Wärmeübertragerflächen von Wärmetauschern im

Quenchwasserkreislauf einer Flugstromvergasungsanlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung von Karbonatablagerungen an den Wärmeübertragerflächen von

Wärmetauschern im Quenchwasserkreislauf einer Flugstromverga ^¬ sungsanlage .

Beim Quenchprozess anfallendes Überschusswasser wird nach ei ^¬ ner mechanischen Reinigung zur Entfernung von Ruß- und Aschepartikel erneut dem Quenchprozess zugeführt. Die im Prozess ^¬ wasser gelösten Härtebildner werden bei der mechanischen Rei- nigung jedoch nicht entfernt. Durch diese Kreislauffahrweise erfolgt eine Aufkonzentrierung der Härtebildner bis zur

Gleichgewichtseinstellung .

Zur Verbesserung der Effizienz des Vergasungsprozesses ist es von Vorteil, das Quenchwasser vor der Eindüsung in den Quen- cher vorzuwärmen. Bei dieser Aufwärmung kommt es allerdings zu der bekannten Ablagerung von Karbonaten der Härtebildner auf der Wärmetauscherfläche, die den Wärmeübergang behindern. Mit der daraus resultierenden geringeren Vorwärmung des

Quenchwassers können die Rohgasparameter am Ausgang (13) der Vergasungseinrichtung, in Fachkreisen als Battery Limit bezeichnet, nicht eingehalten werden. Bei Einhaltung der Vorwärmtemperatur müssen die Ablagerungen zyklisch abgereinigt werden, was zur Unterbrechung des Vorwärmprozesses führt, an- sonsten müssen Reserveausrüstungen im Parallelstrom vorgehalten werden.

Bekannt sind die Entkarbonisierung des Prozesswassers durch Zudosierung von Ca (OH) ₂ , die Vollentsalzung, die Verwendung von Ionenaustaucher und die Absenkung des pH-Wertes durch Zugabe einer preisgünstig verfügbaren Säure (HCl, H ₂ SO ₄ ) . Für den der Erfindung zugrunde liegenden Einsatzfall der Quenchwasservorwärmung sind die zuvor genannten Verfahren jedoch nicht anwendbar bzw. nur mit sehr großem technischem und finanziellem Aufwand umsetzbar. Bei der Entkarbonisierung sind zusätzliche anlagentechnische Vorkehrungen zur Abschei- dung der gefällten Karbonate zu treffen. Da auch Magnesium als Härtebildner gefällt werden muss führt die damit verbun ^¬ dene Anhebung des pH-Wertes des Prozesswassers/Quenchwassers zur Veränderung des pH-Wertes des Quenchprozesses , was Abla ^¬ gerungen/Störungen des Rohgasweges nach dem Quencher zur Folge hat. Die Verwendung von Ionenaustauscher muss aufgrund der Feststoffbeladung des zu behandelnden Wassers ausgeschlossen werden. Auch die Verwendung der Säuren HCl oder H2S04 ist nicht zielführend, da der Einsatz zu erhöhten Werkstoffanforderungen führt und zudem die Verwendung von H2S04 die Gipsbildung befördert.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Minimierung von Karbonatablagerungen an den

Wärmeübertragerflächen von Wärmetauschern im

Quenchwasserkreislauf einer Flugstromvergasungsanlage an ^¬ zugeben, das nur geringen Aufwand erfordert und hinsichtlich Nebenwirkungen unproblematisch ist.

Das Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird im Quenchwasserkreislauf einer Verga ^¬ sungsanlage dem Quenchwasser nach der Druckerhöhung und vor der Erwärmung gezielt Kohlendioxid zugegeben.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass die Ur ^¬ sache der Ablagerungen die Störung des Kalk- Kohlensäuregleichgewichtes im Prozesswasser während des Auf ^¬ wärmprozesses ist. Bei konstantem Druck wird mit der Erhöhung der Temperatur die Löslichkeit von Kohlendioxid verringert, während bei konstanter Temperatur mit der Druckerhöhung die Löslichkeit von Kohlendioxid erhöht wird.

