Verfahren und Einrichtung zur Vergasung von fein verteilten festen Brennstoffen. Die Erfindung bezieht sich auf die Ver gasung von fein verteilten festen Brennstof fen in der Schwebe mit Sauerstoff oder sauer stoffhaltigen Gasen und mit vorerhitzten, endotherm reagierenden Vergasungsmitteln.
Unter Vergasung in der Schwebe wird im Sinne der Erfindung eine solche Umsetzung des festen Brennstoffes mit den Vergasungs mitteln verstanden, bei welcher der Brenn stoff während der Reaktion von den Ver gasungsmitteln getragen und im wesentlichen in gleicher Richtung mit ihnen bewegt wird. Für eine solche Vergasung können beliebige feste Brennstoffe benutzt werden, z. B. Kohle, Braunkohle, Lignit, Torf und dergleichen. Wesentlich ist, dass der Brennstoff vor der Vergasung genügend fein pulverisiert worden ist. Die Vergasung kann mit reinem Sauer stoff oder mit Luft von erhöhtem Sauerstoff- Behalt durchgeführt werden, in Sonderfällen auch mit Luft. von normalem Sauerstoffgehalt.
Als endotherm reagierende Vergasungsmittel kommen insbesondere in Betracht Wasser dampf oder Kohlensäure oder Gemische v er- schiedener Stoffe. Für den Ablauf der Ver gasung und die Qualität des erzeugten Gases, namentlich dessen Gehalt an Kohlensäure und gegebenenfalls Wasserstoff, ist es wesentlich, die endotherm reagierenden Vergasungsmit tel hoch vorerhitzt in den Vergasungsraum einzuleiten und dort zur Reaktion zu bringen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist da durch gekennzeichnet, dass die zur Vorerhit- zung der endotherm reagierenden Vergasungs- mittel erforderliche Wärme durch Verbren nen eines Brennstoffes mit Sauerstoff erzeugt wird, wobei die dabei entstehenden Verbren nungsgase in den Reaktionsraum, in welchem die Vergasung stattfindet, zusammen mit den endotherm reagierenden Vergasungsmitteln eingeleitet werden.
Ferner erstreckt sich die Erfindung auf eine Einrichtung zur Ausführung dieses Ver fahrens, und das Kennzeichen dieser erfin dungsgemässen Einrichtung besteht darin, dass mit der Zuleitung für die endotherm reagie renden Vergasungsmittel in den Reaktions raum eine Einrichtung zum Verbrennen eines Brennstoffes mit Sauerstoff funktionell ver bunden ist.
Zur Erzeugung der für die Vorerhitzung der endotherm reagierenden Vergasungsmit tel erforderlichen Wärme können an sieh be liebige Brennstoffe verbrannt werden. Vor zugsweise wird jedoch ein gasförmiger Brenn stoff, und zwar vorteilhaft ein Teil des durch die Vergasung entstehenden Nutzgases, be nutzt.
Die Verbrennung des Brennstoffes zur Erzeugung der Wärme für die Vorerhitzung der endotherm reagierenden Vergasungsmittel wird im allgemeinen so vorgenommen, dass die Verbrennungsgase in der Hauptsache aus Kohlenoxyd bestehen. Wird beispielsweise als endotherm reagierendes Vergasungsmittel Wasserdampf benutzt, so findet zweckmässig die Umsetzung des Brennstoffes mit dem Sauerstoff in Gegenwart von Wasserdampf statt, der entweder zusammen mit dem Sauer stoff oder zusammen mit dem Brenngas der Verbrennungskammer zugeführt wird.
Statt dessen ist es aber auch möglich, den. Brenn- Stoff mit dem Sauerstoff für sich zu ver brennen und die entstehenden heissen Ver brennungsprodukte mit dem zu erhitzenden Wasserdampf zu vermischen.
