DE102007006980B4 - Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe in der Wirbelschicht unter erhöhtem Druck - Google Patents

Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe in der Wirbelschicht unter erhöhtem Druck Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe in der Wirbelschicht unter erhöhtem Druck unter Verwendung von Vergasungsmittelgemischen, bestehend aus Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei staubbeladenes Rohgas oberseitig und Bodenprodukt unterseitig des Vergasungsraumes eines Wirbelschichtvergasers abgezogen werden und wobei Vergasungsmittel mit unterschiedlichen Zusammensetzungen in den Vergasungsraum eingedüst werden, dadurch gekennzeichnet,
– dass erste Vergasungsmittel in die Wirbelschicht und zweite Vergasungsmittel in das Freeboard eingedüst werden,
– dass die zweiten Vergasungsmittel weit überwiegend oder vollständig aus Sauerstoff (> 60 Vol.-%) bestehen und mindestens 20% und höchstens 50% des insgesamt dem Vergasungsraum zugeführten Sauerstoffes und 0% bis höchstens 25% des insgesamt dem Vergasungsraum zugeführten Wasserdampfes umfassen,
– und dass die zweiten Vergasungsmittel über mindestens eine Vergasungsmitteldüse in einer Höhe von 1 m bis 5 m über der oberen Begrenzung der Wirbelschicht mit Gasströmungsgeschwindigkeiten von > 20 m/s in das Freeboard eingedüst werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe in der Wirbelschicht unter erhöhtem Druck unter Verwendung von Vergasungsmittelgemischen, bestehend aus Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei staubbeladenes Rohgas oberseitig und Bodenprodukt unterseitig des Vergasungsraumes des Wirbelschichtvergasers abgezogen werden und bei dem auf eine externe Nachbehandlung der Feinstäube nahezu verzichtet werden kann.
  • Der Vergasungsraum des Wirbelschichtvergasers besteht üblicherweise aus einer Wirbelschicht und einem über der Wirbelschicht angeordnetem Freeboard. In die Wirbelschicht und häufig auch in das Freeboard werden die Vergasungsmittel mittels Vergasungsmitteldüsen, die in so genannten Düsenebenen auf unterschiedlicher Höhe des Vergasungsraumes angeordnet sind, eingedüst. Die Vergasungsmittel bestehen in der Regel aus Sauerstoff O2 und Wasserdampf H2O (g) oder Luft. Es kann auch Kohlendioxid CO2 als Vergasungsmittel vorgesehen werden.
  • Die bei der Vergasung fester Brennstoffe im Vergasungsraum des Wirbelschichtvergasers entstehenden Vergasungsrückstände bestehen aus Aschen und Restkoksen. Sofern im Vergasungsraum flüssige Brennstoffe oder zu entsorgende Flüssigkeiten mitvergast werden, kommen deren Vergasungsrückstände, die sich aus mineralischen oder metallischen Rückständen und Restkoksen (bestehend aus Kokskohlenstoff und Aschen) zusammensetzen, hinzu. Die Vergasungsrückstände sind hinsichtlich ihrer Körnung in grobkörnige und feinkörnige Vergasungsrückstände zu unterteilen. Erstere werden unterseitig des Vergasungsraumes als Bodenprodukt abgezogen, letztere verlassen den Vergasungsraum oberseitig mit dem Rohgas als Feinstäube. Die Feinstäube werden in einem dem Wirbelschichtvergaser nachgeschalteten Staubabscheider aus dem staubbeladenen Rohgas abgeschieden. Auf Grund des hohen Anteils an Kokskohlenstoff müssen die Feinstäube weiter aufbereitet werden. Eine Möglichkeit besteht darin, sie einer externen Feuerung zuzuführen. Hierzu müssen die Feinstäube unter Druck abgekühlt, aus dem Drucksystem ausgeschleust und schließlich einem Verbrennungskessel zugeführt werden. Nach der Verbrennung werden die Verbrennungsaschen aus den Rauchgasen abgeschieden. Der Prozess der thermischen Behandlung ist mehrstufig, sehr aufwendig und mindert die Effizienz des Gesamtprozesses.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Feinstäube nachzubehandeln, besteht darin, sie in den Wirbelschichtvergaser zurückzuführen und auf diese Weise deren Verweilzeit im Vergasungsraum zu erhöhen. Bei der Vergasung bilden sich allerdings sehr feinkörnige Aschen, die ebenfalls mit dem Rohgas ausgetragen werden. Die Beladung des staubbeladenen Rohgases mit diesen feinkörnigen Aschen würde so stark ansteigen, dass eine vollständige Rückführung der Feinstäube nicht mehr möglich wäre. Ein großer Teil der Feinstäube müsste unter Inkaufnahme der vorstehend beschriebenen Nachteile weiterhin in einer externen Nachverbrennung nachbehandelt werden.
