DE3617802A1 - Verfahren zur herstellung von wasserstoff und kohlenmonoxid enthaltenen gasen aus festen brennstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen aus festen Brennstoffen bei erhöhtem Druck in einem Wirbelbett unter Verwendung von Vergasungsmitteln, wobei sich unterhalb des Wirbelbetts ggf. ein Festbett aus festen Vergasungsrückstän­ den befindet, aus welchem die festen Vergasungsrückstände abgezogen werden, und oberhalb des Wirbelbetts ein Nachver­ gasungsraum angeordnet ist und das erzeugte Synthesegas aus dem Nachvergasungsraum abgezogen und durch einen Abscheider geleitet wird, in welchem wenigstens ein Teil der mitgeführ­ ten Feststoffteilchen abgeschieden und über eine Rückführ­ leitung in das Wirbelbett zurückgeführt wird, während das Synthesegas in zumindest vorgereinigtem Zustand den Ab­ scheider verläßt.

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird im allgemeinen ein Vergasungsreaktor benutzt, der einen unteren, konischen Teil aufweist, in welchem der zu vergasende Brennstoff durch das Vergasungsmittel aufgewirbelt wird. Das so entstehende Wirbelbett, innerhalb dessen sich die Brennstoffteilchen in ständiger Bewegung befinden, hat eine untere und eine obere Grenze, die normalerweise nicht scharf ausgebildet sind. Die untere Grenze wird durch das Festbett gebildet, das aus feineren und gröberen, ggf. zusammengesinterten festen Vergasungsrückständen besteht. Am unteren Ende des Festbet­ tes wird die Asche aus dem Reaktor abgezogen.

Aus der stark bewegten oberen Begrenzungsfläche des Wirbel­ betts treten zusammen mit dem innerhalb des Wirbelbetts erzeugten Gas und ggf. überschüssigen Vergasungsmitteln Brennstoffteilchen aus. Diese Teilchen gelangen in einen den konischen, unteren Teil des Reaktors nach oben hin ver­ längernden, im allgemeinen zylindrischen Teil, innerhalb dessen sich die Nachvergasungszone befindet. In diese werden ebenfalls Vergasungsmittel eingeführt, um die aus dem Wirbelbett herausgerissenen Brennstoffteilchen noch mög­ lichst weitgehend zu vergasen. Auch in der Nachvergasungs­ zone befinden sich die Brennstoffteilchen und das erzeugte Gas in heftiger Bewegung, ohne daß jedoch alle Teilchen in das Wirbelbett zurücksinken. Vielmehr wird ein großer Anteil der Teilchen zusammen mit dem Produktgas am oberen Ende des Reaktors aus diesem ausgetragen. Diese Teilchen müssen in Abscheidern, die normalerweise als Zyklone ausgebildet sind, aus dem Produktgas abgeschieden werden.

Die im Zyklon abgeschiedenen Feststoffteilchen enthalten noch soviel Kohlenstoff, daß sich deren Rückführung in den Reaktor lohnt. Bei vermehrter Zufuhr von Vergasungsmitteln in das Wirbelbett kann sogar ein Betriebszustand erreicht werden, der als "zirkulierende Wirbelschicht" bezeichnet wird. Dabei kommt es nicht mehr zur Ausbildung einer oberen Begrenzung des Wirbelbettes. Vielmehr wird soviel Verga­ sungsmittel zugeführt, daß die überwiegende Menge der Brennstoffteilchen in den Nachvergasungsraum und von da aus in den Abscheider gelangt und somit ohnehin zurückgeführt werden muß, wenn ein ausreichender Vergasungsgrad erzielt werden soll.

