Verfahren zur Erzeugung von brennbaren Gasen. Die Erfindung bezieht sich auf die Er zeugung von brennbaren Gasen, insbesondere solchen, welche Kohlenoxyd und gegebenen falls Wasserstoff enthalten, durch Umsetzen ,von fein verteilten festen Brennstoffen in der Schwebe mit. Sauerstoff und mit endo- therm reagierenden Vergasungsmitteln, wie Wasserdampf oder Kohlensäure.
Es ist bekannt., einen fein verteilten Brenn stoff, z. B. pulverisierte Kohle, und Sauer stoff in einen Reaktionsraum einzuführen und dort unter Wärmeentwicklung zur Reaktion zu bringen und in den Reaktionsraum gleich zeitig Wasserdampf derart einzuleiten, dass die Reaktion zwischen dem Brennstoff und Sauerstoff nicht gestört wird.
Die Erfindung besteht demgegenüber dar in, dass der fein verteilte, z. B. staubförmige Brennstoff mittels eines Stromes von Sauer stoff in einen gegen Wärmeverluste isolierten Reaktionsraum eingeblasen wird und dass nun in den Teil des Reaktionsraumes, der zwi schen der Zone exothermer Reaktion und den Reaktionsraumwänden liegt,
ein zusammen hängender Strom des endotherm reagierenden Mittels derart eingeleitet wird" dass der hoch erhitzte Brennstoffrückstand aus der Zone exathermer Reaktion vor der Berührarog mit den Reaktionsraumwänden mit endotherm reagierenden Mitteln in Berührung kommt und sich dabei abkühlt, so dass die Brennstoffasche in fein verteiltem festem Zustand ausgeschie den wird.
Bekanntlich ist der Gehalt eines Gases, das durch Umsetzen von festen kohlen- stoffhaltigen Brennstoffen mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen erzeugt wird, an Kohlenoxyd um so höher, bei je höherer Temperatur die Umsetzung stattfindet. Es hat sich gezeigt, dass ein sehr günstiger Gehalt an Kohlenoxyd z. B. dann erreicht wird, wenn die Umsetzung bei Temperaturen von<B>2000'C</B> und mehr erfolgt.
Es ist vorgeschlagen worden, zu diesem Zweck staubförmigen Brennstoff zunächst in exothermer Reaktion mit dem Sauerstoff um zusetzen, wodurch sehr hohes Primärtempe raturen erreicht werden. Das endotherm reagierende Vergasungsmittel sollte alsdann für sich in den Reaktionsraum eingeleitet wer den, und zwar derart, dass es die Primärreak tion nicht beeinflussen kann. Der technischen Verwirklichung dieses Vorschlages stellen sich indessen erhebliche Schwierigkeiten entgegen.
Vor allem gibt es kein industriell bzw. wirt schaftlich in Betracht kommendes feuerfestes Material für die Reaktionsraumwände, das den hier in Frage kommenden hohen Tempe raturen und dem Angriff der in der Primär reaktion bis zum Schmelzfluss erhitzten Brenn stoffascheteilchen standzuhalten vermöchte, welche; gegen die Reaktionsraumwände bei der bekannten Arbeitsweise ohne Temperatur erniedrigung auftreffen können.
Eine Küh lung der Reaktionsraumwände von aussen kommt hier nicht in Betracht, weil dadurch einerseits wertvolle Wärme hoher Temperatur für die Vergasungsreaktionen verlorengehen und die Qualität des erzeugten Gases entspre- chend verschlechtert würde und anderseits die teigigen oder flüssigen Aseheteilchen an den kälteren Wänden haften würden, sol dass die Form des Reaktionsraumes verändert wird.
Hierdurch könnte die für einen optimalen Reaktionsablauf günstigste Strömung inner halb des Reaktionsraumes erheblich beein trächtigt werden. Alle diese Schwierigkeiten und Nachteile werden durch die Erfindung überwunden.
Z-um besseren Verständnis des Wesens der Erfindung sei nunmehr ein @4usführtuigsbei- spiel des Verfahrens gemäss der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert, die einen Schnitt dLLrch ein Ausführungsbeispiel .einer erfindungsgemässen Gaserzeugungseinrichtung zeigt.
Die Einrichtung besitzt einen von im we sentlichen zylindrischen Wänden 1 gebildeten Reaktionsraum 2. Die Wände 1 können aus einem geeigneten keramischen Material, z. B. Silikatsteine, hergestellt werden. Die Decke 3 des ReaktionsraLUnes hat vorteilhaft die Form eines Kegels. An ihrer Spitze liegt eine Öffnung 4, in welche ein Rohr 5 derart hin- einragt, dass ein ringförmiger Schlitz 10 ge bildet wird, der mit einer Rohrleitung 6 in Verbindung steht.
