[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Rohgas
aus einer Feststoff-Vergasung mit Gehalten an körnigen und staubigen Feststoffpartikeln.
Unter Feststoff-Vergasung wird insbesondere die Vergasung von Steinkohle oder Braunkohle
verstanden. Die Kohle kann sowohl als Kohlenstaub als auch als Aufschlämmung zusammen
mit dem Oxidationsmittel wie z.B. Luft oder sauerstoffangereichterte Luft in den
Vergasungsreaktor geführt werden. Das gewonnene heiße Rohgas kann sowohl durch die
aufgegebene Kohleschicht geleitet oder auch frei in entgegengesetzter Richtung aus
dem Vergasungsreaktor abgeführt werden. Die Erfindung betrifft nicht die Reinigung
von Rohgas welches durch die aufgegebene Kohleschicht abgeleitet wird, sondern nur
von solchem das frei abgeführt wird.
[0002] Vorteilhaft ist es, bei letzterer Gasführung die flüssigen Schlackenanteile erst
durch bekannte Maßnahmen zu verfestigen, da sich Festschlackenteile einfacher aus
dem Gasstrom entfernen lassen.
[0003] Rohgas aus oben beschriebener Feststoff-Vergasung ist nicht Feststoff-frei sondern
muß vor der Weiterverarbeitung einer Abtrennung der Feststoff-Teile unterzogen werden.
Dabei ist es erforderlich, die Feststoffe vor jeder weiteren Behandlung des Rohgases,
wie z.B. Abkühlung von diesem abzutrennen. Dieser Forderung konnte bisher nicht oder
nur in ungenügender Form nachgekommen werden.
[0004] Nach DE-PS 32 23 702 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas bekannt, bei
dem in einen Reaktor Kohlenstaub und oxidierendes Gas eingeführt werden. Um unteren
Teil des Reaktors wird die grobe Asche gesammelt und abgezogen während Synthesegas
zusammen mit der Flugasche in Form von Staub über eine Leitung in einen Wärmetauscher
geführt wird, der gleichzeitig Flugascheabscheider ist. Wegen der stark unterschiedlichen
Gasgeschwindigkeiten und dem langen Gasweg bis zu einem Zyklon nach dem Wärmetauscher
kommt es zwangsläufig zu unerwunschten Staubablagerungen, im wesentlichen im Wärmetauscher.
Damit wird der Wirkungsgrad des Wärmetauschers stark eingeschränkt bzw. eine periodische
Reinigung in kurzen Zeitabständen erforderlich.
[0005] Nach der EP-PS 0 077 851 ist eine Gaskühler-Anordnung zum Abkühlen der Reaktionsprodukte
eines Kohlevergasungsreaktors bekannt. Mit der neuen Gaskühler-Anordnung soll eine
Abscheidung von kleinen Aschepartikeln auf den Rohren des konvektiven Gaskühlers
erzielt werden. Dies wird dadurch erzielt, daß der konvektive Gaskühler mindestens
einen Steigzug für das zu kühlende Gas umfaßt. Um Verschmutzungen an den Gaskühlerflächen
zu beseitigen, müssen allerdings spezielle Rohrreinigungsmittel, wie z.B. Rußbläser,
eingebaut werden.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der Vergasung von Feststoffen
anfallenden Feststoffpartikel jedweder Größe vor Eintritt in Kühleinrichtungen weitgehend
aus dem Rohgas zu entfernen.
[0007] Die Aufgabe wird erfindungsmäßig gelöst durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs
1.
[0008] Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren in einer Vorrichtung ausgeführt
die sich dadurch kennzeichnet, daß der Vergasungsreaktor im unteren Teil einen Gasauslaß
aufweist, an den peripher der Gaszuströmraum anschließt, der oberhalb des Festbettfilters
angeordnet ist.
[0009] Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß verfahrenstechnisch
zeitlich unmittelbar hintereinander die Grob- und Feinreinigung des Rohgases von
körnigen und staubigen Festpartikeln erfolgt, ohne Zwischenschalten von anfälligen
Gaswegstrecken oder weiteren Behältern. Wegen der weiterhin direkten Folge der starken
Gasgeschwindigkeits-Reduzierung nach der Gasrichtungsänderung kommt er zu einer gleichmäßigen
Durchströmung der folgenden Filterfläche. Dies wird erfindungsgemäß auch dadurch erreicht,
daß das von den körnigen Festpartikeln befreite noch staubhaltige Rohgas eine Fläche
durchströmt, die mindestens 3 mal größer ist als die Kreisfläche des Gasauslaßrohrers
aus dem Vergasungsreaktor.
