DE3032949A1

DE3032949A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufgeben fester brennstoffe in die festbett-vergasung

Info

Publication number: DE3032949A1
Application number: DE19803032949
Authority: DE
Inventors: Hans 6000 Frankfurt Küpfer; Paul Dipl.-Ing. 6380 Bad Homburg Rudolph
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1980-09-02
Filing date: 1980-09-02
Publication date: 1982-04-22
Also published as: US4405340A

Description

METALLGESELLSCHAFT "** ** 29. August 1980 ·

Aktiengesellschaft . " WGN/LWU

Reuterweg 14

6000 Frankfurt/M.1

Prov. -Nr. 8609 LÖ

Verfahren und Vorrichtung zum Aufgeben fester Brennstoffe in die Festbett-Vergasung

(Zusatz zu P 50 22 286.7)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren .zum kontinuierlichen Aufgeben grob- und feinkörniger fester Brennstoffe durch einen Drehverteiler auf ein Festbett in einem Reaktor für • die Vergasung der Brennstoffe mit den von unten durch das 5· Festbett geleiteten Vergasungsmitteln Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei die Vergasungsrückstände als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen werden,·sowie eine Vorrichtung hierzu..

Die Vergasung von Kohle im Festbett ist z.B. aus den US-Patentschriften 3 540 867 und 3 854 895 bekannt.·Die Vergasungsvariante mit Abzug flüssiger Schlacke ist in den britischen Patentschriften 1 507 905, 1 508 671 und 1 512 677 erläutert.

Das eingangs genannte Vergasungsverfahren und die Vorrichtung hierzu ist außer in der bereits erwähnten Literatur" auch in dem deutschen Patent 2 353 142 und dem dazu korrespondierenden US-Patent 3 951 616 beschrieben. Für einen störungsfreien Betrieb der beschriebenen Vergasung empfiehlt es sich, dem Festbett nur relativ grobkörnige Feststoffe mit einem Körnungsbereich von etwa 3 bis 100 mm und vorzugsweise 4 bis 50 mm aufzugeben. Enthält die zu vergasende Kohle einen zu großen Anteil an feinkörnigem

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und staubförmigem Material, so entsteht eine ungleichmäßige Durchgasung des Festbettes mit Vergasungsmittel. Dies kommt vor allem daher, daß das Feinkorn ein anderes Rieselverhalten als das Grobkorn zeigt und sich während des Einschleusens und Einleitens in den Reaktor eine Entmischung vollzieht. Im Kohlefestbett der Vergasungszone bilden sich deshalb Bereiche mit hohem Feinkornanteil, welche eine schlechte Durchlässigkeit für die Vergasungsmittel und die Produktgase haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, auch sehr feinkörnige bis staubförmige Kohle zusammen mit grobkörnigerer Kohle im Festbett vergasen zu können. Insbesondere soll es möglich werden, die Kohle mit der Kornverteilung, wie sie bei der bergmännischen Gewinnung anfällt, der Festbettvergasung zu unterwerfen. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die feinkörnigen Brennstoffe mit einer mittleren Korngröße von höchstens etwa 5 mm getrennt von den grobkörnigeren Brennstoffen mit mittlerer Korngröße oberhalb von etwa 5 mm als wendeiförmige Schicht auf das Festbett gelegt werden. Die hier in.Betracht zu ziehende mittlere Korngröße wird nach Gewichtsanteilen berechnet. Die feinkörnigeren Brennstoffe werden für sich.in einer Schicht von möglichst gleichförmiger Stärke abgelegt, wodurch Ungleichmäßigkeiten im Strömungswiderstand dieser Schicht gegenüber den Vergasungsmitteln und den Produktgasen vermieden werden.

Es ist zweckmäßig, daß unmittelbar über frisch abgelegte feinkörnige Brennstoffe grobkörnigere Brennstoffe gelegt werden. Dadurch wird veihindert, daß die Feinkornschicht · durch die aufsteigenden Gase aufgewirbelt und mitgerissen .wird.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist es, zum Trennen der feinkörnigeren von den grobkörnigeren Brennstoffen die ■ . größere, nach außen gerichtete Beweglichkeit der größeren

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Brennstoffkörner über dem Drehverteiler zu benutzen. Die Trennung erfolgt auf diese Weise nicht so streng und sauber wie mit Hilfe eines Siebs, doch reicht sie für. die Vergasung aus.·

