DE3033115A1

DE3033115A1 - Fluidised bed gasification reactor - receives gasifying agents in secondary reaction zone above bed for uniform temp. distribution

Info

Publication number: DE3033115A1
Application number: DE19803033115
Authority: DE
Inventors: Wolfgang H. Dr.-Ing. 5354 Weilerswist Adlhoch; Ernst Dipl.-Ing. 5042 Erftstadt Pattas
Original assignee: Rheinische Braunkohlenwerke AG
Current assignee: Rheinbraun AG
Priority date: 1980-09-03
Filing date: 1980-09-03
Publication date: 1982-04-22

Abstract

A fluidised bed reactor for the gasification of solid fuel is based on exothermic and endothermic reactions, caused by gasifying agents. The gas mixture produced with entrained solids passes through a secondary reaction zone above the fluidised bed where the gasifying agents are introduced in a distribution over the reactor height which ensures as uniform temp. level as possible. The desirable temp. distribution can be, e.g. a temp. of 700-800 deg.C in the fluidised bed, of 1050-1100 deg.C in the secondary reaction zone, and 1010-1060 deg.C near the reactor outlet. This achieves the optimum conversion of the fuel in the secondary reaction zone within the limits sets by the ash fusibility. A minimum of gasifying agents produces a maximum production of useful gases.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Wirbelbettreaktors zum Ver-Process for operating a fluidized bed reactor for

gasen von kohlenstoffhaltigem Material Zusatz zu Patentanmeldung P 29 49 533.8 Die Hauptanmeldung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wirbelbettreaktors zum Vergasen von festem, kohlenstoffhaltigem Material unter Verwendung von exotherme Umsetzungen und endotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmitteln mit einem oberhalb des Wirbelbetts angeordneten Nachreaktionsraum, der von dem aus dem Wirbelbett austretenden Gasgemisch und kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchen durchströmt wird, wobei Vergasungsmittel in das Wirbelbett und über mindestens drei entlang der Reaktorlängsachse angeordneten Einblasebereichen in den Nachreaktionsraum eingeführt werden.gassing of carbonaceous material Addendum to patent application P 29 49 533.8 The main application relates to a method for operating a fluidized bed reactor for gasifying solid, carbonaceous material using exothermic Conversions and endothermic reactions causing gasification agents with an above of the fluidized bed arranged post-reaction space, the one exiting from the fluidized bed Gas mixture and carbon-containing solid particles is flowed through, with gasification agent into the fluidized bed and over at least three arranged along the longitudinal axis of the reactor Injection areas are introduced into the post-reaction space.

Bei der Vergasung von kohlenstoffhaltigem Material, insbesondere Kohle, ist es bekannt, in einen Wirbelbettreaktor mit einem unteren Wirbelbett und einem darüber befindlichen Nachreaktionsraum, in dem sich mitgerissene, kohlenstoffhaltige Feststoffteilchen befinden, Vergasungsmittel - z. B. Sauerstoff und Wasserdampf - einzublasen, wobei die in den unteren Bereich des Reaktors eingeblasenen Vergasungsmittel zugleich auch die Fluidisierung der Wirbelschicht bewirken. Ferner ist es bekannt, oberhalb der oberen Begrenzung der Wirbelschicht zusätzliche Vergasungsmittel zuzuführen. Dadurch soll erreicht werden, dass der aus der Wirbelschicht nach oben ausgetragene Feststoff auf dem Wege durch den Nachreaktionsraum möglichst vollständig vergast wird. Es ist auch bekannt, die Temperaturverteilung entlang der Reaktorachse durch die Zugabe von Vergasungsmitteln in mehreren entlang der Reaktorachse einen Abstand voneinander aufweisenden Bereichen im mittleren und/oder oberen Bereich des Nachreaktionsraumes zu beeinflussen. Dabei sinkt die Temperatur von einem Maximum dicht oberhalb der oberen Begrenzung des Wirbelbettes mehr oder weniger kontinuierlich auf eine wesentlich tiefere Temperatur im oberen Bereich des Reaktionsraumes.When gasifying carbonaceous material, especially coal, it is known in a fluidized bed reactor with a lower fluidized bed and a post-reaction space located above, in which there are entrained, carbon-containing Solid particles are located, gasifying agents - e.g. B. Oxygen and water vapor - to be blown in, the gasifying means blown into the lower region of the reactor at the same time also the fluidization cause the fluidized bed. Further it is known to provide additional gasification means above the upper limit of the fluidized bed to feed. This is to ensure that the from the fluidized bed to the top discharged solids as completely as possible on the way through the post-reaction space is gassed. It is also known the temperature distribution along the reactor axis by adding gasifying agents in several along the reactor axis Spaced areas in the middle and / or upper area to influence the post-reaction space. The temperature drops from a maximum just above the upper limit of the fluidized bed more or less continuously to a much lower temperature in the upper area of the reaction chamber.

