"Verfahren zur Erzeugung von Gas "
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mit dem aus einem oder mehreren kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen, un¬ ter anderem auch Abfall, mittels partieller Oxidation in einem Vergasungsreaktor und einem mindestens gasseitig ver¬ bundenen Schmelzbad Gas, Metall, Schwefel und ein Grund¬ stoff für die Zementproduktion hergestellt werden.
Zur Erzeugung von Gas, z.B. Brenngas oder Synthesegas, aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen, wie z.B. aus Kohle, aus Holz bzw. anderen Biomassen, aus Klärschlamm und/oder aus Abfall, werden diese Einsatzstoffe einzeln oder in Kombina¬ tion mittels Luft oder Sauerstoff oder sauerstoffangerei¬ cherter Luft partiell oxidiert. Brenngas wird beispiels¬ weise in der Brennkammer einer Gasturbine eines Kombikraft¬ werkes unter Druck verfeuert. Synthesegas wird u.a. zur Herstellung von Methanol eingesetzt.
Den jeweiligen Einsatzstoffen angepaßt geschieht die par¬ tielle Oxidation in Vergasungsreaktoren, aus denen der Ver¬ gasungsrückstand entweder fließfähig als Schlacke oder trocken als Asche abgezogen wird.
Im Fachbuch "Kohlenvergasung" [1] wird erläutert, in wel¬ cher Form der Vergasungsrückstand bei den verschiedenen Bauarten der Vergasungsreaktoren anfällt. Die Einsatzstoffe
werden entweder im Festbett, in der Wirbelschicht oder im Flugstrom vergast. Geschieht die Vergasung im Festbett, al¬ so in einem etwa bei Atmosphärendruck betriebenen Drehrost¬ generator oder aber in einem auf etwa auf 30 bar druckauf¬ geladenen Drehrostgenerator, so fällt der Vergasungsrück¬ stand als weitgehend unverschlackte Asche an.
Geschieht die Vergasung in der Wirbelschicht, also bei¬ spielsweise in einem bei etwa Atmosphärendruck betriebenen Winkler-Generator oder aber beispielsweise in einem druck¬ aufgeladen betriebenen Hoch-Temperatur-Winkler-Vergaser (HTW-Vergaser) , so bildet der Vergasungsrückstand im Wir¬ belbett sich zu körnigen Aschegranulaten aus, die ab Er¬ reichen einer bestimmten Korngröße nicht mehr fluidisierbar sind und als Bodenabzug aus dem Wirbelbett ausfallen.
Im Fachbuch "Kohlenvergasung" [1], Seite 89, wird z.B. an¬ gegeben, daß die Asche des Winkler-Generators ca. 5 % Un- vergastes enthält. Weiterhin wird in [2] mitgeteilt, daß die aus der Wirbelschichtvergasung unten abgezogene Asche, wenn sie "basischer" Natur ist, mit wasserlöslichen Sulfi¬ den belastet ist. Infolge der reduzierenden Bedingungen im Vergaser wird der mit den Einsatzstoffen eingetragene Schwefel in Sulfide überführt. Derartig belastete Asche ist nicht deponiefähig, weil die darin enthaltenen Sulfide elu- ierbar sind und auf der Deponie vom Regen in die natürli-
chen Gewässer transportiert werden können.
Geschieht die Vergasung im Flugstrom, so fällt der Verga¬ sungsrückstand wegen der dabei entstehenden hohen Verga¬ sungstemperaturen von etwa 1500 - 1900 °C als flüssige Schlacke an. In [1], Seite 96, wird mitgeteilt, daß im Kop- pers-Totzek-Vergaser etwa die Hälfte des Vergasungsrück¬ standes als flüssige Schlacke an den Vergaserwänden nach unten abfließt, daß sie in einem wassergefüllten Tank abge¬ schreckt und daß sie unterhalb des Vergasers in granulier¬ ter Form abgezogen wird. Die andere Hälfte des Vergasungs¬ rückstandes wird mit dem erzeugten rohen Gas als Flugasche aus dem Koppers-Totzek-Vergaser ausgetragen.
