CH678973A5

CH678973A5 -

Info

Publication number: CH678973A5
Application number: CH4076/88A
Authority: CH
Inventors: Helmut Juch
Original assignee: Helmut Juch
Priority date: 1988-11-02
Filing date: 1988-11-02
Publication date: 1991-11-29
Also published as: DE58909612D1; WO1990005273A1; EP0404881A1; ATE134697T1; EP0404881B1

Abstract

In a firing and drying furnace with fuel gas generators for ceramic mouldings and green bricks, a firing and drying furnace in the form of a tunnel is provided to heat them while facilitating economical gas generation and, in order for the exhaust gases from combustion to meet the statutory purity standards, a secondary air feed pipe is inserted in each feed line (5) carrying producer-gas freed of all residues produced in a gas generator to exhaust gas burners. The suitable producer-gas is fed manually or mechanically with the aid of sensors which respond to the change in the furnace temperature and adjust the quantity of producer-gas supplied. The producer-gas is preferably fed in at low pressure in a regulating region with waste gas burners (3, 4) and controlled by the furnace temperature as described above.

Description

       

  
 



  Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenngaserzeuger zur Schwachgaserzeugung mittels Vergasung von organischen, stückig vorliegenden Feststoffen, insbesondere fossilen Brennstoffen oder auch anorganischen Stoffen in einem Reaktorschacht mit einem Brennstoff-Beschickungsorgan und mit einer Reaktionsluft-Zuführung im Schachtkopf und zwischen diesem und einem Ascheaustrag geschichtet einer Vorwärmzone, einer Entgasungszone, einer Oxidationszone und einer Reduktionszone sowie in deren Bereich angeordnete Schwachgas-Abzugsöffnungen mit wenigstens einer an diese angeschlossenen Schwachgas-Abführungsleitung. 



  Von den hauptsächlichen Generator-Vergasersystemen, dem zumeist bevorzugten Gegenstrom- und dem Gleichstromvergaser wird erfindungsgemäss letzterem zur Erzeugung des Schwachgases der Vorzug gegeben. Das nach dem Prinzip der Gegenstromvergasung gewonnene Generatorgas ist in der Verwendung beschränkt, denn es kann nur zur anschliessenden direkten Verbrennung verwendet werden, da es einen hohen Gehalt an schwerflüssigen Pyrolyseprodukten wie Teer, Phenol und dgl. enthält, die bei Temperaturen unter 400 DEG C kondensieren. 



  Bei dem nach dem Grundgedanken der Erfindung bevorzugten Prinzip mit absteigender Vergasung biIden sich im oberen Teil des Reaktors die Trocken-und die Pyrolysezone aus. In Abweichung vom Gegenstromprinzip wird die Luft unmittelbar nach der Pyrolysezone von oben zugeführt. Die Verbrennung erzeugt die notwendigen Temperaturen, um die absteigenden Schwelprodukte aus der Pyrolysezone in leichtbrennbare Gase aufzuspalten. Ebenfalls werden aus der Holzkohle die restlichen flüchtigen Stoffe vergast. Dadurch gelangen in die anschliessende Reduktionszone keine Teerprodukte. 



  Bezüglich der technologischen Besonderheiten dieser Vergasungsprozesse wird hingewiesen auf "Holzvergasung", Willy Bierter/Christian Gaegauf, Karlsruhe, 1982, S. 52 ff. Weiterhin ist der Stand der Technik auf dem Gebiet der Gasgeneratoren zu entnehmen der DE-PS 3 239 624, Fig. 1 bis 3 und zugehörige Beschreibung Sp. 2, Z. 11 ff. und Sp. 4, Z. 41 bis 7, S. 10. 



  In der genannten Patentschrift werden fünf Vergasungsprinzipien behandelt, von denen das Gleichstrom-Prinzip der Erfindung am nächsten kommt. Durch die Erfindung wird zur Durchführung dieses Vergasungsprinzips ein Generator geschaffen, denen Elemente und AusbiIdungsmerkmale gegenüber dem Stand der Technik teils grundsätzlich neu gestaltet und teils modifiziert sind, so dass es sich das Generatorverfahren als modifiziertes Gleichstromprinzip darstellt. Ausgehend von dem aus der DE-PS 3 239 624 ersichtlichen Stand der Technik kennzeichnet sich der erfindungsgemässe Brenngaserzeuger nach den Merkmalen der Patentansprüche 1 bis 18. 



  Ausgehend von dem eingangs beschriebenen, aus dem erwähnten Stand der Technik sich ergebenden Brenngaserzeuger, ist die erfindungsgemässe Ausbildungsweise gekennzeichnet durch 
 
   a) eine bis auf die Schwachgas-Abzugsöffnungen gasdichte hochfeuerfest ausgekleidete Ausbildung des Reaktorschachtes, 
   b) eine gasdichte Beschickungsschleuse zur Brennstoffzuführung, 
   c) im Mittelbereich des Reaktorschachts eine sich konisch zu einer Feuerbüchse verengende Einschürung auf etwa zwei Drittel bis ein Viertel des Schachtinnendurchmessers zur Zurückhaltung der durch Entgasung gebildeten und durch langsame Oxydation verbrennende Holzkohleschicht, 
   d) ein die anschliessende Reduktionszone nach unten abschliessendes kreis- oder ringförmiges Rost-Element, der eine Aschekammer nach oben abschliesst,

   
   e) wenigstens eine Schwachgas-Abzugsöffnung im Bereich des Reaktorschachts unterhalb des Rost-Elements, 
   f) eine unterhalb der gasdichten Aschekammer angeordnete Ascheraumschleuse, zum periodischen \ffnen eines Durchtritts zu einem Raum für den Asche-Abtransport, 
   g) eine unterhalb der Ascheraumschleuse vorgesehene Asche-Sammel- und Abtransportvorrichtung. 
 