Dabei ist es notwendig, mit der Maximaltemperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Asche des festen Kohlenstoffs zu bleiben, da es im anderen Fall zu Anbackungen im Reaktor und/oder in den Leitungen kommt, in denen das Produktgas nach Verlassen des Reaktors zu nachgeschalteten Einrichtungen geführt wird.It is necessary to use the maximum temperature below the melting point to stay with the ashes of the solid carbon, otherwise caking will occur in the reactor and / or in the lines in which the product gas comes after leaving of the reactor is led to downstream facilities.

Die Erfindung bezweckt eine weitere Ausgestaltung der Lehre der Hauptanmeldung. Ihr liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend beschriebenen Art so abzuwandeln, dass das aus dem Wirbelbett nach oben in den Nachreaktionsraum ausgetragene kohlenstoffhaltige Material möglichst weitgehend und mit einem möglichst geringen Aufwand an Vergasungsmitteln umgesetzt wird.The invention aims at a further embodiment of the teaching of the main application. It is based, among other things, on the task of developing a method as described in the introduction Modify kind in such a way that it goes up from the fluidized bed into the post-reaction space discharged carbonaceous material as much as possible and with one as possible low cost of gasification agents is implemented.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass zum Einhalten eines oder mehrerer möglichst gleichbleibend hoher Temperaturniveaus die Summe der jeweils im Nachreaktionsraum zugegebenen Vergasungsmittel nach oben abnimmt und die Menge des exotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmittels konstant oder abnehmend gehalten wird. Selbstverständlich ist es nicht möglich, eine über die Höhe des Nachreaktionsraumes absolut konstante Temperatur einzuhalten, da praktisch in jeder Ebene, in welcher Vergasungsmittel eingeblasen wird, ein kleines Temperaturpeak entsteht und im Anschluss daran in Strömungsrichtung, d. h. nach oben, die Temperatur aufgrund der dann überwiegenden endothermen Umsetzungen abnimmt. Jedoch sollte die Anzahl der Bereiche oder Ebenen, in denen sauerstoffhaltige Vergasungsmittel in den Nachreaktionsraum eingeblasen werden, so gross sein, dass der vorangegebene Temperaturabfall nicht sehr ausgeprägt ist. Es ergibt sich dann ein etwa sägezahnartiger Verlauf des Temperaturprofils, wobei mit zunehmender Anzahl der Einblasebereiche oder -ebenen die Amplitude der einzelnen Sägezähne und damit die Abweichung der oberen Werte und der unteren Werte von einer unterhalb des zulässigen oberen Wertes liegenden mittleren Temperatur abnehmen.To solve this problem, the invention proposes that to adhere to one or more as consistently high temperature levels as possible is the sum of the each gasifying agent added in the post-reaction chamber decreases upwards and the amount of exothermic reactions causing gasification agent constant or is kept decreasing. Of course it is not possible to get one over the Absolutely constant temperature must be maintained at the height of the post-reaction space, as it is practical a small temperature peak in every level in which gasification agent is blown arises and then in the direction of flow, d. H. up, the temperature decreases due to the then predominant endothermic reactions. However, the Number of areas or levels where oxygenated gasifying agents enter be blown into the post-reaction space, so large that the previous Temperature drop is not very pronounced. It then results in something like a sawtooth Course of the temperature profile, with an increasing number of injection areas or planes the amplitude of the individual saw teeth and thus the deviation of the upper values and the lower values of one below the permissible upper value lying mean temperature decrease.

Es ist möglich, dass im Nachreaktionsraum sich über wenigstens zwei Einblaseebenen erstreckende Längsbereiche vorhanden sind, in denen die Temperaturniveaus sich unterscheiden. Wesentlich ist jedoch, dass in jedem Bereich die Temperatur im vorbeschriebenen Sinne gleichbleibend ist, wobei sie in Anpassung an den jeweils in diesem Bereich vorhandenen bzw. umzusetzenden Kohlenstoff optimal eingestellt wird.It is possible that in the post-reaction space there are at least two Injection planes extending longitudinal areas are present in which the temperature levels differ. However, it is essential that the temperature in each area is consistent in the sense described above, whereby it is adapted to the respective in this area existing or to be converted carbon optimally adjusted will.

