Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung von aschehaltigem Brennstoff mit sauerstoffhaltigem Gas bei Temperaturen oberhalb der Schmelztemperatur der Asche und einem Druck von 0,3 bis 8 MPa .

Derartige Vergasungsverfahren und entsprechende Reaktoren sind in unterschiedlichen Bauweisen bekannt, lediglich als Beispiel sei hier auf die WO 2009/036985 AI der Anmelderin verwiesen. Auch in der DE 10 2005 048 488 AI wird in Fig. 5 ein Vergasungsreaktor mit Teilquenchung gezeigt.

Bei der Vergasung derartiger kohlenstoffhaltiger Brennstoffe kommen beispielsweise Kohlen, Koks, Petrolkoks, Biomasse oder dergleichen zum Einsatz, wobei hier die Flugstromvergasung vorgesehen sein kann, mit Trockeneinspeisen des Vergaserfeeds zur Erzeugung von Kraftstoffen, Chemierohstoffen, aber auch zur Erzeugung von Energie .

Hier setzt die Erfindung an, deren Aufgabe darin besteht, die durch die Herstellung des Synthesegases anfallende Enthalpie für die Erzeugung von Dampf, insbesondere Hochdruckdampf, zu benutzen .

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, dass das den Vergaseraustritt verlassende Mediengemisch innerhalb des Druckbehälters einen als Abhitzekessel gestalteten Bereich in Schwerkraftrichtung nach unten durchströmt, wobei das Mediengemisch hinter dem Abhitzekesselbereich von einem Wasserquench beaufschlagt wird und das Synthesegas auf eine Austrittstemperatur von 200°C bis 400°C abgekühlt wird.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise ist es möglich, durch den dem Flugstromvergaser nachgeschalteten Abhitzekesselbereich die im Mediengemisch enthaltene Wärme und Enthalpie zu nutzen, um Dampf oder ein Wasserdampfgemisch zu erzeugen, das einer weiteren Verwendung zuführbar ist. Mit dem Ausdruck "Mediengemisch" sind insbesondere das Synthesegas und die weiteren Bestandteile, wie z.B. die Schlacke und dergleichen, gemeint. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird das heiße Synthesegas im Abhitzekesselbereich von ca.

1300°C bis 1600°C auf 800°C bis 900°C entsprechend abgekühlt und anschließend durch einen Wasserquench auf 200°C bis 300°C weiter abgekühlt .

Zur Lösung der eingangs formulierten Aufgabe sieht die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Synthesegas vor, die sich dadurch auszeichnet, dass hinter dem Vergaser im Druckbehälter eine im Abhitzekesselbereich bildende Strahlungskesselwand aus Kesselspeisewasser durchströmten Rohren vorgesehen ist.

In Ausgestaltung einer derartigen Vorrichtung kann auch vorgesehen sein, dass die Kesselstrahlungswand Kesselspeisewasser durchströmte, in das Reaktorinnere ragende Schotten aufweist.

Durch die Quenchung von 1300°C bis 1600°C hinunter auf 900°C werden die glutflüssigen Aschepartikel verfestigt, so dass in dem nachgeschalteten Abhitzekessel die Dampferzeugung ohne feste unlösbare Anbackungen ermöglicht wird, da der dann fest vorliegende Flugstaub entweder nicht an den Wärmetauscher- flächen anhaftet oder leicht über Klopfer oder Rußbläser abgereinigt werden kann.

Wie schon oben ausgeführt, wird in dem Abhitzekesselbereich, der aus einer Strahlungskesselwand und aus in den Gasstrom ragenden Schotten (beide in Rohr-Steg-Rohr-Ausführung) gebildet ist, wobei die Schotten nur etwa bis zu einem Drittel in den Kessel hineinragen, das Synthesegas nach der Wasser- quenchung von ca. 900°C auf unter 400°C abgekühlt, wobei mit dieser Enthalpie Dampf, in Kraftwerksprozess bevorzugt Hochdruckdampf, bei einer Synthesegasherstellung bevorzugt Mittel - druckdampf, erzeugt wird. Das nach der Wasserquenchung mit folgender Abkühlung mit Dampf beladene, teilgesättige Synthesegas wird dann aus dem Abhitzekessel weiteren Behandlungsschritten zugeführt.

