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WO2010086104A1 - Verfahren zur ausschleusung des bei dem betrieb einer entstaubungsanlage für rohgas anfallenden staubes - Google Patents

Verfahren zur ausschleusung des bei dem betrieb einer entstaubungsanlage für rohgas anfallenden staubes Download PDF

Info

Publication number
WO2010086104A1
WO2010086104A1 PCT/EP2010/000276 EP2010000276W WO2010086104A1 WO 2010086104 A1 WO2010086104 A1 WO 2010086104A1 EP 2010000276 W EP2010000276 W EP 2010000276W WO 2010086104 A1 WO2010086104 A1 WO 2010086104A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
dust
lock container
carbon dioxide
filter
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/000276
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Hamel
Original Assignee
Uhde Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uhde Gmbh filed Critical Uhde Gmbh
Priority to US13/138,252 priority Critical patent/US20110277635A1/en
Priority to EP10701100A priority patent/EP2391433A1/de
Priority to UAA201110366A priority patent/UA106063C2/uk
Priority to BRPI1008351A priority patent/BRPI1008351A2/pt
Priority to AU2010207789A priority patent/AU2010207789A1/en
Priority to CA2750431A priority patent/CA2750431A1/en
Priority to CN201080005837.5A priority patent/CN102300616B/zh
Priority to RU2011135432/05A priority patent/RU2520466C2/ru
Publication of WO2010086104A1 publication Critical patent/WO2010086104A1/de
Priority to ZA2011/06318A priority patent/ZA201106318B/en

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/42—Auxiliary equipment or operation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/66—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter
    • B01D46/70—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter by acting counter-currently on the filtering surface, e.g. by flushing on the non-cake side of the filter
    • B01D46/71—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter by acting counter-currently on the filtering surface, e.g. by flushing on the non-cake side of the filter with pressurised gas, e.g. pulsed air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G53/00—Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
    • B65G53/34—Details
    • B65G53/60—Devices for separating the materials from propellant gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02—Dust removal
    • C10K1/024—Dust removal by filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2273/00—Operation of filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2273/20—High temperature filtration

Definitions

  • the invention is directed to a method for discharging the resulting in the operation of a dedusting system for raw gas dust of the type specified in the preamble of claim 1.
  • the thermal gasification solid fuel such as a variety of coals, peat, hydrogenation residues, residues, waste, biomass and fly ash or a mixture of these substances is carried out under elevated pressure and high temperature with the aim of a raw gas with high energy content and / or to produce with a composition favorable for further chemical syntheses.
  • the raw gas is loaded with fly ash, which has its origin in the ash content of the supplied fuel.
  • the fly ash is in the form of particles that must be separated before further use and discharged from the pressure chamber.
  • the usually very fine-grained solid falls as a bed, before it is discharged from the pressure chamber.
  • there is gas in the void volume of the particle bed in this case raw gas which is discharged with the solids and which must be removed before further use or disposal of the ashes.
  • the fly ash After separation of the fly ash from the raw gas, it is first collected over a certain period of time before this batch is discharged.
  • the batch is usually transferred from the buffer in a lock container, which is still at this time at the same high pressure level.
  • the lock container is then decoupled and relaxed to a lower pressure level.
  • the ash in the lock container is removed for further treatment, disposal and / or storage.
  • the empty lock container is brought back to system pressure by gas supply and coupled to the buffer to receive the next collected batch of fly ash.
  • the purge gas must be available at a pressure level above the filter pressure, so that a short-term gas flow with a required impulse can be achieved.
  • the covering of the lock container and also the cleaning of the filter elements with nitrogen are carried out, which is available to a sufficient extent from the air separation plant.
  • the use of nitrogen has been proven and largely mature. If the aim of the gasification plant is the production of a synthesis gas for the subsequent performance of various chemical syntheses, then the nitrogen content in the synthesis gas is extremely undesirable and, moreover, usually limited to limits that are dependent on the respective synthesis.
  • the object of the present invention is to provide a method for discharging the resulting dust in such a way that a nitrogen input into the raw gas is minimized or completely avoided in order to free subsequent chemical syntheses from the outset of a nitrogen input.
  • this object is achieved according to the invention in that filter elements are positioned in the dust, which are backwashed by means of a carbon dioxide-containing gas or pure CO 2 -GaS.
  • the proportion of inert gases (such as N 2 , Ar) and of hydrocarbons (such as CH 4 , C x H y ) together should be ⁇ 50%.
