DE1014274B

DE1014274B - Method and device for direct heat treatment of solid or liquid fuels

Info

Publication number: DE1014274B
Application number: DEW14927A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Kfm Ludwig Weber
Original assignee: LUDWIG WEBER DIPL KFM
Current assignee: LUDWIG WEBER DIPL KFM
Priority date: 1954-09-21
Filing date: 1954-09-21
Publication date: 1957-08-22

Description

Verfahren und Vorrichtung zur unmittelbaren Wärmebehandlung von festen oder flüssigen Brennstoffen Das Verfahren und die Anlage beziehen sich auf die unmittelbare Wärmebehandlung von festen oder flüssigen Brennstoffen sowie von Gemischen aus derartigen Stoffen zwecks Erzeugung von Gasen von hohem Heizwert, wobei diese Stoffe mit in Umlauf gehaltenen körnigen Wärmeträgern vermischt und nach vollzogenem Wärmeaustausch wieder davon abgetrennt werden und die Wärmebehandlung in mehreren übereinander angeordneten Kammern erfolgt. Das Verfahren bezieht sich vorzugsweise auf folgende Arten der Gaserzeugung: Entteerung und Entgasung von fc;strn bituminösen Brennstoffen bei gleichzeitiger Wassergaserzeugung aus einem Teil des dabei entstehenden Entgasungrückstandes, d. h. des Schwel- oder Hochtemperaturkokses, sowie einer damit verbundenen zeitweiligen oder dauernden Eigenteervergasung, ferner die thermische Spaltung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, beispielsweise zur Stadtgaserzeugung aus Teeren, Heizölen od. dgl., schließlich die Erzeugung von Gasen von hohem Heizwert aus Gemischen von festen und flüssigen Brennstoffen.Method and device for direct heat treatment of solids or liquid fuels The process and the facility relate to the immediate Heat treatment of solid or liquid fuels and mixtures of these Substances for the production of gases with a high calorific value, these substances with in Circulating granular heat carriers mixed and after the heat exchange has taken place be separated from it again and the heat treatment in several on top of each other arranged chambers takes place. The method preferably relates to the following Types of gas generation: tar removal and degassing of fc; strn bituminous fuels with simultaneous generation of water gas from part of the resulting degassing residue, d. H. of the smoldering or high-temperature coke, as well as an associated temporary or permanent self-tar gasification, furthermore the thermal splitting of liquids Hydrocarbons, for example to generate urban gas from tars, heating oils or. Like., Finally, the production of gases of high calorific value from mixtures of solid and liquid fuels.

Da derartige endotherm verlaufende Stoffumwandlungen meist erst in Temperaturbereichen oberhalb von 700°, etwa zwischen 700 und 1200°, stattfinden, so wird in doppelter Hinsicht Wärme benötigt, nämlich einmal, um die thermisch zu behandelnden Stoffe auf die erforderlichen Temperaturhöhen zu erhitzen und sodann, um den durch die endothermen Stoffumwandlungen verursachten starken Wärmeverbrauch ständig und ausreichend zu ergänzen. Somit kommt sowohl dem Ort und der Art der Wärmeerzeugung als auch dem Transport dieser Wärme von der Wärmeduelle zum Ort des Wärmeverbrauches sowie der Art und Wirksamkeit der Übertragung dieser Wärme auf die thermisch zu behandelnden Stoffe eine besondere Bedeutung zu. Eine wirksame Verbesserung der bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen vorzuschlagen, ist der Zweck der Erfindung.Since such endothermic material transformations usually only occur in Temperature ranges above 700 °, approximately between 700 and 1200 °, take place, so heat is needed in two respects, namely once to thermally to heat the treated substances to the required temperature levels and then, the high heat consumption caused by the endothermic metabolism to be constantly and adequately supplemented. Thus comes both the place and the nature of the Heat generation as well as the transport of this heat from the heat source to the location of the Heat consumption and the type and effectiveness of the transfer of this heat the substances to be thermally treated are of particular importance. An effective one To propose improvement of the previously known methods and devices the purpose of the invention.

Es wurde schon vorgeschlagen, Erdgas und andere wasserstoffreiche, vorzugsweise gasförmige Brennstoffe durch Behandlung mit beweglichen Wärmeträgern bei hohen Temperaturen in Wasserstoff und Kohlenstoff zu spalten, um ein kohlenoxydreiches Gas mit einem bestimmten Kohlenoxyd-Wasserstoff-Verhältnis zu erzeugen, das zur Reduktion von Erzen, vorzugsweise von Eisenerzen, geeignet ist. Die Durchführung dieses Verfahrens soll in mehreren, übereinander angeordneten Kammern derart erfolgen, daß in der obersten Kammer die Wärmeträger durch Verbrennen von Wasserstoff oder einem Gemisch von Wasserstoff und Erdgas aufgeheizt werden. Bei diesem älteren Verfahren soll demnach ein sehr hochheizwertiges Gas, nämlich Erdgas, in Gase von erheblich n?eidrigerem Heizwert aufgespalten werden, weil diese Spaltgase sich besser zur Reduktion von Erzen eignen als das hochheizwertige Erdgas. Es handelt sich demnach um eine grundsätzlich andere Aufgabe als bei dem neuen Verfahren, durch das aus festen oder flüssigen Brennstoffen hochheizwertige Gase erzeugt werden sollen. Daher ist auch die zur Durchführung des älteren Verfahrens vorgeschlagene Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens mit seiner gegensätzlichen Aufgabenstellung ungeeignet.It has already been proposed to use natural gas and other hydrogen-rich, preferably gaseous fuels by treatment with movable heat carriers at high temperatures to split into hydrogen and carbon to form a carbon oxide-rich To produce gas with a certain carbon oxide-hydrogen ratio, which is used for Reduction of ores, preferably iron ores, is suitable. The implementation this process should take place in several chambers arranged one above the other in such a way that that in the uppermost chamber the heat transfer medium by burning hydrogen or a mixture of hydrogen and natural gas. With this older method should therefore be a very high calorific gas, namely natural gas, in gases of considerable be split up due to the lower calorific value, because these fission gases are better used Reduction of ores are suitable as the high-quality natural gas. It is accordingly a fundamentally different task than with the new process through which solid or liquid fuels with high heating quality gases are to be generated. Therefore is also the device proposed for carrying out the older method to carry out the new procedure with its conflicting tasks not suitable.

