DE966359C - Verfahren zur Erzeugung von Brenngas durch Vergasen entgaster Brennstoffe unter erhoehtem Druck - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung von Brenngas durch Vergasen entgaster Brennstoffe unter erhoehtem Druck

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DE966359C
DE966359C DEK1401A DEK0001401A DE966359C DE 966359 C DE966359 C DE 966359C DE K1401 A DEK1401 A DE K1401A DE K0001401 A DEK0001401 A DE K0001401A DE 966359 C DE966359 C DE 966359C
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gas
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gasifying
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DEK1401A
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Friedrich Totzek
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Beazer East Inc
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Koppers Co Inc
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15Details of feeding means
    • C10J2200/156Sluices, e.g. mechanical sluices for preventing escape of gas through the feed inlet
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
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Description

  • Verfahren zur Erzeugung von Brenngas durch Vergasen entgaster Brennstoffe unter erhöhtem Druck Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Brenngases durch Vergasen entgaster Brennstoffe (Koks) mit Luft und gegebenenfalls Wasserdampf unter erhöhtem Druck, bei dem das erzeugte heiße Nutzgas von erhöhtem Druck und mit einer Temperatur über 6oo' in einer Turbine zum Antrieb eines die Vergasungsluft auf den Arbeitsdruck des Gaserzeugers verdichtenden Kompressors verwendet wird.
  • Derartige Verfahren sind für die Vergasung von mittel- bzw. grobstöckigem Koks verwendet worden. Auch bei bituminösen grobstöckigen Brennstoffen, wie Steinkohle, hat man die durch Druck und Temperatur gegebene Energie des unter erhöhtem Druck erzeugten Nutzgases zur Krafterzeugung herangezogen. Schwierigkeiten machte aber immer noch die Verwertung von Koksgrus mit einer Körnung von o bis io mm, insbesondere dessen Vergasung. Es ist zwar in vielen Gaserzeugungsbetrieben üblich, in Gaserzeugern, die mit stückigem Steinkohlenkoks unter im wesentlichen normalem Druck betrieben werden, eine gewisse Menge Koksgrus mit zu verarbeiten. Die nähere Untersuchung dieser Art Gaserzeugung zeigt jedoch, daß hierbei nur eine sehr geringe Menge Koksgrus vergast wird, Der größte Teil des Koksgruses wird vielmehr von dem erzeugten Gas mitgerissen und unverändert aus dem Generatorgas abgeschieden. Dies hängt damit zusammen, daß die Gasgeschwindigkeit in den unter normalem Druck arbeitenden Gaserzeugern zu hoch ist. Um in üblichen Gaserzeugern den im Koksgrus enthaltenen Kohlenstoff in demselben Ausmaß zu vergasen, wie den Kohlenstoff des Stückkokses von beispielsweise ao bis 40 mm Korngröße, muß man die Gasgeschwindigkeit im Brennstoffbett beträchtlich vermindern. Diese Verminderung geht so weit, daß ein Gaserzeuger mit einem Schachtdurchmesser von 3 m, der pro Tag 50 t eines Stückkokses der Korngröße 2o bis 40 mm durchsetzt, nur noch 5 t pro Tag eines feinkörnigen Kokses (Koksgrus) von i bis io mm vergast.
  • Führt man die Vergasung von Koksgrus unter erhöhtem Druck aus, so kann man zwar die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich steigern. Immerhin bleiben aber die in dein erheblichen Feinanteil des Koksgruses begründeten Schwierigkeiten bestehen. Das aus dem Gaserzeuger austretende Nutzgas enthält viel sehr feinen Koksstaub, der sich der Vergasung entzogen hat. Eine vorherige Entfernung der Feinstanteile aus dem Koksgrus, z. B. durch Absieben, ist kostspielig, zumal zu diesem Zweck der Koksgrus vorher mehr oder weniger stark getrocknet werden müßte.
  • Die Erfindung besteht nun darin, die an sich noch nicht bekannte Vergasung unter Druck von Koksgrus mit einer Heranziehung des bereits teilweise in einer Turbine entspannten Nutzgases zur Vorbereitung des Koksgruses auf die Vergasung in der Weise zu kombinieren, daß der Brennstoff (Koksgrus) vor Einführung in den Gaserzeuger durch eine Behandlung mit einem Strom des in der Turbine teilweise entspannten und noch warmen Nutzgases sowohl getrocknet als auch von den Staubanteilen unter etwa 3 mm befreit wird, wobei bemerkt sei, daß man bei mit grobstöckigem bituminösem Brennstoff arbeitenden Druckgaserzeugern schon Methoden benutzt hat, um den Brennstoff vor Einführung in den Gaserzeuger zu trocknen.