Selbstverständlich soll die Erfindung die Möglichkeit nicht ausschliessen, im oberen Bereich des Reaktors kurz vor dessen Austrittsöffnung für das Produktgas ein Quenchmittel zuzuführen, welches einen mehr oder weniger ausgeprägten Temperaturrückgancj bcwirkt. Dies ist an sich bekannt und wird insbesondere dann zur Anwendung kommen, wenn die im Nachreaktionsraum eingehaltene hohe Temperatur so dicht am Ascheschmelzpunkt liegt, dass, zur sicheren Vermeidung von Anbackungen, eine Herabsetzung der Temperatur des Produktgases vor Verlassen des Nachreaktionsraumes zweckmässig ist. In diesem Fall würden somit der bzw. die Bereich(e) gleichbleibend hoher Temperatur sich zwischen Wirbelbett und Quenchzone erstrecken.Of course, the invention is not intended to exclude the possibility in the upper area of the reactor shortly before its outlet opening for the product gas to supply a quenching agent, which a more or less pronounced one Temperature decrease. This is known per se and is particularly then are used when the high temperature maintained in the post-reaction chamber is so close to the ash melting point that, to safely avoid caking, a reduction in the temperature of the product gas before it leaves the post-reaction space is appropriate. In this case, the area (s) would thus remain the same high temperature extend between the fluidized bed and the quench zone.

Im allgemeinen wird es vorteilhaft sein, die Vergasungsmittel in wenigstens vier entlang der Reaktorachse einen Abstand voneinander aufweisenden Bereichen oder Ebenen in den Nachreaktionsraum einzublasen. Es kann jedoch auch zweckmässig sein, wenigstens sechs derartige Bereiche vorzusehen.In general, it will be advantageous to use the gasification means in at least four areas spaced apart from one another along the reactor axis or Blowing levels into the post-reaction space. However, it can also be useful to provide at least six such areas.

Ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass das den Reaktor verlassende Produktgas nur wenig unverbrauchten Dampf enthält, welche Tatsache die Nachbehandlung des Produktgases weniger aufwendig macht. Weiterhin werden örtliche über hitzungen grösseren Ausmasses im Nachreaktionsraum vermieden.One advantage of the method according to the invention is that the product gas leaving the reactor contains little unused steam, which Fact makes the aftertreatment of the product gas less expensive. Farther local overheating of a large extent in the post-reaction space is avoided.

In vielen Fällen wird eine Verfahrensführung vorteilhaft sein, bei welcher das Verhältnis zwischen exotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmitteln einerseits und endotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmitteln andererseits von unten nach oben zunimmt mit dem Ergebnis, dass der Anteil des exotherme Umsetzungen bewirkenden Reaktionsmittels relativ zunimmt.In many cases it will be advantageous to conduct the process which the relationship between exothermic reactions causing gasifying agents on the one hand and endothermic reactions causing gasification agents on the other hand from the bottom up increases with the result that the proportion of exothermic reactions causing reactant increases relatively.

Die Zuführung der Vergasungsmittel kann in der üblichen Weise erfolgen. Die Abstände zwischen den einzelnen Einblasebereichen oder -ebenen können konstant sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Vergasungsmittel in von unten nach oben grösser werdenden Abständen in den Nachreaktionsraum einzublasen, wobei es dann möglich, wenngleich nicht notwendig, ist, die Einblasemenge pro Bereich konstant zu halten.The gasification agents can be supplied in the usual way. The distances between the individual injection areas or levels can be constant be. But there is also the possibility of the gasifying agent in from below above increasing distances to blow into the post-reaction space, whereby it it is then possible, although not necessary, to keep the blow-in quantity per area constant to keep.

Es ist möglich, den Vergasungsvorgang in der Wirbelschicht so zu betreiben, dass die aus der Wirbelschicht oben austretenden Gase im wesentlichen die Temperatur aufweisen, die im Nachreaktionsraum eingehalten werden soll. Es kann aber auch zweckmässig sein, die Vergasung im Wirbelbett so zu führen, dass das oben aus ihm tretende Gas- und Feststoffgemischt eine niedrigere Temperatur als die im Nachreaktionsraum einzuhaltende Temperatur aufweist.It is possible to operate the gasification process in the fluidized bed in such a way that that the gases emerging from the fluidized bed above are essentially the same as the temperature have that should be adhered to in the post-reaction space. But it can also be useful be to conduct the gasification in the fluidized bed in such a way that the gas emerging from it at the top and mixed solids a lower temperature than that to be maintained in the post-reaction space Temperature.

