DE3617802C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Vergasungsreaktor
zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden
Gasen aus festen Brennstoffen bei erhöhtem Druck in einem
Wirbelbett unter Verwendung von Vergasungsmitteln, wobei sich
unerhalb des Wirbelbetts ggf. ein Festbett aus festen Verga
sungsrückständen befindet, aus welchem die festen Vergasungsrück
stände abgezogen werden, und oberhalb des Wirbelbetts ein
Nachvergasungsraum angeordnet ist und das erzeugte Synthesegas
aus dem Nachvergasungsraum abgezogen und durch einen Abscheider
geleitet wird, in welchem wenigstens ein Teil der mitgeführten
Feststoffteilchen abgeschieden und über eine Rückführleitung in
das Wirbelbett zurückgeführt wird, während das Synthesegas in
zumindest vorgereinigtem Zustand den Abscheider verläßt, und in
die Rückführleitung an wenigstens einer Stelle zur Auflockerung
der darin befindlichen Feststoffteilchen Gas eingeblasen wird.
Zur Durchführung dieses Verfahrens wird im allgemeinen ein
Vergasungsreaktor benutzt, der einen unteren, konischen Teil
aufweist, in welchem der zu vergasende Brennstoff durch das
Vergasungsmittel aufgewirbelt wird. Das so entstehende
Wirbelbett, innerhalb dessen sich die Brennstoffteilchen in
ständiger Bewegung befinden, hat eine untere und eine obere
Grenze, die normalerweise nicht scharf ausgebildet sind. Die
untere Grenze wird durch das Festbett gebildet, das aus
feineren und gröberen, ggf. zusammengesinterten festen
Vergasungsrückständen besteht. Am unteren Ende des Festbet
tes wird die Asche aus dem Reaktor abgezogen.
Aus der stark bewegten oberen Begrenzungsfläche des Wirbel
betts treten zusammen mit dem innerhalb des Wirbelbetts
erzeugten Gas und ggf. überschüssigen Vergasungsmitteln
Brennstoffteilchen aus. Diese Teilchen gelangen in einen den
konischen, unteren Teil des Reaktors nach oben hin ver
längernden, im allgemeinen zylindrischen Teil, innerhalb
dessen sich die Nachvergasungszone befindet. In diese werden
ebenfalls Vergasungsmittel eingeführt, um die aus dem
Wirbelbett herausgerissenen Brennstoffteilchen noch mög
lichst weitgehend zu vergasen. Auch in der Nachvergasungs
zone befinden sich die Brennstoffteilchen und das erzeugte
Gas in heftiger Bewegung, ohne daß jedoch alle Teilchen in
das Wirbelbett zurücksinken. Vielmehr wird ein großer Anteil
der Teilchen zusammen mit dem Produktgas am oberen Ende des
Reaktors aus diesem ausgetragen. Diese Teilchen müssen in
Abscheidern, die normalerweise als Zyklone ausgebildet sind,
aus dem Produktgas ausgeschieden werden.
Die im Zyklon abgeschiedenen Feststoffteilchen enthalten
noch soviel Kohlenstoff, daß sich deren Rückführung in den
Reaktor lohnt. Bei vermehrter Zufuhr von Vergasungsmitteln
in das Wirbelbett kann sogar ein Betriebszustand erreicht
werden, der als "zirkulierende Wirbelschicht" bezeichnet
wird. Dabei kommt es nicht mehr zur Ausbildung einer oberen
Begrenzung des Wirbelbettes. Vielmehr wird soviel Verga
sungsmittel zugeführt, daß die überwiegende Menge der
Brennstoffteilchen in den Nachvergasungsraum und von da aus
in den Abscheider gelangt und somit ohnehin zurückgeführt
werden muß, wenn ein ausreichender Vergasungsgrad erzielt
werden soll.