Die Rückführleitung, durch die die im Zyklon abgeschiedenen Feststoffteilchen wieder in den Reaktor zurückgeführt werden, erstreckt sich zwischen dem Zyklon, und zwar im allgemeinen zwischen dem unteren Teil desselben, und dem Reaktor, wobei normalerweise die Anordnung so getroffen ist, daß die Rückführleitung im Bereich des Wirbelbetts, also im unteren Bereich des Reaktors in diesen mündet. Demzufolge bilden der Innenraum des Reaktors, der Abscheider und die Rückführleitung ein in sich geschlossenes System. Dabei wird die Rückführleitung einen wesentlich geringeren Querschnitt aufweisen als der Innenraum des Reaktors über den größten Teil der axialen Erstreckung desselben, wobei während des Betriebs des Reaktors der Querschnitt der Rückführleitung zumindest im unteren Bereich, welcher der Mündung in den Reaktor benachbart ist, durch das rückzuführende Material ausgefüllt sein soll. Auf diese Weise wird verhindert, daß aus dem Reaktor bzw. aus dem in diesem befindlichen Wirbel­ bett Feststoffteilchen direkt, also entgegen der Strömungs­ richtung des rückzuführenden Materials, in die Rückführ­ leitung gelangen und dadurch den Betrieb des Reaktors zum Erliegen bringen. Andererseits hat jedoch das Vorhandensein einer von den rückzuführenden Teilchen gebildeten Feststoff­ säule in der Rückführleitung mit relativ geringem Quer­ schnitt zur Folge, daß die rückzuführenden Feststoffteilchen nicht mehr selbsttätig, also im wesentlichen nur unter der Einwirkung der Schwerkraft, in den Reaktor gelangen. Vielmehr hat die Praxis gezeigt, daß, wenn sich in der Rückführleitung erst einmal eine solche Feststoffsäule gebildet hat, deren vertikale Erstreckung etwa der des Wirbelbettes entsprechen kann, das Material sich in der Rückführleitung festsetzt und ohne zusätzliche Maßnahmen nicht mehr nach unten in Richtung auf den Reaktor abfließt. Dazu trägt auch ein innerhalb des Wirbelbettreaktors vorhandenes Druckgefälle bei. Der Druck innerhalb des Wirbelbettes ist höher als im Abscheider. Dieses Druckgefäl­ le wirkt entgegen der Bewegungsrichtung, in welcher sich die rückzuführenden Feststoffteilchen durch die Rückführleitung bewegen sollen. Da die absolute Größe dieses Druckgefälles mit zunehmendem Druck innerhalb des Reaktors zunimmt, sind die Auswirkungen des Druckgefälles auf das aus dem Ab­ scheider in den Reaktor rückzuführende Material bei modernen Vergasungsreaktoren, die unter einem Überdruck von 20 bar und mehr betrieben werden, entsprechend groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der einleitend beschriebenen Art so zu verbessern, daß unab­ hängig von der Menge der aus dem Abscheider in den Reaktor zurückzuführenden Feststoffteilchen ein einwandfreier Dauerbetrieb des Vergasungsreaktors gewährleistet ist. Dabei soll insbesondere vermieden werden, daß Feststoff und/oder Gas unmittelbar aus dem Wirbelbett in die Rückführleitung bis an den Abscheider gelangen, da, unabhängig von anderen Beeinträchtigungen des Betriebes, dadurch die Abscheidungs­ leistung des Abscheiders beeinträchtigt würde. Trotz des verhältnismäßig kleinen Querschnitts der Rückführleitung soll unter allen betrieblichen Umständen gewährleistet sein, daß die rückzuführenden Feststoffteilchen in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten, also ggf. von Menge, Vergasungsdruck und Zeit, steuerbar in den Reaktor zurückgeführt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß in die Rückführleitung an wenigstens einer Stelle zur Auf­ lockerung der darin befindlichen Feststoffteilchen Gas eingeführt wird. Als besonders zweckmäßig hat sich eine Verfahrensführung herausgestellt, bei welcher in die Rückführleitung an mehreren, in Längsrichtung der Rückführ­ leitung Abstände voneinander aufweisenden Stellen Gas eingeblasen wird, wobei diese Stellen in jenem Bereich angeordnet sein sollten, in welchem sich die rückzuführenden Feststoffteilchen ansammeln. Es ist somit jener Bereich, der dem Reaktor bzw. dem darin befindlichen Wirbelbett benach­ bart ist.

