EP0358923B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-Vergasung - Google Patents
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
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- C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
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- C10K1/02—Dust removal
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- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
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- C10K1/024—Dust removal by filtration
Definitions
- the invention relates to a method and a device for cleaning raw gas from a solid gasification with contents of granular and dusty solid particles.
- Solid gasification means in particular the gasification of hard coal or lignite.
- the coal can be used both as coal dust and as a slurry together with the oxidizing agent, e.g. Air or oxygen-enriched air are fed into the gasification reactor.
- the hot crude gas obtained can either be passed through the applied coal layer or can be freely discharged in the opposite direction from the gasification reactor.
- the invention does not relate to the purification of raw gas which is discharged through the abandoned coal layer, but only from that which is discharged freely.
- Raw gas from solid gasification described above is not free of solids, but must be subjected to a separation of the solid parts before further processing. It is necessary to remove the solids before any further treatment of the raw gas, e.g. Cooling, to separate from this. So far, this demand could not be met or only in an inadequate form.
- a gas cooler arrangement for cooling the reaction products of a coal gasification reactor is known.
- the new gas cooler arrangement is intended to separate small ash particles on the pipes of the convective gas cooler.
- the convective gas cooler comprises at least one ascent for the gas to be cooled.
- special pipe cleaning agents e.g. Sootblower to be installed.
- FR-E-55 473 discloses a gas generator for motor vehicles, but also for other types of use. It consists of a gasification reactor with a raw gas outlet arranged at the bottom, an ash collecting chamber, a fixed bed filter and a filter inflow chamber which connects peripherally to the raw gas outlet. Such a device is unsuitable for cleaning gases which contain sticky or liquid ash particles. Because these particles bake on the surface and in the interior of the filter, form solid layers and trigger blockages that reduce the cleaning effect of the filter and ultimately bring it to a standstill.
- the invention is based, to remove the solid particles of any size occurring in the gasification of solids largely before entering cooling devices from the raw gas.
- the method is carried out in a device which is characterized in that the gasification reactor has a gas outlet in the lower part, to which the filter inflow space connects peripherally, which is arranged above the fixed bed filter, the surface of the fixed bed facing the filter inflow space at least is three times larger than the circular area of the gas outlet pipe from the gasification reactor, the fixed bed is inclined and the top filter layer after covering the filter surface with dust is brought back into the ash collecting space by means of the gas backflushing by means of the nozzles.
- the advantages achieved by the invention consist in particular in that, in terms of process engineering, the coarse and fine cleaning of the crude gas from granular and dusty solid particles takes place immediately one after the other, without interposing sensitive gas path sections or further containers. Because of the continued direct consequence of the strong gas speed reduction after the change in gas direction, there is an even flow through the following filter surface.
- a radiation cooler 10 is installed in the lower part of the gasification reactor 1 in order to reduce the temperature of the raw gas to 500-700 ° C.
- the raw gas flows through the radiation cooler without any noticeable deposition of solid particles on the heat exchanger surfaces.
- the ash collecting space 5 can also be designed as a water bath.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-Vergasung mit Gehalten an körnigen und staubigen Feststoffpartikeln. Unter Feststoff-Vergasung wird insbesondere die Vergasung von Steinkohle oder Braunkohle verstanden. Die Kohle kann sowohl als Kohlenstaub als auch als Aufschlämmung zusammen mit dem Oxidationsmittel wie z.B. Luft oder sauerstoffangereicherte Luft in den Vergasungsreaktor geführt werden. Das gewonnene heiße Rohgas kann sowohl durch die aufgegebene Kohleschicht geleitet oder auch frei in entgegengesetzter Richtung aus dem Vergasungsreaktor abgeführt werden. Die Erfindung betrifft nicht die Reinigung von Rohgas, welches durch die aufgegebene Kohleschicht abgeleitet wird, sondern nur von solchem, das frei abgeführt wird.
- Vorteilhaft ist es, bei letzterer Gasführung die flüssigen Schlackenanteile erst durch bekannte Maßnahmen zu verfestigen, da sich Festschlackenteile einfacher aus dem Gasstrom entfernen lassen.