Die Rückführleitung, durch die die im Zyklon abgeschiedenen
Feststoffteilchen wieder in den Reaktor zurückgeführt
werden, erstreckt sich zwischen dem Zyklon, und zwar im
allgemeinen zwischen dem unteren Teil desselben, und dem
Reaktor, wobei normalerweise die Anordnung so getroffen ist,
daß die Rückführleitung im Bereich des Wirbelbetts, also im
unteren Bereich des Reaktors in diesen mündet. Demzufolge
bilden der Innenraum des Reaktors, der Abscheider und die
Rückführleitung ein in sich geschlossenes System. Dabei wird
die Rückführleitung einen wesentlich geringeren Querschnitt
aufweisen als der Innenraum des Reaktors über den größten
Teil der axialen Erstreckung desselben, wobei während des
Betriebs des Reaktors der Querschnitt der Rückführleitung
zumindest im unteren Bereich, welcher der Mündung in den
Reaktor benachbart ist, durch das rückzuführende Material
ausgefüllt sein soll. Auf diese Weise wird verhindert, daß
aus dem Reaktor bzw. aus dem in diesem befindlichen Wirbel
bett Feststoffteilchen direkt, also entgegen der Strömungs
richtung des rückzuführenden Materials, in die Rückführ
leitung gelangen und dadurch den Betrieb des Reaktors zum
Erliegen bringen. Andererseits hat jedoch das Vorhandensein
einer von den rückzuführenden Teilchen gebildeten Feststoff
säule in der Rückführleitung mit relativ geringem Quer
schnitt zur Folge, daß die rückzuführenden Feststoffteilchen
nicht mehr selbsttätig, also im wesentlichen nur unter der
Einwirkung der Schwerkraft, in den Reaktor gelangen.
Vielmehr hat die Praxis gezeigt, daß, wenn sich in der
Rückführleitung erst einmal eine solche Feststoffsäule
gebildet hat, deren vertikale Erstreckung etwa der des
Wirbelbettes entsprechen kann, das Material sich in der
Rückführleitung festsetzt und ohne zusätzliche Maßnahmen
nicht mehr nach unten in Richtung auf den Reaktor abfließt.
Dazu trägt auch ein innerhalb des Wirbelbettreaktors
vorhandenes Druckgefälle bei. Der Druck innerhalb des
Wirbelbettes ist höher als im Abscheider. Dieses Druckge
fälle wirkt entgegen der Bewegungsrichtung, in welcher sich
die rückzuführenden Feststoffteilchen durch die Rückführ
leitung bewegen sollen. Da die absolute Größe dieses
Druckgefälles mit zunehmendem Druck innerhalb des Reaktors
zunimmt, sind seine Auswirkungen auf das aus dem Abscheider
in den Reaktor rückzuführende Material bei modernen Verga
sungsreaktoren, die unter einem Überdruck von 20 bar und
mehr betrieben werden, entsprechend groß.
Aus den US-PS 38 40 353 und 39 57 475 sind zwar jeweils
ein Verfahren und ein Vergasungsreaktor zur Herstellung von
Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenen Gasen aus festen
Brennstoffen in einem Wirbelbett unter Verwendung von
Vergasungsmitteln bekannt, wobei in die Rückführleitung
zwischen Abscheider und Wirbelbett Gas zur Auflockerung der
darin befindlichen Feststoffteilchen eingeblasen wird, um so
letztere in einem fluidisierten Zustand zu halten. Eine
solche Verfahrensführung läßt jedoch das vorerwähnte
Druckgefälle unberücksichtigt. Sie mag bei unter Normaldruck
betriebenen Vergasungsreaktoren jedenfalls dann möglich
sein, wenn besondere Vorkehrungen, z. B. in Form einer
syphonartige Ausgestaltung der Rückführungsleitung, getroffen
sind. Bei unter Überdruck betriebenen Vergasungsreaktoren
wäre ein solches kontinuierlich betriebenes Wirbelbett
aufgrund des größeren Druckgefälles zwischen Abscheider und
dem Innenraum des eigentlichen Vergasungsreaktors nicht
aufrechtzuerhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der
einleitend beschriebenen Art so zu verbessern, daß unab
hängig von der Menge der aus dem Abscheider in den Reaktor
zurückzuführenden Feststoffteilchen ein einwandfreier
Dauerbetrieb des Vergasungsreaktors gewährleistet ist. Dabei
soll insbesondere vermieden werden, daß Feststoff und/oder
Gas unmittelbar aus dem Wirbelbett in die Rückführleitung
bis an den Abscheider gelangen, da, unabhängig von anderen
Beeinträchtigungen des Betriebes, dadurch die Abscheidungs
leistung des Abscheiders beeinträchtigt würde. Trotz des
verhältnismäßig kleinen Querschnitts der Rückführleitung
soll unter allen betrieblichen Umständen gewährleistet sein,
daß die rückzuführenden Feststoffteilchen in Abhängigkeit
von den jeweiligen Gegebenheiten, also ggf. von Menge,
Vergasungsdruck und Zeit, kontrollierbar in den Reaktor
zurückgeführt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das
Gas impulsartig in die Rückführleitung eingeblasen wird. Als
besonders zweckmäßig hat sich eine Verfahrensführung
herausgestellt, bei welcher in die Rückführleitung an
mehreren, in Längsrichtung der Rückführleitung Abstände
voneinander aufweisenden Stellen Gas eingeblasen wird und
wenigstens ein Teil der Gasströme impulsartig in die
Rückführleitung eingeblasen wird.
