<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Vergasung flüssiger Kohlenwasserstoffe durch Teilverbrennung mit Luft und Vorrichtung zu dessen Durchführung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung flüssiger Kohlenwasserstoffe durch Teilverbrennung mit Luft, bei welchem an dem einen Ende einer feuerfest ausgekleideten zylindrischen Reaktionskammer mittels einer Zerstäubungsvorrichtung, z. B. einer Düse, der Kohlenwasserstoff und die Luft derart einge- führt werden, dass sich in der Kammer ein Kohlenwasserstoff-Luft-Nebel bildet, der die Kammerwand in i kurzem Abstand'vom andern, gegenüberliegenden Ende der Kammer trifft und bei welchem die durch die
Teilverbrennung entstandenen Gase an diesem andern Kammerende austreten.
Die Beheizung von Öfen u. dgl. mittels brennbarer Produkte aus Kohlenwasserstoff-Öl, wie z. B. schwerem Heizöl, hat viele Vorteile. So kann z. B. der Betrieb und die Bedienung des Ofens in weitestem
Ausmasse mechanisiert und die erforderliche Handarbeit auf ein Mindestmass verringert werden.
Das Verfahren zur Vergasung flüssiger Kohlenwasserstoffe durch Teilverbrennung mit Luft gemäss der
Erfindung kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, dass die Gase vor dem Austritt aus dem entspre- chenden Kammerende durch eine Schicht feuerfesten, infolge der Reaktionswärme heissen Materials durch- geleitet werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht aus einer feuerfest aus- gekleideten zylindrischen Reaktionskammer, an deren einem Ende eine Zerstäubungsvorrichtung und eine
Lufteintrittsöffnung vorgesehen ist, und kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, dass am andern, die
Austrittsöffnung darstellenden Ende der Kammer feuerfestes Material angeordnet ist, welches Durchtritts- öffnungen für die die Kammer verlassenden Gase aufweist.
Bei der beschriebenen Vorrichtung kann rund um die feuerfeste Auskleidung ein Heizmantel vorge- sehen sein, durch welchen heisse Gase strömen.
Das Kohlenwasserstoff-Öl, vorzugsweise Heizöl, kann auf die beheizte feuerfeste Auskleidung mit- tels einer Zerstäubungsvorrichtung gesprüht werden, welche einen gerichteten Sprühnebelstrahl erzeugt, der die feuerfeste Auskleidung in einem kurzen Abstand, z. B. von etwa 30 cm, von dem beim Auslass- ende der Gaskammer gelegenen feuerfesten Material erreicht. Die feuerfeste Auskleidung an derjenigen
Stelle, bei der sie der Ölnebel berührt, und das feuerfeste Material, durch welches dieser hindurchgeht, sollen zur Erreichung eines günstigen Wirkungsgrades auf einer Temperatur von etwa 7000C gehalten werden.
Die feuerfeste Auskleidung der Gaskammer kann ortsfest, schwingend oder während des Betriebes ro- tierend ausgebildet sein. In einem kompletten Aggregat können mehrere Vergasungskammern vorhanden sein.
Die Gaskammer wird durch Wärme, die durch teilweise Verbrennung der in der Kammer entstehen- den Dämpfe erzeugt wird, erhitzt und auf der für die vollständige Vergasung des in die Kammer eintre- tenden Öles erforderlichen Temperatur gehalten. Es kann auch die von dem Ofen oder Herd, der mit den brennbaren Gasen aus der Vergasungskammer beliefert wird, ausgestrahlte Hitze zur Beheizung des feuer- festen Materials verwendet werden. Beim Anfahren aus dem kalten Zustand wird die feuerfeste Ausklei- dung der Vergasungskammer vorübergehend durch einen Brenner erhitzt, der seine Flamme durch die
Kammerwand hindurchschickt.
Ein Teil der Primärluft, die in die Vergasungskammer eintritt, wird dazu benutzt, um einen Teil des vernebelten Öles mit niedriger Zündtemperatur zu verbrennen. Diese Verbrennung findet in der Vergasungskammer statt und wird unter Zuführung von Sekundärluft im Bereich des Auslassendes der Gaskammer,
<Desc/Clms Page number 2>
wo eine hohe Temperatur herrscht und wo sich die Gase gegen den Ofen oder Herd bewegen, fortgesetzt.
Eine solche Sekundärluftzufuhr kann auch bei der Eintrittsstelle der Heizölgase in den Ofen oder Herd er- folgen oder durch im Ofen oder Herd, welchem die Heizölgase zugeführt werden, angeordnete Luftzufüh- rungsleitungen.
Zur Bildung der Primär-und Sekundär verbrennungsluft kann natürlicher, Gebläse-oder Saugzug ver- wendet werden. Die Sekundärluft wird so bemessen, dass eine vollständige Verbrennung der erzeugten brennbaren Gase, die in den Ofen oder Herd eintreten, erzielt wird, und kann in Abhängigkeit von dem
Gasstrom reguliert werden. Sie kann auch so geregelt werden, dass erforderlichenfalls eine reduzierende, neutrale oder oxydierende Atmosphäre vorhanden ist.
