METZ THOMAS (DE)
STOYE SVEN (DE)
TIETZE GUENTER (DE)
HANNEMANN FRANK (DE)
METZ THOMAS (DE)
STOYE SVEN (DE)
TIETZE GUENTER (DE)
WO2010040449A2 | 2010-04-15 |
EP0190094A1 | 1986-08-06 | |||
DE102007034524A1 | 2009-01-29 | |||
AU661176B2 | 1995-07-13 |
Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Brennstoffmahltrocknung und Brennstoffeinspeisung für eine Flugstromvergasungsanlage (10] in der ein Brennstaub bei einem Druck zwischen 0,1 und 1 MPa zu einem reich an H und CO haltigen Rohgas vergast wird aufweisend - eine Einrichtung (3) zum Mahlen und Trocknen des Rohbrennstoffs zu Brennstaub, - einen nachgeordneten Staubfilter (4), - einen dem Staubfilter nachgeordneten Brennstaubsilo (5), - eine dem Brennstaubsilo unmittelbar nachgeordnete Schleuse (6*) mit Förderung auf den Druck der Flugstromvergasungsanlage, - einen der Schleuse nachgeordneten Einspeisebehälter (9) und - die dem Einspeisebehälter nachgeordnete Flugstromvergasungsanlage (10) . 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse durch ein mit mehreren Schleusen gebildetes Schleusensystem gegeben ist. 3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse eine Pneumatikförderung aufweist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse eine Staubpumpe zur Förderung aufweist. 5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Enspannungsgase aus der Schleuse (6*) dem Filter (4) zuführbar sind. 6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzei chnet , das s die Enspannungsgase aus dem Einspeisebehälter (9) dem Filter (4) zuführbar sind. 7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 6 dadurch gekennzei chnet , das s die Enspannungsgase zur Vermeidung einer Taupunktunterschreitung vorheizbar sind. |
Integration von Kohlemahltrocknung, Kohleeinspeisung und Kohlevergasung für Flugstromvergasungsanlagen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Brennstoffmahltrocknung und Brennstoffeinspeisung für eine Flugstromvergasungsanlage, in der ein Brennstaub bei einem
Druck zwischen 0,1 und 1 MPa (1 und 10 bar) zu einem reich an H und CO haltigen Rohgas vergast wird.
Um Kohle mittels Flugstromvergasung mit trockener
Kohleeinspeisung vergasen zu können ist es erforderlich, die
Kohle zu trocknen und zu mahlen sowie die Kohle einschließlich Fördergas auf den Vergasungsdruck anzuheben. Dies geschieht nach heutigem Stand der Technik in folgenden, wesentlichen Verfahrensschritten, siehe Figur 1. Die Rohkohle wird über entsprechende Fördertechnik (1) einem Rohkohlesilo (2) zugeführt und gelangt von dort in die Mahltrocknungsanlage (3) . Die Schritte Trocknung und Mahlung können je nach
Wassergehalt der Kohle kombiniert in der Mühle erfolgen oder separat über Kohletrockner und Kohlemühle erfolgen. Der erzeugte Kohlestaub wird über einen Filter (4) in einem
Kohlestaubsilo (5) zwischengelagert. Von dort wird die Kohle über ein pneumatisches Fördersystem (6) in einen
Zwischenbunker (7) gefördert. Von dort gelangt die Kohle über ein Schleusensystem (8), in welchem die Kohle auf Druck gebracht wird, in einen Einspeisebehälter (9), von wo aus die Kohle wiederum pneumatisch dem Flugstromvergaser (10)
zugeführt wird.
Die Prozessschritte (1) bis (7) laufen bei Atmosphärendruck bzw. nur geringem Überdruck zur Überwindung von
Transportdruckverlusten ab. Die Prozessschritte (9) und (10) laufen bei hohen Drücken ab, in der Regel zwischen 1 und 10 MPa (10 und 100 bar) . Das Schleusensystem (8) arbeitet mit periodisch wechselnden Drücken zwischen Vergasungsprozessdruck und Atmosphärendruck des Zwischenbunkers (7) .