Das impulsartige Einblasen von Gas in die Rückführleitung
hat gegenüber dem Verfahren nach den US-PS 38 40 353 und
39 57 457 auch den Vorteil, daß weniger Gas verbraucht wird.
Dies ist auch deshalb von Bedeutung, weil eine zu große in
die Rückführleitung eingeblasene Gasmenge, die zumindest
überwiegend nach oben in Richtung auf den Zyklon strömt, die
Abscheideleistung des Zyklons verringert.
Als zweckmäßig hat sich eine Betriebsweise herausgestellt,
bei welcher an der zuunterst, also der Mündung der Rückführ
leitung in den
Reaktor benachbarten Einblasstelle das Gas kontinuierlich
und an allen anderen, darüber in Abständen befindlichen
Stellen das Gas stoßweise, also impulsartig in die Rückführ
leitung eingeblasen wird.
Besonders vorteilhaft ist eine Betriebsweise, bei welcher
zumindest zeitweilig das impulsartige Einblasen des Gases an
den Einblasstellen zeitlich versetzt derart erfolgt, daß von
zwei in Längsrichtung der Rückführleitung einen Abstand
aufweisenden Einblasstellen an der jeweils näher am Reaktor
positionierten Einblasstelle das Einblasen früher beginnt
und ggf. auch früher endet als an der vom Reaktor weiter
entfernt positionierten Einblasstelle. Dadurch wird er
reicht, daß die in der Rückführleitung befindliche Fest
stoffsäule von unten nach oben fortschreitend, also entgegen
der Fließrichtung des Feststoffes in der Rückführleitung,
eine Auflockerung erfährt, die einmal dazu führt, daß
unterhalb des durch einen Gasimpuls an einer bestimmten
Position aufgelockerten Bereichs der Feststoffsäule der
Feststoff ebenfalls bereits aufgelockert, ggf. bereits
abgeflossen ist. Zum anderen läßt sich auf diese Weise der
Fließvorgang innerhalb der Rückführleitung bezüglich Menge
und Zeit gut beeinflussen, so daß über die Steuerung der
Gasimpulse, insbesondere auch deren zeitliche Versetzung die
Geschwindigkeit bestimmt werden kann, mit der der Feststoff
aus der Rückführleitung in den Reaktor abfließt. Dabei kann
die Menge des einzublasenden Gases abhängig sein von der
Menge des in der Rückführleitung vorhandenen bzw. des in den
Reaktor rückzuführenden Feststoffes. Auch die Anzahl der
Gasimpulse kann abhängig sein von der Menge des in der
Rückführleitung befindlichen bzw. des in den Reaktor
rückzuführenden Feststoffes. Dabei ist es möglich, die Menge
des einzublasenden Gases durch die Erhöhung der Anzahl der
Gasimpulse pro Zeiteinheit zu vergrößern, wenngleich diese
Abhängigkeit nicht zwingend ist, da ohne weiteres die
Möglichkeit besteht, ein bestimmtes Gasvolumen auf eine
kleinere oder größere Anzahl von Gasimpulsen zu verteilen,
wobei dann jeweils das pro Impuls eingeblasene Gasvolumen
sich ändert.