Anderseits ist das Rohr 5 mit einer Mischeinrichtung 7 verbunden, an welche die Zuleitung 8 für Sauerstoff und eine Zuführungsschnecke 9 für den fein ver teilten, z. B. staubförmigen kohlenstoffhalti gen Brennstoff oder eine andere: geeignete Zuführungseinrichtung angeschlossen ist. Das Rohr 6 wird mit einer Einrichtung zur Er zeugung von vorteilhaft hoch vorerhitztem Wasserdampf oder Kohlensäure verbunden.
Die Ausbildung der Ringöffnung 10, durch welche das endotherm reagierende Mit tel eintritt., ist derart, dass innerhalb des Reaktionsraumes 2 längs dessen Wänden ein zusammenhängender Strom des endotherm reagierenden Mittels entsteht.
Der Strom des endotherm reagierenden Mittels innerhalb des Reaktionsraumes soll also derart sein, dass zwischen der Zone, in welcher sich der Brenn stoff mit dem Sauerstoff Letter Wärmeent wicklung umsetzt, das ist im wesentlichen die Zone nahe der Mündung des Rohres 5, und den Reaktionsraumwänden eine zusammen- hängende Schicht des endo@therm reagierenden Mittels aufrechterhalten wird.
Um diese Wir- kung in allen Teilen des Reaktionsraumes zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, in tieferen Zonen der Reaktionsraumwände noch eine oder mehrere Reihen von Öffnungen 11 vor zusehen, durch welche endotherm reagierende Stoffe in den Reaktionsraum eingeführt wer den können.
Die Wirkung der im vorstehenden erläu- terten Massnahmen ist folgende Das durch das Rohr 5 in den Reaktions- raum eintretende Gemisch von Brennstoff und Sauerstoff setzt. sich im Reaktionsraum unter starker Wärmeentwicklung -um, wobei Kohlenoxyd und eine sehr geringe Menge Kohlensäure gebildet wird (2 C+0--2 CO).
Durch die; frei werdende Wärme wird der Teil des Brennstoffes, der sich nicht mit Sauerstoff umgesetzt hat, hocherhitzt. Bei seinem weiteren Weg durch den Reaktions raum kommt nun der hocherhitzte Teil des Brennstoffes mit den endotherm reagierenden Stoffen in Berührung und setzt sich mit ihnen unter entsprechender Abkühlung Lun. (C+H.0=CO+H@;
C+CO_=2 CO) Kein Teil des primär hoch, das heisst über die Temperatur des Schmelzpunktes der Brennstoffasche erhitzten Brennstoffes kann die Wände des Reaktionsraumes erreichen, ohne vorher mit dem endotherm reagierenden Mittel in Berührung zLL kommen und durch die dabei einsetzende Reaktion abgekühlt zu werden. Der Rückstand des Brennstoffes wird dadurch trotz Einhaltung einer sehr hohen Temperatur im Innern des Reaktionsraumes mit Sicherheit auf eine solche Temperatur ge kühlt, dass er sich in fein verteilter, loser Form ausscheidet.
Anderseits bleibt auch die Temperatur der Rektionsraiunwände weit un terhalb des Schmelzpunktes des Wandmate rials, ohne dass eine Kühlung von aussen an gewandt zu werden brauchte. Ein Anbacken oder Ansetzen des Brennstoffrückstandes an den Reaktionsraumwänden ist daher ausge schlossen.
Bei der dargestellten Einrichtung wird < las erzeugte Nutzgas durch eine Öffnung 12 im untern Teil des Reaktionsraumes abgezo gen. Der Brennstoffrückstand sammelt sich in loser Form am Boden des Reaktionsraumes an und wird, nachdem er praktisch vollstän dig ausreagiert ist, das heisst seine brennbaren Bestandteile abgegeben hat, durch die Öff nung 13 abgezogen.
Im Sinne der Erfindung bedeutet Sauer stoff entweder reinen Sauerstoff oder Luft von erhöhtem Sauerstoffgehalt.
Process for the production of combustible gases. The invention relates to the generation of combustible gases, especially those which contain carbon oxide and possibly hydrogen, by reacting with finely divided solid fuels in suspension. Oxygen and gasifying agents that react endothermically, such as water vapor or carbonic acid.
It is known., A finely divided fuel such. B. to introduce pulverized coal and oxygen into a reaction chamber and to react there with the development of heat and at the same time to introduce steam into the reaction chamber so that the reaction between the fuel and oxygen is not disturbed.