Die Vergasungsvorrichtung kann eine in sich geschlossene Einheit sein, die zur Anbringung oder zum
Einbau in bereits vorhandene Öfen oder Herde geeignet ist. Es können aber auch an einem Ofen oder Herd mehrere Vergasungskammern gemäss der Erfindung angebracht werden. Die Verbindung zwischen einer
Gaskammer und einem Ofen kann so ausgebildet sein, dass der Einlass in den Ofen nach unten geneigt ist.
Eine solche Ausbildung verhindert das Eindringen von z. B. Kalksteinen oder anderem Material in die
Gaskammer.
Um eine grössere Geschwindigkeit der aus der Gaskammer in den Ofen eintretenden Gase herbeizu- führen, kann an der Eintrittsstelle in den Ofen ein Engpass vorgesehen sein. Bei grösseren Öfen ist es oft notwendig, dass die Gase eine hohe Geschwindigkeit besitzen, damit brennbare Gase auch bis ins Innere des Ofens gelangen.
Durch die österr. Patentschrift Nr. 196846 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxyd enthaltenden Gasgemischen bekanntgeworden. Bei diesem Verfahren wird z. B. ein
Strahl aus einem innigen Gemisch von fein zerstäubtem Kohlenwasserstoff und Sauerstoff gegen die heisse
Wand der Vergasungskammer gerichtet und zum Zirkulieren in der Kammer veranlasst. Bei diesem älteren
Verfahren wird jedoch nirgends die Verwendung einer Wand aus feuerfestem Material erwähnt, durch wel- che das Reaktionsgemisch hindurchgeht, bevor es mit der sekundärluft gemischt wird.
Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemässenverfahren durch teilweise Verbrennung vor oder in der mit Durchlässen versehenen Wand aus feuerfestem Material eine möglichst hohe Temperatur ange- strebt, um eine völlige Verbrennung des Brennstoffnebels nach Mischung mit der Sekundärluft zu veran- lassen.
Bei einem durch die franz. Patentschrift Nr. 1. 177. 435, insbesondere Fig. 3, bekanntgewordenen Verfahren wird aus Düsen oder einer Leitung Wasserdampf und ein Kohlenwasserstoff-Nebel auf das in der Kammer befindliche heisse Material gesprüht. Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren der Brennstoffnebel mit Luft und nicht mit Wasserdampf gemischt und derart gegen die aus feuerfestem Material bestehende Wand der Kammer gesprüht, dass er diese vor der mit Durchlassöffnungen versehenen Stirnwand aus feuerfestem Material berührt.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand beispielsweiser Ausführungsformen der Vorrichtung schematisch veranschaulicht. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Vergasungskammer und die Eintrittsöffnung in einen Ofen oder Herd, Fig. 2 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig. 1 eine Ausführungsvariante. Fig. 3 ist eine Vergasungskammer gemäss Fig. 2 mit einer Einrichtung zur äusseren Beheizung der Kammer, Fig. 4 zeigt eine dreh-oder schwenkbar gelagerte Vergasungskammer und Fig. 5 zeigt die Anordnung mehrerer in eine gemeinsame Leitung mündender Vergasungskammern, die zu einem Ofen oder Herd führt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 ist die Kammer A mit einem Ofen B verbunden, der z. B. ein Kalkofen, Hochofen oder Kupolofen sein kann. Der Kalk oder ein ähnliches feuerfestes Material tritt in die Austrittsöffnung G der Vergasungskammer A ein und wird infolge des Hindurchtretens der heissen Öl- dämpfe glühend. Die Kammer A besteht aus einem Stahlmantel C, der mit feuerfesten Ziegeln D ausgekleidet und mit einer Primärluftzuführung E und einer Ölzerstäubungsvorrichtúng F versehen ist. Der Ölnebel berührt die feuerfeste Wand D der Kammer in geringem Abstand von der Auslassöffnung G, wie dies durch den Kegel F schematisch angedeutet ist. Die Primärluft kann vorgewärmt sein.
