DE102014014153A1

DE102014014153A1 - Verfahren und Vorrichtung für die Festbettdruckvergasung zur Erhöhung der spezifischen Vergaserleistung

Info

Publication number: DE102014014153A1
Application number: DE102014014153.5A
Authority: DE
Inventors: Bernd Meyer; Dieter Eidner; Michaela Nguyen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-02-04

Abstract

Die spezifische Leistung von Festbettvergasern wird durch die Bildung von Feinkorn und den Austrag von Staub begrenzt. Die bisher bekannten technischen Lösungen führen gemeinhin zu einer einseitigen Ausbildung der Strömung in Richtung des Gasabganges und zu einem starken Temperatursprung des Vergasungsstoffes beim Übertritt in den Prozessraum, wodurch Feinkorn entsteht. Das dargestellte Verfahren und die zugehörige Vorrichtung tragen zur Egalisierung des Strömungsprofils und zur Vorwärmung des Vergasungsstoffes bei. Um die Feinkornbildung im Festbettvergaser zu minimieren, wird das Strömungsprofil des im Vergaser aufsteigenden Rohgases egalisiert, indem die Schüttungsoberfläche an der Grenze zum Gassammelraum mit Erhöhungen und Vertiefungen versehen ist. Durch eine gasseitige Verbindung vom oberen Bereich des statischen Kohleverteilers zum Gassammelraum erfolgt eine schonende Vorwärmung des Vergasungsstoffes. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zugehörige Vorrichtung für die Festbettdruckvergasung zur Erhöhung der spezifischen Vergaserleistung und der Teerausbeute.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zugehörige Vorrichtung für die Festbettdruckvergasung zur Erhöhung der spezifischen Vergaserleistung und der Teerausbeute.
Vergaser für die Festbettdruckvergasung werden aus ökonomischen Gründen mit hoher Leistung betrieben. Entscheidend für die erreichbare Leistung des Vergasers ist dabei der Austrag von Staub mit dem Rohgas. Ein hoher Staubaustrag stellt einen Verlust an Vergasungsstoff dar und erschwert die Aufbereitung des Rohgases und der bei der Entgasung gebildeten Kohlenwasserstoffe.
Die anfallende Staubmenge wird im Wesentlichen durch mit dem Vergasungsstoff eingetragenes primäres Feinkorn und die Bildung von sekundärem Feinkorn bei der Erwärmung, Trocknung, Entgasung und Vergasung des Vergasungsstoffes bestimmt. Bedingt durch hohe Temperaturgradienten sind die Partikel des Vergasungsstoffes vor allem in den Teilprozessen Erwärmung, Trocknung und Entgasung hohen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt, die zum Zerfall der Partikel und somit zur sekundären Bildung von Feinkorn führen. Weiterhin entsteht Feinkorn durch die mechanische Beanspruchung der Partikel bei der Abwärtsbewegung der Schüttung.
Durch den Zerfall der Partikel und die Bildung von Feinkorn verschlechtert sich die Durchströmbarkeit der Schüttung in einem hohen Maße. Im Extremfall wird die Wirbelpunktsgeschwindigkeit erreicht und die Schüttung wird instabil. Eine solche Instabilität führt zu einem stoßweise auftretenden hohen Staubaustrag und zur Ausbildung bevorzugt durchströmter Bereiche in der Schüttung, wodurch sich auch die Teerausbeute verringert.
Die thermische und mechanische Stabilität der Vergasungsstoffe ist dabei für die Bildung von Feinkorn und den Staubaustrag und somit für erreichbare spezifische Vergaserleistungen von entscheidender Bedeutung. Die Festigkeit gegenüber thermischen und mechanischen Beanspruchungen nimmt in der Reihenfolge Steinkohle – Hartbraunkohle – Weichbraunkohle ab. Somit sind in der Regel beim Einsatz von nicht- oder schwachbackenden Steinkohlen die höchsten und beim Einsatz von Weichbraunkohlen die niedrigsten spezifischen Vergaserleistungen erzielbar. Weichbraunkohlen werden meist als Braunkohlenbriketts eingesetzt. Diese zerfallen im Oberteil des Vergasers besonders stark und produzieren viel Feinkorn. Die sich bildende Schüttung wird daher bereits bei niedrigen spezifischen Vergasungsleistungen instabil und es kommt zum stoßweisen Austrag großer Staubmengen. Insbesondere im Zusammenhang mit dem Einsatz von Briketts aus Weichbraunkohle hat man sich deshalb sehr intensiv mit der Problematik der Feinkornbildung sowie der Durchströmbarkeit der sich bildenden Schüttung beschäftigt und eine Reihe von Vorschlägen zur Verringerung des Staubaustrags erarbeitet.
Zur Verringerung der thermischen Beanspruchung durch Senkung der Temperatur im Oberteil des Vergasers wird vorgeschlagen:

• in DD38791 und DD136505 die Abführung einer Teilmenge des erzeugten Vergasungsgases über einen gesonderten Gasabgang,
• in DD120043 und DD121796 die Erhöhung des Wassergehalts des Vergasungsstoffes,
• in DD26392 und DD138221 das Einleiten von Gaswasser bzw. Staub-Dickteer-Produkt.

Zur Einschränkung bzw. Eliminierung der Bildung von Kanälen in der Schüttung werden in DD148641 und DD148642 spezielle Kohleverteiler vorgeschlagen, die mit Gasdurchtrittsöffnungen versehen sind und somit ein Anheben der Schüttung nach Überschreiten der Stabilitätsgrenze verhindern sollen.
In DD145403 und DD152805 wird die Anordnung von Auflockerungselementen in der Schüttung vorgeschlagen, durch die eine gleichmäßige Verteilung sich bildender Strömungskanäle erreicht werden soll. In DD280776 , DD280777 , DD280778 und DD280779 werden spezielle Kohleverteiler vorgeschlagen, die einen ringförmigen Gassammelkanal oder, über den Vergaserquerschnitt verteilt, eine Reihe von Gassammelräumen zur Erzeugung einer gleichmäßigen Schüttbewegung und Gasströmung bilden.
Zur Rückhaltung von Staub wird in DD150906 ein waagerecht durchströmter Schüttschichtfilter im Kohleverteiler vorgeschlagen. In DD218774 wird vorgeschlagen, den mit Vergasungsstoff gefüllten Raum des Kohleverteilers für die Vorwärmung, Trocknung und Teilentgasung des Vergasungsstoffes durch die Thermik der Gasströmungen zu nutzen.
