DD257267A5 - Verfahren und einrichtung zur erzeugung eines veredelten, entschwefelten synthetischen brennstoffgases - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung eines veredelten, entschwefelten synthetischen Brenstoffgases. Die Bereitstellung derartiger, insbesondere durch die Vergasung von Kohle erzeugter Brennstoffgase in hoher Qualitaet bedingt im Zuge der Gasbehandlung einen unguenstigen thermischen Wirkungsgrad. Erfindungsgemaess wird das Rohgas durch endotherme Umsetzung mit einem weiteren Kohlestofftraeger in einem Injektor abgekuehlt und in seinem Heizwert verbessert, ehe es in einem Zyklon entstaubt sowie nachfolgend in einem Schachtofen mit einer Schwefel entziehenden Beschickung entschwefelt wird. Figur
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung eines veredelten, entschwefelten synthetischen Brennstoffgases.
Viele Verfahren zur UmwandIung fossiler Brennstoffe, wie zum Beispiel von Kohle in ein synthetisches Heizgas sind bekannt. Für viele Anwendungsfälle ist es wünschenswert, diese Gase weiter zu behandeln und das Gas zu veredeln, zu entstauben und zu entschwefeln, um ein nützlicheres und wertvolleres Endprodukt zu erhalten. Bei der Ausführung dieser weiteren Behandlungsvorgänge ist es wünschenswert, daß die Energieverluste minimal-gehalten und das Heizgas während seiner Weiterbehandlung auf möglichst hoher Temperatur gehalten wird.
Die Austrittstemperatur des Synthesegases von einem typischen Kohlevergaser, der nach dem Staubvergasungs-Verfahren arbeitet, beträgt im allgemeinen zumindest ungefährt 1 2600C. Diese Temperatur ist jedoch etwas zu hoch, wenn es gewünscht wird, das Heizgas mit Kalkstein oder Dolomit zu entschwefeln, wobei Temperaturen im Bereich von ungefähr 98O0C geeigneter sind. In der Vergangenheit ist eine Verminderung der Temperatur durch Vermischung des heißen Synthese-Heizgases mit kühlerem Temperiergas erfolgt. Obwohl diese Technik recht wirksam ist, ist hiermit für das resultierende Gemisch ein Heizwertverlust verbunden, ebenso wie die ursprünglich höhere Gastemperatur partiell verloren geht und zu einem insgesamt beträchtlichen Energieverlust durch einen hohen Verlustwärmeanteil führt. Zum Beispiel wird in jedem Fall der Heizwert reduziert, wenn der Heizwert des kalten Gases niedrig ist. Eine Technik, bei der Temperiergas verwendet wird, benutzt zum Beispiel das Gichtgas eines Direktreduktions-Schachtofens zur Erzeugung von metallischem Eisen, das mit dem heißen Synthese-Heizgas gemischt wird (US-PS 4234169).
Aus dieser Lösung ist es auch bekannt, daß heißes Brennstoffgas (synthetisches Heizgas) mit einer Beschickung, die Kohlenstoff enthält, in einem Gegenstrom-Schachtofen reagiert werden kann, um die Temperatur des synthetischen Heizgases zu reduzieren und seinen Schwefelanteil zu verringern. Eine Veredelung wird durch Reaktion des Heizgases mit einer Kohlenstoff enthaltenden Beschickung in einem Schachtofen erreicht, wobei hierdurch die Oxidationsmittel, wie zum Beispiel CO2 und H2O aus dem Brennstoff entfernt werden.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein kostengünstiges und energiewirtschaftliches Verfahren und eine ebensolche Einrichtung zur Erzeugung eines Brennstoffgases aus einem Brennstoff anzugeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung eines veredelten, entschwefelten synthetischen Brennstoffgases zu schaffen, das bei verbessertem thermischen Wirkungsgrad die Erzeugung eines in hohem Maße von Feststoffen und Schwefel gereinigten, sauberen Brennstoffgases aus einem gasförmigen oder nichtdgasförmigen Brennstoff ermöglicht.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erzeugung eines veredelten, entschwefelten synthetischen Brennstoffgases, insbesondere aus einem festen, fossilen Brennstoff, zu schaffen, die eine kontinuierliche Gaserzeugung bei
verringerter Verlustwärme und die Bereitstellung des Brennstoffgases in einer in bezug auf Heizwert und Fremdstoffanteil wesentlich verbesserten Qualität gewährleistet.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vergasung eines ersten Brennstoffes zur Erzeugung eines synthetischen Brennstoffgases erfolgt, dieses mit einem zweiten Brennstoff zur Erzeugung eines veredelten, angereicherten synthetischen Brennstoffgases reagiert wird, das veredelte, angereicherte synthetischen Brennstoffgas in einem Schachtofen im Gegenstromprinzip durch eine Schwefel entfernende Beschickung hindurchgeführt wird, wodurch das veredelte, angereicherte synthetische Brennstoffgas mit der Beschickung reagiert und hierdurch Schwefel von dem veredelten, angereicherten synthetischen Brennstoffgas entfernt wird.
Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Vergasungsein richtung zur Vergasung des festen, fossilen Brennstoffes zur Erzeugung eines synthetischen Brennstoffgases, eine Kombinationseinrichtung zur Zusammenführung des synthetischen Brennstoffgases mit einem zweiten Brennstoff zur Erzeugung eines veredelten synthetischen Brennstoffgases mit niedrigerer Temperatur, eine Feststoffabscheideeinrichtung zur Entfernung von Feststoffen aus dem veredelten synthetischen Brennstoffgas und eine Entschwefelungseinrichtung zur Reaktion des veredelten synthetischen Brennstoffgases mit einem Schwefel reduzierenden Mittel zur Verringerung des Schwefelanteiis des veredelten synthetischen Brennstoffgases vorgesehen sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird Kohle als Ausgangsmaterial zur Erzeugung des Brennstoffgases verwendet. Die Kohle wird zuerst unter Verwendung einer geeigneten Einrichtung, zum Beispiel eines Aufströmbett-Vergasers, vergast, um ein heißes synthetisches Heizgas (Brennstoffgas) zur erzeugen. Diesem Vergasungsprozeß folgt ein Veredelungs- und Anreicherungsprozeß, intern eine endotherme chemische Reaktionen zwischen dem synthetischen Heizgas und einem zweiten Brennstoff ein angereichertes und veredeltes synthetisches Heizgas erzeugt. In vorteilhafter Weise können heiße Zyklonabscheider verwendet werden, um die größeren Partikel aus dem Heizgasstrom abzuscheiden. Zur Entschwefelung wird das synthetische Heizgas im Gegenstrom mit gebranntem Kalkstein in einem Schachtofen reagiert, um seinen Schwefelanteil zu verringern. Festkörper, die im wesentlichen aus CaS und CaO bestehen, und die durch die Reaktion zwischen dem Heizgas und dem gebrannten Kalkstein erzeugt werden, werden aus dem Schachtofen abgeführt und als Feststoffabfall abgelagert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird durch die Kohlevergasung, ein synthetisches Heizgas mit einer Temperatur im Bereich von ungefähr 115O0C bis 1 5400C erzeugt. Das synthetische'Heizgas wird anschließend mit dem zweiten Brennstoff vermischt und reagiert mit diesem, um ein veredeltes und angereichertes Heizgas mit niedrigerer Temperatur zu erzeugen. Im allgemeinen enthält das veredelte und angereicherte synthetische Heizgas Staub- und Feststoffpartikel. Es wird daher die Verwendung eines Zyklonabscheiders bevorzugt, der den größten Teil der Staubpartikel, Kohleteilchen und andere Feststoffe aus dem abgekühlten, veredelten und angereicherten synthetischen Heizgas entfernt.
Diese Feststoffe werden vorzugsweise als Brennstoff für die Vergasungseinrichtung wiedergewonnen und dieser wieder zugeführt. Das veredelte, angereicherte und gereinigte synthetische Heizgas gelangt nach dieser Ausführungsform von dem Zyklon aus in einen Schachtofen und strömt im Gegenstromprinzip durch die Beschickung des Schachtofens. Kalkstein, der sich vorteilhafterweise in der Beschickung befindet, wird bei einer Temperatur von ca. 9000C bis 9250C durch den heißen Gasstrom gebrannt. Der gebrannte Kalkstein reagiert mit den Schwefelbestandteilen in dem veredelten synthetischen Heizgas zu CaS und vermindert hierdurch den Schwefelanteil des veredelten und angereicherten synthetischen Heizgases. Staubpartikel und andere Feststoffe, die nicht durch den ersten Zyklon abgeschieden und entfernt werden, neigen ebenfalls dazu, an den Oberflächen des gebrannten Kalkes anzuhaften und mit entfernt zu werden, wenn die Beschickung ersetzt wird. Außerdem können Staubteilchen, wenn dies gewünscht wird, auch durch Einführen des veredelten und angereicherten synthetischen Heizgases in eine zweite Zyklon-Reinigungsstufe entfernt werden.