Es ist ferner vorgeschlagen worden, Wassergas aus festen Brennstoffen unter Verwendung von mehreren, übereinander angeordneten Kammern und unter Verwendung von im Kreislauf geführten Wärmeträgern zu erzeugen. In der obersten Kammer werden die Wärmeträger durch heiße Gase aufgeheizt, die außerhalb der Vorrichtung in einer fremden Wärmequelle erzeugt worden sind. In einer darunter befindlichen Kammer werden sodann die erhitzten M'ärmeträger mit dem zu vergasenden festen Brennstoff gemischt, und dieser wird unter Einwirkung von gleichzeitig im G-eglci-istrom durch das Gemisch hindurchgeführten Wasserdampf vergast. Das verbleibende Gemisch aus Wärmeträger und Brennstoffrückstand wandert in die unterste Kammer, wo es durch Einleiten von kalter Luft gekühlt wird; anschließend wird die Asche abgetrennt, und die gekühlten Wärmeträger werden durch eine Fördereinrichtung zur obersten Kammer zurückgebracht, um dort durch heiße Fremdgase erneut aufgeheizt zu werden. Dieser ältere Vorschlag ist ausschließlich auf die Wassergaserzeugung aus festen Brennstoffen abgestellt und tatsächlich auch nur dafür geeignet. Für die Erzeugung von hochheizwertigen Gasen, wie Stadt- oder Ferngas, aus festen oder flüssigen Brennstoffen oder deren Gemischen sind Verfahren und Vorrichtung völlig ungeeignet. Sehr nachteilig ist ferner der Umstand, daß einerseits zur Aufheizung der Wärmeträger die aus einer fremden Wärmequelle stammenden heißen Gase dienen müssen und daß ferner in der untersten Kammer die Kühlung der Wärmeträger unter Vernichtung von deren Wärmeinhalt vorgenommen wird. Beide Maßnahmen verhindern die Erzielung eines befriedigenden wärmewirtschaftlichen Wirkungsgrades; ein technischer Fortschritt kann auf diesem Weg nicht erzielt werden.It has also been proposed to use solid fuel water gas using several chambers arranged one above the other and using to be generated by circulating heat carriers. Be in the top chamber the heat transfer medium is heated by hot gases outside the device in a external heat source have been generated. Be in a chamber below then the heated heat transfer medium is mixed with the solid fuel to be gasified, and this is under the action of simultaneously in the G-eglci-istrom through the mixture water vapor passed through it is gasified. The remaining mixture of heat transfer medium and fuel residue migrates into the lowest chamber, where it is discharged by cold air is cooled; then the ashes are separated and the cooled ones Heat transfer media are returned to the uppermost chamber by a conveyor, to be reheated there by hot foreign gases. That older suggestion is geared exclusively to the generation of water gas from solid fuels and actually only suitable for it. For the production of high-quality Gases, such as town or long-distance gas, from solid or liquid fuels or their Mixtures are processes and device completely unsuitable. very Another disadvantage is the fact that on the one hand to heat the heat transfer medium the hot gases coming from a foreign heat source must serve and that further in the lowest chamber, the cooling of the heat transfer media with the destruction of their Heat content is made. Both measures prevent the achievement of a satisfactory one thermal efficiency; a technical advance can be made on this Way cannot be achieved.

