DE3534419C1 - Method of feeding fine-grained lignite into a gas-producing reactor - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method of feeding fine-grained lignite 2 from a lock-hopper vessel 7 into a reaction vessel 1 for converting the lignite under high pressure. The lignite 2 predried to less than 12% by weight residual moisture is first of all poured into the lock-hopper vessel 7 at zero pressure and, after the vessel 7 is covered, is heated by an auxiliary gas 18 until temperatures of between 250 and 350 DEG C are achieved in the fill 8 before the lignite 2 is fed into the conversion reactor 1. The heating of the lignite is effected by heating devices 11 and 12 outside and inside the lock-hopper vessel 7. The heat for heating the lignite is uncoupled from the conversion process. The lock-hopper vessel is pressurised to a pressure which is slightly higher than the conversion pressure of the lignite in the reactor 1. The lignite 2, which is made free-flowing by the heating, is fed from the lock-hopper vessel 7 via a metering device 9 and drop pipes 10 directly into a fluidised bed 3 or a solid bed. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eintragen von feinkörniger, bis auf weniger als 12 Gew.-% Restfeuchte vorgetrockneter Braunkohle in eine Gaserzeugungsreaktor, wobei sie über einen Vorlagebehälter in einen druck- und temperaturfesten Schleusenbehälter gebracht wird, in dem sie mit einem Hilfsgas auf einen Druck annähernd dem Umwandlungs­ druck bespannt wird, und die Braunkohle anschließend über ein Dosierorgan mittels Fallrohren in den Gaserzeugungsreak­ tor einfließt.The invention relates to a method for entering fine-grained, except for less than 12% by weight of residual moisture pre-dried lignite in a gas generating reactor, where they are in a pressure and temperature-resistant lock container is brought in which it with an auxiliary gas at a pressure close to the conversion pressure is covered, and then the lignite over a dosing device by means of downpipes in the gas generation freak flows into the gate.

Bei einem aus "Forschungsbericht T 84-016" des Bundes­ ministeriums für Forschung und Technologie bekannten derartigen Verfahren wird die auf ca. 12 Gew.-% vorgetrock­ nete Braunkohle aus einem Vorratsbunker durch einen Drall­ rohrtrockner in einen Feststoffabscheider gefördert, der dem System zum Eintragen der Kohle in den Vergaser vorgeschaltet ist. Im Drallrohrtrockner kann die Kohle bis auf einen Restwassergehalt von 1 Gew.-% nachgetrocknet werden.In one of the "Research Report T 84-016" from the federal government ministries known for research and technology Such processes are pre-dried to approx. 12% by weight Brown coal from a storage bunker through a swirl tube dryer conveyed into a solids separator, which the Upstream system for entering the coal in the carburetor is. Coal can save up to one in the swirl tube dryer Residual water content of 1 wt .-% are dried.

Im Feststoffabscheider wird die Kohle vom Fördergas getrennt und danach in zwei Wägebunker eingebracht. Von dort fällt die Kohle über Doppelschleusen in einen Vorlagebehälter, aus welchen sie dem Gaserzeugungsreaktor kontinuierlich zu­ dosiert wird. Diese Verfahrensweise hat in der Praxis zu erheblichen Schwierigkeiten geführt, da die feinkörnige Braunkohle unter der Einwirkung des hohen Drucks sehr schlechte Fließeigenschaften aufweist, so daß sie sich nicht ohne weiteres aus Druckbehältern austragen läßt. Dies kann zu schwerwiegenden Störungen beim Betrieb des Gaserzeugungs­ reaktors führen, zumal es aufgrund des im System herrschen­ den Überdrucks nicht oder nur mit Schwierigkeiten möglich ist, von außen den Fließvorgang der Braunkohle fördernde Maßnahmen durchzuführen.The coal is separated from the feed gas in the solids separator and then placed in two weighing bunkers. From there falls the coal via double locks into a storage container which they continuously feed to the gas generating reactor is dosed. This practice has increased in practice considerable difficulties, since the fine-grained Lignite under the influence of high pressure very much has poor flow properties so that it does not can be easily discharged from pressure vessels. This can  serious disturbances in the operation of the gas generation lead reactor, especially since it prevail in the system the overpressure not possible or only with difficulty is promoting the flow of brown coal from the outside To carry out measures.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der einleitend beschriebenen Art so zu verbessern, daß die Braunkohle auch in unter sehr hohem Druck betriebe­ nen Gaserzeugungsreaktoren ohne Schwierigkeite eingetragen werden kann.Accordingly, the invention has for its object that To improve methods of the type described in the introduction, that the lignite operates even under very high pressure NEN gas generating reactors entered without difficulty can be.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Braunkohle bei geschlossenem Schleusenbehälter solange aufgeheizt wird, bis sie unter Drucksteigerung auf einen Wert gleich- oder geringfügig höher als der Umwandlungsdruck Temperaturen zwischen 200-250°C, vorzugsweise 250 bis 350°C erreicht hat.To achieve this object, the invention proposes that the Lignite with the lock container closed is heated until it increases in pressure to a value equal or slightly higher than the conversion pressure Temperatures between 200-250 ° C, preferably 250 to Has reached 350 ° C.

