Reaktor zum Vergasen fester Brennstoffe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Reaktor zum Vergasen fester Brennstoffe im Festbett 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 und die festen Brennstoffe über eine Schleuse und Teer'durch eine Zufuhrleitung auf das Festbett gegeben werden.

[0002] Bei den für die Vergasung geeigneten festen Brennstoffen handelt es sich vor allem um Kohle oder Braunkohle, die nachfolgend vereinfacht als «Kohle» bezeichnet werden. Der Vergasung im Festbett können auch kohlehaltige Formkörper, z.B. Briketts oder Pellets, aufgegeben werden. Um eine ausreichende Durchgasung des Festbettes zu erreichen, gibt man dem Reaktor bevorzugt körnige Kohle mit Korngrössen im Bereich von 3 bis 70 mm auf; Formkörper weisen entsprechende Grössen auf.

[0003] Die Vergasung von Kohle im Festbett ist bekannt und z.B. in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage (1977), Band 14, Seiten 383-386, dargestellt. Einzelheiten des Vergasungsverfahrens mit festbleibender Asche sind den US-Patentschriften 3540867 und 3854895 zu entnehmen. Die Vergasungsvariante mit Abzug flüssiger Schlacke ist in den britischen Patentschriften 1 507905, 1 508671 und 1 512677 erläutert.

[0004] Neben Kohle kann in bekannter Weise der Festbett-Vergasung auch ein gewisser Anteil Teer zugeführt werden. Bevorzugt fällt ein solcher Teer bei der Kühlung des Produktgases der Vergasung an. Insbesondere die dabei entstehende staubhaltige Teerfraktion ist für eine selbständige Weiterverwendung kaum geeignet und wird am besten wieder in den Vergasungsreaktor eingespeist. Ein solches Verfahren ist in der deutschen Offenlegungsschrift 2607745 und dem dazu korrespondierenden US-Patent 4187080 beschrieben. Beim bekannten Verfahren wird der Teer aus einer Leitung punktuell der Vergasungskohle zugeführt. Dabei wird eine einwandfreie Vermischung von Teer und Kohle nicht erreicht.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Reaktor so auszubilden, dass der eingeleitete Teer möglichst homogen mit der gleichzeitig zu vergasenden Kohle vermischt wird. Dadurch lässt sich eine Vergleichmässigung des Vergasungsprozesses im Reaktor erreichen. Demgegenüber bedeutet eine ungleichmässige Aufgabe des Teeres einen ungleichmässigen Betrieb des Reaktors und führt zu Kanalbildung im Brennstoff-Festbett.

[0006] Die Aufgabe wird beim eingangs genannten Reaktor dadurch gelöst, dass über dem Festbett eine geneigte, mit zahlreichen Durchlassöffnungen für den Teer und die festen Brennstoffe versehene Verteilerfläche angeordnet und die Mündung der Teerzufuhrleitung auf den oberen Bereich der Verteilerfläche gerichtet ist.

[0007] Dabei fliesst der Teer zunächst die Verteilerfläche herab und tritt in vielen Einzelströmen durch die Öffnungen der Verteilerfläche hindurch. Die unter der Verteilerfläche befindliche Kohteschüt tung wird auf diese Weise gleichmässig mit Teer beaufschlagt.

[0008] Die möglichst gleichmässige Verteilung des aus der Zufuhrleitung austretenden Teerstrahls mit Hilfe einer Verteilerfläche kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine Möglichkeit ist, die Verteilerfläche als Verteilerkonus auszubilden, wodurch die Verteilung über den Reaktorquerschnitt verbessert wird. Die Verteilerfläche oder der Verteilerkonus können ferner zur Aufnahme des zu verteilenden Teers eine Teerwanne mit gezähntem Rand aufweisen. Durch den Austritt aus der Wanne erfährt der Teer eine erste Verteilung und wird dann weiter zerteilt, während er die Verteilerfläche oder den Verteilerkonus hinabfliesst. Die Verteilerfläche oder der Verteilerkonus können zusätzlich beweglich und insbesondere um eine vertikale Achse drehbar ausgebildet sein.

[0009] In der Zeichnung ist eine Ausgestaltung der Erfindung schematisch dargestellt. Sie zeigt einen Längsschnitt durch den oberen Bereich des Vergasungsreaktors.

[0010] Der Reakor besitzt einen wassergekühlten Doppelmantel 1 und 2 und einen Produktgas-Austritt 3. Am oberen Ende befindet sich eine Schleuse 4, von der aus die zu vergasende Kohle durch Öffnen des Ventils 5 chargenweise in den Reaktor fällt. Die Kohle fällt zunächst auf einen Drehteller 6, der an einer vertikalen Welle 7 befestigt ist. Seitlich wid die Kohleschüttung auf dem Drehteller durch einen ortsfesten Zylinder 8 gestützt. Die Welle stützt sich über Speichen 9 und einen Lagerkranz 10 auf einem ortsfesten Lagerring 11 ab.

[0011] Die Welle 7 ist um ihre Längsachse drehbar. Zu diesem Zweck besitzt sie einen Zahnkranz 12 mit Speichen 13. In den Zahnkranz 12 greift ein Ritzel 14 ein, das in nicht dargestellter Weise mit einem ausserhalb des Reaktors befindlichen Antrieb verbunden ist.