  • the remainder consists of CO 2 and may possibly also contain synthesis gas components (CO, H 2 ) etc.
  • the carbon dioxide is raised to a temperature level for backwashing, such that the required temperature is maintained at the filter elements.
  • the invention provides that the CO 2 -containing backwashing gas is used for fluidizing and loosening the fly ash fill in the dust separator.
  • Such fluidization or loosening may be expedient, since the mean particle diameters are very small, for example ⁇ 2 microns.
  • the use of CO 2 -containing gas or pure CO 2 as a loosening gas has the advantage that only these gas components reach the raw gas. Since, according to the invention, the CO 2 -containing backwash gas is also used to cover the lock container, this component enters the raw gas while the ash passes into the lock container where it expels the portion of the gas present in the lock container, which then flows back into the raw gas.
  • a further advantage of the invention is that lower volume flows are necessary for cleaning the filter elements compared to nitrogen, since smaller amounts of carbon dioxide are necessary to exercise certain pulses for cleaning the filter elements due to the higher density of the carbon dioxide , so that smaller quantities and lower compressor power will be necessary.
  • supply lines which are externally heated can be used to heat the CO 2 -containing gas.
  • a further embodiment of the invention consists in that the gas discharged from the lock container is fed to a dedusting device.
  • Such a dedusted gas from the lock container according to the invention can be fed to an intermediate buffer and then partially used as a gas for carrying out the method steps described above, as the invention also provides.
  • the adhering to the filters and purged of these dust collects in a discharge area, which is equipped with fluidizing 7 to loosen the dust for further transport, including CO 2 or CO 2 -containing gas line 6th supplied to these fluidizing devices.
  • the dust is then passed via the connecting line 8 into a lock container 9, which in turn is equipped with fluidizing devices 11 in the outlet region, which are operated by means of CO 2 or by means of CO 2 -containing gas, line 10.
  • the gas from the gas dome of the lock container 9 is returned by means of compensation line 12 into the gas space of the dust collector 2.
  • a gas supply line 13 for CO 2 or CO 2 -containing gas is provided, which act on the backwash lines 14, the filter elements optionally impact or impulsively.
  • a further line 15 is provided from the gas dome of the lock container 9, which acts on a filter element 17.
  • a buffer tank 21 can be acted upon via the line 18, the gas is optionally applied via a recycle line 19 to the expansion tank 9 or derived via a line 20 as a relaxed gas according to line 22 into the environment or for further use.
  • the pressing or the partial pressing of the lock container 9 can also be advantageous backwards through the filter 17 (not shown).
  • the valve to the line 18 (as generally when pressed) is closed.
  • Backwash gas which is used, for example, to supply 6 and 10, is used to clean the filter 17, wherein the gas then passes through the line 15 for covering the lock container.
  • the discharge line for the dust is designated 16, via which the dust can be disposed of after pressure equalization.
  • the pressurized crude gas containing the fly ash is fed into the filter 2. You get a Dusted synthesis gas 3 and fly ash, the latter being temporarily stored in the collecting space 5.
  • the collecting space 5 is characterized by a conical shape, which opens into the connecting line 8 to the lock container 9.
  • fluidizing or loosening devices 7 are provided according to the prior art, to allow the discharge of the ash in the lock container.
  • the fluidizing or loosening devices 7 are operated with gaseous carbon dioxide 6.
  • the collecting chamber 5 may be geometrically integrated into both the lower part of the container of the filter housing or consist of a separate constantly connected to the filter container.
  • the lower part of the filter housing is also provided with fluidizing and loosening devices to assist the transport of the fly ash into the collecting space.
  • fluidizing and loosening devices In the first case, in which collecting chamber and filter housing form a geometric unit, it is generally sufficient to provide fluidizing and loosening devices in the lower part in or near the conical region.
  • the lock container is for this purpose at the same pressure level as the filter 2 and collecting chamber 5.
  • the equalizing line 12 may also be for discharging the displaced gas to another destination, such as e.g. another container, another filter, etc.
  • a dust cake builds up on the filter elements in the course of cleaning the raw gas. If this reaches a predetermined thickness, defined by the pressure loss, which increases in accordance with the filter cake layer thickness, a cleaning of the filter elements 4 by backwashing is performed.
  • the filter elements 4 can be acted upon individually or in groups with a backwash gas 13, 14. This flows counter to the filter direction through the filter elements 4 and provides with a corresponding pulse for the replacement of the filter cake.