Unter Ausnutzung dieser druck- und temperaturabhängigen Lös- lichkeit von Kohlendioxid (C02) in Wasser wird, nach der

Druckerhöhung des Prozesswassers unter Verwendung einer Pumpe (3) und der damit verbundenen erhöhten Löslichkeit, Kohlendi ^¬ oxid dem Prozesswasser geregelt zugeführt. Die Anreicherung des Prozesswassers mit Kohlendioxid kann in einem Sättiger oder innerhalb einer Rohrleitung durch Zuführung mittels eines Düsenstockes erfolgen. Mit der Lösung von Kohlendioxid wird ein Überschuss an Kohlensäure im Prozesswasser erzielt, der kalklösend wirkt. In der nachfolgenden Prozessstufe Pro ^¬ zesswasseraufwärmung (6) wird die Vorwärmtemperatur des Pro- zesswassers so begrenzt, dass der gelöste Gehalt an Kohlendi ^¬ oxid im vorgewärmten Prozesswasser oberhalb des Gehaltes an C02 vor der Druckerhöhung des Prozesswassers bleibt.

Dem Vergasungsprozess ist generell eine Gasreinigungsanlage nachgeordnet, in der auch Kohlendioxid selektiv abgetrennt wird. Dieses Kohlendioxid steht kostenlos in ausreichender Menge zur Verfügung und es bedarf nur einer Verdichtung auf den Betriebsdruck des Prozesswassers zur Injektion in das Wasser. Das zugegebene Kohlendioxid verbleibt in dem ge- schlossenen Wasserkreislauf bzw. gelangt wieder in das Rohgas des Vergasungsprozesses, stellt somit keine zusätzliche Emis ^¬ sionsquelle dar.

Die Erfindung wird im Folgenden als Ausführungsbeispiel in einem zum Verständnis erforderlichen Umfang anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig 1 eine prinzipielle Darstellung einer Flugstromverga- sungseinrichtung mit erfindungsgemäßer Zuführung von C02 nach Druckanhebung und vor Erwärmung des Quenchwas- sers . Das im Quencher (1) einer Flugstromvergasungseinrichtung anfallende Überschusswasser wird der Rußwasserreinigungsanlage (2) zur Entspannung und mechanischen Reinigung zugeführt. Der in der Rußwasserreinigungsanlage aus dem Überschusswasser ausgefilterte Rußkuchen 14 wird abgeführt. Der Klarlauf die ^¬ ser Prozessstufe wird erneut als Quenchwasser der Vergasungs ^¬ anlage zugeführt. Dazu wird das gereinigte Wasser zunächst mittels einer Pumpe (3) auf den Betriebsdruck der Vergasungs ^¬ anlage (z.B. 4,0 MPa) gebracht. Nach der Druckerhöhung er- folgt die Zudosierung (4) von Kohlendioxid zum Quenchwasser zur gezielten Einstellung des Kalk- Kohlensäuregleichgewichtes. Die CO ₂ -Druckerhöhung auf den erforderlichen Injektionsdruck erfolgt unter Verwendung des Kompressors (5) . In vorteilhafter Weise wird Kohlendioxid eingesetzt, das in einer nicht näher dargestellten, dem Ver- gasungsprozess nachgeordneten Gasreinigungsanlage selektiv abgetrennt wurde. Mit der Zugabe des Kohlendioxides ist die Voraussetzung geschaffen, um im Wärmetauscher (6) das Quenchwasser aufzuwärmen. Das erwärmte Quenchwasser wird einem Quenchwasserbehälter 9 zugeführt, dem auch die Prozesswässer der Rohgaswäscher 7, 8, die durch Venturiwäscher gegeben sein können, zugeführt wird. Das Quenchwasser aus dem Quenchwas ^¬ serbehälter wird über eine Quenchwasserpumpe 10 dem Quencher 1 zugeführt, der kopfseitig Brennstoff 11 und Sauer- stoff/Dampf 02 zugeführt werden.

Bezugs zeichenliste

1 - Quencher

2 - Rußwasserreinigungsanlage

3 - Pumpe

4 - Zudosierung von Kohlendioxid zum Quenchwasser

5 - Kompressor

6 - Wärmetauscher

7, 8 - (Venturi-) Wäscher

9 - Quenchwasserbehälter

10 - Quenchwasserpumpe

11 - Brennstoff

12 - Gaskondensat

13 - Rohgas

14 - Rußkuchen

15 - Schlackegranulat