Einrichtung zur Vergasung von fein verteilten Brennstoffen. Gegenstand der Erfindung ist eine neu artige Einrichtung zur Vergasung fein ver teilter Brennstoffe in der Schwebe mit Sauer stoff und mit endotherni reagierenden Ver gasungsmitteln, wobei der Brennstoff mittels des Sauerstoffes in einen Reaktionsraum ein geblasen wird, in welchem die exotherme und die endotherme Reaktion vor sich geht, und die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel zum Einleiten der endotherm reagierenden Stoffe in den Reaktionsraum derart die Stelle des Eintrittes des Brenn stoff-Sauerstoffgemisches umgebend angeord net sind, dass längs der Reaktionsraumwände eine die Zone der elothermen Reaktion ein hüllende, zusammenhängende Schicht des endotherm reagierenden Stoffes gebildet. wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes sei nunmehr näher erläutert an Hand der Zeichnung, auf welcher in Fig. 1 ein senkrechter Schnitt durch einen Teil einer Vergasungseinrichtung dargestellt ist; Fig. 2 gibt einen Schnitt nach Linie 11-II der Fig. 1 wieder, während Fig. 3 in grösserem -Massstab ein Einzelteil der Vergasungseinrichtung zeigt.
Die auf der Zeichnung dargestellte Ein richtung besitzt einen Reaktionsraum, wel cher vorteilhaft von feuerfestem Mauerwerk 2 gebildet wird und im wesentlichen kegel förmig ist. Ein Teil des Reaktionsraumes ist in Fig. 1 wiedergegeben. An das erwei terte Ende des Reaktionsraumes schliesst sieh vorteilhaft eine Einrichtung zum Abscheiden der staubförmigen Brennstoffasche an. Diese letztere Einrichtung kann unter Umständen für mehrere Reaktionsräume gemeinsam sein.
Die Vergasungsmedien und der fein ver teilte Brennstoff werden in den Reaktions raum an dessen verjüngtem Ende eingeleitet. Zur Einführung des in einer besonderen, auf der Zeichnung nicht dargestellten Ein richtung bereiteten Gemisches von fein ver teiltem Brennstoff und Sauerstoff in den Reaktionsraum sind Metallrohre 3 vorgesehen, welche bei der wiedergegebenen Ausführungs form zu mehreren, beispielsweise zu dreien, innerhalb eines Kühlmantels 4 angeordnet sind. Es ist natürlich auch möglich, für jeden Reaktionsraum nur ein Metallrohr zum Ein leiten des Brennstoff-Sauerstoffgemisehes vor zusehen. Dem Kühlmantel fliesst eine ge eignete Kühlflüssigkeit durch die Leitung 5 zu.
Die Flüssigkeit fliesst aus dem -Mantel 4 durch die Leitung 6 ab. Die Endfläche des Kühlmantels 4 bildet die Begrenzung für den Reaktionsraum 1.
Aus dem dem Reaktionsra.iim zugewand ten Ende ist der Kühlmantel 4 von einem aus hitzebeständigem keramischem -Material be stehenden Ringkörper 7 umgeben, welcher vorzugsweise einteilig ausgeführt ist. Dieser Körper 7 bildet mit der feuerfesten Ausklei dung 8 des Reaktionsraumes eine Ringdüse 9, deren Mündung im wesentlichen gleichachsig zii dem Kühlmantel 4 bzw. der Längsachse des darin angeordneten Zuführrohres oder der Gruppe von Zuführrohren für das Brenn stoff-Sauerstoffgemisch angeordnet ist.
Durch die Ringdüse 9 werden die endo- therm reagierenden Vergasungsmittel in den Reaktionsraiun unabhängig von dem Br enn- stoff-Sauerstoffgemisch eingeleitet.
Die Ring düse 9 steht zü diesem Zweck durch die Ka näle 10 mit der Zuleitung 11 für die endo- therm reagierenden Vergasungsmittel in Ver- bindung. Da es zweckmässig ist, die endo- therm reagierenden Vergasungsmittel in den Reaktionsraiun mit möglichst hoher Tempera tur einzuleiten, werden die Kanäle 10, 11 vor teilhaft aus einem wärmebeständigen und gegen Wärmeverluste isolierenden Material gebildet.
Durch diese Anordnung wird auch einer unerwünschten Wärmeabgabe der hei ssen endotherm reagierenden Vergasungsmit- tel an den Kühlmantel 4 entgegengewirkt. Die Zuleitung 11 kann mit einer geeigneten Einrichtung zum Vorerhitzen der endotherin reagierenden Vergasungsmittel, beispielsweise Regeneratoren, verbunden werden, die auf der Zeichnung allerdings nicht dargestellt sind.
