DD257081A1

DD257081A1 - Verfahren zur vermeidung von verkokungsvorgaengen in festbettdruckvergasern

Info

Publication number: DD257081A1
Application number: DD29919287A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Rabe; Werner Hoffmann; Emil Reichl; Horst Burkhardt; Erwin Gottwald
Original assignee: Gsp Fritz Selbmann Schwarze Pu
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1988-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Ablagerungen und Ansaetzen in Rohgasabzugssystemen von Festbettdruckvergasern bei der Vergasung von Kohle. Ziel der Erfindung ist die Erhoehung der Leistungsverfuegbarkeit der Festbettdruckvergaser und die Senkung des Instandhaltungsaufwandes. Erfindungsgemaess erfolgt dazu die Steuerung der Rohgasaustrittstemperatur auf einen Wert unterhalb des Taupunktes, der mit dem Rohgas transportierten hoeheren Kohlenwasserstoffe, ueber die Einstellung des Wassergehaltes und/oder des Aschegehaltes der Einsatzkohle oder die Menge von waessrigen Kondensaten oder Wasser, welches in den Oberteil des Festbettdruckvergasers eingebracht wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kohledruckvergasung und darin speziell auf das Rohgasabzugssystem des Festbettgenerators.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Beim Prozeß der Festbettdruckvergasung erfolgt die Vergasung der Kohle in einer Festbettschüttung. Im Unterteil des Generators wird Vergasungsmittel zugeführt und die bei den Vergasungs- und Verbrennungsreaktionen entstehende Asche abgeführt. Aus dem Generatoroberteil wird das erzeugte feuchte Rohgas, welches aus der Schüttung Asche und kohlenstoffhaltigen Staub in Form kleinster Partikel sowie die Bei der Entgasung freigesetzten Kohlenwasserstoffe mit führt, über einen Rohgasabgang, dem ein Beruhigungsraum vorgeschalten sein kann, aus dem Generator abgeführt. Zur Gestaltung des Gassammeiraumes und des Rohgasabzuges gibt es eine Vielzahl von Vorschlägen mit dem Ziel den Staubaustrag zu senken bzw. die Leistung und die Kohlenwasserstoffausbeute zu erhöhen. Lösungen dazu sind u.a. in den DD-WP 218629, 218628,217227, 214761, 204969, 212020 und 204594 sowie inder DR-PS 748482 veröffentlicht. Weiter ist im DD-WP 218774 zur Durchführung eines Verfahrens mit dem Ziel einer Leistungserhöhung ein axial angeordneter Rohgasabzug beschrieben, bei dem die Querschnittfläche des Rohgasabzuges zum Querschnitt, der durch die Festbettschüttung eingenommen wird, bei einem Festbettvergaser mit 3,5-4m Innendurchmesser 1:2, die Höhe des Brennstoffbettes 1-2 m und die Höhe der Ascheschicht kleiner ein Meter betragen soll. Bei diesem Verfahren werden jedoch keine Lösungen aufgezeigt, den Wärmeaustausch zwischen Festbett und Rohgas zu beeinflussen bzw. Ablagerungen von höheren Kohlenwasserstoffen im Rohgasabzugssystem zu vermeiden.

Mit der Durchsetzung einer heißen Fahrweise, d.h. mit Absenkung des Dampf-/Sauerstoffverhältnisse und Erzeugung einer körnigen Asche verändern sich die Strömungsverhältnisse sowie die thermodynamischen Bedingungen im Vergasungsreaktor. Es wird durch Verringerung der Vergasungsdampfmenge weniger Wärme in den Prozeß eingebracht und durch Verbesserung der Strömungsverhältnisse und Erhöhung der Maximaltemperaturen der Reaktionsablauf der Vergasungsreaktionen vollständiger sowie der Wärmeaustausch zwischen dem heißen Rohgas und dem Vergasungsstoff intensiver. Diese stoffwirtschaftlich günstige Fahrweise hat einmal zur Folge, daß die Rohgasaustrittstemperaturen im Mittel um ca. 50⁰C gegenüber einer Fahrweise mit höheren Dampf-/Sauerstoffverhältnissen absinken und zum anderen der Wärmeinhalt des feuchten Rohgases an sich geringer ist und bei Belastungseinsenkungen die Rohgasaustrittstemperaturen schneller, tiefer und langanhaltender absinken, ehe sie wieder auf den Ausgangswert ansteigen.