Zur Erfindung gehören auch Vorrichtungen, welche die Durchführung des eingangs genannten Verfahrens ermöglichen. Bei einer Aüsführungsform besitzt der Drehverteiler, der zwischen der Kohlenschleuse und dem Vergasungs-Festbett angeordnet ist, mindestens einen Kanal für die feinkörnigen Brennstoffe. Dieser Kanal ist mit einem Eingang in der Nähe des Drehverteiler-Zentrums versehen. Ferner besitzt ■ dieser Drehverteiler mindestens einen weiteren Kanal für die grobkörnigeren Brennstoffe mit einem Eingang in der

15· Nähe des Drehverteilerrandes. Auf diese Weise wird die grobkörnigere. Kohle, die sich durch ihr. höheres Roll- und Rieselvermögen am Rand des Drehverteilers anreichert, als separate Schicht auf das Festbett gelegt.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens und Ausgestaltungsmöglichkeiten einer zugehörigen Vorrichtung werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. In schematischer Darstellung zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Beschickungsteil eines Vergasungsreaktors,

Fig. 2 eine Sicht von oben auf den Drehverteilerteller der Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Oberteil des Vergasungsreaktors weist einen Mantel 1a auf, der als Doppelmantel mit Wasserkühlung ausgeführt ist. Der Reaktor kann für Überdruck bis maximal etwa 150 bar ausgelegt sein. Der Mantel 1a weist den Produktgasabzug 2 auf. Auf dem Reaktor befindet sich die Kohlenschlour.e Λ0 mit dem bewegbaren Schletisenven-

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til 41. Die Kohle in der Schleuse 40 besitzt ein sehr breites Kornspektrum mit staub- und pulverförmigen Anteilen, sowie Fein- und Grobkorn bis maximal etwa 100 mm Korndurchmesser.
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Der unterhalb der Schleuse 40 befindliche Drehverteiler weist einen Verteilerteller 42 mit vier Auslaufkanälen 43a und 43b sowie 44a und 44b auf. Da in Fig.· 1 etwa ein Längsschnitt nach der Linie B-B der Fig. 2 dargestellt ist, sind in Fig. 1 nur die beiden Auslaufkanäle 43a und 44a

zu sehen. Fig. 2 zeigt die Draufsicht auf den Verteiler-. teller 42, gesehen in Richtung des Pfeils C in Fig. 1.

Zum Drehverteiler gehört eine zentrale Welle 45, deren unteres Ende mit dem Verteilerteller 42 verbunden ist. Für den Antrieb des Drehverteilers ist die Welle 45 über Speichen 46 mit einem Zahnkranz 47 verbunden, in welchen ein Ritzel 48 eingreift. Ein nicht dargestellter Motor dreht das Ritzel 48 über seine Welle 49.

Zur Lagerung des Drehverteilers dient ein ortsfester Lagerring 50, der einen Lagerkranz 51 stützt. .Dieser Lagerkranz 51 ist durch einzelne Speichen 52 mit der zentralen Welle 45 verbunden. Während des Vergasungsbetriebs wird in Zeitabständen (leistungsäbhängig) das Ventil 41 geöff- · net, so daß Kohle aus der Schleuse 40 nach unten in den Drehverteiler fallen kann. Dabei bildet sich über dem Verteilerteller 42 ein Schüttungskegel aus. Ein ortsfester Zylinder 53 verhindert, daß Kohle über den Rand des Tellers 42 treten kann. Während der Teller 42 ständig in Richtung des Pfeils D gedreht wird, kann die Kohle durch die Auslaufkanäle 43a und b sowie 44 a und b ständig bis zum Kohlefestbett 16 fließen.

Da die feinkörnige Kohle nicht oder kaum nach außen rollen oder rieseln kann, sammelt .sie sich in der auf dem Dreh-

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teller 42 entstehenden Schüttung im inneren Bereich um die Welle 45 herum. Demgegenüber rollt die grobkörnige Kohle viel leichter am Außenrand des sich ausbildenden Schüttungskegels hinunter, deshalb reichert sie sich außen in der Schüttung in der Nähe des Zylinders 53 an. Dadurch führen die beiden Kanäle 43a und b, deren Eingänge sich nahe der Welle 45 befinden, überwiegend feinkörnige Kohledem Festbett 16 zu, während die grobkörnigere Kohle durch die beiden Kanäle 44a und b mit ihren außen, im Drehteller liegenden Eingängen nach unten läuft. In Fig. 2 sind nur die Eingänge dieser vier Kanäle zu s.ehen. Wie aus Fig. 1 ■ hervorgeht, sind die■Mündungen der Auslaufkanäle 43a und 44a,.welche das Vergasungs-Festbett 16 auffüllen, gegenüber den jeweiligen Eingängen verbreitert. Dadurch kann die ganze radiale Breite des Festbetts 16 praktisch gleichmäßig mit frischer Vergasungskohle belegt werden.