Die gesamte Prozesskette der Kohleaufbereitung von der
Rohkohle bis zum Flugstromvergaser stellt einen wesentlichen Anteil des Aufwandes für eine Kohlevergasungsanlage dar. Für Kohlen mit hohem Inkohlungsgrad wie Steinkohle, Anthrazit, Petrolkoks konkurriert dieses Verfahren zudem mit der
Slurryvergasung, wobei die Slurry-Vergasung bzgl. der
Investitionskosten meist im Vorteil steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand zur Brennstoffmahltrocknung und Brennstoffeinspeisung für eine Flugstromvergasungsanlage (10) erheblich zu reduzieren.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß werden die Prozessschritte der
Kohleaufbereitung und Förderung durch Integration minimiert und damit der erforderliche Aufwand deutlich reduziert.
Figur 2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte der
Kohleaufbereitung und Förderung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Gegenüber dem Stand der Technik übernimmt der
Prozessschritt (6*) dabei die Funktion des Schleusensystems (8, Figur 1) und des pneumatischen Transportes (6, Figur 1) . Der Zwischenbunker (7, Figur 1) entfällt ganz. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 Wesentliche Verfahrensschritte der Kohleaufbereitung und -förderung für die Flugstromvergasung mit trockener Einspeisung nach heutigem Stand der Technik, Fig. 2 Wesentliche Verfahrensschritte der Kohleaufbereitung und -förderung für die Flugstromvergasung mit trockener Einspeisung entsprechend der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 die Behandlung von Entspannungsgas- und
Überschussgasmengen und
Fig. 4 die Rückführung des Filterkuchens aus der
Rohgasreinigungsanlage in die Kohlemahltrocknung.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezeichnungen gleiche
Elemente.
Der wesentliche Unterschied zwischen dem pneumatischen
Fördersystem (6, Figur 1) und der Kombination (6*) von
Schleuse und Pneumatikförderung ist der Druck. Während die pneumatische Förderung nur geringe Überdrücke benötigt - meist 1,5 bis 3 bar, wird bei der Kombination von Schleuse und
Förderung der Druck gleich auf den Vergasungsprozessdruck 1 bis 10 MPa (10-100 bar) einschließlich des Druckverlustes der pneumatischen Förderung angehoben und bei diesem Druck die Förderung in den Einspeisebehälter (9) realisiert. Neben der Ausführung von (6*) als Kombination von Schleuse mit
Pneumatikförderung ist auch der Einsatz einer Staubpumpe möglich. Eine Weiterbildung der Erfindung ist durch die in Figur 3 gestrichelt dargestellte Behandlung von Entspannungs- und/oder Überschussgasmengen gegeben.
Sowohl bei der Schleusenentspannung als auch aufgrund des pneumatischen Transportes von (6*) nach (9) müssen zum Teil große Gasmengen abgeführt werden. Diese könnten konventionell in separaten Filteranlagen entstaubt werden. Bei der
Integration von Kohlemahltrocknung und Kohlevergasung ist es möglich, die anfallenden Gasmengen im ohnehin vorhandenen Filter (4) zu entstauben und so zusätzlich Aufwand
einzusparen. Hierzu müssen die Gase, wie zum Beispiel
Stickstoff oder Kohlendioxid, von Prozessdruck auf
Atmosphärendruck gedrosselt werden und je nach Gasart, Temperaturverhältnissen und der Gefahr von
Taupunktsunterschreitungen eine Gasvorwärmung der Gasmengen erfolgen . In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der
Filterkuchen (ganz oder teilweise) , welcher aus in der
Rohgasreinigung (11) des Vergasungsprozesses anfällt (Strich- Punkt-Linie) in den Rohkohlesilo 2 rückgeführt. Hierdurch kann der Anlagenwirkungsgrad erhöht werden (nochmalige Vergasung von nicht umgesetztem Kohlenstoff) und Entsorgungskosten minimiert werden.
Eine auf der Erfindung beruhende Aufwandsreduktion ist gegeben durch:
- Wegfall des Zwischenbunkers (7, Figur 1)
- Reduzierung der Bauhöhe des Einspeisesystems
- Integration von Schleuse und pneumatischer Förderung
in einem System (6*)
- Verkleinerung des Einspeisebehälters (9) .
Bezugszeichenliste
1 Rohkohlefördertechnik
2 Rohkohlesilo
3 Trocknung und Mahlung der Kohle (kombiniert oder
separat)
4 Staubfilter
5 Kohlestaubsilo
6 Pneumatisches Fördersystem
7 Zwischenbunker
8 Schleusensystem
9 Einspeisebehälter
10 Kohlevergasung
6* Schleusensystem mit integrierter pneumatischer Förderung oder Staubpumpe