Trotz langjähriger, umfangreicher Bemühungen zur Senkung des Staubaustrages bei der Vergasung wurde von der Fachwelt ein entscheidender Aspekt nicht erkannt. Im Gassammelraum, der u. a. als Beruhigungsraum fungiert, setzt sich ein Teil des aus der Schüttung ausgetragenen Feinkorns ab und bildet auf der Oberfläche der Schüttung Feinkornablagerungen. Diese Ablagerungen, die die Schüttung je nach Feinkornanfall mehr oder weniger bedecken, haben im Vergleich zur normalen Schüttung einen sehr hohen Strömungswiderstand.
Die Folge davon ist, dass die Schüttung unterhalb der Ablagerungen kaum noch vom Rohgas durchströmt wird. Unter diesen Bedienungen kann das abgelagerte Feinkorn wieder in die unterhalb gelegene Schüttung gelangen und mit der Schüttung im Vergaser abwärts wandern. Dabei füllt das Feinkorn das Lückenvolumen der Schüttung weitgehend aus und macht diesen Bereich nahezu undurchströmbar.
Die Ablagerungen an der Obergrenze der Schüttung zum Gassammelraum führen somit dazu, dass der obere Bereich der Schüttung sehr unregelmäßig durchströmt wird. Die nicht mit Feinkorn überlagerten Bereiche werden mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit vom Gas durchströmt, die ein Mehrfaches der auf den gesamten Querschnitt bezogenen mittleren Geschwindigkeit erreichen kann. Die Strömungsgeschwindigkeit unterhalb des von Feinkorn überlagerten Bereiches ist währenddessen sehr gering. In den Bereichen stark erhöhter Strömungsgeschwindigkeiten wird gröberes Gut aus der Schüttung ausgetragen, welches durch Gasstrahlen in die höheren Bereiche des Gassammelraumes und damit in den Gasabgang gelangt und aus dem Vergaser ausgetragen werden kann. Weiterhin führt die Ablagerung von Feinkorn zu einer erheblichen Erhöhung des Druckverlustes in diesem Bereich der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum.
Die Abführung von Feinkorn als Staub mit dem Rohgas über den Gasabgang wirkt der Ablagerung von Feinkorn im Bereich unterhalb des Gasabgangs entgegen. Bei der Ausführung des Vergasers mit einem ringförmigen Gassammelraum zwischen dem Vergaserinnenmantel und einem als Kohlefüllschacht ausgebildeten statischen Kohleverteiler sowie einer einseitigen Gasabführung bleibt die Schüttung somit unterhalb des Gasabganges weitgehend frei von Ablagerungen, während die übrigen Bereiche nahezu vollständig von Feinkorn überlagert sein können.
Die Folge davon ist, dass die Hauptmenge des Rohgases über einen relativ kleinen Bereich der oberen Schüttung in den Gassammelraum strömt. Diese einseitige Strömung bedingt eine einseitige Ausbildung der Reaktionszonen. Im Bereich der hohen Strömungsgeschwindigkeiten laufen die Prozesse der Trocknung und Entgasung mit erhöhter Geschwindigkeit ab, sodass diese Zonen hier eine geringere Mächtigkeit haben als im restlichen, flächenmäßig überwiegenden Vergaserquerschnitt.
Diese durch Ablagerung von Feinkorn bedingten Strömungsverhältnisse können sich ebenfalls ausbilden, wenn sich beim Einsatz backender Kohlen Schmelzverbünde bilden. Bereiche mit einer starken Bildung von Schmelzverbünden werden nahezu undurchströmbar und die restlichen Querschnitte werden mit stark erhöhter Geschwindigkeit durchströmt.
Da der Bereich der Schüttung unterhalb des Gasabganges bei einer einseitigen Abführung des Rohgases aus dem Vergaser stärker durchströmt wird und sich Schmelzverbünde häufig bei geringen Aufheizgeschwindigkeiten und damit geringer Durchströmung bilden, bleibt der Bereich unterhalb des Gasabganges in diesem Fall weitgehend frei von Schmelzverbünden und es kommt zur Ausbildung einer einseitigen Strömung.
Die Tendenz zur Bildung von Schmelzverbünden wird zusätzlich durch Feinkornablagerungen verstärkt, da in den Bereichen unterhalb einer Feinkornablagerung geringe Strömungsgeschwindigkeiten und somit geringe Aufheizgeschwindigkeiten vorliegen.
Der beschleunigte Prozessablauf bedingt eine höhere thermische Beanspruchung des Vergasungsstoffes und somit einen stärkeren Zerfall, eine erhöhte Feinkornbildung sowie eine Verringerung der Teerausbeute. Das Feinkorn, welches bei hoher Strömungsgeschwindigkeit als Staub über den Gasabgang aus der Schüttung und dem Vergaser ausgetragen wird, begrenzt die Leistung der Vergaser. Weiterhin wird die Schüttung unmittelbar unterhalb des statischen Kohleverteilers kaum vom Rohgas durchströmt, weil der Vergasungsstoff innerhalb des statischen Kohleverteilers nicht im Bereich der regulären Rohgasströmung liegt.
Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der spezifischen Vergaserleistung und der Teerausbeute bei der Festbettdruckvergasung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die zugehörige Vorrichtung zu entwickeln, welche die einseitige Durchströmung des Bereichs der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum vermeiden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Oberfläche der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum mit Erhöhungen und Vertiefungen in Form von Kämmen und Tälern ausgeführt ist, die gleichmäßig über die Oberfläche der Schüttung verteilt sind. Außerdem werden erfindungsgemäß im oberen Bereich des mit Vergasungsstoff gefüllten Raumes des statischen Kohleverteilers (Füllraum) zusätzlich gasseitige Verbindungen zum Gassammelraum geschaffen.
Die aus Kämmen, Tälern und verbindenden Hängen gebildete Oberfläche der Schüttung wird erfindungsgemäß dadurch erzeugt, dass der untere Rand des statischen Kohleverteilers, an dem sich der Vergasungsstoff abböscht, zacken- oder wellenförmig ausgebildet ist. Die Zacken können als gleichschenklige Dreiecke oder Trapeze ausgeführt sein.
Beim Einsatz gleichschenkliger Dreiecke bilden sich vorrangig spitze Kämme und Täler, während bei der Verwendung gleichschenkliger Trapeze Kämme und Täler mit einer waagerechten Ober- bzw. Unterkante entstehen. Da sich die Schüttung von den Kämmen zu den Tälern abböscht, sollten die Schenkel der Dreiecke oder Trapeze näherungsweise unter dem Böschungswinkel α des Vergasungsstoffes gegen die Horizontale geneigt sein. Bei der wellenförmigen Ausbildung des unteren Randes des statischen Kohleverteilers können kuppenförmige Kämme und muldenförmige Täler erzeugt werden.
