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EP0194252A2 - Vorrichtung zur Vergasung von Brennstoffen - Google Patents

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Publication number
EP0194252A2
EP0194252A2 EP86890048A EP86890048A EP0194252A2 EP 0194252 A2 EP0194252 A2 EP 0194252A2 EP 86890048 A EP86890048 A EP 86890048A EP 86890048 A EP86890048 A EP 86890048A EP 0194252 A2 EP0194252 A2 EP 0194252A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
bed
gasified
oxygen
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP86890048A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0194252A3 (en
EP0194252B1 (de
Inventor
Paul Dipl.-Ing. Freimann
Gernot O.Prof. Dipl.-Ing. Dr. Staudinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Voestalpine AG
Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine AG, Voest Alpine Industrienlagenbau GmbH filed Critical Voestalpine AG
Publication of EP0194252A2 publication Critical patent/EP0194252A2/de
Publication of EP0194252A3 publication Critical patent/EP0194252A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0194252B1 publication Critical patent/EP0194252B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J3/06—Continuous processes
    • C10J3/08—Continuous processes with ash-removal in liquid state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/06—Continuous processes
    • C10J3/16—Continuous processes simultaneously reacting oxygen and water with the carbonaceous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/156—Sluices, e.g. mechanical sluices for preventing escape of gas through the feed inlet
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0959—Oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1223—Heating the gasifier by burners

Definitions

  • the invention relates to a device for the gasification of fuels with oxygen or oxygen-containing gases and water vapor with a shaft-shaped container for receiving a solid charge, a gas discharge line at the upper end of the container and a primary gas chamber connected to the shaft-shaped container at its lower end via a passage , in which a burner is provided, which has feeds for oxygen or oxygen-containing gases and for fuels and possibly water vapor, with a trough for receiving slag and with a support base provided between the trough and the shaft-shaped container and projecting into the primary gas chamber to form a with a bed surface facing the burner bulk bed of the solid cargo.
  • a device of this type is known from DE-A -2 920 922. With this device it is possible to use and gasify fuels that contain free carbon, such as anthracite, bituminous coals, lignite, briquettes etc., as charge material, the fuels in the primary gas chamber having a bulk surface with a free surface that is in a slag bath based, form.
  • free carbon such as anthracite, bituminous coals, lignite, briquettes etc.
  • the gasification of inferior fuels can lead to undesirable emissions that are contained in the withdrawn product gas.
  • it is disadvantageous if gasified high-power coal with a high tar content is gasified, since its tar is contained in the product gas.
  • the product gas contains a large amount of water vapor.
  • the object of the invention is to further develop a device of the type described in the introduction such that not only the gasification of high-quality fuel, for example coke, but also inferior fuel, for example wet brown coal or hard coal with a high tar content, used tires, etc., is possible, however, the product gas is free from disturbing, in particular reducing the calorific value and restricting further use and polluting the environment
  • the primary gas chamber has, in addition to the passage, a charging opening for a charge to be gasified to be introduced from above, the support base being extended so far on the burner side that there is a burner in front of the first bed surface with a free second bed surface facing second 'bulk bed of the batch to be gasified
  • the further charge to be gasified which forms the free bed surface directly exposed to the burner's fuel jet, is gasified by the primary gas as a result of the flow through the bed of bulk material formed by it, whereby a raw gas is formed, which is forced to lie behind the charge material to be gasified with the first bed area to flow through solid batches, where it is filtered.
  • Any tar contained in the gas coming from the primary gasification chamber immediately after its formation is still cracked in the hot zone of the shaft-shaped container, as a result of which a tar-free product gas can be withdrawn from the container.
  • a compact and thermally favorable design is characterized in that the shaft-shaped container is divided by a partition projecting into the container from above into two successive sections in the direction of the burner, the section facing away from the burner having the gas discharge line and for receiving the first one Bulk material bed, in particular a coke bed, is determined and the burner-side section is intended for receiving the second bulk material bed of the charging material to be gasified, in particular a waste material or waste fuel, and the cone of the second bulk material bed starts from the lower edge of the partition.