  • equalization line 12 and connecting line 8 are closed and decoupled from the filter and collecting space.
  • the filled lock container 9 is expanded to a lower pressure level, which is sufficient to carry out the further method steps, the expansion gas is discharged 15. A portion of the expanded gas 15 is passed through a filter 17 in a buffer tank 21 intermediate. saved. The rest of the expansion gas 20 is removed.
  • At least one buffer tank 21 is particularly advantageous because it allows a portion of the gas 18 expanded from the lock 9 to be used again for partial covering 19 of the lock after emptying. As a result, the amount of gas to be discharged, consisting of carbon dioxide-containing gas and raw gas components, is reduced.
  • buffer tank Another advantage of the buffer tank is equalization of the flash gas quantities.
  • the classic approach of Be StrukturerentSpannung occurs at the beginning of the highest mass flow, which is smaller with decreasing tank pressure. Since, as described, inevitably small amounts of raw gas constituents are present in the gas to be expanded, the expansion gas must be supplied for proper use or disposal. In practice, this type of gas is usually supplied to combustion. Through the buffer container, it is possible to gradually equalize the amount of gas removed, which allows optimized operation of the combustion device.
  • the fly ash is transferred from the lock container 9 for further handling.
  • fluidizing and loosening devices 11 are located in the outlet area of the lock container 9 as well as in the collecting space 5 in order to facilitate the transfer of the fly ash.
  • the loosening and fluidization takes place with carbon dioxide 10.
  • With the help of the stored gas in the buffer tank 21 19 of the lock container partially covered.
  • the pressing of the lock container to the required operating pressure is effected by further addition of carbon dioxide 10, for example via the fluidizing and loosening devices 11 of the lock container 9 or via additional supply devices, such as those provided for the supply of the stored gas 19.
  • the further process steps to which the fly ash is subjected may be, for example, the return to the gasification process or the treatment for storage or disposal. In the latter case, care must be taken to remove the raw gas components that are inevitably still in the void volume of the fly ash.
  • US 4,838,898 A and US 2007/0084117 A1 describe processes which liberate the fly ash separated from a synthesis gas in a plurality of process steps from the remaining crude gas constituents.
  • the above example is selected from the range of typical operating parameters, as they occur when stringing the lock container.
  • the temperature of the carbon dioxide used must be adjusted by preheating in order to compensate for the cooling effect in the throttling. This is necessary in order to be able to meet the required process temperatures and not to exceed the permissible temperature gradients, for example via the filter elements and the loosening devices.
  • the carbon dioxide or carbon dioxide-containing gas used for cleaning the filter elements is preheated to the point where, after expansion to operating pressure (of the filter), it has a temperature which is above the boundary to the two-phase region.
  • the carbon dioxide or the carbon dioxide-containing gas should advantageously after relaxation have a temperature which is above the condensation temperature of the raw gas components.

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Abstract

Ein Verfahren zur Ausschleusung des anfallenden Staubes aus der Druckvergasung unter Einsatz eines Staubabscheiders mit zugeordnetem Schleusbehälter soll so ausgebildet werden, dass ein Stickstoffeintrag in das Rohgas minimiert bzw. vollständig vermieden wird, um nachfolgende chemische Synthesen möglichst von vornherein von einem Stickstoffeintrag zu befreien. Dies wird dadurch erreicht, dass die im Staubabscheider positionierten Filterelemente mittels eines kohlendioxidhaltigen Gases oder reinem CO2-GaS rückgespült werden.

Description

"Verfahren zur Ausschleusung des bei dem Betrieb einer Entstaubungsanlage für Rohgas anfallenden Staubes"
Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Ausschleusung des bei dem Betrieb einer Entstaubungsanlage für Rohgas anfallenden Staubes der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung.
Die thermische Vergasung fester Brennstoff, wie beispielsweise unterschiedlichster Kohlen, Torf, Hydrierrückstände, Reststoffe, Abfälle, Biomassen und Flugstaub oder einer Mischung aus den genannten Stoffen, wird unter erhöhtem Druck und hoher Temperatur durchgeführt mit dem Ziel, ein Rohgas mit hohem Energieinhalt und/oder mit einer für weitere chemische Synthesen günstigen Zusammensetzung zu erzeugen. Das Rohgas ist mit Flugstaub beladen, der seinen Ursprung im Aschegehalt des zugeführten Brennstoffes hat. Der Flugstaub liegt in Form von Partikeln vor, die vor einer weiteren Nutzung abgeschieden und aus dem Druckraum ausgeschleust werden müssen. Bei einer trockenen Abscheidung, beispielsweise im Zyklon oder in einem Filter, fällt der in der Regel sehr feinkörnige Feststoff als Schüttung an, bevor er aus dem Druckraum ausgeschleust wird. Naturgemäß befindet sich im Lückenvolumen der Partikelschüttung Gas, hier Rohgas, das mit dem Festoff ausgeschleust wird und das vor einer weiteren Verwendung oder Entsorgung der Asche entfernt werden muss.
