DE2920922A1 - Gasification of carbonaceous materials - by cooling liq. slag with water jet and mixing steam produced with primary burner gas, improving thermal efficiency, minimising pollution - Google Patents

Gasification of carbonaceous materials - by cooling liq. slag with water jet and mixing steam produced with primary burner gas, improving thermal efficiency, minimising pollution

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DE2920922A1 DE19792920922 DE2920922A DE2920922A1 DE 2920922 A1 DE2920922 A1 DE 2920922A1 DE 19792920922 DE19792920922 DE 19792920922 DE 2920922 A DE2920922 A DE 2920922A DE 2920922 A1 DE2920922 A1 DE 2920922A1
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Abstract

The process comprises gasifying carbonaceous dust in a burner, with oxygen or a gas contg. oxygen and water vapour and possibly an addn. of CO2. The primary gas thus obtd. is conducted through a bulk of larger pieces of carbonaceous material in a vertical gasifier, forming an under pressure, producing gas and forming a liq. slag. The liq. slag is received in a slag bath and is made to flow over a weir into a bath of cold water provided in the gasifier. The liq. slag is divided during its free fall between the weir and the cold water bath by jets of water. The slag is cooled and the steam formed is brought to the lower free surface of the bulk of larger pieces of carbonaceous material to form part of the steam necessary for the process. The process is more reliable and more efficient economically than existing processes. Better use is made of the heat in the liq. slag and pollution of the environment is less.

Description

1011 Wien/Österreich1011 Vienna / Austria

"Verfahren und Vorrichtung zur
Vergasung von Kohle""Method and device for
Gasification of coal "

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung von
Kohle mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas und Wasserdampf sowie gegebenenfalls CO2, bei welchem Staubkohle
in mindestens einem Brenner, z.B. Zyklonbrenner, mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas und Dampf sowie gegebenenfalls zugegebenem C0„ vergast und das dabei entstehende
I Primärgas durch in einem Schachtvergaser enthaltene gröbereThe invention relates to a method for gasifying
Coal with oxygen or oxygen-containing gas and water vapor and optionally CO 2 , in which dust coal
in at least one burner , for example cyclone burner, gasified with oxygen or oxygen-containing gas and steam and optionally added CO 2 and the resulting gas
I primary gas through coarser gas contained in a shaft carburetor

h Kohle, z.B. eine obere und untere freie Oberflächen bil- h coal, e.g. an upper and lower free surface

H dende Schüttung aus stückiger Kohle vorzugsweise im Gegen-Hand-held bed of lumpy coal, preferably in the opposite

I strom unter Druck von unten nach oben unter ErzeugungI current under pressure from bottom to top with generation

p" "ι von Produktgas und Bildung von flüssiger Schlacke geleitet
I wird.p "" ι passed through product gas and formation of liquid slag
I will.

Unter Kohle werden im vorliegenden Zusammenhang die ver-In the present context, the term coal refers to the

' schiedensten Brennstoffe verstanden, welche freien Kohlenstoff enthalten, wie etwa Antrazit, bituminöse Kohlen,
Braunkohle, Ruß, Briketts. Statt der feinen Fraktion können auch flüssige oder gasförmige Brennstoffe Verwendung finden. # Durch die Vergasung entsteht ein Gas, welches Kohlenmonoxid '' understood a wide variety of fuels that contain free carbon, such as anthracite, bituminous coals,
Brown coal, soot, briquettes. Instead of the fine fraction, liquid or gaseous fuels can also be used. # The gasification creates a gas, which is carbon monoxide

I und V/asserstoff enthält. Ein solches Gas kann je nachContains I and hydrogen. Such a gas may vary depending on

030028/0 556030028/0 556

MERTENS & KEILMERTENS & KEIL

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

seiner Zusammensetzung als Brenngas dienen, zum Einsatz in Brennstoffzellen, aber auch für die Synthese von z.B. Ammoniak, Methanol, Kohlenwasserstoffen, Phosgen und Oxo-Alkoholen. its composition serve as a fuel gas, for use in fuel cells, but also for the synthesis of e.g. Ammonia, methanol, hydrocarbons, phosgene and oxo alcohols.

Bei der äutothermen Vergasung, von welcher die vorliegende Erfindung ausgeht, findet also eine Kombination der Vergasung von gröberer, vorzugsweise stückiger Kohle unter JgIn the case of the autothermal gasification, of which the present Invention proceeds, so finds a combination of the gasification of coarser, preferably lumpy coal under Jg

erhöhtem Druck, vorzugsweise im Festbett im Gegenstrom Sincreased pressure, preferably in a fixed bed in countercurrent S

f mit der Vergasung von Staubkohle unter -erhöhtem Druck & f with the gasification of pulverized coal under increased pressure &

im Gleichstrom statt> wobei durch die Prozeßführung dafür |in direct current instead of> whereby by the process control for |

Ψ gesorgt wird, daß in einem Temperaturbereich oberhalb § Ψ it is ensured that in a temperature range above §

des Ascheerweichungspunktes gearbeitet wird und die Schlacke |of the ash softening point is worked and the slag |

im flüssigen Zustand aus dem rostlosen Schachtvergaser I,in the liquid state from the rustless shaft carburetor I,

abgezogen wird. Die gröbere Kohle, die vorzugsweise als & Schüttung aus stückiger Kohle vorliegt, übernimmt dabei ' J die Funktion einer Kühl- und Filtereinheit für das imis deducted. The coarser coal, which is preferably called & As a bed of lumpy coal is present, 'J takes on the function of a cooling and filter unit for the im

unteren Teil des Schachtvergasers zugeführte heiße Primärgas. "'' Der Prozeßwärmebedarf wird durch die. Teilverbrennung-der.- . _ _ JLhot primary gas supplied to the lower part of the shaft gasifier. "'' The process heat demand is due to the. Partial combustion-der.-. _ _ JL

Staubkohle mit Sauerstoff aufgebracht. · HDusted charcoal applied with oxygen. · H

Für die autotherme Vergasung von Kohle mit Sauerstoff sind drei Verfahrensprinzipien bekannt:For the autothermal gasification of coal with oxygen three procedural principles are known:

1. Die Flugstromvergasung« bei welcher fein gemahlener Kohlenstaub verwendet und ein Gas mit hoher Temperatur und geringem Methangehalt erzeugt wird,1. Entrained flow gasification, which uses finely ground coal dust and a high temperature gas and low methane content is generated,

2. die Wirbelschichtvergasung, bei welcher die Kohle mit mittlerer Korngröße eingesetzt und mittlere Gastemperaturen erzielt werden, und2. the fluidized bed gasification, in which the coal with medium grain size and medium gas temperatures can be achieved, and

nonnofi /nccfinonnofi / nccfi

• · 4 Λ m Φ «• · 4 Λ m Φ «

durch Einblasen von Wasserdampf beeinflußt werden; Bei ■ diesem Verfahren ist der Schlackeabzug problematisch, insbesondere wenn unter Druck gearbeitet wird. Das Verfahren ist aui3erdem unwirtschaftlich, weil für die Zufuhr von Wasserdampf besondere Energie aufgewendet werden muß.influenced by blowing in steam; With this method, the slag removal is problematic, especially when working under pressure. The process is also uneconomical because of the supply of Water vapor special energy must be used.

