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    公开号:WO1988002769A1
    申请号:PCT/EP1987/000605
    申请日:1987-10-15
    公开日:1988-04-21
    发明作者:Helmut Kubiak；Hans Jürgen SCHRÖTER；Günther GAPPA；Heinrich Kalwitzki；Klaus Knop
    申请人:Bergwerksverband Gmbh；
    IPC主号:C10J3-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren zur allothermen Kohlevergasung und WirbeLbett-Gas- generator zur Durch führung des Verfahrens
    [0002] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur allothermen Kohlevergasung unter Druck mit Wasserdampf in einem Gasgenerator mit innen angeordneten Wärmetauscherrohren für das Wärmeträgermedium sowie auf Wirbelbett-Gasgeneratoren zur Durchführung des Verfahrens.
    [0003] Die Vergasung von festen Brennstoff en erfolgt grundsätzlich bei erhöhten Temperaturen. Die zur Erhitzung und Umsetzung benötigte Wärme wird entweder durch teilweise Verbrennung (autotherme Verfahren) oder durch Zuführung von Fremdwärme (allotherme Verfahren) beigestellt. Die allotherme Vergasung bietet gegenüber der autothermen Vergasung den Vorteil, daß der Brennstoff im Vergasungsraum nicht zur Wärmedarbietung teilweise verbrannt werden muß. Bei der allothermen Vergasung kann die Wärme aus beliebigen fremden Quellen, so z. B. aus Hochtemperatur-Kernreaktoren, aber auch aus Brennkammern, in denen ein Teil des erzeugten Produktgases verbrannt wird, entnommen werden. Dieser Vorteil bietet sich sowohl bei der Vergasung der Kohle bis zu hohen Umsatzgraden als auch bei der Tei lvergasung an, bei der neben Gas ein Feinkoks erzeugt werden soll - z. B. für einen Prozeß zur Roheisenerzeugung mit gekoppelter Gasproduktion.
    [0004] Allotherme Wirbelbett-Gasgeneratoren liegender und stehender Bauweise sind an sich bekannt, z. B. aus DE-PS 24 23 951.8, DE-PS 25 49 784.1, DE-PS 31 12 708.8 und DE-PS 30 42 142. Bei diesen Erfindungen ist davon ausgegangen worden, daß in alle Bereiche des Gasgenerators der Wärmeträger mit der hohen Vorlauftemperapur parallel eingespeist wird, auch z. B. in den Bereich der Kohledosierung. In diesem Bereich findet die Aufheizung der eingegebenen Kohle statt, wobei zunächst die i n der Kohle enthaltenen flüchtigen Bestandteile ausgetrieben werden. Die einzelnen Kohlepartikel gehen dabei in ihrer Struktur und in ihrer chemischen Zusammensetzung in den Zustand von Kokspartikeln über. Während die ausgetriebenen flüchtigen Bestandteile, insbesondere die gebildeten Teere, sich in Sekundärreaktionen weiter umsetzen, beginnt der entstandene Koks zu vergasen. Den Vorgang der Fluchtigen-Ent- bindung und der Koksbildung, der dem eigentlichen Vergasungsprozeß voranschreitet, nennt man Pyrolyse. Im folgenden wird die entsprechende Zone des Gasgenerators, in dem im wesentlichen diese Pyrolyse abläuft, Pyrolysezone genannt.
    [0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Gattung so weiterzuentwickeln, daß die eingespeiste Wärme optimal genutzt wird sowie dafür geeignete Gasgeneratoren bereitzustellen.
    [0006] Diese Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren (Anspruch 1). dadurch gelöst, daß das über die Wärmetauscherrohre in den Gasgenerator eintretende, heiße Wärmeträgermedium zunächst in die Vergasungszone eingeführt und anschließend der Pyrolysezone zugeführt wird, und die zu-vergasende Kohle im Gegenstrom durch den Gasgenerator geführt wird, so daß für die Kohleaufheizung und -pyrolyse der bereits abgekühlte Wärmeträgerstrom verwendet wird, während die Vergasungswärme dem noch heißen Wärmeträgeiström entzogen wird.
