用于至少在流化床气化工艺下游的气体的后处理的后处理布置和方法以及逻辑单元和用途与流程

描述

本发明涉及一种用于至少在流化床气化工艺下游，尤其在htw气化炉下游的气体的后处理的布置和方法。确切地说，必须由此进行粒子分离和冷却。此外，本发明还涉及用于在此布置中处理气体的组件的用途。确切地说，本发明涉及根据相应权利要求的前置项的布置和方法。

高温温克勒(high-temperaturewinkler，htw)气化是在高压下进行的，并且可被描述为承压流化床气化工艺，尤其是针对高于20巴的压力，在所述压力下，粉尘从所述系统中排出。相比之下，原始温克勒流化床气化是在环境压力下进行的。htw气化可有利地用于广泛范围的应用。举例来说，可以提及：尤其用于石化行业产品的合成气体的产生、用于发电的发电厂中的应用，或具有高灰分含量的生物量、生活垃圾或黑煤的气化。

常规地，在htw气化中使用回流旋风分离器(returncyclone)。载有细粉尘的原始气体经由回流旋风分离器从气化炉传导到原始气体冷却器。在许多情况下，由于粒子分离的问题，回流旋风分离器中的粉尘分离的效率或有效性不足够高，尤其是在高压或高气体密度下。出于此原因，一个或多个暖气过滤器布置在回流旋风分离器或原始气体冷却器下游。然而，这不是任何尤其令人满意的措施。由于粒子分离不充分，所以高浓度的外来物质，尤其是碳，沉积在暖气过滤器中，其中所述外来物质随后无法再以简单方式利用，而是必须以复杂方式返回到工艺或必须单独处理。确切地说，在暖气过滤器中累积的外来物质必须借助于循环系统(确切地说，还有螺旋输送机)返回到气化炉，或在单独锅炉中费劲地焚烧，有时还必须供应辅助燃料。

ep1201731a1描述了一种具有第一后气化区和第二后气化区的流化床气化炉，相比于常规htw气化炉，其借助于回流区将所有灰分保持在系统中。在设置于流化床区上方的飞溅区中，在进入冷却区之前降低原始气体的粉尘含量。通过将过热蒸汽耗散到优选地550到650℃的温度范围来进行冷却。

de102006017353a1描述了一种用于工艺集成气体纯化的几乎不加压的方法，其中达到150℃到700℃的中间冷却和除尘发生在所谓的多旋风分离器中和烧结金属过滤器的下游行中。

de4339973c1描述了一种用于气化废物的方法。

然而，目前为止的方法在许多方面无法令人满意地与流化床气化结合使用，尤其是无法用于htw气化或在htw气化期间使用。工艺中增加的效率、纯度和灵活性要求需要进一步开发现有设备和方法。

本发明的目标是提供一种与流化床气化工艺，尤其与htw气化结合的布置和方法，利用所述布置和方法，可有利地在流化床气化中或之后，尤其在承压流化床气化(htw工艺)中或之后处理各种输入材料。确切地说，应使操作压力的最大可能范围成为可能。显然还需要高成本效益和高操作可靠性，以最终确保实际应用的良好准备。

根据本发明，通过后处理布置来实现此任务，所述后处理布置用于至少在流化床气化工艺下游或在流化床气化工艺的排放侧上，尤其在承压流化床气化工艺的htw气化炉下游的气体的后处理(并且任选地，还有用于底部产物的后处理)，所述后处理布置具有布置/可布置在流化床气化工艺下游和(原始)气体冷却器上游的粒子分离单元，所述气体冷却器可用于气体的额外后处理，其中后处理布置包括中间冷却单元，所述中间冷却单元在流化床气化工艺下游和粒子分离单元上游，所述中间冷却单元具有用于气化蒸汽的回路(return)，所述回路联接/可联接到流化床气化工艺。这通常在流化床气化期间，并且尤其与htw气化炉结合地提供高效率。蒸汽可直接用作气化介质。确切地说，可更有效地分离外来物质或粉尘。最后但同样重要的是，可以实现特别高的气化效率。另外，可以降低设备成本，尤其是关于在操作暖气过滤器时不再需要的螺旋输送机(排放涡形管(dischargescroll))的成本。