  • Es hängt im wesentlichen von den Eigenschaften der benutzten Gasturbine ab, wie sich die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Vergasungsverfahren gestaltet. Arbeitet die Gasturbine mit ausreichend hohem Wirkungsgrad, so kann man bei einem Arbeitsdruck im Gaserzeuger von etwa 15 atü mit der Gasturbine aus dem Nutzgas so viel mechanische Energie gewinnen, daß dadurch nicht nur der Kraftbedarf gedeckt wird, der für die Verdichtung der Vergasungsluft auf 15 atü aufzuwenden ist, sondern daß darüber hinaus noch eine nicht unbeträchtliche Energiemenge verfügbar bleibt, z. B. für die Erzeugung von elektrischem Strom.
  • Man kann damit rechnen, daß unter günstigen Bedingungen die Kosten für die Erzeugung von Brenngas bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Steinkohlenkoksgrus etwa 25% niedriger sind als bei der Verarbeitung von grobstöckigem Koks in üblichen Gaserzeugern, die unter normalem Druck betrieben werden.
  • Hierbei ist übrigens noch angenommen worden, daß der Heizwert des Nutzgases, welches bei der Vergasung von Koksgrus unter erhöhtem Druck erzeugt wird, gleich dem Heizwert von üblichem, unter normalem Druck aus Koksgrus erzeugtem Generatorgas ist, während tatsächlich in vielen Fällen das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehende Nutzgas infolge seines größeren Methangehaltes einen bedeutend höhereren Heizwert besitzt.
  • Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kommt also in den unter erhöhtem Druck arbeitenden Gaserzeuger ein Koksgrus zum Einsatz, der im wesentlichen die Korngröße 3 bis io mm hat und frei von Staub ist und aus dem die Feuchtigkeit im wesentlichen ausgetrieben ist.
  • Es hat sich gezeigt, daß das Nutzgas bei der Vergasung eines derartigen Koksgruses unter einem Druck von beispielsweise 15 atü praktisch keine festen Bestandteile enthält, die nicht in einem normalen Zyklon-Staubabscheider abgeschieden werden können, so daß das in die Turbine gelangende heiße, unter erhöhtem Druck stehende Nutzgas praktisch staubfrei ist.
  • Aus dem zum Trocknen und Vorentstauben des Koksgruses verwendeten entspannten Nutzgas ist der mitgerissene Staub, beispielsweise durch eine Wäsche mit Wasser oder mittels einer elektrischen Entstaubungsanlage, abzuscheiden, bevor das Nutzgas weiterverwendet wird. Die auf diese Weise aus dem Nutzgas abgeschiedenen feinen Anteile des Koksgruses können gegebenenfalls der zu verkokenden Kohle vor Einfüllen in den Verkokungsofen wieder zugemischt werden, falls es die Backfähigkeit der Kohle gestattet.
  • In der Zeichnung ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Anlage teils im Schnitt und teils in Ansicht dargestellt.
  • Der zu verarbeitende feinkörnige entgaste Brennstoff, vorzugsweise Steinkohlengrus, gelangt aus dem Vorratsbehälter i zunächst in eine geschlossene Kammer 2, die am Boden mit gelochten Zwischenwänden 3 versehen ist. In den Raum unter diesen Zwischenwänden 3 wird aus der Rohrleitung 4 ein heißes, vorzugsweise etwa 3oo° heißes Wasser geleitet, welches mit solcher Geschwindigkeit durch den Behälter :2 strömt, daß aus dem darin befindlichen Brennstoff die feinen Anteile unter etwa 3 mm von dein Gasstrom mitgerissen werden. Das Gemisch von Gas und Staub verlädt die Kammer 2 durch die Rohrleitung 5. Der von dem Staub befreite Brennstoff wird dann durch den Verschluß 6 in einen Zwischenbehälter 7 abgezogen, der unter Vermittlung eines druckfesten-Absperrorgans 8 mit dem Schacht 9 eines Gaserzeugers in Verbindung steht. In dem Gaserzeuger 9 wird ein erhöhter Druck, vorzugsweise von 15 atü, aufrechterhalten. Um den Brennstoff aus dem Behälter 7 in den Gaserzeuger 9 einzufüllen, wird zunächst das Absperrorgan 6 geschlossen und danach das Absperrorgan 8 geöffnet. Es sind Mittel vorgesehen, um einen Druckausgleich zwischen dem Behälter 7 und dem Gaserzeuger 9 zu bewirken, so daß der Brennstoff nach Öffnen des Absperrorgans 8 in den Gaserzeuger 9 rutschen kann, Der Gaserzeuger 9 ist mit einem druckfesten Mantel io versehen. Er kann im übrigen in beliebiger Art ausgestattet sein. Vorzugsweise wird, wie in der Zeichnung dargestellt, ein feststehender Rost i i verwendet, über dem sich ein Rührarm 12 bewegt, der ein Zusammenbacken der Schlacke verhindert und die Körnung der Schlacke bzw. Asche so fein hält, daß dieselbe durch den Rost fallen kann.