    [0007] Durch die wärmeträgerseitige Hintereinanderschaltung von Vergasungs- und Pyrolysezone wird die gesamte Energie bei hoher Temperatur - die die Kinetik, d.h. die Geschwindigkeit der Vergasung sehr begünstigt - in der Vergasungszone angeboten. Anschließend gelangt der gesamte Wärmeträger mit niedrigerer Eintrittstemperatur in die Pyrolysezone und steht dort zur Ab deckung des Wärmebedarfs für den Aufheiz- und Pyrolyseprozeß zur Verfügung. Die Führung des Wärmeträgers und des Vergasungsmittels im Gegenstrom hat eine deutlich bessere Wärmenutzung des Wärmeträgermediums zur Folge. Die abgesenkte Temperatur wirkt sich in kinetischer Hinsicht auf die Pyrolysereaktion nicht nachteilig aus, denn dort kommt es weniger auf eine hohe Temperatur, sonder auf die Bereitstellung genügend großer Wärmemengen an. Dieses wird über den hohen Massenstrom des Wärmeträgers und eine geeignete Dimensionierung der Wärmetauscher gewährleistet.
    [0008] Der Wasserdampf kann außer als Vergasungsmittel und als Fluidisierungsmittel auch als weiterer Wärmetragerlieferant für die Kohlevergasung dienen (Anspruch 2), um die Vergasungsleistung über die Temperatu ranhebung zu erhöhen.
    [0009] Die Kohleaufgabe erfolgt zweckmäßig mittels rückgekreistem Rohgas oder überhitztem Wasserdampf, vorzugsweise mit etwa 700 bis 800º C (Anspruch 3), um die bei der Pyrolyse entstehenden Teerezu gasförmigen Kohlenwasserstoffen zu cracken, so daß Teerkondensationen in nachgeschalteten Apparaten vermieden werden.
    [0010] Es empfiehlt sich, daß die Fluidisierung der Kohlepartikel mittels überhitztem Wasserdampf erfolgt, der vorzugsweise mit 700 bis 800º C in die Vergasungszone eingeführt wird (Anspruch 4), so daß die Wärmemenge aus dem Wärmeträgermedium a u s s c h l i e ß l i c h der Vergasung zugute kommt.
    [0011] Eine Fluidisierung und Kühlung der Aschepartikel kann in einer separaten Kühlzone mitteIs Wasserdampf erfolgen, dessen Temperatur vorzugsweise 20 bis 100º C oberhalb des druckabhängigen Taupunktes liegt (Anspruch 5), um die Wärme der Aschepartikel auf hohem Temperaturniveau zu nutzen.
    [0012] Die Kühlung der Aschepartikel mit Wasserdampf erfolgt bei stehen angeordneten Apparaten vorzugsweise in einer Wanderschicht (Anspruch 6), um den Wasserdampfbedarf zu minimieren.
    [0013] Die Kohlenaufgäbe erfolgt vorzugsweise im Pyrolysebereich und wird mittels einer oder mehrerer Strah laufgäbe lanzen vorgenommen (Anspruch 7), um Agglomerationen der Kohlepartikel zu vermeiden. Solche Strah laufgabelanzen sind beispielsweise aus der DE-OS 31 36 645 bekannt.
    [0014] Die Ausdosierung der gekühlten Asche aus der Kühlzone wird zweckmäßig über eine Austragssch leuse vorgenommen (Anspruch 8). Eine solche Austragsschleuse für heißes Material ist beispielswiese aus der DE-PS 33 39 061 bekannt.
    [0015] Es empfiehlt sich, als Wärmeträgergas Rauchgas zu verwenden, voizugsweise mit einer Temperatur von etwa 950º C (Anspruch 9), das über seine hohe Dichte große Wärmemengen transportiert und in Nachfolgeprozessen aus den Produkten dieses Prozesses erzeugt werden kann.
    [0016] Als Wärmeträgergas kann Helium Verwendung finden, das aus dem Sekundärkreislauf mit etwa 950º C oder aus dem Primärkreislauf mit bis zu 950º C eines Hochtemperaturreaktors entnommen werden kann (Anspruch 10) und über sehr gute Wärmeübertragungseigenschaften verfügt.
