Was ist ein Kohleschleusengasverdichter?
Der Kohleschleusengasverdichter ist eine zentrale Anlagentechnik zur Verdichtung von Prozessgasen in der Kohlevergasungsanlage und dient vor allem dem Transport sowie der Druckerhöhung des in der Kohleschleusenanlage anfallenden intermittierend erzeugten Niederdruck‑Kohleschleusengases. Dieses Gas enthält in der Regel Staub, Wasser sowie geringe Mengen an Teer und brennbare Komponenten wie H₂, CO und CH₄, was besondere Anforderungen an die Dichtigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Betriebsstabilität des Verdichters stellt.
Positionierung im Prozessablauf der Kohlevergasung
Bei Vergasungsverfahren mit festem oder bewegtem Bett entsteht das Kohlesperrgas während der Kohlezufuhr: Wenn die Kohle aus dem atmosphärischen Kohlesilo über die Kohlesperrvorrichtung in den Vergaser gelangt, wird zur Druckausgleich ein Teil des Ofengases abgelassen. Dieses Gas wird nach Entstaubung und Kühlung einer Verdichtungsstufe zugeführt und anschließend dem Gasauf‑satzsystem oder dem Brenngasnetz zugeführt. Der Verdichter nimmt dabei eine Schlüsselstellung zwischen der Reinigung des Kohlesperrgases und seiner nachgeschalteten Nutzung ein.
Das Funktionsprinzip des Kolbenkompressors
Haupttypen von Kohle‑Gas‑Verdichtern verfügen über eine Kolbenbauweise und nutzen eine Kurbel‑Pleuel‑Einheit, um den Kolben im Zylinder zu einer Hin‑ und Herbewegung anzuregen, wodurch das Ansaugen, die Kompression und die Ausströmung des Gases ermöglicht werden:
- Das EinatmungsverfahrenDer Kolben bewegt sich nach unten, das Zylindervolumen vergrößert sich, das Einlassventil öffnet und das Kohleabsauggas tritt nach der Filterung in den Zylinder ein.
- KompressionsprozessDer Kolben bewegt sich nach oben, die Einlass- und Auslassventile sind geschlossen, das Gas wird adiabatisch oder polytrop komprimiert, wodurch der Druck ansteigt.
- AbgasprozessWenn der Druck im Zylinder den Auslassgegendruck übersteigt, öffnet sich das Auslassventil und das komprimierte Gas wird in das nachgeschaltete Rohrleitungssystem abgegeben.
- ÜberlaufdehnungNach Erreichen des oberen Totpunkts dehnt sich das in der Überströmräumigkeit verbliebene Hochdruckgas aus und schafft so die Voraussetzungen für den nächsten Ansaugvorgang.
Schlüsselpunkte der Prozessanpassung
Angesichts der starken Druckschwankungen des Kohlesperrgases sowie der großen Schwankungen seines Feststoffgehalts werden in der Praxis häufig Puffertanks eingesetzt, um die Druckschwankungen zu dämpfen; zur Gewährleistung der Dichtungssicherheit kommen ölfreie Schmierung oder eine Zwangseinspritzung zum Einsatz; bei der Auslegung der Gasventile sind sowohl die Verstopfungsfestigkeit als auch die Ansprechgeschwindigkeit zu berücksichtigen; das Kühlsystem muss den wechselnden Teillastbedingungen angepasst sein, um Kondensation und Flüssigkeitsansammlungen zu vermeiden.