Wird Kohlensäure als endotherm reagie rendes Vergasungsmittel angewandt, kann die Verbrennung des Brennstoffes mit dem Sauerstoff so ausgeführt werden, dass in.der Hauptsache Kohlensäure entsteht, die dann unmittelbar in den Vergasungsraum einge leitet wird.
Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Einrichtung gemäss der Erfindung wiedergegeben, und zwar zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil der Einrichtung, während die Fig. 2 und 3 Querschnitte durch verschie dene Ausführungsformen der Brenneranord- nung wiedergeben.
Die auf der Zeichnung dargestellte Ein richtung besitzt einen Reaktionsraum 1, in dem die Vergasung des fein verteilten Brenn stoffes vorgenommen wird. Der Reaktions raum 1 wird gebildet von feuerfesten Wän den 2. Er hat im wesentlichen konische Form und erweitert sich von dem Ende an, an dem der Brennstoff und die Vergasungsmittel ein treten.
An das erweiterte Ende des Reak tionsraumes schliesst sich eine auf der Zeich nung nicht dargestellte Einrichtung zum Ab scheiden des Brennstoffrückstandes aus den Gasen an, die übrigens für mehrere Reak- tionsräume 1- gemeinsam sein kann.
Der Brennstoff wird im Gemisch mit Sauerstoff dem Reaktionsraum durch Metall rohre 3 zugeführt, welche in einem Kühl- mantel 4 liegen. Der Kühlmantel 4 wird von einem die Wärme schlecht leitenden Mauerwerk 5 umgeben, in welchem ein Ring kanal 6 ausgespart ist, welcher in den Reak- tionsraiun 1 nach Art einer Ringdüse 7 mün det, die zweckmässig aus einer Vielzahl von doppelt geneigt zur Längsachse des Reaktions raumes verlaufenden Kanälen besteht.
In den Ringkanal 6 münden eine Reihe von aus feuerfesten Steinen bestehenden Bren- nerv 8, deren Achse entweder - wie aus Fig. 2 ersichtlich - radial zur Achse des Ringkanals 6 verläuft oder - wie Fig. 3 dar stellt - tangential zum Ringkanal 6. Die Brenner 8 besitzen düsenförmige Einsätze 9, welche an einem gemeinsamen Verteilkanal 10 angeschlossen sind. In den Raum zwischen den Düsen 9 und dem Brennerstein 8 können gasförmige Medien durch die Rohrleitung 17.
eingeleitet werden, wobei die Zuleitung 11 der einzelnen Brenner ebenfalls an eine ge meinsame Leitung angeschlossen werden kön nen. Es kann aber auch der Ratun 12 - wie aus Fig. 2 ersichtlich - nach Art eines Ring kanals ausgebildet sein, der für alle Brenner gemeinsam ist.
Das sauerstoffhaltige Verbrennungsmedium wird den Brennern 8 durch die Düsenrohre 9 zugeführt, während das Brenngas durch den ringförmigen Spalt zwischen den Düsen 9 und dem Brennerstein 8 zutritt. Durch die bauliche Vereinigung der Ver brennungseinrichtungen 8 mit der eigent lichen Vergasungseinrichtung wird eine gute Ausnutzung der bei der Verbrennung ent stehenden Wärme erreicht und Wärmever- histen vorgebeugt.
Eine gute Wärmeisolie rung vorausgesetzt, kann aber auch die Ein richtung zur Vorerhitzung der endothermen Vergasungsmedien baulich von der Ver gasungseinrichtung getrennt und gegebenen falls auch für mehrere Vergasungseinrich tungen gemeinsam ausgeführt werden.
Process and device for the gasification of finely divided solid fuels. The invention relates to the gasification of finely divided solid Brennstof fen in suspension with oxygen or oxygen-containing gases and with preheated, endothermic gasifying agents.