Die Dauer eines Impulses kann 0,1 bis 2 s, vorzugsweise 1 s
betragen. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, zwischen zwei
aufeinanderfolgenden Impulsen eine Pause vorzusehen, die 1
s, vorzugsweise 0,1 s dauert. Bei der vorerwähnten Steuerung
der Impulse derart, daß das Einblasen an in Längsrichtung
der Rückführleitung Abstände voneinander aufweisenden
Einblasstellen im vorbeschriebenen Sinn zeitlich versetzt
erfolgt, kann die Zeitverschiebung zwischen den Impulsen
zweier benachbarter Einblasstellen so groß sein, daß der
Impuls an der jeweils in der zeitlichen Reihenfolge zweiten
Einblasstelle erst beginnt, nachdem der Impuls in der
zeitlich davor liegende Einblasstelle beendet ist. Anderer
seits ist es auch möglich, die Impulse zeitlich einander
mehr oder weniger überschneiden zu lassen.
Die Steuerung der Menge des eingeblasenen Gases bzw. der
Anzahl der Gasimpulse kann in Abhängigkeit von der Tempera
tur in der Rückführleitung erfolgen. Als Einblasgas kann
Inertgas, z. B. Co2 oder Stickstoff oder rückgeführtes
Prozeßgas verwendet werden.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel im Schema der
Längsschnitt durch einen unter Überdruck arbeitenden Winkler-
Wirbelbett-Reaktor dargestellt.
Der Vergasungsprozeß zur Herstellung eines Produktgases,
welches vor allem H2 und CO enthalten wird, läuft in einem
Reaktor 10 ab, in dessen unterem, von oben nach unten
konisch sich verjüngenden Bereich 12 sich das Wirbelbett 14
befindet. An den konischen Bereich schließt sich bei dem in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel nach oben
hin ein zylindrischer Bereich 16 an, der die Nachvergasungs
zone 18 enthält.
An seinem unteren Ende geht der Reaktor 10 in einen kurzen
Schacht 20 über, an dessen Ende eine Förder- und Kühl
schnecke 22 angeordnet ist. Durch den Schacht 20 und die
Schnecke 22 werden die festen Vergasungsrückstände abge
zogen, die überwiegend Asche enthalten und sich unterhalb
des Wirbelbetts 14 in einem Festbett 24 sammeln.
Der zu vergasende feste Brennstoff wird durch eine Schnecke
26 aus einem Vorratsbehälter 28 in den Reaktor 10 einge
bracht. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs
beispiel tritt der feste Brennstoff unterhalb der oberen
Begrenzung 30 des Wirbelbettes 14 in letzteres ein. Bei dem
Brennstoff kann es sich z. B. um vorgetrocknete Braunkohle,
die einen Wassergehalt von 12-18% und eine Körnung
zwischen 0 und 5 mm aufweist, handeln. Es sind jedoch auch
andere kohlenstoffhaltige Brennstoffe verwendbar, z. B. Torf
oder Kohlen, die höher inkohlt sind als Braunkohle.
Der Reaktor 10 ist mit mehreren Zuleitungen für gasförmige
Medien, die als Vergasungsmittel dienen, versehen. Die am
weitesten unten befindlichen Zuleitungen 32 münden in den
Schacht 20 und dienen zur Zuführung eines gasförmigen Mediums
zur Auflockerung des Festbettes 24. Bei diesem Medium kann
es sich um ein endothermes Vergasungsmittel, beispielsweise
Dampf oder CO2, aber auch um ein inertes Medium, z. B.
Stickstoff, handeln.
In dem oberhalb des Schachtes 20 befindlichen konischen Bereich
12 des Reaktors 10 sind in vertikale Abstände voneinander
aufweisenden Ebenen angeordnete Düsen für die Zuführung von
Vergasungsmittel vorgesehen. Durch die Zuleitungen 34, 36 in
den unteren Ebenen wird vorzugsweise endotherme Umsetzungen
bewirkendes Vergasungsmittel zugeführt. In den Zuleitungen 40,
41 werden sauerstoffhaltige Vergasungsmittel zugeführt.
