohlenstoffes und bei der Braunkohlen-

vergasung etwa 10 bis 15% als Staub aus dem Wirbelschichtreaktor ausgetragen. Diesen Anteil zu vergasen ist Aufgabe des dem Wirbelschichtreaktor nachgeordneten Staubvergasungsreaktors.

Die Vergasung des aus der Wirbelschicht ausgetragenen Flugstaubes erfolgt in einem Staubvergasungsreaktor mit aufgesetztem Staubvergasungsbrenner, in den Vergasungsmittel und der zu vergasende Feststoff eingeführt, gemischt und gleichzeitig gezündet werden.

Vorzugsweise werden der Staubvergasungsreaktor und der Wirbelschichtreaktor räumlich getrennt voneinander so aufgestellt, daß der Gasaustritt aus dem Staubvergasungsreaktor höher liegt als die Oberfläche der Wirbelschicht, wobei die Staubvergasungsprodukte der Wirbelschicht über .eine Verbindungsleitung zügeführt werden. Dabei sind die Strömungsrichtungen der Prodbktgase gegenläufig. Die Produktgase der Wirbelschicht strömen nach oben ab, die der Staubvergasung nach unten.

Der getrennt vom Wirbelschichtreaktor aufgestellte Staubvergasungsreaktor ist hinsichtlich ."ormgebung und Auslegung völlig unabhängig vom Wirbelschichtreaktor. Beispielsweise kann diese Kammer ungekühlt ausgeführt werden, sie kann aber auch eine entsprechende Kühlung erhalten. Bei gekühlten Kammern wird eine erhebliche Wärmemenge dem Prozeß entzogen und auf Kühlwasser übertragen und geht damit verloren. Erfolgt die Übertragung in Form einer Siedekühlung, so ist eine Nutzung für die Dampferzeugung möglich. Der Vorteil eines ungekühlten Systems ist, daß die im Reaktor zur Verfügung stehende Wärme nahezu 100%ig dem Vergasungsprozeß zugute kommt. Es liegt aber auch eine hohe Beanspruchung der Ausmauerung vor.

Der Flugstaub wird in den Staubvergasungsreaktor in heißem Zustand eingeführt, d. h. mit einer Temperatur von 600 bis 900⁰C, wenn der Transport mit Hilfe eines gasförmigen Fördermediums, bevorzugt Vergasungsmittel unu besonders bevorzugt Dampf, jedoch können auch andere Gase, beispielsweise CO2, verwandt werden, erfolgt.

Der Staub kann aber auch mit einer hochsiedenden, vergasungsfähigen Flüssigkeit, beispielsweise Schweröl oder Teer, gemischt als Mischung in den Staubvergasungsreaktor eingespritzt und dort mit Hilfe von Vergasungsmitteln vergast werden. Da er der Flüssigkeit in heißem Zustand zugemischt wird, muß die Flüssigkeit einen so hohen Verdampfungspunkt aufweisen, daß die Maische, bestehend aus Feststoff und Flüssigkeit, pumpfähig bleibt und in den Reaktor eingespritzt werden kann.

Bei der Flugstaubvergasung werden die gleichen Vergasungsmittel eingesetzt, wie bei der Wirbelschichtvergasung. Bevorzugt werden Sauerstoff und Dampf verwandt, es können aber auch andere geeignete Vergasungsmittel eingesetzt werden.

Der getrennt aufgestellte Staubvergasungsreaktor ist unabhängig von der Größe des Wirbelschichtreaktors entsprechend der notwendigen Vergasungszeit ausgelegt, beispielsweise auf Vergasungszeiten von etwa 4 s. Bei den bekannten Kombinationen von Wirbelschichtstufe und Staubvergasungsstufe in einem Reaktor hat man diesen Freiheitsgrad nicht; Wirbelschichtstufe und Staubvergasungss'ufe müssen aufeinander abgestimmt und dem gemeinsamen Reaktorgehäuse angepaßt sein.

Auf dem Staubvergäjungsreaktor sitzt ein Staubvergasungsbrenner, mit dessen Hilfe die Vergasungsmedien Sauerstoff und Dampf einschließlich des zu vergasenden Feststoffs eingeführt, gemischt und gleichzeitig gezündet werden. Es können aus anderen Staubvergasungsverfahren bekannte Brennertypen verwandt werden, sofern sie sich für die vorgegebene Aufgabe eignen. Erfindungsgemäß wird bevorzugt ein Drallbrenner verwandt

Bevorzugt werden die Vergasungsmittel nur über den Brenner in den Staubvergasungsreaktor geführt, jedoch kann Vergasungsmittel durch zusätzliche Düsen auch auf der Länge des Staubvergasungsreaktors zugeführt werden, um ein gleichmäßig hohes Temperaturgebiet über längere Strecken aufrechtzuerhalten.