  • Zur Lösung des Problems wird in DE 44 13 923 A1 vorgeschlagen, mindestens eine Teilmenge der Feinstäube über eine mit einem sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel betriebene und zugleich als Staubbrenner ausgebildete Vergasungsmitteldüse in einer Höhe bis zu 3 m oberhalb der Wirbelschicht in den Wirbelschichtvergaser einzutragen, wobei das sauerstoffhaltige Vergasungsmittel einen Anteil von mehr als 20 Vol.-% Sauerstoff enthalten soll. Angestrebt werden die thermische Zersetzung der mit den Feinstäuben mitgeführten organischen Spurenstoffe und eine Einbindung anorganischer Spurenstoffe in die Matrix der Asche. Als besonders vorteilhaft wird eine Verfahrensführung beschrieben, bei welcher die Aschebestandteile in der Sauerstoff-Flamme über den Erweichungspunkt aufgeheizt und agglomeriert werden. Das Vergasungsmittel soll auch mehr als 30 Vol.-% Sauerstoff enthalten. Der Vorschlag ist leider ebenfalls nicht geeignet, die Feinstäube vollständig thermisch nachzubehandeln, da in der Sauerstoff-Flamme nicht die gesamte Asche der zurückgeführten Feinstäube granuliert werden kann. Ein großer Teil der Asche fällt weiterhin als sehr feinkörnige Asche an und reichert sich im Rohgas soweit an, dass auf eine externe Nachbehandlung nicht verzichtet werden kann.
  • EP 30 323 B1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Wirbelbettreaktors zum Vergasen von kohlenstoffhaltigem Material, wobei ein Vergasungsmittelgemisch aus sauerstoffhaltigem Vergasungsmittel und Dampf und/oder Kohlendioxid in das Wirbelbett und über mindestens drei entlang der Reaktorlängsachse angeordneten Einblasebereichen in den Nachreaktionsraum eingeführt werden. Die Vergasungsmittel werden derart verteilt und dosiert in den Nachreaktionsraum eingeführt, dass oberhalb des Wirbelbettes eine möglichst gleichbleibend hohe Temperatur entlang der Reaktorachse im Bereich der Vergasungsmittelzufuhr eingehalten wird, und die Temperatur im Nachreaktionsraum in diesem Bereich nicht tiefer liegt als die Temperatur des aus dem Wirbelbett austretenden Gases. EP 30 323 B1 beschreibt die Prozessführung bei maximalen Temperaturen unterhalb des Ascherweichungs- bis Ascheschmelzpunktes.
  • DE 197 48 043 C2 beinhaltet ein Verfahren zum Betrieb eines Vergasungs- und Schmelzofens, wobei ein Vergasungsmittelgemisch aus Luft, Dampf und Sauerstoff in die Wirbelschicht, in das Bett sowie in den Nachreaktionsraum eingedüst werden. Auch hier ist deutlich ausgeführt, dass, um Betriebsstörungen zu vermeiden, Temperaturen eingestellt werden, die unterhalb des Schmelzpunktes der Asche liegen.