- Rohgas aus oben beschriebener Feststoff-Vergasung ist nicht Feststoff-frei, sondern muß vor der Weiterverarbeitung einer Abtrennung der Feststoff-Teile unterzogen werden. Dabei ist es erforderlich, die Feststoffe vor jeder weiteren Behandlung des Rohgases, wie z.B. Abkühlung, von diesem abzutrennen. Dieser Forderung konnte bisher nicht oder nur in ungenügender Form nachgekommen werden.
- Nach DE-PS 32 23 702 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas bekannt, bei dem in einen Reaktor Kohlenstaub und oxidierendes Gas eingeführt werden. Im unteren Teil des Reaktors wird die grobe Asche gesammelt und abgezogen, während Synthesegas zusammen mit der Flugasche in Form von Staub über eine Leitung in einen Wärmetauscher geführt wird, der gleichzeitig Flugascheabscheider ist. Wegen der stark unterschiedlichen Gasgeschwindigkeiten und dem langen Gasweg bis zu einem Zyklon nach dem Wärmetauscher kommt es zwangsläufig zu unerwünschten Staubablagerungen, im wesentlichen im Wärmetauscher. Damit wird der Wirkungsgrad des Wärmetauschers stark eingeschränkt bzw. eine periodische Reinigung in kurzen Zeitabständen erforderlich.
- Nach der EP-PS 0 077 851 ist eine Gaskühler-Anordnung zum Abkühlen der Reaktionsprodukte eines Kohlevergasungsreaktors bekannt. Mit der neuen Gaskühler-Anordnung soll eine Abscheidung von kleinen Aschepartikeln auf den Rohren des konvektiven Gaskühlers erzielt werden. Dies wird dadurch erzielt, daß der konvektive Gaskühler mindestens einen Steigzug für das zu kühlende Gas umfaßt. Um Verschmutzungen an den Gaskühlerflächen zu beseitigen, müssen allerdings spezielle Rohrreinigungsmittel, wie z.B. Rußbläser, eingebaut werden.
- In der FR-E-55 473 ist ein Gaserzeuger für Kraftfahrzeuge, aber auch für andere Anwendungsarten offenbart. Er besteht aus einem Vergasungsreaktor mit am Boden angeordnetem Rohgasauslaß, aus einem Aschesammelraum, einem Festbettfilter und einem Filterzuströmraum, der peripher an den Rohgasauslaß anschließt. Eine solche Vorrichtung ist zur Reinigung von Gasen ungeeignet, die klebrige oder flüssige Aschepartikel enthalten. Denn diese Partikel backen auf der Oberfläche und im Innenraum des Filters an, bilden feste Schichten und lösen Verstopfungen aus, die die Reinigungswirkung der Filter mindern und schließlich zum Erliegen bringen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der Vergasung von Feststoffen anfallenden Feststoffpartikel jedweder Größe vor Eintritt in Kühleinrichtungen weitgehend aus dem Rohgas zu entfernen.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1.
- Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Verfahren in einer Vorrichtung ausgeführt, die sich dadurch kennzeichnet, daß der Vergasungsreaktor im unteren Teil einen Gasauslaß aufweist, an den peripher der Filterzuströmraum anschließt, der oberhalb des Festbettfilters angeordnet ist, die dem Filterzuströmraum zugewandte Fläche des Festbettes mindestens dreimal größer ist als die Kreisfläche des Gasauslaßrohres aus dem Vergasungsreaktor, das Festbett geneigt ist und die oberste Filterschicht nach Belegung der Filteroberfläche mit Staub über eine Gasrückspülung mittels der Düsen zum Wegrutschen in den Aschesammelraum gebracht wird.
- Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß verfahrenstechnisch zeitlich unmittelbar hintereinander die Grob- und Feinreinigung des Rohgases von körnigen und staubigen Festpartikeln erfolgt, ohne Zwischenschalten von anfälligen Gaswegstrecken oder weiteren Behältern. Wegen der weiterhin direkten Folge der starken Gasgeschwindigkeits-Reduzierung nach der Gasrichtungsänderung kommt es zu einer gleichmäßigen Durchströmung der folgenden Filterfläche. Dies wird erfindungsgemäß auch dadurch erreicht, daß das von den körnigen Festpartikeln befreite, noch staubhaltige Rohgas, eine Fläche durchströmt, die mindestens 3 mal größer ist als die Kreisfläche des Gasauslaßrohres aus dem Vergasungsreaktor.