Aus der DE-PS 2 88 588 ist es an sich bekannt, zur Verbesserung des Wärmehaushaltes bei einem Vergasungsverfahren die am unteren Teil eines Schachtvergasers abfließende Schlacke sofort innerhalb des Schachtvergasers abzu- , löschen und in einem Wasserbad zu granulieren» Dabei wird die flüssige Schlacke zunächst von einer Wanne aufgefangen und fließt von dieser in das unterhalb des Schachtvergasers angeordnete Wasserbad. Der beim Eintritt der SchlackeFrom DE-PS 2 88 588 it is known per se to improve the heat balance in a gasification process immediately remove the slag flowing off at the lower part of a shaft gasifier inside the shaft gasifier, extinguish and granulate in a water bath »The liquid slag is first collected in a tub and flows from this into the water bath located below the shaft gasifier. The one when the slag enters

MERTENS & KEiUf patentanwälte |MERTENS & KEiUf patent attorneys |

3. die Schachtvergasung, bei welcher eine stückige Kohle eingesetzt und ein Gas mit niedrigerer Temperatur und wenn nicht Koks eingesetzt wird, hohem Methangehalt erzeugt wird.3. the shaft gasification, in which a lump coal is used and a gas with a lower temperature and if coke is not used, high methane content will be produced.

Wegen der -schlechten Wärmeökonomie der Flugstaubvergaser und der Empfindlichkeit der Schachtvergaser gegenüber Feinkohle wurden bereits verschiedene Kombinationen der beiden Verfahren vorgeschlagen. Aus der DE-PS 4 58 879 ist beispielsweise ein Verfahren zum Vergasen von Kohle der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem die Kohle durch Absieben in einen stückigen und einen staubförmigen Teil zerlegt und der stückige Teil einem Schachtvergaser zugeführt wird, während die Staubkohle in einem Brenner vergast und das dabei entstehende Primärgas zum Trocknen und Vergasen der stückigen Kohle in den Schachtvergaser ,geführt wird. Die flüssige Schlacke sammelt sich am schrägen Boden des Schachtvergasers vor der als Böschung ausgebildeten unteren freien Oberfläche der Schüttung aus stückiger Kohle und kann von dort über einen Schlackeabzug abge-' lass"eTr~wertien"r Der-Vorgang "kann "in- Because of the poor heat economy of the airborne dust gasifier and the sensitivity of the shaft gasifier to fine coal, various combinations of the two methods have already been proposed. From DE-PS 4 58 879, for example, a method for gasifying coal of the type mentioned is known in which the coal is broken down into a lumpy and a dusty part by sieving and the lumpy part is fed to a shaft gasifier, while the pulverized coal in one Burner gasified and the resulting primary gas for drying and gasifying the lump coal in the shaft gasifier is fed. The liquid slag collects on the sloping bottom of the shaft gasifier in front of the lower free surface of the bed made of lump coal, which is designed as an embankment, and can be drained from there via a slag outlet .

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PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

k in das Wasserbad entstehende Wasserdampf wird über einek water vapor arising in the water bath is via a

j 'Jmgangsleitung in den oberen Teil des Schachtvergasers -erhalb der Schlackenschmelzzone eingedrückt. Hierdurch soll vermieden werdenf da/3 der Wasserdampf in den unterenj 'Jmgangsleitung in the upper part of the shaft gasifier - pressed inside the slag melting zone. This is to avoid f da / 3 the water vapor in the lower

■ Teil des Schachtreaktors gelangt. Bei diesem Verfahren■ Part of the shaft reactor arrives. In this procedure

y ist eine nur ungenügende Ausnutzung des Wärmeinhaltes y is only insufficient utilization of the heat content

j der flüssigen Schlacke möglich, da der entstehende Dampfj of the liquid slag possible because the resulting vapor

nur unbefriedigend als Prozeßdampf ausgenutzt wird.is only used unsatisfactorily as process steam.

Aus Chem. Ing. Technik 1956, Nr. 1, Seiten 25 bis 30 ist ein Schlackebadgenerator bekannt, bei welchem staubförmiger Brennstoff und Vergasungsmittel in gesonderten Düsen in den Schachtvergaser schräg nach unten und nahezu tangential in Höhe eines am Boden des Schachtvergasers befindlichen Schlackeüberlauf eingeblasen werden. Die überlaufende Schlacke gelangt in ein unter dem Boden des Schachtvergasers angeordnetes Wasserbad zur Granulierung. Bei Zuführung von.Wasserdampf in den Vergasungsprozeß muß dieser gesondert hergestellt werden.From Chem. Ing. Technik 1956, No. 1, pages 25 to 30, a slag bath generator is known in which pulverulent fuel and gasification agent are blown into the shaft gasifier in separate nozzles obliquely downwards and almost tangentially at the level of a slag overflow located at the bottom of the shaft gasifier . The overflowing slag enters a water bath located under the floor of the shaft gasifier for granulation. If water vapor is fed into the gasification process, it must be produced separately.

Nach der DE-PS 10 42 817, bei welcher von zwei seitlichen Staubvergasern geliefertes Primärgas durch die Schüttung in dem Schachtvergaser geführt wird, muß der Kohlestaub weitgehend mit Sauerstoff umgesetzt sein, bevor er auf die Schüttung aus stückiger Kohle oder Koks trifft, da sonst das Bett verstopfen würde. Bei diesem Verfahren kann die Asche flüssig oder trocken ,abgezogen werden.According to DE-PS 10 42 817, in which of two lateral Primary gas supplied to dust gasifiers is passed through the bed in the shaft gasifier, the coal dust must be largely implemented with oxygen before it meets the bed of lump coal or coke, since otherwise the bed would clog. In this process, the ash can be removed in liquid or dry form.

Der Abstich von flüssiger Schlacke aus Schachtvergasern, die unter Druck stehen, verlangt komplizierte technische Einrichtungen, so daß sämtliche zuvor genannten Verfahren sich nicht für die Vergasung unter Druck eignen. Außerdem geht bei den bekannten Verfahren der fühlbare und latente Wärmeinhalt der flüssigen Schlacke ganz oder weitgehend verloren. „ ' The tapping of liquid slag from shaft gasifiers, which are under pressure, requires complicated technical equipment, so that none of the above-mentioned processes are suitable for gasification under pressure. In addition, the sensible and latent heat content of the liquid slag is completely or largely lost in the known processes. "'

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PATENTAfslWÄLTEPATENT ARRIVALS

Aus der DE-PS 9 08 516 ist ein Verfahren zur Herstellung von Brenngasgemischen aus feinkörnigen Brennstoffen bekannt, bei welchem ein Teil der Kohle in Brennern, welche vorteilhaft.als Zyklonbrenner ausgebildet sind, mit den Vergasungsmitteln Sauerstoff und Dampf verbrannt wird und das so entstandene Primärgas durch eine Wirbelschicht aus der restlichen Kohle hindurchströmt, wobei es zu che-/'mischen Reaktionen mit der Kohle und zu einer KühlungFrom DE-PS 9 08 516 a method for the production of fuel gas mixtures from fine-grain fuels is known, in which part of the coal in burners, which are advantageously designed as cyclone burners, with the Gasifying agents oxygen and steam is burned and the resulting primary gas through a fluidized bed from the remaining coal flows through, whereby it to che - / 'mix Reactions with the coal and to a cooling