Wenigstens ein Teil der an unterschiedlichen Stellen in die Rückführleitung eingeblasenen Gasströme kann kontinuierlich eingeblasen werden. In vielen Fällen wird es jedoch vorteil­ haft sein, wenigstens ein Teil der Gasströme diskontinuier­ lich, zweckmäßig impulsartig in die Rückführleitung einzu­ blasen. Letzteres hat den Vorteil, daß zur Erzielung der gleichen Wirkung weniger Gas verbraucht wird. Dies ist auch deshalb von Bedeutung, weil eine zu große, in die Rückführ­ leitung eingeblasene Gasmenge, die zumindest überwiegend nach oben in Richtung auf den Zyklon strömt, die Abscheide­ leistung des Zyklons verringert. Als zweckmäßig hat sich eine Betriebsweise herausgestellt, bei welcher an der zuunterst, also der Mündung der Rückführleitung in den Reaktor benachbarten Einblasstelle das Gas kontinuierlich und an allen anderen, darüber in Abständen befindlichen Stellen das Gas stoßweise, also impulsartig in die Rückführ­ leitung eingeblasen wird.

Besonders vorteilhaft ist eine Betriebsweise, bei welcher zumindest zeitweilig das impulsartige Einblasen des Gases an den Einblasstellen zeitlich versetzt derart erfolgt, daß von zwei in Längsrichtung der Rückführleitung einen Abstand aufweisenden Einblasstellen an der jeweils näher am Reaktor positionierten Einblasstelle das Einblasen früher beginnt und ggf. auch früher endet als an der vom Reaktor weiter entfernt positionierten Einblasstelle. Dadurch wird er­ reicht, daß die in der Rückführleitung befindliche Fest­ stoffsäule von unten nach oben fortschreitend, also entgegen der Fließrichtung des Feststoffes in der Rückführleitung, eine Auflockerung erfährt, die einmal dazu führt, daß unterhalb des durch einen Gasimpuls an einer bestimmten Position aufgelockerten Bereichs der Feststoffsäule der Feststoff ebenfalls bereits aufgelockert, ggf. bereits abgeflossen ist. Zum anderen läßt sich auf diese Weise der Fließvorgang innerhalb der Rückführleitung bezüglich Menge und Zeit gut beeinflussen, so daß über die Steuerung der Gasimpulse, insbesondere auch deren zeitliche Versetzung die Geschwindigkeit bestimmt werden kann, mit der der Feststoff aus der Rückführleitung in den Reaktor abfließt. Dabei kann die Menge des einzublasenden Gases abhängig sein von der Menge des in der Rückführleitung vorhandenen bzw. des in den Reaktor rückzuführenden Feststoffes. Auch die Anzahl der Gasimpulse kann abhängig sein von der Menge des in der Rückführleitung befindlichen bzw. des in den Reaktor rückzuführenden Feststoffes. Dabei ist es möglich, die Menge des einzublasenden Gases durch die Erhöhung der Anzahl der Gasimpulse pro Zeiteinheit zu vergrößern, wenngleich diese Abhängigkeit nicht zwingend ist, da ohne weiteres die Möglichkeit besteht, ein bestimmtes Gasvolumen auf eine kleinere oder größere Anzahl von Gasimpulsen zu verteilen, wobei dann jeweils das pro Impuls eingeblasene Gasvolumen sich ändert.