Bei einer auf diese Weise gestalteten Oberfläche der Schüttung lagert sich Feinkorn erst dann auf den Kämmen ab, wenn die Täler weitgehend mit Feinkorn ausgefüllt sind. Die Schichthöhe der Feinkornablagerungen ist somit auf den Kämmen wesentlich geringer als in den Tälern. Je höher die Feinkornablagerungen in den Tälern ist, desto niedriger ist die Strömungsgeschwindigkeit in der darunter befindlichen Schüttung. Somit strömt das Rohgas desto stärker über die Kämme in den Gassammelraum, je größer die Ablagerungen von Feinkorn in den Tälern sind. Bei hohen Feinkornablagerungen ist es möglich, dass nahezu die gesamte Rohgasmenge über die Kämme in den Gassammelraum gelangt, wodurch sich im Bereich der Kämme Wirbelschichten in Form von Strahlschichten ausbilden können.
Durch eine regelmäßige Verteilung der Kämme und Täler ist eine gleichmäßige Verteilung der Bereiche hoher und niedriger Strömungsgeschwindigkeiten auf die Oberfläche der Schüttung zum Gassammelraum erreichbar.
Durch diese aus der Gestaltung der Oberfläche der Schüttung resultierende wechselweise Ausbildung von Bereichen mit hoher und niedriger Durchströmung wird beim Einsatz backender Kohlen die großflächige Ausbildung von Schmelzverbünden eingeschränkt. Infolge der Ablagerung von Feinkorn in den Tälern bilden sich bei höherer Feinkornbildung Schmelzverbünde vorrangig im Bereich unterhalb der Täler. Neben der Ablagerung von Feinkorn haben die Höhe der zu durchströmenden Schüttung und Entmischungserscheinungen Einfluss auf die Ausbildung der Strömung unterhalb der Schüttgutoberfläche. Deshalb können sich bei geringerer Feinkornbildung Schmelzverbünde auch bevorzugt unterhalb der Kämme bilden.
Die durch Feinkornablagerungen und/oder Schmelzverbünde bedingte Erhöhung des Druckverlustes erzeugt bei der erfindungsgemäßen Realisierung gasseitiger Verbindungen zwischen dem oberen Bereich des Füllraumes des statischen Kohleverteilers und dem Gassammelraum eine Strömung des Rohgases durch die Schüttung des Füllraumes des statischen Kohleverteilers. Diese Strömung durch den Kohleverteiler bewirkt eine schonende Erwärmung und Vorbehandlung des Vergasungsstoffes und somit eine Reduzierung des Partikelzerfalles und der Feinkornbildung.
Je größer die Feinkornablagerungen sind, desto größer ist der Druckanstieg in der unterhalb befindlichen Schüttung und damit auch die durch den Kohleverteiler strömende Rohgasmenge. Infolge der regulären Strömung des Rohgases durch den Füllraum des statischen Kohleverteilers wird dieser Raum zu einem zusätzlichen Prozessraum, der eine Erhöhung der Vergaserleistung ermöglicht.
Um die Höhe der Feinkornablagerungen zu begrenzen, muss abgelagertes Feinkorn, welches nicht von der unterhalb befindlichen Schüttung aufgenommen werden kann, zum Gasabgang transportiert werden. Abstand und Höhenlage der Kämme und Täler sind deshalb erfindungsgemäß so zu wählen, dass ein Feinkorntransport in Richtung Gasabgang erfolgen kann. Bei seitlicher Abführung des Rohgases aus dem Vergaser sind die Kämme und Täler bezüglich des Gasabganges deshalb so anzuordnen, dass sich unterhalb des Gasabganges ein Tal und dazu diametral ein Kamm befindet.
Im einfachsten Fall werden an der Oberfläche der Schüttung zum Gassammelraum nur ein Kamm und ein Tal gebildet, wobei bei einem einseitigen Gasabgang wiederum das Tal unterhalb dieses Gasabganges angeordnet ist. Eine solche Ausbildung der Schüttungsoberfläche erleichtert den Feinkorntransport in Richtung des Gasabganges, da die Oberfläche der Schüttung durchgängig zwischen dem Kamm und dem Tal in Richtung des Tales und damit auch des Gasabganges abfällt.
Eine solche Schüttgutoberfläche kann erfindungsgemäß dadurch erzeugt werden, dass der untere Rand des statischen Kohleverteilers, an dem sich der Vergasungsstoff abböscht, unter einem Winkel, der kleiner als der Böschungswinkel α des Vergasungsstoffes ist, gegen die Horizontale in Richtung des Gasabganges abwärts geneigt ist. Auf diese Weise wird der bisher übliche, bezüglich der Vergaserachse rotationssymmetrische, statische Kohleverteiler im Bereich des unteren Randes bezüglich der Höhe asymmetrisch. Der untere Rand eines solchen asymmetrischen statischen Kohleverteilers kann nunmehr erfindungsgemäß ebenfalls zacken- und wellenförmig ausgeführt sein.
Wird bei einem seitlichen Gasabgang ein solcher im unteren Bereich asymmetrischer Kohleverteiler so angeordnet, dass sich unterhalb des Gasabganges das tiefste Tal ausbildet, nimmt die Höhe der Kämme und Täler in Richtung des Gasabganges ab. Dies begünstigt den Feinkorntransport in Richtung Gasabgang.
Die maximale Höhe der sich bildenden Feinkornablagerungen hängt von der Höhenlage des Gasabganges am Vergaser ab. Je größer die Höhendifferenz zwischen der Obergrenze der Schüttung zum Gassammelraum und dem Gasabgang ist, desto höher kann die Feinkornschicht, und damit ihr Einfluss, werden. Bei hohen Feinkornablagerungen können sich im Bereich der Kämme Strahlschichten ausbilden, über die der Feinkorntransport zum Gasabgang erfolgen muss. Durch die Zahl und die Form der realisierten Kämme und Täler sowie die Höhenlage des Gasabgangs kann somit eine Anpassung an die Eigenschaften des Vergasungsstoffes erfolgen. Bei einem seitlichen Gasabgang sollten die Kämme und Täler so angeordnet werden, dass sich unterhalb des Gasabganges ein Tal befindet.
Die Aufheizgeschwindigkeit im Bereich dicht unter der Schüttgutoberfläche, die für die Bildung von Schmelzverbünden entscheidend ist, kann durch die Höhenlage der Schüttgutoberfläche beeinflusst werde. Wird der untere Rand des statische Kohleverteilers beim Einsatz backender Kohlen mit geringem Feinkornanfall daher erfindungsgemäß in Richtung des Gasabganges so gegen die Horizontale geneigt ausgeführt, dass die Höhenlage der Schüttgutoberfläche in Richtung des Gasabganges zunimmt, kann die Bildung von Schmelzverbünden im Bereich diametral zum Gasabgang reduziert und damit der Ausbildung einer einseitigen Strömung entgegen gewirkt werden.