Dieses insgesamt tiefere Niveau der Rohgasaustrittstemperaturen bewirkt, daß öfter und für längere Zeiträume der Taupunkt von höheren Kohlenwasserstoffen erreicht bzw. unterschritten wird und es dadurch im Rohgasabzug an der kältesten Stelle im Rohgasweg innerhalb des Generators bevorzugt an Wirbelkanten zu Ablagerungen dieser hochsiedenden Kohlenwasserstoffe im Gemisch mit Kohlenstaub und Ascheteilchen kommt, die bei höheren Temperaturen im Normalbetrieb verkoken und in Zeiträumen von wenigen Tagen derartige Ablagerungen entstehen können, die die Abführung des Rohgases behindern, so daß die Leistung des betreffenden Generators eingesenkt werden muß und erforderlichenfalls nach Außerbetriebnahme des Generators die Ablagerungen manuell zu entfernen sind. Weiter ist eine Lösung nach DD-WP 229857 bekannt,, in der vorgeschlagen wird, überhitztes Vergasungsrohgas dadurch zu erzeugen, daß ein Teil des Rohgases ohne Durchströmung der Schwelzone im Gassammeiraum eines Festbettvergasers mit einem Rohanteil, welches diese Zone durchströmt, zu mischen. Die Realisierung dieses Vorschlages ist nicht geeignet Ansätze im Rohgasabzugssystem zu vermeiden, vielmehr kann verursacht durch die zu erwartenden Temperaturschwankungen ein Anstieg von Ablagerungen erwartet werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Leistungsverfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Festbettdruckvergasern zu erhöhen und den Instandhaltungsaufwand zu senken, sowie die Arbeitsbedingungen des Instandhaltungspersonals zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe es gelingt, Verkokungsvorgänge in Ablagerungen im Rohgasabzugssystem von Festbettdruckvergasern zu vermeiden, um ein Zuwachsen dieses Rohgasabzugssystems zu verhindern.

Es wurde gefunden, daß Ablagerungen in Rohgasabzugssystemen von Festbettdruckvergasern, die zum Zuwachsen des Rohgasweges und damit zu Komplikationen bei der Abförderung des Rohgases führen, ausschließlich nur dann entstehen, wenn die Temperaturen des erzeugten Rohgases derartig schwanken, daß Perioden mit Unterschreitung des Taupunktes höhere Kohlenwasserstoffe und Perioden in denen Ablagerungen dieser Kohlenwasserstoffe verkoken, ständig wechseln und es auf diese Weise zum schichtweisen Aufbau von festen Ablagerungen kommt.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rohgasaustrittstemperatur ständig unter dem Taupunkt höherer Kohlenwasserstoffe eingestellt wird und damit Temperaturen, bei denen Verkokungsvorgänge in derartigen Ablagerungen stattfinden, vermieden werden.

Dazu wird die Rohgasaustrittstemperatur ständig in Abhängigkeit vom Druck unter dem das Verfahren betrieben wird, unterhalb des Taupunktes der mit dem Rohgas aus dem Festbettdruckvergaser transportierten höheren Kohlenwasserstoffe, eingestellt.

Die Steuerung der Rohgasaustrittstemperatur erfolgt dazu erfindungsgemäß über die Einstellung des Wassergehaltes der Einsatzkohle und/oder über den Aschegehalt der Einsatzkohle, der auch durch zusätzlich zugeführte Ballaststoffe wie Asche, Sand, Ton, Kalk u.a. eingestellt werden kann.