  Der Brenngaserzeuger mit diesen Baumerkmalen ermöglicht eine kontinuierliche Gaserzeugung. Über eine Beschickungszuführung wird der vorher zerkleinerte Brennstoff, z.B. Holz, in die Beschickungsschleuse gebracht, dabei ist der obere Schieber der Schleuse geöffnet, der untere geschlossen. Durch die Füllstandssteuerung der Beschickungskammer der Schleuse wird nach Erreichen der eingestellten Füllhöhe dieser Vorgang beendet. Danach schliesst der obere Schieber die Beschickungsschleuse. Rutscht die Füllhöhe in der Vorwärmzone unter die eingestellte Höhe, dann wird durch die Füllstandssteuerung ein nächster Beschickungsvorgang eingeleitet. Das Feuer in der auch als Feuerbüchse bezeichneten Einschnürung des Reaktorschachts hat die Aufgabe, eine Holzkohlenschicht zu bilden.

  Diese Verbrennung erzeugt die notwendige Temperatur, um die absteigenden Schwelprodukte aus der Pyrolysezone in leichtbrennbare Gase aufzuspalten. Die zentrale Zuführung der Verbrennungsluft gewährt in der Einschnürung die zur Aufspaltung der Gase notwendige Temperatur. 



  Die Reduktionszone wird nach unten durch eine neuartige Ausbildung der Feuerbüchse abgeschlossen. Mittels des von unten in den Bereich der Feuerbüchse eintretenden Gegenkegels wird ein ringförmiges Rostelement geschaffen. Es wird ein ringförmiger Durchlass für die Asche gebildet, dessen Querschnitt veränderlich ist. 



  Die in ganz geringen Mengen anfallende Asche wird im Ascheraum gesammelt und abtransportiert. Von dieser Asche kann ein Teil dem Lehm für die Backsteinherstellung als Porisierungsmittel beigemischt werden. 



  Eine bedeutsame Besonderheit des erfindungsgemässen Brenngaserzeugers besteht in der Ausgestaltung der Feuerbüchse, welche zugleich als Rost-Element wirkt. Sie ist aus einer sich von oben nach unten verengenden konischen Einschnürung und einer sich an diese anschliessenden von unten nach oben verengenden konischen Einschnürung gebildet. Nach einem zusätzlichen Merkmal ist in die sich von unten nach oben verengende konische Einschnürung der Feuerbüchse ein Gegenkegel konzentrisch mehr oder weniger hoch einschiebbar und dadurch ein das Rost-Element bildender ringförmiger Durchlass von veränderlichem Querschnitt herstellbar.

  Dabei ist vorgesehen, dass der Gegenkegel am oberen Ende einer zentrisch im Reaktorschacht geführten und mit einem Hubantrieb ausgerüsteten Hubstange angeordnet und ferner dass der Gegenkegel drehbar und seine Hubstange zusätzlich mit einem Drehantrieb ausgerüstet ist. 



   Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, dass durch die Feuerbüchse gebildete Rost-Element an die Beschaffenheit und Korngrösse des Einsatzmaterials anzupassen und die Prozessführung zu beeinflussen. Mittels des verstelIbaren Gegenkegels wird der ringförmige Durchlass zwischen dem Kegel und der Kegelfläche der Feuerbüchse verändert, wodurch auch die Durchsatzgeschwindigkeit gesteuert werden kann. 



  Ein weiteres wesentliches Merkmal ist in der gasdichten Beschickungsschleuse zu sehen, die aus zwei im Schachtkopf oberhalb und unterhalb eines Beschickungsbehälters angeordneten, diesen nach unten zum Reaktorschacht hin und nach oben zu einer vorgeschalteten Brennnstoff-Fördervorrichtung hin abschliessenden, wechselseitig öffnen-und schliessbaren,  in ihren Führungen abgedichteten Flach- oder Drehschiebern besteht. In Verbindung mit der ebenfalls gasdichten Ascheraumschleuse, welche technisch-funktionell wie die Beschickungsschleuse aufgebaut ist, wird sichergestellt, dass der gesamte Reaktorschacht bis auf den Bereich des Abzugs des erzeugten Schwachgases absolut gasdicht geschlossen ist. 



  Um einen dem jeweiligen Einsatzmaterial angepassten optimalen Prozessverlauf zu ermöglichen, ist der Gaserzeuger nach der Erfindung mit einer Anzahl von Mess-, Anzeige- und Steuervorrichtungen ausgestattet. 



  Die Zuförderung und Beschickung des Generators mit Einsatzmaterial muss entsprechend dem Prozessfortschritt gesteuert werden. Zu diesem Zweck ist in der Beschickungskammer sowie im Bereich der Vorwärmzone im Reaktorschacht jeweils wenigstens ein Füllstandsmess- und Anzeigegerät angeordnet, mittels welchen über ein Regelgerät die Förderleistung der Beschickungsvorrichtung beeinflussbar und die Beschickungsschleuse steuerbar sind. Es können vor allem im Reaktorschacht zur Kontrolle der Füllhöhe auch zwei oder mehr Füllstands- und Anzeigegeräte angeordnet sein, um den oberen und unteren Füllstand-Grenzwert zu erfassen. Mittels dieser Messvorrichtungen können die periodische Beschickung und deren jeweilige Beschickungsmenge sowie die hierfür erforderlichen Funktionen eines Beschickungsförderers und der Schieber der Beschickungsschleuse ferngesteuert werden. 



  Ferner sind nach der weiteren Erfindung oberhalb und im Bereich der Feuerbüchse Thermoelemente zur Temperaturkontrolle in der Vorwärm-, der Entgasungs- und der Oxidationszone an geordnet, wobei mittels der Messergebnisse der Thermoelemente die Luftmengen-Zuführung durch Querschnittsveränderungen der Luftöffnungen beeinflussbar ist. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, dass mittels Messergebnissen der Thermoelemente die Ventilator-Saugzugleistung in der an die Schwachgasabführungsleitung beeinflussbar ist. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Steuerung derart auszulegen, dass in Abhängigkeit von dem verwendeten Einsatzmaterial und dem gewünschten Prozessverlauf mittels der Messergebnisse der Thermoelemente der Sauerstoffanteil der Reaktionsluft-Zuführung beeinflussbar ist. 