In vielen Fällen mag es genügen, in dem Kühlmantel eine einzige Zuleitung 3 für das Brennstoff-Sauerstoffgemisch vorzusehen. Bei grösseren Apparaten kann es indessen vor teilhaft sein, mehrere Zuleitungsrohre zu ver wenden, die dann vorteilhaft in einem gemein samen Kühlmantel, und zwar am besten symmetrisch zur Längsachse des Reaktions raumes, angeordnet werden.
In diesem Fall wirkt die Gruppe von Zuleitungsrohren in bezug auf die Vergasungsreaktion wie eine einzige Zuleitung; jedoch wird durch den engeren Querschnitt der einzelnen Rohre ein Zurückschlagen der Reaktion in die Zulei tungsrohre erschwert bzw. praktisch verhin dert.
Die Ringdüse 9 wird so ausgebildet, dass der aus ihr austretende Strom der endotherm reagierenden Vergasungsmittel die Zone der exothermen Reaktion, die beim Austritt des Brennstoff-Sauerstoffgemisches aus den Zu leitungsrohren 3 im Reaktionsraum 1 beginnt,
einhüllt und längs der Reaktionsraumwände eine zusammenhängende Schicht der endo- therm reagierenden Vergasungsmittel aufrecht erhalten wird. Durch diese Massnahme -%i-ird die Wandung des Reaktionsraumes wesentlich gegen eine unzulässige Einwirkung der Wärme aus der Zone der exothermen Reak tion geschützt.
Ferner wird erreicht, dass hocherhitzte Brennstoffpartikel aus der Zone der exothermen Reaktion nicht unmittelbar gegen die Reaktionswände treffen. Diese Brennstoffteilchen kommen vielmehr zunächst mit den endotherxn reagierenden Vergasungs mitteln in Berührung -Lund setzen sich mit ihnen unter entsprechender Temperatur erniedrigung um.
Der Brennstoffrückstand bzw. die Asche scheidet sich daher in fein verteilter fester Form ab, ohne dass es zii einem Ankleben oder Anbacken der Asche an den Reaktionsraumwänden kommen könnte.
Der keramische Ringkörper 7 wird - wie aus Fig. 3 ersichtlich - vorteilhaft mit einer Reihe von leistenförmigen Ansätzen 12 ver sehen, welche die Ringdüse 9 in eine Vielzahl von kleinen Kanälen unterteilen. Die Lei sten 12 sind dabei so angeordnet, dass die zwischen ihnen gebildeten Kanäle doppelt ge neigt zur Längsachse des Ringkörpers ver laufen.
Der Strom der Vergasungsmedien wird also - wie Fig. 1 erkennen lässt einerseits gegen die Mittelachse des Reak tionsraumes gerichtet, und anderseits wird ihm durch die Neigung der Kanäle zwischen den Leisten 12 ein Drall um die Reaktions- raumachse erteilt.
Durch diese Massnahme wird eine kegelförmige Strömung der endo- therm reagierenden Vergasungsmittel im Reaktionsraiun hervorgerufen, die im wesent lichen dem Verlauf der Reaktionsraumwände folgt und die mittlere Zone des Reaktions- raiunes freigibt, so dass dort die exotherme Reaktion ungestört vor sieh gehen kann.
Durch die Anwendung der Erfindung auf die Vergasung fein verteilter Brennstoffe wird die Erzeugung eines wertvollen, z. B. Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff in grosser Menge enthaltenden Gases in Dauer betrieb gesichert. Ausser fein verteilten festen Brennstoffen können in der erfindungsgemässen Einrich tung auch fein verteilte flüssige Brennstoffe unter Umständen mit Vorteil in Gase umge wandelt werden.
Wenn, wie bei dem dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel, drei Zuführrohre 3 zum Ein leiten des Brennstoff-Sauerstoffgemisches be nutzt werden, kann es vorteilhaft sein, in dem Raum zwischen ihnen noch ein besonderes Rohr 13 vorzusehen, durch welches eine ge ringe Menge von endotherm reagierenden Ver gasungsmitteln eingeleitet. wird, um ein An backen von Brennstoffrückständen an dieser Stelle des Kühlmantels zu verhindern.
Device for the gasification of finely divided fuels. The invention relates to a novel device for the gasification of finely distributed fuels in suspension with oxygen and with endothermic reacting Ver gasifying agents, the fuel being blown into a reaction chamber by means of the oxygen, in which the exothermic and endothermic reaction is ahead goes, and the invention is characterized
that the means for introducing the endothermic reacting substances into the reaction space are arranged around the point of entry of the fuel-oxygen mixture so that a cohesive layer of the endothermically reacting substance enveloping the zone of the elothermic reaction is formed along the reaction chamber walls. becomes.
An embodiment of the subject invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, on which in Figure 1 a vertical section is shown through part of a gasification device; FIG. 2 shows a section along line 11-II of FIG. 1, while FIG. 3 shows, on a larger scale, an individual part of the gasification device.