Die Erfindung ist neben Braunkohle auch auf andere kohlen­ stoffhaltige Substanzen mit niedrigem Inkohlungsgrad, z. B. Torf und Gasflammkohle, anwendbar. Allen diesen kohlenstoff­ haltigen Substanzen ist gemeinsam, daß sie bei Erwärmen auf eine Temperatur innerhalb des vorgenannten Temperaturbe­ reichs sauerstoffhaltige, gasförmige Verbindungen frei­ setzen. Die so gebildeten Gase bilden ein Gaspolster, welches jedes Kohleteilchen mit einer geringen Schichtdicke umgibt, die ausreicht, das Fließverhalten des von der Kohle gebildeten Schüttgutes unter hohem Druck merklich zu verbes­ sern. Vorteilhaft weist die Kohle eine Korngröße von 0-5 mm, vorzugsweise von 0-2 mm auf. Zwar ist damit zu rechnen, daß durch die Erwärmung der Kohle die einzelnen Körner noch weiter zerkleinert werden. Dies stellt jedoch keinen Nachteil dar, da die resultierenden kleineren Körner ebenfalls von dem Gasmantel umgeben werden, welcher die Voraussetzung für die Fließfähigkeit des Schüttgutes unter hohem Druck ist.In addition to lignite, the invention is also applicable to other coal substances containing substances with a low degree of carbonization, e.g. B. Peat and gas coal, applicable. All this carbon common substances is common that when heated up a temperature within the aforementioned Temperaturbe rich oxygen-free, gaseous compounds free put. The gases formed in this way form a gas cushion, which each coal particle with a small layer thickness surrounds, which is sufficient, the flow behavior of the coal formed bulk material under high pressure noticeably to verbes ser. The coal advantageously has a grain size of 0-5 mm, preferably from 0-2 mm. Although this is too reckon that by heating the coal the individual Grains can be crushed even further. However, this poses not a disadvantage since the resulting smaller grains  also be surrounded by the gas jacket, which the Requirement for the flowability of the bulk material under high pressure.

Zwar offenbart die DE-OS 32 48 372 ein Verfahren zur kontinuierlichen Trocknung von organischen Feststoffen, z. B. Braunkohle, bei welchem letztere unter einem Druck von 5- 45 bar auf Temperaturen von 150-260°C vorerwärmt wird. Die dabei ausgetriebenen sauerstoffhaltigen Verbindungen, insbesondere CO₂, werden jedoch kontinuierlich abgeleitet, so daß der durch die Erfindung angestrebte Effekt, d. h. die Bildung einer die einzelnen Körner umgebenden Gasschicht nicht eintreten kann und somit bei Einführen der Braunkohle unter dem Betriebsdruck der Trocknungsstufe in den Gaser­ zeugungsreaktor dieselben Schwierigkeiten auftreten wie bei dem ersterwähnten bekannten Verfahren.DE-OS 32 48 372 discloses a process for the continuous drying of organic solids, e.g. B. brown coal, in which the latter is preheated under a pressure of 5- 45 bar to temperatures of 150-260 ° C. However, the expelled oxygen-containing compounds, in particular CO ₂ , are continuously discharged, so that the effect sought by the invention, ie the formation of a gas layer surrounding the individual grains, cannot occur and thus when the lignite is introduced into the gas under the operating pressure of the drying stage Generation reactor experience the same difficulties as in the first-mentioned known method.