The invention consists in it in that the finely divided, z. B. dusty fuel is blown by means of a stream of oxygen into a reaction space insulated against heat losses and that now in the part of the reaction space that lies between the exothermic reaction zone and the reaction space walls,
a coherent stream of the endothermic reacting agent is introduced in such a way "that the highly heated fuel residue from the exathermic reaction zone comes into contact with the reaction chamber walls with endothermic reacting agents before it comes into contact with the reaction chamber and cools down so that the fuel ash ejects in a finely divided solid state will.
It is known that the carbon oxide content of a gas which is produced by reacting solid carbonaceous fuels with oxygen or oxygen-containing gases, the higher the temperature the conversion takes place. It has been shown that a very favorable content of carbon monoxide z. B. is achieved when the reaction takes place at temperatures of <B> 2000'C </B> and more.
It has been proposed, for this purpose, first to put dust-like fuel in an exothermic reaction with the oxygen, as a result of which very high primary temperatures can be achieved. The endothermic gasifying agent should then be introduced into the reaction space by itself, in such a way that it cannot influence the primary reaction. The technical realization of this proposal, however, is facing considerable difficulties.
Above all, there is no industrially or economically viable refractory material for the reaction chamber walls that would be able to withstand the high temperatures in question and the attack of the fuel ash particles heated in the primary reaction to melt flow, which; can impinge against the reaction chamber walls in the known procedure without lowering the temperature.
A cooling of the reaction chamber walls from the outside is out of the question here, because on the one hand valuable high-temperature heat for the gasification reactions would be lost and the quality of the gas produced would be correspondingly impaired and on the other hand the doughy or liquid Aseheseilchen would adhere to the colder walls that the shape of the reaction space is changed.
As a result, the flow that is most favorable for an optimal reaction process could be considerably impaired within the reaction space. All of these difficulties and disadvantages are overcome by the invention.
For a better understanding of the essence of the invention, an exemplary embodiment of the method according to the invention will now be explained with reference to the drawing, which shows a section through an embodiment of a gas generating device according to the invention.
The device has a reaction space formed by we sentlichen cylindrical walls 1 2. The walls 1 can be made of a suitable ceramic material, for. B. silicate bricks are produced. The cover 3 of the reaction area advantageously has the shape of a cone. At its tip there is an opening 4 into which a tube 5 protrudes in such a way that an annular slot 10 is formed which is connected to a pipeline 6.
On the other hand, the tube 5 is connected to a mixing device 7, to which the feed line 8 for oxygen and a feed screw 9 for the finely divided ver, z. B. dusty kohlenstoffhalti gene fuel or another: suitable feed device is connected. The tube 6 is connected to a device for generating advantageously highly preheated steam or carbonic acid.
The formation of the ring opening 10 through which the endothermically reacting agent enters. Is such that a continuous flow of the endothermically reacting agent is created within the reaction space 2 along its walls.
The flow of the endothermic reacting agent within the reaction chamber should therefore be such that between the zone in which the fuel is converted with the oxygen letter heat development, that is essentially the zone near the mouth of the tube 5, and the reaction chamber walls coherent layer of the endo @ therm reactive agent is maintained.
In order to achieve this effect in all parts of the reaction space, it can be advantageous to provide one or more rows of openings 11 in deeper zones of the reaction space walls through which endothermic substances can be introduced into the reaction space.
The effect of the measures explained above is as follows: The mixture of fuel and oxygen entering the reaction space through pipe 5 sets. in the reaction space with strong heat development, whereby carbon oxide and a very small amount of carbonic acid are formed (2 C + 0--2 CO).
Through the; The heat released is the part of the fuel that has not reacted with oxygen, heated up. On its way through the reaction chamber, the highly heated part of the fuel comes into contact with the endothermic reacting substances and settles with them while cooling down accordingly. (C + H.0 = CO + H @;
C + CO_ = 2 CO) No part of the fuel, which is primarily heated to a high level, i.e. above the temperature of the melting point of the fuel ash, can reach the walls of the reaction space without first coming into contact with the endothermic agent and being cooled by the resulting reaction will. Despite maintaining a very high temperature inside the reaction chamber, the residue of the fuel is definitely cooled to such a temperature that it separates out in finely divided, loose form.
On the other hand, the temperature of the section walls also remains far below the melting point of the wall material, without the need for external cooling. A caking or attachment of the fuel residue to the reaction chamber walls is therefore excluded.
In the device shown, the useful gas generated is withdrawn through an opening 12 in the lower part of the reaction chamber. The fuel residue collects in loose form at the bottom of the reaction chamber and, after it has reacted practically completely, is released, i.e. its combustible components has withdrawn through the opening 13.
For the purposes of the invention, oxygen means either pure oxygen or air with an increased oxygen content.