Bezüglich des Texaco-Vergasers wird in [1], Seite 228, mit¬ geteilt, daß das darin im Flugstrom erzeugte Rohgas, das die flüssige Schlacke mitführt, in einem Strahlungskühler unter die Ascheerweichungstemperatur abgekühlt wird. Durch daran anschließende Umlenkung des Gasstromes findet eine Trennung zwischen den im Gasstrom mitgeführten Feststoffen und dem rohen Gas statt. Der abgeschiedene Teil der Fest¬ stoffe wird in einer Wasservorlage aufgefangen und über eine Schleuse diskontinuierlich ausgetragen. Der nicht ab¬ geschiedene Rest wird mit dem erzeugten rohen Gas als Flug¬ schlacke aus dem Texaco-Vergaser ausgetragen.
Für den Koppers-Totzek-Vergaser gibt [1] einen Kohleumset¬ zungsgrad von 90 - 96 %, unter Druck bis 98 %, an. Für den Texaco-Vergaser lautet die dementsprechende Angabe, daß der Kohleumsetzungsgrad bei 90 - 95 %, teilweise darüber liege. Die im Flugstromvergaser nicht umgesetzte Kohle fällt zu¬ sammen mit dem Vergasungsrückstand an. Demzufolge enthält die als Bodenabzug bei den Flugstromvergasern anfallende granulierte Schlacke auch brennbare Anteile, die genutzt werden können.
Das im Vergasungsreaktor gebildete rohe Gas ist mit flug¬ fähigem Vergasungsrückstand beladen. Aus dem Schlacke er¬ zeugenden Vergasungsreaktor wird Flugschlacke vom rohen Gas ausgetragen. Aus dem Asche erzeugenden Vergasungsreaktor wird Flugasche vom rohen Gas ausgetragen.
Ebenso wie der als Bodenaustrag anfallende Vergasungsrück¬ stand enthält auch der flugfähige Vergasungsrückstand Reste des nicht umgesetzten Einsatzstoffes. In einem anderen Fachbuch "Coal Gasification Processes", [3], Seite 206, wird mit Blick auf den Winkler-Vergaser mitgeteilt, daß dessen Flugasche 15 bis 20 % Kohlenstoff mit sich trans¬ portiere.
Dem Zeitschriftenbeitrag [4], der sich mit der HTW-Verga- sung befaßt, ist zu entnehmen, daß die Flugasche mittels
Wasserwäsche aus dem rohen Gas entfernt wird und daß bei der Regeneration des Waschwassers die Flugasche als Schlamm anfällt. Der Schlamm wird zusammen mit der Asche, die selbst einen Restkohlenstoffgehalt von 25 % aufweist, in einer gesonderten Wirbelschichtfeuerung verbrannt.
Die Vergasung könnte wirtschaftlicher gestaltet werden, wenn es gelänge, den Restkohlenstoff auch noch in Gas zu überführen.
Bei der partiellen Oxidation von kohlenstoffhaltigen Ein¬ satzstoffen wie Kohle, Öl, Holz und Abfall in einer Wirbel¬ schicht, beispielsweise in einem HTW-Vergaser, entsteht, wie bereits weiter oben gesagt, neben Synthesegas auch Asche, die einen erheblichen Anteil an Restkohlenstoff und je nach Beschaffenheit der Einsatzstoffe erhebliche Verun¬ reinigungen enthält. Die Entsorgung dieser verunreinigten, kohlenstoffhaltigen Asche stellt ein Problem dar. Außerdem ist erwünscht, möglichst viel des Kohlenstoffes, der in den kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen enthalten ist, in Syn¬ thesegas umzuwandeln.