Demgegenüber ist das Ziel der Erfindung, hochheizwertige Gase, wie Stadt- oder Ferngas od. dgl., wahlweise aus festen oder flüssigen Brennstoffen oder aus deren Gemischen herzustellen, ohne jedoch auf eine fremde Wärmequelle angewiesen zu sein und unter voller Ausnutzung des in den Wärmeträgern nach Abschluß des Vergasungsvorganges noch enthaltenen wertvollen Wärmeinhaltes; eine besonders hohe Wärmewirtschaftlichkeit des neuen Verfahrens, die oftmals einen thermischen Wirkungsgrad von 90 v. H. und mehr erreicht, ist eine der günstigen Folgen der erfindungsgemäßen :Maßnahmen. Die Erfindung schlägt insofern einen neuartigen Weg zur Aufheizung der in Umlauf gehaltenen Wärmeträger ein, als sie die Rufheizung durch Verbrennung eines Teiles des innerhalb des Verfahrensganges erzeugten und wirtschaftlich niederwertigsten Produktes vornimmt. Ferner wird die Wärmeübertragung von den Wärmeträgern auf die thermisch zu behandelnden festen oder flüssigen Brennstoffe in zwei völlig getrennte und in sich selbständige und auf zwei grundsätzlich verschiedenen Temperaturhöhen sich abspielenden Vorgänge unterteilt, wobei die eine Temperaturhöhe in der Regel bei 650 bis 750° und die zweite Temperaturhöhe bei etwa 1100 bis 1200° liegt. Dies wirkt sich in der zur Durchführung des Verfahrens bestimmten Vorrichtung so aus, daß bei der Verwendung von drei Kammern in der obersten und in der untersten Kammer zwar aufeinander abgestimmte, jedoch in sich selbständige endothernie Prozesse ablaufen, von denen jeder für sich durch eine Wärmeübertragung durch die Wärmeträger ermöglicht wird, wogegen in einer zwischengeschalteten besonderen:Kam:mer ein exotharmerVorgang abläuft, nämlich die Verbrennung eines Teiles des in der obersten Kammer erzeugten festen, brennbaren Rückstandes (Schwel-, Teer- oder Ölkoks) aus dem festen oder flüssigen Brennstoff. Durch die bei dieser Verbrennung frei werdende Wärme werden sowohl die Wärmeträger selbst als auch der damit vermischte restliche feste Rückstand so hoch aufgeheizt und ein solcher Wärmevorrat nach Menge und Temperaturhöhe darin gespeichert, daß damit der gesamte Wärmebedarf sowohl in der darunter befindlichen Kammer mit einer Temperaturhöhe von 1100 bis 1200° als auch anschließend in der obersten Kammer mit einer Temperaturhöhe von 650 bis 750° vollständig und zeitgerecht gedeckt werden kann.In contrast, the aim of the invention is, high-heating gases, such as Town or long-distance gas or the like, optionally from solid or liquid fuels or from their mixtures, but without relying on an external heat source to be and taking full advantage of the heat transfer medium after completion of the gasification process valuable heat content still contained; a particularly high heat economy of the new process, which often has a thermal efficiency of 90%. Dog achieved more is one of the beneficial consequences of the measures according to the invention. the The invention thus proposes a novel way of heating the circulating A heat transfer medium when they call heating by burning part of the inside of the course of the process produced and economically lowest-quality product. Furthermore, the heat transfer from the heat carriers to those to be treated thermally solid or liquid fuels in two completely separate and self-contained and processes taking place at two fundamentally different temperature levels divided, with the one temperature level usually at 650 to 750 ° and the second temperature level is about 1100 to 1200 °. This has an effect on the Carrying out the method specific device so that when using of three chambers in the uppermost and in the lowest chamber, although coordinated, however, self-contained endothernia processes take place, each of which is separate is made possible by a heat transfer through the heat transfer medium, whereas in one Intermediate special: Kam: mer an exothermic process takes place, namely the Combustion of part of the solid, combustible material produced in the uppermost chamber Residue (smoldering, tar or oil coke) from the solid or liquid fuel. Due to the heat released during this combustion, both the heat transfer medium itself as well as the remaining solid residue mixed with it heated up so high and such a heat supply according to quantity and temperature level is stored in that so that the entire heat requirement both in the chamber below with a Temperature level from 1100 to 1200 ° as well as then in the top chamber with a temperature level of 650 to 750 ° can be covered completely and in a timely manner can.

Diese Unterteilung der Wärmebehandlung der festen oder flüssigen Brennstoffe in zwei Stufen gilt die Möglichkeit, die in jeder Stufe entstehenden dampf-und gasförmigen Erzeugnisse für sich zu gewinnen. So können beispielsweise die in der obersten Kammer in einer Temperaturhöhe von 650 bis 750° aus festen bituminösen Brennstoffen schonend gewonnenen Kohlenwertstoffe oder die aus flüssigen Brennstoffen ausgetriebenen Leichtöle durch ihre sofortige Ableitung aus der Kammer und dem weiteren Verfahrensgang vor jeder schädlichen Überhitzung bewahrt werden, so daß ihre wertvollen Eigenschaften erhalten bleiben. Es kann vorteilhaft sein, dem in der untersten Kammer befindlichen, auf 1100 bis 1200° erhitzten Gemisch aus Wärmeträgern und Schwelkoks od. dgl. geeignete feste, flüssige, dampf- oder gasförmige Stoffe, wie Wasserdampf, Kalk usw., oder die aus der obersten Kammer besonders abgezogenen dampf- und/oder gasförmigen Erzeugnisse zuzuleiten, um beispielsweise die Gasausbeute zu erhöhen oder um die Zusammensetzung der zu erzeugenden Gase zu beeinflussen oder um unerwünschte Stoffe, wie Schwefel, zu binden und unschädlich zu machen.This division of the heat treatment of solid or liquid fuels In two stages there is the possibility of the vaporous and gaseous substances produced in each stage To win over products. For example, those in the top chamber at a temperature of 650 to 750 ° from solid bituminous fuels gently recovered carbon materials or the light oils expelled from liquid fuels by their immediate derivation from the Chamber and the further course of the proceedings any harmful overheating can be preserved, so that their valuable properties remain. It can be advantageous to use the to 1100 to 1200 ° heated mixture of heat carriers and low-temperature coke od. The like. Suitable solid, liquid, vaporous or gaseous substances such as water vapor, lime, etc., or the steam and / or gaseous products specially drawn off from the uppermost chamber to be fed in, for example, to increase the gas yield or to improve the composition to influence the gases to be generated or to avoid undesirable substances such as sulfur, to bind and render harmless.

In der Regel ist es zweckmäßig, in der zweiten Kammer als Brennstoff zur Erzeugung der im Verfahren benötigten Wärmemengen den in der obersten Kammer erzeugten Schwel-, Teer- oder Ölkoks zu verwenden, weil er meist der wirtschaftlich niederwertigste der in der obersten Kammer bzw. der bei der ersten Z\'ärmel)ehandluiig anfallenden Erzeugnisse ist. Jedoch bietet das Verfahren und die Vorrichtung auch die Möglichkeit, an Stelle des festen Rückstandes Teile der aus der obersten Kammer abgezogenen dampf- und/oder gasförmigen Erzeugnisse in die zweite Kammer einzuführen, um durch ihre Verbrennung den Wärmebedarf des Verfahrens und der Anlage zu decken.As a rule, it is expedient to use the second chamber as fuel in the uppermost chamber to generate the amount of heat required in the process produced smoldering, tar or oil coke because it is mostly economical the lowest value one in the uppermost chamber or that of the first sleeve resulting products is. However, the method and apparatus also offer the possibility of replacing the solid residue with parts of the top chamber to introduce withdrawn steam and / or gaseous products into the second chamber, in order to cover the heat requirements of the process and the system through their combustion.