Erfindungsgemäß kann das Verfahren auch bei Wasser-und/oder Aschegehalten, die eine Rohgasaustrittstemperatur über dem Taupunkt höherer Kohlenwasserstoffe aufweisen dadurch bewirkt werden, daß dem Rohgas fühlbare Wärme zur Verdampfung von zusätzlich in das Oberteil des Festbettdruckvergasers eingebrachten Wassers oder wäßrigen Kondensaten, welche vorzugsweise organische Verbindungen, die bei der Behandlung des Rohgases anfallen, gelöst oder darin emulgiert enthalten und durch Nutzung der Rohgaswärme aufgetrennt bzw. umgewandelt werden können und auf diese Weise verwertbar anfallen, entzogen wird.

Die Menge der eingebrachten Kondensate wird dabei in Abhängigkeit von der Rohgasaustrittstemperatur derartig eingestellt, daß die Rohgasaustrittstemperatur ständig unter dem Taupunkt der höheren Kohlenwasserstoffe liegt. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Aufwendungen für die Beseitigung von Ablagerungen im Rohgasabzugssystem eingespart und Komplikationen bei der Abförderung des erzeugten Rohgases aus Festbettdruckvergasern vermieden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nun unter Bezug auf das folgende Beispiel erläutert.

Ein Festbettdruckvergaser, wird unter einem Druck von 2,5MPa mit Einsatzkohle, welche 22% Wasser und 8% Asche enthält, betrieben. Die Rohgasaustrittstemperatur beträgt im Mittel 410°C. Durch das Wechseln der Wärmetauschbedingungen infolge von Änderungen der Kornstruktur in Abhängigkeit vom Ascheschmelzverhalten sowie insbesondere durch technologisch und verfahrenstechnisch bedingte Veränderungen der Sauerstoff belastung schwankt die Rohgasaustrittstemperatur im Bereich von 350-470⁰C. Ablagerungen die bei Unterschreitung des Teertaupunktes bei kleiner 380°C im Rohgasabzugssystem entstehen, verkoken bei größer 400°C derartig, daß der Kohlenstoffanteil in den Ablagerungen von ca. 75% auf größer 90% ansteigt. Diese festen Ablagerungen führen zum Zuwachsen des Rohgasabzugssystems, die eine Außerbetriebnahme des Vergasers und manuelle Reinigung des Rohgasabzugssystems erfordern.

Durch die Einstellung des Wassergehaltes auf 32% verringert sich die mittlere Rohgasaustrittstemperatur auf 330⁰C.

Prozeßbedingt schwanken die Rohgasaustrittstemperaturen im Bereich von 260-400⁰C. Die in diesem Temperaturbereich entstehenden Ablagerungen verkoken nicht und das Rohgas kann bei der Abführung derartige Ablagerungen abbauen und somit selbstreinigend wirken.

Die gleichen Effekte treten bei Einstellung des Aschegehaltes der Einsatzkohle auf 35% sowie durch Eindüsung von 50g 100⁰C heißes Kondensat/m³iN Rohgas in den Oberteil des Festbettdruckvergases, auf.

Claims

1. Verfahren zur Vermeidung von Verkokungsvorgängen in Festbettdruckvergasern, insbesondere in deren Rohgasabzugssystem, gekennzeichnet dadurch, daß die Rohgasaustrittstemperatur ständig in Abhängigkeit vom Druck unter dem das Verfahren betrieben wird, unterhalb des Taupunktes der mit dem Rohgas transportierten höheren Kohlenwasserstoffe eingestellt wird, wobei die Steuerung der Rohgasaustrittstemperatur über die Einstellung des Wassergehaltes und/oder des Aschegehaltes der Einsatzkohle oder durch das Einleiten von wäßrigen Kondensaten oder Wasser in den Oberteil des Festbettdruckvergasers erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das genannte wäßrige Kondensat aus der weiteren Behandlung des Rohgases zurückgeführt wird und organische Verbindungen bis zu 80% und Feststoff bis zu 60% als Inhaltsstoffe aufweist.