Die gasseitigen Verbindungen zwischen dem oberen Bereich des Füllraumes des statischen Kohleverteilers und dem Gassammelraum werden erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass durch dachartige Einbauten von Vergasungsstoff freie Räume geschaffen werden, die durch Öffnungen in der Wandung des statischen Kohleverteilers mit dem Gassammelraum verbunden sind.
Durch diese gasseitigen Verbindungen erfolgt eine Rohgasströmung durch die Schüttung des Vergasungsstoffes im statischen Kohleverteiler, die eine schonende Vorwärmung des Vergasungsstoffes bewirkt und den Partikelzerfall und die Feinkornbildung im Prozessraum reduziert.
Der erfindungsgemäß oberhalb des statischen Kohleverteilers angeordnete Pufferraum sichert, dass der statische Kohleverteiler immer mit Vergasungsstoff gefüllt ist und damit unabhängig von der Einschleusung des Vergasungsstoffes eine gleichbleibende Vorwärmung des Vergasungsstoffes erreicht wird.
Eine Anpassung an die Eigenschaften des Vergasungsstoffes ist bei dem vorgeschlagenen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung durch die Anzahl und Ausführung der Kämme und Täler sowie die Höhenlage der Gasabführung aus dem Gassammelraum möglich.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von vier Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. 1 zeigt den Längsschnitt des Vergaseroberteils für einen am Vergasermantel angeordneten ringförmigen Gassammelraum.
Im Vergaser 1 mit dem Innenmantel 2 und dem seitlichen Gasabgang 3 ist zentral ein zylinderförmiger, statischer Kohleverteiler 4 angeordnet, dessen Innenraum (Füllraum 5) mit Kohle gefüllt und dessen unterer Rand 6 zackenförmig ausgeführt ist. Der ringförmige Gassammelraum 7, aus dem das Rohgas über den Gasabgang 3 aus dem Vergaser 1 abgeführt wird, entsteht zwischen dem Kohleverteiler 4 und dem Innenmantel 2 des Vergasers 1.
Dem Füllraum 5 des statischen Kohleverteilers 4 wird der Vergasungsstoff über die oberhalb des Vergasers 1 angeordnete Kohleschleuse (nicht dargestellt) mittels des Einfüllstutzens 8 zugeführt. Der Pufferraum 9 wird durch den Innenmantel des Vergasers 1 und einem nach unten offenen Konus 10 gebildet. Der obere Rand 11 des statischen Kohleverteilers 4 endet mit einem senkrechten Abstand h₁ unterhalb des Konus' 10, wodurch eine Verbindung 12 zwischen dem Gassammelraum 7 und dem Füllraum 5 des Kohleverteilers 4 entsteht. Unterhalb des Kohleverteilers schließt sich der Prozessraum 13 an.
Der Konus 10 ist so ausgeführt, dass dessen Durchmesser am unteren offenen Ende kleiner als der Durchmesser des statischen Kohleverteilers 4 ist, und soll in der Weise angeordnet werden, dass sich dessen offenes Ende etwa in der Höhe des oberen Randes 11 des statischen Kohleverteilers 4 befindet. Damit bildet sich innerhalb des Kohleverteilers 4 ein von Vergasungsstoff freier Hohlraum 14 aus, der durch die Abböschung des Vergasungsstoffes entsteht und den Übergang des Vergasungsstoffes in den Gassammelraum 7 über die Verbindung 12 verhindert. Am unteren zackenförmigen Rand 6 des statischen Kohleverteilers 4 böscht sich der Vergasungsstoff zum Innenmantel 2 des Vergasers 1 im Böschungswinkel α ab und bildet auf diese Weise die Oberfläche der Schüttung zum Gassammelraum 7 mit über den Umfang gleichmäßig verteilten Kämmen 15 und Tälern 16. Zwischen den Kämmen 15 und den Tälern 16 bilden sich die Hänge 17.
In der Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1 weist der untere Rand 6 des Kohleverteilers 4 fünf Zacken auf, die als gleichschenklige Dreiecke ausgeführt sind. Bei der gewählten Anordnung der Kämme und Täler bezüglich des Gasabganges 3 wird die Schüttung unterhalb des Gasabganges 3 in einem Tal 16 und diametral zum Gasabgang 3 in einem Kamm 15 geschnitten. Ersichtlich ist somit in 1 unterhalb des Gasabganges 3 die Sohle des Tales 16 und ein sich an das Tal 16 anschließender Hang 17 und zugehöriger Kamm 15 sowie diametral zum Gasabgang 3 ein weiterer Kamm 15. Der von der Schüttung verdeckte untere Rand 6 des Kohleverteilers 4 ist in den 1, 5, 6 und 7 als Strichlinie dargestellt.
Die hier dargestellte Ausführung des unteren Randes 6 des Kohleverteilers 4 ist nur eine von mehreren möglichen Ausführungsformen. Beispiele für die zacken- oder wellenförmige Ausbildung des unteren Randes 6 des statischen Kohleverteilers 4 zur Erzeugung einer Oberfläche mit Kämmen 15 und Tälern 16 sind in den 2, 3 und 4 zusammengestellt. Dargestellt ist dabei ein Teil des unteren Randes 6 des statischen Kohleverteilers 4 als Abwicklung mit jeweils zwei Zacken bzw. zwei Wölbungen.
In 2 haben die Zacken gemäß der Darstellung in 1 die Form gleichschenkliger Dreiecke mit der Höhe h₂. Somit bilden sich an der Oberfläche vorrangig spitze Kämme 15 und Täler 16. Die Schenkel der Dreiecke sollten näherungsweise unter dem Böschungswinkel α des Vergasungsstoffes gegen die Horizontale geneigt sein.
In 3 sind die Zacken als gleichschenklige Trapeze mit der Höhe h₃ ausgeführt.
Somit haben die Kämme 15 eine ebene Oberkante und die Täler 16 einen ebene Sohle. Die Schenkel der Trapeze sollten analog zu 2 näherungsweise unter dem Böschungswinkel α des Vergasungsstoffes gegen die Horizontale geneigt sein.
In 4 ist der untere Rand 6 des Kohleverteilers 4 so ausgeführt, dass sich kuppenförmige Kämme 15 und muldenförmige Täler 16 bilden. Dies wird durch eine wellenförmige Ausführung des unteren Randes 6 des statischen Kohleverteilers 4 erreicht. Die Wellen bestehen im Bereich der Kämme 15 bzw. Täler 16 aus der Peripherie von Kreissegmenten, welche durch gemeinsame Tangenten miteinander verbunden sind. Die Neigung dieser Tangenten bezüglich der Horizontalen sollte näherungsweise dem Böschungswinkel α des Vergasungsstoffes entsprechen. Die Höhe der Wellen ist gleich dem senkrechten Abstand h₄ zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Punkt der Wellenlinie.