Weitere Zuleitungen 44, 45 und 46 münden in den Nachreak
tionsraum 18. Über diese Zuleitungen werden normalerweise
exotherme und endotherme Umsetzungen bewirkende Vergasungs
mittel in den Nachreaktionsraum 18 eingeführt.
Der zu vergasende Brennstoff wird durch die Schnecke 26 im
Bereich des Wirbelbettes 14 in den Reaktor 10 eingetragen.
Im Wirbelbett 14 werden die Brennstoffpartikel durch die
Vergasungsmittel, die Entgasungsprodukte, den durch Ver
dampfen des im Brennstoff enthaltenen Wasser entstehenden
Dampf und die Umsetzungsprodukte fluidisiert. Die sehr
kleinen, annähernd staubförmigen Bestandteile des in das
Wirbelbett eingeführten festen Brennstoffs werden verhält
nismäßig schnell durch das die obere Begrenzung des Wirbel
bettes 30 nach oben durchströmende Gas in den Nachreaktions
raum 18 mitgerissen, in welchem sie zu einem großen Teil
umgesetzt werden. Das Ausmaß der Zuführung von Vergasungs
mitteln durch die Zuleitungen 44, 45, 46 in den Nachreak
tionsraum 18 hinein hängt insbesondere von der Menge des im
Nachreaktionsraum 18 umzusetzenden festen Kohlenstoffs ab.
Die schweren Partikel innerhalb des Wirbelbettes 14 sinken
durch letzteres hindurch und gelangen so in das Festbett 24.
Bei diesen schwereren Partikeln kann es sich einmal um
gröbere, überwiegend kohlenstoffhaltige Partikel handeln,
die zu groß sind, als daß sie von dem das Wirbelbett von
unten nach oben durchströmenden Gas getragen werden könnten.
Zum anderen sedimentieren solche Partikel durch das Wirbel
bett 14 hindurch nach unten auf das Festbett 24, deren
Gewicht im Verhältnis zur Korngröße zu hoch ist. Es kann
sich dabei sowohl um kohlenstoffhaltige Partikel mit hohem
Aschegehalt als auch um Partikel handeln, die ausschließlich
aus nicht vergasbaren Substanzen bestehen.
Das im Reaktor 10 erzeugte Produktgas 65 wird durch eine na
he dem oberen Ende des Reaktors 10 von diesem abgehende Lei
tung 50 abgezogen und, nach Vorreinigung in einem Zyklon
52, nachgeordneten Einrichtungen, z. B. für die Gasreinigung
zugeführt. Die im Zyklon 52 abgeschiedenen Feststoffpar
tikel, die im allgemeinen noch Kohlenstoff enthalten,
gelangen über den unteren Ausgang 66 des Zyklons in eine
Rückführleitung 69, deren unteres Ende 62 im Bereich des
Wirbelbettes 14 mit dem Reaktor 10 verbunden ist. Das von den
abgeschiedenen Feststoffteilchen gereinigte Gas 65 verläßt
Zyklon 52 durch ein Tauchrohr 67 über eine Leitung 68.
Die Rückführleitung 69 für die im Zyklon 52 abgeschiedenen
Feststoffteilchen mündet etwa in Höhe der Schnecke 26 in den
Reaktor 10. Die Feststoffteilchen fließen aus dem unteren Bereich
des Zyklons 66 nach unten in die Rückführleitung 69, deren
Querschnitt im Bereich 62 zwischen der Mündung 60 in den Reaktor
10 und etwa dem Niveau 61 von den Feststoffteilchen ausgefüllt
ist. Die so innerhalb der Rückführleitung 69 sich bildende Säule
aus Feststoffteilchen stellt eine Sperre dar, die es verhin
dert, daß aus dem Reaktor 10 Feststoffteilchen und Gas durch die
Rückführleitung 69 direkt in dem Bereich des als Zyklon ausgebil
deten Abscheiders 52 gelangen.