  Die Konzeption dieses Gaserzeugers als Ganzes ermöglicht in bisher nicht bekannter Weise seine vielseitigen Anwendungs- und Einsatzmöglichkeiten. Es können die unterschiedlichsten  organischen bzw. fossilen oder anorganischen Materialien in einem weiten Korngrössenbereich eingesetzt werden, um ein Schwachgas von sehr gutem Brennwert herzustellen. Wesentlich bei diesem Generatorkonzept ist vor allem, dass die Verbrennung des erzeugten Schwachgases besonders umweltverträglich ist.

  Messungen eines anerkannten Instituts für Umweltanalytik haben ergeben, dass das Abgas folgende Messwerte aufwies: 
<tb><TABLE> Columns=2 
<tb>Head Col 01 to 02 AL=L: Gaschromatographische Messungen: 
<tb> <SEP>Sauerstoff <SEP>13,5 Vol.-% 
<tb> <SEP>Stickstoff <SEP>78,3 Vol.-% 
<tb> <SEP>Methan <SEP>&lt 0,03 Vol.-% 
<tb> <SEP>Kohlendioxid <SEP>6,2 Vol.-% 
<tb> <SEP>Wasserstoff <SEP>&lt 0,01 Vol.-% 
<tb></TABLE> 



  Diese Durchschnittswerte ergaben sich im Normalbetrieb etwa zwei Stunden nach Zündung des Generators. Als weiteres Messergebnis konnte festgestellt werden:
 Formaldehydkonzentr. < 0,01 Vol.-% 



  Mit diesen Abgaswerten können die Grenzwerte der Luftreinhaltungsvorschriften (TA Luft) unterschritten werden. 



  Nach der weiteren Erfindung sind auch die konstruktiven Baumerkmale des Brenngaserzeugers von grosser Bedeutung, die darin bestehen, dass der Schachtmantel des Generators mit dem gasdichten Generatorschacht sowie den Materalbeschickungsvorrichtungen hängend in einem Gestell angeordnet ist, welches aus Gestellständern und diese verbindenden Gestelltraversen besteht. Dabei ist vorgesehen, dass der Generator-Schachtmantel mittels nachgiebiger Halterungen an den Gestelltraversen angehängt ist, und ferner, dass das Gestell, bestehend aus den Gestellständern und den Gestelltraversen von einer Gestell-Ummantelung vollständig umgeben ist, wobei lediglich die Luft-\ffnungen im Bereich des Fundaments dem Luftzutritt dienen. 



  Von grossem Vorteil ist vor allem die Ausbildungsweise, dass ein Ringraum zwischen der Gestell-Ummantelung und dem Schachtmantel der Reaktionszuluftzuführung dient und mit dem Steigrohr und dem Lufteinführungsrohr in Verbindung steht. Dadurch wird erreicht, dass die angesaugte Reaktionsluft an dem heissen Schachtmantel entlangstreicht und dadurch erwärmt wird. Ein weiterer vorteilhafter thermischer Effekt ergibt sich aus der Massnahme, dass zwischen dem Schachtmantel  und dem oberen und unteren Teil des Reaktorschachts ein vertikaler, gasdichter, zylindrischer Hohlraum besteht, durch welchen das am unteren Ende des unteren Reaktorschachts austretende Schwachgas nach oben abzieht und in die an den Hohlraum angeschlossenen Schwachgas-Sammelrohre gelangt.

  Durch diese Anordnung und Ausbildung wird erreicht, dass das nach unten im Bereich der Unterkante des Reaktorschachts austretende Schwachgas in diesem zylindrischen Hohlraum nach oben abzieht und dabei im oberen Bereich des Reaktorschachts, d.h. im Bereich der Vorwärmzone einen Teil seiner Wärme an die Reaktorschachtwandung abgibt, die Vorwärmung verbessert und zugleich abgekühlt wird. 



  Durch diese Bau-Massnahmen wird der thermische Wirkungsgrad und daher nicht nur die Wärmebilanz verbessert, sondern es wird auch eine bessere Verkohlung und Entgasung des Einsatzgutes bewirkt, mit dem Ergebnis, dass ein energiereicheres Schwachgas und ein geringerer Rückstandanteil prodziert wird. 



   Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand des in der Zeichnung dargestellten und im folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiels. 



  Es zeigen 
 
   Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch den Brenngaserzeuger; 
   Fig. 2 einen Teilschnitt gemäss Fig. 1. 
 



  Der Brenngaserzeuger 41 nach der Erfindung ist als Gasgenerator ausgebiIdet und hängend in einem Gestell angeordnet, welches im Ausführungsbeispiel aus vier Gestellständern 42 besteht, die an ihrem oberen Ende durch Gestelltraversen 45 miteinander verbunden sind. An den Gestelltraversen 45 ist eine Halterung 46 angebracht, in welcher der zylindrische Schachtmantel 47 des Gasgenerators befestigt ist, wobei der grössere Teil des Schachtmantels im Gestell 42 nach unten hängt, während ein kürzeres Stück des Schachtmantels die Gestelltraversen 45 nach oben überragt. Dadurch ist gewährleistet, dass sich der Schachtmantel zwängungsfrei nach oben und unten bewegen kann. 



  Der Schachtmantel 47 ist nach unten durch ein Bodenblech 48 und nach oben durch ein Kopfblech 49 abgeschlossen, die beide kreisringartig ausgebildet sind. 