Gasification in suspension is understood in the context of the invention, such a reaction of the solid fuel with the gasification means, in which the fuel is carried during the reaction of the Ver gasification means and is moved in substantially the same direction with them. Any solid fuel can be used for such gasification, e.g. B. coal, lignite, lignite, peat and the like. It is essential that the fuel has been pulverized sufficiently finely before gasification. The gasification can be carried out with pure oxygen or with air with an increased oxygen content, in special cases also with air. of normal oxygen content.
Particularly suitable endothermic gasifying agents are water vapor or carbonic acid or mixtures of different substances. For the course of the gasification process and the quality of the gas produced, namely its carbonic acid content and possibly hydrogen, it is essential to initiate the endothermic gasification agent highly preheated into the gasification chamber and react there.
The method according to the invention is characterized in that the heat required to preheat the endothermically reacting gasification agent is generated by burning a fuel with oxygen, the resulting combustion gases in the reaction space in which the gasification takes place together with the endothermic reacting gasification agents are introduced.
The invention also extends to a device for carrying out this process, and the characteristic of this device according to the invention is that a device for burning a fuel with oxygen is functionally connected to the feed line for the endothermic reacting gasification agent in the reaction space .
In order to generate the heat required for preheating the endothermically reacting Vergasungsmit tel, any fuel can be burned. Preferably, however, a gaseous fuel is used, namely advantageously a portion of the useful gas resulting from the gasification.
The combustion of the fuel to generate the heat for preheating the endothermically reacting gasification agents is generally carried out in such a way that the combustion gases mainly consist of carbon oxide. If, for example, steam is used as the endothermic gasifying agent, the fuel is expediently reacted with the oxygen in the presence of steam, which is fed to the combustion chamber either together with the oxygen or together with the fuel gas.
Instead, it is also possible to use the. To burn fuel with the oxygen and to mix the resulting hot combustion products with the steam to be heated.
If carbonic acid is used as an endothermic gasifying agent, the combustion of the fuel with the oxygen can be carried out in such a way that mainly carbonic acid is produced, which is then fed directly into the gasification chamber.
The drawing shows an exemplary embodiment of the device according to the invention, namely: FIG. 1 shows a longitudinal section through part of the device, while FIGS. 2 and 3 show cross-sections through various embodiments of the burner arrangement.
A device shown in the drawing has a reaction chamber 1 in which the gasification of the finely divided fuel is carried out. The reaction space 1 is formed by refractory walls 2. It has a substantially conical shape and widens from the end at which the fuel and the gasification agent occur.
A device (not shown in the drawing) for separating the fuel residue from the gases, which incidentally can be common to several reaction chambers 1, is attached to the extended end of the reaction chamber.
The fuel is fed to the reaction chamber in a mixture with oxygen through metal pipes 3 which are located in a cooling jacket 4. The cooling jacket 4 is surrounded by masonry 5, which does not conduct heat well and in which an annular channel 6 is cut out, which opens into the reaction area 1 in the manner of an annular nozzle 7, which expediently consists of a number of double inclined to the longitudinal axis of the reaction There are ducts running in the space.
A number of refractory bricks 8 open into the annular channel 6, the axis of which either - as can be seen from FIG. 2 - runs radially to the axis of the annular channel 6 or - as FIG. 3 shows - tangentially to the annular channel 6 Burners 8 have nozzle-shaped inserts 9 which are connected to a common distribution channel 10. Gaseous media can enter the space between the nozzles 9 and the burner block 8 through the pipeline 17.
are initiated, the feed line 11 of the individual burners also being connected to a common line. But it can also the Ratun 12 - as shown in Fig. 2 - be designed in the manner of a ring channel, which is common to all burners.
The oxygen-containing combustion medium is fed to the burners 8 through the nozzle tubes 9, while the fuel gas enters through the annular gap between the nozzles 9 and the burner block 8. As a result of the structural union of the combustion devices 8 with the actual gasification device, good utilization of the heat generated during combustion is achieved and heat mysteries are prevented.
Provided that there is good thermal insulation, the device for preheating the endothermic gasification media can also be structurally separated from the gasification device and, if necessary, can also be run jointly for several gasification devices.