Die vorliegende Erfindung löst die beschriebenen Probleme durch ein Verfahren zur Erzeugung von Gas aus mindestens einem kohlenstoffhaltigen Einsatzstoff, der mittels Luft oder Sauerstoff oder Sauerstoffangereicherter Luft in einem
Vergasungsreaktor partiell oxidiert wird und dadurch primä¬ res Rohgas und Vergasungsrückstand entsteht; welches Ver¬ fahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der Vergasungsrück¬ stand in ein Schmelzbad gegeben wird, in das Schmelzbad ein Oxidator und Zuschlagstoffe eingeleitet werden, mit denen aus dem Vergasungsrückstand ein sekundäres Rohgas, kera¬ mische Schlacke und legierte Schmelze erzeugt wird und das im Schmelzbad gebildete sekundäre Rohgas dem primären Roh¬ gas beigemischt wird.
Ein Verfahren zur Vergasung von Abfallstoffen ist in der Patentschrift DE 43 39 973 ausführlich beschrieben. Dort werden zwei Vergasungsreaktoren miteinander verschaltet, von denen der erste als HTW-Vergaser in ähnlicher Weise be¬ trieben wird wie in der vorliegenden Erfindung. Im Anschluß an diesen ersten Vergaser erfolgt eine Mahlung der Asche, die aus diesem ersten Vergaser abgezogen wird. Diese Asche wird mit Flugstaub, der einer Entstaubungsvorrichtung ent¬ stammt, zusammengemischt und zusammen mit Zusatzbrennstoff und Vergasungsmittel in einen zweiten Vergasungsreaktor eingebracht, der als Flugstromvergaser nach dem Typ Shell¬ oder Koppers-Totzek-Vergaser ausgebildet ist und der neben rohem Gas ausschließlich Schlacke als Bodenabzug produ¬ ziert.
Hierin unterscheidet sich die vorliegende Erfindung grund-
legend von der in der Patentschrift DE 43 39 973 beschrie¬ benen Technologie. Das in der vorliegenden Erfindung ver¬ wendete Schmelzbad führt zu einer Trennung der Stoffe, die bei einer Flugstromvergasung gemeinsam als Schlacke anfal¬ len, in eine keramische Phase und eine metallische Phase. Auf diese Weise ist es im Gegensatz zu der in der Patent¬ schrift DE 43 39 973 beschriebenen Technologie möglich, die in der Asche enthaltenen, nicht oxidierbaren und nicht bei den vorherrschenden Temperaturen gasförmigen Schwermetalle zurückzugewinnen, was ein Vorteil der vorliegenden Erfin¬ dung ist.
Hierzu wird erfindungsgemäß ein Schmelzbad eingesetzt, wie es in den Patentschriften US 5,491,279, WO 93/25277, US 4,574,714, US 5,298,233, US 5,443,572, US 5,301,620, US 5,358,549 und in der Veröffentlichung "Molten metal works waste wonders, by Peter Taffe, European Chemical News 16-22 October 1995, S. 32-33" beschrieben ist.
Weiterhin ist es mittels der vorliegenden Erfindung mög¬ lich, stückige Reststoffe mit zu entsorgen, was in einem Flugstromvergaser nicht gelingen kann und in einem Wirbel¬ schicht-Vergaser, wie beispielsweise einem HTW-Vergaser, nur dann möglich ist, wenn die Dichte der stückigen Rest¬ stoffe nicht für eine Wirbelschicht zu hoch ist. Ein sol¬ cher Reststoff ist z.B. Elektronikschrott.
Damit ist ein anderes Problem angesprochen, das mit vorlie¬ gender Erfindung gelöst wird. Bekanntlich werden stückige kohlenstoffhaltige Reststoffe hinsichtlich ihrer Entsorgung deswegen als problematisch angesehen, weil sie zum einen aus kohlenstoffhaltigen Anteilen und gleichermaßen zum an¬ deren aus Metallen und/oder MetallVerbindungen anteilig be¬ stehen. Beispiele für solche problematischen Reststoffe sind die mit Füllstoffen veredelten Plasto- bzw. Elastome¬ re, die metallkaschierten Verpackungsfolien oder auch der Elektronikschrott. Üblicherweise werden diese problemati¬ schen Reststoffe durch Verbrennen entsorgt. Ihre Verbren¬ nung führt aber wiederum zur Schadstoffbelasteten Abgasen und zu schwermetallbelasteten Filterstäuben und Aschen, welche dann aufwendig zu konditionieren sind, um sie in die Umwelt gefahrlos rückführen zu können.