  Auf dem oberen Bodenblech 49 ist der Schachtkopf 50 aufgesetzt, welcher nach oben durch eine gasdichte Beschickungsschleuse abgeschlossen ist; diese besteht aus je einem unterhalb und oberhalb einer Beschickungskammer 51 angeordneten Flachschieber 52, 53, die in ihren Führungen abgedichtet sind. Oberhalb des oberen Flachschiebers 53 ist eine nicht näher dargestellte Beschickungszuführung 54 vorgesehen. Das Material fälIt bei geöffnetem oberem Flachschieber 53 in die Beschickungskammer 51. Diese ist mit einem Füllstandsmess- und Anzeigegerät 89 ausgerüstet. Über ein nicht dargestelItes Regelgerät kann dadurch die Beschickungszuführung 54 beeinflusst und die Beschickungsschleuse gesteuert werden. Nach Schliessen des oberen Flachschiebers 53 wird der untere Flachschieber 52 geöffnet und das Material fällt in den darunter befindlichen Generatorschacht 55, 57.

  Der obere  Schachtteil 55 ist hängend an das obere Kopfblech 49 angeschlossen, mit einem Innenfutter versehen und dient als Vorwärm- und Entgasungszone 56 für das eingefüllte Material. Im Bereich dieser Zone ist ein Füllstandsmessgerät 88 angeordnet, welches auch zugleich mit einem Temperatursensor kombiniert sein kann. Dadurch kann der Prozessverlauf, insbesondere die Durchsatzgeschwindigkeit und auch die Prozesstemperatur überwacht und erfoderlichenfalls beeinflusst werden. 



  Unter der Vorwärm- und Entgasungszone schliesst sich ein unterer mit einer hochfeuerfesten Auskleidung 58 ausgerüsteter Schachtteil 57 an, der eine Feuerbüchse 65 aufweist. Diese ist aus einer sich von oben nach unten verengenden konischen Einschnürung 59 und einer sich an diese anschliessenden von unten nach oben verengenden konischen Einschnürung 60 gebiIdet. In diesem Bereich biIdet sich die Oxidations- und die Reduktionszone 70 aus. 



  Zwischen dem Schachtmantel 47 und dem oberen und unteren Schachtteil 55 und 57 von kleinerem Aussendurchmesser erstreckt sich ein zylindrischer Hohlraum 66, welcher von der Unterkante des unteren Schachtteils 57 bis zum Kopfblech 49 reicht. In diesem Hohlraum 66 zieht das produzierte und bei 64 nach unten ausziehende Schwachgas nach oben und erwärmt dabei das in der Vorwärmzone  56  vorhandene  Material,  wonach  es  durch die Schwachgas-Sammelrohre 67 und die Ringleitung 68 in die Schwachgas-Abführungsleitung 77 gelangt. 



  Die Reaktionsluft oder ein Inertgas wird in den Reaktorschacht 55, 57 durch ein zentral in der Vertikalachse A des Reaktors 41 vertikal verIaufendes, nach unten bis in den An fangsbereich der Feuerbüchse 65 reichendes Lufteinführungsrohr 63 zugeführt, welches an das Steigrohr 62 angeschlossen ist. Die Reaktionsluft wird im Bereich der \ffnungen 44 angesaugt, welche in der die Gestellständer 42 umgebenden Gestell-Ummantelung 43 im Fundamentbereich freigelassen sind. Zwischen dieser Ummantelung 43 und dem zylindrischen Schachtmantel 47 ist ein Ringraum 61 geschaffen, durch welchen die angesaugte Luft nach oben steigt, sich dabei erwärmt und in die Steigleitung 62 eintritt. 



  Wesentlich für die Prozessführung im Generator ist die Einrichtung des von unten in die Feuerbüchse 65 einschiebbaren Gegenkegels 71, der konzentrisch zur Vertikalachse A am oberen Ende einer Hubstange 72 sitzt, welche abgedichtet in einer Vertikalführung 73 heb- und senkbar geführt ist. Der untere Teil der Vertikalführung 73 ist in nicht näher dargestellter Weise als hydraulischer Hubzylinder ausgebildet. Der Hydraulikantrieb besteht aus dem Motor 84, der Hydraulikpumpe 82 und dem Ausgleichsgefäss 83. Ferner ist ein Drehantrieb mit Motor 78 derart angeordnet, dass er direkt auf die Hubstange 72 wirkt. 



  Der Gegenkegel 71 kann so eingestellt werden, dass der kegelringförmige Durchlass 69 grösser oder kleiner ist. Die Kombination von Feuerbüchse 65 mit Gegenkegel 71 wirkt als verstellbares Rostelement, welches der Beschaffenheit, insbesondere der Korngrösse des Einsatzmaterials angepasst werden kann. Die Ascheteile fallen durch den Durchlass 69 und gelangen in die oberhalb der Ascheraum-Schleuse 91, 92, 93 befindliche Aschekammer 76, wo sie sich auf dem oberen Flachschieber 92 ansammelt. Die Aschekammer 76 weist eine Schräg fläche 74 auf, die von der Vertikalführung 73 der Hubstange 72 durchsetzt wird und gegenüber dieser durch die Stopfbüchse 75 abgedichtet ist. Ferner ist diese Schrägfläche steil genug ausgelegt und derart beschichtet, dass eine Asche-Brückenbildung nicht eintritt. 



   Die Ascheraum-Schleuse besteht aus dem oberen Ascheraum-Flachschieber 92 und dem unteren Ascheraum-Flachschieber 93, zwischen denen der Ascheraum 91 nach oben und unten luftdicht verschliessbar ist. Die Asche-Entleerung erfolgt - wie die Materialbeschickung - periodisch, wobei stets eine Aschemenge aus der Aschekammer 76 in den Ascheraum 91 abgelassen wird und von da durch \ffnen und Schliessen des unteren Ascheraum-Flachschiebers 93 in den Sammel- und Transportbehälter 94 fällt. 