Ausführungsbeispiel
. i
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt eine Einrichtung, die erforderlich ist, um ein synthetisches Brennstoffgas (nachfolgend als synthetisches Heizgas bezeichnet) zu veredeln
Im Rahmen dieser Patentanmeldung bedeuten die Begriffe
Veredeln: . Das Erhöhen des Heizwertes des Heizgases durch Erhöhen der Qualität des Gases,
Qualität: Die Qualität ist als Verhältnis der Summe der Reduktionsmittel zur Summe der Oxidationsmittel definiert,
d. h. durch das Verhältnis:
H2 +CO
H2O + CO2
Anreicherung: Bedeutet hier die Erhöhung des Heizwertes des Gases durch die Zugabe von Kohlewasserstoffen, wie zum Beispiel Methan.
Die Einrichtung zur Erzeugung des Heizgases wird unter Verwendung von Kohle oder eines anderen nichtgasförmigen Primärbrennstoffes betrieben und enthält eine Kombinationseinrichtung 16 zur Anreicherung und Veredelung des synthetischen Heizgases unter Anwendung einer endothermen chemischen Reaktion, um ein veredeltes Heizgas zu erzeugen, eine Feststoffabscheideeinrichtung 30 zum wesentlichen Entstauben und Entfernen von Feststoffen aus dem veredelten Heizgas unter Verwendung von Zyklonreinigern als primäre Staubentfernungseinrichtung und eine Entschwefelungseinrichtung 34, zur Entschwefelung des angereicherten und veredelten synthetischen Heizgases durch Reaktion des synthetischen veredelten Heizgases mit einem Entschwefeluhgsmittel, wie zum Beispiel gebrannten Kalkstein, zum Beispiel auf der Grundlage der folgenden Gleichung:
CaO + H5S -* CaS + H2O.
Bei der Ausführung der Erfindung wird die Kohle in eine Vergasungseinrichtung 10 durch ein Rohr 12 geführt. Die Vergasungseinrichtung 10, die von herkömmlicher Art sein kann, erzeugt ein synthetisches Heizgas, dessen Temperatur bei ungefähr 1 095°C liegt. Bei der Kohlevergasung ist davon auszugehen, daß das synthetische Heizgas beträchtliche Staub- und Schwefelanteile aufweisen wird und von verhältnismäßig niedriger Qualität ist. Synthetisches Gas mit dieser verhältnismäßig niedrigen Qualität, d.h. „schmutziges" synthetisches Heizgas strömt von der Vergasungseinrichtung 10 durch ein Rohr 14 zum ersten Eingang eines Injektors 16, der die Kombinationseinrichtung bildet. In dem Injektor 16 wird das heiße synthetische Heizgas aus der Vergasungseinrichtung 10 mit einem zweiten Brennstoff vermischt und mit diesem zweiten Brennstoff reagiert, der dem Injektor 16 durch ein zweites Rohr 18 zugeführt.wird.
In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zweite Brennstoff gebrochene, zerkleinerte Kohle, von der die sehr feinen, staubförmigen Partikel entfernt wurden. Die zerkleinerte Kohle wird durch das Rohr 18 im Gasstrom eines geeigneten Trägergases zugeführt. In dem Injektor 16 reagieren die Kohlestoffkomponenten der Kohle mit dem Kohlendioxid und den Wasserteilen des synthetischen Heizgases aus der Vergasungseinrichtung 10, wobei Kohlenmonoxid und Wasserstoff entstehen, die die Qualität des synthetischen Heizgases veredeln und verbessern und dieses anreichern. Falls erforderlich werden kleine Anteile von Wasser (Dampf) dem Heizgas zugesetzt. Diese, die Temperatur verringernden und die Gasqualität verbessernden und das Gas veredelnden Reaktionen, die in dem Injektor 16 stattfinden, sind:
C + H2O -» CO + H2 C+ CO2 ^ 2 CO.
