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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Leuchtgas, Kraftgas und Koks in einem Ofen, dessen unterer Teil generatorartig ausgebildet ist.
Bislang wird fabrikatorisch Leuchtgas durch Entgasen von Steinkohlen in von aussen beheizten Retorten oder Kammern aus Schamotte o dgl. erzeugt. Der Nutzeffekt derartiger Ofen ist hinsichtlich der für die Entgasung aufgewendeten Wärmemenge nicht gut, trotz aller seither gemachten Verbesserungen im Bau der Öfen und der Vorrichtungen zur Verwertung der Abhitze. Die Gründe hierfür liegen in der schlechten Wärmeleitung des Schamottematerials, in den hohen Strahlungsverlusten bei umfangreichen Ofenbauten, sowie darin, dass die Rauchgase der Feuerungen eine beträchtliche Wärmemenge unausgenutzt in den Schornstein entführen.
Bessere Ergebnisse weist die Gaserzeugung in Generatoren auf, wo Heizraum, Entgasungs-und Vergasungsraum zusammenfallen und somit die Erhitzung des zu entgasenden Materials durch Innenbeheizung erfolgt. Das in Generatoren erzeugte Gas ist jedoch als Leuchtgas nicht verwendbar, da es nicht nur die Entgasungsprodukte, sondern auch die sämtlichen Vergasungsprodukte der Steinkohle enthält und sein Heizwert daher für die gewöhnlichen Verwendungen des Leuchtgases viel zu gering ist.
Gegenstand der Erfindung ist nun in erster Linie ein Verfahren, das die vorstehend gekennzeichneten Nachteile zu vermeiden ermöglicht. Es besteht im wesentlichen darin, dass in einer geeigneten Vorrichtung, die den Entgasungsraum mit einem Generator vereinigt, die Entgasung der Kohle durch die Wärmestrahlung der glühenden Generatorbeschickung zusammen mit den heissen Generatorgasen erfolgt. Um hauptsächlich Starkgas, das als Leuchtgas verwendet werden kann, zu erhalten, wird der Generator nur schwach (im wesentlichen mit Luft) geblasen, und zwar derart, dass die Erhitzung der Kohle nahezu bis zur völligen Verkokung getrieben wird. Wenn dies eingetreten ist, wird durch stärkeres Blasen die Temperatur gesteigert und dann ein als Kraftgas zu verwendendes Schwachgas erhalten.
Die Entgasung der Steinkohle erfolgt in einem Schachtofen, dessen unterer Teil a ! s
Generator ausgebildet ist, während der obere, durch eine besondere Tür entleerbare Teil als Entgasungskammer dient. Die in dem-oberen Teil befindliche Kohle wird so teils durch die strahlende Wärme der glühenden Generatorbeschickung, teils durch die heissen Generatorgase auf die zur Entgasung erforderliche Temperatur gebracht.
Der Ofen (Fig. i und 2 der Zeichnung) besteht aus einem schmalen, aber tiefen Schacht 0 aus feuerfestem Material, der von einem Eisenblechmantel M mit Isolierschicht J umgeben ist. Unten befindet sich zweiseitig oder einseitig ein Rost R mit Feuertür Ft für die Ent- schlackung des unteren Generatorteiles G, der auch mit einem Eingang für Gebläseluft bzw. Dampf versehen ist. Etwas oberhalb des Generatorteils befindet sich eine Ent- leerungstür Ei zum Herausnehmen des gargebrannten Koks.
Der Arbeitsvorgang spielt sich im wesentlichen folgendermassen ab : Der untere Teil des Schachtes wi : d bis etwa zur Höhe der Entleerungstür Et mit Koks gefüllt, dieser wird entzündet und durch Einblasen von Luft zu heller Glut gebracht, während der Gasabgang Ga geschlossen ist, die Füllöcher F, F dagegen geöffnet sind. Die entstehenden Generatorgase können durch Lufteinblasen über Et entzündet werden.
Nachdem der ganze Ofen auf die
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gewünschte Temperatur gebracht ist, wird er mit frischer Kohle bis oben hin gefüllt, die Füllöcher F, F geschlossen, der Gasabgang Ga dagegen geöffnet, indem gleichzeitig von unten in den Generator so viel Luft (gegebenenfalls auch etwas Dampf) eingeblasen wird, dass der
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erzeugte Gas entweicht durch die Rohrleitung I und wird in bekannter Weise weiter geleitet und als Leuchtgas verarbeitet.
Gegen Schluss der Entgasungsperiode, wenn also die Verkokung der Kohle fast vollendet ist, wird zur völligen Entgasung stärker geblasen. Dabei wird das erzeugte Gas naturgemäss heizschwächer und kann durch eine Rohrleitung II fortgeführt werden, um gesondert von dem Starkgas anderen Verwendungen (Beheizung der Dampfkessel, Ver- brennung in Gasmotoren usw. ) zugeführt zu werden. Der Verbrauch an Kohle bzw. Koks im
Generator ist gering und daher auch die erzeugte Menge an Schwachgas so klein, dass sie in der Regel für die Zwecke des eigenen Betriebes der Gasanstalt aufgebraucht werden kann.
