• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Verfahren und Vorrichtung zum Verhindern von Rohgasschwankungen in Festbettreaktoren bei der Vergasung von inhomogenen Stoffgemischen, welche aus festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen und festen kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen bestehen. Die Vergasung erfolgt als autothermer Prozess bei Drücken größer 20 bar und mit abgesenkter Vergasungsstoffschüttung. Die Beschickung des Festbettvergasers erfolgt über einen ständig mit einem unter Reaktordruck stehenden Vorratsbehälter, welcher mit einer gekühlten Zwangsaustragsvorrichtung versehen ist, die leistungsabhängig mengengeregelt betrieben wird, wobei in Abhängigkeit technologischer Erfordernisse der Zwangsaustrag des inhomogenen Stoffgemisches kontinuierlich oder diskontinuierlich in den freien Raum des Reaktoroberteiles erfolgt. Dabei wird der Vorratsbehälter ständig von einem Kaltgas < 50 DEG C - zum Beispiel Stickstoff - in Richtung Austragsöffnung zwangsdurchströmt.
    公开号:DE102004001708A1
    申请号:DE102004001708
    申请日:2004-01-13
    公开日:2005-08-25
    发明作者:Reinhold Dipl.-Ing. Grunwald (FH)；Andreas Dipl.-Ing. Jochmann；Reinhard Dipl.-Metal. Skoddow
    申请人:SCHWARZE PUMPE ENERGIEWERKE AG；Sekundarrohstoff-Verwertungszentrum Schwarze Pumpe GmbH；
    IPC主号:C10J3-20
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf die Vergasung inhomogener Stoffgemischein Festbettreaktoren, wobei die inhomogenen Stoffgemische aus kohlenstoffhaltigenfesten Abfallstoffen und festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffenbestehen. Die Beschickung der Festbettvergaser mit den genanntenVergasungsstoffen erfolgt diskontinuierlich. Die Vergasung an sicherfolgt als autothermer Prozess bei Drücken größer 20 bar.
    [0002] Während desBetriebes nach dieser Fahrweise entstehen Druck-, Mengen- und Qualitätsschwankungenim kontinuierlich abgezogenen Rohgas. Die Rohgasschwankungen werdendabei bevorzugt durch die Kriterien Prozesstemperatur, Prozessdruck,Zusammensetzung und Korngröße der eingesetztenStoffe, Aufheizgeschwindigkeit sowie der geschleusten Menge undder Schleusfrequenz beeinflusst. Verursacht werden die Schwankungenneben physikalischen Prozessen durch die prozessbedingt zu unterschiedlichenZeiten entstehenden Rohgasanteile Wasserdampf, Pyrolysegas, Entgasungsgas undVergasungsgas. Die Einzelgase haben entsprechend ihrer Reaktionskinetikunterschiedliche Zusammensetzung. Von besonderer Bedeutung ist dabeidie Pyrolysereaktion, die unmittelbar nach der Schleusung bei erreichterPyrolysetemperatur vor allem bei Einsatz von Abfällen heftig einsetzt und meist nachkurzer Zeit das Maximum überschreitet.Die Pyrolysegasspitze verschiebt erheblich die durchschnittlicheRohgaszusammensetzung und die Rohgasmenge.
    [0003] Einderartig qualitativ und quantitativ sich ständig änderndes Rohgas ist für alle anlagenbedingt nachgeschaltetenProzesse (zum Beispiel Gaskühlung,Gasreinigung, Gasverwertung) problematisch.
    [0004] Ausden Grundlagen der Vergasungstechnik ist bekannt, dass zur Vermeidungderartiger Rohgasschwankungen der Reaktorraum ständig vollständig mit festen Vergasungsstoffengefülltwird. (Rammler, v. Alberti, Technologie und Chemie der Braunkohlenverwertung,VEB deutscher Verlag fürGrundstoffindustrie, 1962, Seite 325).