  • a feed line for the charge to be gasified opens into the burner-side wall of the container, which is delimited on the wall side by a segment-shaped sliding surface, a partition wall for forming two sections of the container starting from the burner-side wall and being inclined, preferably at an angle of inclination between 30 and 45 °, extends downwards
  • the partition is expediently provided with internal cooling and lined with a refractory material at least in the lower part
  • a fuel-saving method for operating the device according to the invention is characterized in that a stoichiometric ratio of C to 0 in the burner is set in the range from 1.0 to 2.0, the furnace temperature being in the range from 1500 to 1800 ° C
  • FIGS. 1 and 2 each representing an embodiment in vertical section through a shaft carburetor.
  • the shaft carburetor 1 has a vertical upper section 2, preferably having a circular cross section, and a laterally angled lower section 3, which forms the primary gas chamber 4. Since the shaft carburetor 1 can be used without pressure or under pressure, its outer jacket 5 is designed accordingly, that is to say as a pressure vessel or as an ordinary gas-tight vessel
  • a container 8 having cooled walls 6, in particular walls 6 composed of tubes 7 through which coolant flows and constructed as a basket.
  • the part of the basket 8 located within the vertical portion 2 of the shaft gasifier 1 has to form two compartments 9, 10 a from the upper end 1 1 of the basket 8 after cooled down to extending partition wall 1 2, whose lower free edge 1 3 for example in the height of the connection 14 of the angled lower section 3 of the shaft gasifier is located at the vertical part 2 thereof.
  • the basket also has an inwardly projecting projection 15, which forms the upper boundary of the primary gas chamber 4 underneath
  • the lower end 16 of the basket 8 is formed by a substantially horizontally directed supporting base 1 to 7, which also has a coolant and whose free, projecting into the primary gas chamber end is formed as a slag overflow weir 18 below the support base 17 is provided a trough 19 which with Coolant 20 for granulating the slag 22 which passes over the overflow weir and exits the primary gas chamber 4 through a through-opening 2 1 is filled
  • a burner 23 opens into the primary gas chamber 4 above the slag waste bed 18, and feeds 24, 25, 26 for fuels, oxygen (or air) and possibly water vapor open into the burner.
  • the basket 8 is coated on the inside up to the height of the first third of its vertical part — its partition 1 2 on both sides — with refractory material 27.
  • the two compartments 9, 10 of the basket 8 each have at their upper end closable feed openings 29, 30 for the goods 31, 32 to be charged, by means of a lock 28.
  • the section 9 located further away from the burner 23 is provided near the upper end 11 with a gas discharge line 33 for the product gas formed and opens into the primary gas chamber 4 by means of a passage 34.
  • the section 10 located closer to the burner 23 opens into the primary gas chamber 4 with one Passage 34 adjacent charging opening 35th
  • Charge material 32 to be gasified is then introduced into the section 10 of the basket 8 closer to the burner 23, which charge material 32 forms a further bed of bulk goods, which covers the first bed of bulk goods and has a free bed surface 38 facing the burner, against which the burner jet 39 is directed .
  • the charge material 32 to be gasified which is introduced into the section 10 closer to the burner 23 can be of inferior quality, for example lignite, highly volatile hard coal or used tires.
  • This charge is gasified after the burner 23 is ignited, the water vapor contained in the charge taking part in the gasification reactions and higher hydrocarbons being cracked from the pyrolysis and the resulting raw gas being forced as a result of the arrangement of the gas discharge line 33 in the section 9 lying away from the burner to pass through the bulk bed of coke 31 behind it.
  • the raw gas is filtered so that the raw gas leaving the department 9 has a high purity; above all, it is free of higher hydrocarbons.
  • the thickness 40 of the bulk material bed of the charge material 32 to be gasified depends on the thickness 40 of the bulk material bed of the charge material 32 to be gasified and on the setting of the primary gasification whether the charge material lying behind the second bulk material bed, e.g. the coke, also gasified or used only or primarily as a filter for the raw gas passing through.
