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Verfahren zum Vergasen von staubförmigen Brennstoffen mit Umwälzgas.
Bei der Vergasung von staubförmigen Brennstoffen ergeben sich folgende grundsätzliche Schwierig- keiten :
Die Hauptschwierigkeit liegt darin, dass eine Trennung von unvergaster und vergaster Kohle aus der Natur der Sache heraus im Vergaser nicht gelingen kann, u. zw. wegen der im Vergaser nötigen ständigen Bewegung des mit Kohlenstaub vermischten Umwälzgases. Es treten also die im verschiedenen
Vergasungszustand befindlichen Staubteilehen, wie sehr wenig vergaste Staubteilchen neben fast vollständig vergasten Staubteilchen, mit dem Umwälzgasstrom zusammen aus dem Vergaser aus. Aus diesem
Grunde ist es sehr schwierig, eine vollkommene Vergasung des Kohlenstaubes zu erreichen. Die Vergasung erfordert mit zunehmendem Vergasungsgrad sehr stark ansteigende Zeiten und damit grosse
Vergasungsräume.
Der Staub wird jedenfalls nach dem Vergasen von dem Gasstrom getrennt.
Eine weitere Schwierigkeit, die aber durch entsprechenden apparativen Aufwand leichter behoben werden kann, liegt ferner darin, dass das Umwälzgas wieder entstaubt werden muss, bevor es von neuem aufgeheizt wird, einmal um überhaupt den ausreagierten Staub zu entfernen, hauptsächlich jedoch, um eine Verstaubung desjenigen Teiles der Vergasungsanlage zu verhindern, die die Aufheizung des Umwälzgases besorgt. Zum Aufheizen des Umwälzgases kann man entweder Rekuperatoren oder Regeneratoren anwenden. Endlich muss eine Abtrennung der immer entstehenden Asche erfolgen, was, wie ohne weiteres klar ist, einen besonderen Apparaturaufwand erfordert.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Verfahren zur Herstellung von Halbkoks mit einem
Verfahren zur Vergasung in der Weise zu kombinieren, dass die bei der Schwelung entstehenden Gase mit dem Wassergas zur Wasserdampferzeugung benutzt werden und dass entschwelte Kohle für den Wassergasprozess eingesetzt wird. Das erzeugte Wassergas entschwelt die Kohle und trocknet sie zusammen mit dem Schwelgas vor, vorzugsweise auf indirektem Wege, da eine direkte Trocknung aus der Natur der Sache heraus (Gegenstrom und viel zu kurzer Berührungsweg) praktisch unmöglich ist. Über die Regelung des Aschgehaltes bei dem beschriebenen Verfahren ist nichts bekannt, mit dem abzuziehenden Halbkoks kann jedenfalls nur ein unbedeutender Teil der bei der Vergasung entstehenden Asche entfernt werden.
Erfindungsgemäss kann nun eine bedeutende Verbesserung und auch Vereinfachung bei der Vergasung von Staubkohlen mit Umwälzgas unter gleichzeitiger Verwendung eines Umlauftrockners für die Erzeugung der trockenen Staubkohle Platz greifen, wenn folgendermassen verfahren wird :
Der staubförmige Brennstoff, welcher aus verhältnismässig leicht zerfallenden Rohbrennstoffen hergestellt worden ist, wird mit Hilfe von hocherhitzte Umwälzgas im kontinuierlichen Kreislauf vergast, wobei die Vortrocknung durch Einführung des Rohbrennstoffes in den den Vergaser verlassenden mit dem ganz oder teilweise vergasten Staub beladenen Umwälz-bzw. Produktionsgasstrom erfolgt. Dadurch wird lediglich eine Trocknung und Zerkleinerung des Brennstoffes bewirkt, die gegebenenfalls durch mechanische Mittel unterstützt werden kann.
Ferner wird dauernd aus dem Kreislauf ein Teil des getrockneten und zerkleinerten Brennstoffes abgezogen und hiedurch die aus der Vergasung stammende Asche dauernd teilweise entfernt wird. Beispielsweise arbeitet man wie folgt :
In einer Vergasungszone wird der feinverteilte Brennstoff (Holzkohle, Braunkohle, Torf, Stein- kohle u. dgl. ) mit bis auf 700-16000 erhitztem Umwälzgas (welches immer Wasserdampf enthält,
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z. B. zusammen mit Wassergas verschiedener Zusammensetzung oder Wasserstoff und Kohlensäure oder Generatorgas) vergast.