Nach beendeter Entgasung wird der Koks durch die Tür Et abgelassen. Diese ist so angebracht, dass der Generatorteil G stets mit glühendem Koks gefüllt bleibt. Die Ent- schlackung des Generators erfolgt in gewöhnlicher Weise durch den Rost R und die Tür Ft.
Sodann wird die Tür Et wieder geschlossen, durch die Füllöffnungen F, F frische Kohle aufgegeben und auf vorher beschriebene Weise wieder entgast usw.
Der Entgasungsvorgang verläuft sehr günstig. Es wird ein an Kohlenwasserstoffen reiches Gas in hoher Ausbeute erzeugt, da keine überhitzten Ofenwandungen vorhanden sind, durch deren Einwirkung sich die wertvollen Bestandteile des Gases zersetzen könnten. Aus demselben Grunde und infolge der raschen Fortführung des Gases aus der Entgasungszone wird auch eine hohe Ausbeute an Teer und Ammoniak erzielt. Die Ausbeute an letzterem lässt sich durch starkes Einblasen von Dampf in der zweiten Entgasungsperiode noch erheblich über die in Koksöfenund Vertikalretorten erzielten Werte steigern. Ferner wird, da die Kohlenfüllung sehr fest liegt und sich die Schachtöfen beliebig gross bauen lassen, ein sehr grossstückiger und harter, für Hüttenzwecke brauchbarer Koks erzeugt.
Der Ofen ist dabei in seiner Bauart sehr einfach und dauerhaft, und daher sind die Anlagekosten gering. Trotzdem unter schwachem Druck gearbeitet wird, treten Gasverluste nicht ein, da der ganze Ofen von einem festen eisernen Mantel umgeben ist. Die zur Bedienung aufzuwendende Arbeit ist gering und die Betriebskosten sind daher-niedrig.
Schliesslich hat man es durch Abänderung der Arbeitsweise in der Hand, nach Belieben kleinere oder grössere Mengen Schwachgas in derselben Anlage zu erzeugen und kann sich so allen Bedürfnissen anpassen.
Bei der beschriebenen Vorrichtung hat sich gezeigt, dass die Verarbeitung solcher Kohle (oder anderen kohlenstoffhaltigen Gutes), welche beim Verkoken stark zusammenbackt, mit gewissen Schwierigkeiten verbunden ist. Man muss bei solchem Gut dafür sorgen, dass der Koks sowohl in dem Generatorteil gut und leicht nachrutscht, wie auch dass der im Ofenraum gebildete und zu gewinnende Koks aus dem Ofen leicht entfernt werden kann. Die hierdurch bedingten Schwierigkeiten lassen sich aber leicht beseitigen durch eine Vor- richtung, bei der Generator-und Ofenteil senkrecht nebeneinander angeordnet sind, wobei der Ofenteil sich nach unten zu etwas konisch erweitert.
Beide Teile der Vorrichtung sind voneinander entweder durch rippenartig durchbrochene oder durch volle Querwände teilweise getrennt, derart, dass diese Rippen oder Querwände bis über die halbe Höhe (zu etwa zwei Dritteln, des Ofenteiles hinanreichen, während im oberen Teile Generator-und Ofenraum miteinander frei verbunden bleiben.
Die Vorrichtung ist in Fig. 3 in einer Ausführungsform, in Fig. 4 in einer anderen Ausführungsform im senkrechten Schnitt dargestellt. In Fig. g bezeichnet 1 den Generatorteil mit dem Rost 3 ; 2,2 bezeichnet den Ofenteil, der von 1 durch Rippen oder durchbrochene Wände 8 teilweise getrennt ist, Der in 2 gebildete Koks kann sich bei dieser Vorrichtung von dem im Generatorteil befindlichen leicht ablösen und wird beim Öffnen der Entleerungstüren 7, 7 ohne jede Schwierigkeiten herausgleiten und sich so bequem entnehmen lassen ; dies wird noch durch die nach unten schwach konisch erweiterte Gestalt des Ofenraumes befördert. In gleicher Weise kann das im Generatorraum 1, der schachtartig von senk-
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Schichten folgend. leicht nachrutschen.
Für den Ofen-und Generatorraum sind besondere Einfüllvorrichtungen , 4 und 5 vorgesehen. Durch diese Anordnung wird auch ermöglicht, von vornherein die beiden Räume mit verschiedenem Gut zu füllen. Beispielsweise kann der Ofenraum mit dem zu entgasenden Gut (Steinkohle, Braunkohle, Holz, Torf, Schiefer, tierische oder pflanzliche Abfälle aller
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kohle, Briketts oder Koks beschickt werden kann. Bei 6, 6 befinden sich die Gasabzüge für das zu. gewinnende Leucht-und Kraftgas.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. 3. Wie daraus ersichtlich, kann die Wärmeübertragung durch Strahlung, wie durch. das heisse Generatorgas in genügendem Masse durch die zwischen 8, 8 verbleibenden Zwischenräume stattfinden.
Eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zeigt Fig. 4. Bei dieser sind der untere Teil des Ofens und der Generatorraum voneinander durch nicht durchbrochene, also volldurchgehende, aber nur bis über die halbe Höhe des Ofenraumes (bis zu etwa zwei Dritteln der Höhe) hinanreichende Querwände 8, 8 getrennt.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die Linie B-C der Fig. 4. Bei dieser Anordnung liegen die Gasabgänge am unteren Ende des Ofenraumes nicht weit über den Entleerungstüren 7,7.
In letzterem Falle erfolgt die Wärmeübertragung auf die zu entgasende Kohle usw. im wesentlichen durch die heissen Generatorgase, die im Generatorraum 1 aufsteigen, über die oberen Enden der Querwände hinweg in den Ofen 2, 2 eintreten und abwärtsgehend das zu entgasende Material durchstreichen.
Bei beiden im vorstehenden geschilderten Vorrichtungen ist die Arbeitsweise und der Arbeitsvorgang genau der gleiche, wie zu Fig. i und 2 beschrieben. Nachdem die eigentliche Generatorfüllung, d. h. die Füllung des unteren frei liegenden Teiles des Generatorraumes 1 heiss geblasen und dadurch der ganze. Ofen hoch angeheizt ist, wird durch die Füll- öffnungen 4, 4 und 5 Kohle oder durch 5 gegebenenfalls ein anderes Generatorheizgut eingefüllt. Dann wird durch schwaches Einblasen von Luft, mit oder ohne Zumischung von Dampf, unter den Rost 3 ein schwacher Strom sehr heissen Generatorgases erzeugt, der das zu entgasende Gut durchstreicht und es im Verein mit der strahlenden Wärme der Generatorfüllung und der Ofenwandung schnell auf die zur Entgasung erforderliche Temperatur bringt.
Dabei bildet sich ein heizkräftiges Gas neben viel Teer und Ammoniak, und die Entgasung erfolgt infolge der unmittelbaren Wärmeübertragung in. kurzer Zeit, Das entstehende Leuchtgas wird durch eine der beiden Abgangsleitungen 6 zum Reiniger geführt und dann weiter verwendet.
Nachdem die eigentliche Entgasung beendet ist, wird durch gesteigertes Einblasen von Luft und Dampf ein starker Strom sehr heisser Gase von geringerem Heizwert erzeugt, der durch den anderen Gasabgang 6 abgeführt und als Kraft-oder auch als Heizgas verwendet werden kann.
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Bei dem vorliegenden Verfahren dagegen wird ein Teil des Schwachgases verbrannt :
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Zur Bildung von zwei Teilen Kohlenoxyd, also zur Erzeugung derselben Wärmemenge, wird nach Gleichung 2) nur halb so viel Koks verbraucht wie nach Gleichung i), welche dem oben zuerst beschriebenen Verfahren entspricht, dagegen wird ein Teil Schwachgas zur Erhitzung der nächsten Beschickung verbraucht.
Für die Ausführung dieses Verfahrens können die vorstehend beschriebenen Ofen benutzt werden. Eine abgeänderte, mehr für grosse Erzeugungen geeignete Bauart sei nachstehend beschrieben (Fig. 7 und 8).
Die zu Gruppen vereinigten Öfen von mehr länglicher Form bestehen aus dem Generatorteil 1 und der schräg darüber liegenden Entgasungskammer 2, beide durch einen schmalen Kanal miteinander verbunden. In der Decke der Ofenkammern befinden sich verschliessbare Öffnungen zum Füllen mit Kohle und Abgänge für das gebildete Gas, und zwar getrennt für Kraftgas und Leuchtgas. Die Koksschicht des Generators ruht auf dem Rost 6'. Das Heizgas wird durch die Leitungen 5'zugeführt und verbrennt in der Verbrennungskammer 3', welcher durch 4'Luft zugeführt wird. Die Verbrennungsgase treten durch die Öffnungen 7'in den Generatorteil, wo sie mit dem glühenden Koks in Berührung kommen und zu Schwachgas regeneriert werden.
Die Generator-und Entgasungskammem sind an ihrem Ende durch Türen 8'und 9'geschlossen. Die Türen 8'werden nach beendeter Entgasung geöffnet, und durch einen Stempel 10, welcher durch die Ausdrückmaschine 11 angetrieben wird, wird der Koks herausgedrückt und fällt auf die Löschbühne 12.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Erzeugung von Leuchtgas, Kraftgas und Koks in einem Ofen, dessen unterer Teil generatorartig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasung der Kohle usw. im oberen Teile des Ofens durch die strahlende Wärme sowie durch die heissen Gase des Generators bewirkt wird, wobei die Erhitzung der Kohle zuerst nur bis zur nahezu vollständigen Entgasung getrieben wird, während in einer zweiten Arbeitsstufe durch stärkeres Blasen im Generator mit Luft oder Dampf die Entgasung vollendet und der bisher gebildete Halbkoks gar gemacht und darauf aus dem Ofen entnommen wird.