Durch die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird eine merkliche Vereinfachung der Gesamtanlage erreicht. Abgesehen von dem ohnehin vorgesehenen Vorlagebehälter ist es lediglich erforderlich, die durch Aufheizen unter Druck fließfähig gemachte Braunkohle aus dem Schleusenbehälter über das Dosierorgan und die Fallrohre anzuziehen und unmittelbar in einen Wirbelbett einzutragen oder auf ein Festbett aufzutragen, welches unterhalb eines Wirbelbettes im Reaktor vorhanden ist.By using the method according to the invention achieved a noticeable simplification of the overall system. Apart from the storage container provided anyway it is only required by heating under pressure brown coal made flowable from the lock container to pull on the dosing device and the downpipes and to be entered directly into a fluidized bed or onto a bed Apply a fixed bed, which is below a fluidized bed is present in the reactor.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention result from the Subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawing is an embodiment of the invention shown. It shows

Fig. 1 im Schema eine Anlage zum Vergasen von Braunkohle, Fig. 1 in the diagram, a plant for the gasification of lignite,

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Bildung von CO₂ in der Braunkohle in Abhängigkeit von der Temperatur zeigt. Fig. 2 is a diagram showing the formation of CO ₂ in lignite as a function of temperature.

Eine Anlage zur hydrierenden Vergasung von vorgetrockneter, feinkörniger Braunkohle nach Fig. 1 weist einen Gaser­ zeugungsreaktor 1 auf, in welchem die Braunkohle 2 in einer Wirbelschicht 3 unter Zufuhr von wasserstoffhaltigen Vergasungsmitteln 4 bei Temperaturen zwischen 800 und 1200°C und Drücken zwischen 80 und 120 bar vergast wird. Das gebildete Gas 5 wird am Kopf des Reaktors 1 abgezogen.A plant for hydrogenating gasification of predried, fine-grained lignite according to Fig. 1 comprises a gasifier generation reactor 1, into which the brown coal 2 in a fluidized bed 3 with a supply of hydrogen-containing gasification agents 4 at temperatures between 800 and 1200 ° C and pressures between 80 and 120 is gasified in bar. The gas 5 formed is drawn off at the top of the reactor 1 .

Die Braunkohle 2 ist auf eine Korngröße kleiner als 21 mm vorgemahlen und auf eine Restfeuchte zwischen 1 und 12 Gew.-% vorgetrocknet. Sie wird in einem Vorlagebehälter (nicht gezeigt) bevorratet und über ein Eintragsorgan 6 einem druck- und temperaturfesten Schleusenbehälter 7 zugeführt. Die Zufuhr der Braunkohle 2 zum Schleusenbehälter 7 erfolgt so lange, bis eine Höhe der Schüttung entsprechend dem in unterbrochenen Linien gezeigten Schüttkegel 8 im Schleusenbehälter 7 erreicht ist. Letzterer ist wie der Reaktor 1 senkrecht angeordnet und weist an seinem unteren Ende ein druck- und temperaturfestes Dosierorgan 9, bei­ spielsweise eine Zellenradschleuse mit einem Kugelhahn, auf. Über ein Fallrohr 10, welches in der Wirbelschicht 9 mündet, ist der Schleusenbehälter 7 unmittelbar mit dem Reaktor 1 verbunden.The brown coal 2 is pre-ground to a grain size of less than 21 mm and pre-dried to a residual moisture content of between 1 and 12% by weight. It is stored in a storage container (not shown) and fed to a pressure and temperature-resistant lock container 7 via an entry element 6 . The lignite 2 is fed to the lock container 7 until a height of the bed corresponding to the pouring cone 8 shown in broken lines in the lock container 7 is reached. The latter is arranged vertically like the reactor 1 and has at its lower end a pressure and temperature-resistant metering element 9 , for example a rotary valve with a ball valve. The lock container 7 is connected directly to the reactor 1 via a downpipe 10 which opens into the fluidized bed 9 .