    [0017] Zur Durchführung des Verfahrens sind folgende Wirbelbett-Gasgeneratoren geeignet:
    [0018] Eine erste Wirbelbett-Gasgeneratorausführung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß ein zylindrischer Druckbehälter eines liegend angeordneten Gasgenerators in eine Aufheiz- und Pyrolysezone, eine separate Vergasungszone sowie eine separate Kühlzone unterteilt ist, die Aufheiz- und Pyrolysezone mit als Strahlaufgabe ausgebildeten Kohleeinfüllöffnungen mit einer Rohgasruckkreisegaszuführung bzw. einer Dampfzuführung versehen ist, die Vergasungszone Dampfzuführungen aufweist, die mit Anströmböden verbunden sind, und der Kühlzone eine Dampfzuführung mit Anströmboden und eine Austragsschleuse zugeordnet sind, in der Aufheiz- und Pyrolysezone eine Wärmeträgergaszuführung und Wärmetauscherrohre sowie eine innen oder außen verlegte Verbindungsleitung angeordnet sind und letztere mit einem Wärmetauscherrohr und einer Wärmeträgergasabführung in der Vergasungs zone verbunden ist, zwischen Vergasungszone und Aufheiz- und Pyrolysezone ein gas- und feststoffundurchlässiges Wehr und zwischen Vergasungszone und Kühlzone ein gas- und feststoffundurch- lässiges Wehr vorgesehen sind und sich oberhalb der Zonen ein Gassammeiraum mit Gasabführung befindet (Anspruch 11).
    [0019] Bei der liegenden Gasgeneratorausführung wird eine erhebliche Wasserdampfeinsparung dadurch erzielt, daß der in die Vergasungszone eingespeiste Wasserdampf nach seiner Teilumsetzung in dieser Zone mit dem Rohgas aus der Aufheiz- und Pyrolysezone zusammengeführt wird und teilweise nach rekuparativem Wärmetausch in den Pyrolysebereich strömt, so daß bei diesem Gasgenerator kein zusätzlicher Wasserdampfbedarf in der Pyrolysezone besteht. Ebenso wie bei der nachfolgend beschriebenen stehenden Gasgeneratorausführung kann im Vergasungsbereich der Wasserdampfgehalt sehr hoch gehalten werden, was wiederum die Kinetik begünstigt. Der nicht umgesetzte Wasserdampf reicht vollkommen aus, um nach teilweiser Ruckkrei sung als feuchtes Rohgas den Bedarf für die sekundären Pyrolysereaktionen in der Aufheiz- und Pyrolysezone abzudecken.
    [0020] Die liegende Anordnung des Gasgenerators mit feststoffundurchlässigem Wehr führt gegenüber der nachfolgend beschriebenen stehenden Ausführung zu einem zusätzlichen Vorteil, da hier nicht nur eine Aufteilung in zwei Stufen, sondern eine zusätzliche Kaskadierung in der Vergasungszone ermöglicht wird. Das sogenannte Backmixing wird noch stärker unterdrückt. Beim liegend angeordneten Wirbelbett-Gasgenerator kann es sich empfehlen, daß in der Aufheiz- und Pyrolysezone eine zusätzliche Rohgasrückkreisgaszufüh rung und ein Anströmboden vorgesehen sind, und in die Gasrückführung Wärmetauscher und eine Gaspumpe einbezogen sind (Anspruch 12).
    [0021] Eine zweite Ausgestaltung eines Wirbelbett-Gasgenerators zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß ein zylindrischer Druckbehälter eines stehend angeordneten Gasgenerators in eine in seinem oberen Bereich befindliche Aufheiz- und Pyrolysezone, eine darunter angeordnete, separate Vergasungszone sowie eine darunter angeordnete, separate Kühlzone unterteilt ist, die Aufheiz- und Pyrolysezone mit als Strahlaufgabe ausgebildeten Ko h l e e i n f ü l l ö f f nu n g e n mit einer Rohgasrückkreisegaszuführung bzw. einer D am p f z u f ü hrung versehen ist, die Vergasungszone eine Dampfzuführung aufweist, die mit einem Anströmboden verbunden ist, und der Kühlzone eine Dampfzuführung mit Anströmboden und eine Austragsschleuse zugeordnet sind, in der Aufheiz- und Pyrolysezone eine Wärmetragergaszuführung und Wärmetauscherrohre und eine Verbindungsleitung angeordnet sind und letztere mit einem Wärmetauscherrohr und einer Wärmeträgergasabführung in der Vergasungszone verbunden ist, zwischen Vergasungszone und Aufheiz- und Pyrolysezone ein gas- und feststoffdurch läss iges Wehr vorgesehen ist und sich oberhalb der Aufheiz- und Pyrolysezone ein Gassammeiraum mit Ga sab fü h run g befindet (Anspruch 13).