Deshalb ist eine Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, bei der zusätzlich zum Vergasungsrückstand mindestens ein stückiger Reststoff mit in das Schmelzbad gegeben wird, um daraus zusätzliches sekundäres Rohgas zu erzeugen.
Weiterhin ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, auf eine feine Mahlung der als Bodenabzug des Vergasungs¬ reaktors anfallenden granulierten Schlacke bzw. Asche zu verzichten. Der Eintrag in das vorgesehene Schmelzbad kann entweder pneumatisch erfolgen, dann ist eine Mahlung sinn-
voll, oder der Eintrag kann über ein Schleusensystem erfol¬ gen, in diesem Fall ist nur eine Brechung grober Teile nö¬ tig.
Zu diesem Zweck weist die vorliegende Erfindung eine Ausge¬ staltung auf, bei der die kohlenstoffhaltige Schlacke bzw. Asche, die als Bodenabzug des Vergasungsreaktors anfällt, in eine Misch- und Fördervorrichtung gegeben wird, die auch eine Brechung auf eine vorgebbare Körnung vornimmt.
Es ist ebenso wie in der durch die Patentschrift DE 43 39 973 beschriebenen Technologie möglich, flüssige Rückstände mit zu entsorgen, die jedoch nur einen geringen Wasseranteil besitzen sollen. Ein weiterer Vorteil der Er¬ findung ist es, daß diese Rückstände nicht nur thermisch, sondern im Schmelzbad außerdem auch katalytisch zerlegt werden, was den Zersetzungsgrad erhöht.
Dieser Vorgang der thermisch/katalytischen Zersetzung im Schmelzbad kann durch Zugabe von Zuschlagstoffen beeinflußt werden. Daher sieht die vorliegende Erfindung einen eigenen Weg vor, wie die Zuschlagstoffe in das Schmelzbad gegeben werden, nämlich dergestalt, daß in die Misch- und Förder¬ vorrichtung zusätzlich zur kohlenstoffhaltigen Schlacke bzw. Asche auch noch vorwiegend mineralische Zuschlagstoffe eingebracht werden, die der Konditionierung des Schmelzba-
des dienen.
In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beste¬ hen diese Zuschlagstoffe wenigstens zum Teil auch aus mine- ralisierten Aschen anderer Verbrennungsprozesse. Damit wird es z.B. möglich, auch schwermetallhaltige Aschen, die bei der Verbrennung oder partiellen Oxidation von schweren Rückständen aus der Erdölverarbeitung anfallen, in besser deponierbare Rückstände umzusetzen.
In ergänzender Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die in der Misch- und Fördervorrichtung gebrochene, kohlen¬ stoffhaltige Schlacke bzw. Asche ggf. auch zusammen mit den in die Misch- und Fördervorrichtung eingebrachten, vorwie¬ gend mineralischen Zuschlagstoffen entweder pneumatisch oder über ein Schleusensystem in das Schmelzbad einzubrin¬ gen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß für den Betrieb des Schmelzbades im Gegensatz zu der in der Patentschrift DE 43 39 973 beschriebenen Flug¬ stromvergasung kein Zusatzbrennstoff vorgesehen werden muß. Es ist im Gegenteil vorgesehen, zur Kühlung der Eintrags¬ organe des Schmelzbades oder zur Kühlung des Schmelzbades selbst etwas Methan und zusätzlich optional Wasserdampf zur Moderierung zu benutzen. Bei den vorgesehenen Betriebstem-
peraturen reagiert das Methan mit Sauerstoff und Wasser¬ dampf endotherm zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff, was die Ausbeute an Synthesegas leicht erhöht und somit sogar zu¬ sätzlichen Brennstoff erzeugt, anstatt Brennstoff zu ver¬ brauchen.
