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DD150906A1 - METHOD AND DEVICE FOR FIXED BED GASIFICATION - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR FIXED BED GASIFICATION Download PDF

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DD150906A1
DD150906A1 DD22130880A DD22130880A DD150906A1 DD 150906 A1 DD150906 A1 DD 150906A1 DD 22130880 A DD22130880 A DD 22130880A DD 22130880 A DD22130880 A DD 22130880A DD 150906 A1 DD150906 A1 DD 150906A1
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DD
German Democratic Republic
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gas
generator
coal
raw gas
inner tube
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DD22130880A
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German (de)
Inventor
Karl-Dieter Roscher
Hermann Graf
Guenther Knauf
Guenter Scholz
Dieter Eidner
Siegfried Paul
Wilhelm Mottitschka
Hans-Georg Friedel
Original Assignee
Roscher Karl Dieter
Hermann Graf
Guenther Knauf
Guenter Scholz
Dieter Eidner
Siegfried Paul
Wilhelm Mottitschka
Friedel Hans Georg
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Festbettdruckvergasung, insbesondere beim Einsatz von Weichbraunkohle. Ziel ist die Erhoehung der Generatorleistung und die Verbesserung der Oekonomie des Verfahrens. Die Aufgabe ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die bei gleichem spezifischem Staubaustrag eine Erhoehung der Generatorleistung bzw. bei gleicher Generatorleistung eine Verringerung des spezifischen Staubaustrages sichert. Erfindungsgemaesz wird das Rohgas im Generatoroberteil senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kohleschuettung gefuehrt und die Kohleschuettung in diesem Bereich gegen Verlagerungen in Stroemungsrichtung des Gases gesichert. Die Sicherung der Kohleschuettung gegen Verlagerungen in Stroemungsrichtung des Gases erfolgt durch mit Oeffnungen versehene Wandungen, die vorzugsweise zylinderfoermig ausgebildet sind.The invention relates to a method and a device for fixed bed pressure gasification, in particular when using lignite coal. The goal is to increase generator power and improve the economy of the process. The object is to develop a method and a device which, with the same specific dust discharge, ensures an increase in the generator output or, with the same generator output, a reduction in the specific dust emission. According to the invention, the raw gas in the top generator part is guided perpendicular to the direction of movement of the coal sludge and the coal sludge in this region is secured against displacements in the flow direction of the gas. The securing of the coal shingling against displacements in the flow direction of the gas takes place by means of openings provided with openings, which are preferably cylindrical in shape.

Description

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Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Vorrichtung zur FestbettdruckvergasungProcess and apparatus for fixed bed pressure gasification

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Jestbettdruckvergasung, insbesondere beim Einsatz топ Weichbraunkohle.The invention relates to a method and a device for Jestbettdruckvergasung, especially when using топ soft lignite.

Charakteristik der bekannten technischen LBsungen Die Verfahren der Festbettdruckvergasung von Kohle sind generell mit der Problematik "Staubaustrag aus dem Senexator mit dem Rohgas" belastet.Characteristic of the known technical solutions The processes of the fixed-bed pressure gasification of coal are generally burdened with the problem "Dust discharge from the Senexator with the raw gas".

So werden beispielsweise bei der Jestbettdruckvergasung brikettierter Weichbraunkohle ca. 10 Ma.-% des Einsatzstoffes in iOrm топ Staub mit dem Rohgas aus dem Druckgasgenerator ausgetragen. Durch diesen hohen Staubaustrag wird einerseits die leistung der Druckgasgeneratoren begrenzt und andererseits die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens wesentlich verschlechtert. Ursache des hohen Staubaustrages ist der rasche Zerfall der stückig eingesetzten Kohle im Oberteil des Generators, der die Durchströmbarkeit der Schüttung erheblich eingeschränkt und außerdem das ausgetragene Feinkorn liefert. Infolge des starken Zerfalls der Briketts wird die Durchströmbarkeit der Schüttung soweit verschlechtert, da3 die Schüttung bei den ge-Thus, for example, in Jestbettdruckvergasung briquetted lignite about 10 Ma. -% of the feedstock in iOrm топ dust discharged with the raw gas from the compressed gas generator. By this high dust discharge on the one hand, the performance of the compressed gas generators is limited and on the other hand, the efficiency of this method significantly deteriorated. The cause of the high dust emission is the rapid disintegration of the lumpy coal used in the upper part of the generator, which significantly limits the flowability of the bed and also delivers the discharged fine grain. As a result of the strong decay of the briquettes, the flowability of the bed is worsened to the extent that