Nach Abscheidung der Flugasche aus dem Rohgas wird diese zunächst über einen bestimmtn Zeitraum gesammelt, bevor diese Charge ausgeschleust wird. Dabei wird die Charge üblicherweise aus dem Zwischenspeicher in einen Schleusbehälter übergeben, der sich zu diesem Zeitpunkt noch auf dem gleichen hohen Druckniveau befindet. Der Schleusbehälter wird anschließend abgekoppelt und auf ein niedrigeres Druckniveau entspannt. Die sich im Schleusbehälter befindende Asche wird zur weiteren Behandlung, Entsorgung und/ oder Lagerung abtransportiert. Nach Entleerung der Flugasche wird der leere Schleusbehälter wieder durch Gaszufuhr auf Systemdruck gebracht und an den Zwischenspeicher angekoppelt, um die nächste gesammelte Charge Flugasche aufzunehmen.
Mögliche konstruktive Ausführungen derartiger Filterapparate und die Anordnung der Filterelemente darin zur Staubabscheidung aus dem Rohgas einer Druckvergasungsanlage sind beispielsweise in der DE 40 08 742, der DE 35 15 365 oder in der US 7 182 799 beschrieben.
Zur kontinuierlichen Filterung des Rohgasstromes ist es erforderlich, die Filterelemente von Zeit zu Zeit durch eine kurze Rückspülung zu reinigen und so vom rohgasseitig aufgebauten Filterkuchen zu befreien. Dazu muss das Abrei- nigungsgas auf einem Druckniveau oberhalb des Filterdruckes zur Verfügung stehen, so dass ein kurzzeitiger Gasstrom mit einem geforderten Impuls erzielt werden kann.
Üblicherweie werden in Vergasungsanlagen die Bespannung des Schleusbehälters und auch die Abreinigung der Filterelemente mit Stickstoff durchgeführt, der in ausreichendem Maße aus der Luftzerlegungsanlage zur Verfügung steht. Die Verwendung von Stickstoff ist erprobt und weitestgehend ausgereift. Ist das Ziel der Vergasungsanlage die Herstellung eines Synthesegases zur nachfolgenden Durchführung verschiedener chemischer Synthesen, so ist der Stickstoffanteil im Synthesegas äußerst unerwünscht und zudem meist auf Grenzwerte beschränkt, die abhängig von der jeweiligen Synthese sind. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ausschleusung des anfallenden Staubes so auszubilden, dass ein Stickstoffeintrag in das Rohgas minimiert bzw. vollständig vermieden wird, um nachfolgende chemische Synthesen möglichst von vornherein von einem Stickstoffeintrag zu befreien.
Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass im Staubabscheider Filterelemente positioniert sind, die mittels eines kohlendioxidhaltigen Gases oder reinem CO2-GaS rückgespült werden.
Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird erkennbar erreicht, dass beim Abreinigen des Staubabscheiders bzw. Rückspülen der Filterelemente kein zusätzlicher Stickstoff in das System eingebracht wird, vielmehr das ohnehin anfallende CO2 für diese Vorgehensweise eingesetzt.
Im kohlendioxidhaltigen Gas sollte der Anteil von Inertgasen (wie z.B. N2, Ar) und von Kohlenwasserstoff (wie z.B. CH4, CxHy) zusammen < 50 % sein. Der Rest besteht aus CO2 und kann ggf. auch Synthesegaskomponeten (CO, H2) etc. enthalten.
Grundsätzlich ist es bekannt, bei einer Kohlenstaubdruckvergasung als Inertisierungs- und Fördermedium im Eintragungssystem CO2 einzusetzen, wie in der DE 10 2007 020 333 Al beschrieben.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das C02-haltige Rückspülgas vorgewärmt wird, um die zwangsläufig bei EntspannungsVorgängen, wie Regelung, Behälterbespannung, Zufuhr von Kohlendioxid auf niedrigem Druck u. dgl . , auftretenden Temperaturabsenkungen des Kohlendioxides zu kompensieren, um damit einen sicheren Betrieb zu ermöglichen.