Die Inbetriebsetzung der Kammer kann mittels eines Hilfsbrenner oder durch Zerstäubungseinrichtungen erfolgen, die einen leicht entzündlichen Brennstoff zerstäuben. Sobald die Vergasungskammer auf die zur vollständigen Vergasung des in die Kammer eintretenden Brennstoffes erforderliche Temperatur erhitzt ist, wird der Hilfsbrenner oder die Zerstäubungsvorrichtung ausser Betrieb gesetzt und Heizöl gegen die Auskleidung D gesprüht und vergast. Die brennbaren Gase gehen durch das feuerfeste Material in der Auslassöffnung G hindurch in den Ofen oder Herd B, wo ihnen Sekundärluft zugeführt wird und sie verbrennen.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Temperatur der feuerfesten Ziegelauskleidung D wird durch Verbrennung eines Teiles der eine niedrige Zündtemperatur aufweisenden Bestandteile des Heizöles bzw. durch die von dem im Ofen oder
Herd B befindlichen glühenden Material in die Kammer ausgestrahlte Hitze aufrechterhalten. Der Ölnebel und die Primärluft bewirken, dass Kohlenabscheidungen auf der feuerfesten Auskleidung D und auf dem feuerfesten Material im Auslass G wegbrennen.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einer Vergasungskammer eignet sich zur Verwendung bei einem Abhitzekessel H, bei welchem zur Beheizung der feuerfesten Auskleidung D nicht viel strahlende
Wärme zur Verfügung steht. Bei dieser Ausführungsform wird die Primärluft in die Kammer A durch die
Leitung I mittels eines (nicht dargestellten) Gebläses eingeblasen.
Während des Betriebes wird Heizöl durch den Zerstäuber F gegen die Auskleidung D in der Nähe der feuerfesten Wand J, in welcher Öffnungen oder Schlitze vorgesehen sind, gesprüht. Eine gewisse Warme- menge wird von den heissen Gasen an die feuerfeste Auskleidung D abgegeben und die Verbrennung von
Gas mit niedriger Zündtemperatur erhitzt die feuerfeste Wand J bis zum Glühen. Diese strahlt dann Wär- me gegen die Auskleidung D aus und unterstützt so die Verdampfung des Heizöles.
Durch die Leitungen K wird den die Verbrennungskammer A durch die Wand J verlassenden brennba- ren Gasen, bevor sie in den Ofen oder Herd H eintreten, Sekundärluft zugeführt.
Die Vergasungskammer A kann gegebenenfalls von dem Ofen oder Herd H getrennt angeordnet sein, wobei die Gase aus der Kammer A dem Ofen oder Herd durch eine feuerfest ausgekleidete Leitung zuge- führt werden.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist eine Gaskammer gemäss Fig. 2 mit zusätzlichen
Mitteln versehen, um sie von aussen mit Hilfe der Abgase aus dem Ofen oder Herd H zu beheizen. Wäh- rend des Betriebes wird dem in der Gaskammer A erzeugten brennbaren Gas in der Nähe des Ofens Sekun- därluft zugeführt, worauf es in diesem verbrennt. Die Abgase des Ofens oder Herdes werden einem Man- tel M zugeführt, der die Vergasungskammer A zum Zwecke der Beheizung umschliesst, wodurch diejenige Wärmemenge, welche der Kammer durch Verbrennung eines Teiles der brennbaren Gase zugeführt wer- den muss, vermindert werden kann.
Bei der Ausführungsvariante nach Fig. 4 ist die Vergasungskammer auf Walzen N drehbar gelagert, so dass eine gleichmässige Verteilung des von dem Zerstäuber F erzeugten Sprühnebelstrahles auf die Aus- kleidung D in der Nähe der feuerfesten Wand J erreichbar ist.
In der Kammer besitzt der Zerstäuber F ein Rohr 0, durch welches Primärluft zugeführt wird, und einen Mantel C aus Stahl, der mit feuerfesten Ziegeln D ausgekleidet ist. Das Gehäuse C mit seiner Aus- kleidung D ist auf stählernen Stützwalzen N gelagert, welche eine freie Drehung der Vergasungskammer ermöglichen. Durch einen (schematisch angedeuteten) Mechanismus R kann die Rotation oder Oszillation der Kammer bewirkt werden.
Während des Betriebes gelangen die Heizölgase aus der Vergasungskammer durch den feuerfest aus- gekleideten Kanal H zu einem Ofen oder Herd, wo ihnen Sekundärluft zugeführt wird.
Fig. 5 zeigt die Anordnung von vier Vergasungskammern S, die gemäss den Fig. l, 2 oder 4 ausgebildet sein können und von welchen die erzeugten Gase durch einen feuerfest ausgekleideten Kanal einem Ofen oder Herd zugeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE : 1 : Verfahren zur Vergasung flüssiger Kohlenwasserstoffe durch Teilverbrennung mit Luft, bei welchem an dem einen Ende einer feuerfest ausgekleideten zylindrischen Reaktionskammer mittels einer Zerstäubungsvorrichtung, z. B. einer Düse, der Kohlenwasserstoff und die Luft derart eingeführt werden, dass sich in der Kammer ein Kohlenwasserstoff-Luft-Nebel bildet, der die Kammerwand in kurzem Abstand vom andern, gegenüberliegenden Ende der Kammer trifft und bei welchem die durch die Teilverbrennung ent- standenen Gase an diesem andernKammerende austreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase vor dem Austritt aus dem entsprechendenKammerende durch eine Schicht feuerfesten, infolge der Reaktionswärme heissen Materials durchgeleitet werden.