  In der Aschekammer ist ein Fühler 87 angeordnet, welcher einen bestimmten Füllstand meldet und die Schleusung dieser Aschemenge einleitet. Nach dem Durchschleusen einer grösseren Aschemenge und deren Ansammlung in dem Transportbehälter 94 wird dieser entfernt und gegen einen leeren Behälter ausgetauscht. 



  
 



  The invention relates to a fuel gas generator for lean gas generation by means of gasification of organic, particulate solids, in particular fossil fuels or inorganic substances in a reactor shaft with a fuel feed element and with a reaction air supply in the shaft head and a preheating zone layered between this and an ash discharge , a degassing zone, an oxidation zone and a reduction zone as well as lean gas discharge openings arranged in their area with at least one lean gas discharge line connected to them.



  Of the main generator-carburetor systems, the mostly preferred countercurrent and the cocurrent carburetor, the latter is preferred according to the invention for generating the lean gas. The generator gas obtained according to the principle of countercurrent gasification is limited in use because it can only be used for subsequent direct combustion, since it contains a high content of difficult-to-melt pyrolysis products such as tar, phenol and the like, which condense at temperatures below 400 ° C .



  In the principle of descending gasification preferred according to the basic idea of the invention, the drying zone and the pyrolysis zone form in the upper part of the reactor. In deviation from the counterflow principle, the air is fed in from above immediately after the pyrolysis zone. The combustion generates the temperatures necessary to split the descending smoldering products from the pyrolysis zone into easily combustible gases. The remaining volatile substances are also gasified from the charcoal. As a result, no tar products get into the subsequent reduction zone.



  With regard to the technological peculiarities of these gasification processes, reference is made to "wood gasification", Willy Bierter / Christian Gaegauf, Karlsruhe, 1982, p. 52 ff. Furthermore, the prior art in the field of gas generators can be found in DE-PS 3 239 624, Fig 1 to 3 and the associated description, column 2, lines 11 ff. And column 4, lines 41 to 7, page 10.



  In the cited patent, five gasification principles are dealt with, the closest of which is the direct current principle of the invention. The invention provides a generator for carrying out this gasification principle, the elements and training features of which are partly fundamentally redesigned and partly modified compared to the prior art, so that the generator method is a modified direct current principle. On the basis of the prior art apparent from DE-PS 3 239 624, the fuel gas generator according to the invention is characterized according to the features of claims 1 to 18.



  Starting from the fuel gas generator described at the outset and resulting from the prior art mentioned, the embodiment according to the invention is characterized by
 
   a) a refractory lining of the reactor shaft which is gas-tight except for the lean gas discharge openings,
   b) a gas-tight feed lock for supplying fuel,
   c) in the middle region of the reactor shaft, a constriction narrowing conically to a fire box to approximately two thirds to one quarter of the inner diameter of the shaft to hold back the charcoal layer formed by degassing and burning by slow oxidation,
   d) a circular or ring-shaped grate element which closes off the subsequent reduction zone and closes an ash chamber at the top,

   
   e) at least one lean gas discharge opening in the area of the reactor shaft below the grate element,
   f) an ash chamber lock arranged below the gas-tight ash chamber, for periodically opening a passage to a room for the ash removal,
   g) an ash collecting and removal device provided below the ash chamber lock.
 



  The fuel gas generator with these construction features enables continuous gas generation. The previously comminuted fuel, e.g. Wood, brought into the loading lock, the upper slide of the lock is open, the lower one is closed. This process is ended by the fill level control of the feed chamber of the lock after the set fill level has been reached. Then the upper slide closes the loading lock. If the fill level in the preheating zone falls below the set level, the next level is initiated by the fill level control. The fire in the constriction of the reactor shaft, also known as the firebox, has the task of forming a layer of charcoal.

  This combustion generates the temperature necessary to split the descending smoldering products from the pyrolysis zone into easily combustible gases. The central supply of the combustion air in the constriction ensures the temperature necessary for the separation of the gases.



  The reduction zone is closed at the bottom by a new design of the firebox. An annular grate element is created by means of the counter cone entering the area of the firebox from below. An annular passage for the ashes is formed, the cross section of which can be varied.



  The ashes generated in very small quantities are collected in the ash room and transported away. A part of this ash can be mixed into the clay for the brick production as a porizing agent.



  An important special feature of the fuel gas generator according to the invention is the design of the firebox, which also acts as a rust element. It is formed from a conical constriction constricting from top to bottom and a conical constriction constricting from this constricting from bottom to top. According to an additional feature, a counter cone can be inserted more or less concentrically into the conical constriction of the firebox, which narrows from bottom to top, thereby producing an annular passage of variable cross-section which forms the grate element.

  It is provided that the counter cone is arranged at the upper end of a lifting rod which is guided centrally in the reactor shaft and is equipped with a lifting drive, and further that the counter cone is rotatable and its lifting rod is additionally equipped with a rotary drive.



   This configuration makes it possible to adapt the grate element formed by the firebox to the nature and grain size of the feed material and to influence the process control. By means of the adjustable counter cone, the annular passage between the cone and the conical surface of the firebox is changed, whereby the throughput speed can also be controlled.



  Another essential feature can be seen in the gas-tight feed lock, which consists of two, which are arranged in the shaft head above and below a feed container, which are mutually openable and closable, closing them downwards towards the reactor shaft and upwards to an upstream fuel delivery device Guides sealed flat or rotary valves. In connection with the also gas-tight ash room lock, which is constructed in a technical and functional way like the loading lock, it is ensured that the entire reactor shaft is completely gas-tight except for the area where the lean gas is drawn off.



  In order to enable an optimal process course adapted to the respective feed material, the gas generator according to the invention is equipped with a number of measuring, display and control devices.