Dabei kann dann durch entsprechend stärkere Zugabe von exotherm reagierendem Vergasungsmittel dicht oberhalb des Wirbelbettes zunächst eine Temperaturerhöhung auf die im Nachreaktionsraum einzuhaltende Temperatur bewirkt werden. Es ist natürlich auch möglich, die Steigerung der Temperatur des aus dem Wirbelbett austretenden Gases auf die im Nachreaktionsraum gewünschte Temperatur in zwei Stufen durchzuführen, so dass erst im Anschluss an den zweiten oberhalb des Wirbelbettes befindlichen Einblasebereich die im verbleibenden Abschnitt des Nachreaktionsraumes dann einzuhaltende Temperatur erreicht wird. Die Zugabe des exotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmittels in den einzelnen Einblasebereichen des Nachreaktionsraums kann in Abhängigkeit von der dort jeweils festgestellten Temperatur gesteuert werden. Es ist auch möglich, die Zugabe auch der endotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmittel in Abhängigkeit von anderen Parametern, beispielsweise vom Kohlenstoffgehalt der Feststoffteilchen des den Nachreaktionsraum durchströmenden Gas-Feststoff-Gemisches zu steuern.This can then be done by adding more exothermic substances Gasification means just above the fluidized bed initially a temperature increase to the temperature to be maintained in the post-reaction chamber. It is natural also possible to increase the temperature of the emerging from the fluidized bed Gas to the desired temperature in the post-reaction chamber in two stages, so that only after the second located above the fluidized bed Injection area then to be observed in the remaining section of the post-reaction space temperature is achieved. The addition of the gasifying agent causing exothermic reactions in the individual injection areas of the post-reaction space can be depending on the temperature determined there in each case can be controlled. It is also possible, the addition of the gasifying agents causing endothermic reactions as a function of other parameters, for example the carbon content of the solid particles to control the gas-solid mixture flowing through the post-reaction chamber.

Selbstverständlich besteht auch beim Verfahren gemäss der Erfindung die an sich bekannte Möglichkeit, durch Zugabe von CaO und/ oder MgO oder Verbindungen, die CaO und/oder MgO freisetzen, eine Heraufsetzung des Ascheschmelzpunktes bewirken. It goes without saying that this also applies to the method according to the invention the per se known possibility, by adding CaO and / or MgO or compounds, which release CaO and / or MgO cause an increase in the ash melting point.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 im Schema einen Längsschnitt durch einen Wirbelbettreaktor mit daneben dargestelltem Temperaturprofil entlang der Längsachse des Reaktors, Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels. Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a longitudinal section through a fluidized bed reactor The temperature profile shown next to it along the longitudinal axis of the reactor, Fig. FIG. 2 shows an illustration of another exemplary embodiment corresponding to FIG. 1.

In den unteren Bereich eines Wirbelbettreaktors 10 werden zu vergasender Brennstoff und ggf. Zuschlagsstoffe, die beispielsweise dazu dienen, den Ascheschmelzpunkt zu erhöhen, durch eine bei 12 angedeutete Zuführeinrichtung, die als Schnecke oder sonstwie in. In the lower area of a fluidized bed reactor 10 are to be gasified Fuel and possibly additives that serve, for example, the ash melting point to increase by a feed device indicated at 12, which as a screw or otherwise in.

geeigneter Weise ausgebildet sein kann, eingebracht. Unter dem Einfluss von Vergasungsmitteln, die nahe dem unteren Ende bei 14 in den Wirbelbettreaktor eingeblasen werden, baut sich ein Wirbelbett 15 auf, dessen obere und untere Begrenzung mit 16 bzw. 17 bezeichnet sind. Unterhalb der unteren Begrenzung 17 befindet sich eine Schicht 18, deren Teile durch eine am unteren Ende des Reaktors 10 befindliche Öffnung 20 ausgetragen werden.can be designed in a suitable manner, introduced. Under the influence of gasifiers, which are near the lower end at 14 in the Fluidized bed reactor are blown in, a fluidized bed 15 builds up, the upper one and lower boundaries are denoted by 16 and 17, respectively. Below the lower limit 17 there is a layer 18, parts of which are covered by one at the bottom of the reactor 10 located opening 20 are discharged.