Da die Rückführleitung 69 einen verhältnismäßig kleinen Quer
schnitt aufweist und zudem der im Bereich des Zyklons 52 herr
schende Druck merklich geringer ist als der Druck im Wirbelbett
14, so daß ein der Schwerkraft entgegenwirkendes Druckgefälle
zwischen der Mündung 60 der Rückführleitung 69 in den Reaktor
10 einerseits und dem Zyklon 52 andererseits existiert, ist
ohne besodere Maßnahmen keine Gewähr dafür gegeben, daß über
längere Zeiträume unten soviel Feststoffteilchen aus der Rück
führleitung 69 in den Reaktor 10 eintreten, wie oben aus dem
Zyklon 52 in die Rückführleitung gelangen. Unabhängig vom
vorerwähnten Druckgefälle ist auch aufgrund des kleinen Quer
schnitts der Rückführleitung 69 damit zu rechnen, daß sich die
darin befindlichen Partikel festsetzen, so daß selbst dann, wenn
sich in der Rückführleitung 69 eine Feststoffsäule bildete, deren
Höhe und somit deren Gewicht ausreicht, das Druckgefälle zu
kompensieren, ein einwandfreies und ungestörtes Abfließen der
diese Säule bildenden Feststoffteilchen in den Reaktor 10 nicht
gewährleistet wäre.
Zur betriebsnotwendigen Rückführung der Feststoffteilchen aus der
Rückführleitung 69 in den Reaktor 10 sind in die Rückführleitung
69 mündende Düsen 81 für ein gasförmiges Medium vorgesehen. Diese
Düsen 81 sind in Längsrichtung der Rückführleitung 69 in Abstän
den voneinander angeordnet. Sie werden über zwischengeschaltete
Steuerventile 70 bis 77 von einer gemeinsamen Druckmittelquelle
78 mit einem Gas gespeist, bei dem es sich beispielsweise um CO2
oder auch um rückgeführtes Produktgas handeln kann, welches vom
Gasstrom 65 an geeigneter Stelle abgezweigt wird. Die Steuerven
tile 71-77 werden von einem gemeinsamen Regler 79 betätigt, mit
dem sie über eine Leitung 80 verbunden sind. Das Druckniveau des
Gases 78 wird etwas höher sein als das Druckniveau im Wirbelbett
14. Der Regler 79 steuert die einzelnen Ventile 71-77 an und
gibt dabei jeweils kurzzeitig einen Gasstrom von bestimmter Menge
frei, der über die Düsen 81 impulsartig in den unteren Bereich
der Rückführleitung 69 gelangt. Dabei kann so vorgegangen
werden, daß die Ventile 70-77 aufeinanderfolgend derart einen
kurzzeitigen Gasimpuls bewirken, daß zunächst ein Gasimpuls
durch das Ventil 70 bzw. die zugeordnete Düse 81 in die
Mündung 60 der Rückführleitung 69 gegeben wird und danach
zeitlich versetzt Gasimpulse durch die anderen Ventile in die
Rückführleitung 69 eingeführt werden, wobei der zeitliche Abstand
vom ersten, durch das Ventil 70 bewirkten Gasimpuls mit
zunehmender Entfernung des jeweiligen Ventils vom ersten Ventil
70 zunimmt. Dadurch wird der in der Rückführleitung 69 stehende
Feststoff von unten nach oben fortschreitend aufgelockert, so daß
die Partikel unter der Einwirkung ihres Gewichts nach unten
strömen und in das Wirbelbett 14 gelangen, andererseits jedoch
keine schlagartige Entleerung der Rückführleitung 69 erfolgt, so
daß immer soviel Feststoff in letzterer verbleibt, daß dieser als
Sperre gegenüber dem Innenraum des Reaktors 10 wirkt und somit
verhindert wird, daß Gas und Feststoff aus dem Innenraum des
Reaktors 10 direkt durch die Rückführleitung 69 in den Zyklon 52
gelangen.
Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise kann in Abhängigkeit
von der Menge des in die Rückführleitung 69 aus dem Zyklon 52
kommenden Feststoffes so angewendet werden, daß, sobald der
Gasimpuls durch das am weitesten oben befindliche Ventil 77 in
die Rückführleitung 69 eingeführt worden ist, der Zyklus wieder
von vorn mit einem durch das Ventil 70 eingeführten Gasimpuls
beginnt.
Es ist im Bedarfsfall auch möglich, nach Betätigung des letzten
Ventils 77 zunächst eine größere Pause eintreten zu lassen, bevor
der nächste Impulszyklus durch Betätigen des Ventils 70 beginnt.
Dies hängt ab von der Menge des Feststoffes, der aus dem Zyklon
52 in die Rückführleitung 69 gelangt und somit von der Geschwin
digkeit, mit welcher die Feststoffpartikel aus der Rückführ
leitung 69 in den Reaktor 10 eingeleitet werden müssen. Es ist
auch möglich, im Bedarfsfall den Impulszyklus nicht über die
gesamte Anzahl der vorhandenen Ventile 70-77 ablaufen zu
lassen, sondern beispielsweise nur durch die Ventile 70-75
Gasimpulse in die Rückführleitung 69 zu geben. Wie im einzel
nen verfahren wird, hängt von den jeweiligen Gegebenheiten,
insbesondere der pro Zeiteinheit in der Rückführleitung 69 sich
sammelnden Feststoffmenge ab.
Die Betätigung der einzelnen Ventile 70-77 kann in einfacher
Weise über den Regler 79 erfolgen, dem die Temperatur in der
Rückführleitung 69 erfassende Temperaturfühler 57-59
zugeordnet sind, die jenem Bereich der Rückführleitung 69
zugeordnet sind, in welchem die Düsen 81 der Ventile 70-77
sich befinden. Bei hohem Feststoffdurchsatz durch die Rückführ
leitung 69 stellt sich innerhalb derselben ein Temperaturniveau
ein, welches nicht wesentlich unter dem Temperaturniveau inner
halb der Wirbelschicht 14 und üblicherweise im Bereich zwischen
800 und 1000°C liegt. Verlangsamt sich die Rückführung des
Feststoffes, so ist an den Temperaturmeßstellen 57-59 ein
unmittelbares Absinken des Temperaturniveaus auf niedrigere Werte
feststellbar. Diese Änderung in der Temperatur läßt erkennen, daß
die Rückführung des Feststoffes aus der Leitung 69 in das
Wirbelbett 14 hinein zu langsam erfolgt. Durch über die Leitung
64 von den Temperaturmeßstellen dem Regler 79 zugeführte Signale
wird der Regler veranlaßt, die Impulsfolge zu beschleunigen. Im
umgekehrten Fall, also wenn weniger Feststoff aus dem Zyklon 52
zugeführt wird und demzufolge weniger Feststoff am unteren Ende
der Rückführleitung 69 in das Wirbelbett 14 abzuleiten ist, kann
die Impulsfolge verlangsamt werden.
Abweichend von der vorbeschriebenen Betriebsweise ist es auch
möglich, das untere Ventil 70 permanent in Offenstellung zu
lassen, so daß kurz vor der Mündung 60 des Rückführrohres 62 in
den Reaktor 10 ein kontinuierlicher Gasstrom in die Rückführ
leitung 69 eintritt.