Die aus der Staubvergasungsstufe austretenden Staubvergasungsprodukte, das sind etwa 1500° C heißes Produktgas, Restfeststoffe gleicher Temperatur und flüssige Schlacke mit einer Temperatur von etwa 1300 bis 1400°C, werden über eine Verbindungsleitung in die Wirbelschicht eingeführt, wo sie ihren Wärmeinhalt bis zur Temperatur der WirbelschirV: an diese abgeben, beispielsweise also die Wärmediifc.-e-.z zwischen 1500 und 1000°C. Bei der erheblich niedrigeren Temperatur der Wirbelschicht verfestigt sich die flüssig eingebrachte Schlacke und fällt infoige ihres Eigengewicntes nach unten aus der Wirbelschicht aus.

Die in der Wirbelschicht verwertbare Wärme der Schlacke aus der Staubvergasung trägt allerdings mit weniger als 0,5% zum Vergasungswirkungsgrad des Gesamtsystems bei, so daß es unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten vertretbar sein kann, die Flüssigschlacke nicht zur Wirbelschicht zurückzuführen, sondern am Austritt des Staubvergasungsreaktors in ein Wasserbad ablaufen zu lassen, wo sie granuliert und ausgeschieden wird, und nur dar. Produktgas und den davon mitgeführten Restfeststoff aus dem Staubvergasungsreaktor in die Wirbelschicht zurückzuführen.

Bei den im folgenden beschriebenen Verfahrensvarianten ist eine Rückführung der Flüssig^chlacäe in die Wirbelschicht aufwendig und deshalb weniger sinnvoll. Der Verlust der in der Flüssigschlacke enthaltenen fühlbaren Wärme kann aber durch die im folgenden genannten Verfahrensvarianten trotzdem vermieden und diese Wärme für das Gesamtverfah.en nuxzbar gemacht werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß die aus dem Staubvergasungsreaktor abgeführte flüssige Schlacke in eine gesonderte Wirbelschicht abgegeben wird, die mit einem inerten Feststoff und Wasserdampf als Fluidisierungsmittel betrieben wird, woraus der Wasserdampf zusammen mit den Produkten des Staubvergasungsreaktors in den Wirbelschichtreaktor eingeführt wird.

Dazu wird dem StaL'bvergasungsreaktor eine besonder: Wirbelschichtstufe nachgeordnet, die mit einem inerten Feststoff, beispielsweise Schlacke, und Wasserdampf als Fluidisitrungsmittel betrieben wild. Zwischen Staubvergasungsstufe und Inertstoffwirbelschicht befindet sich ein Abgang für das Produktgas sowie die davon mitgeführten feinen Restkohlenstoffteile, die beide der normalen Wirbelschichtvergasungsstufe zugeführt werden, während die flüssige Schlacke aus der Staubvergasungsstufe nach unten in die Inefistoffwirbelschicht gelangt, sich dort verfestigt und nach unten ausgeschieden wird. Die der flüssigen Schlacke entzogene Wärme wird auf den als Fluidisierungsmittel dienenden Dampf übertragen, der dann mit dem Produktgas aus der Staubvergasung in den Wirbelschichtrcaktor geführt wird.

Weiterhin ist es möglich, mit Hilfe zusätzlicher Wärmetauscherflächen in der inertstoffwi.'belschichl Dampf

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zu produzieren. schicht wird Wasserdampf zugegeben, der durch den

Die Slaubvergasungsstufe kann einmal als Flug- Entzug der Schlackenwärme aufgewärmt und in die

slromstufc, wie vorstehend beschrieben, ausgebildet Wirbelschicht gebracht wird.

sein, sie kann aber auch mit einem flüssigen Medium arbeiten. Als flüssige Medien können beispielsweise Schlacke oder Eisen verwandt werden. In diesem Falle wird der zu vergasende Flugstaub und Vergasungsmittel in oder auf das flüssige Medium geblasen, wobei Vergasungsmittel und Flugstaub sehr schnell auf die Temperatur des umgebenden flüssigen Mediums aufgeheizt werden. Diese Temperatur liegt im Bereich von etwa 1600⁰C; die Reaktionen laufen dort entsprechend schnell ab. Bei Verwendung von Flüssigschlacke wird diese zweckmäßigerweise aus der Kohlenasche gebildet, bei Verwendung eines Flüssigeisenbades besteht dies beispielsweise aus Roheisen.