    [0005] DieEntleerung der direkt überdem Reaktor angeordneten Schleusen erfolgt bei moderneren Reaktoren über Kegelverschlüsse, undim Reaktoroberteil werden unterschiedliche Einbauten, wie Schüttschächte oderVerteilerdächerangeordnet. Dieses Prinzip, das aus der Kohlevergasung stammt, istnur bei nicht backenden oder nicht erweichenden Stoffen anwendbar.Werden beispielsweise backende Kohlen oder Abfallstoffe mit erweichendenKomponenten wie thermoplastische Kunststoffe eingesetzt, ist ein störungsfreierVergasungsbetrieb nur nach dem Verfahren der abgesenkten Schüttung (DE195 09 570) möglich.Bei diesem Betriebsregime wird durch Erhöhung der Schleusfrequenz undSenkung der Eintragsmenge eine quasi-kontinuierliche Beschickung angestrebt.Diese Lösungwurde auch beim Schlackebad-Vergaser zur Verwertung von Kohle-Abfallgemischenerprobt. Der Nachteil dieser Lösungist, dass der Materialfluss ständigunterbrochen wird und dadurch Beschickungsstörungen provoziert werden. WeitereNachteile sind, dass die stündlicheBeschickungsmenge vor allem bei hohen Zumischraten von Abfällen geringerSchüttdichtetechnisch-technologisch begrenzt ist und immer noch erhebliche Rohgasschwankungenauftreten.
    [0006] Impraktischen Betrieb wurde auch versucht, den Schwankungen durchRegelung der Vergasungsmittelmenge (Dampf, Sauerstoff) entgegenzu wirken. Das ist technisch sehr aufwändig und durch die unterschiedliche örtlicheund zeitliche Entstehung von Vergasungs- und Pyrolysegas erfolgteine Homogenisierung des Rohgases erst in den nachgeschalteten Anlagen,wodurch die Qualitätnachteilig beeinflusst wird.
    [0007] Ausden Nachteilen des Standes der Technik ergibt sich die Aufgabe,eine der Reaktorleistung anpassbare, kontinuierliche und störungsfreieZuteilung der festen inhomogenen Vergasungsstoffgemische aus kohlenstoffhaltigenAbfallstoffen und festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen unterDruck zu erreichen als Voraussetzung für einen gleichmäßigen Rohgasanfall.
    [0008] DieLösungder Aufgabe erfolgt dadurch, dass ein ständiger Vorrat an Vergasungsstoffin einem unter Reaktordruck stehendem Behälter vorhanden ist, jedocheine thermische Beeinflussung der Stoffe durch heiße Reaktorgaseausgeschlossen wird.
    [0009] Derinhomogene Vergasungsstoff ruht auf einer gekühlten Austragsvorrichtung,die so gestaltet ist, dass der inhomogene Vergasungsstoff nur nach Inbetriebnahmeder Austragsvorrichtung in einen darunter liegenden Reaktorfreiraumausgetragen wird. Der Austragsschlitz der Austragsvorrichtung ist dabeiin Austragsrichtung größer alsdie größte Kantenlänge einerStoffkomponente. Der genannte, unter der gekühlten Austragsvorrichtung liegendeFreiraum verjüngtsich in Austragsrichtung zur Austragsöffnung des Druckbehälters hin.Unterhalb der Austragsöffnungist im Oberteil des Festbettreaktors ein nach der gewünschtenSchüttungsgeometrieausgelegter Stoffverteiler angeordnet.
    [0010] ZurRealisierung der erfindungsgemäßen Lösung wirdin einen dem Reaktordruck angepassten Druckbehälter eine Austragseinrichtungfür inhomogeneFeststoffe mit einer Leistung von üblicherweise 0–50 t/hinstalliert. Die Zuführungdes Stoffgemisches mit Dichteunterschieden von 0,05–8 t/h undeinem Kornspektrum von 0–200mm und spezifischen Fließverhaltenerfolgt aus einer ständigvorhandenen Schüttungauf eine feststehende, bevorzugt rationssymmetrische gekühlte Platte,deren Durchmesser größer alsdie vorgenannte Öffnungder Zuführung ist,so dass sich bei Stillstand der Austragseinrichtung ein natürlicherStoffverschluss bildet. Bei Inbetriebnahme der Austragsvorrichtungwird drehzahlabhängigdas Stoffgemisch im gesamten Kornspektrum in den darunter liegendengekühltenund zwangsdurchströmtenFreiraum ausgetragen.