Diese endothermen Reaktionen reichern das synthetische Heizgas an und veredeln dieses, während sie dazu führen, daß sich die Temperatur des Heizgases am Ausgang des Injektors 16 auf ungefähr 9800C verringert. Die Wärme, die erforderlich ist, um diese endothermen Reaktionen auszuführen, wird von der inneren thermischen Energie des heißen synthetischen Heizgases geliefert, das durch das Rohr 14 eintritt. Im Ergebnis dieser endothermen Reaktionen ist die Qualität des synthetischen Heizgases verbessert und dieses veredelt. Diese Reaktionen erhöhen den Heizwert des synthetischen Heizgases und verwandeln die sonst üblicherweise verlorengehende thermische Energie des Heizgases direkt in chemische Energie.
Ein Rohr 20 bringt das veredelte synthetische Heizgas aus dem Injektor 16 zum Eingang eines als Gasreiniger wirksamen Zyklon 30 (Feststoffabscheideeinrichtung). Die Hauptmenge der Kohleteilchen und anderer Feststoffe aus der Vergasungseinrichtung 10 und dem Injektor 16 werden dann aus dem Gasstrom durch den Zyklon 30 entfernt und zu der Vergasungsei η richtung 10 durch ein geeignetes Rohr 31 zurückgeführt, um wieder einen Teil des primären Kohle-Brennstoffes zu bilden. Nach dem Durchgang durch den Zyklon 30 ist das veredelte, angereicherte und abgekühlte synthetische Heizgas verhältnismäßig frei von Feststoffen.
Das veredelte, angereicherte synthetische Heizgas Wird in einen ersten und in einen zweiten, unter Druck stehenden im Gegenstrom arbeitenden Schachtofen 34 und 36 über ein Rohr 32 und ein erstes und ein zweites Ventil 38 und 40 eingeführt, wie dies nachfolgend erläutert ist.
Ein Zuführung.srohr 50, das am oberen Ende des ersten Schachtofens 34 angeordnet ist, trägt eine Dichtungseinrichtung 52 und einen Beschickungstrichter 54. In vergleichbarerweise ist eine zweite Dichtungseinrichtung 56 dem Abgaberohr 60 zugeordnet und bildet eine Dichtung für das untere Ende des ersten Schachtofens 34. Ein zweiter Schachtofen 36 ist im wesentlichen in gleicher Weise wie der erste Schachtofen 34 aufgebaut. Ein Zuführungsrohr 70 ist mit einer Druckdichtungseinrichtung 72 und einem Beschickungstrichter 74 am oberen Ende des zweiten Schachtofens 36 versehen. Eine untere Dichtungseinrichtung 81 ist über ein Abgaberohr 76 am unteren Ende des zweiten Schachtofens 36 vorgesehen.
Vor Beginn des Arbeitsprozesses zum Veredeln, Reinigen und Anreichern des synthetischen Heizgases werden Beschickungen 55 und 79 im ersten und zweiten Schachtofen 55 und 79 vorgesehen. Wie bereits oben erläutert, enthalten diese Beschickungen ein Entschwefelungsmittel, wie zum Beispiel gebrannten Kalkstein oder Dolomit. Zur Bereitstellung der Beschickungen können die Schachtofen 34,36 mit Rohkalkstein oder Dolomit und zumindest teilweise gebranntem Kalkstein beschickt werden, wobei eine beliebige, übliche Technik zur Erhitzung der Beschickungen 34, 36 verwendet wird.