Da sich in jeder der drei Kammern ein andersartiger thermischer Vorgang abspielt, so sind zu deren vollständigem Ablauf unterschiedliche Verweilzeiten des Gemisches aus Wärmeträgern und thermisch zu behandelndem Brennstoff in den einzelnen Kammern erforderlich. Durch die Verwendung von Kammern von unterschiedlicher und an die jeweils erforderlichen Verwilzeiten angepaßter Größe läßt sich diesem Erfordernis Rechnung tragen.Since there is a different thermal process in each of the three chambers takes place, different dwell times of the Mixture of heat carriers and fuel to be thermally treated in the individual Chambers required. By using chambers of different and size adapted to the required Verwilzeiten can meet this requirement Take into account.

Es ist an sich bekannt, daß manche Arten der Gaserzeugung günstiger ablaufen, wenn sie unter Druck, z. B. 20 atü, durchgeführt werden. Im Rahmen der Erfindung kann von dieser Erfahrung in der Weise ein vorteilhafter Gebrauch gemacht werden, daß eine oder mehrere Kammern, z. B. die oberste oder die unterste Kammer, unter einem derartig erhöhten Druck gehalten werden.It is known per se that some types of gas generation are cheaper expire when under pressure, e.g. B. 20 atü, be carried out. As part of the Invention can make advantageous use of this experience in such a way be that one or more chambers, e.g. B. the top or bottom chamber, be kept under such increased pressure.

Ein Gemisch aus Wärmeträgern und einem thernlisch zu behandelnden Stoff kann sich unter ungünstigen Verhältnissen so dicht lagern, daß ein ausreichend störungsfreier Durchtritt von Gasen und Dämpfen, die bestimmte Reaktionen innerhalb dieses Gemisches bewirken sollen, verhindert wird. Das Verfahren und die Vorrichtung bieten die Möglichkeit, ein zu dicht liegendes Gemisch dadurch ausreichend aufzulockern, daß dampf- oder gasförmige Stoffe entweder unter einem gleichbleibenden Druck oder pulsierend in das Gemisch eingeführt werden.A mixture of heat carriers and one to be treated thermally Under unfavorable conditions, the substance can be stored so tightly that a sufficient trouble-free passage of gases and vapors, certain reactions within to cause this mixture is prevented. The method and the device offer the possibility of loosening up a mixture that is too dense, that vapor or gaseous substances either under a constant pressure or pulsed into the mixture.

Die Ausgestaltung der Vorrichtung und die Anordnung der drei Kammern innerhalb derselben ist den verschiedenen endothermen und exothermen Vorgängen angepaßt. Die drei Kammern sind in der Regel untereinander angeordnet. Die einzelnen Kammern sind zwar an sich räumlich selbständig, jedoch durch lotrechte Kanäle od. dgl. derart miteinander verbunden, daß der im Kreislauf gehaltene Strom der Wärmeträger sowie die mit denselben vermischten festen oder flüssigen Stoffe - vorzugsweise durch ihr eigenes Schwergewicht - nacheinander die drei Kammern von oben nach unten durchwandern, worauf die unten angelangten Wärmeträger von den mit ihnen vermischten festen Stoffen abgetrennt und durch eine Förderanlage wieder nach oben gebracht werden.The design of the device and the arrangement of the three chambers within it is adapted to the various endothermic and exothermic processes. The three chambers are usually arranged one below the other. The individual chambers are spatially independent per se, but through vertical channels or the like interconnected that the circulating stream of heat transfer media as well the solid or liquid substances mixed with the same - preferably through their own heavyweight - wander through the three chambers one after the other from top to bottom, whereupon the heat transfer medium reached below from the solid substances mixed with them separated and brought back up by a conveyor system.

Der grundsätzliche Ablauf des Verfahrens in einer derartigen Anlage sei an Hand der Abbildung beschrieben, wobei die thermische Behandlung einer bituminösen Steinkohle von 0 bis 3 mm Körnung einschließlich Wassergaserzeugung aus einem Teil des in der obersten Kammer erzeugten Schwelkokses und die Eigente°rvergasung als Aufgabe gestellt sei und keramische Kugeln von 15 bis 20 mm Durchmesser als Wärmeträger dienen.The basic procedure of the process in such a plant is described with reference to the figure, whereby the thermal treatment of a bituminous coal with a grain size of 0 to 3 mm including water gas generation from part of the low-temperature coke produced in the uppermost chamber and the self-gasification are set as the task and ceramic balls with a diameter of 15 to 20 mm serve as heat transfer media.

Der Innenraum eines beispielsweise rechteckigen Schachtofens 1 wird durch zwei an den Längsseiten angebrachte Konsolen oder ähnliche Einbauten 2 und 3 in drei räumlich getrennte Kammern I, II und III unterteilt, welche durch die lotrechten Kanäle 4 und 5 mitetinander verbunden sind. Während in den Kammern I und III unter Luftabschluß die wärmeverbrauchenden (endothermen) Prozesse stattfinden, wird in der Kammer II die hierfür erforderliche Wärme erzeugt.The interior of a, for example, rectangular shaft furnace 1 is by two brackets or similar fixtures 2 and 3 divided into three spatially separated chambers I, II and III, which are divided by the vertical channels 4 and 5 are connected to each other. While in chambers I and III the heat-consuming (endothermic) processes take place in the absence of air, the heat required for this is generated in chamber II.