Alternativ ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung vorgesehen, bei der vor und/oder nach der Kesselstrahlungswand in Strömungsrichtung der Medien ein Wasserquench vorgesehen ist, wobei, wie oben schon angegeben, erfindungsgemäß die entsprechenden Wandflächen und die Schotten von einer Rohr-Steg-Rohr- Konstruktion gebildet sind. Darüber hinaus können, wie ebenfalls oben schon angegeben, Klopfer und/oder Rußbläser zur Abreinigung der jeweiligen Wandflächen vorgesehen sein. ird der Wasserquench, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht, erst hinter dem Abhitzekesselbereich positioniert , wird auch hier das Synthesegas mit Wasserdampf teilweise aufgesättigt, wobei der Strahlungskessel in Strömungsrichtung unterhalb des Vergasers erfindungsgemäß so dimensioniert ist, dass das heiße Synthesegas vorwiegend über Strahlungswärmeabgabe gekühlt wird und der Strahlungskessel ebenfalls aus einer in dem Druckbehälter befindlichen Strahlungskesselwand mit in den Gasstrom ragenden Schotten besteht.

Erkennbar können die beiden erfindungsgemäßen Varianten sowohl das entsprechende Verfahren, wie die entsprechende Vorrichtung, zur Optimierung der Vergasung für Kraftwerksprozesse eingesetzt werden, wobei auch eine möglichst effiziente Rohstoffnutzung bei der Herstellung von Synthesegasen, wie CO oder H ₂ , für die chemische Industrie und die Herstellung synthetischer Kraftstoffe oder synthetischen Erdgases und für Anlagen zur kombinierten Erzeugung von Strom und Herstellung von Chemikalien (Polygeneration) eingesetzt werden können. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung, diese zeigt in

Fig. 1 einen Vergasungsreaktor mit Elementen des Standes der

Technik sowie in

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung weist einen Druckbehälter 2 auf, mit dem durch eine Membranwand 3 auf Abstand zum Druckbehälter 2 ein Reaktionsraum 4 vorgesehen ist. Mit 5 ist der ringförmige DampfSammler der Membranwand 5 bezeichnet, worauf es hier nicht näher ankommt .

Der Reaktionsraum 4 geht unten in einen Konus 6 über, in dessen Auslaufbereich ein Wasserquench 7 vorgesehen ist. Seitlich an Fig. 1 ist dieser Vergaserbereich mit einem Doppelpfeil "A" bezeichnet. Anschließend an den mit "B" bezeichneten Quench- bereich schließt sich ein Abhitzekesselbereich "C" an.

Der Abhitzekesselbereich C ist als Strahlungskessel 8 gestaltet, der nach innen weisende Schotten 9 aufweist, die ebenso wie die Wand des Strahlungskessels 8 von Kesselspeisewasser 10 durchflössen sind. Der Dampf- bzw. Wasserdampfaustritt ist mit 11 bezeichnet.

Am unteren Ende ist ein Schlackesammelbehälter 12 vorgesehen innerhalb eines Wasserbades 13. Der Synthesegasaustritt ist mit 14 bezeichnet.

Zusätzlich sind in Fig. 1 und 2 Temperaturbereiche angegeben, für den Reaktionsraum 4 liegen diese bei 1300°C bis 1600°C, hinter dem Konusaustritt 6 und dem Wasserquench 7 etwa bei 900°C, wobei die Temperatur im Bereich des Schlackesammelbehälters 12 bzw. des Wasserbades 13 etwa bei 300°C bis 400°C liegt. Der Synthesegasaustritt weist somit ebenfalls eine Temperatur in diesem Bereich auf, d.h. zwischen 300°C und 400°C.

In der die Erfindung zeigenden Fig. 2 sind die funktional gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei die Vorrichtung allgemein mit la bezeichnet ist, um den konstruktiven Unterschied zur Ausgestaltung der Fig. 1 kenntlich zu machen.

Im Unterschied zur Konstruktion nach Fig. 1 ist hier der Wasserquench 7a unterhalb des Abhitzekesselbereiches C angeordnet, so dass sich auch hier der Wasserquenchbereich mit B' bezeichnet anschließt.

Erkennbar kann hier bei höheren Temperaturen die Gesamtenthalpie des den Reaktor 2 durchströmten Mediums zu großen Teilen an den Abhitzekesselbereich C bzw. an die entsprechende Wand 8 und die Schotten 9 abgegeben werden, wobei diese Bereiche als Rohr-Steg-Rohrkonstruktion ausgebildet sind.

Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen, insbesondere was die Führung der in Schwerkraftrichtung von oben nach unten strömenden Medien innerhalb des Reaktors 2 angeht und dergleichen mehr.