DE69018267T2 - Verfahren zur kohlenbehandlung und verwendung einer vorrichtung zur steuerung der höhe des bettes eines wirbelschichtreaktors. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Kohle durch Oberflächenextraktion fur Öfen mit Fließbett. Mehr im besonderen betrifft die Erfindung ein Verfahren, das die Verarbeitung von Kohle in einem Ofen mit Fließbett durch Regulation des Fließbettniveaus ermöglicht. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Kohle in einem Ofen mit Fließbett durch Regulation des Fließbettniveaus.
• In einem Ofen mit Fließbett ist im allgemeinen die Geschwindigkeit des Gases, das die Fließbewegung sicherstellt (im allgemeinen Luft oder eine Mischung von Luft und rückgeführtem Gas), ausreichend, um Asche wegfliegen zu lassen, weil diese genügend fein ist. Mehr im besonderen können, wenn man Kohlen benutzt, bei denen die Verbrennung weniger als ungefähr 20% Asche produziert, Sandpartikel des Bettes die Asche abschleifen, so daß letztere aus dem Bett entfernt werden kann.
• Jedoch ist es derzeit notwendig, Kohlen mit einem höheren Aschegehalt, d.h. die mehr Asche produzieren, verwenden zu können. Tatsächlich gibt es bedeutende Reserven dieser Kohlen. Es gibt auch bedeutende Reserven von Kohlen mit einem hohem Schwefelgehalt; um letztere mit Rücksicht auf die immer strengeren Normen bezüglich Luftverschmutzung durch Stickoxide verbrennen zu können, ist es wichtig, letztere durch Kalk zu binden (sei er zugesetzt oder sogar in dem Mineral vorhanden), der Kalksulfate in einer um so bedeutenderen Menge bildet, je größer die Schwefelmenge in der Kohle ist. Nun tendiert Kalksulfat, wenn es in bedeutender Menge in dem Fließbett produziert wird, dazu, sich in viel zu großen Massen auszubilden, die nicht mehr abgeschliffen werden können und sich in dem Bett ablagern.
• Die Akkumulation von Asche und/oder von Kalksulfat in dem Bett oder bei den größeren Massen an dessen Oberfläche hat zur Folge, daß das Niveau des Bettes so ansteigt, daß es eine Fließbewegung und eine gleichsam konstante Verbrennung nicht aufrechterhalten kann.
• Es existiert also ein Bedarf an einem Verfahren zur Verarbeitung von Kohle mit hohem Aschegehalt und/oder hohem Schwefelgehalt in einem Ofen mit Fließbett. Mehr im besonderen existiert ein Bedarf an einem Verfahren zur Verarbeitung von Kohle mit hohem Aschegehalt und/oder hohem Schwefelgehalt in einem Ofen mit Fließbett durch Extraktion des überschüssigen Bruchteils von sich in dem Bett befindlichen Materialien.
• Das US-Patent 4 167 819 beschreibt einen Druckregler für ein Fließbett. Die Steuerung des Drucks erfolgt durch Regelung der Höhe des Bettes. Das EP-Patent 162 599 beschreibt ein Prinzip zum Einhüllen von Partikeln in einem Fließbett bei hoher Temperatur. Es wird dort ein System zum Wiedergewinnen der eingebetteten Partikel vorgeschlagen, sobald diese eine passende Größe erreichen.
• Es ist bereits vorgeschlagen worden, Materialien aus dem Bett von unten zu extrahieren, aber außer der Gefahr des Extrahierens aus einer Zone, die den Druck der Fließbewegung stützt, werden auch Fließbewegungsverluste, Extraktionskamine, Überhitzung der Rohre am Ort der Extraktion, ja sogar eine lokale Verglasung des Sandes beobachtet.