Am oberen Ende des Schachtofens 1 und damit der Kammer I sind zwei Beschickungsvorrichtungen angebracht, nämlich 6 zum Eintrag der thermisch zu behandelnden bituminösen Feinkohle und 7 zum Eintrag der normalerweise 650 bis 750° heißen Wärmeträger, und zwar im vorliegenden Falle in etwa der dreifachen Gewichtsmenge im Verhältnis zur Feinkohle. Die Wärmeträger und die Feinkohle vermischen sich sogleich nach Eintritt in die Kammer I und durchwandern dieselbe gemeinsam von oben nach unten. Infolge der unmittelbaren und stets wechselnden gegenseitigen Berührung tritt ein intensiver Wärmeaustausch ein, wodurch die Feinkohle geschwelt, d. h. in ihre festen und flüssigen bzw. dampf- und gasförmigen Bestandteile zerlegt wird. Das Gemisch aus dampf-und gasförmigen Kohlenwertstoffen wird bei 8 aus der Kammer I abgezogen und entweder durch die Rohrleitung 9 unmittelbar der Kammer III zugeführt oder aber erst in einer Kondensationsanlage getrennt und lediglich der Teer einer Weiterverarbeitung in der Kammer III unterworfen.At the upper end of the shaft furnace 1 and thus the chamber I are two Loading devices attached, namely 6 for the entry of the thermally treated bituminous fine coal and 7 for the input of the normally 650 to 750 ° hot heat transfer medium, in the present case in about three times the amount by weight in proportion to fine coal. The heat transfer medium and the fine coal mix immediately after entry into chamber I and walk through it together from top to bottom. As a result the immediate and ever-changing mutual contact becomes more intense Heat exchange, whereby the fine coal smoldered, d. H. in their solid and liquid or vapor and gaseous components are broken down. The mixture of steam and gaseous carbon is withdrawn from chamber I at 8 and either fed through the pipe 9 directly to the chamber III or only in one Separate condensation plant and only the tar for further processing in subject to Chamber III.

Der entteerte und entgaste Rückstand, der Schwelkoks, bleibt mit dem Wärmeträger vermischt. Infolge des inzwischen eingetretenen Temperaturausgleiches zwischen Wärmeträger und Schwelkoks beträgt die Temperatur des Gemisches nunmehr gleichmäßig etwa 500 bis 550°, und mit dieser Temperatur tritt das stetig abwärts wandernde Gemisch durch den Kanal 4 in die Kammer II ein.The tarred and degassed residue, the coke, remains with the Mixed heat transfer medium. As a result of the temperature equalization that has now occurred the temperature of the mixture is now between the heat transfer medium and the low-temperature coke evenly about 500 to 550 °, and with this temperature it goes steadily downwards migrating mixture through channel 4 into chamber II.

Bei 10 wird eine begrenzte Menge von Verbrennungsluft in die Kammer II eingeführt und ein bestimmter Teil des zwischen den Wärmeträgern verteilten Schwelkokses damit verbrannt. Durch die dabei frei werdende Verbrennungswärme wird das Geniisch aus Wärmeträger und restlichem Schwelkoks auf die angestrebte Temperatur, z. B. 1100 bis 1200', aufgeheizt. Die heißen Verbrennungsgase werden bei 11 aus der Kammer 1I abgeführt. Ihr hoher Wärmeinhalt wird zweckinäßigerweise innerhalb des Verfahrens weiter ausgenutzt, sei es in einem -,'#bhitzekessel 12 zur Erzeugung des in der Kammer III benötigten Wasserdampfes oder zur zusätzlichen Rufheizung 13 des Wärmeträgers auf seinem Weg von der Kammer III zu der Kammer I. Durch die Leitung 14 werden die heißen Verbrennungsgase entweder zum Abhitzekessel 12 oder zum Wärmeträgererhitzer 13 gebracht, während der im Abhitzekessel 12 erzeugte Wasserdampf durch die Leitung 15 der Kammer III zugeführt wird.At 10 a limited amount of combustion air is introduced into the chamber II introduced and a certain part of the smoldering coke distributed between the heat carriers burned with it. The heat of combustion that is released in the process makes it genius from heat transfer medium and remaining low-temperature coke to the desired temperature, e.g. B. 1100 to 1200 ', heated. The hot combustion gases exit the chamber at 11 1I discharged. Their high heat content is expediently within the process further exploited, be it in a -, '# bhitzekessel 12 for generating the in the Chamber III required steam or for additional call heating 13 of the heat transfer medium on its way from chamber III to chamber I. Through line 14, the hot combustion gases either to the waste heat boiler 12 or to the heat transfer heater 13 brought, while the steam generated in the waste heat boiler 12 through the line 15 is fed to the chamber III.

Das je nach dem Ausmaß der Schwelkoksverbrennung auf 1100 oder 1200' erhitzte Gemisch aus Wärmeträger und restlichem Schwelkoks wandert durch den Kanal 5 in die Kammer III und bringt infolge seiner hohen Temperatur sowie der hohen spezifischen Wärmekapazität seiner Bestandteile eine große und leicht berechenbare Wärmemenge oberhalb von 700 bis 800° mit, die nun zur Deckung der oberhalb dieser T einperaturen ablaufenden endothermen Stoffumwandlungen unmittelbar zur Verfügung steht. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich darum, die in der Kammer I erzeugten, bei 8 daraus abgezogenen und durch die Leitung 9 der Kammer III zugeführten dampf- und gasförmigen Schwelerzeugnisse in ein permanentes Gas umzuformen und gleichzeitig eine solche Menge von Wassergas aus dem heißen Schwelkoks bzw. dem bei der Teervergasung entstehenden Teerkoks zu erzeugen, daß ein Mischgas entsteht, das in seiner stofflichen Zusammensetzung und seinem Heizwert etwa der Stadtgasnorm entspricht.Depending on the extent of the coke burning to 1100 or 1200 ' The heated mixture of heat transfer medium and remaining charcoal coke travels through the canal 5 in the chamber III and brings due to its high temperature and the high specific Heat capacity of its components a large and easily calculable amount of heat above 700 to 800 ° with which is now to cover the temperatures above this temperature ongoing endothermic metabolism is immediately available. In the present For example, it concerns those generated in chamber I, with 8 withdrawn therefrom and through the line 9 of the chamber III supplied steam and gaseous carbonization products to transform into a permanent gas and at the same time such an amount of water gas from the hot smoldering coke or the tar coke produced during tar gasification produce that a mixed gas is created, which in its material composition and its calorific value corresponds roughly to the city gas standard.