Dabei wird erfindungsgemäß das Kohlendioxid zur Rückspülung auf ein Temperaturniveau angehoben, derart, dass die geforderte Temperatur an den Filterelementen eingehalten wird.
In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, dass das CO2-haltige Rückspülgas zur Fluidisierung und Auflockerung der Flugaschenschüttung im Staubabscheider eingesetzt wird. Eine derartige Fluidisierung bzw. Auflockerung kann zweckmäßig sein, da die mittleren Partikeldurchmesser sehr gering sind, beispielsweise < als 2 μm. Der Einsatz von CO2- haltigem Gas oder reinem CO2 als Auflockerungsgas hat den Vorteil, dass nur diese Gasbestandteile in das Rohgas gelangen. Da auch erfindungsgemäß das CO2-haltige Rückspülgas zur Bespannung des Schleusbehälters eingesetzt wird, gelangt dieser Bestandteil in das Rohgas während die Asche in den Schleusbehälter gelangt und dort den Teil im Schleusbehälter vorhandenen Gases austreibt, das dann in das Rohgas zurückströmt .
Neben der Vermeidung des Stickstoffeintrages in das Rohgas liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung darin, dass zur Abreinigung der Filterelemente geringere Volumenströme notwendig sind als im Vergleich zu Stickstoff, da zur Ausübung bestimmter Impulse zur Reinigung der Filterelemente geringere Kohlendioxidmengen notwendig sind aufgrund der höheren Dichte des Kohlendioxides, so dass bei geringeren Mengen auch geringere Kompressorleistungen notwendig werden.
Zweckmäßig können zur Beheizung des CO2-haltigen Gases Zufuhrleitungen eingesetzt werden, die außenbeheizt sind. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das aus dem Schleusbehälter abgeführte Gas einer Ent- staubungseinrichtung zugeführt wird.
Ein derart entstaubtes Gas aus dem Schleusbehälter kann erfindungsgemäß einem Zwischenpuffer zugeführt werden und teilweise als Gas zur Durchführung der oben beschriebenen Verfahrensschritte dann eingesetzt werden, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung und des zitierten Beispieles.
In der einzigen Figur ist ein Anlagenschaltbild vereinfacht wiedergegeben, wobei Rohgas gemäß Pfeil 1 dem Filter bzw. Staubabscheider 2 zugeführt wird. Das entstaubte Rohgas verlässt den Staubabscheider 2 gemäß Pfeil 3 nach Durchgang durch die allgemein mit 4 bezeichneten Filterelemente.
Im Sammelraum 5 des Staubabscheiders 2 sammelt sich der an den Filtern anhaftende und von diesen freigespülte Staub in einem Austragbereich, der mit Fluidisierungseinrichtungen 7 ausgestattet ist, um den Staub zum weiteren Transport zu lockern, wozu CO2 oder CO2-haltiges Gas gemäß Leitung 6 diesen Fluidierungsvorrichtungen zugeführt wird. Der Staub wird dann über die Verbindungsleitung 8 in einen Schleusbehälter 9 geleitet, der wiederum mit Fluidisierungsvorrich- tungen 11 im Ausgangsbereich bestückt ist, die mittels CO2 bzw. mittels CO2-haltigem Gas, Leitung 10, betrieben werden.
Das Gas aus dem Gasdom des Schleusbehälters 9 wird mittels Ausgleichleitung 12 in den Gasraum des Staubabscheiders 2 zurückgeführt . Zum Abreinigen der Filterelemente 4 ist eine Gaszufuhrleitung 13 für CO2 oder CO2-haltiges Gas vorgesehen, die über die RückspülIeitungen 14 die Filterelemente ggf. stoß- oder impulsweise beaufschlagen.
Neben der Ausgleichleitung 12 ist eine weitere Leitung 15 aus dem Gasdom des Schleusbehälters 9 vorgesehen, die ein Filterelement 17 beaufschlagt. Von hier aus kann über die Leitung 18 ein Pufferbehälter 21 beaufschlagt werden, dessen Gas ggf. über eine Recycleleitung 19 dem Ausgleichbehälter 9 beaufschlagt oder aber über eine Leitung 20 als entspanntes Gas gemäß Leitung 22 in die Umwelt oder zur weiteren Verwendung abgeleitet wird.