“在流化床气化工艺下游”，尤其“在htw气化炉下游”的布置是指在气体朝向合成气体排放的流动方向上的相应组件后方的布置。

在下文中，将互换地参考流化床气化和同时的htw气化，且反之亦然。中间冷却单元可直接布置在htw气化炉下游，换句话说，不插入额外组件或方法步骤。

粒子分离单元可直接布置在中间冷却单元下游，换句话说，不插入额外组件或方法步骤。

“在排放侧上”的布置是指在底部产物的材料流动方向上的布置，换句话说，在朝向设备组件方向上的布置，底部产物或粉尘借助于所述布置放电。

由此，后处理布置还可包括目前为止已经用于htw工艺中的组件，例如htw气化炉和/或原始气体冷却器。

根据实施例，粒子分离单元被构造为旋风分离器筒式过滤器单元。由此，可实现与方法相关的优点；确切地说，使下游陶瓷过滤器中的有效精细分离成为可能。旋风分离器筒式过滤器单元可与中间冷却单元一起构造为组合式设备/方法组件。

根据实施例，旋风分离器筒式过滤器单元具有联接/可联接到流化床气化工艺或htw气化炉的粉尘回路。由此使高效工艺成为可能。确切地说，这带来了旋风分离器筒式过滤器单元可重复用作一种类型的预分离器的优点。

根据实施例，后处理布置包括布置/可布置在流化床气化工艺或htw气化炉的排放侧上的底部产物氧化室，所述底部产物氧化室尤其联接/可联接到htw气化炉，尤其被设置成用于转换碳。由此，可以使底部产物变得适用于填埋处理的方式减少碳，尤其在所述底部产物具有小于4重量％的碳的情况下。

根据实施例，后处理布置包括布置/可布置在流化床气化工艺或htw气化炉的排放侧上的底部产物冷却单元，所述底部产物冷却单元尤其布置/可布置在底部产物氧化室的排放侧上或联接/可联接到底部产物氧化室。

根据实施例，旋风分离器筒式过滤器单元与中间冷却单元组合成一个单元。由此，还可以涵盖较大温度范围。组合式单元可以直接布置在htw气化炉下游。

根据本发明，通过方法来实现前述任务，所述方法用于至少分别在流化床气化工艺或承压流化床气化工艺的htw气化炉下游和在流化床气化工艺或承压流化床气化工艺的htw气化炉的排放侧上的气体的后处理(并且任选地，还用于底部产物的后处理)，所述后处理包括分别布置/可布置在流化床气化工艺和htw气化炉下游和(原始)气体冷却工艺上游的粒子分离单元，所述气体冷却工艺可用于气体的额外后处理，其中来自流化床气化工艺的气体经受粒子分离上游的中间冷却或经由至少一个中间冷却单元承载，所述中间冷却单元与将气化蒸汽从中间冷却或中间冷却单元回到流化床气化工艺的回路组合。由此可提供有利的方法，尤其还是具成本效益的灵活应用方法。

由此，气化蒸汽可从中间冷却返回到流化床气化工艺中，借助于所述流化床气化工艺，可以实现关于工艺参数的极高灵活性。确切地说，结果也是紧凑设计。最后但同样重要的是，不需要锁定系统。

根据实施例，中间冷却进行到约650℃，尤其从约950℃到至少大约650℃或恰好650℃。由此，可以简单的方式进行到旋风分离器筒式过滤器单元的联接。由此，至少大约650℃的温度还指在640℃到660℃范围内的温度。

根据实施例，粒子分离是借助于旋风分离器筒式过滤器单元进行的。由此，可使额外过滤器单元的负载或应变最小化。旋风分离器筒式过滤器单元提供整个工艺的优点，尤其是此处所描述的工艺链中的优点。

根据实施例，粉尘从粒子分离工艺返回到流化床气化工艺中。这带来了与工艺有关的优点。

根据实施例，底部产物，尤其是碳的氧化在流化床气化工艺的排放侧上发生。来自流化床气化工艺或来自htw气化炉的底部产物尤其在布置在htw气化炉下游的氧化室中氧化。最后但同样重要的是，这允许或简化了底部产物到填埋场的转移。

根据实施例，底部产物冷却发生在流化床气化工艺的排放侧或htw气化炉的排放侧上，尤其在底部产物的氧化工艺或对应氧化室的排放侧上。这带来了前述优点。

根据实施例，在流化床气化工艺或htw气化炉下游，气体依序首先经受中间冷却，然后是粒子分离，并且然后是(原始)气体冷却工艺。此方法组合产生可以特别灵活的方式并且结合流线型设备设计使用的总工艺。

根据实施例，产生合成气体，由此来自(原始)气体冷却工艺下游的流化床气化工艺的气体通过至少一个水洗单元、一个移位单元和脱硫单元。由此，所述方法可以简单方式联接到额外后处理步骤。移位单元可由具有催化转换器的固定床提供。由此，不再需要先前使用的暖气过滤器，这尤其是因为存在旋风分离器筒式过滤器。