Erfindungsgemäß weist der Schleusenbehälter 7 zusätzlich noch eine Einrichtung 11 auf, mittels welcher er von außen beheizt werden kann. Weiterhin ist eine Heizeinrichtung 12 innerhalb des Schleusenbehälters vorgesehen. Beide Heizein­ richtungen 11 und 12 können unmittelbar miteinander verbun­ den, aber auch voneinander getrennt sein. Beide Heizeinrich­ tungen 11 bzw. 12 werden über Rohrleitungen 13 gespeist, die entweder mit einem Wärmetauscher 14 am Ausgang des Gases 5 oder mit einem Wärmetauscher 15 am unteren Ende des Reaktors 1 verbunden sind. Zwischen diesem und dem Wärmetauscher 15 in Form eines Restkokskühlers ist ein Abzugsorgan 16, beispielsweise eine Zellenradschleuse oder ein Extruder angeordnet, über welche Asche und Restkoks 17 aus dem Reaktor 1 abgezogen werden.According to the invention, the lock container 7 additionally has a device 11 by means of which it can be heated from the outside. Furthermore, a heating device 12 is provided within the lock container. Both Heizein devices 11 and 12 can be directly connected to each other, but can also be separated. Both Heizeinrich lines 11 and 12 are fed via pipes 13 , which are either connected to a heat exchanger 14 at the outlet of the gas 5 or to a heat exchanger 15 at the lower end of the reactor 1 . Between this and the heat exchanger 15 in the form of a residual coke cooler, an extraction element 16 , for example a cellular wheel sluice or an extruder, is arranged, via which ash and residual coke 17 are removed from the reactor 1 .

Zum Eintragen von Braunkohle 2 in den Reaktor 1 wird zunächst die Dosiervorrichtung 9 zwischen dem Schleusenbe­ hälter 7 und dem Reaktor 1 druckdicht verschlossen. Die Zuführleitung 6 wird geöffnet, so daß der Schleusenbehälter 7 drucklos wird und Braunkohle 2 zugegeben werden kann. Nachdem die Schüttung 8 innerhalb des Schleusenbehälters 7 erreicht ist, wird die Zufuhr 6 der Braunkohle 2 abgeschal­ tet. Der Schleusenbehälter wird druckdicht verschlossen. Über Zuführungsleitungen 18 wird sodann die Schüttung 8 innerhalb des Schleusenbehälters 7 mit einem Hilfsgas, beispielsweise Rohgas, auf einen Druck vorgespannt, der etwas niedriger ist als der jeweilige Umwandlungsdruck von beispielsweise 80 bar im Reaktor 1 und beispielsweise 75 bar beträgt. Beim Eintragen in den Schleusenbehälter 7 ist die vorgetrocknete Braunkohle 2 bereits auf Temperaturen von über 100°C vorgewärmt. Nach Erreichen der Schüttungshöhe 8 wird sodann der Schleusenbehälter 7 über die Heizeinrichtung 11 und die Schüttung 8 über die Heizeinrichtung 12 auf Temperaturen zwischen 200 und 450°C, vorzugsweise 250 bis 350°C aufgeheizt. Bei diesen Temperaturen treten Mengen an Kohlendioxid CO₂ aus der Schüttung 8 der Braunkohle 2 aus, wie das beispielsweise schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Das Diagramm zeigt, daß bei Temperaturen zwischen 300 und 400°C in der Braunkohlenschüttung eine Menge an CO₂ in der Größenordnung von etwa 4,5 × 105 Mol/g min austritt. Die austretende Menge an CO₂ ist im wesentlichen unabhängig vom jeweiligen Druckniveau. For the insertion of brown coal 2 in the reactor 1, the metering container 9 between the Schleusenbe 7 and the reactor 1 is first pressure-tightly closed. The feed line 6 is opened so that the lock container 7 is depressurized and lignite 2 can be added. After the bed 8 is reached within the lock container 7 , the supply 6 of the brown coal 2 is switched off. The lock container is closed pressure-tight. Via feed lines 18 , the bed 8 is then biased within the lock container 7 with an auxiliary gas, for example raw gas, to a pressure which is somewhat lower than the respective conversion pressure of, for example, 80 bar in the reactor 1 and, for example, 75 bar. When entering the lock container 7 , the pre-dried lignite 2 has already been preheated to temperatures above 100 ° C. After the bed height 8 has been reached , the lock container 7 is then heated to temperatures between 200 and 450 ° C., preferably 250 to 350 ° C., via the heating device 11 and the bed 8 via the heating device 12 . At these temperatures, amounts of carbon dioxide CO ₂ emerge from the bed 8 of the lignite 2 , as is shown schematically in FIG. 2, for example. The diagram shows that at temperatures between 300 and 400 ° C in the brown coal bed an amount of CO ₂ in the order of about 4.5 × 105 mol / g min emerges. The amount of CO ₂ escaping is essentially independent of the respective pressure level.