Nachdem die eine Beschickung 55 zumindest teilweise gebrannt ist, wird heißes angereichertes und veredeltes synthetisches Heizgas aus dem Zyklon 30 zugeführt und strömt durch das Rohr 32, das Ventil 38, und das Heißblassystem 82 des Schachtofens 34 aufwärts durch die Beschickung 55. Wenn das veredelte synthetische Heizgas durch die Beschickung 55 nach oben strömt, reagieren Schwefelbestandteile des angereicherten und veredelten synthetischen Heizgases mit dem Kalk, so daß der Schwefelanteil des veredelten und angereicherten synthetischen Heizgases verringert wird. Die Wärme des heißen synthetischen Heizgases heizt dabei die Beschickung 55 weiter auf und brennt dabei weitere Teile dieser Beschickung 55, wobei teilweise Kalk aus der Beschickung entfernt wird, wenn der Schwefel des Heizgases mit dem Kalk reagiert. Staubteilchen und Feststoffe, die im Gasstrom enthalten sind, haften an den Beschickungsmaterialien, mit der Folge einer zusätzlichen Entstaubung. Das entstaubte, entschwefelte und veredelte sowie angereicherte synthetische Heizgase verläßt den Schachtofen 34 und strömt durch ein Ventil 78 und ein Rohr 86 in einen Heizzyklon 88. Dieser ist vorgesehen, um je nach Bedarf eine 'weitere Feinentstaubung des fertigbehandelten synthetischen Heizgases vorzunehmen. Feststoff abfalle werden aus dem Heizzyklon 88 durch ein Rohr 71 abgeführt.
Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis die Schwefelkonzentration oder die Strömungsmenge bzw. -geschwindigkeit des veredelten und angereicherten synthetischen Heizgases, das den Schachtofen 34 verläßt, anzeigt, daß die Wirksamkeit der Entschwefelung infolge der Verunreinigungen der Beschickung 55 durch Schwefel und Feststoffe auf einen Wert unterhalb eines bestimmten, gestatteten Wertes abgenommen hat, wobei zu diesem Zeitpunkt die Strömungsrichtung des veredelten und angereicherten synthetischen Heizgases geändert und dieses durch den zweiten Schachtofen 36 durch Öffnung der Ventile 40 und 80 durchgeführt wird. Der erste Schachtofen 34 wird zu diesem Zeitpunkt abgeschaltet durch Schließen der Ventile 38 und 78. Ein ausgewählter Teil der Beschickung 55 wird durch das Rohr 61 zur Abkühlung durch eine Fördereinrichtung 62 aus dem Schachtofen 34 ausgetragen. Ein Ersatz der Beschickung 55 wird durch Öffnen der oberen Dichtungseinrichtung 52 und Beschickung von frischem Kalkstein in den Schachtofen 34 über den Beschickungstrichter 54 erreicht. Nach dem Abführen eines Teiles der Beschickung 55 und dem Ersatz dieses Anteiles durch neues Beschickungsmaterial, werden die obere und untere Dichtungseinrichtung 52 und 56 wieder geschlossen, so daß der Schachtofen 34 ebenfalls abgedichtet ist. Die heißen Heizgase
erhitzen und brennen den frischen Kalkstein im Schachtofen 34, um Kalk zu erzeugen. Der Ersatz der Beschickung 55 bringt den ersten Schachtofen 34 wieder in die Lage, ihn zur Entschwefelung des Heizgases bzw. des vergasten Brennstoffes zu verwenden, wenn die Schwefelkonzentration des Heizgases, das den zweiten Schachtofen 36 verläßt, anzeigt, daß die Wirksamkeit der Entschwefelung unterhalb eines akzeptablen Wertes gesunken ist.