Bezüglich des seitlichen Gasabganges 3 wird der statische Kohleverteiler 4 mit dem unteren zackenförmigen Rand 6 so angeordnet, dass sich unterhalb des Gasabganges 3 ein Tal 16 und diametral zu diesem Tal 16 ein Kamm 15 bildet. Eine solche Anordnung, die bei gleicher Ausführung der Kämme 15 und Täler 16 nur bei einer ungeraden Anzahl der Zacken bzw. Wölbungen erreichbar ist, begünstigt den Feinkorntransport zum Gasabgang 3 über Strahlschichten. Die Neigung der Kämme 15 und der Täler 16 in Richtung Vergaserinnenmantel 2 entspricht dem Böschungswinkel α des Vergasungsstoffes. Die Hänge 17 zwischen den Kämmen 15 und Tälern 16 sind unmittelbar am statischen Kohleverteiler 4 näherungsweise unter dem Böschungswinkel α gegen die Horizontale geneigt.
Bei der vorliegenden Gestaltung der Oberfläche der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum 7 lagert sich aus der Schüttung ausgetragenes Feinkorn vorrangig in den Tälern 16 ab. Infolge dieser Feinkornablagerungen können sich beim Einsatz backender Kohlen Schmelzverbünde vorrangig unterhalb dieser Täler 16 bilden. Durch den hohen Strömungswiderstand dieser Feinkornablagerungen und sich eventuell bildender Schmelzverbünde erhöht sich der Druckverlust in der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum 7. Durch die Verbindung 12 zwischen dem Füllraum 5 des statischen Kohleverteilers 4 und dem Gassammelraum 7 erfolgt eine Rohgasströmung durch den Füllraum 5 des Kohleverteilers 4, die eine schonende Vorwärmung und Vorbehandlung des Vergasungsstoffes bewirkt. Diese Vorbehandlung verringert den Partikelzerfall des Vergasungsstoffes und die Feinkornbildung. Der Prozessraum 13 wird somit um den Füllraum 5 des Kohleverteilers 4 erweitert.
Je höher die Feinkornablagerungen auf der Oberfläche der Schüttung sind, desto größer ist die durch den Füllraum 5 des statischen Kohleverteilers 4 strömende Rohgasmenge. Somit kann diese Rohgasmenge und damit auch die Vorbehandlung des Vergasungsstoffes indirekt durch die Höhenlage des Gasabganges 3 gesteuert werden. Infolge von Feinkornablagerungen in den Tälern 16 strömt das Rohgas mit zunehmender Höhe der Ablagerungen vorrangig über die Kämme 15 und den Füllraum 5 des statischen Kohleverteilers 4 in den Gassammelraum 7 ein. Es werden somit an der Grenze zum Gassammelraum 7 nur die Bereiche schwach durchströmt, die unterhalb der Täler 16 liegen.
Durch diese Egalisierung der Strömung und der Reaktionszonen wird eine weitere Verringerung des Partikelzerfalles und der Feinkornbildung erreicht. Insgesamt wird somit durch die Strömung des Rohgases durch den Füllraum 5 des Kohleverteilers 4 und die Egalisierung der Reaktionszonen die Feinkornbildung und der Staubaustrag verringert, was eine Erhöhung der spezifischen Vergaserleistung ermöglicht.
Über die Anzahl der Kämme 15 und Täler 16 kann die Zahl der stärker bzw. schwächer durchströmten Bereiche der Schüttung variiert werden. Mit steigender Zahl der Kämme 15 und Täler 16 verringert sich außerdem der Abstand zwischen den Kämmen 15. Dies begünstigt den Transport von Feinkorn in Richtung des Gasabganges 3. Dabei ist allerdings zu beachten, dass mit zunehmender Anzahl der Kämme 15 und Täler 16 die Höhendifferenz zwischen den Kämmen 15 und Tälern 16 abnimmt und somit ihre Wirksamkeit verringert werden kann.
Einfluss auf die Höhe sich bildender Ablagerungen von Feinkorn und damit die Wirksamkeit der Kämme 15 und Täler 16 hat weiterhin die Höhenlage des Gasabganges 3 bezüglich der Oberfläche der Schüttung. Der Gasabgang 3 ist deshalb in 1 im mittleren Höhenbereich des Gassammelraumes 7 angeordnet.
Insgesamt kann somit die vorgeschlagene Lösung durch die Art der Ausführung des unteren Randes 6 des statischen Kohleverteilers 4 und die Anzahl der Kämme 15 und Täler 16 sowie die Höhenlage des Gasabganges 3 im Gassammelraum an die Eigenschaften des Vergasungsstoffes angepasst werden.
5 zeigt den Längsschnitt des Vergaseroberteils für einen zentral im Vergaser angeordneten Gassammelraum.
Im Vergaser 1 ist zentral ein Kohleverteiler 4 angeordnet, der im unteren Bereich als Zylinder 4 mit einem zackenförmigen unteren Rand 6 ausgeführt ist. An den Zylinder 4 schließt sich nach oben ein am oberen Ende offener Konus 10a an, der im Abstand h₁ von einem darüber angeordneten Kegelmantel 10b überdacht wird. Die Unterkante des Kegels 10b, der im Abstand h₁ über dem Konus 10a angeordnet ist, befindet sich etwa in der Höhe der Oberkante des Konus' 10a, sodass sich durch die Abböschung des Vergasungsstoffes ein von Vergasungsstoff freier Hohlraum 14 bildet und eine gasseitige Verbindung 12 zwischen dem Gassammelraumes 7 und dem Prozessraum 13 entsteht.
Der Kohleverteiler 4 bildet mit dem Innenmantel 2 des Vergasers 1 den ringförmigen Füllraum 5 des Kohleverteilers 4, der mit Vergasungsstoff gefüllt ist. Der Gassammelraum 7, aus dem das Rohgas über die Gasleitung 18 und den Gasabgang 3 aus dem Vergaser 1 abgeführt wird, liegt im Innenraum des statischen Kohleverteilers 4. Der Vergasungsstoff wird dem Prozessraum 13, dem Füllraum 5 und dem Pufferraum 9, der sich oberhalb des Kegels 10b bildet, über die Kohleschleuse (nicht dargestellt) mittels des Einfüllstutzens 8 zugeführt. Der Vergasungsstoff böscht sich am unteren Rand 6 des statischen Kohleverteilers 4, die gemäß 2 mit vier Zacken in Form von gleichschenkligen Dreiecken ausgeführt ist, zur Symmetrieachse 19 des Vergasers ab und bildet eine Oberfläche mit vier Kämmen 15 und vier Tälern 16. Zwischen den Kämmen 15 und den Tälern 16 bilden sich die Hänge 17.
Die Kämme 15 und Täler 16 sind in 5 so angeordnet, dass die Oberfläche der Schüttung in zwei diametral gegenüberliegenden Tälern 16 geschnitten wird. Ersichtlich sind somit die Sohlen dieser beiden Täler 16 und die sich jeweils anschließenden Hänge 17 sowie die zugehörigen Kämme 15. Die Neigung der Kämme 15 entspricht dabei dem Böschungswinkel α.