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fahrenen Seneratorleistungen nicht mehr regulär, sondern in Form von Kanälen durchströmt wird. Diese Kanalstro'mung wirkt sich auf die innerhalb des Generators ablaufenden Prozesse ungünstig aus. Auf Grund der hohen spezifischen Gasbelastung in den Kanälen laufen die Prozesse der Trocknung, Entgasung und Vergasung dort mit sehr hoher Geschwindigkeit ab. Das führt zu einem verstärkten Zerfall der Kohle und zu einer unvollkommenen Einstellung der Reaktionsgleichgewichte. In der Vergangenheit wurden bereits mehrere Lösungsvorschläge zur Senkung des Staubaustrages formuliert. Sie orientieren auf eine Minderung des Zerfallsgradea im Generatoroberteil mit der Zielstellung, eine gewisse Pilterwirkung der unzerfallenen Kohleschüttung gegenüber dem mitgerissenen Staub zu erreichen. Als Beispiel seien folgende Vorschläge aufgeführt:ridden Seneratorleistungen no longer regular, but is flowed through in the form of channels. This channel flow has an unfavorable effect on the processes taking place within the generator. Due to the high specific gas load in the channels, the drying, degassing and gasification processes take place at very high speed. This leads to an increased disintegration of the coal and to an imperfect adjustment of the reaction equilibrium. In the past, several solutions have been formulated to reduce dust emissions. They are based on a reduction of the degree of decomposition in the top of the generator with the aim of achieving a certain amount of peat effect of the undissolved coal bed compared with the entrained dust. As an example, the following suggestions are listed:

Absenkung der Kopftemperaturen:Lowering the head temperatures:

- Erhöhung des Wassergehaltes der Einsatzkohle (DD-PS 121 796 und 120 043)- Increasing the water content of the feed coal (DD-PS 121 796 and 120 043)

- Beregnung mit Gaswasser (DD-PS 26 392)- Sprinkling with gas water (DD-PS 26 392)

Schonende Aufheizung:Gentle heating:

- teilweise Nutzung des heißen Rohgases zur Aufhetzung der Kohleschüttung (DD-PS 38 791 und 119 814)- Partial use of the hot raw gas to incite the coal charge (DD-PS 38 791 and 119 814)

- Einstellung gezielter Aufheizkurven im Generatoroberteil (VTP 138 505)- Setting of specific heating curves in the generator top section (VTP 138 505)

Spezielle Einbauten im Generatoroberteil:Special installations in the generator top:

- spezielle Einhängezylinder zur Schaffung eines Gas~- Sammelraumes (WP 119 814 und 138 505).- Special suspension cylinders to create a gas collection chamber (WP 119 814 and 138 505).

Trotz gewisser positiver Ergebnisse konnte eine entscheidende Verbesserung der Staubaustragsproblematik bisher nicht erreicht werden. Dies resultiert aus dem Umstand, daß durch die quasi-stationäre Lage derDespite some positive results, a decisive improvement of the dust discharge problem could not be achieved so far. This results from the fact that the quasi-stationary position of the

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Kohleschüttung in bezug auf den aufsteigenden Gasstrom die Kanalbildung nur unwesentlich beeinflußt wurde.Coal charge with respect to the rising gas flow, the channel formation was only slightly affected.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Generatorleistung and die Verbesserung der Ökonomie des Verfahrens.The aim of the invention is to increase the generator power and to improve the economy of the process.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die bei gleichem spezifischem Staubaustrag eine Erhöhung der Generatorleistung bzw. bei gleicher Generatorleistung eine Verringerung des spezifischen Staubaustrages sichert.DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the invention is to develop a method and a device which, with the same specific dust discharge, ensure an increase in the generator output or, with the same generator output, a reduction in the specific dust emission.

Die erfindungsgemäße Lösung ist aadurch gekennzeichnet,The solution according to the invention is characterized

- daß das Rohgas im Generatoroberteil senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kohle schilt tung geführt ist und die Kohleschüttung in diesem Bereich gegen Verlagerungen in Strömungsrichtung des Gases gesichert ist j- That the raw gas in the generator top perpendicular to the direction of movement of the coal schilt is performed and the coal bed is secured in this area against displacements in the flow direction of the gas j

- daß die Sicherung der Kohleschüttung gegen Verlagerungen in Strömungsrichtung des Gases durch mit öffnungen versehene 7/andungen, die vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet sind, erfolgt.- That the backup of the coal bed against displacements in the flow direction of the gas through holes provided with 7 / andungen, which are preferably cylindrical, takes place.