  • In EP 1 201 731 A1 wird ein Verfahren beschrieben, das die Granulation der Aschebestandteile in der Wirbelschicht mittels Eindüsung zusätzlicher Vergasungsmittel, die sich durch einen höheren Sauerstoffgehalt und/oder eine höhere Temperatur auszeichnen, bewirken soll. Der Sauerstoffgehalt ist dabei ≥ 21 Vol.-% und/oder die Vorwärmung ≥ 400°C. Dieser Vorschlag eröffnet ebenfalls keine Lehre, wonach die aus dem Wirbelschichtvergaser austretenden Feinstäube vollständig thermisch nachbehandelt werden können. Dies liegt zum einen darin begründet, dass infolge der starken Feststoffvermischung in der Wirbelschicht nur in lokal eng begrenzten Gebieten vor den Vergasungsmitteldüsen so hohe Temperaturen erreicht werden, dass die Aschebestandteile agglomerieren können. Da zum anderen der Kohlenstoffgehalt in der Wirbelschicht sehr hoch ist (> ca. 60 Ma.-% bezogen auf den Feststoff), kann selbst in diesen Gebieten nur von einem geringen Anteil an feinkörnigen Aschen ausgegangen werden, der durch die Verbrennung freigesetzt wird und zur Agglomeration zur Verfügung steht. Der überwiegende Teil der feinkörnigen Aschen befindet sich außerhalb der Flammen, wird nicht agglomeriert und mit dem Rohgas ausgetragen. Eine externe Nachbehandlung der Feinstäube ist auch hier weiterhin unumgänglich.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Behandlung von Feinstäuben bei der Wirbelschichtvergasung fester Brennstoffe unter erhöhtem Druck bereitzustellen, das es gestattet, auf eine externe Nachbehandlung der Feinstäube möglichst vollständig zu verzichten.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe in der Wirbelschicht unter erhöhtem Druck unter Verwendung von Vergasungsmittelgemischen, bestehend aus Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei staubbeladenes Rohgas oberseitig und Bodenprodukt unterseitig des Vergasungsraumes des Wirbelschichtvergasers abgezogen werden und wobei Vergasungsmittel mit unterschiedlichen Zusammensetzungen in den Vergasungsraum eingedüst werden, dadurch gelöst,
    • – dass die dem Vergasungsraum insgesamt zugeführten Vergasungsmittel in erste und zweite Vergasungsmittel aufgetrennt werden,
    • – dass die ersten Vergasungsmittel in die Wirbelschicht und die zweiten Vergasungsmittel in das Freeboard eingedüst werden,
    • – dass die zweiten Vergasungsmittel weit überwiegend oder vollständig aus Sauerstoff (> 60 Vol.-%) bestehen und mindestens 20% und höchstens 50% des insgesamt zugeführten Sauerstoffes und 0% bis höchstens 25% des insgesamt zugeführten Wasserdampfes umfassen
    • – und dass die zweiten Vergasungsmittel über mindestens eine Vergasungsmitteldüse in einer Höhe von 1 m bis höchstens 5 m über der oberen Begrenzung der Wirbelschicht mit Gasströmungsgeschwindigkeiten von > 20 m/s in das Freeboard eingedüst werden.
  • Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass bei geeigneter Auftrennung und Zuführung der Vergasungsmittel die Asche der zurückgeführten Feinstäube in ihrer Körnung durch Schmelzagglomeration überwiegend bis vollständig soweit vergrößert werden kann, dass die sich bildenden Schmelzagglomerate nach unten sinken und als Bodenprodukt aus dem Wirbelschichtvergaser ausgetragen werden. Durch diese Form der thermischen Nachbehandlung wird dem Rohgas genügend Feinstaub entzogen, um die im Rohgas verbleibenden und im Staubabscheider abgeschiedenen Feinstäube weitestgehend bis vollständig in den Wirbelschichtvergaser zurückführen zu können.
  • Bei der Durchführung der Schmelzagglomeration spielt die Strömungszirkulation oberhalb der Wirbelschicht eine zentrale Rolle. Im Freeboard des Wirbelschichtvergasers oberhalb der so genannten Splash-Zone bildet sich eine Zone der zentralen Aufwärtsströmung mit nach oben hin abnehmenden Beladungen an Feinstäuben und eine die Zone der zentralen Aufwärtsströmung umfassende, ringförmige Zone der Abwärtsströmung mit nach unten hin zunehmenden Beladungen an Feinstäuben aus. Der Strömungsquerschnitt der Zone der zentralen Aufwärtsströmung erweitert sich nach oben hin und umfasst spätestens am Vergaserkopf den zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt des Vergasungsraumes. In der erfindungsgemäßen Weise werden die zweiten Vergasungsmittel, die überwiegend bis vollständig aus Sauerstoff (> 60 Vol.-%) bestehen, mit hoher Geschwindigkeit (> 20 m/s) in diese zentrale Aufwärtsströmung eingedüst. Dadurch steigt die Temperatur in der Aufwärtsströmung vorrangig durch die homogenen, exothermen Reaktionen der Gasverbrennung, bei der aus den Brenngasen (Wasserstoff H2, Kohlenmonoxid CO und Methan CH4) Kohlendioxid CO2 und Wasserdampf H2O entstehen, sehr stark an. Damit die zweiten Vergasungsmittel durch die Zone der ringförmigen Abwärtsströmung in die Zone der zentralen Aufwärtsströmung gelangen, sind Gasaustrittsgeschwindigkeiten von mindestens 20 m/s ausreichend.