    [0022] Bei der stehenden Gasgeneratorausführung ist vorteilhaft, daß erhebliche Wasserdampfmengen eingespart werden, weil der in die Vergasungszone eingespeiste Wasserdampf nach seiner Teilumsetzung in dieser Zone mit dem produzierten Gas direkt in den Pyrolysebereich strömt, so daß praktisch kein zusätzlicher Wasserdampfbedarf in dieser Zone besteht. Gleichzeitig ergibt sich hieraus ein weiterer Vorteil, d a ß nämlich im Vergasungsbereich der Wasserdampfgehalt sehr hoch gehalten werden kann, was ebenfalls die Kinetik begünstigt. Der im Vergasungsbereich nicht umgesetzte Wasserdampf reicht vollkommen aus, um den Bedarf für die Teerumsetzung im Pyrolysebereich abzudecken.
    [0023] Ein weiterer Vorteil der stehenden Gasgeneratorausführung l i e g t darin, daß die übereinander-Anordnung von Pyrolyse- und Verga- suήgsbereich eine Trennung der beiden Zonen über ein gas- und feststoffdurchlässiges Wehr ermöglicht. Die hierdurch erreichte Aufteilung in zwei Stufen (Kaskadierung) verringert deutlich die unerwünschte Vermischung von frisch eingespeistem Brennstoff mit Brennstoff aus dem Vergasungsbereich (sog. Backmix ing), so daß auch eine Vergasung mit hohen Umsatzgraden möglich ist.
    [0024] Weitere Vorteile gegenüber anderen Verfahren ergeben sich sowohl für die liegende als auch die stehende Gasgeneratorausführung durch die Kühlung des Restkokses in der Kühlzone.
    [0025] In der liegenden Ausführung wird der Restkoks nach seinem übertreten von der Vergasungs- in die Kühlzone durch Produktgas oder Dampf niedriger Temperatur gekühlt. In der stehenden Ausführung erfolgt diese Kühlung allerdings vorzugsweise mit Dampf, der eine Temperatur von 20 - 100º C oberhalb des Taupunktes aufweist, um eine Reaktionshemmung durch Produktgas in der. darüberliegenden Vergasungzone zu vermeiden. Es wird dadurch zum einen erreicht, daß der Restkoks bis zu einer Temperatur abgekühlt wird, bei der eine verfahrenstechnisch einfachere Ausdosierung möglich ist. Zum anderen ergibt sich ein noch größerer Vorteil daraus, daß - besonders im Teilvergasungsfall - eine effektive Nutzung der fühlbaren Wärme des erzeugten Feinkokses ermöglicht wird. Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
    [0026] Fig. 1 das P ri n z i p der Erfindung, dargestellt an einem stehend angeordneten Gasgenerator;
    [0027] Fig. 2 das Prinzip der Erfindung, dargestellt an einem liegend angeordneten Gasgenerator.
    [0028] Fig. 1 zeigt einen Druckbehälter 1, der in vier Zonen eingeteilt ist, die beim stehend ausgebildeten Gasgenerator 19 übereinander angeordnet sind. Die oberste Zone ist ein Gassammelräum 15, aus dem das Gas über einen Stutzen 21 abgezogen werden kann. In die nächste Zone, Aufheiz- und Pyrolysezone 2, wird über einen An- schlußstutzen 6 feiner Kohlenstaub als Vergasungsmaterial mit einer Temperatur unterhalb des Erweichungspunktes und Dampf als Vergasungsmittel mit einer Temperatur von rd. 700 bis 800º C mittels einer Strahlaufgäbe 5 pneumatisch eindosiert. Einzel- heften dieser Aufgabevorrichtung sind in DE-OS 31 36 645 beschrieben. Im zylinder-isehen Teil der Zone 2 befindet sich ein Anschlußstutzen 9 für das Ableiten des Wärmeträgergases, der mit Wärmeträgerrohren 10 verbunden ist. Der Durchmesser der Pyrolysezone 2 ist der Gasgeschwindigkeit angepaßt, die sich nach der Gasaustrittsmenge der darunterliegenden Vergasungszone und den Strahlaufgabegasmengen bemißt. Das Wärmeträgermedium wird im Gegenstrom zum Vergasungsbrennstoff aus einer Vergasungszone 3 auf tieferem Temperaturniveau in die Pyrolysezone 2 geleitet.