Bei den die Wirbelung des Bettes 15 bewirkenden Vergasungsmitteln wird es sich normalerweise um sauerstoffhaltige, also eine exotherme Umsetzung bewirkende Vergasungsmittel und um Dampf und/oder CO2, also um eine endotherme Umsetzung bewirkende Vergasungsmittel handeln. Im allgeme-inen sind mehrere Düsen über den Umfang des Reaktors verteilt angeordnet, wobei es möglich ist, Dampf und sauerstoffhaltige Gase auch in zwei getrennten übereinanderliegenden Bereichen oder Ebenen zuzuführen.In the gasification means which cause the bed 15 to be swirled it will normally be an oxygen-containing, i.e. an exothermic reaction Gasification agent and steam and / or CO2, i.e. an endothermic reaction Act gasifying agents. In general there are several nozzles around the circumference of the Reactor arranged distributed, it is possible to use steam and oxygen-containing Supply gases also in two separate superimposed areas or levels.

Es ist unvermeidbar, dass zumindest ein Teil der feineren Feststoffpartikel aus dem Wirbelbett 15 in den oberhalb desselben befindlichen Nachreaktionsraum 20 durch das nach oben strömende Gasgemisch mitgerissen wird. Bei letzterem handelt es sich einmal um die gasförmigen Umsetzungsprodukte aus dem Wirbelbett und zum anderen um Reste der nicht umgesetzten Vergasungsmittel, insbesondere Dampf. Die Feststoffpartikel enthalten auch Kohlenstoff, der innerhalb des Nachreaktionsraumes umgesetzt werden soll. Die dazu notwendige Wärme wird durch Verbrennen eines Teiles der im Gasgemisch enthaltenen brennbaren Gase, im wesentlichen CO und H21 und eines Teils des kohlenstoffhaltigen Feststoffes zugeführt. Der dazu erforderliche Sauerstoff wird durch Leitungen und Düsen eingeblasen, die entlang der Längsachse des Reaktors verteilt oberhalb des Wirbelbettes 15 in den Nachreaktionsraum 20 münden und bei 21, 23, 25 und 27 angedeutet sind. Auch hier gilt, dass jeweils mehrere Leitungen oder Düsen über den Umfang des Nachreaktionsraumes verteilt in diesen einmünden können. Weiterhin wird durch die Düsen 21, 23, 25 und 27 Vergasungsmittel in den Nachreaktionsraum 20 eingeblasen. Dabei ist es möglich, sauerstoffhaltige Gase einerseits und Dampf andererseits in Mischung oder aber auch durch getrennte Zuleitungssysteme und Düsen einzublasen. In dem in Fig. 1 neben dem Reaktor 10 dargestellten Temperaturprofil sind die Ebenen,in denen Vergasungsmittel in den Nachreaktionsraum 20 eingeführt werden, durch gestrichelte Linien angedeutet, die an den den einzelnen Einblaseebenen zugeordneten Pfeilen enden.It is inevitable that at least some of the finer solid particles from the fluidized bed 15 into the post-reaction space 20 located above it is entrained by the gas mixture flowing upwards. The latter acts It is the gaseous reaction products from the fluidized bed and the others about residues of the unreacted gasification agent, especially steam. the Solid particles also contain carbon within the post-reaction space should be implemented. The heat required for this is obtained by burning a part the combustible gases contained in the gas mixture, essentially CO and H21 and one Part of the carbonaceous solid fed. The oxygen required for this is injected through pipes and nozzles running along the longitudinal axis of the reactor distributed above the fluidized bed 15 in the post-reaction space 20 open and are indicated at 21, 23, 25 and 27. Here, too, applies that in each case several lines or nozzles distributed over the circumference of the post-reaction space in this can flow. Furthermore, the nozzles 21, 23, 25 and 27 are gasifying agent blown into the post-reaction space 20. It is possible to use oxygen-containing Gases on the one hand and steam on the other hand in a mixture or also by separate ones To blow in supply systems and nozzles. In the one shown in FIG. 1 next to the reactor 10 Temperature profile are the levels in which gasification agent enters the post-reaction space 20 are introduced, indicated by dashed lines attached to the individual Arrows assigned to blowing levels end.