s des Primärgases kommt. Dieses Verfahren verbindet zwar die relativ hohen Raum-Zeit-Ausbeuten eines Gleichstromverfahrens in der ersten Stufe mit der guten Wärmenutzung eines Gegenstromverfahrens in der zweiten Stufe. Es ist jedoch nur dann in der Praxis durchführbar, wenn die Brenner eine trockene Asche erzeugen, da andernfalls das Wirbelbett verkleben würde. s of the primary gas comes. This process combines the relatively high space-time yields of a cocurrent process in the first stage with the good heat utilization of a countercurrent process in the second stage. However, it is only feasible in practice if the burners produce a dry ash, otherwise the fluidized bed would stick together.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es zuverlässigund mit höherer Wirtschaftlichkeit, insbesondere besserer Wärmeausnutzung der flüssigen Schlacke und geringer Umweltbelastung ausführbar ist.The object of the present invention is to develop a method of the type mentioned at the beginning in such a way that it is reliable and with higher economic efficiency, in particular better heat utilization of the liquid slag and lower Environmental pollution is feasible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die flüssige Schlacke in dem Schachtvergaser in einem Schlackebad auffängt und über ein Überlaufwehr in ein in dem Schachtvergaser vorgesehenes Kühlwasserbad abfließen laßt, daß man die flüssige Schlacke während des freien Falles zwischen dem Überlaufwehr und dem Kühlwasserbad ,mittels einem oder mehreren Wasserstrahlen unter Kühlung der Schlacke und Bildung von Dampf zerstäubt und daß man mindestens einen Teil des Dampfes der gröberen Kohle, vorzugsv/eise der unteren freien Oberfläche der Schüttung, als Prozeßdampf zuführt.This object is achieved according to the invention in that the liquid slag in the shaft gasifier in one Catches the slag bath and drains via an overflow weir into a cooling water bath provided in the shaft gasifier let the liquid slag free fall between the overflow weir and the cooling water bath , by means of one or more water jets with cooling atomized the slag and formation of steam and that at least part of the steam of the coarser coal, preferably the lower free surface of the bed as process steam.

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PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

Damit wird auf wirksame Weise die fühlbare Wärme der flüssigen Schlacke genutzt und der dabei entstehende Wasserdampf kann mit dem aus den Brennern zugeführten, CO„ enthaltenden Primärgas vor dessen Eintritt in die gröbere Kohle, vorzugsweise die untere freie Oberfläche der Schüttung direkt gemischt werden. Bei Kohlen mit einem Aschegehalt von über 2 bis IO % ist je nach der gewünschten Gaszusammensetzung überhaupt kein Zusatzdampf mehr erforderlich. Wenn der Aschegehalt der Kohle 20 % oder mehr beträgt, ist die Dampfentwicklung nach dem erfindungsgemaßen Verfahren so groß, daß es wirtschaftlich werden kann, nicht mehr allen Dampf als Prozeßdampf zu verwenden, sondern einen Teilstrom abzuzweigen und anderweitig, z.B. zur Vortrocknung der Kohle oder zur Erzeugung von mechanischer oder elektrischer Energie einzusetzen. Für die Bildung der Wasserstrahlen können das prozeßeigene Kühlwasser, aber auch das Kondensatwasser, welches in der nachgeschalteten Gasreinigung anfällt, und auch andere belastete Abwasser, welche in den vor- und nachgeschalteten Verfahren anfallen, eingesetzt werden. Aufgrund dessen ist das erfindungsgemäße Verfahre» sehr-umweltfreundlich * -da -keine— Prozeßabwässer abgegeben zu werden brauchen, sondern sogar noch andere belastete Abwasser aufgenommen werden können.The sensible heat of the liquid slag is thus effectively used and the resulting water vapor can be mixed directly with the CO 2 -containing primary gas supplied from the burners before it enters the coarser coal, preferably the lower free surface of the bed. In the case of coals with an ash content of over 2 to 10 % , no additional steam is required at all, depending on the desired gas composition. If the ash content of the coal is 20 % or more, the development of steam according to the process according to the invention is so great that it can no longer be economical to use all steam as process steam, but to branch off a partial flow and otherwise, e.g. for pre-drying the coal or for To use the generation of mechanical or electrical energy. The process's own cooling water can be used to form the water jets, but also the condensate water that occurs in the downstream gas cleaning system and other polluted wastewater that occurs in the upstream and downstream processes. Because of this, the process according to the invention is "very environmentally friendly" - since no process wastewater needs to be given off, but rather other contaminated wastewater can also be absorbed.

Für eine wirksame Granulierung und Dampferzeugung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Massenströme der Wasserstrahlen in Summe 2 bis lOmal so groß zu halten wie den Massenstrom der abfließenden Schlacke.For effective granulation and steam generation, it has proven to be useful to reduce the mass flows of the To keep water jets 2 to 10 times as large in total like the mass flow of the outflowing slag.

Hierbei sind für die Wasserstrahlen Strömungsgeschwindigkeiten zwischen 20 und 100 m/s zweckmäßig.Flow velocities between 20 and 100 m / s are expedient for the water jets.

Wenn die Massenströme und/oder die Strömungsgeschwindigkeit der Wasserstrahlen regelbar sind, kann EinflußIf the mass flows and / or the flow speed of the water jets can be regulated, influence can be achieved

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MERTENS & KEILMERTENS & KEIL

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auf die Intensität der Granulierung genommen werden.to be taken on the intensity of the granulation.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird mindestens ein Primärgasstrahl aus den Brennern auf die freie Oberfläche des Schlackebades gerichtet. Auf diese Weise kann- eine vollständige Vergasung auch noch der im Schlackebad aufschwimmenden Kohle und eine relativ hohe Temperatur und damit Dünnflüssigkeit des.Schlackebades erreicht v/erden.In an advantageous further development of the invention, at least one primary gas jet is directed from the burners onto the free surface of the slag bath. In this way, a complete gasification can- even the floating slag bath in the coal and a relatively high temperature and therefore fluidity des.Schlackebades achieved v / ground.

Wenn man ferner den Primärgasstrahl über das Überlaufwehr im Gegenstrom zur flüssigen Schlacke richtet, kann das Überlaufwehr auf einfache Weise von Verstopfungen durch aufschwimmende Kohlestücke freigehalten werden.If you also direct the primary gas jet over the overflow weir in countercurrent to the liquid slag, that can Overflow weir can be kept free from blockages by floating coal pieces in a simple manner.

Der Primärgasstrahl ist vorteilhafterweise so gerichtet und so dicht benachbart an der Stelle angeordnet, an welcher die V/asserstrahlen auf die abfließende Schlacke auf treffen, daß der bei der Schlackezerstäubung entstehende Dampf
von dem Primärgasstrahl in Richtung der gröberen Kohle, vorzugsweise der unteren freien Oberfläche der Schüttung mitgerissen wird. Dadurch kann eine wirksame Zuführung
des bei der Schlackezerstäubung entstehenden Dampfes in die Kohleschüttung erzielt werden.The primary gas jet is advantageously directed in such a way and arranged so closely adjacent at the point at which the water jets strike the slag flowing off that the steam produced during the slag atomization
is entrained by the primary gas jet in the direction of the coarser coal, preferably the lower free surface of the bed. This allows an effective feed
of the steam produced during the slag atomization can be achieved in the coal bed.

Wenn man das in dem Kühlwasserbad entstehende Gemisch
aus Kühlwasser und Schlackegranulat aus dem Kühlwasserbad abzieht, das Schlackegranulat abfiltert und das gereinigte Kühlwasser, gegebenenfalls unter Zugabe von Zusatzwasser, zur Bildung der Wasserstrahlen zurückführt, ist sichergestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Vergasungsprozeß keine umweltbelastenden Abwässer entstehen. Als Zusatzwasser kann man das Waschwasser der Produktgasreinigung nach Beseitigung des HCN durch Strippen mit Luft unter bleibender Restbelastung an H2S und CS2 ver-When you get the resulting mixture in the cooling water bath
withdraws from cooling water and slag granules from the cooling water bath, filters the slag granules and returns the purified cooling water, optionally with the addition of additional water, to form the water jets, it is ensured that no environmentally harmful waste water is produced in the gasification process according to the invention. The scrubbing water of the product gas cleaning can be used as make-up water after removal of the HCN by stripping with air with a remaining residual load of H 2 S and CS 2.