[0010] Die Erfindung wird anhand des Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
zu reinigende Gasmenge: 7 040 m³/h
Zusammensetzung: |
CO |
42 % |
|
H₂ |
30 % |
|
CO₂ |
11 % |
|
H₂O |
15 % |
sonstige Gasanteile |
|
2 % |
Staubgehalt: 46,7 g/m³ i.N.
davon:
ca. 85 % körnige Festpartikel
ca. 15 % staubige Festpartikel
Gastemperatur 500 - 700 °C
Feststoff-Filtermaterial: Bausand
Sandkörnung 0,5 - 3 mm
Bett-Temperatur 500 - 700 °C
erreichbare Abscheidegrade: 90 - 99 %
[0011] Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Prinzipskizze des Verfahrens
Fig. 2: Vorrichtung mit einem Festbettfilter
[0012] Nach Fig. 1 strömt aus dem nicht vollständig dargestellten Vergasungsreaktor 1, frei-wählbarer
Bauart,das Rohgas über den trichterförmigen Rohgasauslaß 2 am Boden des Reaktors ab.
Unterhalb des trichterförmigen Rohgasauslasses 2 befindet sich der Gasstauraum 3.
Von hier aus muß das Gas radial seitlich und nach oben in den Filterzuströmraum 4
entweichen. Die im Rohgas enthaltenen körnigen Festpartikel werden von der Gasumlenkung
nicht mitgerissen, sondern infolge ihrer Flieh- oder Schwerkraft in den Aschesammelraum
5 am Boden des Gasstauraumes geschleudert. Von hier aus werden sie taktweise über
eine Schleuse 6 bekannter Bauart abgezogen. Aus dem Filterzuströmraum 4 tritt das
noch mit Staubpartikeln von 0 bis 200 µm verschmutzte Rohgas in das Festbettfilter
7 ein, durchströmt dieses und sammelt sich im Abströmraum 8 um von hier über einen
Auslaß 9 einer weiteren Wärmerückgewinnung zugeführt zu werden. Die Temperatur des
gereinigten Rohgases liegt noch oberhalb 500 °C.
[0013] Nach Fig. 2 ist im unteren Teil des Vergasungsreaktors 1 ein Strahlungskühler 10
eingebaut um die Temperatur des Rohgases auf 500 - 700 °C zu senken. Den Strahlungskühler
durchströmt das Rohgas, ohne daß es zu merklicher Ablagerung von Feststoffpartikeln
auf den Wärmetauscherflächen kommt. Der Aschesammelraum 5 kann auch als Wasserbad
ausgebildet sein. Das Festbettfilter 7 als Ringfläche angelegt, besteht vorteilhafterweise
aus einer Mehrzahl von Ringsektoren, die einzeln über Zulaufleitungen 11 mit dem Material
für das Feststoff-Filter gefüllt werden. Nach Belegung der Filteroberfläche mit Staub
wird die oberste Filterschicht über eine Gasrückspülung mittels der Düsen 12 zum Wegrutschen
in den Aschesammelraum 5 gebracht. Das den Filter 7 durchströmende gereinigte Gas
tritt in die Sammelleitung 13 ein und wird aus der Vorrichtung abgezogen. Das Nachfüllen
von frischem Filtersand wird in bekannter Weise aus Sandspeicher 14 über die Zulaufleitungen
11 durchgeführt.
1. Zweistufiges Verfahren zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-Vergasung mit
Gehalten an körnigen und staubigen Festpartikeln,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Rohgas in der ersten Reinigungsstufe aus der Vergasungszone geradlinig in
Richtung eines Gasstauraumes (3) geführt wird, wodurch die körnigen Festpartikel
am Boden des Gasstauraumes abgeschieden werden,
daß das teilweise gereinigte Rohgas vom Gasstauraum (3) seitlich weggelenkt wird,
eine mindestens um den Faktor 3 reduzierte Geschwindigkeitsänderung erfährt und nach
erneuter Gasumlenkung, im wesentlichen in senkrechter Richtung, in der zweiten Reinigungsstufe
durch ein Feststofffilter geführt wird, wodurch die staubigen Festpartikel aus dem
Rohgas entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Feststoff-Filter ein rieselfähiges Sandbett-Filter ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Reinigungsstufe bei einer Temperatur oberhalb 500 °C durchgeführt wird.
4. Vorrichtung zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-Vergasung mit Gehalten
an körnigen und staubigen Festpartikeln, wobei die Vorrichtung aus einem Vergasungreaktor
mit senkrecht stehender Kühlstrecke besteht und mit unterem Rohgasauslaß (2) und Aschesammelraum
(5),
dadurch gekennzeichnet,
daß peripher an den Rohgasauslaß (2) der Filterzuströmraum (4) anschließt, der oberhalb
des Festbettfilters (7) angeordnet ist.