Die Dauer eines Impulses kann 0,1 bis 2 s, vorzugsweise 1 s betragen. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen eine Pause vorzusehen, die 1 s, vorzugsweise 0,1 s dauert. Bei der vorerwähnten Steuerung der Impulse derart, daß das Einblasen an in Längsrichtung der Rückführleitung Abstände voneinander aufweisenden Einblasstellen im vorbeschriebenen Sinn zeitlich versetzt erfolgt, kann die Zeitverschiebung zwischen den Impulsen zweier benachbarter Einblasstellen so groß sein, daß der Impuls an der jeweils in der zeitlichen Reihenfolge zweiten Einblasstelle erst beginnt, nachdem der Impuls in der zeitlich davor liegenden Einblasstelle beendet ist. Anderer­ seits ist es auch möglich, die Impulse zeitlich einander mehr oder weniger überschneiden zu lassen.

Die Steuerung der Menge des eingeblasenen Gases bzw. der Anzahl der Gasimpulse kann in Abhängigkeit von der Tempera­ tur in der Rückführleitung erfolgen. Als Einblasgas kann Inertgas, z. B. CO₂ oder Stickstoff oder rückgeführtes Prozeßgas verwendet werden.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel im Schema der Längsschnitt durch einen unter Überdruck arbeitenden Winkler- Wirbelbett-Reaktor dargestellt.

Der Vergasungsprozeß zur Herstellung eines Produktgases, welches vor allem H₂ und CO enthalten wird, läuft in einem Reaktor 10 ab, in dessen unterem, von oben nach unten konisch sich verjüngenden Bereich 12 sich das Wirbelbett 14 befindet. An den konischen Bereich schließt sich bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel nach oben hin ein zylindrischer Bereich 16 an, der die Nachvergasungs­ zone 18 enthält.

An seinem unteren Ende geht der Reaktor 10 in einen kurzen Schacht 20 über, an dessen Ende eine Förder- und Kühl­ schnecke 22 angeordnet ist. Durch den Schacht 20 und die Schnecke 22 werden die festen Vergasungsrückstände abge­ zogen, die überwiegend Asche enthalten und sich unterhalb des Wirbelbetts 14 in einem Festbett 24 sammeln.

Der zu vergasende feste Brennstoff wird durch eine Schnecke 26 aus einem Vorratsbehälter 28 in den Reaktor 10 einge­ bracht. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiel tritt der feste Brennstoff unterhalb der oberen Begrenzung 30 des Wirbelbettes 14 in letzteres ein. Bei dem Brennstoff kann es sich z. B. um vorgetrocknete Braunkohle, die einen Wassergehalt von 12-18% und eine Körnung zwischen 0 und 5 mm aufweist, handeln. Es sind jedoch auch andere kohlenstoffhaltige Brennstoffe verwendbar, z. B. Torf oder Kohlen, die höher inkohlt sind als Braunkohle.

Der Reaktor 10 ist mit mehreren Zuleitungen für gasförmige Medien, die als Vergasungsmittel dienen, versehen. Die am weitesten unten befindlichen Zuleitungen 32 münden in den Schacht 20 und dienen zur Zuführung eines gasförmige Mediums zur Auflockerung des Festbettes 24. Bei diesem Medium kann es sich um ein endothermes Vergasungsmittel, beispielsweise Dampf oder CO₂, aber auch um ein inertes Medium, z. B. Stickstoff, handeln.

In dem oberhalb des Schachtes 20 befindlichen konischen Bereich 12 des Reaktors 10 sind in vertikale Abstände voneinander aufweisenden Ebenen angeordnete Düsen für die Zuführung von Vergasungsmittel vorgesehen. Durch die Zuleitungen 34, 36 in den unteren Ebenen wird vorzugsweise endotherme Umsetzungen bewirkendes Vergasungsmittel zugeführt. In den Zuleitungen 40, 41 werden sauerstoffhaltige Vergasungsmittel zugeführt.

Weitere Zuleitungen 44, 45 und 46 münden in den Nachreak­ tionsraum 18. Über diese Zuleitungen werden normalerweise exotherme und endotherme Umsetzungen bewirkende Vergasungs­ mittel in den Nachreaktionsraum 18 eingeführt.