  The supply and loading of the generator with feed must be controlled according to the process progress. For this purpose, at least one fill level measuring and display device is arranged in the feed chamber as well as in the area of the preheating zone in the reactor shaft, by means of which a control device can be used to influence the delivery rate of the feed device and the feed lock can be controlled. Above all, two or more level and display devices can be arranged in the reactor shaft to check the fill level in order to detect the upper and lower fill level limit. By means of these measuring devices, the periodic loading and their respective loading quantity as well as the functions of a loading conveyor and the slide gate of the loading lock required for this can be remotely controlled.



  Furthermore, according to the further invention, thermocouples for temperature control in the preheating, degassing and oxidation zones are arranged above and in the area of the fire box, the air quantity supply being able to be influenced by changes in cross section of the air openings by means of the measurement results of the thermocouples. Furthermore, it can also be provided that the fan suction power in the to the lean gas discharge line can be influenced by means of measurement results of the thermocouples. In addition, it is also possible to design the control in such a way that the oxygen content of the reaction air supply can be influenced by means of the measurement results of the thermocouples, depending on the feedstock used and the desired process.



  The conception of this gas generator as a whole enables it to be used in a variety of ways in a previously unknown manner. A wide variety of organic or fossil or inorganic materials can be used in a wide range of grain sizes to produce a lean gas with very good calorific value. What is essential with this generator concept is that the combustion of the lean gas generated is particularly environmentally friendly.

  Measurements by a recognized institute for environmental analysis have shown that the exhaust gas had the following measured values:
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> Head Col 01 to 02 AL = L: gas chromatographic measurements:
<tb> <SEP> oxygen <SEP> 13.5 vol .-%
<tb> <SEP> nitrogen <SEP> 78.3 vol .-%
<tb> <SEP> methane <SEP> & <0.03 vol .-%
<tb> <SEP> carbon dioxide <SEP> 6.2 vol.%
<tb> <SEP> hydrogen <SEP> & lt 0.01 vol .-%
<tb> </TABLE>



  These average values were obtained in normal operation about two hours after the generator was ignited. Another measurement result was:
 Formaldehyde concentration <0.01 vol%



  With these exhaust gas values, the air pollution control regulations (TA Luft) can be undercut.



  According to the further invention, the structural design features of the fuel gas generator are also of great importance, which consist in the fact that the shaft casing of the generator with the gas-tight generator shaft and the material loading devices is arranged hanging in a frame which consists of frame stands and frame traverses connecting them. It is provided that the generator shaft casing is attached to the frame cross members by means of flexible holders, and further that the frame consisting of the frame stands and the frame cross members is completely surrounded by a frame casing, only the air openings in the area serve the foundation for air access.



  Of particular advantage is the design that an annular space between the frame casing and the shaft casing serves for the reaction supply air supply and is connected to the riser pipe and the air inlet pipe. It is thereby achieved that the sucked-in reaction air sweeps along the hot shaft casing and is thereby heated. A further advantageous thermal effect results from the measure that between the shaft casing and the upper and lower part of the reactor shaft there is a vertical, gas-tight, cylindrical cavity through which the weak gas escaping at the lower end of the lower reactor shaft is drawn upwards and into weak gas manifolds connected to the cavity.

  With this arrangement and design it is achieved that the lean gas emerging downwards in the area of the lower edge of the reactor shaft draws upwards in this cylindrical cavity and thereby in the upper area of the reactor shaft, i.e. in the area of the preheating zone releases part of its heat to the reactor shaft wall, preheating is improved and at the same time cooled.



  These construction measures improve the thermal efficiency and therefore not only the heat balance, but also a better carbonization and degassing of the feed material, with the result that an energy-rich lean gas and a lower residue content is produced.



   Further features and advantages of the invention result from the exemplary embodiment shown in the drawing and explained in more detail below.



  Show it
 
   1 shows a vertical longitudinal section through the fuel gas generator.
   2 shows a partial section according to FIG. 1.
 



  The fuel gas generator 41 according to the invention is designed as a gas generator and is suspended in a frame, which in the exemplary embodiment consists of four frame stands 42 which are connected to one another at their upper end by frame cross members 45. On the frame crossbar 45, a holder 46 is attached, in which the cylindrical shaft casing 47 of the gas generator is fastened, the larger part of the shaft casing hanging downward in the frame 42, while a shorter piece of the shaft casing projects above the frame crossbar 45. This ensures that the shaft casing can move up and down without constraint.



  The shaft casing 47 is closed at the bottom by a base plate 48 and at the top by a head plate 49, both of which are annular.



  The shaft head 50 is placed on the upper floor plate 49 and is closed at the top by a gas-tight loading lock; this consists of a flat slide 52, 53 arranged below and above a loading chamber 51, which are sealed in their guides. Above the upper flat slide 53, a feed feeder 54, not shown, is provided. The material falls into the loading chamber 51 when the upper flat slide 53 is open. This is equipped with a fill level measuring and display device 89. In this way, the feed supply 54 can be influenced and the feed lock controlled via a control device (not shown). After the upper flat slide 53 has been closed, the lower flat slide 52 is opened and the material falls into the generator shaft 55, 57 located underneath.

  The upper shaft part 55 is suspended from the upper head plate 49, provided with an inner lining and serves as a preheating and degassing zone 56 for the filled material. A fill level measuring device 88 is arranged in the area of this zone, which can also be combined with a temperature sensor. As a result, the course of the process, in particular the throughput rate and also the process temperature, can be monitored and, if necessary, influenced.



  Below the preheating and degassing zone is a lower shaft part 57, which is equipped with a highly refractory lining 58 and which has a firebox 65. This is formed from a conical constriction 59 which narrows from top to bottom and a conical constriction 60 which adjoins it from the bottom upwards. The oxidation and reduction zones 70 form in this area.