  • the primary gasification is adjusted either via the ratio of oxygen to carbon carrier in the burner, or via the total amount of primary gasification substances, or - if pure oxygen is introduced via the burner instead of air - via the ratio of oxygen to water vapor.
  • the thickness 40 of the second bed of bulk material of the charging material 32 to be gasified and thus gasification of the charging material 31 lying behind it is influenced.
  • a feed line 41 for the charge material 32 to be gasified opens into the vertical part 2 of the shaft gasifier 1, which leads from a container 42 connected to this feed line 41 by means of a conveying device, such as a screw conveyor 43, to form a bulk material bed the primary gas chamber 4 flows.
  • the partition 12 ′ is directed obliquely downwards, preferably from the burner-side wall 44 of the basket 8, preferably at an angle of 30 to 45 ° to the primary gas chamber 4, in order to form the two bulk beds.
  • the cargo to be gasified 32 slides through the feed line 41 via a sliding surface 45, which is cooled and provided with a refractory lining, up to the charging opening opening into the primary gas chamber 4.
  • Sewage sludge, paper mache or dust-like fuel can also be fed to the burner 23 in pasty form.
  • Waste oil in an amount of 3800 kg, pasty residue in an amount of 1 258 kg and air preheated to 500 ° C. in an amount of 32,000 Nm 3 were fed in per hour
  • the primary gas generated by combustion in the burner was 38.18 1 Nm 3 / h (moist) at a temperature of 1510 ° C.
  • the primary gas reacts with the batch 32 to be gasified, which consists of used tires (analysis in Table III) and deinking sludge - a residue from processing paper with printing ink and fillers - (chemical analysis in Table IV) Raw gas.
  • Used tires were used in an amount of 1300 kg / h and deinking sludge in an amount of 2560 kg / h.
  • the raw gas was 864 ° C when it entered the second bulk bed.
  • the raw gas then flowed through the bulk bed of coke and was withdrawn as finished product gas in an amount of 46,924 Nm 3 / h. Its analysis is shown in Table V.
  • the thermal efficiency in the process which is defined as the ratio of the product gas quantity times the product gas calorific value increased by the sensible heat of the product gas to the sum of the amount of the input materials times their respective calorific value, was 91%.
  • the gasification efficiency which is defined as the ratio of the amount of product gas multiplied by the product gas calorific value to the sum of the amount of the feed materials times their respective calorific value, was 73%.
  • the calorific value of the product gas was 949 kcal / Nm 3 .
  • glassy solidified granulated slag was obtained in an amount of 1408 kg / h.
  • the device was operated at a pressure of 4 bar.
  • Waste oil was fed to the burner in an amount of 1800 kg / h and preferably air preheated to a temperature between 100 and 500 ° C. in an amount of 27906 Nm 3 / h.
  • So-called BRAM - fuel from waste
  • the consumption of coke as a charging material was 399 kg / h.
  • the resulting raw gas was produced in an amount of 45500 Nm '/ h.
  • Tables Vi to IX below show the analytical values for the waste oil, the BRAM, the product gas and the coke.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Vergasung von Brennstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffhältigen Gasen und Wasserstoff ist ein schachttörmiger Behälter (8) zur Aufnahme eines festen Chargiergutes (31) vorgesehen, der an seinem oberen Ende eine Gasabzugsleitung (33) aufweist und an seinem unteren Ende über einen Durchtritt (34) mit einer Primärgaskammer (4) in Verbindung - steht In der Primärgaskammer ist ein Brenner (23) vorgesehen, der Zuführungen (24, 25, 26) für sauerstoff oder sauerstoffhältige Gase sowie für Brennstoffe aufweist. Unterhalb der Primärgaskammer ist eine Wanne (19) und zwischen der Wanne (19) und dem Behälter (8) ein Stützboden (17) zur Ausbildung eines Schüttgutbettes des festen Chargiergutes vorgesehen.