  • Durch die hohen Reaktionsgeschwindigkeiten der homogenen Oxidationsreaktionen („gemischt ist gleich reagiert”) kommt es oberhalb des Ortes der Zuführung der zweiten Vergasungsmittels zu einer in der Längsausdehnung begrenzten hot spot-Zone in der Zone der zentralen Aufwärtsströmung. Die spontan einsetzende Volumenexpansion sorgt für eine intensive Quervermischung, die mit einer Verbreitung der hohen Temperaturen über den Querschnitt der Aufwärtsströmung einhergeht. Nahezu der gesamte Feinstaub muss diese hot spot-Zone mit höchsten Temperaturen passieren.
  • Der Temperaturanstieg in dieser Zone ist größer, wenn die Beladung des Gases mit Kokskohlenstoff geringer ist und umgekehrt. Mit steigender Beladung an Kokskohlenstoff nehmen die endothermen, heterogenen Vergasungsreaktionen zu und es kommt zu einer Dämpfung des Temperaturanstieges. Die Eindüsung der zweiten Vergasungsmittel ist bezüglich der Temperaturerhöhung oberhalb der Wirbelschicht (ab ca. 1 m oberhalb der Wirbelschicht) und besonders in den feststoffarmen Strömungsgebieten oberhalb der Splash-Zone (bis ca. 5 m oberhalb der Wirbelschicht) wirkungsvoll. Werden nun mindestens 20% und höchstens 50% des insgesamt zugeführten Sauerstoffes und 0 bis höchstens 25% des insgesamt zugeführten Wasserdampfes als zweite Vergasungsmittel zugeführt, steigen die Temperaturen in der Zone der zentralen Aufwärtsströmung auf Werte, die in Höhe oder oberhalb der Erweichungstemperaturen der feinen Aschen liegen. Dabei muss prozentual mehr Sauerstoff zugeführt bzw. der Volumenanteil des Sauerstoffes erhöht werden, je größer die Temperaturdifferenz zwischen der Ascheerweichungstemperatur und der Temperatur der Wirbelschicht und je größer die Konzentration an Kokskohlenstoff ist. Dabei ist zu beachten, dass durch die Auftrennung der Vergasungsmittel die Temperatur, die sich in der Wirbelschicht einstellt, der kinetischen Reaktionsendtemperatur näher kommt, wobei der höhere Anteil endotherm reagierender Vergasungsmittel zu einem höheren Kohlenstoffumsatz in der Wirbelschicht führt. Die kinetische Reaktionsendtemperatur wird von der Reaktionsfähigkeit des Kokskohlenstoffes und damit von den Eigenschaften der eingesetzten Brennstoffe bestimmt. Die Temperaturdifferenz zwischen der Ascheerweichungstemperatur und der Wirbelschichttemperatur wird im Folgenden als Temperaturfenster für die endothermen Reaktionen bezeichnet.
  • Im Falle eines kleinen Temperaturfensters von ca. < 200 K ist es möglich, die zweiten Vergasungsmittel kurz oberhalb der Wirbelschicht in der Splash-Zone oder sogar am oberen Ende der Wirbelschicht einzudüsen.
  • In der Zone der zentralen Aufwärtsströmung werden nahezu die gesamten mit der Gasströmung mitgeführten feinen Aschen zumindest erweicht, geschmolzen und agglomeriert. Die hohen Temperaturen der Schmelzagglomeration begünstigen die eluatfeste Einbindung flüchtiger Alkalien und Schwermetalle in die sich bildende Schlacke. Durch die mit der Agglomeration einhergehende Kornvergrößerung können die Schmelzagglomerate vom Gasstrom nicht mehr getragen werden. Sie gelangen in die ringförmige Abwärtsströmung und somit nach unten in die Wirbelschicht und von dort in den Bodenabzug.
  • Die endothermen, heterogenen Reaktionen der Vergasung des mitgeführten Kokskohlenstoffes mit Kohlendioxid CO2 und Wasserdampf H2O laufen deutlich langsamer als die homogenen Verbrennungsreaktionen ab. Sie kommen mit zunehmender Höhe in der Zone der zentralen Aufwärtsströmung sowie in der Zone der ringförmigen Abwärtsströmung zum Tragen. Dadurch bedingt, sinken die Temperaturen in diesen Gebieten auf Werte unter die Ascheerweichungstemperaturen, so dass weder am Gasaustritt des Wirbelschichtvergasers noch in Wandnähe die Gefahr der Anhaftung erweichter oder geschmolzener Aschepartikel besteht.