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wenden. Die Bildung komplexer Zyanide aus der Absorption von HCN aus dem Produktgas im Kühlwasser und der anschließenden Reaktion dieses HCN mit der Schlacke wird durch ein relativ hohes Angebot an Sauerstoff im Primärgas und den .-, ,---.,·. Netto- Dampfstrom aus dem Wasserbad in Richtung Überlaufwehr und in Richtung der unteren freien Oberfläche der Kohleschüttung, vermieden.turn around. The formation of complex cyanides from absorption of HCN from the product gas in the cooling water and the subsequent reaction of this HCN with the slag is through a relatively high supply of oxygen in the primary gas and the .-,, ---., ·. Net- Steam flow from the water bath in the direction of the overflow weir and in the direction of the lower free surface of the coal bed, avoided.

Vor der Abfilterung des Schlackegranulates aus dem Gemisch aus Kühlwasser und Schlackegranulat kann man dieses zweckmäßigerweise noch druckentspannen; der dabei entstehende Dampf kann einer Verwertung zugeführt werden.Before the granulated slag is filtered off from the mixture of cooling water and granular slag, this can be done expediently still pressure release; the resulting steam can be recycled.

Die Erfindung ist auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor erläuterten Verfahrens gerichtet. Die Vorrichtung ist mit einem den Schachtvergaser bildenden Druckbehälter zur Aufnahme der gröberen Kohle, vorzugsweise der Schüttung· aus stückiger Kohle und mindestens einem Brenner zur Erzeugung von auf die gröbere Kohle, vorzugsweise die untere freie, in Form einer Böschung gebildete Oberfläche der Schüttung gerichteten Primärgasstrahlen ausgestattet und dadurch gekennzeichnet, daß sich vor der gröberen Kohle, vorzugsweise vor der unteren freien Oberfläche der Schüttung eine Kammer befindet, in welche mindestens ein einen Primärgasstrahl erzeugender Brenner in Richtung auf die gröbere Kohle, vorzugsweise die untere freie Oberfläche der Schüttung weist, welche Kammer nach unten von einer ein Überlaufwehr aufweisenden Schlackenbadwanns begrenzt wird, und unter welcher Kammer ein Kühlwasserbad in dem Druckbehälter angeordnet ist, und daß gegenüber dem Überlaufwehr mindestens eine Wasserstrahllanze angeordnet ist.The invention is also directed to an apparatus for carrying out the method explained above. the Device is preferably with a pressure vessel forming the shaft gasifier for receiving the coarser coal the bed of lumpy coal and at least one burner for producing on the coarser coal, preferably the lower free surface of the bed, formed in the form of an embankment, is directed primary gas jets equipped and characterized in that in front of the coarser coal, preferably in front of the lower free Surface of the bed is a chamber in which at least one primary gas jet generating burner in the direction of the coarser coal, preferably the lower free surface of the bed, which chamber shows is bounded at the bottom by a slag bath tub having an overflow weir, and under which chamber a cooling water bath is arranged in the pressure vessel, and that at least one water jet lance opposite the overflow weir is arranged.

Die untere freie Oberfläche der Schüttung grenzt also unmittelbar an die Kammer, in welcher der den PrimärgasstrahlThe lower free surface of the bed is therefore directly adjacent to the chamber in which the primary gas jet

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erzeugende Brenner mündet. In dieser Kammer kann die intensive Zumischung des bei der Schlackezerstäubung entstehenden Wasserdampfes zu dem Primärgas stattfinden.generating burner opens. The intensive admixture of the resulting from the slag atomization can take place in this chamber Water vapor to the primary gas take place.

Vlenn die Kammer nach unten wenigstens teilweise von der η freien Oberfläche des Schlackebades begrenzt wird, kann die flüssige Schlacke aus dem Schlackenbad ungestört über das Überlaufwehr abfließen. If the chamber is at least partially delimited at the bottom by the η-free surface of the slag bath, the liquid slag can flow out of the slag bath undisturbed via the overflow weir.

V/enn mindestens ein einen Primärgasstrahl erzeugender Brenner auf die Oberfläche des Schlackebades gerichtet ist, wird ein Verstopfen des Überlaufwehres verhindert.When at least one burner generating a primary gas jet is directed onto the surface of the slag bath clogging of the overflow weir is prevented.

Gemäß einer vorteilhaften V/eiterbildung der Erfindung sind Brenner und Wasserstrahllanze unmittelbar oberhalb bzw. unmittelbar unterhalb des Überlaufwehres an einer Dampfdurchtrittsöffnung zwischen Kühlwasserbad und Kammer angeordnet. Auf diese Weise wird der bei der Zerstäubung der flüssigen Schlacke entstehende Dampf von dem Primärgasstrahl des Brenners wirksam mit in Richtung der unteren freien Oberfläche der Schüttung gerissen.According to an advantageous development of the invention burner and water jet lance are located directly above or directly below the overflow weir on one Steam passage opening between the cooling water bath and the chamber arranged. In this way, the vapor generated during the atomization of the liquid slag is removed from the primary gas jet of the burner effectively with torn in the direction of the lower free surface of the bed.

Es ist zweckmäßig, die Schüttung in einem aus Kühlmi"ttelleitungen gebildeten Korb aufzunehmen, da dann die Hitzebeanspruchung des den Schachtvergaser bildenden Druckbehälters verringert wird.It is expedient to divide the bed in one of cooling medium lines Record formed basket, since then the heat stress on the pressure vessel forming the shaft carburetor is decreased.

Die bei der Erfindung erwünschte freie untere Oberfläche der Schüttung nach Art einer Böschung kann auf einfache Weise zwangsläufig dadurch ausgebildet werden, daß der Korb zur oberen Begrenzung der Kammer einen einwärts weisenden Vorsprung hat.The free lower surface desired in the invention the bed in the manner of an embankment can inevitably be formed in a simple manner in that the Basket to the upper limit of the chamber has an inwardly pointing projection.

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Dadurch daß die Primärgasstrahlen auf die untere freie Oberfläche der Schüttung gerichtet sind, findet dort trotz der Abfilterung von Schlacketröpfchen aus dem Primärgasstrom eine wirksame Vergasung statt. Dieser Umstand wird noch dadurch gefördert, wenn in den Korb mindestens ein Vorschubapparat, z.B. eine wassergekühlte Schnecke, zur Bev/egung der Stückkohle in Richtung auf die untere freie. Oberfläche der Schüttung hineinragt, da dann diese freie Oberfläche in Bewegung bleibt und immer wieder erneuert wird.The fact that the primary gas jets are directed at the lower free surface of the bed takes place there despite the filtering of slag droplets from the primary gas flow, an effective gasification takes place. This fact will still promoted if at least one feed device, e.g. a water-cooled screw, is installed in the basket Moving the lump coal towards the lower free. Surface of the bed protrudes, since this is then free Surface remains in motion and is constantly being renewed.

Die Abgabe von umweltbelasteten Abwässern wird dann vermieden; wenn bei der erfindungsgemäßen VorrichtungThe discharge of polluted wastewater is then avoided; if in the device according to the invention

dem Kühlwasserbad, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung i the cooling water bath, optionally with the interposition of i

eines Entspannungsgefäßes, ein Schlackegranulatfilter <an expansion vessel, a slag granulate filter <

nachgeschaltet ist, dessen Kühlwasserausgang mit der Wasser- ) downstream, the cooling water outlet of which is connected to the water )

strahllanze verbunden ist. ,.jet lance is connected. ,.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten f Further features, advantages and possible uses f

der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfol- §.of the present invention emerge from the following §.

genden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand \ The following description of an embodiment based on \

I der beiliegenden Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen f una/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der |I of the accompanying drawing. All of the described f una / or graphically represented features for themselves or in any meaningful combination the subject of the |

vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammen- ί fassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.present invention, regardless of their composition ί version in the claims or their back-reference.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 schematisch einen Vertikalschnitt durch eine die Erfindung aufv/eisende Vergasungsvorrichtung,Fig. 1 schematically shows a vertical section through a die Invention based on gasification device,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt entlang der Linie I-I von Fig. 1,Fig. 2 is a horizontal section along the line I-I of Fig. 1,

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Fig. 3 einen Horizontalschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1, und3 shows a horizontal section along the line II-II of Fig. 1, and

Fig. 4 schematisch die Kreislaufführung des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallenden Kühlwassers.Fig. 4 schematically shows the circulation of the in the invention Process of accumulating cooling water.