Die aus dieser Vergasungszone abgehenden, mit ganz oder teilweise vergastem Staub beladenen Gase werden nun dazu verwendet, um die notwendige Brennstoffmenge zu trocknen, indem der Rohbrennstoff in den fliessenden Gasstrom eingeführt wird ; durch die dadurch bewirkte scharfe Trocknung wird der Brennstoff gleichzeitig zerkleinert ; jedoch tritt keine weitere Behandlung der Kohle ein. Diese Zerkleinerung kann gegebenenfalls durch mechanische Mittel unterstützt werden. Darauf wird das Gasbrennstoffgemisch durch geeignete Mittel getrennt und in diesem Stadium ein Teil des erhaltenen Staubes (z. B. 10-50% des gesamten durch Trocknung und Zerkleinerung erzeugten Staubes) aus dem Kreislauf entfernt, um auf diese einfache Weise den Aschegehalt des Kreislaufs auf einer tragbaren Höhe zu halten ohne durch besondere Vorkehrungen die Asche als solche abzuscheiden.
Der andere Teil des Staubes wird zur Vergasungszone zurückgeführt.
Das Gas selbst wird, eventuell nachdem es gewaschen und von den letzten Staubanteilen befreit ist, wieder erhitzt und von neuem der Vergasungszone zugeführt. Auf dem Wege dorthin wird ein Teil des erzeugten Gases abgezogen ; dieses produzierte Gas geht zu den Verbrauchern. Die Menge des abgezogenen Gases entspricht natürlich der Menge des durch einmaligen Umlauf erzeugten Gases.
Der aus dem Kreislauf entfernte Brennstoff kann dazu benutzt werden, das Umwälzgas vor seinem Eintritt in die Vergasungszone wieder zu erhitzen. Man kann ihn aber auch dazu benutzen, um einen Lufterhitzer zu betreiben, der die Verbrennungsluft für die Regeneration vorwärmt : Vorzugsweise wird der aus dem Kreislauf zu entfernende Staub im Falle der Verwendung mehrerer Staubabscheider aus jenem entnommen, der den höchsten Aschgehalt aufweist.
Beispielsweise kann folgendermassen gearbeitet werden : Fig. 1 : in den Vergaser a wird der zu vergasende Staub bei b eingeführt. Die Menge des im Vergasungsraum befindlichen Brennstoffes muss so bemessen sein, dass er sich in Schwebe befindet und dass die für die Vergasung notwendige Temperatur gehalten werden kann. Bei c tritt das heisse Umwälzgas ein, während bei d der mehr oder weniger vergaste Staub zusammen mit dem abgekühlten Umwälzgas austritt. Nunmehr werden diese mit den mehr oder weniger vergasten Staubteilchen beladenen Umwälzgasmengen dazu benutzt, um die frische Kohle nach dem Umlauf verfahren zu trocknen und zu zerkleinern.
Zu diesem Zweck wird aus dem Bunker e durch eine Vorrichtung (in der Figur eine Schnecke) t, die eventuell vorzerkleinerte Kohle in den Strom des heissen Umwälzgases eingegeben und in zum Teil beschriebener Weise auf die erforderliche Feinheit zerkleinert und getrocknet. Die Zerkleinerungswirkung, die mit der Trocknung automatisch verbunden ist, kann unterstützt weiden durch eine Schlägermühle, die die rücklaufenden zu grossen Teile durch eine kurze kräftige Schlägerwirkung zerschmettert. Die trockene und vorzugsweise staubfeine Kohle wird nun durch mehrere hintereinandergesehaltete Entstaubungsvorrichtungen abgeschieden, u. zw. in der Figur zunächst durch einen Zyklon g und sodann durch eine elektrische Staubabscheidung c. Die aus 7c austretenden Gase gelangen sodann in einen Wäscher !, um hier gleichzeitig abgekühlt und von den letzten Spuren Staub befreit zu werden.
Die in dem Wäscher benutzten Waschflüssigkeiten können z. B. die folgenden sein : Wasser oder eine Aufschlämmung von Kohlenstaub in Wasser. Aus I werden die Umwälzgase abgesaugt und durch einen Ventilator oder ein Gebläse m verdichtet. Danach werden sie wieder in die Vorrichtung n gedrückt, wo die Wiedererhitzung des Umwälzgases stattfindet. Von n aus gelangen die hocherhitzte Umwälzgase in den Vergaser, womit der Kreislauf geschlossen ist. Das Produktionsgas wird bei p abgezogen.