Zur Erreichung dieses Zieles wird neben den durch die Leitung 9 zugeführten dampf- und gasförmigen Schwelerzeugnissen eine bestimmte Menge des im Abhitzekessel 12 erzeugten Wasserdampfes bei 16 in die Kammer III eingeführt und ebenfalls mit dem dort befindlichen Gemisch aus Schwelkoks undWärmeträgern in unmittelbare Berührung und Reaktion gebracht. Die insgesamt vorhandenen und entstehenden Gase und Dämpf durchströmen das langsam nach untern wandernde Gemisch aus dem verbleibenden Schwelkoks und den Wärmeträgern im Gleichstrom, so daß infolge der abnehmenden Temperatur sowie der dadurch gleichfalls abnehmenden Volumina der Gase und Dämpfe eine Verzögerung ihrer Strömungsgeschwindigkeit und infolgedessen eine vorteilha'f'te Verlängerung der Reaktionszeiten sich ergibt. Am unteren Ende der Kammer III und damit des Schachtofens 1 werden dile Gase und Dämpfe beispielsweise bei 17 nach außen abgezogen, um nach dem Durchgang durch eine Kondensation und Reinigung für die vorgesehene Verwendung zur Verfügung zu stehen.To achieve this goal, in addition to the line 9 supplied steam and gaseous smoldering products a certain amount of in the waste heat boiler 12 generated water vapor at 16 introduced into the chamber III and also with the mixture of smoldering coke and heat carriers located there in direct contact and brought reaction. The total existing and emerging gases and vapors The mixture of the remaining low-temperature coke, which slowly moves downwards, flows through it and the heat carriers in cocurrent, so that as a result of the decreasing temperature as well the volume of gases and vapors, which likewise decrease as a result, is a delay their flow velocity and consequently an advantageous extension the response times results. At the lower end of Chamber III and thus the shaft furnace 1, dile gases and vapors are drawn off to the outside, for example at 17, in order to the passage through a condensation and cleaning for the intended use to be available.

Der untere Abschluß der Kammer III wird durch eine geeignete Trennvorrichtung 18, z. B. ein von außen bewegtes Spaltsieb, gebildet, durch dessen Spalten sowohl die erzeugten Gase und Dämpfe als auch der feinkörnige restliche Schwelkoks ungehindert nach unten durchtreten können, während die gröberkörnigen Wärmeträger zurückgehalten und durch die Bewegung des schräg gestellten Siebes zur Schleuse 19 gebracht und dort von einer Fördereinrichtung 20 in Empfang genommen werden, die sie - gegebenenfalls durch den Zwischenerhitzer 13 hindurch - zur Eintragvorrichtung 7 am Kopfe der Kammer I bringt.The lower end of chamber III is closed by a suitable separating device 18, e.g. B. an externally moved slotted screen formed, both through the columns the generated gases and vapors as well as the fine-grained remaining smoldering coke unhindered can pass down while the coarse-grained heat transfer medium is retained and brought by the movement of the inclined screen to the lock 19 and be received there by a conveyor 20, which they - if necessary through the intermediate heater 13 - to the entry device 7 at the top of the chamber I brings.

Der durch das Sieb 18 hindurchgetretene feinkörnige heiße Schwelkoks wird durch die Transportschnecke 21 aus dem Schachtofen 1 ausgetragen. Er kann entweder gleich in heißem Zustand einer Kesselfeuerung oder einer Vergasungseinrichtung zugeführt werden oder aber nach Abkühlung einer beliebigen Verwendung dienen.The fine-grained hot low-temperature coke that has passed through the sieve 18 is discharged from the shaft furnace 1 by the screw conveyor 21. He can either immediately fed to a boiler furnace or a gasifier in the hot state or serve any use after cooling.

Da die in der Kammer III ablaufenden endothermen Stoffumwandlungen durchschnittlich unterhalb von 700 oder 800' zum Stillstand kommen, so ist die Betriebsführung in der Kammer III derart zu regeln, daß die Wärmeträger mit der im Einzelfall zulässigen Mindesttemperatur, z. B. 750', auf der Trennvorrichtung 18 ankommen und mit dieser Temperatur ausgetragen werden. Da auf dem kurzen Transportweg bis, zur Eintragvorrichtung 7 nur wenig Wärme verlorengeht und unter Umständen sogar noch eine zusätzliche Aufhetzung bei 13 erfolgt, so gelangen damit recht erhebliche und genau regelbare Wärmemengen in die Kammer I. Dieser regelbare Wärmeinhalt der Wärmeträger reicht nach Menge und Temperaturhöhe aus, um die im bereits erwähnten Verhältnis von 1 Gewichtsteil Kohle zu 3 Teilen Wärmeträger zugesetzte bituminöse Feinkohle im gewünschten Umfange zu entteeren und zu entgasen und um damit die Voraussetzungen für einen störungsfreien und erfolgreichen Ablauf des gesamten Verfahrens zu schaffen.Because the endothermic metabolism taking place in chamber III If the average comes to a standstill below 700 or 800 ', that is the operational management to regulate in the chamber III in such a way that the heat transfer medium with the allowable in the individual case Minimum temperature, e.g. B. 750 ', arrive on the separating device 18 and with this Temperature. Since on the short transport route to the entry device 7 only a little heat is lost and possibly even additional incitement takes place at 13, so get quite considerable and precisely controllable amounts of heat into chamber I. This controllable heat content of the heat transfer medium is sufficient according to the amount and temperature level out to the in the already mentioned ratio bituminous fine coal added from 1 part by weight of coal to 3 parts of heat transfer medium to de-tar and degas to the desired extent and thus meet the requirements for a trouble-free and successful course of the entire process.