Ein Druckbehälter 1, der eine Außenisolierung 33 aufweist, |A pressure vessel 1, which has an outer insulation 33, |

P bildet einen Schachtvergaser. Der Druckbehälter 1 hat einen vertikalen oberen Abschnitt und einen seitlich abgewinkelten unteren Abschnitt. In den oberen Abschnitt s :..' des Druckbehälters 1 wird die stückige Kohle über eine Schleuse 4 aufgegeben, welche nach jedem Takt mit einem inerten Gas, z.B. Dampf, durch eine Leitung 5 gespült wird. Die stückige Kohle gelangt in einen in dem Druckbehälter 1 aufgenommenen Kühlkorb 3 aus Kühlwasserleitungen und bildet in diesem eine Schüttung 11 mit einem eine obere freie Oberfläche 12 aufweisenden Schüttkegel. Die Leitungen des Kühlkorbes 3 werden über einen unteren Ringverteiler 31 versorgt, zu welchem Fallrohre 30, die IlP forms a shaft carburetor. The pressure vessel 1 has a vertical upper section and a laterally angled lower section. The lumpy coal is fed into the upper section s:.. The lumpy coal arrives in a cooling cage 3 made of cooling water lines and accommodated in the pressure vessel 1 and forms in this a bed 11 with a pouring cone having an upper free surface 12. The lines of the cooling basket 3 are supplied via a lower ring distributor 31, to which downpipes 30, the II

in dem Zwischenraum zwischen dem Kühlkorb 3 und dem Druck- ",Ί behälter 1 liegen, von einem oberen-Ringverteiler 29 führeny an welchen eine Kühlwasserzufuhrleitung 7 angeschlossen ist. Das in dem Kühlkorb 3 aufsteigende Kühlwasser gelangt in einen oberen Ringsammler 28 und wird von dort über eine KUhlwasserabfuhrleitung 8 abgezogen. Der Kühlkorb 3 hat im unteren Drittel einen einwärts weisenden Vorsprung 20, welcher die obere Begrenzung einer darunter liegenden Kammer 21 bildet. Aufgrund der so in dem Kühlkorb 3 vorliegenden Verengung entsteht zwangsläufig am unteren Ende der Schüttung 11 eine schräg liegende böschungartige untere freie Oberfläche 13, welche die Kammer 21 begrenzt. Unten steht die Schüttung 11 auf einer am unteren Teil des Kühlkorbes 3 ebenfalls von Kühlmittelleitungen gebildeten Schlackenbadwanne 22 auf. Im unteren Bereich,in the space between the cooling basket 3 and the pressure tank 1, lead from an upper ring distributor 29 to which a cooling water supply line 7 is connected withdrawn via a cooling water discharge line 8. The lower third of the cooling cage 3 has an inwardly pointing projection 20 which forms the upper delimitation of an underlying chamber 21. Due to the constriction thus present in the cooling cage 3, an inclined one inevitably arises at the lower end of the bed 11 Slope-like lower free surface 13, which delimits the chamber 21. At the bottom, the bed 11 rests on a slag bath tub 22 likewise formed by coolant lines on the lower part of the cooling basket 3. In the lower area,

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also unterhalb des Vorsprunges 20 ist die Innenseite des Kühlkorbes 3 einschließlich der Schlackenbadwanne 22 mit einer feuerfesten Stampfmasse 32 versehen. Die die untere freie Oberfläche 13 der Schüttung 11 bildende Böschung hat einen Abstand von einem an dem der Schüttung 11 abgewandten Ende der Schlackenbadwanne 22 ausgebildeten Überlaufwehr 16. Das Überlaufwehr 16 ist, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtich, V-förmig ausgebildet. Zwischen der unteren freien Oberfläche 13 und dem Überlaufwehr 16 kann sich beim Betrieb des Schachtvergasers die flüssige. Schlacke mit einer freien Oberfläche in einem Schlackenbad 14 sammeln. Die freie Oberfläche des Schlackenbades 14 begrenzt die Kammer 21 bis auf eine später noch zu ·so below the projection 20 is the inside of the cooling basket 3 including the slag bath tub 22 with a refractory ramming mass 32 is provided. The slope forming the lower free surface 13 of the bed 11 is at a distance from an overflow weir formed on the end of the slag bath tub 22 facing away from the bed 11 16. As can be seen in particular from FIG. 3, the overflow weir 16 is V-shaped. Between the lower free surface 13 and the overflow weir 16 can be the liquid during operation of the shaft gasifier. Collect slag with a free surface in a slag bath 14. The free surface of the slag bath 14 delimits the chamber 21 except for one that will be added later

erläuternde Dampfdurchtrittsöffnung 24 die Kammer 21 nach ; unten. Der äußere Teil der Kammer 21 wird von dem Kühlkorb 3 mit Stampfmasse 32 begrenzt. Dem Überlaufwehr 16 unmittelbar gegenüberliegend ist in der Wandung des Druck- Ϊ behälters 1 ein Brenner 2 angeordnet, dem Staubkohle, Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltendes Gas und gegebenenfalls Zusatzdampf zugeführt werden. Der von dem Brenner ■ 2 gebildete Primärgasstrahl 15 ist schräg nach unten in Richtung auf die untere freie Oberfläche 13 und die freie Oberfläche des Schlackebades 14 gerichtet. Auf diese Weise ; wird eine intensive Vergasung an der unteren freien Oberfläche 13 und auch der auf dem Schlackebad 14 aufschwimmenden Kohle erreicht und ein Verstopfen des Überlaufwehres 16 verhindert, denn der Primärgasstrahl 15 ist dem zu dem Überlaufwehr 16 fließenden Schlackestrom entgegengerichtet. Die flüssige Schlacke, die über das Überlaufwehr 16 tritt, bildet einen herabfallenden Schlackenstrom 17 in der Dampfdurchtrittsöffnung 24. Auf den freifallenden Schlackenstrom 17 ist ein von einer in der Wandung des Druckbehälters 1 angeordneten Wasserstrahllanze 23 ausgehender Druckv/asserstrahl 18 gerichtet. Hierdurchexplanatory steam passage opening 24 the chamber 21 after; below. The outer part of the chamber 21 is delimited by the cooling basket 3 with ramming mass 32. The overflow weir 16 directly opposite is in the wall of the pressure Ϊ container 1 a burner 2 arranged, the dust coal, oxygen or oxygen-containing gas and optionally Additional steam can be supplied. The primary gas jet 15 formed by the burner 2 is inclined downward in FIG Direction towards the lower free surface 13 and the free surface of the slag bath 14 directed. In this way ; there is intensive gasification on the lower free surface 13 and also on the floating surface on the slag bath 14 Reached coal and prevents clogging of the overflow weir 16, because the primary gas jet 15 is in the opposite direction to the slag flow flowing to the overflow weir 16. The liquid slag that came over the overflow weir 16 occurs, forms a falling stream of slag 17 in the steam passage opening 24. On the free-falling Slag stream 17 is a water jet lance arranged in the wall of the pressure vessel 1 23 outgoing pressure water jet 18 directed. Through this