Der erzeugte Staub gelangt durch die Leitungen ql und q2 aus den Staubabscheidern in ein Staubsilo mit Überlauf o. Die grösste Menge des Staubes wird nun von einer Staubpumpe, z. B. von einer Fullerpumpe r abgezogen und durch die Staubleitung a bei b in den Vergaser gedrückt. Ein gewisser Teil des insgesamt erzeugten Staubes wird jedoch bei t durch eine besondere Leitung abgezogen und gelangt an irgendeine besondere Verbrauchsstelle von Kohlenstaub.
Erfindungsgemäss kann daher die an sich bekannte Vergasung mit einer besonderen Arbeitsweise zur Trocknung des Brennstoffes vereinigt werden. Durch Einführung des Rohbrennstoffes in den aus der Vergasungszone kommenden Gasstrom wird gleichzeitig eine Trocknung und Zerkleinerung des stückigen Rohbrennstoffes erzielt, worauf ein Teil des so erzeugten Brennstoffstaubes, u. zw. nach der Trennung vom Gas und vor der Zurückführung in die Vergasungszone abgezogen wird. Die Zerkleinerung des Rohbrennstoffes, der dem Strom des aus der Vergasungszone abziehenden Gases zugesetzt wird, kann auch durch mechanische Mittel unterstützt werden, wobei die mechanische Zerkleinerung gleichzeitig mit der Trocknung des Brennstoffes oder anschliessend daran bewirkt werden kann.
Die Vorteile, die mit der Erfindung verbunden sind, sind folgende : 1. Die Apparatur wird bedeutend einfacher als bei Verwendung von normaler Umlauftrocknung und normaler Staubvergasung mit Umwälzgas. Während nämlich bei der Normalausführung sowohl die Umlauftrocknung als auch die Staubvergasung je eine sorgfältig durchgebildete Entstaubung besitzen muss, ist nunmehr statt der beiden Entstaubungen nur eine einzige, u. zw. hinter der Umlauftrocknung nötig.
2. Die Vergasungsapparatur kann bedeutend kleiner gehalten werden, da es nunmehr nicht mehr auf eine möglichst weitgehende Vergasung des Kohlenstaubes ankommt. Wenn nämlich der
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Process for the gasification of pulverulent fuels with circulating gas.
The following basic difficulties arise when gasifying fuel in the form of dust:
The main difficulty is that a separation of ungased and gasified coal cannot succeed in the gasifier due to the nature of the matter. because of the constant movement of the circulating gas mixed with coal dust, which is necessary in the gasifier. So they occur in different
Dust particles in the gasified state, such as very little gasified dust particles next to almost completely gasified dust particles, come out of the gasifier together with the circulating gas flow. For this
Basically it is very difficult to achieve complete gasification of the coal dust. As the degree of gasification increases, the gasification requires very steeply increasing times and thus long times
Gassing rooms.
In any case, the dust is separated from the gas flow after the gasification.
Another difficulty, which can be more easily resolved by using appropriate equipment, is that the circulating gas has to be dedusted again before it is re-heated, once in order to remove the fully reacted dust at all, but mainly to remove dust from it To prevent part of the gasification plant that worries the heating of the circulating gas. Either recuperators or regenerators can be used to heat the circulating gas. Finally, the ash that is always produced has to be separated off, which, as is readily apparent, requires special equipment.
It has already been proposed a method for producing semi-coke with a
Combine the gasification process in such a way that the gases produced during the smoldering are used with the water gas to generate water vapor and that de-carbonized coal is used for the water gas process. The water gas produced deglazes the coal and pre-dries it together with the carbonization gas, preferably in an indirect way, since direct drying is practically impossible due to the nature of the matter (countercurrent and far too short contact path). Nothing is known about the regulation of the ash content in the process described; in any case, the semi-coke to be withdrawn can only be used to remove an insignificant part of the ash produced during the gasification.
According to the invention, a significant improvement and also simplification in the gasification of pulverized coal with circulating gas while using a circulating dryer for the production of the dry pulverized coal can now take place if the following procedure is followed:
The pulverulent fuel, which has been produced from relatively easily disintegrating raw fuels, is gasified with the aid of highly heated circulating gas in a continuous cycle, the pre-drying by introducing the raw fuel into the circulating or partially gasified dust leaving the gasifier. Production gas flow takes place. This merely causes the fuel to be dried and crushed, which can optionally be supported by mechanical means.