Es wird in bezug auf den Schachtofen 36 darauf hingewiesen, daß die Beschickung 79 im zweiten Schachtofen 36 ebenfalls während des Entstaubungs- und Entschwefeluhgszyklus stationär ist. Wenn das veredelte Synthesegas (synthetisches Heizgas) durch die Beschickung nach oben strömt, laufen die gleichen Entstaubungs- und Entschwefelungsvorgänge ab, wie sie bereits oben in bezug auf den Schachtofen 34 beschrieben wurden und führen zu einer fortschreitenden Verunreinigung der Beschickung 79, mit der Folge eine Verminderung der Wirksamkeit der Beschickung 79, wie dies bereits oben in bezug auf den Schachtofen 34 erläutert wurde. Wenn die Schwefelkonzentration des Heizgases, das den zweiten Schachtofen 36 verläßt, anzeigt, daß die Wirksamkeit der Entschwefelung unterhalb eines noch tolerierbaren Wertes abgesunken ist oder die Strömungsmenge oder -geschwindigkeit des Heizgases, das den zweiten Schachtofen 36 am Auslaß 93 verläßt, anzeigt, daß die Gasströmungsdurchlässigkeit infolge übermäßig feiner Teilchen in der Beschickung auf einen Wert unterhalb eines zulässigen Wertes abgesunken ist, werden die Ventile 38 und 78 geöffnet, die Ventile 40 und 80 geschlossen und wird das veredelte und angereicherte synthetische Heizgas wieder in seiner Strömungsrichtung geändert und durch den ersten Schachtofen 34 und die, wie oben erläutert, erneuerte Beschickung 55 geführt. Ein Teil der Beschickung 79, die Kalk, Kalziumsulfid, Staub oder ungebrannten Kalkstein sowie irgendwelche Kombinationen dieser Bestandteile enthält, wird aus dem zweiten Schachtofen 36 durch Öffnung der unteren Dichtungseinrichtung 81 entfernt, so daß ein Teil des Beschickungsmaterials 79 durch das Abgaberohr 77 aus dem Schachtofen 36 ausgetragen und durch die Fördereinrichtung 84 abgeführt werden kann. Nachdem ein bestimmter Teil der Beschickung 79 ausgesondert wurde, wird die untere Dichtungseinrichtung 81 geschlossen und die Beschickung 79 durch Öffnen der oberen Dichtungseinrichtung 72 und Beschicken mit Kalkstein über den Beschickungstrichter 74 ersetzt. Nachdem partiell die Beschickung 79 ersetzt wurde, wird die obere Dichtungseinrichtung 72 geschlossen und der Schachtofen 36 ist wieder bereit zur Entschwefelung des veredelten Synthesegases.
Nach einem angemessenen Zeitintervall, werden die Ventile 40 und 80 geöffnet und die Ventile 38 und 78 geschlossen, um das veredelte synthetische Heizgas wieder umzudirigieren und zum zweiten Schachtofen 36 zur Entstaubung und Entschwefelung zu führen, wie dies voranstehend erläutert ist. Somit wird ein alternierender Zyklus ständig wiederholt, wobei ein Schachtofen zur Entstaubung und Entschwefelung verwendet wird, während der andere Schachtofen gerade gereinigt wird und seine Beschickung wieder erneuert wird. Die Schachtofen 34 und 36 arbeiten alternierend in diesem Zyklus, um eine kontinuierliche Bereitstellung von heißem, behandeltem Heizgas (Gas der vergasten Kohle) zu gewährleisten. In diesem Ausführungsbeispiel ist das behandelte Heizgas ein gesäubertes, entschwefeltes, angereichertes und veredeltes synthetisches Heizgas. In diesem Ausführungsbeispiel wird Kohle als zweiter Brennstoff verwendet. In gleicher Weise sind andere Brennstoff wie Erdgas oder Methan verwendbar. Wenn Methan als zweiter Brennstoff verwendet wird, reagiert der Wasserdampf, der in dem synthetischen Heizgas enthalten ist, mit dem Methan zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff. In ähnlicher Weise reagieren die Kohlendioxide mit dem Methan um Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu bilden, wobei angereichertes synthetisches Brennstoffgas (Heizgas) erzeugt wird. Falls erforderlich, kann Dampf und CO2 zu dem synthetischen Heizgas zugesetzt werden, um einen Mangel in bezug auf diese notwendigen Reaktionsmittel im synthetischen Heizgas zu korrigieren und dessen Qualität zu regeln. Diese nachfolgend dargestellten chemischen Reaktionen führen ebenfalls zu einer Abnahme der Temperatur des synthetischen Heizgases, ähnlich den Kühlreaktionen, die oben in bezug auf die Verwendung von Kohle erläutert wurden. Die Gleichungen sind:
CH4+ H2O -» CO + 3, H2