    [0029] Die Vergasungszone 3 ist im mittleren Teil des Druckbehalters angeordnet. Sie ist unten mit einem Anschlußstutzen 7 für die Zuleitung von überhitztem Wasserdampf und oben mit einem Ans c h l u ß s tu t z e n 13 für die Zuführung des heißen Wärmeträgerme- diums versehen. Dieses gelangt mit hoher Temperatur (etwa 950° C bis 950° C) in Wärmetauscherrohre 12 und überträgt seine fühlbare Wärme auf den Vergasungsbrennstoff zur Umwandlung in Gas. über eine Leitung 11 gelangt das abgekühlte Wärmeträgergas in die Wärmetauscherrohre 10 in der Aufheiz- und Pyrolysezone 2 und über den Stutzen 9 mit etwa 750º C bis 800º C wieder aus dem Druckbehälter 1 heraus. Der überhitzte Wasserdampf mit etwa 700º C bis 800º C wird dem Wirbelbett in Zone 3 über einen Anströmboden 8 zugeführt. Gemäß einer hier nicht abgebildeten konstruktiven Variante können die Anschlußstutzen 9 und 13 für den Aus- bzw. Eintritt des Wärmeträgergases auch nebeneinander im Bereich des Gesamtaustrittsstutzens angeordnet werden.
    [0030] Vergasungs- und Pyrolysezone 3 bzw. 2 sind zur Verbesserung der Verweilzeit des Vergasungsmittels (Absenkung des Backmixings durch ein gas- und feststoffdurchlässiges Wehr 14 voneinander abgeteilt. Das Wehr 14 ist so konzipiert, daß in seinem äußeren wandnahen Bereich bevorzugt der Kohlenstaub aus der Pyrolysezone 2 in die Vergasungszone 3 fließt, was der Feststoffbewegung entgegenkommt, die sich in einem Wirbelbett ausbildet.
    [0031] Unterhalb der Vergasungszone 3 schließt sich, noch im zylindrischen Teil des Druckbehälters 1, eine Kühl zone 4 für den Brennstoff rückstand an. D i e Kühlzone 4 wird über einen Anschlußstutzen 16 und einen Anströmboden 17 mit Wasserdampf beschickt, dessen Temperatur 20 bis 100º C oberhalb des Taupunktes liegt. Die Kühlzone 4 wird bevorzugt als Wanderschicht betrieben, der Rückstand kann aber auch durch Erhöhung der Anströmdampfmenge fluidisiert werden. Unterhalb des Anströmbodens 17 verjüngt sich der Druckbehälter konisch bis zum Anschlußstutzen 18 für den Austrag des gekühlten Rückstandes, der über eine hier nicht abgebildete Schleuse gemäß DE-PS 33 39 061 erfolgen kann. In Fig. 2 ist ein liegend angeordneter Gasgenerator 20 dargestellt. Der Druckbehälter 1 ist ebenfalls in vier Zonen eingeteilt, von denen hier drei hintereinander angeordnet sind. In der vordersten Zone, der Aufheiz- und Pyrolysezone 2, wird über Anschlußstutzen 6 der feine Kohlenstaub mittels der Strahlaufgaben 5 pneumatisch eindosiert. Durch den Stutzen 6 werden weiterhin zurückgekreistes, feuchtes Rohgas oder überhitzter Dampf, die rekuperativ oder in einer hier nicht dargestellten Brennkammer auf ein hohes Temperaturniveau gebracht werden, eingespeist. Dieses Gas dient der Fluidisierung und der Umsetzung der primär gebildeten Pyrolyseprodukte der Kohle. Im oberen Bereich des Druckbehälters 1 befindet sich der Anschlußstutzen 9 zur Ableitung des Wärmeträgermediums, der mit den Wärmetauscherrohren 10 verbunden ist.