Furthermore, part of the dried and comminuted fuel is continuously withdrawn from the circuit and the ash from the gasification is thereby continuously partially removed. For example, one works as follows:
In a gasification zone, the finely divided fuel (charcoal, brown coal, peat, bituminous coal, etc.) is heated up to 700-16000 with circulating gas (which always contains water vapor,
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z. B. gasified together with water gas of various compositions or hydrogen and carbon dioxide or generator gas).
The gases leaving this gasification zone and laden with completely or partially gasified dust are now used to dry the required amount of fuel by introducing the raw fuel into the flowing gas stream; the resulting sharp drying causes the fuel to be crushed at the same time; however, no further treatment of the coal occurs. This comminution can optionally be assisted by mechanical means. The gas fuel mixture is then separated by suitable means and at this stage some of the dust obtained (e.g. 10-50% of the total dust generated by drying and grinding) is removed from the cycle in order to easily increase the ash content of the cycle to maintain a manageable height without taking special precautions to separate the ashes as such.
The other part of the dust is returned to the gasification zone.
The gas itself, possibly after it has been washed and freed from the last remaining dust, is reheated and fed back into the gasification zone. On the way there, part of the gas generated is withdrawn; this produced gas goes to consumers. The amount of withdrawn gas naturally corresponds to the amount of gas generated by a single circulation.
The fuel removed from the circuit can be used to reheat the circulating gas before it enters the gasification zone. However, it can also be used to operate an air heater that preheats the combustion air for regeneration: If more than one dust collector is used, the dust to be removed from the circuit is preferably taken from the one with the highest ash content.
For example, you can work as follows: Fig. 1: The dust to be gasified is introduced into the gasifier a at b. The amount of fuel in the gasification room must be such that it is in suspension and that the temperature required for gasification can be maintained. At c the hot circulating gas enters, while at d the more or less gasified dust leaves together with the cooled circulating gas. Now these circulating gas quantities laden with the more or less gasified dust particles are used to dry and crush the fresh coal after the circulation process.
For this purpose, the possibly pre-crushed coal is introduced into the stream of hot circulating gas from the bunker e through a device (a screw in the figure) t and crushed to the required fineness and dried in the partially described manner. The crushing effect, which is automatically connected with the drying, can be supported by a beater mill, which smashes the returning large parts with a short, powerful beater action. The dry and preferably dusty coal is now separated by several consecutive dedusting devices, u. betw. in the figure first through a cyclone g and then through an electrical dust separation c. The gases emerging from 7c then pass into a washer! In order to be cooled down here and the last traces of dust removed.
The washing liquids used in the washer can e.g. B. be the following: water or a slurry of coal dust in water. The circulating gases are sucked off from I and compressed by a fan or blower m. Then they are pushed back into the device n, where the re-heating of the circulating gas takes place. The highly heated circulating gases enter the carburetor from n, thus closing the circuit. The production gas is withdrawn at p.
The generated dust passes through the lines ql and q2 from the dust separators into a dust silo with overflow o. The largest amount of the dust is now by a dust pump, e.g. B. withdrawn from a fuller pump r and pushed through the dust line a at b into the carburetor. However, a certain part of the total dust produced is drawn off at t through a special pipe and arrives at some special point of consumption of coal dust.
According to the invention, gasification, which is known per se, can therefore be combined with a special mode of operation for drying the fuel. By introducing the raw fuel into the gas stream coming from the gasification zone, drying and comminution of the lumpy raw fuel is achieved at the same time, whereupon part of the fuel dust thus generated, u. is withdrawn between after the separation from the gas and before being returned to the gasification zone. The comminution of the raw fuel, which is added to the flow of the gas withdrawn from the gasification zone, can also be assisted by mechanical means, the mechanical comminution being effected at the same time as the drying of the fuel or afterwards.
The advantages associated with the invention are as follows: 1. The apparatus becomes significantly simpler than when using normal circulation drying and normal dust gasification with circulating gas. While in the normal version both the circulation drying and the dust gasification must each have a carefully formed dedusting, now instead of the two dedusting only one, u. Necessary between the circulation drying system.
2. The gasification apparatus can be kept significantly smaller, since it no longer depends on the greatest possible gasification of the coal dust. If namely the
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