Daher wird bei einer besonderen Ausgestaltung der vorlie¬ genden Erfindung zusätzlich Methan als Kühlung für die Ein¬ tragsorgane in das Schmelzbad eingebracht.
Die vorliegende Erfindung weist auch noch eine andere Aus¬ gestaltung auf, bei der zusätzlich Methan und/oder zusätz¬ lich Wasserdampf als Kühlung in das Schmelzbad gegeben wird, wenn die Schmelzbadtemperatur gesenkt werden soll.
Üblicherweise ist zur Aufrechterhaltung der Schmelzbadtem¬ peratur, die den flüssigen Zustand der Schlacke sicher¬ stellt, eine elektrische Beheizung erforderlich. Üblicher¬ weise werden große Mengen an elektrischer Energie auf diese Weise verbraucht. In der vorliegenden Erfindung wird die elektrische Beheizung nur während der Startphase benutzt. Im laufenden Betrieb werden die Vergasungsparameter, bei¬ spielsweise der druckaufgeladenen Wirbelschichtvergasung, so eingestellt, daß ein genügend großer Kohlenstoffanteil in der abgezogenen Asche des druckaufgeladenen Wirbel¬ schichtreaktors verbleibt, so daß eine elektrische Behei-
zung nur in Ausnahmefällen erforderlich ist. Dabei entsteht als weiterer Vorteil der Erfindung die Möglichkeit, den druckaufgeladenen Wirbelschichtreaktor mit verkürzter Nach¬ vergasungszone auszuführen, wodurch erheblicher apparativer Aufwand eingespart wird. Die Verkürzung der Nachvergasungs- zone, die unmittelbar oberhalb der Wirbelschicht beginnt, bewirkt eine Verschlechterung des KohlenstoffUmsatzes zu primärem Rohgas und ist üblicherweise unerwünscht. In die¬ sem Fall jedoch wird der nicht umgesetzte Kohlenstoff in dem nachgeschalteten Schmelzbad vollständig zu sekundärem Rohgas umgesetzt, so daß kein Verlust an Rohgas auftritt. Daher ist mit dem geringeren Kohlenstoffumsatz in dem druckaufgeladenen Wirbelschichtreaktor kein Nachteil ver¬ bunden.
In ähnlicher Weise, wie in der Patentschrift DE 43 39 973 für den Flugstromvergaser beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die thermische Energie des im Schmelzbad erzeugten sekundären Rohgases in einer Was¬ serwäsche zu vernichten und hierbei auch dampfförmige salz¬ artige oder metallische Verbindungen auszuwaschen.
Daher wird die vorliegende Erfindung so ausgestaltet, daß das heiße sekundäre Rohgas aus dem Schmelzbad einer Wasser¬ wäsche zugeführt wird, wo es sich abkühlt und wo die gas¬ förmigen Salz- und Metallverbindungen ausgewaschen werden.
Alternativ dazu sieht die vorliegende Erfindung vor, einen Wirbelschichtkühler einzusetzen, wie er in der Patent¬ schrift US 4,936,872 beschrieben wird. Hierbei werden die dampfförmigen, salzartigen oder metallischen Verbindungen auf den Körnern des gekühlten Wirbelschichtmaterials aus¬ kondensiert bzw. desublimiert und auf diese Weise zurückge¬ wonnen. In der Wirbelschicht befinden sich Kühlschlangen, in denen Wasserdampf erzeugt wird. Auf diese Weise wird so¬ wohl die thermische Energie des heißen sekundären Rohgases genutzt als auch wertvolle Inhaltsstoffe zurückgewonnen als auch der Anfall von Abwasser verhindert, was alles weitere Vorteile der Erfindung sind.