    [0032] Im mittleren Teil des Druckbehälters 1 ist die Vergasungszone 3 angeordnet. Dieser Bereich enthält unten die Anschlußstutzen 7 für die Zuleitung des überhitzten Wasserdampfes. Der überhitzte Wasserdampf wird dem Wirbelbett in der Vergasungszone 3 über Anströmboden 8 zugeführt. Im Beispiel sind die Wärmetauscherrohre 12 in der Vergasungszone wärmeträgerseitig parallel angeordnet, damit in dem gesamten Bereich Wärmeträgermedium hoher Temperatur vorhanden ist.
    [0033] Das Wärmeträgermedium hoher Temperatur gelangt über Anschlußstutzen 13 in die Vergasungszone 3, durchläuft dort die Wärmetauscherröhre 12 und wird dann über Anschlußstutzen 27 und über die Verbindungsleitung 11, die im Beispiel außerhalb des Druckbehälters 1 angeordnet ist, aus der Vergasungszone 3 über einen Anschlußstutzen 28 auf tieferem Temperaturniveau in die Pyrolysezone 2 geleitet.
    [0034] Vergasungs- und Pyrolysezone 3 bzw. 2 sind zur Verbesserung de r Verweilzeit (Absenkung des Backmixings) durch ein in die- sem Fall im Bereich der Zonen 2 und 3 gas- und feststoffundurchlässiges Wehr 14 a getrennt.
    [0035] Die Vergasungzone 3 ist von der sich anschließenden Kühlzone 4 ebenfalls durch ein gas- und feststoffundurchlässiges Wehr
    [0036] 14 b getrennt. Die Kühlzone 4 wird zwecks Kühlung des Restkokses und gegebenenfalls zur Fluidisierung mit Dampf nahe der Sattdampftemperatur oder vorzugsweise mit trockenem Produktgas über den Anschlußstutzen 16 und den Anströmboden 17 beschickt. Oberhalb der Kühlzone 4 ist der Anschlußstutzen 21 für den Gasaustritt vorgesehen. Dieser steht mit dem Gassammeiraum
    [0037] 15 in Verbindung, der sich in Längsrichtung oberhalb der hintereinander liegenden Zonen 2, 3, 4 erstreckt.
    [0038] über einen Anschlußstutzen 22 kann feuchtes Rohgas über einen Anströmboden 23 in die Aufheiz- und Pyrolysezone 2 eingeleitet werden. Im Beispiel wird dieses Rückkreisegas über Wärmetauscher 24, 25 vorgewärmt und über ein Gebläse 26 zum Anschlußstutzen 22 transportiert.
    [0039] Die Ausschleusung des Rückstandes aus der Kühlzone 4 erfolgt über den Anschlußstutzen 18, vorzugsweise über eine hier nicht dargestellte Schleuse gemäß DE-PS 33 39 061.
    [0040] Vergleichsbeispiele
    [0041] Im folgenden wird ein Vergleich wesentlicher Daten des neuen Verfahrens zur allothermen Kohlevergasung mit dem bisher bekannten Wasserkampfkohlevergasungsverfahren (s. z.B. DE-PS 24 23 951 DE-PS 25 49 784.1, DE-PS 31 12 708.8) durchgeführt. Zur besseren Vergleichbarkeit wird eine thermische Leistung der Wärmequel le von 340 MW zugrundegelegt. Es werden für die Vollvergasung (Tabelle 1) dem Verfahren mit Gasgenerator liegender Bauart nach dem Stand der Technik die Verfahren mit liegendem bzw. stehendem stehendem Gasgenerator gemäß der Erfindung gegenübergestellt. Bei der Teilvergasung (Tabelle 2), zu der sich im besonderen Maße ein stehender Gasgenerator eignet, wird nur der Vergleich zwischen dem Verfahren nach dem Stand der Technik und dem neuen Verfahren mit stehendem Gasgenerator gemäß der Erfindung durehgeführt.