Der Höhenunterschied zwischen den Kämmen 15 und Tälern 16 ist unmittelbar in der Innenseite des statischen Kohleverteilers 4 gleich der Höhe h₂ der die Zacken bildenden gleichschenkligen Dreiecke. Der Abstand der Kämme 15 nimmt in Richtung der Vergaserachse 19 ab und ist in der Vergaserachse 19 gleich Null. Bei gleichbleibendem Neigungswinkel der Hänge 17 verringert sich somit der Höhenunterschied zwischen den Kämmen 15 und Tälern 16 in Richtung der Vergaserachse 19 und ist in der Vergaserachse 19 ebenfalls gleich Null. Dagegen ist die Neigung der Täler 16 in Richtung der Vergaserachse 19 geringer als der Böschungswinkel α.
Bei einer solchen Gestaltung der Oberfläche der Schüttung zum Gassammelraum 7 lagert sich Feinkorn vorrangig im Bereich der Vergaserachse 19 und der tieferen Täler 16 nahe der Innenseite des statischen Kohleverteilers 4 ab. Unterhalb dieser Feinkornablagerungen können sich beim Einsatz backender Kohlen Schmelzverbünde bilden. Die Feinkornablagerungen und Schmelzverbünde erhöhen den Druckverlust in der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum 7 und erzeugen dadurch eine Rohgasströmung vom Prozessraum 13 über den Füllraum 5 des statischen Kohleverteilers 4 und die Verbindung 12 zum Gassammelraum 7, die zu einer schonenden Vorwärmung und Vorbehandlung des Vergasungsstoffes führt. Infolge der Feinkornablagerungen strömt das Rohgas somit vorrangig über die Kämme nahe der Innenseite des statischen Kohleverteilers 4 und den Füllraum 5 in den Gassammelraum 7. Das führt zu einer Egalisierung der Strömung und der Reaktionszonen in der Schüttung unterhalb des statischen Kohleverteilers 4. Die durch die schonende Vorwärmung und Vorbehandlung des Vergasungsstoffes und die Egalisierung der Reaktionszonen erzielte Verringerung der Feinkornbildung ermöglicht die Erhöhung der spezifischen Vergaserleistung.
6 zeigt den Längsschnitt des Vergaseroberteiles für einen ringförmigen Gassammelraum, der etwa mittig zwischen dem Innenmantel und der Achse 19 des Vergasers angeordnet ist.
Der statische Kohleverteiler 4 besteht hierbei aus zwei koaxial im Oberteil des Vergasers 1 angeordneten Zylindern 4a und 4b mit unterschiedlichen Durchmessern. Ein aus den Konen 10c und 10d gebildetes ringförmiges Dach ist in einem Abstand h₁ oberhalb der oberen Ränder 11a und 11b der Zylinder 4a und 4b angeordnet. Der ringförmige Gassammelraum 7 sowie die Füllräume 5a und 5b werden durch den statischen Kohleverteiler 4 begrenzt. Die unteren Ränder 6a und 6b der Zylinder 4a und 4b sind in der vorliegenden Ausführung zackenförmig ausgebildet.
Die Unterkanten der Konen 10c und 10d ragen in die Füllräume 5a und 5b. Somit bilden sich durch die Abböschung des Vergasungsstoffes zu den Zylindern 4a und 4b an diesen Unterkanten die von Vergasungsstoff freien Hohlräume 14a und 14b. Durch den Abstand h₁ zwischen dem durch die Konen 10c und 10d gebildeten ringförmigen Dach und den oberen Rändern 11a und 11b der Zylinder 4a und 4b entstehen die gasseitigen Verbindungen 12a und 12b von Füllräumen 5a und 5b zum Gassammelraum 7. Damit bilden sich von Vergasungsstoff freie Hohlräume 14a und 14b aus. Aus dem ringförmigen Gassammelraum 7 wird das Rohgas seitlich über die Gasleitung 18 und den Gasabgang 3 des Vergasers 1 abgeführt.
Der den Füllräumen 5a und 5b und dem Prozessraum 13 mittels des Einfüllstutzens 8 über den Pufferraum 9 zugeführte Vergasungsstoff böscht sich an den zackenförmigen Rändern 6a und 6b ab und bildet an der Oberfläche der Schüttung Kämme 15 und Täler 16. Zwischen den Kämmen 15 und den Tälern 16 bilden sich Hänge 17.
Die Ränder 6a und 6b sind in 6 jeweils mit fünf Zacken, die gemäß 2 die Form gleichschenkliger Dreiecke haben, ausgeführt. Am Rand 6a sollte die Neigung der Schenkel der Dreiecke näherungsweise dem Böschungswinkel α des Vergasungsstoffes entsprechen. Der Rand 6b entsteht durch Projektion des Randes 6a auf den Zylinder 4b derart, dass die projizierenden Strahlen von der Achse 19 des Vergasers ausgehen und auf dieser senkrecht stehen. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die von den Rändern 6a und 6b ausgehenden Kämme 15 und Täler 16 so ausbilden, dass jeweils in der Mitte zwischen den Rändern 6a und 6b die Kämme 15 bzw. die Täler 16 aufeinander treffen. Die Zacken der Ränder 6a und 6b haben die gleiche Höhe h₂. Die Neigung der Kämme 15 in Richtung der Mitte zwischen den Rändern 6a und 6b ist gleich dem Böschungswinkel α des Vergasungsstoffes.
Infolge einer solchen Ausbildung der Kämme 15 und Täler 16 an der Oberfläche der Schüttung lagert sich Feinkorn vorrangig in den Tälern 16, beginnend an den tiefsten Stellen, in der Mitte zwischen den Rändern 6a und 6b ab. Unterhalb der Ablagerungen können sich beim Einsatz backender Kohlen Schmelzverbünde bilden. Die Feinkornablagerungen und Schmelzverbünde erhöhen den Druckverlust in der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum 7 und erzeugen dadurch eine Strömung von Rohgas über die Füllräume 5a und 5b sowie die Verbindungen 12a und 12b zum Gassammelraum 7. Durch diese Rohgasströmung wird in den Füllräumen 5a und 5b eine schonende Vorbehandlung des Vergasungsstoffes erreicht und der Prozessraum 13 somit um die Füllräume 5a und 5b des Kohleverteilers 4 erweitert.