    [0011] Esist auch erfindungsgemäß, dassdurch eine ständigeZwangsdurchströmungdes Druckgefäßes in Austragsrichtungmit einem kalten Gas z. B. Stickstoff oder Brenngas mit einer Temperatur <50°C in einermindestens 3-fachgrößeren Mengeals das Austragsvolumen der festen Stoffe gleichzeitig eine Geschwindigkeitserhöhung imAustragsspalt und vor allem im konischen Teil des Auslaufes vomFreiraum erreicht wird. Damit erfolgt eine Beschleunigung der spezifischleichteren Feststoffbestandteile, so dass eine Entmischung von Leicht-und Schwerfraktion weitgehend ausgeschlossen wird und das Gas-Feststoff-Gemengebei Eintritt in den Reaktor den Feststoffverteiler kühlt undein Rücktrittvon heißemRohgas in den Druckbehältermit der Austragsvorrichtung sicher verhindert.
    [0012] Weiterhinist erfindungsgemäß, dassder Feststoffverteiler in Verbindung mit dem vorhandenen Schüttschachtso gestaltet ist, dass der Ablenkwinkel für die Feststoffe mit der höheren Dichteeine Mittengängigkeitdes Reaktors unterstützt.
    [0013] DieVorteile der Erfindung liegen darin, dass • durch dieAustragsvorrichtung Beschickungsprobleme des Reaktors minimiertbzw. ausgeschlossen werden, • diekontinuierliche Beschickung die Schwankungen in der Rohgasmenge,Rohgasdruck und Rohgasqualitätverhindert, • dasVerhindern der Schwankungen an Rohgasmenge und Rohgasdruck das Mitreißen vonFeststoffpartikeln im Rohgasstrom stark reduziert und • dieVergleichmäßigung derRohgasmenge und des Rohgasdruckes sowie die Verringerung des Feststoffanteilesim Rohgasstrom, die Beherrschbarkeit der nachgeschalteten Anlagenwie Rohgaskühlung,Gaswasserabtrennung bis zur Gasverwertung positiv beeinflusst.
    [0014] DieErfindung wird anhand eines Ausführungsbeispielesin Verbindung mit Bild 1 nähererläutert.
    [0015] Inden Druckbehälter 1 werdenoberhalb der Austragsvorrichtung Leitbleche 2 angeordnet,deren Mittelöffnungkleiner als der Durchmesser des feststehenden Tellers 4 unddem darüberliegenden drehbaren Austragsstern 3 ist. Die Schaufelndes Austragssternes sind so gestaltet, dass die Schaufeln bei Betriebdes Sternes radiale Kräfteauf die Feststoffe ausübenund die Stoffe damit zwangsweise in den Freiraum 7 transportiertwerden. Der feststehende Teller 4 und Teile der Wandungendes Freiraumes werden zwangsgekühlt.Die Zuführungder festen Stoffe 5 und des Spülgases 6 erfolgt imOberteil des Druckbehältersmit der Austragsvorrichtung. Die Einbauten sind so auszuführen, dasseine Zwangsströmungdes Gases durch den Austragsspalt in den Freiraum gewährleistetist.
    [0016] Indem Oberteil des Reaktors wird der Feststoffverteiler verankert.Entsprechend der zu erreichenden Schüttgutgeometrie der abgesenkten Schüttung wirdder Durchmesser und der Winkel in Abhängigkeit von der Anlagenspezifik(Fallhöhe,Reaktordurchmesser, etc.) bestimmt.
    [0017] Nachdem Stand der Technik könnenzusätzlichzwischen Reaktor und Austragsbehältermit integrierter Austragsvorrichtung druckdichte Schieber oder Verschlusskegelinstalliert werden.