    [0042]
    [0043]
    [0044] Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß beim erfindungsgemäGen Verfahren bei gleicher angebotener thermischer Leistung der Wärmequelle von 340 MW und bei gleichem Kohleumsatzgrad von 95 % im Fall des stehenden Gasgenerators bei geringfügig höherem Kohledurchsatz ein deutlich geringerer Wasserdamp feinsatz als beim Verfahren entsprechend dem heutigen Stand der Technik erforderlich ist. Dies resultiert im wesentlichen durch die Erfindungsmerkmale und durch die Absenkung des Druckes. Im Falle des liegenden Gasgenerators kommt neben dem gleichen Vorteil bezüglich des Wasserdampfeinsatzes noch der Vorteil des ungefähr doppelt so hohen Kohledurchsatzes und die deutlich bessere Nutzung der Hochtemperaturwärme zum Tragen.
    [0045] Analoge Vorteile zeigen sich im Falle, daß nur eine Teilvergasung zur gleichzeitigen Erzeugung von Feinkoks durchgeführt werden soll (Tabelle 2). Gegenüber der Vergasung mit 95.ό Umsatzgrad ergibt sich für den stehenden Gasgenerator bei einem Umsatzgrad von 50% auch noch der Vorteil des deutlich höheren Kohledurchsatzes, wenn man. mit dem Verfahren entsprechend dem heutigen Stand der Technik vergleicht.
    [0046] 1 Druckbehälter
    [0047] 2 Aufheiz- u. Pyrolysezone
    [0048] 3 Vergasungszone
    [0049] 4 Kühlzone
    [0050] 5 Strahlaufgabe (Kohle- u. Dampfzuführung)
    [0051] 6 Anschlußstutzen (Kohle- u. Dampfzuführung)
    [0052] 7 Anschlußstutzen (Dampfzuführung)
    [0053] 8 Anströmboden
    [0054] 9 Anschlußstutzen (Wärmeträgergasaustritt)
    [0055] 10 Wärmetauscherrohre
    [0056] 11 Verbindungsleitung
    [0057] 12 Wärmetauscherrohre
    [0058] 13 Anschlußstutzen (Warmeträgergaseintritt)
    [0059] 14 Wehr 14 a Wehr
    [0060] 14 b Wehr
    [0061] 15 Gassammeiraum
    [0062] 16 Anschlußstutzen (Dampfzuführung - Sattdampf)
    [0063] 17 Anströmboden
    [0064] 18 Anschlußstutzen (Rückstand)
    [0065] 19 stehender Gasgenerator
    [0066] 20 liegender Gasgenerator
    [0067] 21 Anschlußstutzen (Gasaustritt)
    [0068] 22 Anschlußstutzen (Dampf- u. Rückkreisegaszuführung)
    [0069] 23 Anströmboden
    [0070] 24 Wärmetauscher
    [0071] 25 Wärmetauscher
    [0072] 26 Gaspumpe
    [0073] 27 Anschlußstutzen (Wärmeträgergasaustritt)
    [0074] 28 Anschlußstutzen (Warmeträgergaseintritt)
    权利要求:
    Claims Patentansprüche :
    1. Verfahren zur allothermen Kohlevergasung unter Druck mit Wasserdampf in einem Gasgenerator mit innen angeordneten Wärmetauscherrohren für das Wärmeträgermedium, dadurch gekennzei chnet, daß das über die Wärmetauscherrohre in den Gasgenerator eintretend , heiße Wärmetragermedium zunächst in die Vergasungszone eingeführt und anschließend der Pyrolysezone zugeführt wird, und die zu vergasende Kohle im Gegenstrom durch den Gasgenerator geführt wird, so daß für die Kohleaufheizung und -pyrolyse der bereits abgekühlte
    Wärmetragerstrom verwendet wird, während die Vergasungswärme dem noch heißen Wärmeträgerstrom entzogen wird.
    2 . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf außer als Vergasungsmittel und als Fluidisie- rungsmittel als weiterer Wärmelieferant für die Kohlevergasung dient.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohleaufgabe mittels Rohgasrückkreisegas oder überhitztem Wasserdampf, vorzugsweise mit etwa 700 bis 800º C erfolgt.
    4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidisierung der Kohlepartikel mittels überhitztem Wasserdampf erfolgt, der vorzugsweise mit 700 bis 800º C in die Vergasungszone eingeführt wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fludisierung und Kühlung der Aschepartikel in einer separaten Kühlzone mittels Wasserdampf erfolgt, dessen Temperatur vorzugsweise 20 bis 100º C oberhalb des druckabhängigen Taupunktes liegt.