先前描述的方法可借助于先前描述的后处理布置有利地执行。

根据本发明，还通过逻辑单元来实现前述任务，所述逻辑单元被设置成用于控制先前描述的方法，尤其在先前描述的后处理布置中，其中所述逻辑单元联接到中间冷却单元并且被设置成调节气体的冷却，尤其调节成介于950℃与650℃之间的范围内，并且被设置成用于调节到粒子分离单元的气体供应或者还调节到底部产物氧化室的气体供应，尤其用于调节至少一个体积流量。这带来了前述优点。

根据本发明，还通过使用用于来自流化床气化工艺的气体的中间冷却单元来实现前述任务，所述中间冷却单元在流化床气化工艺或htw气化炉下游和粒子分离单元上游，所述中间冷却单元与从中间冷却单元回到流化床气化工艺的粉尘回路组合，所述用途尤其关于先前描述的后处理布置中的合成气体产生或先前描述的工艺。这带来了前述优点。

从使用图式的至少一个实施例的描述以及从图式自身得出本发明的额外特征和优点。关于未参考单独图式明确地描述的附图标记，应参考其它图式。在各情况下以示意性描绘示出：

图1具有htw气化炉的布置，其中气体在下游排放到回流旋风分离器中并进入底部产物冷却螺杆，并且

图2根据实施例的后处理布置，其在htw气化炉下游或在htw气化炉的排放侧上集成。

图1描绘高温温克勒((high-temperaturewinkler，htw)气化炉1、第一气体流动路径上布置在所述htw气化炉下游的回流旋风分离器(粒子分离器)2、在所述回流旋风分离器下游的原始气体冷却器3、暖气过滤器4、水洗工艺或水洗单元5、移位工艺或移位单元6、脱硫工艺或脱硫单元7，并且在每一状况下，在htw气化炉1下游存在分别布置在第二气体流动路径和第三气体流动路径上的传送装置，尤其是螺杆8，其一次被设计为用于粉尘的冷却螺杆8a并且一次被设计为用于底部产物的冷却螺杆8b，另外在每一情况下，在螺杆8下游存在排放螺杆8c，并且最后是流化床室9。

存在从粒子分离器2回到htw气化炉1的粉尘a的粉尘回路a1。htw气化炉1供应有气化蒸汽b以及空气、氧气、co2(进料c)以及燃料d。含碳底部产物e和含碳粉尘f被供应到流化床室9。合成气体g在脱硫单元7下游排放。

图2描绘具有粒子分离工艺或粒子分离单元11的后处理布置10，所述粒子分离单元尤其构造为旋风分离器筒式过滤器单元。中间冷却或中间冷却单元12设置在htw气化炉1下游和旋风分离器筒式过滤器单元11上游。

存在从粒子分离器2回到htw气化炉1的粉尘a的粉尘回路a1。htw气化炉1供应有气化蒸汽b，所述气化蒸汽b能够经由回流管线b1从中间冷却单元12返回。htw气化炉1还供应有空气、氧气、co2(进料c)以及燃料d。

在布置在第一气体流动路径上的旋风分离器筒式过滤器单元5下游，布置有原始气体冷却器3、水洗工艺或水洗单元5、移位工艺或移位单元6以及脱硫工艺或脱硫单元7合成气体g在脱硫单元7下游排放。不再需要暖气过滤器(图1中的附图标记4)。由于存在旋风分离器筒式过滤器11，所以可省去暖气过滤器。

不提供传送装置，尤其是螺杆。替代地，在第二气体流动路径上的htw气化炉1下游，布置有底部产物氧化工艺或用于底部产物的至少一个氧化室13以及底部产物冷却工艺或至少一个底部产物冷却单元14。灰分h在底部产物冷却工艺14下游排放。

逻辑单元20至少联接到htw气化炉1、粒子分离单元11、中间冷却单元12、氧化室13和/或底部产物冷却单元14。

元件符号：

1利用高温温克勒(htw)气化炉的流化床气化工艺

2回流旋风分离器(粒子分离器)

3(原始)气体冷却器或(原始)气体冷却

4暖气过滤器

5水洗工艺或水洗单元

6移位工艺或移位单元

7脱硫工艺或脱硫单元

8传送装置，尤其螺杆

8a用于粉尘的冷却螺杆

8b用于底部产物的冷却螺杆

8c排放螺杆

9流化床室

a；a1粉尘或粉尘回路

b；b1气化蒸汽或气化蒸汽的回路

c空气、氧气、co2

d燃料

e含c底部产物

f含c粉尘

g合成气体

h灰分

10后处理布置

11粒子分离工艺或粒子分离单元，尤其旋风分离器筒式过滤器单元

12中间冷却或中间冷却单元

13底部产物氧化或用于底部产物的氧化室

14底部产物冷却或底部产物冷却单元

20逻辑单元