  • Die im konkreten Anwendungsfall einzustellenden Werte des prozentual zuzuführenden Sauerstoffes und der Konzentration des Sauerstoffes der zweiten Vergasungsmittel werden entsprechend der jeweiligen Brennstoffe und der Bedingungen des Wirbelschichtvergasers angepasst. Um die Aufgabe der Agglomeration der Asche im gewünschten Umfang zu erfüllen, wird prozentual so wenig wie möglich Sauerstoff und in so geringer Konzentration wie möglich eingesetzt. Als weiterer Vorteil der Erfindung ist zu nennen, dass durch die hohen Temperaturen in der Zone der zentralen Aufwärtsströmung organische Spurenstoffe gegenüber dem Stand der Technik stärker thermisch zersetzt und daher die Konzentrationen insbesondere der aromatischen Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Naphthalin abgesenkt werden.
  • Anhand des in 1 dargestellten, stark vereinfachten Schemas soll die Erfindung näher erläutert werden. In den Wirbelschichtvergaser (1) wird mittels des Kohleeintrags (2) Trockenbraunkohle (3) mit einem Wassergehalt von 12 Ma.-% und einer Ascheerweichungstemperatur von 1100°C eingebracht. Der Vergasungsraum (4) des Wirbelschichtvergasers (1) besteht aus der Wirbelschicht (5) und dem Freeboard (6) über dem oberen Ende (7) der Wirbelschicht (5). Die Wirbelschicht (5) befindet sich im unteren Teil Vergasungsraumes (4) des Wirbelschichtvergasers (1). Als Vergasungsmittel (8) werden Sauerstoff (9) und Wasserdampf (10) zugeführt. Volumenstrom und Zusammensetzung der insgesamt zugeführten Vergasungsmittel (8) werden so eingestellt, dass sich eine Gastemperatur am Gasaustritt (11) des Wirbelschichtvergasers (1) von 1000°C einstellt. Für die Auftrennung und die Zuführung der Vergasungsmittel (8) ist die Kenntnis des Temperaturfensters wichtig, das im vorliegenden Fall etwa 250 K beträgt, da sich in der Wirbelschicht eine Temperatur von ca. 850°C einstellt.
  • Sauerstoff (9) und Wasserdampf (10) der Vergasungsmittel (8) werden aufgetrennt in ersten Sauerstoff (12) und ersten Wasserdampf (13) der ersten Vergasungsmittel (14) sowie in zweiten Sauerstoff (15) und zweiten Wasserdampf (16) der zweiten Vergasungsmittel (17). Der erste Sauerstoff (12) und der erste Wasserdampf (13) werden in die Wirbelschicht (5) eingedüst. Die Eindüsung erfolgt mittels der Vergasungsmitteldüsen (18), verteilt auf drei Düsenebenen (19). Der zweite Sauerstoff (15) und der zweite Wasserdampf (16) werden im Mischer (20) gemischt und in das Freeboard (6) eingedüst. Die Eindüsung erfolgt mittels der auf der Düsenebene (21) angeordneten Vergasungsmitteldüsen (22), die gleichmäßig verteilt über den Umfang des Wirbelschichtvergasers (1) sind. Die Düsenebene (21) befindet sich 3 m über dem oberen Ende (7) der Wirbelschicht (5). Die Vergasungsmitteldüsen (22) sind horizontal und radial ausgerichtet.
  • Die mengenmäßige Auftrennung der Vergasungsmittel (8) wird im Folgenden der besseren Verständlichkeit halber auf der Bezugsbasis von einem kg Trockenbraunkohle (3) erläutert. Auf 1 kg Trockenbraunkohle (3) werden insgesamt 0,35 m3 (i. N.) Sauerstoff (9) und 0,18 kg Wasserdampf (10) zugeführt und mengenmäßig aufgetrennt in die ersten Vergasungsmittel (14), bestehend aus 0,21 m3 (i. N.) Sauerstoff (12) und 0,144 kg ersten Wasserdampf (13) und in die zweiten Vergasungsmittel (17), bestehend aus 0,14 m3 (i. N.) zweiten Sauerstoff (14) und 0,036 kg zweiten Wasserdampf (15). Der Sauerstoffgehalt der zweiten Vergasungsmittel (17) beträgt 73 Vol.-%. Die zweiten Vergasungsmitteln (17) umfassen 40% des insgesamt zugeführten Sauerstoffes (9) und 20% des insgesamt zugeführten Wasserdampfes (10). Die zweiten Vergasungsmittel (17) werden mit einer Gasaustrittsgeschwindigkeit von 30 m/s in das Freeboard (6) eingedüst.