Durch die erfindungsgemäße Ausführung einer Vorrichtung zur Bildung einer PiIt er schicht im Oberteil des Generators wird eine hohe Wirksamkeit dieser Filterschicht erreicht t da:The inventive design of a device for forming a PiIt he layer in the top of the generator high efficiency of this filter layer is achieved t da:

- die Bildung von Strömungskanälen infolge der Sicherung gegen Verlagerungen der Schüttung in Strömungsrichtung unterbunden ist,- The formation of flow channels is prevented as a result of securing against displacements of the bed in the flow direction,

- die ständige Erneuerung der PiIt er Schicht und damit die ständige Aufnahmefähigkeit für Peinkorn gewährleistet ist.- the constant renewal of the piit he layer and thus the constant receptivity for Peinkorn is ensured.

Der in der Filterschicht abgeschiedene Staub wandert mitThe dust deposited in the filter layer migrates with it

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der Kohle schüttung in die unteren Zonen des Generators und kann dort zu Gas umgesetzt werden· Es ist möglich, das anfallende Rohgas entweder vollständig oder nur als Teilstrom durch die erfindungsgemäß benannte Filtersehicht zu leiten. Der letztgenannte Pail besitzt folgende Vorteile :the charcoal distribution in the lower zones of the generator and can be converted there to gas · It is possible to direct the resulting raw gas either completely or only as a partial flow through the inventively named Filterblick. The latter Pail has the following advantages:

— bessere Steuerung des Vorganges- better control of the process

— separate Erzeugung von Schwel- und Klargasqualitäten- separate generation of smelter and clear gas qualities

— Absenkung des Staubanteiles im Klargas durch verminderte Strömungsgeschwindigkeit.- Reduction of the dust content in the clear gas due to reduced flow velocity.

Die Vorrichtung, mit der die beschriebene Mlterwirkung erreicht wird, besteht im wesentlichen aus zwei konzentrisch im Generatoroberteil angeordneten Zylindern mit durchbrochener Mantelfläche, zwischen denen der Vergasungsstoff entlanggeführt wird, ehe er in die Reaktionszonen des Generators gelangt, während das staubbeladene Rohgas durch entsprechende Anordnung des Gasabganges in radialer Richtung zwangsweise durch die ständig nachrutschende Schüttung geleitet v/ird. Der innere Zylinder ist am oberen Ende kegelförmig verschlossen, während der äußere Zylinder einen herkömmlichen Füllschacht mit durchbrochener Hantelfläche darstellt.The device with which the described Mlterwirkung is achieved, consists essentially of two concentrically arranged in the generator upper cylinder with open lateral surface between which the gasification material is passed before he enters the reaction zones of the generator, while the dust-laden raw gas by appropriate arrangement of the gas outlet forced in the radial direction by the constantly slipping bed v / ird. The inner cylinder is conically closed at the upper end, while the outer cylinder is a conventional filling shaft with a broken dumbbell surface.

Die radiale Durchströmung der Pilterschicht kann sowohl von innen nach außen als auch von außen nach innen erfolgen. PUr beide Möglichkeiten sind Ausfuhrungsbeispiele angegeben. Durch Anordnung zweier Gasabgänge ist weiterhin ein getrennter Abzug von Schwel- und Klargas möglich.The radial flow through the piled layer can be done both from the inside to the outside and from the outside inwards. Both options are examples of execution. By arranging two gas outlets a separate withdrawal of carbonization and clear gas is still possible.

Ausführungabeispiel 1 (Figur 1)Embodiment 1 (FIG. 1)

Der Generator 1 besitzt einen Füllschacht 2 mit durchbrochener Mantelfläche. Innerhalb des Füllschachtes ist konzentrisch ein oben kegelig verschlossenes Rohr 3 mit ebenfalls durchbrochener Mantelfläche angeordnet. Das Rohr ist am unteren Enae etwas verjüngt, aber grundsätzlich offen, damit ins Rohrinnere gelangter Staub aus dem Rohr heraus in die Schüttung gelangen kann.The generator 1 has a hopper 2 with openwork lateral surface. Within the hopper, a conically closed top tube 3 is arranged concentrically with also openwork lateral surface. The pipe is slightly tapered at the bottom E na e, but basically open so that dust inside the pipe can get out of the pipe into the bed.