Der zu vergasende Brennstoff wird durch die Schnecke 26 im Bereich des Wirbelbettes 14 in den Reaktor 10 eingetragen. Im Wirbelbett 14 werden die Brennstoffpartikel durch die Vergasungsmittel, die Entgasungsprodukte, den durch Ver­ dampfen des im Brennstoff enthaltenen Wasser entstehenden Dampf und die Umsetzungsprodukte fluidisiert. Die sehr kleinen, annähernd staubförmigen Bestandteile des in das Wirbelbett eingeführten festen Brennstoffs werden verhält­ nismäßig schnell durch das die obere Begrenzung des Wirbel­ bettes 30 nach oben durchströmende Gas in den Nachreaktions­ raum 18 mitgerissen, in welchem sie zu einem großen Teil umgesetzt werden. Das Ausmaß der Zuführung von Vergasungs­ mitteln durch die Zuleitungen 44, 45, 46 in den Nachreak­ tionsraum 18 hinein hängt insbesondere von der Menge des im Nachreaktionsraum 18 umzusetzenden festen Kohlenstoffs ab.

Die schweren Partikel innerhalb des Wirbelbettes 14 sinken durch letzteres hindurch und gelangen so in das Festbett 24. Bei diesen schwereren Partikeln kann es sich einmal um gröbere, überwiegend kohlenstoffhaltige Partikel handeln, die zu groß sind, als daß sie von dem das Wirbelbett von unten nach oben durchströmenden Gas getragen werden könnten. Zum anderen sedimentieren solche Partikel durch das Wirbel­ bett 14 hindurch nach unten auf das Festbett 24, deren Gewicht im Verhältnis zur Korngröße zu hoch ist. Es kann sich dabei sowohl um kohlenstoffhaltige Partikel mit hohem Aschegehalt als auch um Partikel handeln, die ausschließlich aus nicht vergasbaren Substanzen bestehen.

Das im Reaktor 10 erzeugte Produktgas 65 wird durch eine na­ he dem oberen Ende des Reaktors 10 von diesem abgehende Lei­ tung 50 abgezogen und, nach Vorreinigung in einem Zyklon 52, nachgeordneten Einrichtungen, z. B. für die Gasreinigung zugeführt. Die im Zyklon 52 abgeschiedenen Feststoffpar­ tikel, die im allgemeinen noch Kohlenstoff enthalten, gelangen über den unteren Ausgang 66 des Zyklons in eine Rückführleitung 69, deren unteres Ende 62 im Bereich des Wirbelbettes 14 mit dem Reaktor 10 verbunden ist. Das von den abgeschiedenen Feststoffteilchen gereinigte Gas 65 verläßt Zyklon 52 durch ein Tauchrohr 67 über eine Leitung 68.

Die Rückführleitung 69 für die im Zyklon 52 abgeschiedenen Feststoffteilchen mündet etwa in Höhe der Schnecke 26 in den Reaktor 10. Die Feststoffteilchen fließen aus dem unteren Bereich des Zyklons 66 nach unten in die Rückführleitung 69, deren Querschnitt im Bereich 62 zwischen der Mündung 60 in den Reaktor 10 und etwa dem Niveau 61 von den Feststoffteilchen ausgefüllt ist. Die so innerhalb der Rückführleitung 69 sich bildende Säule aus Feststoffteilchen stellt eine Sperre dar, die es verhin­ dert, daß aus dem Reaktor 10 Feststoffteilchen und Gas durch die Rückführleitung 69 direkt in den Bereich des als Zyklon ausgebil­ deten Abscheiders 52 gelangen.