Das Aufdrücken oder das teilweise Aufdrücken des Schleusbehälters 9 kann auch vorteilhaft rückwärts durch den Filter 17 erfolgen (nicht dargestellt) . Dazu ist das Ventil zur Leitung 18 (wie generell beim Aufdrücken) geschlossen. Rückspülgas, das beispielsweise zur Versorgung von 6 und 10 verwendet wird, wird zur Abreinigung des Filters 17 eingesetzt, wobei das Gas dann durch die Leitung 15 zur Bespannung des Schleusbehälters gelangt .
Die Austragleitung für den Staub ist mit 16 bezeichnet, über die nach Druckausgleich der Staub entsorgt werden kann.
Die Funktionsweise der Anlage wird anhand eines filternden Abscheiders nachstehend erläutert. Es werden jedoch alle Abscheiderarten, die eine zyklische oder gelegentliche Abreinigung mit einem Gas erfordern, mit dieser Erfindung erfasst :
Das die Flugasche enthaltende unter Druck stehende Rohgas wird in den Filter 2 geführt. Man erhält dabei ein ent- staubtes Synthesegas 3 und Flugasche, wobei letztere im Sammelraum 5 temporär gespeichert wird. Der Sammelraum 5 ist durch eine konische Form gekennzeichnet, die in der Verbindungsleitung 8 zum Schleusbehälter 9 mündet. Im konischen Bereich des Sammelraumes sind Fluidisier- oder Auflockerungsvorrichtungen 7 nach dem Stand der Technik vorgesehen, um den Austrag der Asche in den Schleusbehälter zu ermöglichen. Die Fluidisier- oder Auflockerungsvorrichtungen 7 werden mit gasförmigem Kohlendioxid 6 betrieben. Der Sammelraum 5 kann geometrisch sowohl in das Behälterunterteil des Filtergehäuses integriert sein oder aus einem separaten ständig mit dem Filter verbundenem Behälter bestehen. Im letzteren Fall ist das Unterteil des Filtergehäuses ebenfalls mit Fluidisier- und Auflockerungsvorrichtungen versehen, um den Transport der Flugasche in den Sammelraum zu unterstützen. Im ersten Fall, in dem Sammelraum und Filtergehäuse eine geometrische Einheit bilden ist es in der Regel ausreichend im Unterteil im oder in der Nähe des konischen Bereichs Fluidisier- und AuflockerungsVorrichtungen vorzusehen.
Soll die Flugasche aus dem Sammelraum 5 in den Schleusbehälter 9 übergeben werden, wird Auflockerungsgas zugegeben und die Verbindungsleitung 8 geöffnet. Der Schleusbehälter befindet sich dazu auf gleichem Druckniveau wie Filter 2 und Sammelraum 5. Damit das durch die in den Schleusbehälter geführte Asche verdrängte Gas entweichen kann, ist es vorteilhaft, eine Ausgleichleitung 12 mit dem Filter 2 oder dem Sammelraum vorzusehen. Die Ausgleichleitung 12 kann zur Abfuhr des verdrängten Gases auch zu einem anderen Ziel, wie z.B. einem anderen Behälter, einem anderem Filter etc., geführt werden.
Prinzipiell hat es sich allerdings als vorteilhaft erwiesen das verdrängte Gas in den feststoffsendenden Behälter zu- rückzuführen. Das im sendenden Behälter durch den auslaufenden Feststoff freiwerdende Volumen muss um eine Druckhaltung zu erreichen mit Gas ersetzt werden. Im erfindungs- gemäßen Einsatz von Kohlendioxid als Auflockerungsgas und als Füllgas des Schleusbehälters ist eine Rückführung des im Schleusbehälter 9 verdrängten Gases vorteilhaft, weil sich im Lückenvolumen der Flugascheschüttung im Sammelraum 5 zwangsläufig Rohgasanteile befinden. Diese werden bei Übergabe der Flugasche in den Schleusbehälter mit transportiert und vermischen sich dort zumindest teilweise mit dem verdrängten Gas, so dass dies Anteile von Rohgas enthält, die über die Ausgleichleitung teilweise wieder in den Rohgasraum des Filters 2 und des Sammelraumes 5 zurück gelangen.
Wie bei allen filternden Staubabscheidern baut sich im Laufe der Reinigung des Rohgases auf den Filterelementen ein Staubkuchen auf. Erreicht dieser eine vorgegebene Stärke, definiert über den Druckverlust, der entsprechend der Filterkuchenschichtdicke ansteigt, wird eine Abreinigung der Filterelemente 4 durch Rückspülung durchgeführt. Die Filterelemente 4 können dabei einzeln oder in Gruppen mit einem Rückspülgas 13, 14 beaufschlagt werden. Dieses strömt entgegen der Filterrichtung durch die Filterelemente 4 und sorgt mit einem entsprechenden Impuls für die Ablösung des Filterkuchens .