In Fig. 1 ist ein Einstellblech 54 angedeutet, das. um eine mit dem Verteuerte 11er 42 verbundene Achse schwenkbar ist. Wie ersichtlich, kann dadurch der Einzugsbereich des Feinkorn-Kanals 43a und damit auch des Grobkorn-Kanals 44b beeinflußt werden. Der besseren Übersichtlichkeit wegen ist in Fig. 2 dieses schwenkbare Einstellblech 54 weggelassen worden.

. .'

Aus den vorausgegangenen Erläuterungen geht hervor, daß . die Trennung von Feinkorn und Grobkorn in der Schüttung über dem Verteilerteller 42 um so besser ausgebildet ist, je besser das Grobkorn nach außen rollen kann. Es ist deshalb zweckmäßig, aus der Schleuse 40 frische Kohle in den Drehverteiler zu geben, wenn der Schüttungskegel über dem Teller 42 weitgehend abgesunken ist. Aus diesem Grund ist es auch zweckmäßigj zwischen dem Auslauf der Schleuse 40 und der Spitze des aufgefüllten Schüttungskegels einen gewissen Höhenunterschied zu'belassen.

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AutJ don ί'Ίβ. 2 und 3 geht hervor, daß die Auülaufkrmälo 43a und b für das Feinkorn, in Drehrichtung gesehen, vor den Grobkorn-Kanälen 44a und b liegen. Dadurch wird auf das Vergasungs-Festbett, das durch ständige Vergasungsreaktionen kontinuierlich absinkt, zunächst eine Schicht a aus Feinkorn aufgelegt. Die jeweils nachfolgende Mündung des Grobkorn-Kanals 44a bzw. 44 b legt darüber eine Schicht b aus grobkörniger Kohle. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, daß sich die Schichthöhe b durch die Höhendifferenz der Mündungen der beiden Kanäle 43b und 44a ergibt. Die Schichthöhe,a der Feinkornschicht hängt davon ab, um welche Strecke das ' Festbett 16 seit der letzten Kohleaufgabe abgesunken ist. Deshalb läßt sich die Schichthöhe a durch die Drehge-.. schwindigkeit des Verteilertellers 42 steuern, wogegen die Schichthöhe b davon unabhängig ist. Die Drehfrequenz des Tellers 42 kann somit dazu benutzt werden, das Verhältnis von Feinkorn zu Grobkorn in der auf das Bett 16 gelegten Kohle zu steuern.

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Claims

Patentansprüche

ο Verfahren zum kontinuierlichen Aufgeben grob- und:

feinkörniger fester Brennstoffe durch einen Drehverteiler auf ein Festbett in einem Reaktor für die Vergasung der Brennstoffe mit den von unten .durch das Festbett geleiteten Vergasungsmitteln Sauerstoff, Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei die -Vergasung srückstände als feste Asche- oder flüssige Schlacke

10' unter dem Festbett abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnigen Brennstoffe mit einer mittleren Korngröße von höchstens 5 mm getrennt von den grobkörnigeren Brennstoffen mit mittlerer Korngröße oberhalb 5 mm als wendeiförmige Schicht auf das .Festbett gelegt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar über frisch abgelegten feinkörnigen Brennstoffen grobkörnigere Brennstoffe gelegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Trennen der feinkörnigeren von den grobkörnigeren Brennstoffen die größere, nach .außen gerichtete Beweglichkeit der größeren Brennstoffkörner im . ' Bereich des Drehverteilers benutzt wird.
4. Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufgeben grob- und feinkörniger fester Brennstoffe durch einen Breitverteiler auf ein Festbett in einem Reaktor für die Vergasung der Brennstoffe mit den von unten durch das Festbett geleiteten Vergasungsmitteln Sauerstoff, Wasserdampf ' und/oder Kohlendioxid, wobei die Vergasungsrückstände als feste Asche oder flüssige Schlacke unter dem Festbett abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der

Drehverteiler mindestens einen Kanal für die feinkörnigen Brennstoffe mit einem Eingang in der Nähe des Drehverteiler-Zentrums und mindestens einen weiteren Kanal für die grobkörnigeren Brennstoffe mit einem Eingang in der Nähe des Drehverteilerrandes aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Feinkorn-Kanals, in Drehrichtung gesehen, vor der Mündung des Grobkorn-Kanals liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Feinkorn-Kanals tiefer als die Mündung 'des Grobkorn-Kanals liegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang von Feinkorn- und Grobkorn-Kanal ein schwenkbares, den Einzugsbereich der beiden Kanäle beeinflussendes Einstellblech angeordnet ist. . ■