nonnoc/nccß _nonnoc / nccß _

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v.ird die flüssige Schlacke fein zerstäubt und abgekühlt. Gleichzeitig entsteht Dampf, v/elcher als Prozeßdampf durch die Dampfdurchtrittsöffnung 24 in die Kammer 21 von dem Primärgasstrahl 15 mitgerissen v/ird und dort zusammen mit dem Primärgas in die untere freie Oberfläche 13 der Schüttung 11 eintritt. Sowohl der Primärgasstrahl 15 als auch der Druckwasserstrahl 18 lassen sich regulieren, um den Prozeßablauf zu steuern und zu beeinflussen, bzw. die den Prozeßerfordernissen entsprechende Löschwassermenge zur Verfügung zu stellen. Überschüssiger Dampf kann über einen Dampfablaß 25 abgezogen werden. Die zerstäubte wenigstens teilweise gekühlte Schlacke gelangt zur endgültigen Granulierung mit dem nicht verdampften Kühlwasser des Druckwasserstrahles 18 in ein unterhalb der Schlackenbadwanne 22 in dem Druckbehälter 1 angeordnetes Wasserbad 19. Aus diesem Wasserbad 19 kann das Gemisch aus granulierter -Schlacke und Kühlwasser über eine Austragsschleuse 26 'abgelassen v/erden. Am tiefsten Punkt neben der Austragsschleuse 26 befindet sich in dem Druckbehälter 1 ein Kondenswasserablaß 27 für den Ablaß des in dem Druckbehälter 1 während des Anfahrens kondensierten Wasserdampfes. Zur Förderung der stückigen Kohle aus der Schüttung 11 in Richtung auf die untere freie Oberfläche 13 befinden sich zwei schräg nach unten weisende, ebenfalls von Kühlmittel durchströmte Förderschnecken aufweisende Vorschubapparate 9 und 10. Am oberen Teil des Druckbehälters 1 befindet sich ein ebenfalls gekühlter Gasauslaß 6 für das Produktgas. Die Kühlmittelleitungen des Gasauslasses 6 können gesondert versorgt werden, aber auch beispielsweise mit den Leitungen des Kühlkorbes 3 verbunden sein.v. the liquid slag is finely atomized and cooled. At the same time, steam arises, which is the process steam through the steam passage opening 24 into the chamber 21 of the Primary gas jet 15 is entrained and there, together with the primary gas, into the lower free surface 13 of the Fill 11 occurs. Both the primary gas jet 15 and the pressurized water jet 18 can be regulated, to control and influence the process flow, or to provide the amount of extinguishing water appropriate to the process requirements. Excess steam can be withdrawn via a steam outlet 25. The atomized At least partially cooled slag is finally granulated with the non-evaporated cooling water of the pressurized water jet 18 into a water bath arranged below the slag bath tub 22 in the pressure vessel 1 19. The mixture of granulated slag and cooling water can flow from this water bath 19 via a discharge lock 26 'drained / earthed. At the lowest point next to the discharge lock 26 there is a condensate drain in the pressure vessel 1 27 for the discharge of the water vapor condensed in the pressure vessel 1 during start-up. To the Promotion of the lumpy coal from the bed 11 in the direction of the lower free surface 13 are located two screw conveyors pointing downwards and also through which coolant flows 9 and 10. At the upper part of the pressure vessel 1 there is a likewise cooled gas outlet 6 for the product gas. The coolant lines of the gas outlet 6 can be supplied separately, but also, for example, with be connected to the lines of the cooling basket 3.

Gemäß Fig. 4 gelangt das Gemisch aus Schlackegranulat und Kühlwasser über die Austragsschleuse 26 zunächst in ein Entspannungsgefäß 34 mit Dampfableitung 35, von dort ' : According to FIG. 4, the mixture of slag granulate and cooling water passes through the discharge lock 26 first of all into an expansion vessel 34 with vapor discharge 35, from there ' :

*J *J W Ö t- W f WWWW * J * JW Ö t- W f WWWW

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aus in ein Schlackegranulatfil-ter 36. Das Granulat wird über einen Granulatabgang 38 abgegeben. Der Kühlv/asserausgang 37 ist über eine Pumpe 40 und eine Rückführungsleitung 41 zu der Wasserstrahllanze 23 zurückgeführt. Vor der Pumpe 40 "kann eine Zusatzwasserleitung 39 in die Jout into a slag granulate filter 36. The granulate is discharged via a granulate outlet 38. The cooling water outlet 37 is returned to the water jet lance 23 via a pump 40 and a return line 41. Upstream of the pump 40 ″, an additional water line 39 can be fed into the J

Verbindung zv/ischen Kühlwasserausgang 37 und Rückführungs- $ leitung 4l' münden. W Compound zv / een cooling water outlet 37 and $ repatriation line 4l 'open. W.

Das beschriebene Verfahren erlaubt die Vergasung von solchen || Kohlen, die einen relativ großen Anteil feinen Korns ent- I halten. Die WärmeÖkonomie ist besonders günstig, da auch f der Wärmeinhalt der flüssigen Schlacke für den Prozeß \ The method described allows the gasification of such || Coals which contain a relatively large proportion of fine grain. The heat economy is particularly favorable, since the heat content of the liquid slag for the process \

genützt wird. Die Schlacke wird im dünnflüssigen Zustand f zerstäubt, weshalb kleine Schlackegranalien entstehen, die problemlos ausgeschleust und v/eiterbehandelt v/erden \ is used. The slag is atomized in the fluid state f, which is why small slag granules arise that easily discharged and v / pus treated v / ground \

können. Das Vergasungsverfahren produziert keine die Umwelt belastenden Abwässer, es ist darüber hinaus noch imstande, f fremde Abwässer aufzunehmen. Bei dem Verfahren können in ein- und demselben Reaktor sowohl CH.-armes Synthesegas für die chemische Industrie wie auch CH4- reiches Gas als Pipelinegas oder für Kohlenwasserstoff- Synthesen hergestellt v/erden. Der günstige Abbrand ohne Verstopfung der Schüttung 11 und die Ausnützung des Löschdampfes sind \ besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren "kann beispielsweise bei einer hohen Gasaustrittstemperatur von z.B. 1050° C betrieben v/erden. Der Methangehalt des Produktgases ist dann sehr niedrig. In dem "'■■ Druckbehälter 1 herrscht dabei etwa 'ein Druck von 35 bar abs.. In den Kühlmittelrohren des Kühlkorbes wird Dampf ; mit 40 bar abs. erzeugt. Dieser kann zum größten Teil in in der Gasreinigung verbraucht werden. Der Überschuß kann an eine Sauerstoffanlage abgegeben oder zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden.can. The gasification process does not produce any waste water that pollutes the environment; it is also capable of absorbing foreign waste water. In the process, both CH.-poor synthesis gas for the chemical industry and CH 4 -rich gas as pipeline gas or for hydrocarbon syntheses can be produced in one and the same reactor. The favorable burn without clogging of the bed 11 and the utilization of the quenching vapor are \ special advantages of this process. The method ", for example, at a high outlet gas temperature of, for example 1050 ° C v operated / ground. The methane content of the product gas is then very low. In the"'■■ pressure vessel 1 there prevails about' a pressure of 35 bar abs .. In the Coolant pipes of the cooling basket becomes steam; with 40 bar abs. generated. Most of this can be used in gas cleaning. The excess can be given to an oxygen system or used to generate electrical energy.