Ist die Übergabe der Flugasche in den Schleusbehälter erfolgt, werden Ausgleichleitung 12 und Verbindungsleitung 8 verschlossen und vom Filter und Sammelraum entkoppelt. Der gefüllte Schleusbehälter 9 wird auf ein niedrigeres Druckniveau entspannt, das ausreichend ist, um die weiteren Verfahrensschritte durchführen zu können, das Entspannungsgas wird abgeführt 15. Ein Teil des entspannten Gases 15 wird über einen Filter 17 in einem Pufferbehälter 21 zwischen- gespeichert. Der Rest des Entspannungsgases 20 wird abgeführt .
Die Verwendung mindestens eines Pufferbehälters 21 ist besonders vorteilhaft, weil dadurch ein Teil des aus der Schleuse 9 entspannten Gases 18 wieder zur teilweisen Bespannung 19 der Schleuse nach der Entleerung verwendet werden kann. Dadurch wird die abzuführende Gasmenge, bestehend aus kohlendioxidhaltigern Gas und Rohgasbestandteilen, reduziert.
Ein weiterer Vorteil des Pufferbehälters ist Vergleichmäßigung der Entspannungsgasmengen. Bei der klassischen Vorgehensweise der BehälterentSpannung tritt zu Beginn der höchste Massenstrom auf, der mit abnehmendem Behälterdruck kleiner wird. Da sich in dem zu entspannenden Gas, wie beschrieben, zwangsläufig geringe Mengen von Rohgasbestandteilen befinden, muss das Entspannungsgas einer geeigneten Verwendung oder Entsorgung zugeführt werden. In der Praxis wird diese Art Gas meist einer Verbrennung zugeführt. Durch den Pufferbehälter gelingt es, die abgeführte Gasmenge nach und nach zu vergleichmäßigen, was einen optimierten Betrieb der Verbrennungsvorrichtung ermöglicht.
Die Flugasche wird aus dem Schleusbehälter 9 zur weiteren Handhabung übergeben 16. Dazu befinden sich im Auslaufbe- reich des Schleusbehälters 9 ebenso wie im Sammelraum 5 Fluidisier- und Auflockerungsvorrichtungen 11, um die Übergabe der Flugasche zu erleichtern. Die Auflockerung und Fluidisierung erfolgt mit Kohlendioxid 10. Nachdem der Schleusbehälter entleert ist muss er wieder auf das Druckniveau des Filters 2 und des Sammelraumes 5 gebracht werden, um die nächste im Sammelraum 5 gespeicherte Charge Flugasche aufnehmen zu können. Mit Hilfe des im Pufferbehälter 21 gespeicherten Gases 19 wird der Schleusbehälter teilweise bespannt. Das Aufdrücken des Schleusbehälters auf den erforderlichen Betriebsdruck erfolgt durch weitere Zugabe von Kohlendioxid 10 zum Beispiel über die Fluidisier- und Auflockerungsvorrichtungen 11 des Schleusbehälters 9 oder über zusätzliche Zufuhrvorrichtungen, wie zum Beispiel die, die für die Zufuhr des gespeicherten Gases 19 vorgesehen ist.
Die weiteren Verfahrensschritte denen die Flugasche unterzogen wird, können beispielsweise die Rückführung in den Vergasungsprozess oder die Aufbereitung für eine Lagerung oder Entsorgung sein. Im letzteren Fall ist dafür Sorge zu tragen, dass die sich zwangsläufig noch im Lückenvolumen der Flugascheschüttung befindenden Rohgaskomponenten entfernt werden. Dazu werden beispielsweise in der US 4,838,898 A und in der US 2007/0084117 Al Verfahren beschrieben, welche die aus einem Synthesegas abgeschiedene Flugasche in mehreren Verfahrensschritten von den restlichen Rohgasbestandteilen befreien.
Beispiel :
Die isenthalpe Entspannung von Kohlendioxid, wie sie beispielsweise in Ventilen, Reduzierelementen oder Lochscheiben auftritt, hat im Falle des Kohlendioxids eine deutliche Temperaturabsenkung zur Folge .