Um auch minderwertige Brennstoffe zu einem hochwertigen Produktgas vergasen zu können, weist die Primärgaskammer (4) eine Chargieröffnung (35) für ein zu vergasendes Chargiergut (32) auf, wobei der Stützboden - (17) brennerseitig so weit verlängert ist, daß sich ein dem Brenner (23) mit einer freien Schüttungsfläche (38) zugewandtes zweites Schüttgutbett des zu vergasenden Chargiergutes (32) ausbildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergasung von Brennstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffhältigen Gasen und Wasserdampf mit einem schachtförmigen Behälter zur Aufnahme eines festen Chargiergutes, einer Gasabzugsleitung am oberen Ende des Behälters und einer mit dem schachtförmigen Behälter an dessen unterem Ende über einen Durchtritt in Verbindung stehenden Primärgaskammer, in der ein Brenner vorgesehen ist, der Zuführungen für Sauerstoff oder sauerstoffhältige Gase sowie für Brennstoffe und gegebenenfalls Wasserdampf aufweist, mit einer Wanne zur Aufnahme von Schlacke und mit einem zwischen der Wanne und dem schachtförmigen Behälter vorgesehenen, in die Primärgaskammer hineinragenden Stützboden zur Ausbildung eines mit einer Schüttungsfläche dem Brenner zugewandten Schüttgutbettes des festen Chargiergutes.
  • Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE-A -2 920 922 bekannt. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, Brennstoffe, die freien Kohlenstoff enthalten, wie Anthrazit, bituminöse Kohlen, Braunkohle, Briketts etc., als Chargiergut einzusetzen und zu vergasen, wobei die Brennstoffe in der Primärgaskammer einen eine freie Oberfläche aufweisenden Schüttkeget, der in einem Schlackenbad fußt, bilden.
  • Bei der Vergasung von minderwertigen Brennstoffen kann es zu unerwünschten Emissionen, die im abgezogenen Produktgas enthalten sind, kommen. So ist es beispielsweise nachteilig, wenn hochftüchtige Steinkohle mit hohem Teergehalt vergast wird, da deren Teer im Produktgas enthalten ist. Bei Vergasung von nasser Braunkohle enthält das Produktgas eine große Menge an Wasserdampf.
  • Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß nicht nur die Vergasung von hochwertigem Brennstoff, beispielsweise Koks, sondern auch von minderwertigem Brennstoff, beispielsweise nasser Braunkohle oder Steinkohle mit hohem Teergehalt, Altreifen etc., möglich ist, wobei jedoch das Produktgas frei von störenden, insbesondere den Heizwert vermindernden und die weitere Verwendung einschränkenden sowie die Umwelt belastenden Verunreinigungen ist
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Primärgaskammer neben dem Durchtritt eine Chargieröffnung für ein von oben einzubringendes zu vergasendes Chargiergut aufweist, wobei der Stützboden brennerseitig so weit verlängert ist, daß sich ein vor der ersten Schüttungsfläche liegendes, dem Brenner mit einer freien zweiten Schüttungsfläche zugewandtes zweites ' Schüttgutbett des zu vergasenden Chargiergutes ausbildet
  • Das weitere zu vergasende Chargiergut, welches die direkt dem Brennstrahl des Brenners ausgesetzte freie Schüttungsfläche bildet wird infolge Durchströmung des von ihm gebildeten Schüttgutbettes vom Primärgas vergast, wobei sich ein Rohgas bildet, welches gezwungen wird, das mit der ersten Schüttungsfläche hinter dem zu vergasenden Chargiergut liegende feste Chargiergut zu durchströmen, wobei es gefiltert wird. Eventuell in dem von der Primärvergasungskammer kommenden Gas unmittelbar nach dessen Entstehung enthaltener Teer wird noch in der heißen Zone des schachtförmigen Behälters gecräckt, wodurch ein teerfreies Produktgas aus dem Behälter abgezogen werden kann.