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Die Strecke s von der ITnterkante des Rohres bis zur Höhe der Unterkante des Killso»achtes muß grBßer/gleich der Strecke δ r zwischen den beiden Zylindermänteln sein, damit nur ein geringer Anteil des Rohgases direkt von unten in das innere Rohr strömt. Das innere Rohr 3 ist über ein Verbindungsrohr 4- direkt mit der Gasaustritts-Sffnung 5 des Generators verbunden. Die Hauptmenge des Rohgases tritt aus der sich abböschenden Kohlesohüttung 6 aus, passiert in radialer Richtung von außen nach innen die Filterschicht 7 und gelangt über das Verbindungsrohr 4 und die Qasaustrittsöffimng 5 aus dem Generator heraus in die nachfolgenden Anlagenteile.The distance s from the ITnterkante of the pipe to the height of the lower edge of the Killso »e must be greater than / equal to the distance δ r between the two cylinder jackets, so that only a small portion of the raw gas flows directly from below into the inner tube. The inner tube 3 is connected via a connecting pipe 4- directly to the gas outlet opening 5 of the generator. The bulk of the raw gas exits from the quenching Kohlesohüttung 6, passes in the radial direction from outside to inside the filter layer 7 and passes through the connecting pipe 4 and the Qasaustrittsöffimng 5 out of the generator in the subsequent system parts.

Eine Zwangsführung des ^oiigases ist möglich, wenn das Rohr am unteren Ende geschlossen ausgeführt ist. In diesem Falle ist jedoch die Rückführung von Staub aus dem inneren Eohr in die Schüttung nic»t mehr möglich.A positive guidance of the oxy gas is possible if the tube is designed to be closed at the lower end. In this case, however, the return of dust from the inner ear into the bed is no longer possible.

Zur Verminderung einer Raiidgängigkeit bei der Durchströinung der Schüttung kann das Rohgas durch besondere beiteinrichtungen 8 in Form von Rohren und Stangen, die am Füllschacht befestigt werden, gezielt aus der Schüttung abgezogen werden. Bei getrennter Weiterverarbeitung von Klar- und Schwelgas wird noch ein Klargasabgang 9 am Generatorkopf angebracht.To reduce a Raiidgängigkeit in the flow through the bed, the raw gas can be deducted by special beiteinrichtungen 8 in the form of pipes and rods that are attached to the hopper, targeted from the bed. In separate further processing of clear and carbonization a clear gas outlet 9 is still attached to the generator head.

Ausführungsbeispiel 2Embodiment 2

Der Generator 1 besitzt einen Füllschacht 2 mit einer in einer bestimmten Zone durchbrochenen Mantelfläche, der nach unten durch einen konischen Ansatz, der bis dicht an den Generatorinnenmantel reicht, verlängert sein kann. Innerhalb des Füllschachtes ist konzentrisch ein oben kegelig verschlossenes RoBr 3 angeordnet, das an seinem unteren Ende eine kegelfö:rmige Erweiterung hat. Die Kohleschüttung bildet am Füllschacht den Böschungswinkel d und am inneren 1OtLr den Böschungswinkel^ . Die Dimensionen von Füllschacht und innerem Rohr sind so aufeinander abgestimmt, daß die StreoBe Δ h gleich/größer derThe generator 1 has a hopper 2 with a breached in a certain zone shell surface, which can be extended downwards by a conical approach, which extends to close to the generator inner jacket. Inside the hopper concentrically a RoBr 3 with a conically closed top is arranged, which has a cone-shaped enlargement at its lower end. The coal bed forms the slope angle d at the filling shaft and the slope angle ^ at the inner 1 OtLr. The dimensions of hopper and inner tube are coordinated so that the StreoBe Δ h equal to / greater than

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Streckeδγ 1st. Auf diese Weise und durch die Ausführung eines konischen Ansatzes wird verhindert, daß das Rohgas am Generatormant-el direkt aus der Schüttung in den Gassammelraum und in die GasaustrittsBffnung 5 strömt. Das staubbeladene Rohgas tritt aus der sich abbBschenden Kohleschüttung in das innere Rohr aus, passiert in Höhe der durchbrochenen Mantelfläche von innen nach außen die Unterschicht 7 und gelangt über die GasaustrittsSffnung 5 aus dem Generator heraus in die nachfolgenden Anlagenteile.Distance δ 1st. In this way, and by the execution of a conical approach prevents the raw gas flows directly to Generatormant-el from the bed in the gas collection chamber and in the gas outlet 5. The dust-laden raw gas exits the resulting coal bed in the inner tube, passes from the inside to the outside at the level of the perforated lateral surface, the lower layer 7 and passes through the gas outlet opening 5 out of the generator in the subsequent system parts.