  • Durch die Zuführung der zweiten Vergasungsmittel (17) in das Freeboard (6) bildet sich oberhalb der Zuführung in der Zone der zentralen Aufwärtsströmung (23) eine hot spot-Zone (24) mit einer Längsausdehnung von mehreren Metern aus. In dieser hot spot-Zone (24) stellen sich Temperaturen von im Mittel 1200 bis 1500°C ein. In der Zone der zentralen Aufwärtsströmung (23) werden nahezu die gesamten mit der Gasströmung mitgeführten feinen Aschen zumindest erweicht, geschmolzen und agglomeriert. Die Schmelzagglomerate gelangen in die Zone der ringförmigen Abwärtsströmung (25) und somit nach unten in die Wirbelschicht (5) und von dort in den Bodenabzug 26).
  • Die staubbeladenen Rohgase (27), die den Wirbelschichtvergaser (1) über den Gasaustritt (11) verlassen, enthalten nur noch so wenig Feinstaub, um die im Rohgas (27) verbleibenden und in den nachfolgenden Staubabscheidern, wie Zyklon und Kerzenfilter (hier nicht dargestellt), abgeschiedenen Feinstäube weitestgehend bis vollständig in den Wirbelschichtvergaser (1) zurückführen zu können.
    • 1
    Wirbelschichtvergaser
    2
    Kohleeintrag
    3
    Trockenbraunkohle
    4
    Vergasungsraum
    5
    Wirbelschicht
    6
    Freeboard
    7
    oberes Ende der Wirbelschicht
    8
    Vergasungsmittel
    9
    Sauerstoff
    10
    Wasserdampf
    11
    Gasaustritt
    12
    erster Sauerstoff
    13
    erster Wasserdampf
    14
    erste Vergasungsmittel
    15
    zweiter Sauerstoff
    16
    zweiter Wasserdampf
    17
    zweite Vergasungsmittel
    18
    Vergasungsmitteldüsen
    19
    Düsenebenen
    20
    Mischer
    21
    Düsenebene
    22
    Vergasungsmitteldüsen
    23
    Zone der zentralen Aufwärtsströmung
    24
    hot spot-Zone
    25
    Zone der ringförmigen Abwärtsströmung
    26
    Bodenabzug
    27
    staubbeladene Rohgase

Claims (3)

  1. Verfahren zur Vergasung fester Brennstoffe in der Wirbelschicht unter erhöhtem Druck unter Verwendung von Vergasungsmittelgemischen, bestehend aus Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, wobei staubbeladenes Rohgas oberseitig und Bodenprodukt unterseitig des Vergasungsraumes eines Wirbelschichtvergasers abgezogen werden und wobei Vergasungsmittel mit unterschiedlichen Zusammensetzungen in den Vergasungsraum eingedüst werden, dadurch gekennzeichnet, – dass erste Vergasungsmittel in die Wirbelschicht und zweite Vergasungsmittel in das Freeboard eingedüst werden, – dass die zweiten Vergasungsmittel weit überwiegend oder vollständig aus Sauerstoff (> 60 Vol.-%) bestehen und mindestens 20% und höchstens 50% des insgesamt dem Vergasungsraum zugeführten Sauerstoffes und 0% bis höchstens 25% des insgesamt dem Vergasungsraum zugeführten Wasserdampfes umfassen, – und dass die zweiten Vergasungsmittel über mindestens eine Vergasungsmitteldüse in einer Höhe von 1 m bis 5 m über der oberen Begrenzung der Wirbelschicht mit Gasströmungsgeschwindigkeiten von > 20 m/s in das Freeboard eingedüst werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle kleiner Temperaturfenster von ca. < 200 K die zweiten Vergasungsmittel am oberen Ende der Wirbelschicht bis ca. 2 m oberhalb der Wirbelschicht eingedüst werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle von Temperaturfenstern > 200 K die zweiten Vergasungsmittel in einer Höhe von 2 bis 5 m oberhalb der Wirbelschicht eingedüst werden.
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