Da die Rückführleitung 69 einen verhältnismäßig kleinen Quer­ schnitt aufweist und zudem der im Bereich des Zyklons 52 herr­ schende Druck merklich geringer ist als der Druck im Wirbelbett 14, so daß ein der Schwerkraft entgegenwirkendes Druckgefälle zwischen der Mündung 60 der Rückführleitung 69 in den Reaktor 10 einerseits und dem Zyklon 52 andererseits existiert, ist ohne besondere Maßnahmen keine Gewähr dafür gegeben, daß über längere Zeiträume unten soviel Feststoffteilchen aus der Rück­ führleitung 69 in den Reaktor 10 eintreten, wie oben aus dem Zyklon 52 in die Rückführleitung gelangen. Unabhängig vom vorerwähnten Druckgefälle ist auch aufgrund des kleinen Quer­ schnitts der Rückführleitung 69 damit zu rechnen, daß sich die darin befindlichen Partikel festsetzen, so daß selbst dann, wenn sich in der Rückführleitung 69 eine Feststoffsäule bildete, deren Höhe und somit deren Gewicht ausreicht, das Druckgefälle zu kompensieren, ein einwandfreies und ungestörtes Abfließen der diese Säule bildenden Feststoffteilchen in den Reaktor 10 nicht gewährleistet wäre.

Zur betriebsnotwendigen Rückführung der Feststoffteilchen aus der Rückführleitung 69 in den Reaktor 10 sind in die Rückführleitung 69 mündende Düsen 81 für ein gasförmiges Medium vorgesehen. Diese Düsen 81 sind in Längsrichtung der Rückführleitung 69 in Abstän­ den voneinander angeordnet. Sie werden über zwischengeschaltete Steuerventile 70 bis 77 von einer gemeinsamen Druckmittelquelle 78 mit einem Gas gespeist, bei dem es sich beispielsweise um CO₂ oder auch um rückgeführtes Produktgas handeln kann, welches vom Gasstrom 65 an geeigneter Stelle abgezweigt wird. Die Steuerven­ tile 71-77 werden von einem gemeinsamen Regler 79 betätigt, mit dem sie über eine Leitung 80 verbunden sind. Das Druckniveau des Gases 78 wird etwas höher sein als das Druckniveau im Wirbelbett 14. Der Regler 79 steuert die einzelnen Ventile 71-77 an und gibt dabei jeweils kurzzeitig einen Gasstrom von bestimmter Menge frei, der über die Düsen 81 impulsartig in den unteren Bereich der Rückführleitung 69 gelangt. Dabei kann so vorgegangen werden, daß die Ventile 70-77 aufeinanderfolgend derart einen kurzzeitigen Gasimpuls bewirken, daß zunächst ein Gasimpuls durch das Ventil 70 bzw. die zugeordnete Düse 81 in die Mündung 60 der Rückführleitung 69 gegeben wird und danach zeitlich versetzt Gasimpulse durch die anderen Ventile in die Rückführleitung 69 eingeführt werden, wobei der zeitliche Abstand vom ersten, durch das Ventil 70 bewirkten Gasimpuls mit zunehmender Entfernung des jeweiligen Ventils vom ersten Ventil 70 zunimmt. Dadurch wird der in der Rückführleitung 69 stehende Feststoff von unten nach oben fortschreitend aufgelockert, so daß die Partikel unter der Einwirkung ihres Gewichts nach unten strömen und in das Wirbelbett 14 gelangen, andererseits jedoch keine schlagartige Entleerung der Rückführleitung 69 erfolgt, so daß immer soviel Feststoff in letzterer verbleibt, daß dieser als Sperre gegenüber dem Innenraum des Reaktors 10 wirkt und somit verhindert wird, daß Gas und Feststoff aus dem Innenraum des Reaktors 10 direkt durch die Rückführleitung 69 in den Zyklon 52 gelangen.

Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise kann in Abhängigkeit von der Menge des in die Rückführleitung 69 aus dem Zyklon 52 kommenden Feststoffes so angewendet werden, daß, sobald der Gasimpuls durch das am weitesten oben befindliche Ventil 77 in die Rückführleitung 69 eingeführt worden ist, der Zyklus wieder von vorn mit einem durch das Ventil 70 eingeführten Gasimpuls beginnt.