Im Wirbelbett 15 baut sich aufgrund der exothermen Umsetzung der Kohle mit dem bei 14 zugeführten Vergasungsmittel verhältnismässig schnell eine hohe Temperatur auf, die bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 10500 C betragen soll. Die erste Zuführung von Vergasungsmittel in den Nachreaktionsraum 20 hinein erfolgt über die Zuleitungen 21, die sich in verhältnismässig kurzem Abstand oberhalb der oberen Begrenzung 16 des Wirbelbettes 15 befindet. Ein Teil der das Wirbelbett verlassenden brennbaren Gase, vor allem H2 und CO, sowie der Feststoffpartikel werden mit dem Sauerstoff des über die Zuleitungen 21 zugeführten Vergasungsmittelgemisches verbrannt. Dies hat eine entsprechende, von der Menge des Sauerstoffs und somit der Menge der verbrannten Gases sowie der kohlenstoffhaltigen Feststoffpartikel abhängige Temperatursteigerung bis zur oberen Temperatur von etwa 1100° C zur Folge, die im Scheitelbereich des Peaks 30 kurz oberhalb der Einblaseebene 21a erreicht wird. Diese zusätzliche Zufuhr von Wärme begünstigt die Umsetzung des Kohlenstoffs der im Nachreaktionsraum befindlichen Partikel mit ebenfalls über Zuleitung 21 zugeführten C02-und Dampfmenge unter Bildung von CO und H2. Diese Vergasungsreaktion verbraucht Wärme, so dass im Zuge der Aufwärtsbewegung des Gasgemisches dieses wieder eine Herabsetzung seiner Temperatur erfährt. Es wird alsdann, sobald die Temperaturverringerung ein bestimmtes Mass überschritten hat - bei dem in Fig. In the fluidized bed 15 builds up due to the exothermic implementation of the Coal with the gasifier supplied at 14 relatively quickly one high temperature, which in the embodiment shown in Fig. 1 is about Should be 10500 C. The first supply of gasification agent into the post-reaction space 20 into it takes place via the supply lines 21, which are at a relatively short distance located above the upper limit 16 of the fluidized bed 15. Part of that Flammable gases leaving the fluidized bed, especially H2 and CO, as well as solid particles are mixed with the oxygen in the gasifying agent mixture supplied via the feed lines 21 burned. This has a corresponding effect on the amount of oxygen and thus the amount of burned Gas as well as the carbon-containing solid particles dependent temperature increase up to the upper temperature of about 1100 ° C, which reaches in the apex region of the peak 30 just above the injection plane 21a will. This additional supply of heat favors the conversion of the carbon the particles located in the post-reaction chamber are also supplied via feed line 21 Amount of C02 and steam with formation of CO and H2. This gasification reaction consumes Heat, so that in the course of the upward movement of the gas mixture this again a Experiences a decrease in its temperature. It will then as soon as the temperature decrease has exceeded a certain level - in the case of the one shown in Fig.

1 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel bei Erreichen einer Temperatur von ca. 10500 C - durch die Zuführungsleitungen 23, 25, 27 erneut exotherm und endotherm reagierende Vergasungsmittel in den Nachreaktionsraum 20 in den Einblaseebenen 23a, 25a, 27a eingeblasen, wobei jeweils die geschilderte Reaktionsfolge eintritt.1 of the drawing illustrated embodiment when reaching a Temperature of approx. 10500 C - again exothermic through the supply lines 23, 25, 27 and endothermic gasifying agents in the post-reaction space 20 in the injection planes 23a, 25a, 27a blown in, the reaction sequence described occurring in each case.

Kurz vor der Austrittsöffnung 28 des Reaktors 10 wird über Zuleitungen 40 in der Ebene 40a ein Quenchmittel in den Nachreaktionsraum gegeben, welches die Temperatur des Gases um etwa 80 -100° C herabsetzt, um auf diese Weise sicherzustellen, dass das den Reaktor verlassende Gasgemisch keine Feststoffteilchen enthält, deren Asche erweicht ist und Anbackungen in nachgeschalteten Leitungen verursachen könnte.Shortly before the outlet opening 28 of the reactor 10 is via feed lines 40 in the plane 40a given a quenching agent in the post-reaction space, which the Reduces the temperature of the gas by around 80-100 ° C in order to ensure that that the gas mixture leaving the reactor does not contain any solid particles whose Ash has softened and could cause caking in downstream lines.

Aufgrund der Kohlenstoffumsetzung nimmt die Menge des festen Kohlenstoff es im Nachreaktionsraum 20 von unten nach oben ab, so dass demzufolge von unten nach oben acchweniger Vergasungsmittel für die Umsetzung benötigt werden. Dem wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 dadurch Rechnung getragen, dass die Abstände zwischen den Einblaseebenen 21a, 23a, 25a und 27a von unten nach oben zunehmen.Due to the carbon conversion, the amount of solid carbon increases it in the post-reaction space 20 from bottom to top, so that consequently from bottom to top less gasifying agents are required for the implementation. In the embodiment according to FIG. 1, this is taken into account in that the distances between the injection planes 21a, 23a, 25a and 27a from bottom to top gain weight.

Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 ist die Temperatur innerhalb des Wirbelbettes 115 wesentlich tiefer als bei jenem gemäss Fig. 1. Sie liegt zwischen etwa 700 und 8000 C. Somit ist die Zugabe von sauerstoffhaltigem Vergasungsmittel unmittelbar oberhalb der oberen Begrenzung 116 des Wirbelbettes 115 in der Einblaseebene 121a so zu bemessen, dass das aus dem Wirbelbett ausströmende Gas- und Feststoffgemisch eine merkliche Temperatursteigerung bis auf die obere Temperatur des vom Peak 130 bis zum Peak 136 reichenden unteren Bereiches gleichbleibender hoher Temperatur von ca. 11000 C erfährt. Die daran anschliessende Betriebsweise entspricht bis zur Einblaseebene 127a, d. h., bis zum Peak 136 im Prinzip der des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. 1, wobei allerdings die Zuleitungen 121, 123, 125, 127, 142, 144 und demzufolge auch die zugehörigen Einblasebereiche bzw, -ebenen 121a, 123a, l25a, 127a, 142a, 144a in gleichbleibenden vertikalen Abständen voneinander angeordnet. D. h., dass die Abnahme der Zugabe der Vergasungsmittel von unten nach oben durch entsprechende Verringerung der Menge pro Einblasebene bewirkt wird.In the embodiment according to FIG. 2, the temperature is within of the fluidized bed 115 is much deeper than that of FIG. 1. It lies between about 700 and 8000 C. Thus, the addition of oxygen-containing gasifying agent immediately above the upper limit 116 of the fluidized bed 115 in the injection plane 121a to be dimensioned so that the gas and solid mixture flowing out of the fluidized bed a noticeable increase in temperature up to the upper temperature of the peak 130 the lower region of constant high temperature reaching up to peak 136 of approx. 11000 C. The subsequent operating mode corresponds to up to Injection plane 127a, d. i.e., up to peak 136 in principle that of the embodiment according to FIG. 1, although the leads 121, 123, 125, 127, 142, 144 and consequently also the associated injection areas or levels 121a, 123a, l25a, 127a, 142a, 144a arranged at constant vertical distances from one another. That is, the decrease in the addition of the gasification agent goes from bottom to top corresponding reduction in the amount per injection level is effected.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 sind statt vier sechs Zuleitungen und Einblasebereiche vorhanden, wobei nach dem dem Einblasebereich 127a zugeordneten Peak 136 die mittlere Temperatur, die bis dahin 10750 C beträgt, um 40° gesenkt wird, so dass bei einer Amplitude von 500 zwischen oberem und unterem Wert die Temperaturen im folgenden, in Strömungsrichtung 148 auf dem Peak 136 folgenden Bereich zwischen 1010 und 10600 C schwanken. D. h., dass in diesem Abschnitt die gleichbleibende hohe Temperatur gegenüber dem unteren Abschnitt etwas herabgesetzt ist, und zwar zwecks Anpassung an den in diesem Bereich noch im Nachreaktionsraum vorhandenen festen Kohlenstoff. D. h., dass in beiden Bereichen jeweils die dafür optimalen Temperaturen eingestellt werden.In contrast to the exemplary embodiment according to FIG. 1, there are six instead of four Supply lines and injection areas available, wherein after the to the Injection area 127a associated with peak 136 the mean temperature, which up to then 10750 C is lowered by 40 °, so that at an amplitude of 500 between the upper and lower values are the temperatures below, in the direction of flow 148 range between 1010 and 10600 C following peak 136. I.e. that in this section the constant high temperature compared to the lower section is slightly reduced, in order to adapt to the ones in this area solid carbon present in the post-reaction space. That means that in both areas the optimal temperatures are set for each.