• Das Verfahren nach der Erfindung zur Bearbeitung von Kohle mit hohem Aschegehalt und/oder hohem Schwe felgehalt in einem Ofen mit Fließbett ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Überschuß von sich in dem Bett befindlichen Materialien über eine Leitung, die für den Materialüberschußabfluß ausgebildet ist, extrahiert wird, wobei der Extraktionspunkt in dem Fließbett in der für das Bett gewünschten Höhe angeordnet ist und die Extraktion durch einen pneumatischen Verschluß gesteuert wird, der zum Verschließen der Leitung geeignet ist.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Verfahren auch die Wiedergewinnung und Abkühlung des Materialüberschusses.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Verfahren auch (i) die Wiedergewinnung des Materialüberschusses, (ii) die Abkühlung dieses Überschusses, (iii) die Zerkleinerung der größeren Partikel und (iv) die Rückführung von allen oder Teilen der zerkleinerten Partikeln in das Fließbett.
• Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung kann die Zerkleinerung durch eine Siebung vor der Rückführung von allen oder Teilen der feinsten Partikeln ersetzt werden.
• Die Vorrichtung zur Verwendung gemäß der Erfindung zur Verarbeitung von Kohle mit hohem Aschegehalt und/oder hohen Schwefelgehalt in einem Ofen mit Fließbett durch Extraktion des Überschusses von sich in dem Bett befindlichen Materialien umfaßt eine geneigte Leitung, deren oberes Ende an die innere Wand des Ofens in der für das Bett gewünschte Höhe angeschweißt ist, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines pneumatischen Verchlusses in der Leitung mit Unterbrechungen.
• Die Erfindung wird auch mit Hilfe der Fig. 1 und 2 beschrieben, die zwei besondere Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
• In Fig. 1 ist ein Teil eines Ofens (11) mit einem Fließbett (12) gezeigt. Eine geneigte Leitung (13) ist mit ihrem oberen Ende (14) an der inneren Wand (15) des Ofens (11) in der für das Bett (12) gewünschten Höhe (16) befestigt. Wenn das Niveau des Fließbettes (12) in dem Ofen (11) über das gewünschte Niveau (16) steigt, fließt der Überschuß durch Schwerkraft in die Leitung (13) ab. Falls das Stoppen dieses Abflusses erwünscht ist, kann eine (nicht gezeigte) Einrichtung einen Verschluß in der Leitung (13) erzeugen; sobald der Verschluß aufgehoben wird, kann sich der Abfluß des Überschusses wieder einstellen.
• Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in der die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung durch einen Behälter (18) vervollständigt ist, mit dem das untere Ende (17) der Leitung (13) verbunden ist. Dieser Behälter (18) gewinnt den Materialüberschuß, der aus dem Bett (12) in die Leitung (13) abfließt, zurück. Um eine ausreichend schnelle Abkühlung dieser Materialien sicherzustellen, ist es im allgemeinen notwendig, den Behälter (18) mit einer Kühlvorrichtung (19) zu versehen. An seinem unteren Teil ist der Behälter (18) mit einem Absperrorgan (20) versehen. Wenn der Behälter (18) praktisch voll ist, wird ein pneumatischer Verschluß in der Leitung (13) zum zeitweisen Anhalten des Abflusses des Materialüberschusses aus dem Bett (12) erzeugt. Sobald die Abkühlung der Materialien in dem Behälter (18) ausreichend ist, wird das Absperrorgan (20) geöffnet und diese Materialien werden wiedergewonnen. Nach Schließen des Absperrorgans (20) wird der pneumatische Verschluß in der Leitung (13) aufgehoben, so daß der Abfluß des Überschusses wieder vonstatten gehen kann.
• In allen Ausführungsformen kann der pneumatische Verschluß mit Hilfe eines im allgemeinen beliebigen gasförmigen Fluids geschaffen werden; dennoch wird meistens rückgeführtes Gas, Luft oder eine Mischung davon verwendet.
• Es ist nicht notwendig, den Überschuß der Materialien zurückzugewinnen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die größeren Partikel zerkleinert, wobei darauf geachtet wird, nicht den Sand zu zerkleinern, und die Mischung wird ganz oder teilweise in den Ofen zurückgeführt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die größeren Partikel durch Sieben entfernt und alle oder Teile der feinsten Partikel werden zurückgeführt. Meistens und aus Gründen der Einfachheit werden die Partikel in den Ofen mit dem Brennstoff und unter denselben Bedingungen zurückgeführt. Die rückgeführte Asche ist entweder fein genug zum Wegfliegen oder wird später wieder extrahiert.