  • Eine Kompakte und wärmetechnisch günstige Bauweise zulassende Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der schachtförmige Behälter durch eine von oben in den Behälter ragende Trennwand in zwei in Richtung zum Brenner hintereinanderliegende Abteilungen geteilt ist, wobei die dem Brenner abgewendete Abteilung die Gasabzugsieitung aufweist und zur Aufnahme des ersten Schüttgutbettes, insbesondere eines Koksbettes, bestimmt ist und die brennerseitige Abteilung zur Aufnahme des zweiten Schüttgutbettes des zu vergasenden Chargiergutes, insbesondere eines Altstoffes oder Abfallbrennstoffes, bestimmt ist, und wobei der Schüttkegel des zweiten Schüttgutbettes von der unteren Kante der Trennwand ausgeht.
  • Vorteilhaft mündet in die brennerseitige Wand des Behälters eine Zuleitung für das zu vergasende Chargiergut, die wandseitig durch eine segmentförmige Gleitfläche begrenzt ist, wobei eine Trennwand zur Bildung zweier Abteilungen des Behälters von der brennerseitigen Wand ausgeht und sich schräg, vorzugsweise unter einem Neigungswinkel zwischen 30 und 45°, nach unten erstreckt
  • Zweckmäßig ist die Trennwand mit einer Innenkühlung versehen und zumindest im unteren Teil mit einem feuerfesten Material ausgekleidet
  • Ein brennstoffsparendes Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß beim Brenner ein stöchiometrisches Verhältnis von C zu 0 im Bereich von 1,0 bis 2,0 eingestellt wird, wobei die Feuerraumtemperatur im Bereich von 1500 bis 1800°C liegt
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier Ausführungsformen und eines Anwendungsbeispieles näher beschrieben, wobei die Fig. 1 und 2 jeweils eine Ausführungsform im Vertikalschnitt durch einen Schachtvergaser darstellen.
  • Der Schachtvergaser 1 weist einen vertikalen oberen, vorzugsweise einen Kreisquerschnitt aufweisenden Abschnitt 2 und einen seitlich abgewinkelten unteren Abschnitt 3, der die Primärgaskammer 4 bildet, auf. Da der Schachtvergaser 1 drucklos oder unter Druck einsetzbar ist, ist sein Außenmantel 5 dementsprechend, also als Druckbehälter oder als gewöhnlicher gasdichter Behälter ausgebildet
  • innerhalb des Außenmantels 5 ist ein gekühlte Wände 6 aufweisender, insbesondere aus kühlmitteldurchflossenen Rohren 7 zusammengesetzte Wände 6 aufweisender und als Korb ausgebildeter Behälter 8 vorgesehen. Der innerhalb des vertikalen Abschnittes 2 des Schachtvergasers 1 befindliche Teil des Korbes 8 weist zur Bildung zweier Abteilungen 9, 10 eine sich vom oberen Ende 11 des Korbes 8 nach unten zu erstreckende gekühlte Trennwand 12 auf, deren untere freie Kante 13 etwa in der Höhe des Anschlusses 14 des abgewinkelten unteren Abschnittes 3 des Schachtvergasers an dessen vertikalem Teil 2 liegt In dieser Höhe weist der Korb weiters einen nach innen ragenden Vorsprung 15 auf, welcher die obere Begrenzung der darunterliegenden Primärgaskammer 4 bildet
  • Das untere Ende 16 des Korbes 8 wird von einem etwa horizontal gerichteten Stützboden 17, der ebenfalls eine Innenkühlung aufweist und dessen freies, in die Primärgaskammer ragendes Ende als Schlackenüberlaufwehr 18 ausgebildet ist, gebildet Unterhalb des Stützbodens 17 ist eine Wanne 19 vorgesehen, die mit Kühlmittel 20 zur Granulierung der über das Überlaufwehr übertretenden und durch eine Durchtrittsöffnung 21 aus der Primärgaskammer 4 austretenden Schlacke 22 gefüllt ist
  • Oberhalb des Schlackenübedaufwehrs 18 mündet in die Primärgaskammer 4 ein Brenner 23, in den Zuführungen 24, 25, 26 für Brennstoffe, Sauerstoff (oder Luft) und gegebenenfalls Wasserdampf münden.