    6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Aschepartikel mit Wasserdampf bei stehend angeordneten Apparaten zweckmäßig in einer Wanderschicht eifolgt.
    7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenaufgabe im Pyrolysebereich und mittels einer oder mehrerer Strahlaufgäbelanzen erfolgt.
    8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdosierung der gekühlten Asche aus der Kühlzone über eine Austragsschleuse erfolgt.
    9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträgergas Rauchgas, vorzugsweise mit etwa 950º C dient .
    10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträgergas Helium aus dem Sekundärkreislauf mit etwa 900º C oder aus dem Primärkreislauf bis zu 950° C eines Hochtemperaturreaktors dient.
    11. Wirbelbett-Gasgenerator zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Druckbehälter (1) eines liegend angeordneten Gasgenerators (20) in eine Aufheiz- und Pyrolysezone (2), eine separate Vergasungszone (3) sowie eine separate Kühlzon (4) unterteilt ist, die Aufheiz- und Pyrolysezone (2) mit als Strah laufgäbe (5) ausgebildeten Kohleeinfüllöffnungen mit einer Rohgasrückkreisegaszuführung bzw. einer Dampfzuführung (6) versehen ist, die Vergasungszone (3) Dampfzuführungen (7) aufweist, die mit Anströmböden (8) v e r b u n d e n sind, und der Kühlzone (4) eine Dampfzuführung (16) mit Anströmboden (17) und eine Austragsschleuse (18) z u g e o r d n e t sind, in der Aufheiz- und Pyrolysezone (2) eine Wärmeträgergaszuführung (13) und Wärmetauscherrohre (12) sowie eine innen oder außen verlegte Verbindungslei tung (11) angeordnet sind und letztere mit einem Wärmetauscherrohr (10) und einef Wärmeträgergasabführung (9) in der Vergasungszone (3) verbunden ist, zwischen Vergasungszone (3) und Aufheiz- und Pyrolysezone (2) ein gas- und feststoffundurchlässiges Wehr (14 a) und zwischen Vergasungszone (3) und Kühlzαne (4) ein gas- und feststoffundurchlässiges Wehr (14 b) vorgesehen sind und sich oberhalb der Zonen (2, 3, 4) ein Gassammelräum (15) mit Gasabführung (21) befindet.
    12. Wirbelbett-Gasgenerator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufheizund Pyrolysezone (2) eine zusätzliche Rohgasrückkreisgaszuführung (22) und ein Anströmboden (23) vorgesehen sind und in die Gasrückführung (22) Wärmetauscher (24, 25) und eine Gaspumpe (26) einbezogen sind.
    13. Wirbelbett-Gasgenerator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der folgenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Druckbehälter (1) eines stehend angeordneten Gasgenerators (19) in eine in seinem oberen Bereich befindliche Aufheiz- und Pyrolysezone (2), eine darunter angeordnete, separate Vergasungszone (3) sowie eine darunter angeordnete, separate Kühlzone (4) unterteilt ist, die Aufheiz- und Pyrolysezone (2) mit als Strahlaufgäbe (5) ausgebildeten Kohleeinfüllöffnungen mit einer Rohgasrückkrei segaszuführung bzw. einer Dampfzufüh rung (6) versehen ist, die Vergasungszone (3) eine Dampfzuführung (7) aufweist, die mit einem Anströmboden (8) verbunden ist, und der Kühlzone (4) eine Dampfzuführung (16) mit Anströmboden (17) und eine Austragsschleuse (18) zugeordnet sind, in der Aufheizund Pyrolysezone (2) eine Wärmeträgergaszuführung (9) und Wärmetauscherrohre (10) und eine Verbindungsleitung (11) angeordnet sind und letztere mit einem Wärmetauscherrohr (12) und einer Wärmeträgergasabführung (13) in der Vergasungszone (3) verbunden ist, zwischen Vergasungszone (3) und Aufheiz- und Pyrolysezone (2) ein gas- und feststoffdurchlässiges Wehr (14) vorgesehen ist und sich oberhalb der. Aufheiz- und Pyrolysezone (2) ein Gassammelräum (15) mit Gasabführung (21) befindet.
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