Es ist im Bedarfsfall auch möglich, nach Betätigung des letzten Ventils 77 zunächst eine größere Pause eintreten zu lassen, bevor der nächste Impulszyklus durch Betätigen des Ventils 70 beginnt. Dies hängt ab von der Menge des Feststoffes, der aus dem Zyklon 52 in die Rückführleitung 69 gelangt und somit von der Geschwin­ digkeit, mit welcher die Feststoffpartikel aus der Rückführ­ leitung 69 in den Reaktor 10 eingeleitet werden müssen. Es ist auch möglich, im Bedarfsfall den Impulszyklus nicht über die gesamte Anzahl der vorhandenen Ventile 70-77 ablaufen zu lassen, sondern beispielsweise nur durch die Ventile 70-75 Gasimpulse in die Rückführleitung 69 zu geben. Wie im einzel­ nen verfahren wird, hängt von den jeweiligen Gegebenheiten, insbesondere der pro Zeiteinheit in der Rückführleitung 69 sich sammelnden Feststoffmenge ab.

Die Betätigung der einzelnen Ventile 70-77 kann in einfacher Weise über den Regler 79 erfolgen, dem die Temperatur in der Rückführleitung 69 erfassende Temperaturfühler 57-59 zugeordnet sind, die jenem Bereich der Rückführleitung 69 zugeordnet sind, in welchem die Düsen 81 der Ventile 70-77 sich befinden. Bei hohem Feststoffdurchsatz durch die Rückführ­ leitung 69 stellt sich innerhalb derselben ein Temperaturniveau ein, welches nicht wesentlich unter dem Temperaturniveau inner­ halb der Wirbelschicht 14 und üblicherweise im Bereich zwischen 800 und 1000°C liegt. Verlangsamt sich die Rückführung des Feststoffes, so ist an den Temperaturmeßstellen 57-59 ein unmittelbares Absinken des Temperaturniveaus auf niedrigere Werte feststellbar. Diese Änderung in der Temperatur läßt erkennen, daß die Rückführung des Feststoffes aus der Leitung 69 in das Wirbelbett 14 hinein zu langsam erfolgt. Durch über die Leitung 64 von den Temperaturmeßstellen dem Regler 79 zugeführte Signale wird der Regler veranlaßt, die Impulsfolge zu beschleunigen. Im umgekehrten Fall, also wenn weniger Feststoff aus dem Zyklon 52 zugeführt wird und demzufolge weniger Feststoff am unteren Ende der Rückführleitung 69 in das Wirbelbett 14 abzuleiten ist, kann die Impulsfolge verlangsamt werden.

Abweichend von der vorbeschriebenen Betriebsweise ist es auch möglich, das untere Ventil 70 permanent in Offenstellung zu lassen, so daß kurz vor der Mündung 60 des Rückführrohres 62 in den Reaktor 10 ein kontinuierlicher Gasstrom in die Rückführ­ leitung 69 eintritt.