Um diese Vorteile zu nutzen, wird die vorliegende Erfindung auch noch dahingehend ausgestaltet, daß das heiße sekundäre Rohgas aus dem Schmelzbad in einen Wirbelschichtkühler ge¬ geben wird, in dem die thermische Energie des heißen sekun¬ dären Rohgases zur Dampferzeugung genutzt wird und wo die gasförmigen Salz- und Metallverbindungen auf den Körnern des Wirbelbettmaterials auskondensieren bzw. desublimieren und solcherart beladenes Wirbelbettmaterial abgezogen wird.
Zweckmäßigerweise werden die derart beladenen Wirbel- schichtpartikel kontinuierlich aus der Wirbelschicht ausge¬ schleust und in das Schmelzbad zurückgeführt. Der Eintrag in das Schmelzbad kann in der gleichen Weise erfolgen, wie
zuvor für Asche beschrieben: entweder pneumatisch als Staub, was eine Mahlung voraussetzt, oder über ein Schleu¬ sensystem zusammen mit den anderen Stoffen, die in das Schmelzbad gegeben werden.
Zu diesem Zweck ist eine weitere Ausgestaltung der vorlie¬ genden Erfindung geschaffen worden, bei der solcherart ab¬ gezogenes, beladenes Wirbelbettmaterial in die Misch- und Fördereinrichtung zu dem Vergasungsrückstand und ggf. zu den Zuschlagstoffen gegeben wird und auf diesem Weg in das Schmelzbad gelangt.
Die Verwendung des Schmelzbades erlaubt außerdem die Her¬ stellung einer Schlacke, die als Zementgrundstoff Verwen¬ dung findet. Das liegt zum einen daran, daß die Zusammen¬ setzung durch Zugabe von Zuschlagstoffen in das Schmelzbad einstellbar ist und zum anderen daran, daß die Schwermetal¬ le von der metallischen Phase aufgenommen werden und sich daher nur in sehr geringem Maße in der keramischen Schlacke wiederfinden, was einen weiteren Vorteil der Erfindung dar¬ stellt. Es ist außerdem durch ein geeignetes Mischungsver¬ hältnis der Zuschlagstoffe möglich, die Schmelztemperatur der flüssigen, keramischen Phase zu beeinflussen. Als Zu¬ schlagstoffe kommen vor allem die Stoffe Kalziumoxid (CaO) , Aluminiumoxid (Al203) und Siliziumdioxid (Si02) in Betracht. In Anbetracht der mineralischen Komponenten in der Asche
und in dem Staub, die dem Wirbelschichtreaktor entstammen, und anhand eines Zustandsschaubildes des Systems CaO/Al203/ SiOz, wie es z.B. in Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie, 4., neubearbeitete und erweiterte Auflage, 1975, Weinheim, Band 10, S. 381, veröffentlicht ist, kann die Be¬ triebstemperatur des Schmelzbades so gewählt werden, daß sich ein niedrigschmelzendes Eutektikum in der keramischen Phase bildet. Sollen dagegen auch unedle Metalle, wie z.B. Vanadium, in edlere Metalle, die die metallische Phase des Schmelzbades bilden, wie z.B. Eisen, eingebunden werden, muß die Temperatur des Schmelzbades entsprechend angehoben werden, der Zusammenhang wird in Ullmann's Encyklopädie der technischen Chemie, 4., neubearbeitete und erweiterte Auf¬ lage, 1975, Weinheim, Band 10, S. 330, ausführlich darge¬ stellt. In diesem Fall empfiehlt sich die Wahl eines höher¬ schmelzenden Eutektikums.
Daher sieht die vorliegende Erfindung in einer ihrer Ausge¬ staltungen vor, daß das Schmelzbad eine flüssige, kerami¬ sche Phase und mindestens eine flüssige, metallische Phase aufweist, in der eine thermische und katalytische Zerset¬ zung der Einsatzstoffe erfolgt.