Anstelle der Betätigung der Ventile 70-77 bzw. 71-77 über
die Temperatur besteht auch die Möglichkeit, die Ventile und
damit die durch diese bewirkten Gasimpulse über den an den
jeweiligen Stellen der Rückführleitung herrschenden Druck zu
betätigen. Welcher der beiden Möglichkeiten - Druck oder
Temperatur - der Vorzug gegeben wird, hängt von den jewei
ligen betrieblichen Gegebenheiten ab. Die Düsen 81 bestehen aus
üblichen hochwarmfesten Werkstoffen. Für die Ventile 70-77
können handelsübliche pneumatische Schaltventile verwendet
werden. Ihre Anordnung in möglichst gleich großen Abständen von
und entlang der Rückführleitung 69 ist zweckmäßig, um Unge
nauigkeiten durch unterschiedliche Leitungslängen zwischen
den Ventilen und den Düsen 81 auszuschließen. Der Abstand
zwischen den Ventilen kann in der Größenordnung von 10 cm
liegen. Der Durchmesser der Rückführleitung 69 kann beispiels
weise 20 cm betragen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid
enthaltendem Gas aus festen Brennstoffen bei erhöhtem Druck in
einem Wirbelbett unter Verwendung von Vergasungsmitteln, wobei
sich unterhalb des Wirbelbetts ggf. ein Festbett aus festen
Vergasungsrückständen befindet, aus dem die festen Vergasungs
rückstände abgezogen werden, und oberhalb des Wirbelbetts ein
Nachvergasungsraum angeordnet ist und das erzeugte Gas aus dem
Nachvergasungsraum abgezogen und durch einen Abscheider geleitet
wird, in welchem wenigstens ein Teil der mitgeführten Feststoff
teilchen abgeschieden und über eine Rückführleitung in den
Reaktor zurückgeführt wird, während das Produktgas in zumindest
vorgereinigtem Zustand den Abscheider verläßt, und in die
Rückführleitung an wenigstens einer Stelle zur Auflockerung der
darin befindlichen Feststoffteilchen Gas eingeblasen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gas impulsartig in die Rückführ
leitung eingeblasen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die
Rückführleitung an mehreren, in Längsrichtung der Rückführleitung
Abstände voneinander aufweisenden Stellen Gas eingeblasen wird
und wenigstens ein Teil der Gasströme impulsartig in die Rück
führleitung eingeblasen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
impulsartige Einblasen des Gases an den Einblasstellen zeitlich
versetzt derart erfolgt, daß von zwei in Längsrichtung der
Rückführleitung einen Abstand voneinander aufweisenden Einblas
stellen an der jeweils näher am Reaktor positionierten Einblas
stelle das Einblasen des Gases früher beginnt als an der vom
Reaktor weiter entfernt positionierten Einblasstelle.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dauer eines Impulses 0,1-2 Sek.,
vorzugsweise 1 Sek., beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen
eine Pause vorgesehen ist, die bis zu 1 Sek., vorzugsweise 0,1
Sek. beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuerung von Geschwindigkeit bzw. Menge
des eingeblasenen Gases bzw. der Anzahl der Gasimpulse in
Abhängigkeit von der Temperatur in der Rückführleitung erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Inertgas, z. B. CO2, und/oder rückgeführtes Produktgas in die
Rückführleitung eingeblasen wird.
8. Vergasungsreaktor zur Erzeugung eines Wasserstoff und Kohlen
monoxid enthaltenden Produktgases aus festen Brennstoffen bei
erhöhtem Druck unter Verwendung von Vergasungsmitteln mit einem
Wirbelbett, einem unterhalb des Wirbelbetts ggf. befindlichen
Feststoff aus festen Vergasungsrückständen, einer Einrichtung zum
Einführen der Brennstoffe in den Reaktor, einem oberhalb des
Wirbelbetts angeordneten Nachvergasungsraum, einem Abscheider zum
Abscheiden mindestens eines Teils der im Produktgas enthaltenen
Feststoffteilchen und einer Leitung zur Rückführung der abge
schiedenen Feststoffteilchen in den Reaktor, dadurch gekennzeich
net, daß die Rückführleitung (69) wenigstens in ihrem an dem
Reaktor (10) anschließenden Bereich (62) mit wenigstens einer
Einblasdüse (81) für ein Gas versehen ist.
9. Vergasungsreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere in Längsrichtung der Rückführleitung (69) Abstände
voneinander aufweisende Einblasdüsen (81) vorgesehen sind und in
die Zuleitungen für die Düsen (81) Ventile (70-77) eingeschal
tet sind, die ein impulsartiges Einblasen der Gasströme in die
Rückführleitung (69) ermöglichen.
10. Vergasungsreaktor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Einblasdüse(n) (81) in Abhängigkeit von der
Temperatur in der Rückführleitung (69) betätigt wird bzw. werden.
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