Wird die Schlacke aus der Staubvergasungsstufe

nirht in Hip WirhnlsrhjchtveriraKiingsstiifo ynriick"?- führt, sondern nur das Staubvergasungsgas, so fällt in der Wirbelschichtvergasungsstufe nur etwa ¹A bis '/&bgr; der im Gesamtverfahren anfallenden Kohlenasche nach unten aus, und zwar in Form grober Teile und verwachsen mit Kohlenstoff.

Erfindungsgemäß werden die aus dem Wirbeischichtreaktor nach unten ausgeschiedenen, noch kohlenstoffhaltigcn Vergasungsrückstände unter Betriebsdruck aufgemahlen und als Staub zusätzlich zu dem Koksstaub aus der Wirbelschichtvergasung der Staubvergasung zugeführt, wobei der Restkohlenstoff vergast und die Kohlenasche geschmolzen und als Schlacke abgezogen wird. Schlacke ist leichter zu deponieren als Asche, zumal letztere noch durch Wasser ausgewaschen werden kann.

Die Vergasung des Flugstaubes ist auch in einer gekühlten Staubvergasungsstufe möglich. Bei einer gekühlten Staubvergasungsstufe ist bei vorgegebener Geometrie ein bestimmter Feststoffdurchsatz notwendig, um ein Erstarren der Schlacke zu verhindern und trotz der Wärmeabfuhr durch die Kühlung den Schlakkenabfluß zu gewährleisten.

Die Menge des feinen Koksstaubes, der aus der Wirbelschichtvergasungsstufe nach oben ausgetragen wird, ist nicht nur vom Druck abhängig, sondern insbesondere auch von der Art der eingesetzten Kohle, d. h. vom Zerfallsverhalten der Kohle in der Wirbelschicht. So zerfällt Braunkohle in der Wirbelschicht sehr viel schneller und feiner als Steinkohle, hochflüchtige Steinkohle wiederum besser als weniger flüchtige Kohle.

Verfahrensgemäß ist es möglich, die Staubvergasungsstufe nicht kontinuierlich, sondern diskontinuier-Hch zu betreiben, d. h. den aus der Wirbelschicht anfallenden Koksstaub in Vorrasbehältern, die thermisch isoliert sein können, zu sammeln und nur periodisch durch die Staubvergasungsstufe durchzusetzen. Weiterhin ist es möglich, die Flugstaubvergasung in mehreren, paral-IeI betriebenen, um die Wirbelschichtvergasungsstufe angeordneten Staubvergasungsreaktoren durchzuführen, wobei die Leitung einer Staubvergasungsstufe dem geringsten zu erwartenden Auswurf aus der Wirbelschicht entsprechen sollte. Bei höherem Staubauswurf würden dann eine weitere oder noch weitere Staubvergasungsstufen zugeschaltet werden. In diesem Fa]I wäre allerdings eine gemeinsame Rückführung von Staubvergasungsgas und flüssiger Schlacke in die Wirbelschichtvergasungsstufe bevorzugt und nicht die Abtrennung der flüssigen Schlacke und deren besondere Behandlung.

Als Fluidisierungsmittel für die Inertstoffwirbel-

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Gaserzeugung aus festen Brennstoffen durch Vergasen mit einem oder mehreren üblichen Vergasungsmitteln mittels Wirbelschicht- und Flugstaubvergasung, bei einem Druck von 1 bis 40 bar, wobei der feste Rohrbrennstoff und Vergasungsmittel in die Wirbelschicht eingebracht werden, feste Vergasungsrückstände unten aus der Wirbelschicht ausgetragen werden und das aus der Wirbelschicht aufsteigende Produktgas den Wirbelschichtreaktor nach Passieren eines Beruhigungs- und Nachreaktionsraumes verläßt

der im Produktgas enthaltene Flugstaub außerhalb des Wirbelschichtreaktors separiert wird,
der separierte Flugstaub und Vergasungsmittel einem vom Wirbelschichtreaktor räumlich getrennten Staubvergasungsreaktor zugeführt und dort bei Temperaturen oberhalb des Ascheschmelzpunktes vergast wird, die dabei erzeugten Produktgase in die Wirbelschicht zurückgeführt werden, und die Schlacke aus dem Staubvergasungsreaktor abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die aus dem Wirbelschichtreaktor unten austretenden festen Vergasungsrückstände aufgemahlen und ebenfalls dem Staubvergasungsreaktor zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Staubvergasungsreaktor abgeführte flüssige Schlacke in eine gesonderte Wirbeischicht abgegeben wird, die mit einem inerten Feststoff und Wasserdampf als Fluidisierungsmittel betrieben wird, woraus der Wasserdampf zusammen mit den gasförmigen Produkten des Staubvergasungsreaktors in den Wirbelschichtreaktor eingeführt wird.