• Das Verfahren und die Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind besonders geeignet für die Verarbeitung von Kohle mit hohem Schwefelgehalt, wie z.B. Gardanne-Kohle, die in der Größenordnung von 4 bis 5% davon enthält, in einem Ofen mit Fließbett. Die Gardanne-Kohle, von der es bedeutende Reserven in Form von ergiebigen und waagerechten Flözen gibt, enthält ungefähr 20% im wesentlichen kalksteinhaltige Asche; während der Verbrennung verwandelt sich der Kalkstein in Kalk, der mit den Schwefeloxiden reagiert, um schließlich Kalksulfate oder Gips in Stücken zu orgeben, die eine Größe von 20 mm erreichen können. Eine solche Kohle erfüllt die Normen bezüglich der Luftverschmutzung hinsichtlich der Schwefeloxide mit dem Nachteil, daß es nicht möglich wäre, einen Ofen mit Fließbett zu verwenden, da ohne das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung das Niveau des Fließbettes entsprechend dem Gehalt und der Beschaffenheit der Asche ansteigt. Bei anderen Kohlesorten mit hohem Schwefelgehalt, die nicht genügend Kalkstein enthalten, damit die gebildeten Schwefeloxide ausreichend durch Reaktion mit dem produzierten Kalk gebunden werden, ist es im allgemeinen notwendig, Kalkstein oder Kalk hinzuzufügen, um die Normen bezüglich der Luftverschmutzung durch Schwefeloxide zu erfüllen; es erschiene also auch nicht möglich ohne das Verfahren und die Verwendung der Erfindung diese Kohlen in einem Ofen mit Fließbett zu verwenden.

Claims (6)

1. Verfahren zur Verarbeitung von Kohle mit hohem Aschegehalt und/oder hohem Schwefelgehalt in einem Fließbett, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überschuß von sich in dem Bett befindlichen Materialien über eine Leitung, die für den Materialüberschußabfluß ausgebildet ist, extrahiert wird, wobei der Extraktionspunkt in dem Fließbett in der in dem Bett gewünschten Höhe angeordnet ist und die Extraktion durch einen pneumatischen Verschluß gesteuert wird, der zum Verschließen der Leitung geeignet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auch die Wiedergewinnung und Abkühlung des Materialüberschusses umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auch (i) die Wiedergewinnung des Materialüberschusses, (ii) die Abkühlung dieses Überschusses, (iii) die Zerkleinerung der gröberen Partikel und (iv) die Rückführung von alien oder Teilen der zerkleinerten Partikel in das Fließbett umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es auch (i) die Wiedergewinnung des Materialüberschusses, (ii) die Abkühlung dieses Überschusses, (iii) Beseitigung der gröberen Partikel durch Sieben und (iv) die Rückführung von allen oder Teilen der feinsten Partikel in das Fließbett umfaßt.

5. Verwendung einer Vorrichtung zur Verarbeitung von Kohle mit hohem Aschegehalt und/oder hohem Schwefelgehalt in einem Ofen (11) mit Fließbett (12) durch Extraktion des Überschusses von sich in dem Bett (12) befindlichen Materialien, wobei die Vorrichtung eine geneigte Leitung (13) hat, deren oberes Ende (14) an die innere Wand (15) des Ofens (11) in der für das Bett (12) gewünschten Höhe (16) angeschweißt ist, und eine Einrichtung zum Erzeugen eines pneumatischen Verschlusses in der Leitung (13) mit Unterbrechungen.

6. Verwendung nach Anspruch 5 einer Vorrichtung, in der das untere Ende (17) der Leitung (13) mit einem Behälter (18) zur Wiedergewinnung des Materialüberschusses verbunden ist, wobei der Behälter (18) (i) eine Abkühlungseinrichtung (19) für den Materialüberschuß und (ii) ein Absperrorgan (20) in seinem untersten Teil umfaßt.