Infolge der Ablagerungen strömt das Rohgas vorrangig über Kämme 15 nahe der Zylinder 4a und 4b und die Füllräume 5a und 5b in den Gassammelraum 7 ein. Dabei steigt der Anteil der über die Füllräume 5a und 5b strömenden Rohgasmenge mit der Höhe der Feinkornablagerungen, die durch die Höhenlage des Gasabganges 3 aus dem Gassammelraum beeinflusst werden kann. Durch die Strömung des Rohgases über die Kämme 15 und die Füllräume 5a und 5b in den Gassammelraum 7 wird eine Egalisierung der Strömung und der Reaktionszonen unterhalb des statischen Kohleverteilers 4 erreicht. Die schonende Vorbehandlung des Vergasungsstoffes und die Egalisierung der Reaktionszonen ermöglicht die Erhöhung der spezifischen Vergaserleistung.
Bezüglich der seitlichen Abführung des Rohgases aus dem Gassammelraum 7 über die Gasleitung 18 wird der Kohleverteiler 4 mit den Rändern 6a und 6b so angeordnet, dass sich unterhalb des Gasabganges 3 ein Tal 16 und diametral dazu ein Kamm 15 ausbildet. Ersichtlich ist somit in 6 unterhalb der Gasabführung die Sohle des Tales 16 und der sich an das Tal anschließende Hang 17 mit dem als obere Begrenzung zugehörigen Kamm 15 sowie diametral zum Gasabgang 3 ein weiterer Kamm 15.
Bei der Ausführung eines zweiteiligen, statischen Kohleverteilers 4 mit zwei koaxial im Oberteil des Vergasers angeordneten Zylindern 4a und 4b bestehen weitere Möglichkeiten zur Erzeugung einer aus Kämmen 15 und Tälern 16 bestehenden Oberfläche. Bei einer zacken- oder wellenförmigen Ausführung beider unterer Ränder 6a und 6b des statischen Kohleverteilers 4 müssen diese dabei lediglich die gleiche Anzahl an Zacken bzw. Wölbungen aufweisen und so gegeneinander angeordnet sein, dass auf der gebildeten Oberfläche der Schüttung sowohl die Kämme 15 als auch die Täler 16 jeweils aufeinander treffen. Falls nur einer der beiden unteren Ränder 6a oder 6b des zweiteiligen, statischen Kohleverteilers 4 zacken- oder wellenförmig ausgeführt wird, müssen die beiden Zylinder 4a und 4b höhenmäßig so gegeneinander versetzt sein, dass sich der Vergasungsstoff nur an demjenigen unteren Rand 6a oder 6b des statischen Kohleverteilers 4 abböscht, der mit Zacken oder Wölbungen ausgeführt ist.
Das vierte Ausführungsbeispiel ist in 7 dargestellt und beschreibt den einfachsten Fall zur vorteilhaften Strukturierung der Oberfläche der Kohleschüttung. 7 zeigt den Längsschnitt des Vergaseroberteils für einen am Vergaserinnenmantel angeordneten ringförmigen Gassammelraum analog 1.
Im Vergaser 1 mit dem Innenmantel 2 und dem seitlichen Gasabgang 3 ist zentral ein zylinderförmiger, statischer Kohleverteiler 4 angeordnet, dessen Innenraum (Füllraum 5) mit Kohle gefüllt und dessen unterer Rand 6 des Kohleverteilers 4 asymmetrisch ausgeführt ist. Der ringförmige Gassammelraum 7 entsteht analog zu 1 zwischen dem Kohleverteiler 4 und dem Innenmantel 2 des Vergasers 1.
Dem Füllraum 5 des statischen Kohleverteilers 4 wird der Vergasungsstoff über die oberhalb des Vergasers 1 angeordnete Kohleschleuse (nicht dargestellt) mittels des Einfüllstutzens 8 zugeführt. Der Pufferraum 9 wird durch den Innenmantel des Vergasers 1 und einem nach unten offenen Konus 10 gebildet. Der obere Rand 11 des statischen Kohleverteilers 4 endet mit einem senkrechten Abstand h₁ unterhalb des Konus' 10, wodurch eine Verbindung 12 zwischen dem Gassammelraum 7 und dem Füllraum des Kohleverteilers 5 entsteht. Unterhalb des Kohleverteilers schließt sich der Prozessraum 13 an.
Der Konus 10 ist so ausgeführt, dass dessen Durchmesser am unteren offenen Ende kleiner als der Durchmesser des statischen Kohleverteilers 4 ist, und soll in der Weise angeordnet werden, dass dessen offenes Ende sich etwa in der Höhe des oberen Randes 11 des statischen Kohleverteilers 4 befindet. Damit bildet sich innerhalb des Kohleverteilers 4 ein von Vergasungsstoff freier Hohlraum 14 aus, der durch die Abböschung des Vergasungsstoffes entsteht und den Übergang des Vergasungsstoffes in den Gassammelraum 7 über die Verbindung 12 verhindert. Am abgeschrägten unteren Rand 6 des statischen Kohleverteilers 4 böscht sich der Vergasungsstoff zum Innenmantel 2 des Vergasers 1 im Böschungswinkel α ab und bildet auf diese Weise die Oberfläche der Schüttung zum Gassammelraum 7 mit einem Kamm 15 und einem Tal 16. Zwischen dem Kamm 15 und dem Tal 16 bilden sich die Hänge 17.
Bezüglich des seitlichen Gasabganges 3 wird der statische Kohleverteiler 4 mit dem unteren abgeschrägten Rand 6 so angeordnet, dass sich unterhalb des Gasabganges 3 ein Tal 16 und diametral zu diesem Tal 16 ein Kamm 15 bildet. Eine solche Anordnung begünstigt den Feinkorntransport zum Gasabgang 3 über Strahlschichten. Die Neigung des Kammes 15 und des Tales 16 in Richtung Vergaserinnenmantel 2 entspricht dem Böschungswinkel α des Vergasungsstoffes.
Bei der vorliegenden Gestaltung der Oberfläche der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum 7 lagert sich aus der Schüttung ausgetragenes Feinkorn vorrangig im Tal 16 ab und beim Einsatz backender Kohlen kann sich unter diesem Tal 16 ein Schmelzverbund bilden. Infolge des hohen Strömungswiderstandes dieser Feinkornablagerungen und eventuellen Schmelzverbünden erhöht sich der Druckverlust in der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum 7. Durch die Verbindung 12 zwischen dem Füllraum 5 des statischen Kohleverteilers 4 und dem Gassammelraum 7 erfolgt eine Rohgasströmung durch den Füllraum 5 des Kohleverteilers 4, die eine schonende Vorwärmung und Vorbehandlung des Vergasungsstoffes bewirkt. Diese Vorbehandlung verringert den Partikelzerfall des Vergasungsstoffes und die Feinkornbildung. Der Prozessraum 13 wird somit um den Füllraum 5 des Kohleverteilers 4 erweitert.