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Als Brenner v/erden vorteilhaft "solche Reaktionsapparate verwendet, bei denen Kohlestaub, Sauerstoff und ggf. Dampf oder COp nicht nur eine innige Mischung und chemische Umsetzung erfahren, sondern auch eine Vorabscheidung der flüssigen Schlacketropfen erfolgt. Für diesen Zweck sind Zyklonbrenner besonders gut geeignet. Der Primärgasstrahl, welcher aus den Brennern 2 in die Kammer 21 tritt, ist also weitgehend frei von flüssgen Schlacketropfen. Die Abscheidung der restlichen, sehr feinen Schlacketropfen findet während der Durchströmung der Schüttung 11 an der unteren freien Oberfläche 13 statt, die sich ständig erneuert und dadurch nicht verstopft. Das Primärgas enthält COp. Vor Eindringen in die Schüttschicht wird es mit dem Dampf gemischt. CO2 und H2O reagieren mit dem Kohlenstoff der Schüttung 11 nach den folgenden Gleichungen:Reaction apparatuses in which coal dust, oxygen and possibly steam or COp not only undergo an intimate mixture and chemical reaction, but also pre-separation of the liquid slag droplets takes place, are advantageously used as burners. Cyclone burners are particularly well suited for this purpose. The primary gas jet which emerges from the burners 2 into the chamber 21 is thus largely free of liquid slag droplets The primary gas contains COp. Before it penetrates the bed, it is mixed with the steam. CO 2 and H 2 O react with the carbon of bed 11 according to the following equations:

C + H2O = CO + H2
C + CO2 = 2 CO.C + H 2 O = CO + H 2
C + CO 2 = 2 CO.

Da beide Reaktionen endotherm sind, findet eine rasche Kühlung des Primärgases statt. Die Gasaustrittstemperatur kann durch die Höhe der Schüttung 11 eingestellt werden. Sie liegt je nach Betthöhe zwischen 300 und 1200°C.Since both reactions are endothermic, rapid cooling of the primary gas takes place. The gas outlet temperature can be adjusted by the height of the bed 11. Depending on the bed height, it is between 300 and 1200 ° C.

Der Methangehalt des Gases wird außer durch die Eigenschaften der Kohle noch durch die Temperatur und Verweilzeit des Gases in dem Raum über der Schüttung 11 bestimmt. V/ird z.B. für eine chemische Synthese ein Gas mit niedrigem Methangehalt gewünscht, dann wird bei einer Temperatur zwischen 950 und 12000C die Verweilzeit zwischen 3 und 10 s betragen. Ein methanreiches Gas entsteht bei 250 bis 8000C und 0 bis 5 s Verweilzeit.The methane content of the gas is determined not only by the properties of the coal but also by the temperature and residence time of the gas in the space above the bed 11. If, for example, a gas with a low methane content is desired for a chemical synthesis, the residence time at a temperature between 950 and 1200 ° C. will be between 3 and 10 s. A methane-rich gas is produced at 250 to 800 ° C. and a residence time of 0 to 5 s.

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Die Schüttung 11 aus stückiger Kohle muß nicht nur eine bestimmte Höhe haben, sondern auch den Durchtritt des Primärgases und der Zersetzungsprodukte, welche aus der Stückkohle entstehen, zulassen. Die Durchströmung ist gewährleistet, wenn die mittlere Korngröße der Stückkohle 10 mm, und die kleinste Korngröße 5 mm nicht unterschreitet. Die größten Kohlestücke sollen nicht größer als 100 mm sein. Um Probleme bei der Einschleusung zu vermeiden, wird die Kohlenstückgröße zweckmaßigerweise auf 50 mm beschränkt bleiben.The bed 11 of lumpy coal must not only have a certain height, but also the passage of the Allow primary gas and the decomposition products that arise from the lump coal. The flow is guaranteed if the mean grain size of the lump coal is 10 mm and the smallest grain size is not less than 5 mm. The largest pieces of coal should not be larger than 100 mm. To avoid problems with the smuggling, the size of the coal pieces will expediently remain limited to 50 mm.

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PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

1 Druckbehälter1 pressure vessel

2 Brenner2 burners

3 Kühlkorb3 cooling basket

4 Schleuse4 lock

5 Leitung5 line

6 Gasauslaß6 gas outlet

7 Kühlwasserzufuhr7 Cooling water supply

8 Kühlwasserabfuhr8 Cooling water discharge

9 Vorschubapparat9 feeder

10 Vorschubapparat10 feeder

11 Schüttung11 bulk

12 obere freie Oberfläche12 upper free surface

13 untere freie Oberfläche13 lower free surface

14 Schlackebad14 slag bath

15 Primärgasstrahl15 primary gas jet

16 Überlaufwehr16 overflow weir

17 Schlackestrom17 slag flow

18 Druckwasserstrahl18 pressurized water jet

19 Wasserbad19 water bath

20 Vorsprung20 head start

21 Kammer21 chamber

22 Schlackenbadwanne22 slag bath tub

23 Wasserstrahllanze23 water jet lance

24 Dampfdurchtrittsöffnung24 Steam passage opening

25 Dampfablaß25 Steam release

26 Austragsschleuse26 discharge lock

27 Kondensv/asserablaß27 Condensate drain

28 Ringverteiler28 ring distributors

29 Ringverteiler29 ring distributors

30 Fallrohre30 downpipes

[nachgerhcht[rumored

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MERTENS & KEILMERTENS & KEIL

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

31 Ringsammler31 ring collectors

32 Stampfmasse32 ramming mass

33 Isolierung33 Isolation

34 Entspannungsgefäß34 Expansion vessel

35 Dampfableitung35 Steam dissipation

36 Schlackegranulatfilter36 slag granulate filters

37 Kühlwasserausgang37 Cooling water outlet

38 Granulatabgang38 Granulate waste

39 Zusatzwasserleitung39 Auxiliary water pipe

40 Pumpe40 pump

41 Rückführungsleitung41 Return line

030026/0558030026/0558

Claims (17)