Eine Untersuchung des vorgeschriebenen Arbeitszyklus, zeigt ohne weiteres, daß auch andere Systemkonfigurationen und Prozeßparameter verwendbar sind. Zum Beispiel können drei Schachtofen verwendet werden, von denen zwei in Betrieb sind, während der Dritte gerade gereinigt und neu beschickt wird. In solch einem System besteht lediglich das Grunderfordernis, daß die Arbeitszyklen der Schachtofen so miteinander abwechseln, daß jederzeit ein geeignet arbeitsbereiter Schachtofen verfügbar ist, wen η es erforderlich ist, daß ein anderer Schachtofen abgeschaltet werden muß. Es ist auch möglich, mit einem Schachtofen kontinuierlich zu arbeiten, wenn dieser während seines Betriebes zugleich neu beschickt wird. Eine solche Betriebsweise sollte allerdings in bezug auf die Entstaubung weniger günstig sein als die oben erläuterten alternierenden Arbeitszyklen, da, wenn sich die Beschickung durch den Schachtofen abwärts bewegt, Staubteilchen, die an den Kalkteilchen oder dem Kalkstein oder anderem Beschickungsmaterial anhaften, wieder freigesetzt werden, mit der Folge, daß eine starke Staubkonzentration im oberen Bereich des Schachtofens auftritt. Es kann auch dadurch Staub erzeugt werden, daß die Teilchen aneinander reiben, wenn die Beschickung sich durch den Schachtofen nach unten bewegt, mit der Folge einer verstärkten Staubübertragung vom Schachtofen zum zweiten Zyklon 88. Es ist auch möglich, den Entstaubungs- untiEntschwefelungszyklus zu beginnen, bevor der zweite Schachtofen 36 mit Kalkstein beschickt ist, vorausgesetzt, daß der erste Schachtofen 34 so gestaltet und angeschlossen ist, daß der zweite Schachtofen 36 vollständig beschickt und zum Betrieb vorbereitet werden kann und in der Lageist, die weitere Prozeßführung zu übernehmen, wenn es erforderlich ist, die Beschickung 55 im ersten Schachtofen 34zu ersetzen. Dolomit kann gänzlich oder teilweise durch Kalkstein in der Beschickung 55,79 ersetzt werden.
Als Injektor 16 kann jede Vorrichtung Verwendet werden, die das synthetische Heizgas sorgfältig mit dem zweiten Brennstoff mischt. Im übrigen kann der Injektor 16 unter Verwendung herkömmlicher verfügbarer Bauteile und bekannter Konstruktionsprinzipien zusammengefügt werden. Daher ist keine detaillierte Beschreibung der baulichen Einzelheiten dieses als Mischeinrichtung wirksamen Injektors 16 erforderlich.
Die vorerläuterte Einrichtung für die Entstaubung und Entschwefelung des synthetischen Heizgases und das zugehörige Verfahren sind besonders vorteilhaft in einem sogenannten kombinierten Zyklus der elektrischen Energieerzeugung einsetzbar. In solch einem Prozeß wird das heiße, veredelte und angereicherte synthetische Heizgas, das über ein Rohr 92 abgegeben wird, als Brennstoff für eine Verbrennungsturbine verwendet. Die Abgase von der Verbrennungsturbine werden durch einen Wärmetauscher (Wärmewiedergewinnungskessel) geführt, um die Temperatur der Abgase zu verringern und den Gesamtwirkungsgrad des Prozesses zu erhöhen.
Aus der vorstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles wird deutlich, daß die Erzeugung eines sauberen, entschwefelten, veredelten und angereicherten synthetischen Brennstoffgases aus einem fossilen Brennstoff, wie zum Beispiel aus Kohle, wesentlich verbessert wird. Zusätzlich wird ein Verfahren und eine Einrichtung zum gleichzeitigen und wirksamen Veredeln, Anreichern und Abkühlen des bei der Vergasung von Kohle entstehenden synthetischen Brennstoffgases angegeben, wobei Zykionabscheider verwendet werden können, um Staub und Feststoffteile aus dem Brennstoffgas ' abzuscheiden.
Claims (13)
1. Verfahren zur Erzeugung eines veredelten, entschwefelten synthetischen B renn stoff gases, gekennzeichnet durch eine Vergasung eines ersten Brennstoffes zur Erzeugung eines synthetischen Brennstoffgases, Reagieren des synthetischen Brennstoffgases mit einem zweiten Brennstoff zur Erzeugung eines veredelten, angereicherten synthetischen Brennstoffgases, Hindurchführen desveredelten, angereicherten synthetischen Brennstoffgases in einen Schachtofen (34,36) im Gegenstromprinzip durch eine Schwefehentfernende Beschickung (55,79) wodurch das veredelte, angereicherte synthetische Brennstoffgas mit der Beschickung (55, 79) reagiert und hierdurch Schwefel von dem veredelten, angereicherten synthetischen Brennstoffgas entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reagieren des synthetischen Brennstoffgases mit dem zweiten Brennstoff endotherm verläuft.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung (55,79) aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, die Kalk, Kalkstein, Dolomit, kalziniertes Dolomit oder Mischungen dieser Materialien enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das veredelte Brennstoffgas in einen Zyklon (88) geführt ist, um zusätzlich Feststoffe aus dem veredelten und entschwefelten Brennstoffgas zu entfernen.