  A cylindrical cavity 66 extends between the shaft casing 47 and the upper and lower shaft parts 55 and 57 of smaller outside diameter, which extends from the lower edge of the lower shaft part 57 to the head plate 49. In this cavity 66, the lean gas produced and drawn down at 64 pulls upwards and heats the material present in the preheating zone 56, after which it passes through the lean gas collecting pipes 67 and the ring line 68 into the lean gas discharge line 77.



  The reaction air or an inert gas is fed into the reactor shaft 55, 57 through an air inlet pipe 63 which runs vertically and runs centrally in the vertical axis A of the reactor 41 and which extends down to the beginning of the firebox 65 and which is connected to the riser pipe 62. The reaction air is sucked in in the area of the openings 44, which are left free in the frame casing 43 surrounding the frame stand 42 in the area of the foundation. Between this casing 43 and the cylindrical manhole casing 47, an annular space 61 is created, through which the sucked-in air rises, heats up and enters the riser 62.



  It is essential for the process control in the generator that the counter-cone 71, which can be inserted into the firebox 65 from below, is concentric with the vertical axis A at the upper end of a lifting rod 72, which is sealed and can be raised and lowered in a vertical guide 73. The lower part of the vertical guide 73 is designed in a manner not shown as a hydraulic lifting cylinder. The hydraulic drive consists of the motor 84, the hydraulic pump 82 and the expansion tank 83. Furthermore, a rotary drive with a motor 78 is arranged such that it acts directly on the lifting rod 72.



  The counter cone 71 can be set so that the conical ring-shaped passage 69 is larger or smaller. The combination of firebox 65 with counter cone 71 acts as an adjustable grate element which can be adapted to the nature, in particular the grain size, of the feed material. The ash parts fall through the passage 69 and reach the ash chamber 76 located above the ash chamber lock 91, 92, 93, where it accumulates on the upper flat slide 92. The ash chamber 76 has an inclined surface 74 which is penetrated by the vertical guide 73 of the lifting rod 72 and is sealed against this by the stuffing box 75. Furthermore, this inclined surface is designed steep enough and coated in such a way that ash bridging does not occur.



   The ash chamber lock consists of the upper ash chamber flat slide 92 and the lower ash room flat slide 93, between which the ash room 91 can be closed airtight upwards and downwards. The ash is emptied - like the material loading - periodically, whereby an amount of ash is always drained from the ash chamber 76 into the ash room 91 and from there opens and closes the lower ash chamber flat slide 93 into the collection and transport container 94.



  A sensor 87 is arranged in the ash chamber, which reports a certain fill level and initiates the sluicing of this amount of ash. After a larger amount of ash has been passed through and accumulated in the transport container 94, the latter is removed and exchanged for an empty container.

Claims

1.Fuel gas generator, for the production of weak gas by gasification of organic particulate solids, in particular fossil fuels or inorganic substances in a reactor shaft with a fuel feed element and with a reaction air supply in the shaft head and between this and an ash discharge layered a preheating zone, a degassing zone, one Oxidation zone and a reduction zone and in its area arranged lean gas discharge openings with at least one lean gas discharge line connected to this, characterized by a) a construction of the reactor shaft (55, 57) which is gas-tight and has a high refractory lining except for the lean gas discharge openings (65, 66, 67), b) a gas-tight feed lock (51, 52, 53) for fuel supply,

c) in the middle region of the reactor shaft a conical narrowing to a firebox (65) to approximately two thirds to one quarter of the inner diameter of the shaft to retain the layer of charcoal material formed by degassing and burning by slow oxidation, d) a circular or ring-shaped grate element (60, 69, 71) which closes off the adjoining reduction zone (70) and closes an ash chamber (76) at the top, e) at least one lean gas discharge opening (64) in the region of the reactor shaft (57) below the grate element (60, 69, 71), f) an ash chamber lock (91, 92, 93) arranged below the gas-tight ash chamber (76) for periodically opening a passage to a room for the ash removal, g) one below the ash room lock (91, 92,

93) provided ash collection and removal device (94).

2. Fuel gas generator according to claim 1, characterized in that the firebox (65) is formed from a conical constriction (59) narrowing from top to bottom and a conical constriction (60) adjoining this from bottom to top.

3. Fuel gas generator according to claim 2, characterized in that in the conical constriction (59) of the firebox (65) narrowing from the bottom upwards, a counter cone (71) can be inserted concentrically to a greater or lesser extent, and thereby an annular passage forming the grate element (69) of variable cross section can be produced.

4th

Fuel gas generator according to Claim 3, characterized in that the counter cone (71) is arranged at the upper end of a lifting rod (72) which is guided centrally in the reactor shaft and is equipped with a lifting drive (81 to 84).

5. Fuel gas generator according to claim 4, characterized in that the counter cone (71) is rotatable and its lifting rod (72) is additionally equipped with a rotary drive (78).

6. fuel gas generator according to claim 5, characterized in that the gas-tight feed lock (51, 52, 53) from two in the shaft head (50) above and below a feed container (51) arranged, this down to the reactor shaft (55) and up to an upstream fuel delivery device (54) closing, mutually openable and closable, sealed in their guides or rotary valves (52, 53).

7.

Fuel gas generator according to Claim 1, characterized in that the reaction air or inert gas supply is designed as an air introduction pipe (63) which runs centrally in the vertical axis (A) of the reactor and extends into the initial region of the fire box (65).

8. Fuel gas generator according to claims 1 and 7, characterized in that in the feed chamber (51) and in the preheating zone (56) in the reactor shaft (55) each have at least one level measuring and display device (89) arranged by means of which a Control device, the delivery capacity of the loading device (54) can be influenced and the loading lock (52, 53) can be controlled.

9.

Fuel gas generator according to claim 1, characterized in that above and in the area of the fire box (65) thermocouples for temperature control are arranged in the preheating, the degassing and the oxidation zone.

10. Fuel gas generator according to claim 9, characterized in that by means of the measurement results of the thermocouples, the air quantity supply can be influenced by changes in cross-section of the air openings (44).

11. Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that the fan suction power in the lean gas discharge line (77) can be influenced by means of the measurement results of the thermocouples.

12. Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that the oxygen content of the reaction air or inert gas supply can be influenced by means of the measurement results of the thermocouples.

13.

Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that the shaft casing (47) of the generator (41) with the gas-tight generator shaft (55, 57) and the material feeding devices is arranged in a frame which consists of frame stands (42) and frame beams connecting them ( 45) exists.

14. Fuel gas generator according to claim 13, characterized in that the generator shaft casing (47) is attached to the frame cross members (45) by means of flexible holders (46).

15. Fuel gas generator according to claim 13, characterized in that the frame consisting of the frame stands (42) and the frame cross members (45) is completely surrounded by a frame casing (43), only the air openings (44) in the Serve area of the foundation for air access.

16.

Fuel gas generator according to claim 13, characterized in that an annular space (61) between the frame casing (43) and the shaft casing (47) serves for the reaction supply air supply and is connected to the riser pipe (62) and the air introduction pipe (63).

17. Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that between the shaft casing (47) and the upper and lower part of the reactor shaft (55, 57) there is a vertical gas-tight cylindrical cavity (66) through which the at the lower end of the lower reactor shaft ( 57) withdrawing lean gas escaping upwards and into the lean gas collecting pipes connected to the cavity (66).

18th

Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that suspended below the lower reactor shaft part (57) is a gas-tight ash chamber (76) and below this an ash chamber (91) which closes gas-tightly at the top and bottom and is formed from flat or rotary valves (92, 93) Ash room lock are arranged. 1.Fuel gas generator, for the production of weak gas by gasification of organic particulate solids, in particular fossil fuels or inorganic substances in a reactor shaft with a fuel feed element and with a reaction air supply in the shaft head and between this and an ash discharge layered a preheating zone, a degassing zone, one Oxidation zone and a reduction zone and in its area arranged lean gas discharge openings with at least one lean gas discharge line connected to this, characterized by a) a construction of the reactor shaft (55, 57) which is gas-tight and has a high refractory lining except for the lean gas discharge openings (65, 66, 67), b) a gas-tight feed lock (51, 52, 53) for fuel supply,

93) provided ash collection and removal device (94). 2. Fuel gas generator according to claim 1, characterized in that the firebox (65) is formed from a conical constriction (59) narrowing from top to bottom and a conical constriction (60) adjoining this from bottom to top. 3. Fuel gas generator according to claim 2, characterized in that in the conical constriction (59) of the firebox (65) narrowing from the bottom upwards, a counter cone (71) can be inserted concentrically to a greater or lesser extent, and thereby an annular passage forming the grate element (69) of variable cross section can be produced. 4th

Fuel gas generator according to Claim 3, characterized in that the counter cone (71) is arranged at the upper end of a lifting rod (72) which is guided centrally in the reactor shaft and is equipped with a lifting drive (81 to 84). 5. Fuel gas generator according to claim 4, characterized in that the counter cone (71) is rotatable and its lifting rod (72) is additionally equipped with a rotary drive (78). 6. fuel gas generator according to claim 5, characterized in that the gas-tight feed lock (51, 52, 53) from two in the shaft head (50) above and below a feed container (51) arranged, this down to the reactor shaft (55) and up to an upstream fuel delivery device (54) closing, mutually openable and closable, sealed in their guides or rotary valves (52, 53). 7.

Fuel gas generator according to Claim 1, characterized in that the reaction air or inert gas supply is designed as an air introduction pipe (63) which runs centrally in the vertical axis (A) of the reactor and extends into the initial region of the fire box (65). 8. Fuel gas generator according to claims 1 and 7, characterized in that in the feed chamber (51) and in the preheating zone (56) in the reactor shaft (55) each have at least one level measuring and display device (89) arranged by means of which a Control device, the delivery capacity of the loading device (54) can be influenced and the loading lock (52, 53) can be controlled. 9.

Fuel gas generator according to claim 1, characterized in that above and in the area of the fire box (65) thermocouples for temperature control are arranged in the preheating, the degassing and the oxidation zone. 10. Fuel gas generator according to claim 9, characterized in that by means of the measurement results of the thermocouples, the air quantity supply can be influenced by changes in cross-section of the air openings (44). 11. Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that the fan suction power in the lean gas discharge line (77) can be influenced by means of the measurement results of the thermocouples. 12. Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that the oxygen content of the reaction air or inert gas supply can be influenced by means of the measurement results of the thermocouples. 13.

Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that the shaft casing (47) of the generator (41) with the gas-tight generator shaft (55, 57) and the material feeding devices is arranged in a frame which consists of frame stands (42) and frame beams connecting them ( 45) exists. 14. Fuel gas generator according to claim 13, characterized in that the generator shaft casing (47) is attached to the frame cross members (45) by means of flexible holders (46). 15. Fuel gas generator according to claim 13, characterized in that the frame consisting of the frame stands (42) and the frame cross members (45) is completely surrounded by a frame casing (43), only the air openings (44) in the Serve area of the foundation for air access. 16.

Fuel gas generator according to claim 13, characterized in that an annular space (61) between the frame casing (43) and the shaft casing (47) serves for the reaction supply air supply and is connected to the riser pipe (62) and the air introduction pipe (63). 17. Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that between the shaft casing (47) and the upper and lower part of the reactor shaft (55, 57) there is a vertical gas-tight cylindrical cavity (66) through which the at the lower end of the lower reactor shaft ( 57) withdrawing lean gas escaping upwards and into the lean gas collecting pipes connected to the cavity (66). 18th

Fuel gas generator according to claim 10, characterized in that suspended below the lower reactor shaft part (57) is a gas-tight ash chamber (76) and below this an ash chamber (91) which closes gas-tightly at the top and bottom and is formed from flat or rotary valves (92, 93) Ash room lock are arranged.