  • Der Korb 8 ist bis in die Höhe des ersten Drittels seines vertikalen Teiles innenseitig -seine Trennwand 12 beidseitig -mit feuerfestem Material 27 beschichtet. Die beiden Abteilungen 9, 10 des Korbes 8 weisen an ihrem oberen Ende jeweils mittels einer Schleuse 28 verschließbare Zufuhröffnungen 29, 30 für das zu chargierende Gut 31, 32 auf. Die vom Brenner 23 entfernter liegende Abteilung 9 ist nahe beim oberen Ende 11 mit einer Gasabzugsleitung 33 für das entstehende Produktgas versehen und mündet in die Primärgaskammer 4 mittels eines Durchtrittes 34. Die näher zum Brenner 23 liegende Abteilung 10 mündet in die Primärgaskammer 4 mit einer dem Durchtritt 34 benachbarten Chargieröffnung 35.
  • Die Funktion der Vorrichtung ist folgende:
    • Zunächst wird in die vom Brenner 23 entfernter liegende Abteilung 9 Chargiergut 31, insbesondere Koks, eingefüllt, wodurch sich entsprechend dem Schüttwinkel 36 des Kokses ein Schüttgutbett mit. einer dem Brenner 23 zugewandten ersten Schüttungsfläche 37 bildet. Diese Schüttungsfläche 37 geht von der unteren Kante 13 der Trennwand 12 aus.
  • Anschließend wird zu vergasendes Chargiergut 32 in die näher zum Brenner 23 liegende Abteilung 10 des Korbes 8 eingebracht, welches Chargiergut 32 ein weiteres Schüttgutbett bildet, welches das erste Schüttgutbett überdeckt und eine dem Brenner zugewandte freie Schüttungsfläche 38 aufweist, gegen die der Brennerstrahl 39 gerichtet ist.
  • Das in die näher zum Brenner 23 liegende Abteilung 10 eingeführte zu vergasende Chargiergut 32 kann von minderer Qualität sein, beispielsweise Braunkohle, hochflüchtige Steinkohle oder Altreifen. Dieses Chargiergut wird nach Zünden des Brenners 23 vergast, wobei der im Chargiergut enthaltene Wasserdampf an den Vergasungsreaktionen teilnimmt und höhere Kohlenwasserstoffe aus der Pyrolyse gecräckt werden und das entstehende Rohgas infolge der Anordnung der Gasabzugleitung 33 in der vom Brenner entfernter liegenden Abteilung 9 gezwungen wird, durch das dahinterliegende Schüttgutbett aus beispielsweise Koks 31 hindurchzutreten. Beim Durchtritt durch den Koks wird das Rohgas gefiltert, so daß das die Abteilung 9 verlassende Rohgas eine große Reinheit aufweist; es ist vor allem frei von höheren Kohlenwasserstoffen.
  • Von der Dicke 40 des Schüttgutbettes des zu vergasenden Chargiergutes 32 und von der Einstellung der Primärvergasung hängt es ab, ob das hinter dem zweiten Schüttgutbett liegende Chargiergut, z.B. der Koks, ebenfalls vergast oder lediglich bzw. in erster Linie als Filter für das hindurchtretende Rohgas dient. Die Einstellung der Primärvergasung erfolgt entweder über das Verhältnis Sauerstoff-zu Kohlenstoffträger im Brenner, oder über die Gesamtmenge an Primärvergasungsstoffen, oder -falls statt Luft reiner Sauerstoff über den Brenner eingeführt wird - über das Verhältnis Sauerstoff zu Wasserdampf. Je nach Lage der unteren Kante 13 der Trennwand 12 wird die Dicke 40 des zweiten Schüttgutbettes des zu vergasenden Chargiergutes 32 und damit eine Vergasung des dahinterliegenden Chargiergutes 31 beeinflußt.
  • Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform mündet in den vertikalen Teil 2 des Schachtvergasers 1 eine Zuleitung 41 für das zu vergasende Chargiergut 32, weiches aus einem an diese Zuleitung 41 angeschlossenen Behälter 42 mittels einer Fördereinrichtung, wie einer Förderschnecke 43 zur Ausbildung eines Schüttgutbettes in die Primärgaskammer 4 einfließt. Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist zur Ausbildung der beiden Schüttgutbetten die Trennwand 12' ausgehend von der brennerseitigen Wand 44 des Korbes 8 schräg nach unten, vorzugsweise in einem Winkel von 30 bis 45° zur Primärgaskammer 4 hin gerichtet.
  • Das zu vergasende Chargiergut 32 gleitet durch die Zuleitung 41 über eine Gleitfläche 45, die gekühlt und mit einer feuerfesten Auskleidung versehen ist, bis zur in die Primärgaskammer 4 mündenden Chargieröffnung.
  • Nachfolgend ist anhand eines Beispieles die Vergasung von minderwertigem Brennstoff erläutert:
    • Dem Brenner 23 wird als Brennstoff Altöl sowie ein pastöser Rückstand aus einer Papierfabrik (u.zw. ein Hydrolyse-Rückstand aus einer enzymatischen Hydrolyse) und Luft unter einem Druck von 4 bar zugeführt und verbrannt. In Tabelle 1 ist.die Analyse des Altöls, in Tabelle 11 die Analyse des pastösen Rückstandes angegeben.
      Figure imgb0001
  • Dem Brenner 23 kann in pastöser Form auch Klärschlamm, Papiermache oder auch staubförmiges Brennmaterial zugeführt werden.
  • Je Stunde wurde Altöl in einer Menge von 3800 kg, pastöser Rückstand in einer Menge von 1258 kg und auf 500°C vorgewärmte Luft im Ausmaß von 32.000 Nm3 zugeführt
  • Das durch Verbrennung im Brenner entstehende Primärgas fiel in einer Menge von 38.181 Nm3/h (feucht) mit einer Temperatur von 1510°C an. Bei Kontakt mit dem zu vergasenden Chargiergut 32 im zweiten Schüttgutbett reagiert das Primärgas mit dem zu vergasenden Chargiergut 32, das aus Altreifen (Analyse Tabelle III) und Deinkingschlamm -einem Rückstand aus Aitpapieraufbereitung mit Druckerschwärze und Füllstoffen -(chemische Analyse Tabelle IV) besteht, zu Rohgas.
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
  • Altreifen wurden in einer Menge von 1300 kg/h und Deinkingschlamm in einer Menge von 2560 kg/h eingesetzt. Das Rohgas wies etwa beim Eintritt in das zweite Schüttgutbett 864°C auf. Das Rohgas durchströmte anschließend das Schüttgutbett aus Koks und wurde als fertiges Produktgas in einer Menge von 46.924 Nm3/h abgezogen- Seine Analyse ist in Tabelle V wiedergegeben.
    Figure imgb0004
  • Der thermische Wirkungsgrad bei dem Prozeß, der definiert ist als Verhältnis Produktgasmenge mal Produktgasheizwert vermehrt um die fühlbare Wärme des Produktgases zur Summe der Menge der Einsatzstoffe mal deren jeweiligem Heizwert, betrug 91 %. Der Vergasungswirkungsgrad, der definiert ist als Verhältnis Proudktgasmenge mal Produktgasheizwert zur Summe der Menge der Einsatzstoffe mal deren jeweiligem Heizwert, betrug 73 %.
  • Der Heizwert des Produktgases betrug 949 kcal/Nm3. Im Schlackenbehälter 19 fiel glasig erstarrte granulierte Schlacke in einer Menge von 1408 kg/h an.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel wurde die Vorrichtung mit einem Druck von 4 bar betrieben. Dem Brenner wurde Altöl in einer Menge von 1800 kg/h und vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 100 und 500°C vorgewärmte Luft in einer Menge von 27906 Nm3/h zugeführt. Als zu vergasendes Chargiergut wurde sogenannter BRAM - (Brennstoff aus Müll) in einer Menge von 13147 kg/h eingesetzt. Der Verbrauch an Koks als Chargierstoff betrug 399 kg/h. Das entstehende Rohgas fiel in einer Menge von 45500 Nm'/h an.