A device shown in the drawing has a reaction space, wel cher is advantageously formed by refractory masonry 2 and is substantially cone-shaped. Part of the reaction space is shown in FIG. A device for separating the pulverized fuel ash advantageously adjoins the widened end of the reaction space. This latter device can under certain circumstances be common for several reaction rooms.
The gasification media and the finely divided fuel are introduced into the reaction space at its tapered end. To introduce the prepared in a special, not shown on the drawing A mixture of finely divided fuel and oxygen in the reaction chamber, metal tubes 3 are provided, which are arranged in the reproduced execution form to several, for example three, within a cooling jacket 4 . Of course, it is also possible to see only one metal tube for each reaction chamber to initiate the fuel-oxygen mixture. A suitable cooling liquid flows through the line 5 to the cooling jacket.
The liquid flows out of the jacket 4 through the line 6. The end face of the cooling jacket 4 forms the boundary for the reaction space 1.
From the end facing the reaction area, the cooling jacket 4 is surrounded by an annular body 7 made of heat-resistant ceramic material, which is preferably made in one piece. This body 7 forms with the refractory lining 8 of the reaction chamber an annular nozzle 9, the mouth of which is arranged essentially coaxially zii the cooling jacket 4 or the longitudinal axis of the feed pipe arranged therein or the group of feed pipes for the fuel-oxygen mixture.
The endothermically reacting gasifying agents are introduced into the reaction chamber through the annular nozzle 9, independently of the fuel-oxygen mixture.
For this purpose, the ring nozzle 9 is connected through the ducts 10 to the feed line 11 for the endothermic reacting gasification agent. Since it is expedient to introduce the endothermically reacting gasification agent into the reaction chamber at the highest possible temperature, the channels 10, 11 are advantageously formed from a heat-resistant material that insulates against heat loss.
This arrangement also counteracts an undesirable release of heat from the hot endothermically reacting gasification agents to the cooling jacket 4. The feed line 11 can be connected to a suitable device for preheating the endothermic gasifying agents, for example regenerators, which, however, are not shown in the drawing.
In many cases it may be sufficient to provide a single feed line 3 for the fuel-oxygen mixture in the cooling jacket. In the case of larger apparatus, however, it may be advantageous to use several feed pipes, which are then advantageously arranged in a common cooling jacket, preferably symmetrically to the longitudinal axis of the reaction space.
In this case, the group of feed pipes acts as a single feed pipe with respect to the gasification reaction; however, the narrower cross-section of the individual tubes makes it difficult or virtually impossible to reverse the reaction into the supply tubes.
The annular nozzle 9 is designed in such a way that the stream of endothermic gasifying agents exiting it forms the zone of the exothermic reaction which begins when the fuel-oxygen mixture exits the supply pipes 3 in the reaction chamber 1,
envelops and along the reaction chamber walls a coherent layer of the endothermic reacting gasification agent is maintained. By this measure -% i-ird the wall of the reaction space is substantially protected against inadmissible exposure to heat from the zone of the exothermic reaction.
Furthermore, it is achieved that highly heated fuel particles from the zone of the exothermic reaction do not hit the reaction walls directly. Rather, these fuel particles first come into contact with the endothermic reacting gasification agents and react with them with a corresponding decrease in temperature.
The fuel residue or the ash is therefore deposited in a finely divided solid form, without the ash sticking or sticking to the reaction chamber walls.
The ceramic ring body 7 will - as can be seen from Fig. 3 - advantageously see ver with a number of strip-shaped approaches 12, which subdivide the ring nozzle 9 into a plurality of small channels. The Lei most 12 are arranged so that the channels formed between them double ge tends to run ver to the longitudinal axis of the ring body.
As shown in FIG. 1, the flow of the gasification media is directed against the central axis of the reaction space on the one hand, and on the other hand it is given a twist around the reaction space axis due to the inclination of the channels between the strips 12.
This measure creates a conical flow of the endothermic gasifying agents in the reaction chamber, which essentially follows the course of the reaction chamber walls and releases the middle zone of the reaction chamber so that the exothermic reaction can proceed there undisturbed.
By applying the invention to the gasification of finely divided fuels, the production of a valuable, e.g. B. carbon oxide and possibly hydrogen in large quantities containing gas secured in continuous operation. In addition to finely divided solid fuels, finely divided liquid fuels can also advantageously be converted into gases in the device according to the invention.
If, as in the illustrated embodiment, three feed pipes 3 are used to introduce the fuel-oxygen mixture, it can be advantageous to provide a special pipe 13 in the space between them through which a small amount of endothermic reacting Ver gassing agents initiated. to prevent fuel residues from baking at this point of the cooling jacket.