Darüber hinaus besitzt die vorliegende Erfindung eine Aus¬ gestaltung, bei der aus der keramischen, flüssigen Phase des Schmelzbades ein Grundstoff für die Zementherstellung
gewonnen wird, der die mineralischen Zuschlagstoffe und die mineralischen Anteile der kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffe enthält.
Außerdem ist daher eine andere Ausgestaltung der vorliegen¬ den Erfindung dahingehend ergänzt worden, daß aus der me¬ tallischen Phase des Schmelzbades ein metallurgisches Vor¬ produkt gewonnen wird, das die metallischen Anteile der kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffe bzw. Reststoffe enthält.
Wenn zur Abkühlung des im Schmelzbad erzeugten heißen se¬ kundären Rohgases ein Wirbelschichtkühler verwendet wird, ist es zweckmäßig, auch das Wirbelmaterial in dem oben ge¬ nannten geeigneten Mischungsverhältnis zu wählen, da dieses ja ebenfalls in das Schmelzbad gegeben wird und zur Bildung der flüssigen, keramischen Phase beiträgt.
Wird zur Entstaubung des im Vergasungsreaktor erzeugten heißen, primären Rohgases dieses in einer Wasserwäsche be¬ handelt, so wird die vom primären Rohgas mitgeführte fühl¬ bare Wärme im thermodynamischen Sinne entwertet.
Deshalb wird in neuerer Zeit das heiße primäre Rohgas über Filter geleitet, die mit keramischen Filterkerzen bestückt sind. Der wesentliche Anteil der Flugstaubbeladung des pri¬ mären Rohgases kann somit von ihm abgetrennt weden. Aller-
dings muß bei dieser Heißgasentstaubung das heiße primäre Rohgas zuvor auf eine solche Temperatur soweit abgekühlt werden, bei der die Beständigkeit des Filterkerzenwerkstof¬ fes noch gegeben ist.
Die im Heißgasfilter anfallende Flugasche muß aber auch entsorgt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wur¬ den Ausgestaltungen geschaffen, mit denen besonders vor¬ teilhaft auch der der Flugasche eigene Kohlenstoffgehalt auf einfache Weise einer Verwertung zugeführt wird. Dazu wird zum einen die Abhitze des im Vergasungsreaktor erzeug¬ ten primären Rohgases zur Dampf erstellung genutzt, wobei das primäre Rohgas auf eine Temperatur abgekühlt wird, die eine anschließende Heißgasentstaubung zuläßt.
Zum anderen wird zusätzlich der aus dem abgekühlten primä¬ ren Rohgas mittels Heißgasentstaubung abgeschiedene Flug¬ staub in die Misch- und Fördervorrichtung beigegeben, in die auch die Asche aus dem Bodenabzug des Vergasungsreak- tors und ggf. die mineralischen Zuschlagstoffe gegeben wer¬ den. Auf diesem Wege wird der Flugstaub aus dem primären Rohgas in das Schmelzbad übergeleitet, um dort den Kohlen¬ stoffgehalt des Flugstaubs in zusätzliches sekundäres Roh¬ gas umzusetzen.
Eine dazu alternative Ausgestaltung der vorliegenden Erfin-
düng sieht vor, daß das abgekühlte primäre Rohgas einer Heißgasentstaubung zugeführt wird und daß der dort abge¬ schiedene Staub direkt durch ein Einblasrohr in das Schmelzbad eingetragen wird.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen zwei Verfahrensfließbilder, worin das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft beschrieben wird.