5. Verfahren' nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Brennstoff ein festes, kohlestoffhaltiges Material ist und der erste und zweite Brennstoff in einen Zyklon (30) geführt werden, um Feststoffe aus dem Gas des ersten Brennstoffes zu entfernen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Brennstoff Kohle ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Brennstoff Methan ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Brennstoffgases vor der Einführung des Brennstoffgases in den Schachtofen (34, 36) auf einen Bereich von ca. 815°C bis 1 0400C eingestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Brennstoffgases vor der Einführung des Brennstoffgases in den Schachtofen (34,36) auf einen Bereich von ca. 8700C bis 985°C eingestellt wird.
TO. Verfahren nach Anspruch 1, mit Kohle als erstem Brennstoff, gekennzeichnet durch:
a) Vergasender Kohle zur Erzeugung des synthetischen Brennstoffgases mit einer ersten Temperatur,
b) Zerkleinern und Sieben der Kohle, um einen zweiten Brennstoff vorzubereiten, der aus Kohlepartikeln von ausgewählter Größe besteht,
c) Einströmen des zweiten Brennstoffes in das synthetische Brennstoffgas, derart, daß das synthetische Brennstoffgas mit dem eingeströmten zweiten Brennstoff zur Erzeugung des veredelten, angereicherten synthetischen Brennstoffgases mit einer zweiten Temperatur reagiert,
d) Einführen des veredelten synthetischen Brennstoffgases mit dieser zweiten Temperatur in einen Zyklon (30), um die Hauptmenge von Kohleteilchen und Staubteilchen aus dem veredelten synthetischen Brennstoffgas zu entfernen,
e) Durchführen des veredelten synthetischen Brennstoffgases durch einen Schachtofen (34, 36), der mit einer Beschickung (79) beladen ist, die kalzinierten bzw. gebrannten Kalkstein enthält, wodurch Schwefel enthaltende Bestandteile des veredelten synthetischen Brennstoffgases mit dem gebrannten Kalkstein reagieren, um Schwefel aus dem veredelten synthetischen Brennstoffgas zu entfernen,
und
f) Einführen des veredelten synthetischen Brennstoffgases in einen zweiten Zyklon (88), um zusätzliche Feststoffe aus dem veredelten synthetischen Brennstoffgas zu entfernen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickung (55,79) sich in statischem Zustand befindet, während das synthetische Brennstoffgas durch die Beschickung (55, 79) hindurchströmt.
12. Einrichtung zur Erzeugung eines veredelten, entschwefelten synthetischen Brennstoffgases, gekennzeichnet durch:
a) eine Vergasungseinrichtung (10) zur Vergasung eines festen fossilen Brennstoffes, zur Erzeugung eines synthetischen Brennstoffgases,
b) eine Kombinationseinrichtung (16) zur Zusammenführung des synthetischen Brennstoffgases mit einem zweiten Brennstoff, um ein veredeltes synthetisches Brennstoffgas mit niedriger Temperatur zu erzeugen,
c) eine Feststoffabscheideeinrichtung (30) zur Entfernung von Feststoffen aus dem veredelten synthetischen Brennstoffgas,
d) eine Entschwefelungseinrichtung (34, 36) zur Reaktion des veredelten Brennstoffgases mit einem Schwefelreduktionsmittel, um den Schwefelanteil des veredelten synthetischen Brennstoffgases zu verringern.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationseinrichtung ein Mischinjektor (16) ist, der mit Mitteln zur Einführung des synthetischen Brennstoffgases und zur Einführung von Kohle versehen ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationseinrichtung ein Mischinjektor (16) zur Vermischung von synthetischem Brennstoffgas und Methan ist.
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