Anstelle der Betätigung der Ventile 70-77 bzw. 71-77 über die Temperatur besteht auch die Möglichkeit, die Ventile und damit die durch diese bewirkten Gasimpulse über den an den jeweiligen Stellen der Rückführleitung herrschenden Druck zu betätigen. Welcher der beiden Möglichkeiten - Druck oder Temperatur - der Vorzug gegeben wird, hängt von den jewei­ ligen betrieblichen Gegebenheiten ab. Die Düsen 81 bestehen aus üblichen hochwarmfesten Werkstoffen. Für die Ventile 70-77 können handelsübliche pneumatische Schaltventile verwendet werden. Ihre Anordnung in möglichst gleich großen Abständen von und entlang der Rückführleitung 69 ist zweckmäßig, um Unge­ nauigkeiten durch unterschiedliche Leitungslängen zwischen den Ventilen und den Düsen 81 auszuschließen. Der Abstand zwischen den Ventilen kann in der Größenordnung von 10 cm liegen. Der Durchmesser der Rückführleitung 69 kann beispiels­ weise 20 cm betragen.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Gas aus festen Brennstoffen bei erhöhtem Druck in einem Wirbelbett unter Verwendung von Vergasungsmitteln, wobei sich unterhalb des Wirbelbetts ggf. ein Festbett aus festen Vergasungsrückständen befindet, aus dem die festen Vergasungs­ rückstände abgezogen werden, und oberhalb des Wirbelbetts ein Nachvergasungsraum angeordnet ist und das erzeugte Gas aus dem Nachvergasungsraum abgezogen und durch einen Abscheider geleitet wird, in welchem wenigstens ein Teil der mitgeführten Feststoff­ teilchen abgeschieden und über eine Rückführleitung in den Reaktor zurückgeführt wird, während das Produktgas in zumindest vorgereinigtem Zustand den Abscheider verläßt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in die Rückführleitung an wenigstens einer Stelle zur Auflockerung der darin befindlichen Feststoffteilchen Gas eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückführleitung an mehreren, in Längsrichtung der Rückführleitung Abstände voneinander aufweisenden Stellen Gas eingeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Gasströme kontinuierlich in die Rückführ­ leitung eingeblasen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Gasströme impulsartig in die Rückführ­ leitung eingeblasen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das impulsartige Einblasen des Gases an den Einblasstellen zeitlich versetzt derart erfolgt, daß von zwei in Längsrichtung der Rückführleitung einen Abstand voneinander aufweisenden Einblas­ stellen an der jeweils näher am Reaktor positionierten Einblas­ stelle das Einblasen des Gases früher beginnt als an der vom Reaktor weiter entfernt positionierten Einblasstelle.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des einzublasenden Gases abhängig ist von der Menge des in der Rückführleitung befindlichen Feststoffs.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Gasimpulse abhängig ist von der Menge des in der Rückführleitung befindlichen Feststoffs.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines Impulses 0,1-2 sec., vorzugsweise 1 sec., beträgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen eine Pause vorgesehen ist, die bis zu 1 sec., vorzugsweise 0,1 sec, beträgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung von Geschwindigkeit bzw. Menge des eingeblasenen Gases bzw. der Anzahl der Gasimpulse in Abhängigkeit von der Temperatur in der Rückführleitung erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inertgas, z. B. CO₂, und/oder rückgeführtes Produktgas in die Rückführleitung eingeblasen wird.

12. Vergasungsreaktor zur Erzeugung eines Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Produktgases aus festen Brennstoffen bei erhöhtem Druck unter Verwendung von Vergasungsmitteln mit einem Wirbelbett, einem unterhalb des Wirbelbetts ggf. befind­ lichen Feststoff aus festen Vergasungsrückständen, einer Einrich­ tung zum Einführen der Brennstoffe in den Reaktor, einem oberhalb des Wirbelbetts angeordneten Nachvergasungsraum, einem Abscheider zum Abscheiden mindestens eines Teils der im Produktgas enthal­ tenen Feststoffteilchen und einer Leitung zur Rückführung der abgeschiedenen Feststoffteilchen in den Reaktor, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückführleitung (69) wenigstens in ihrem an dem Reaktor (10) anschließenden Bereich (62) mit wenigstens einer Einblasdüse (81) für ein Gas versehen ist.

13. Vergasungsreaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Längsrichtung der Rückführleitung (69) Abstände voneinander aufweisende Einblasdüsen (81) vorgesehen sind.

14. Vergasungsreaktor nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einblasdüse(n) (81) in Abhängigkeit von der Temperatur in der Rückführleitung (69) betätigt wird bzw. werden.

15. Vergasungsreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitungen für die Düsen (81) Ventile (70-77) eingeschaltet sind, die ein impulsartiges Einblasen der Gasströme in die Rückführleitung (69) ermöglichen.