Unabhängig davon, ob die Temperatur des aus dem Wirbelbett austretenden Gas- und Feststoffgemisches bereits die im Nachreaktionsraum einzuhaltende Temperatur aufweist oder aber erst oberhalb des Wirbelbettes auf die im Nachreaktionsraum vorgesehene Temperatur gebracht wird, gilt für beide Ausführungsbeispiele, dass die Umsetzung der im Nachreaktionsraum befindlichen kohlenstoffhaltigen Feststoffpartikel so geführt werden soll, dass Wärmeverbraudh und Wärmezufuhr einander derart entsprechen, dass in den einzelnen Bereichen eine möglichst konstante Temperatur aufrechterhalten bleibt oder - genauer gesagt - die Temperatur innerhalb des Nachreaktionsraumes bzw. der Bereich über dessen bzw. deren axialer Erstreckung um einen Mittelwert nur geringfügig nach beiden Seiten variiert, wobei die auftretende Maximaltemperatur ggf. dicht unterhalb des Niveaus liegt, bei welchem das Erweichen der Aschepartikel zu Schwierigkeiten, d. h. zu Anbackungen oder Bildungen von grösseren Agglomeraten führen könnte.Regardless of whether the temperature of the exiting from the fluidized bed Gas and solid mixture already the temperature to be maintained in the post-reaction chamber or only above the fluidized bed to the one provided in the post-reaction space Temperature is brought to both embodiments that the implementation of the carbonaceous solid particles located in the post-reaction space should be that heat consumption and heat supply correspond to one another in such a way that Maintain as constant a temperature as possible in the individual areas remains or - more precisely - the temperature within the post-reaction space or the area over its or their axial extent around a mean value varies only slightly on both sides, the occurring maximum temperature possibly just below the level at which the ash particles soften to difficulties, d. H. to caking or formations of larger ones Could lead to agglomerates.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e ============================= 1. Verfahren zum Betreiben eines Wirbelbettreaktors zum Vergasen Von festem, kohlenstoffhaltigem Material unter Verwendung von exotherme Umsetzungen und endotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmitteln mit einem oberhalb des Wirbelbettes angeordneten Nachreaktionsraum, der von dem aus dem Wirbelbett austretenden Gasgemisch und kohlenstoffhaltigen Feststoffteilchen durchströmt wird, wobei Vergasungsmittel in das Wirbelbett und über mindestens drei entlang der Reaktorlängsachse angeordneten Einblasebereichen in den Nachreaktionsraum eingeführt werden, -nach Patentanmeldung P 29 49 533.8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einhalten eines oder mehrerer möglichst gleichbleibend hoher Temperaturniveaus die Summe der jeweils im Nachreaktionsraum zugegebenen Vergasungsmittel nach oben abnimmt, die Menge des exotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmittels konstant oder abnehmend gehalten wird.P a t e n t a n s p r ü c h e =============================== 1. Procedure for operating a fluidized bed reactor for gasifying solid, carbonaceous Effecting material using exothermic reactions and endothermic reactions Gasification means with a post-reaction space arranged above the fluidized bed, of the gas mixture emerging from the fluidized bed and carbon-containing solid particles is flowed through, with gasification agent in the fluidized bed and over at least three Injection areas arranged along the longitudinal axis of the reactor into the post-reaction chamber are introduced, -according to patent application P 29 49 533.8, characterized in that that to maintain one or more consistently high temperature levels as possible the sum of the gasifying agents added in each case in the post-reaction chamber upwards decreases, the amount of gasifying agent causing exothermic reactions is constant or kept decreasing.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Menge des exotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmittels als auch die Menge des endotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmittels von unten nach oben abnehmen.2. The method according to claim 1, characterized in that both the amount of gasifying agent causing exothermic reactions and the amount of the endothermic reactions causing gasification agent decrease from bottom to top.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen exotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmitteln einerseits und endotherme Umsetzungen bewirkenden Vergasungsmitteln andererseits von unten nach oben zunimmt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the relationship between exothermic reactions causing gasifying agents on the one hand and causing endothermic reactions Gasifying agents on the other hand increases from bottom to top.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergasungsmittel in von unten nach oben grösser werdenden Abständen in den Nachreaktionsraum eingeblasen werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the gasification means in increasing distances from bottom to top be blown into the post-reaction space.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wirbelbetts niedriger ist als die im Nachreaktionsraum.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the temperature of the fluidized bed is lower than that in the post-reaction space.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wirbelbettes gleich der im Nachreaktionsraum ist.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the temperature of the fluidized bed is the same as that in the post-reaction space.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergasungsmittel in wenigstens vier Abstände voneinander aufweisenden Bereichen in den Nachreaktionsraum eingeblasen werden.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the gasification means in areas having at least four distances from one another be blown into the post-reaction space.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergasungsmittel in wenigstens sechs Abstände voneinander aufweisenden Bereichen in den Nachreaktionsraum eingeblasen werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in, that the gasification means having at least six distances from one another Areas are blown into the post-reaction space.