Wenn an Stelle oder gemeinsam mit dem vorstehend erwähnten bituminösen festen Brennstoff ein flüssiger Brennstoff, wie Heiz- oder Schweröl, einer thermischen Behandlung im Sinne der Erfindung, beispielsweise einer Vergasung, unterworfen werden soll, so wird dieser flüssige Brennstoff entweder gemeinsam mit dem festen Brennstoff durch die am Kopfende der Kammer I befindliche Eintragvorrichtung 6 oder aber durch eine besondere, z. B. seitlich angebrachte Vorrichtung 22 in die Kammer I eingeführt. Die letztere Maßnahme kann dann angebracht sein, wenn die durch die Wärmeübertragung entstehenden und sodann bei 8 abziehenden Gase und Dämpfe einer Gegenstromwirkung gegenüber dem von oben nach unten sinkenden Strom von Wärmeträgern ausgesetzt werden sollen, um ihre thermische Behandlung wirksamer zu gestalten. Der bei einer derartigen Vergasung von flüssigen Brennstoffen entstehende Teer-oder Ölkoks wandert ebenso wie der bei der Schwelung bituminöser fester Brennstoffe entstehende Schwelkoks zusammen mit den Wärmeträgern in die Kammer II und trägt dort durch die Verbrennung eines Teiles seiner Menge zur Wärmeerzeugung und zur Aufheizung der Wärmeträger bei. Der verbleibende Rest wird sodann in der Kammer III zur Wassergaserzeugung herangezogen oder aber bei 21 ausgetragen.When in place of or together with the aforementioned bituminous solid fuel a liquid fuel such as heating or heavy oil, a thermal one Treatment within the meaning of the invention, for example a gasification, are subjected should, this liquid fuel is either together with the solid fuel through the entry device 6 located at the head end of the chamber I or through a special one, e.g. B. laterally mounted device 22 is introduced into the chamber I. The latter measure may be appropriate when the heat transfer gases and vapors produced by a countercurrent effect and then withdrawn at 8 are exposed to the flow of heat carriers falling from top to bottom to make their thermal treatment more effective. The one at such a The tar or oil coke produced by the gasification of liquid fuels also migrates such as the smoldering coke produced during the smoldering of bituminous solid fuels together with the heat transfer medium in chamber II, where it carries through the combustion part of its amount for heat generation and for heating the heat transfer medium at. The remainder is then used in chamber III for generating water gas drawn in or carried out at 21.

Je nach der Beschaffenheit der flüssigen Brennstoffe oder der sonstigen Abfallkohlenwasserstoffe, wie Rückstände der Teer- oder der Erdölaufarbeitung, der Brennstoffhydrierung, Asphalt usw., kann es vorteilhaft sein, an Stelle oder neben feinkörnigen bituminösen Kohlen poröse feinkörnige Stoffe, wie Koksgrus, Braunkohlenschwelkoks od. dgl., gegebenenfalls in angewärmtem Zustand m;it den Kohlenwasserstaffen zu imprägnieren oder sie auf eine sonstige Weise dazu zu bringen, sich mit den flüssigen Brennstoffen vollzusaugen. Alsdann wird dieses Gemisch aus festen und flüssigen Brennstoffen durch die Eintragvorrichtung 6 in die Kammer I eingetragen und dort verfahrensgemäß behandelt. Bei einem derartigen Vorgehen kann in Betracht gezogen werden, den durch die Transportschnecke 21 aus der Kammer III ausgetragenen feinkörnigen Koks unter Ausnutzung seiner infolge der erhöhten Temperatur erheblich gesteigerten Saugfähigkeit mit flüssigen Brennstoffen erneut zu imprägnieren und alsdann wieder in den Reaktionsraum I einzuführen.Depending on the nature of the liquid fuel or the other Waste hydrocarbons, such as residues from tar or petroleum processing, the Fuel hydrogenation, asphalt, etc., it can be beneficial in place or alongside fine-grained bituminous coals, porous fine-grained substances such as coke breeze, brown coal fused coke or the like, if necessary in a warmed state with the hydrocarbons impregnate or otherwise get them to settle with the liquid Soak up fuels. Then this mixture of solid and liquid Fuels entered through the entry device 6 in the chamber I and there treated in accordance with the procedure. Such an approach can be considered are, the fine-grained material discharged from the chamber III by the screw conveyor 21 Coke using its considerably increased as a result of the increased temperature To impregnate absorbency with liquid fuels again and then again to be introduced into the reaction chamber I.

Eine von Fall zu Fall zweckmäßige Abwandlung der thermischen Behandlung von flüssigen Brennstoffen od. dgl. kann ferner darin bestehen, diese unmittelbar in die Kammer III, beispielsweise bei 23, einzuführen und sie dort unmittelbar mit dem hocherhitzten Gemisch von Wärmeträgern und Schwelkoks od. dgl. sowie gegebenenfalls mit Wasserdampf in unmittelbare Berührung und Wärmeaustausch zu briagen, um auf diese Weise eine besonders wirksame Umsetzung in Gasform zu erreichen.A modification of the thermal treatment that is appropriate from case to case of liquid fuels or the like. Can also consist of this directly in the chamber III, for example at 23, to introduce and there directly with the highly heated mixture of heat carriers and low-temperature coke od. Like. As well as possibly with water vapor in direct contact and heat exchange to bring on in this way to achieve a particularly effective conversion in gaseous form.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein fester Brennstoff von 0 bis 3 min Korngröße unter Verwendung von Wärmeträgern von 15 bis 20 mm Durchmesser thermisch behandelt; der Unterschied in den Korngrößen ist groß genug, um eine zuverlässige Sieb- und Trennwirkung der Trennvorrichtung 18 bei der Zerlegung des aus den beiden Stoffen bestehenden Gemisches sicherzustellen. Sollen dagegen stückige Brennstoffe einer thermischen Behandlung unterworfen werden, so ist die Verwendung von feinkörnigen Wärmeträgern erforderlich, damit ein ausreichender Unterschied in der Korngröße erreicht wird. In solchem Fall ist insoweit eine Abwandlung in der vorstehend beschriebenen Betriebsweise der Vorrichtung notwendig, als nunmehr die thermisch behandelten stückigen Brennstoffe infolge ihrer Stückgröße von der Trennvorrichtung 18 zurückgehalten und durch die Schleuse 19 ausgetragen werden, wogegen der feinkörnige Wärmeträger durch die Spalten der Trennvorrichtung 18 hindurchtritt und zur Förderschnecke 21 gelangt, von wo aus er durch die Fördereinrichtung 20 zur Eintragvorrichtung 7 zurückgebracht wird.In the embodiment described above, a solid Fuel from 0 to 3 min grain size using heat carriers from 15 to 20 mm diameter thermally treated; the difference in grain sizes is great enough to have a reliable sieving and separating effect of the separating device 18 in the To ensure that the mixture consisting of the two substances is broken down. Should on the other hand, lumpy fuels are subjected to a thermal treatment, so the use of fine-grained heat transfer media is required to ensure sufficient heat transfer Difference in grain size is achieved. In such a case, this is a modification in the above-described mode of operation of the device is necessary than now the thermally treated lump fuels due to their size of the Separating device 18 are retained and discharged through the lock 19, whereas the fine-grained heat transfer medium passes through the gaps in the separating device 18 and arrives at the screw conveyor 21, from where it passes through the conveyor device 20 is returned to the entry device 7.