Der kohlenstoffhaltige Einsatzstoff 1 und das sauerstoff- haltige Einsatzgas 2 werden in einen druckaufgeladenen Wir¬ belschichtreaktor 3 gegeben und zu Synthesegas 4 und koh¬ lenstoffhaltiger Asche 10 umgesetzt. Das Synthesegas 4 wird in einem Dampferzeuger 5 abgekühlt, das abgekühlte Synthe¬ segas 6 wird in einem Heißgasfilter 7 entstaubt. Der koh¬ lenstoffhaltige Staub 8, die kohlenstoffhaltige Asche 10 und die Zuschlagstoffe 11 werden in eine Misch- und Förder¬ vorrichtung gegeben, die vorzugsweise aus einer Kühlschnek- ke besteht und in der Lage ist, grobe Stücke zu zerklei¬ nern. Die vermischte Asche 12 wird zusammen mit den stücki¬ gen Reststoffen 13 und dem sauerstoffhaltigen Einsatzgas 15 mittels Eintragsorganen, die mit dem Methan-Wasserdampf- Gemisch 14 gekühlt werden, in das Schmelzbad 16 gegeben. Dort findet eine thermische und katalytische Umsetzung zu einer metallischen Schmelze 18, einer keramischen Schlacke 17 und heißem Synthesegas 19 statt.
In Fig. 1 wird gezeigt, daß das heiße Synthesegas 19 in ei¬ ner Wasserwäsche 20 mit Wasser 21 gewaschen wird. Ein Teil des zugeführten Wassers 21 wird als Abwasser 22 in eine Ab¬ wasseraufbereitungsanlage weggeleitet, der Rest des Wassers 21 verdampft, wobei sich das Synthesegas abkühlt. Das ge¬ reinigte und gekühlte Synthesegas 23 wird mit dem entstaub¬ ten Synthesegas 24 aus dem Heißgasfilter 7 zusammengeführt und als gemischtes Synthesegas 25 einer Weiterverarbeitung und Nutzung zugeführt.
In Fig. 2 wird gezeigt, daß das heiße Synthesegas 19 in ei¬ nen Wirbelbettkühler 26 geleitet wird, wo die kondensierba¬ ren bzw. desublimierbaren, schädlichen Gaskomponenten abge¬ schieden werden und das Synthesegas abgekühlt wird. Dazu wird frisches Wirbelbettmaterial 27 zugeführt und beladenes Wirbelbettmaterial 28 abgezogen. Das beladene Wirbelbett¬ material 28 wird in die Misch- und Fördereinrichtung 9 ge¬ geben und von dort aus in der vermischten Asche 12 in das Schmelzbad 16 geleitet. Das gereinigte und gekühlte Synthe¬ segas 23 wird mit dem entstaubten Synthesegas 24 aus dem Heißgasfilter 7 zusammengeführt und als gemischtes Synthe¬ segas 25 einer Weiterverarbeitung und Nutzung zugeführt. Eine berechnete Massenbilanz zu Fig. 2 dient der weiteren Erläuterung des Verfahrens:
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Literaturverzeichnis
[1] Dr. rer. nat Hans-Dieter Schilling, Dr. rer. nat. Bernhard Bonn, und
Dr. rer. nat. Ulrich Kraus, Kohlenvergasung, Bestehen¬ de Verfahren und neue Entwicklungen, 3. Auflage von Band 22 aus "bergbau, rohstoffe, energie, Schriften über wirtschaftliche und organisatorische Probleme bei der Gewinnung und Verwertung mineralischer Rohstoffe", Verlag Glückauf GmbH Essen 1981, ISBN 3-7739-0354.5.
[2] Eberhard Nitschke, The Rheinbraun HTW-Gasification
Technology for Combined Cycle Power Generation, paper presented at the TKK-VTT-IVO Seminar: "Pressurized Fluid Combustion and Gasification Power Systems, Hel¬ sinki 23. /24.11.1987", abgedruckt in: Vorträge und Publikationen 1987, Uhde GmbH, Dortmund, Februar 1988.
[3] Perry Nowacki, Coal Gasification Processes, NOYES DATA CORPORATION, Park Ridge, New Jersey, USA, 1981, ISBN 0-8155-0864-6.
[4] Jochen Keller, Roland Meis, Kombikraftwerk mit HTW-
Vergasung zur Stromerzeugung aus Kohle, Torf und Bio¬ masse, BRAUNKOHLE Heft 6, 1990.