[0012] Der zu vergasende Teer wird dem Reaktor durch die Teerzufuhrleitung 15 aufgegeben. Zum gleichmässigen Verteilen dieses Teers auf die Kohleschüttung des Drehtellers 6 ist ein schirmartiger Verteilerkonus 16 mit einer Teerwanne 17 vorhanden und an der Welle 7 befestigt. Die Teerwanne 17 ist oben offen und besitzt einen gezähnten Rand, wie das der Zeichnung zu entnehmen ist. Zwischen diesen Zähnen fliesst der in die Wanne 17 geleitete Teer nach aussen und auf den Verteilerkonus 16 ab. Der Konus 16 ist mit zahlreichen Durchlassöffnungen 18 versehen. Der Durchmesser dieser Öffnungen ist grösser als die grössten, der Vergasung aufzugebenden Kohlekörner. Der Durchmesser der Öffnungen liegt zweckmässigerweise im Bereich von 100 bis 300 mm.

[0013] Die Form und die Grösse der Durchlassöffnungen 18 kann sehr unterschiedlich sein, da die Öffnungen vor allem nur den Zweck erfüllen müssen, von oben auf den Konus 16 fallende Kohle durchtreten zu lassen und auch für den Teer als Durchflussöffnungen zu dienen. Ein zusätzlicher Verteilungseffekt für den Teer wird dadurch erreicht, dass der Konus 16 und mit ihm die Wanne 17 beim Betrieb des Reaktors über die Welle 7 gedreht werden. Über der Teerwanne 17, verbunden mit der Welle 7, befindet sich eine Haube 19, die verhindert, dass von oben aufgegebene Kohle in die Wanne 17 fällt. Die auf dem Drehteller 6 befindliche Kohle und der in die Kohle hinein gleichmässig verteilte Teer fliessen durch einen kurzen Kanal 20 im Drehteller nach unten auf das Vergasungs-Festbett 21 ab. Auf den Drehteller 6 kann jedoch auch verzichtet werden, so dass die Kohle und der Teer vom Verteilerkonus 16 direkt auf das Festbett 21 gelangen.

Ansprüche

1. Reaktor zum Vergasen fester Brennstoffe im Festbett (21) 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 und die festen Brennstoffe über eine Schleuse (4) und Teer durch eine Zufuhrleitung (15) auf das Festbett gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Festbett eine geneigte, mit zahlreichen Durchlassöffnungen (18) für den Teer und die festen Brennstoffe versehene Verteilerfläche (16) angeordnet und die Mündung der Teerzufuhrleitung auf den oberen Bereich der Verteilerfläche gerichtet ist.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerfläche als Verteilerkonus (16) ausgebildet ist.

3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerfläche (16) zur Aufnahme des zu verteilenden Teers eine Teerwanne (17) mit gezähntem Rand aufweist.

4. Reaktor nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, das die Verteilerfläche (16) um eine vertikale Achse (7) drehbar ausgebildet ist.

5. Reaktor nach Anspruch 4 mit einem Kohleverteilerteller (6), der an einer vertikalen, mit einem Antrieb verbundenen Welle (7) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerfläche (16) mit der Welle des Kohleverteilertellers verbunden ist.

Claims

1. Reactor for gasifying solid fuels in a fixed bed (21) with oxygen, steam and/or carbon dioxide as gasifying agents passed through the fixed bed from below, wherein the gasification residues are withdrawn under the fixed bed as solid ash or liquid slag and the fixed bed is charged with solid fuels through a lock chamber (4) and with tar through a supply conduit (15), characterized in that an inclined distributor surface (16) havhg numerous passage openings (18) for the tar and the solid fuels is disposed over the fixed bed and the outlet of the tar supply conduit is directed to the upper portion of the distributor surface.

2. Reactor according to claim 1, characterized in that the distributor surface constitutes a distributor cone (16).

3. Reactor according to claim 1 or 2, characterized in that a tar tub (17) with a serrated rim is associated with the distributor surface (16) and serves to receive the tar which ist to be distributed.

4. Reactor according to claim 1 or either of the following claims, characterized in that the distributor surface (18) is rotatable on a vertical axis (7).

5. Reactor according to claim 4, comprising a coaldistributing disk (6), which is secured to a vertical shaft (7), which is connected to a drive, characterized in that the distributor surface (16) is connected to the shaft of the coal distributing disk.

Revendications

1. Réacteur pour gazéifier des combustibles solides en lit fixe (21) par des agents de gazéification que sont l'oxygène, l'hydrogène et/ou le gaz carbonique, envoyés par en-dessous dans le lit fixe, les résidus de gazéification étant soutirés sous le lit fixe sous forme de cendre solide ou de scorie liquides, et les combustibles solides par l'intermédiaire d'un sas (4) et du goudron par un conduit d'amenée (15), étant chargés sur le lit fixe, caractérisé en ce qu'au-dessus du lit fixe, est disposée une surface inclinée, formant répartiteur (16), munie de nombreuses ouvertures de passage (18) pour le goudron et pour les combustibles solides, et l'embouchure du conduit d'amenée du goudron est dirigée sur la région supérieure de la surface formant répartiteur.

2. Réacteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la surface formant répartiteur est agencée en cône formant répartiteur (16).

3. Réacteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface formant répartiteur (16) est munie, pour la réception du goudron à répartir, d'une cuve à goudron (17) à bord denté.

4. Réacteur suivant la revendication 1 ou l'une des revendications suivantes, caractérisé en ce que la surface formant répartiteur (16) est montée tournante autour d'un axe vertical (7).

5. Réacteur suivant la revendication 4, à plateau répartiteur du charbon (6), solidaire d'un arbre (7) vertical relié à un entraînement, caractérisé en ce que la surface formant le répartiteur (16) est reliée à l'arbre du plateau répartiteur du charbon.

Zeichnung