    1 Vorratsbehälter 2 Leitbleche 3 Austragseinrichtung 4 feststehendeTeller 5 festeStoffe 6 Spülgas 7 Freiraum 8 Feststoffverteiler
    权利要求:
    Claims (3)
    [1] Verfahren zur Verhinderung von Rohgasschwankungenin Festbettreaktoren zur Vergasung inhomogener Stoffgemische ausfesten kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen und festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffennach dem Verfahren der Festbettdruckvergasung mit abgesenkter Schüttung zurVermeidung prozessbedingter Druck-, Mengen- und Qualitätsschwankungenim kontinuierlich abgezogenen Rohgas, dadurch gekennzeichnet, • dass dieBeschickung des Festbettreaktors aus einem unter Reaktordruck stehendemVorratsbehälter erfolgt, • dass indiesem Vorratsbehältereine ständigvorhandene Schüttungaus festen kohlenstoffhaltigen Abfallstoffen im Gemisch mit festenkohlenstoffhaltigen Brennstoffen ansteht, • dass die Schüttung zwangsgeführt aufeiner Austragseinrichtung aufliegt und bei deren Stillstand einennatürlichenStoffverschluss nach oben bildet, • dass die Austragseinrichtunggekühltist und diskontinuierlich oder kontinuierlich betrieben wird, • dass weiteraus dem Vorratsbehälternach unten eine Zwangsströmungmit einem geeigneten Gas mit Temperaturen unter 50°C eingerichtetist und dass das Volumen dieses Gases mindestens die dreifache Mengedes ausgetragenen Feststoffvolumens ausmacht.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass bei Betrieb der Austragseinrichtung das inhomogene Feststoffgemischzwangsweise durch einen Austragsspalt entsprechender Größe zwischenInnenwand des Vorratsbehältersund gekühlterAustragseinrichtung in einen Freiraum ausgetragen wird und dasssich im unter der Austragseinrichtung in Richtung Austragsöffnung desVorratsbehälterverkleinerten Freiraumdurchmesser die Geschwindigkeit- des Gasesund damit der spezifisch leichteren Bestandteile des inhomogenenFeststoffgemisches erhöht.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, • dass imUnterteil des sich nach unten verjüngenden Vorratsbehälters oberhalbeiner Austragseinrichtung den Querschnitt weiter einengende Leitblecheangeordnet sind, • dassdie Austragseinrichtung gekühltist und aus einer rationssymmetrischen drehbaren Platte mit zwei odermehreren symmetrisch angeordneten Mitnehmern besteht, • dass dierotationssymmetrische drehbare Platte oberhalb eines im Durchmesserkleineren feststehenden Tellers angeordnet ist, • dass derAbstand zwischen Innenwand des Vorratsbehälters und der rotationssymmetrischendrehbaren Platte grösserist als die grösstezu erwartende Kantenlängeder eingesetzten Feststoffe, • dass sieh der Durchmesserdes Freiraums unterhalb der Austragseinrichtung zum Reaktor hinweiter verjüngt, • dass weiterim Oberteil des Reaktors ein Fesfstoffverteiler angeordnet ist dessenDurchmesser und Winkel in Abhängigkeitvon der Fallhöhedes Feststoffgemischs und des Reaktordurchmessers steht.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    ZA200408261B|2005-08-31|
    CZ296440B6|2006-03-15|
    CN1640995A|2005-07-20|
    DE102004001708B4|2006-09-21|
    CZ200515A3|2005-08-17|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-25| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-05-04| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: SUSTEC SCHWARZE PUMPE GMBH, 01099 DRESDEN, DE |
    2007-03-15| 8364| No opposition during term of opposition|
    2008-05-15| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: ENVIROTHERM GMBH, 45136 ESSEN, DE |
    2018-02-08| R082| Change of representative|Representative=s name: RAUSCH WANISCHECK-BERGMANN BRINKMANN PARTNERSC, DE |
    2019-08-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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