Durch das Ausgasen des CO₂ aus der aufgeheizten Braunkohle 2 erhöht sich der Druck im Schleusenbehälter 7 auf einen Wert, der geringfügig größer ist als der Umwandlungsdruck im Reaktor 1. Daraufhin wird das Dosierorgan 9 geöffnet, so daß über das Fallrohr 10 die gewünschte Menge an Braunkohle 2 in die Wirbelschicht 3 des Reaktors 1 eingetragen wird.The outgassing of the CO ₂ from the heated lignite 2 increases the pressure in the lock container 7 to a value which is slightly higher than the conversion pressure in the reactor 1 . Then the dosing member 9 is opened so that the desired amount of lignite 2 is introduced into the fluidized bed 3 of the reactor 1 via the downpipe 10 .

Claims (3)

1. Verfahren zum Eintragen von feinkörniger, bis auf weniger als 12 Gew.-% Restfeuchte vorgetrockneter Braunkohle in einen Gaserzeugungsreaktor, wobei sie über einen Vorlagebe­ hälter in einen druck- und temperaturfesten Schleusenbehäl­ ter gebracht wird, in dem sie mit einem Hilfsgas auf einen Druck annähernd dem Umwandlungsdruck bespannt wird, und die Braunkohle anschließend über ein Dosierorgan mittels Fallrohren in den Gaserzeugungsreaktor einfließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Braunkohle bei geschlossenem Schleusenbehälter solange aufgeheizt wird, bis sie unter Drucksteigerung auf einen Wert gleich der geringfügig höher als der Umwandlungsdruck Temperaturen zwischen 200 bis 450°C, vorzugsweise 250 bis 350°C erreicht hat.1. A method for entering fine-grained, up to less than 12 wt .-% residual moisture pre-dried lignite in a gas generating reactor, wherein it is brought via a Vorlagebe container in a pressure and temperature-resistant lock container in which it is pressurized with an auxiliary gas approximately the conversion pressure is covered, and the lignite then flows into the gas generating reactor via a metering device by means of downpipes, characterized in that the lignite is heated with the lock container closed until it increases under pressure to a value slightly higher than the conversion pressure, temperatures between 200 up to 450 ° C, preferably 250 to 350 ° C. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleusenbehälter von außen und/oder innen aufgeheizt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the lock container is heated from the outside and / or inside becomes. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme zum Aufheizen der Braunkohle aus dem Umwand­ lungsprozeß, insbesondere dem Gasstrom bzw. dem Restkoks, ausgekoppelt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the heat for heating the lignite from the conversion development process, in particular the gas stream or the residual coke, is decoupled.