- Überdies wird sichergestellt, daß anbackende Schichten, die die Filteroberfläche belegen, beim Rückspülen auf dem geneigten Filter abgleiten und dabei aufbrechen. Dadurch steht die gesamte Oberfläche des Festbettfilters ständig für die Gasreinigung zur Verfügung.
-
- Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1:
- Prinzipskizze des Verfahrens
- Fig. 2:
- Vorrichtung mit einem Festbettfilter
- Nach Fig. 2 ist im unteren Teil des Vergasungsreaktors 1 ein Strahlungskühler 10 eingebaut um die Temperatur des Rohgases auf 500 - 700 °C zu senken. Den Strahlungskühler durchströmt das Rohgas, ohne daß es zu merklicher Ablagerung von Feststoffpartikeln auf den Wärmetauscherflächen kommt. Der Aschesammelraum 5 kann auch als Wasserbad ausgebildet sein. Das Festbettfilter 7 als Ringfläche angelegt, besteht vorteilhafterweise aus einer Mehrzahl von Ringsektoren, die einzeln über Zulaufleitungen 11 mit dem Material für das Feststoff-Filter gefüllt werden. Nach Belegung der Filteroberfläche mit Staub wird die oberste Filterschicht über eine Gasrückspülung mittels der Düsen 12 zum Wegrutschen in den Aschesammelraum 5 gebracht. Das den Filter 7 durchströmende gereinigte Gas tritt in die Sammelleitung 13 ein und wird aus der Vorrichtung abgezogen. Das Nachfüllen von frischem Filtersand wird in bekannter Weise aus Sandspeicher 14 über die Zulaufleitungen 11 durchgeführt.
Claims (4)
- Zweistufiges Verfahren zur Reinigung von Rohgas aus einer Feststoff-Vergasung mit Gehalten an körnigen und staubigen Festpartikeln, wobei das Rohgas in der ersten Reinigungsstufe aus der Vergasungszone geradlinig in Richtung eines Gasstauraumes (3) geführt wird, wodurch die körnigen Festpartikel am Boden des Gasstauraumes abgeschieden werden, das teilweise gereinigte Rohgas vom Gasstauraum (3) seitlich weggelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der teilgereinigten und vom Gasstauraum (3) seitlich weggelenkten Rohgase mindestens um den Faktor 3 reduziert und nach erneuter Gasumlenkung, im wesentlichen in senkrechter Richtung, in der zweiten Reinigungsstufe durch ein Festbettilter geführt wird, dessen Fläche mindestens dreimal größer ist als die Kreisfläche des Gasauslaßrohres aus dem Vergasungsreaktor, das Festbett geneigt ist und die oberste Filterschicht nach Belegung der Filteroberfläche mit Staub über eine Gasrückspülung mittels der Düsen (12) zum Wegrutschen in den Aschesammelraum (5) gebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Festbett/Filter ein rieselfähiges Sandbett-Filter ist.
- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reinigungsstufe bei einer Temperatur oberhalb 500°C durchgeführt wird.
- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 bestehend im wesentlichen aus einem Vergasungsreaktor mit senkrecht stehender Kühlstrecke mit unterem Rohgasauslaß (2) und einem Aschesammelraum (5), sowie einem nachgeschalteten Festbettfilter, dadurch gekennzeichnet, daß peripher an den Rohgasauslaß (2) der Filterzuströmraum (4) anschließt, der oberhalb des Festbettfilters (7) angeordnet ist, die dem Filterzuströmraum (4) zugewandte Fläche des Festbettes mindestens dreimal größer ist als die Kreisfläche des Gasauslaßrohres aus dem Vergasungsreaktor, das Festbett geneigt ist und die oberste Filterschicht nach Belegung der Filteroberfläche mit Staub über eine Gasrückspülung mittels der Düsen (12) zum Wegrutschen in den Aschesammelraum (5) gebracht wird.
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