Zum Beispiel wird Kohlendioxid von Zustand 1 mit pl = 50 bar und Tl = 1500C auf Zustand 2 mit p2 = 2 bar entspannt, ergibt sich eine Temperatur von T2 = 126, 7°C. Bei Verwendung von Stickstoff wäre bei ansonsten gleicher Zustande- änderung die Temperatur T2(N2) = 146, 4°C. Um hier eine Temperatur von 1500C zu gewährleisten, muss das Kohlendioxid bei pl = 50 bar auf rund 1700C vorgewärmt werden. Würde man eine Temperatur Tl = 800C ansetzen, würde sich bei anson- - li ¬
sten gleicher Entspannung eine Temperatur T2 = 40,70C einstellen, die im Falle von Stickstoff T2(N2) = 73, 60C betragen würde .
Obiges Beispiel ist aus dem Bereich typischer Betriebsparameter gewählt, wie sie beim Bespannen des Schleusbehälters auftreten.
Die Beispiele verdeutlichen, dass bei Einsatz von Kohlendioxid im Vergleich zu Stickstoff die Temperatur des eingesetzten Kohlendioxids durch Vorwärmung angepasst werden muss, um den Abkühlungseffekt bei der Drosselung zu kompensieren. Dies ist erforderlich, um die geforderten Prozess- temperaturen einhalten zu können und um die zulässigen Temperaturgradienten beispielsweise über den Filterelementen und den AuflockerungsVorrichtungen nicht zu überschreiten.
Erfindungsgemäß wird das zur Abreinigung der Filterelemente verwendete Kohlendioxid oder kohlendioxidhaltige Gas soweit vorgewärmt, dass es nach Entspannung auf Betriebsdruck (des Filters) eine Temperatur hat, die oberhalb der Grenze zum Zweiphasengebiet liegt. Gleichzeitig sollte vorteilhafterweise das Kohlendioxid oder das kohlendioxidhaltige Gas nach der Entspannung eine Temperatur aufweisen, die oberhalb der Kondensationstemperatur der Rohgaskomponenten liegt .
Gleiche Anforderungen gelten im Bereich der Fluidisier- und Auflockerungselemente, zu deren Betrieb das verwendete Kohlendioxid oder kohlendioxidhaltige Gas entspannt werden muss . Ebenso muss die Vorheizung des Kohlendioxids oder des kohlendioxidhaltigen Gases soweit erfolgen, dass dessen Temperatur zur und während der Bespannung des Schleusbehälters oberhalb der Grenze zum Zweiphasengebiet liegt. Bezugszeichβnliste :
1 Rohgas
2 Filter, Staubabscheider
3 Entstaubtes Rohgas
4 Filterelemente
5 Sammelraum
6 Eintragsleitung für CO2 oder CO2-haltiges Gas
7 Fluidisiervorrichtung
8 Verbindungsleitung
9 Schleusbehälter
10 Eintragsleitung für CO2 oder CO2-haltiges Gas
11 Fluidisiervorrichtung
12 Ausgleichleitung
13 GaszufuhrIeitung
14 Rückspülleitungen
15 Entspannungsgasleitung
16 Austragsleitung
17 Entspannungsgasfilter
18 Entspanntes Gas
19 Recyclegas
20 Entspanntes Gas
21 Pufferbehälter
22 Entspanntes Gas

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Ausschleusung des bei dem Betrieb einer Entstaubungsanlage für Rohgas anfallenden Staubes aus der Druckvergasung unter Einsatz eines Staubabscheiders mit wenigstens einem zugeordnetem Schleusbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass im Staubabscheider Filterelemente positioniert sind, die mittels eines kohlendioxidhaltigen Gases oder reinem CO2-GaS rückgespült werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das C02-haltige Rückspülgas vorgewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das CO2-haltige Rückspülgas zur Fluidisierung und Auflockerung der Flugaschenschüttung im Staubabscheider eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das CO2-haltige Rückspülgas zur Bespannung des Schleus- behälters eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass das CO2-haltige Rückspülgas zur Auflockerung des Staubes im Schleusbehälter eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das CO2-haltige Gas durch außenbeheizte Zufuhrleitungen dem Ort seines Einsatzes zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Schleusbehälter abgeführte Gas einer Ent- staubungseinrichtung zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das entstaubte, aus dem Schleusbehälter entnommene Gas einem Zwischenpuffer zugeführt und wenigstens teilweise als Gas zur Durchführung einer der vorangehenden Verfahrens- schritte eingesetzt wird.
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