Eine weitere Abwandlung in der Ausführungsform der Anlage besteht darin, die Kammern verschieden groß zu gestalten, z. B. derart, daß die Kammer III den doppelten Inhalt der Kammer I umfaßt. Auf diese Weise wird die in den einzelnen Kammern zur Verfügung stehende Reaktionszeit verändert und den Bedürfnissen der darin ablaufenden Reaktionen angepaßt.There is a further modification in the embodiment of the system in making the chambers of different sizes, e.g. B. such that the chamber III contains twice the contents of chamber I. In this way it becomes the in the individual Available response time changes and the needs of the chambers adapted to the reactions taking place therein.

In anderen Fällen ist es vorteilhaft, die dampf- oder gasförmigen Stoffe entweder unter gleichmäßigem Druck oder pulsierend in einzelne Kammern einzuführen, um das darin befindliche Gemisch aus Wärmeträgern und den thermisch zu behandelnden Stoffen aufzulockern und den Ablauf des Verfahrens dadurch zu verbessern oder zu beschleunigen.In other cases it is advantageous to use the vaporous or gaseous Introduce substances into individual chambers either under constant pressure or in a pulsating manner, around the mixture of heat carriers contained therein and those to be thermally treated To loosen up substances and thereby improve or increase the process flow accelerate.

Claims

PATE ITANSPFC (: HE: 1, process for direct heat treatment of solid or liquid fuels as well as mixtures of such substances for the production of gases of high calorific value by mixing these substances with granular heat carriers kept in circulation and separation of the same after completed Heat exchange, with the treatment in several chambers arranged one above the other takes place, characterized in that in the uppermost chamber the heat-absorbing Substances with those returned from the lowest chamber are about 650 to 750 ° Heat carriers mixed intimately and the resulting vapor and gaseous products are withdrawn from this chamber, whereas the remaining mixture of heat carriers and solid residue of the heat-absorbing substances (smoldering, tar or oil coke) migrates into the next chamber below and there under feeding a limited amount of air and combustion of part of the combustible residue about 1100 to 1200 ° is heated and the resulting combustion gases from This chamber can be withdrawn, then the highly heated mixture into the one below located chimney moves and remains there until the heat-absorbing Substances the aim of the desired thermal treatment, such as -Iachc: itgasen, water gas generation, Splitting or gasifying heavy hydrocarbons, is achieved and the emerging gases and vapors are especially withdrawn from this chamber while the remainder of the thermally treated substances together with the heat transfer media discharged from the lowest chamber and, after being separated from the same, another one Ver Turn is fed, whereas the heat transfer medium with the in their remaining heat content after the top one. Chamber to be returned.

2. The method according to claim 1, characterized in that the one in the third chamber suitable solid, liquid, vapor or gaseous mixture located in the highly heated mixture Substances such as lime, water vapor, or the steam extracted from the first chamber and / or gaseous products are fed.

3. The method of claim 1 or 2, characterized in that a part of the withdrawn from the first chamber vapor or gaseous products introduced into the second chamber and burned there will.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that to achieve different length of residence times of the reacting mixture in the individual Chambers the size of the individual chambers to these required residence times is adjusted.

5. The method according to claim 1 or one of the other claims, characterized characterized in that one or more chambers under increased pressure, e.g. B. 20 atü, stand or that vapor or gaseous substances under constant pressure or be introduced pulsating.

6. Device for performing the method according to Claim 1 or any other of the preceding claims, characterized by a vertical, for example rectangular shaft furnace (1), the furnace chamber through the Constrictions (2) and (3) into three chambers (I, II and III) divided by vertical channels (4 and 5) are connected to each other, the chamber (I) with Devices for the entry of the goods to be thermally treated (6) and the hot ones Heat transfer medium (7) and also with a nozzle (8) for discharging gases and vapors is equipped, on the chamber (II) a connection (10) for the supply of combustion air and a nozzle (11) for discharging combustion gases are attached and the Chamber (III) as a lower end a separating device (18) for breaking up the mixture has from heat carriers and solid residue, also the lock (19) for discharge and the conveying device (20) for conveying the heat transfer medium to the entry device (7), a screw conveyor (21) for discharging the solid residue and the nozzles (16 and 23) for introducing and the nozzle (17) for discharging gases and vapors.

7. Modification of the device according to claim 6, characterized in that the screw conveyor (21) is connected to the conveyor device (20). . B.

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the chambers are of different sizes, for. B. in such a way, that chamber III has twice the contents of chamber I or II.

9. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized by the additional equipment with a waste heat boiler (12) and / or a device for additional heating of the heat transfer medium (13) and the associated lines (14 and 15). Considered publications: German Patent Specifications No. 898 756, 908 491; . USA. Patent No. 2389636, 1977 684, 2439730, 2441170; British Patent No. 661223.