  • Die entstandene Asche sammelt sich in dem Bodenraum 13 des Gaserzeugers an und kann dann über das drucksichere Zwischengefäß 14, welches ähnlich wie der Zwischenbehälter 7 arbeitet, abgezogen werden.
  • Das in dem Gaserzeuger 9 entstehende Gas zieht mit einer Temperatur von etwa 700° C durch die Rohrleitung 15 ab und gelangt zuerst in einen üblichen Zyklon-Staubabscheider 16, in welchem sich die von dem Nutzgas etwa mitgerissenen Grusteilchen absetzen können. Das praktisch staubfreie Gas geht dann durch die Rohrleitung 17 zu der Turbine 18, welche von beliebiger Art sein kann, und wird dort unter Abkühlung entspannt.
  • Die Turbine 18 wird mit einem Gegendruck betrieben, der ausreicht, um das aus ihr entweichende, etwa 3oo° heiße Nutzgas durch die Rohrleitung .I dem Behälter 2 zuzuleiten und durch den zu vergasenden Brennstoff zwecks Trocknung desselben und Aussichtung der Staubanteile unter etwa 3 mm durchzuleiten.
  • Das bei 5 aus dem Behälter 2 entweichende Gas kommt zunächst in den Staubabscheider i9 und danach in einen Wascher 2o, in dem es mit kaltem Wasser in Berührung gebracht wird, wodurch es gekühlt und von dem in ihm enthaltenen Staub befreit wird. Das gereinigte und gekühlte Gas kann schließlich durch die Rohrleitung 21 abgezogen werden.
  • Mit dem Rotor der Abgasturbine 18 ist der Rotor 22 des rotierenden Luftverdichters 22 direkt gekuppelt, der Frischluft durch die Rohrleitung 23 ansaugt. Der Luftverdichter 22 verdichtet die Luft entsprechend dem Arbeitsdruck im Gaserzeuger 9. Die verdichtete Luft gelangt durch die Rohrleitung 24 in den Raum unterhalb des Gaserzeugerrostes i i, geht durch die Rostspalten und bewirkt dann die Vergasung im Brennstoffbett des Gaserzeugers 9.
  • Wasserdampf kann in bekannter Weise der Vergasungsluft im Raum 13 aus der Rohrleitung 25 zugesetzt werden.
  • In den Fällen, in denen die Leistung der Turbine 18 größer ist als der Kraftbedarf des Luftverdichters 22, wird vorteilhaft mit der Rotorwelle der Abgasturbine noch ein Stromerzeuger 26 gekuppelt.
  • Ferner wird mit der Rotorwelle der Turbine noch ein Anlaßmotor 27 verbunden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erzeugung von Brenngas durch Vergasen entgaster Brennstoffe mit Luft und gegebenenfalls Wasserdampf unter erhöhtem Druck, bei dem das erzeugte heiße Nutzgas von erhöhtem Druck und mit einer Temperatur oberhalb 6oo° in einer Turbine zum Antrieb eines die Vergasungsluft auf den Arbeitsdruck des Gaserzeugers verdichtenden Kompressors verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff Koksgrus mit einer Korngröße unter io mm verwendet und der Brennstoff vor Einführung in den Gaserzeuger durch eine Behandlung mit einem Strom des in der Turbine teilweise entspannten und noch warmen Nutzgases sowohl getrocknet als auch von den Staubanteilen unter etwa 3 mm befreit wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften N r. 556 603, 592 223; »Gas- und Wasserfach«, Jg. 1941, S. 549 bis 552; »Archiv für Wärmewirtschaft und Dampfkesselwesen«, Jg. 1944, S. Bi bis 86. Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsches Patent Nr. 9i7 68.I.
DEK1401A 1949-02-05 1950-01-17 Verfahren zur Erzeugung von Brenngas durch Vergasen entgaster Brennstoffe unter erhoehtem Druck Expired DE966359C (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE556603C (de) * 1931-03-21 1932-08-12 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Erzeugung von Starkgas durch Vergasung von Brennstoffen unter erhoehtem Druck
DE592223C (de) * 1930-03-11 1934-02-03 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur Erzeugung von Starkgas aus bituminoesen Brennstoffen oder Entgasungsrueckstaenden mittels Sauerstoff und Wasserdampf
DE917684C (de) * 1944-12-05 1954-09-09 Bbc Brown Boveri & Cie Verfahren zum Aufladen und zum Betrieb von unter Druck arbeitenden Gaserzeugern

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