Bei getrennter Weiterverarbeitung von Klargas und Schwelgas wird ein zusätzlicher Klargasabgang 9 direkt vom inneren Bohr aus dem Generator herausgeführt.In separate processing of clear gas and carbonization an additional clear gas 9 is led out directly from the inner bore of the generator.

Claims (6)

221308 Erf indungsansprucb.221308 Invention. 1· Verfahren zur Festbettdruckvergasung von Kohlen, insbesondere nichtbackender Kohle im brikettierten und nicht brikettierten Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß das im Generator aufsteigende Rohgas im Generatoroberteil zwangsweise in waagerechter Richtung radial durch eine Schicht aus unzerfallenem Vergasungsstoff geleitet wird, die gegen Verlagerungen in Strömungsrichtung des Gases gesichert ist und sich kontinuierlich in Richtung Reaktionszone bewegt, wobei die Bedingungen so gewählt sind, daß der vom Rohgasstrom mitgeführte Staubanteil weitgehend rückgehalten und der Vergasung wieder zugeführt wird.1 · Method for fixed-bed pressure gasification of coal, in particular non-baking coal in the briquetted and not briquetted state, characterized in that the ascending in the generator raw gas in the generator top is forcibly guided in a horizontal direction radially through a layer of undisrupted gasification material against displacements in the flow direction of the gas is secured and moves continuously towards the reaction zone, wherein the conditions are chosen so that the entrained by the raw gas stream dust content is largely retained and the gasification is fed back. 2· Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Rohgases durch eine Schicht Vergasungsstoff, die als PiIterschient wirkt, geleitet und nach erfolgter Beladung mit den Entgasungsprodukten über einen separaten Gasabgang als Schwelgas aus dem Generator herausgeführt wird, wahrend der restliche Rohgasanteil den Generator als weitgehend teer- und phenolfreies Klargas verläßt.2 · Method according to item 1, characterized in that a portion of the raw gas through a layer of gasification material, which acts as PiIterschient, and led out after loading with the degassing via a separate gas outlet as carbonization gas from the generator, while the remaining raw gas content the Generator leaves as largely tar and phenolfreies clear gas. 3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Rohgasstrom unter Verwendung einer zentralen Gasabführung bzw. -zuführurg die unterschiebt von außen nach innen oder von innen nach außen durchströmt.3 · Method according to item 1 and 2, characterized in that the radial raw gas flow flows through using a central Gasabführung or -zuführurg the pushes from outside to inside or from inside to outside. 221308221308 4· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (1) aus zwei im Generatoroberteil konzentrisch angeordneten Zylindern, dem Killschacht (2) und dem inneren Rohr (3), die eine durchbrochene Mantelfläche besitzen, besteht und zwischen Füllschacht (2) und innerem Hohr (3) die ELlterschicht C7) liegt, und daB die entstehenden freien ßasräume In dem nach oben geschlossenen inneren Rohr (3) baw. zwischen dem füllschacht (2) und der Generat or innenwand (12) der Gasauführung bzw. Gasabführung dienen.4 · Apparatus for carrying out the method according to item 1 to 3, characterized in that the generator (1) consists of two concentrically arranged in the generator top cylinders, the Killschacht (2) and the inner tube (3), which have a perforated lateral surface consists and between the feed chute (2) and inner ear (3) the ELLterschicht C7) is located, and that the resulting free ßasräume In the upwardly closed inner tube (3) baw. serve between the filling shaft (2) and the Generat or inner wall (12) of Gasauführung or gas discharge. 5· Vorrichtung nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (1) wahlweise einen oder zwei getrennte Gasabgänge (5; 9) besitzt, wobei im Falle von zv/ei Gasabgängen die Absaugung der beiden unterschiedlichen Gasqualitäten aus den beiden, durch aie konzentrischen Zylinder gebildeten Gassammelräume erfolgt.Device according to point 4, characterized in that the generator (1) optionally has one or two separate gas outlets (5, 9), wherein in the case of zv / ei gas outlets the extraction of the two different gas qualities of the two, concentric by aie Cylinder formed gas collection chambers takes place. 6. Vorrichtung nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke s von der Unterkante des inneren Rohres (3) bis zur Höhe der Unterkante des KiIlschaohtes (2) * der Strecke α r zwischen dem Füllschacht (2) und dem inneren Rohr (3) ist.6. The device according to item 4, characterized in that the distance s from the lower edge of the inner tube (3) to the height of the lower edge of the KiIlschaohtes (2) * the distance α r between the hopper (2) and the inner tube (3 ). Hierzu_si_Ssiten ZeichnungenDazu_si_Ssiten drawings
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