  • Der Betrieb des Brenners erfolgte mit einem Verhältnis von C zu O = Lambda in der Größenordnung von 1,5, wobei die Temperatur in der Primärgaskammer 1656°C und die Temperatur des Rohgases 849°C betrug. In den nachstehenden Tabellen Vi bis IX sind die Analysenwerte für das Altöl, den BRAM, das Produktgas und den Koks wiedergegeben.
    Figure imgb0005
    Figure imgb0006
    Figure imgb0007
    Figure imgb0008

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Vergasung von Brennstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffhältigen Gasen und Wasserdampf, mit einem schachtförmigen Behälter (8) zur Aufnahme eines festen Chargiergutes (31), einer Gasabzugsleitung (33) am oberen Ende des Behälters (8) und einer mit dem - schachtförmigen Behälter (8) an dessen unterem Ende über einen Durchtritt (34) in Verbindung stehenden Primärgaskammer (4), in der ein Brenner (23) vorgesehen ist, der Zuführungen (24, 25, 26) für Sauerstoff oder sauerstoffhältige Gase sowie für Brennstoffe und gegebenenfalls Wasserdampf aufweist, mit einer Wanne (19) zur Aufnahme von Schlacke (22) und mit einem zwischen der Wanne - (19) und dem schachtförmigen Behälter (8) vorgesehenen, in die Primärgaskammer (4) hineinragenden Stützboden - (17) zur Ausbildung eines mit einer Schüttungsfläche (37) dem Brenner (23) zugewandten Schüttgutbettes des festen Chargiergutes (31), dadurch gekennzeichnet, daß die Primärgaskammer (4) neben dem Durchtritt (34) eine Chargieröffnung (35) für ein von oben einzubringendes zu vergasendes Chargiergut (32) aufweist, wobei der Stützboden (17) brennerseitig so weit verlängert ist, daß sich ein vor der ersten Schüttungsfläche (37) liegendes, dem Brenner - (23) mit einer freien zweiten Schüttungsfläche (38) zugewandtes zweites Schüttgutbett des zu vergasenden Chargiergutes (32) ausbildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schachtförmige Behälter (8) durch eine von oben in den Behälter (8) ragende Trennwand (12) in zwei in Richtung zum Brenner (23) hintereinanderliegende Abteilungen - (9, 10) geteilt ist, wobei die dem Brenner (23) abgewendete Abteilung (9) die Gasabzugsleitung (33) aufweist und zur Aufnahme des ersten Schüttgutbettes, insbesondere eines Koksbettes, bestimmt ist und die brennerseitige Abteilung -
(10) zur Aufnahme des zweiten Schüttgutbettes des zu vergasenden Chargiergutes (32), insbesondere eines Altstoffes oder Abfallbrennstoffes, bestimmt ist, und wobei der Schüttkegel des zweiten Schüttgutbettes von der unteren Kante (13) der Trennwand (12) ausgeht (Fig. 1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die brennerseitige Wand (44) des Behälters (8) eine Zuleitung (41) für das zu vergasende Chargiergut (32) mündet, die wandseitig durch eine segmentförmige Gleitfläche (45) begrenzt ist, wobei eine Trennwand (12') zur Bildung zweier Abteilungen (9, 10) des Benälters (8) von der brennerseitigen Wand (44) ausgeht und sich schräg, vorzugsweise unter einem Neigungswinkel zwischen 30 und 450, nach unten erstreckt (Fig. 2).
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (12, 12') mit einer Innenkühlung versehen und zumindest im unteren Teil mit einem feuerfesten Material (27) ausgekleidet ist.
5.Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Brenner ein stöchiometrisches Verhältnis von C . zu O im Bereich von 1,0 bis 2,0 eingestellt wird, wobei die Feuerraumtemperatur im Bereich von 1500 bis 1800°C liegt.
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