t. . «ΊΊίΛ.-1! AMW* «I tint f * $ a«« MERTENS & KEIL PATENTANWÄLTE Frank furt/Jfein 22.5.1979 V 15 FGl VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT Friedrichstr. 4 1011 Wien/Österreich "Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Kohle" Patentansprüche:t. . «ΊΊίΛ.-1! AMW * "I tint f * $ a" "MERTENS & KEIL PATENTANWÄLTE Frank furt / Jfein May 22, 1979 V 15 FGl VOEST-ALPINE AKTIENGESELLSCHAFT Friedrichstr. 4 1011 Vienna / Austria "Process and device for the gasification of coal" Patent claims: 1. Verfahren zur Vergasung von Kohle mit Sauerstoff oder ■ säuerstoffhaitigern Gas und Wasserdampf sowie gegebenenfalls COp, bei welchem Staubkohle in mindestens einem Brenner, z.B. Zyklonbrenner, mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas und Dampf sowie gegebenenfalls zugegebenem CO2 vergast und das dabei entstehende Primärgas durch in einem Schachtvergaser enthaltene gröbere Kohle, z.B. eine obere und untere freie Oberflächen bildende Schüttung aus stückiger Kohle, vorzugsweise im Gegenstrom unter Druck von unten nach oben unter Erzeugung von Produktgas und Bildung von flüssiger Schlacke geleitet wird,1. Process for the gasification of coal with oxygen or ■ oxygen-containing gas and water vapor and optionally COp, in which pulverized coal is gasified in at least one burner, e.g. cyclone burner, with oxygen or oxygen-containing gas and steam and optionally added CO 2 and the resulting primary gas through in coarse coal contained in a shaft gasifier, e.g. a bed of lump coal forming upper and lower free surfaces, is preferably passed in countercurrent under pressure from the bottom to the top with the generation of product gas and the formation of liquid slag, II. · > j·> J t · « · · a w ,ftt · «· · a w , ft 2920922 MERTENS & KIEIL 2920922 MERTENS & KIEIL - 2 - PATENTANWÄLTE- 2 - PATENT LAWYERS dadurch gekennzeichnet, daß man die flüssige Schlacke in dem Schachtvergaser in einem Schlackebad auffängt und über ein Überlaufwehr in ein in dem Schachtvergaser vorgesehenes Kühlwasserbad abfließen läßt, daß man die flüssige Schlacke während des freien Falles zwischen dem Überlaufwehr und dem Kühlwasserband mittels einem oder mehreren Wasserstrahlen unter Kühlung der Schlacke und Bildung von Dampf zerstäubt und daß man mindestens einen Teil des Dampfes der gröberen Kohle, vorzugsweise der unteren freien Oberfläche der Schüttung, als Prozeßdampf zuführt.characterized in that the liquid slag is collected in the shaft gasifier in a slag bath and via an overflow weir into a cooling water bath provided in the shaft carburetor, so that the liquid Slag during the free fall between the overflow weir and the cooling water band by means of one or more water jets atomized with cooling of the slag and formation of steam and that at least part of the steam the coarser coal, preferably the lower free surface of the bed, as process steam. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenströme der Wasserstrahlen in Summe 2 bis lOmal so groß sind wie der Massenstrom der abfließenden Schlacke.2. The method according to claim 1, characterized in that the mass flows of the water jets in total 2 to 10 times as large as the mass flow of the outflowing Slag. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahlen eine Strömungsgeschwindigkeit zwischen 20 und 100 m/s. aufweisen.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that the water jets have a flow velocity between 20 and 100 m / s. exhibit. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Massentröme und/oder Strömungsgeschwindigkeiten der Wasserstrahlen regelbar sind.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the mass flows and / or flow velocities the water jets are adjustable. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Primärgasstrahl auf eine freie Oberfläche des Schlackebades richtet.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at least one primary gas jet aimed at a free surface of the slag bath. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Primärgasstrahl über das Überlaufwehr in Gegenstrom zur flüssigen Schlacke richtet.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the primary gas jet over the overflow weir directed in countercurrent to the liquid slag. 3 MERTENS & KEIL 3 MERTENS & KEIL 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bei der Schlackezerstäubung entstehende Dampf von dem Primärgasstrahl in Richtung der gröberen Kohle, vorzugsweise der unteren freien Oberfläche der Schüttung mitgerissen wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the resulting in the slag atomization Steam from the primary gas jet towards the coarser coal, preferably the lower free surface the bed is carried away. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das in dem Kühlwasserbad, entstehende Gemisch aus Kühlwasser und Schlackegranulat aus dem Kühlwasserbad abzieht, das Schlackegranulat abfiltert und das gereinigte Kühlwasser, gegebenenfalls unter Zugabe von Zusatzwasser, zur Bildung der Wasserstrahlen zurückführt .8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that in the cooling water bath resulting The mixture of cooling water and slag granules is withdrawn from the cooling water bath, the slag granules are filtered off and the purified cooling water, optionally with the addition of additional water, returns to the formation of the water jets . 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch aus Kühlwasser und Schlackegranulat vor der Abfilterung des Schlackegranulats druckentspännt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the mixture of cooling water and Slag granulate relieved of pressure before the slag granulate is filtered off. 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Anspräche ~1~ bis y, mit "einem den Schachtvergaser bildenden Druckbehälter zur Aufnahme der gröberen Kohle, vorzugsweise der Schüttung aus stückiger Kohle und mindestens einem Brenner zur Erzeugung von auf die gröbere Kohle, vorzugsweise die untere freie, in Form einer Böschung gebildete Oberfläche der Schüttung gerichteten Primärgasstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor der gröberen Kohle, vorzugsweise vor der unteren freien Oberfläche (13) der Schüttung (11) eine Kammer (21) befindet, in welche mindestens ein einen Primärgasstrahl (15) erzeugender Brenner (2) in Richtung auf die gröbere Kohle, vorzugsweise die untere freie Oberfläche (13) der10. Apparatus for carrying out the method according to one of the claims ~ 1 ~ to y, with "a pressure vessel forming the shaft gasifier for receiving the coarser coal, preferably the bed of lump coal and at least one burner for generating on the coarser coal, preferably the lower free surface of the bed directed in the form of an embankment, characterized in that in front of the coarser coal, preferably in front of the lower free surface (13) of the bed (11) there is a chamber (21) in which at least one Primary gas jet (15) generating burner (2) in the direction of the coarser coal, preferably the lower free surface (13) of the 030026/0556 Γ ϊ030026/0556 Γ ϊ MERTENS & KElUMERTENS & KElU PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS Schüttung (11) weist, welche Kammer (21) nach unten von einer ein Überlaufwehr (16) aufweisenden Schlackenbadwanne (22) begrenzt wird, und unter welcher Kammer (21) ein Kühlwasserbad (19) in dem Druckbehälter (1) angeordnet ist( und daß gegenüber dem Überlaufwehr (16) mindestens eine Wasserstrahllanze (23) angeordnet ist.The bed (11) has which chamber (21) is delimited at the bottom by a slag bath tub (22) having an overflow weir (16), and under which chamber (21) a cooling water bath (19) is arranged in the pressure vessel (1) ( and that at least one water jet lance (23) is arranged opposite the overflow weir (16). 11, Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (21) nach unten wenigstens teilweise von der freien Oberfläche des Schlackebades (14) begrenzt wird.11, device according to claim 10, characterized in that the chamber (21) downwards at least partially is limited by the free surface of the slag bath (14). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein einen Primärgasstrahl (15) erzeugender Brenner (2) auf die Oberfläche des Schlackebades (14) gerichtet ist.12. Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that at least one primary gas jet (15) generating burner (2) is directed towards the surface of the slag bath (14). 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (2) und die Wasser-13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the burner (2) and the water strahllahze (23)"unmittelbar oberhalb'bzwr unmittelbar strahllahze (23) "immediately above'bzwr immediately unterhalb des Überlaufwehrs (16) an einer Dampfdurchtrittsöffnung (24) zwischen Kühlwasserbad (19) und Kammer (21) angeordnet sind.below the overflow weir (16) at a steam passage opening (24) are arranged between the cooling water bath (19) and chamber (21). <■}<■} 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttung (11) in einem aus Kühlmittelleitungen gebildeten Korb (3) aufgenommen ist.14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized characterized in that the bed (11) is received in a basket (3) formed from coolant lines. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Korb (3) zur oberen Begrenzung der Kammer (21) einen einwärts weisenden Vorsprung (20) hat.15. Device according to one of claims 10 to 14, characterized characterized in that the basket (3) has an inwardly pointing projection for the upper delimitation of the chamber (21) (20) has. Ö30Q2S/0556Ö30Q2S / 0556 MERTENS & KEIiMERTENS & KEIi InACHgerqghtI ~ PATENTANWÄLTEInACHgerqghtI ~ PATENTANWÄLTE 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den Korb (3) mindestens ein Vorschubappar.at (9, 10), z.B. eine wassergekühlte Schnecke, zur Bewegung der Stückkohle in Richtung auf die untere freie Oberfläche (13) der Schüttung (11) hineinragt.16. Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that in the basket (3) at least one Lieferappar.at (9, 10), e.g. a water-cooled screw, for moving the lump coal in the direction of the lower one protrudes free surface (13) of the bed (11). 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlwasserbad (19), gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Entspannungsgefäßes (34) ein Schlackegranulatfilter (36) nachgeschaltet17. Device according to one of claims 10 to 16, characterized in that the cooling water bath (19), optionally A slag granulate filter (36) is connected downstream with the interposition of an expansion vessel (34) |! ι' ) ist, dessen Kühlwasserausgang (37) mit der Wasserstrahllanze (23) verbunden ist.| ! ι ') whose cooling water outlet (37) is connected to the water jet lance (23). 03Ö028/05E803Ö028 / 05E8
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