Je höher die Feinkornablagerungen auf der Oberfläche der Schüttung sind, desto größer ist die durch den Füllraum 5 des statischen Kohleverteilers 4 strömende Rohgasmenge. Somit kann diese Rohgasmenge und damit auch die Vorbehandlung des Vergasungsstoffes indirekt durch die Höhenlage des Gasabganges 3 gesteuert werden. Infolge von Feinkornablagerungen im Tal 16 strömt das Rohgas mit zunehmender Höhe der Ablagerungen vorrangig über den Kamm 15 und den Füllraum 5 des statischen Kohleverteilers 4 in den Gassammelraum 7 ein. Es werden somit an der Grenze zum Gassammelraum 7 nur die Bereiche schwach durchströmt, die unterhalb des Tales 16 liegen.
Durch diese Egalisierung der Strömung und der Reaktionszonen wird eine erhebliche Verringerung des Partikelzerfalles und der Feinkornbildung sowie eine Erhöhung der Teerausbeute erreicht. Insgesamt wird somit durch die Strömung des Rohgases durch den Füllraum 5 des Kohleverteilers 4 und die Egalisierung der Reaktionszonen die Feinkornbildung und der Staubaustrag verringert, was eine Erhöhung der spezifischen Vergaserleistung und der Teerausbeute ermöglicht.
Über die Höhe der Abschrägung bzw. den Winkel des unteren Randes 6 des Kohleverteilers 4 in Bezug auf die Horizontale kann die Wirkung der stärker bzw. schwächer durchströmten Bereiche der Schüttung variiert werden. Mit steigendem Winkel des unteren Randes 6 des statischen Kohleverteilers 4 vergrößert sich die Höhendifferenz zwischen Kamm 15 und Tal 16. Dies begünstigt den Transport von Feinkorn in Richtung des Gasabganges 3.
Der abgeschrägte untere Rand 6 des asymmetrischen statischen Kohleverteilers 4 kann erfindungsgemäß außerdem gemäß der 2–4 zacken- und wellenförmig ausgeführt sein, was entsprechend der bereits beschriebenen Effekte zusätzlich zur Vergleichmäßigung der Strömung beitragen kann.
Bezugszeichenliste

1: Vergaser
2: Innenmantel des Vergasers 1
3: Gasabgang
4: Kohleverteiler
4a, 4b: Teil des Kohleverteilers 4
5, 5a, 5b: Füllraum des Kohleverteilers 4
6: Unterer Rand des Kohleverteilers 4
6a, 6b: Unterer Rand eines Teils des Kohleverteilers 4
7: Gassammelraum
8: Einfüllstutzen
9: Pufferraum
10, 10a–d: Konus
11: Oberer Rand des Kohleverteilers 4
11a, 11b: Oberer Rand eines Teils des Kohleverteilers 4
12, 12a, 12b: Verbindung zwischen Gassammelraum 7 und Prozessraum 13
13: Prozessraum
14, 14a, 14b: Hohlraum
15: Kamm der Kohleschüttung
16: Tal der Kohleschüttung
17: Hang zwischen Kamm 12 und Tal 13 der Kohleschüttung
18: Gasleitung
19: Achse des Vergasers 1
α: Böschungswinkel des Vergasungsstoffes
h₁: Höhe der Verbindung 12
h₂: Höhe der gleichschenkligen Dreiecke
h₃: Höhe der gleichschenkligen Trapeze
h₄: Höhe der Wellen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DD 38791 [0006]
DD 136505 [0006]
DD 120043 [0006]
DD 121796 [0006]
DD 26392 [0006]
DD 138221 [0006]
DD 148641 [0007]
DD 148642 [0007]
DD 145403 [0008]
DD 152805 [0008]
DD 280776 [0008]
DD 280777 [0008]
DD 280778 [0008]
DD 280779 [0008]
DD 150906 [0009]
DD 218774 [0009]

Claims

Verfahren für die Festbettdruckvergasung zur Erhöhung der spezifischen Vergaserleistung und der Teerausbeute, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Schüttung an der Grenze zum Gassammelraum (7) mit Erhöhungen und Vertiefungen in Form von Kämmen (15) und Tälern (16) ausgeführt ist, wobei mindestens ein Kamm (15) und ein Tal (16) realisiert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vergasern (1) mit einem statischen Kohleverteiler (4) gasseitig Verbindungen (12, 12a, 12b) zwischen dem Gassammelraum (7) und dem oberen Bereich des Füllraumes (5) des statischen Kohleverteilers (4) vorhanden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb des statischen Kohleverteilers (4) ein Pufferraum (9) vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei seitlicher Ableitung des Rohgases aus dem Gassammelraum (7) über den Gasabgang (3) die Kämme (15) und Täler (16) so angeordnet werden, dass sich im Bereich unterhalb des Gasabganges (3) ein Tal (16) und dazu diametral ein Kamm (15) befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Höhe der Kämme (15) und Täler (16) in Richtung des tiefsten Tals (16), das sich unterhalb des Gasabganges (3) oder diametral zum Gasabgang (3) befindet, verringert.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Rand (6) des statischen Kohleverteilers (4), an dem sich der Vergasungsstoff abböscht und damit die Oberfläche der Schüttung zum Gassammelraum (7) bildet, zacken- oder wellenförmig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer zackenförmigen Ausführung des unteren Randes (6) des Kohleverteilers (4) die Zacken die Form gleichschenkliger Dreiecke oder Trapeze haben, deren Schenkel näherungsweise unter dem Böschungswinkel des Vergasungsstoffes (α) gegen die Horizontale geneigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer wellenförmigen Ausführung des unteren Randes (6) des Kohleverteilers (4) die Wellenlinie im oberen und unteren Bereich aus der Peripherie von Kreissegmenten besteht, die durch gemeinsame Tangenten miteinander verbunden sind, welche näherungsweise unter dem Böschungswinkel des Vergasungsstoffes (α) gegen die Horizontale geneigt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zweiteiligen statischen Kohleverteiler (4) einer der beiden unteren Ränder (6a, 6b) zacken- oder wellenförmig ausgebildet ist und die unteren Ränder (6a, 6b) höhenmäßig so versetzt ausgeführt sind, dass sich der Vergasungsstoff nur an dem unteren Rand abböscht, der zacken- oder wellenförmig ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zweiteiligen statischen Kohleverteiler (4) beide unteren Ränder (6a, 6b) zacken- oder wellenförmig ausgebildet und so angeordnet sind, dass auf der gebildeten Oberfläche der Schüttung sowohl die Kämme (15) als auch die Täler (16) jeweils aufeinander treffen.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Rand (6) des statischen Kohleverteilers (4) bezüglich der Richtung des Gasabganges (3) gegen die Horizontale geneigt ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich des Füllraumes (5) des statischen Kohleverteilers (4) durch dachartige Einbauten (10, 10a–d) von Vergasungsstoff freie Räume (14, 14a, 14b) gebildet werden, die gasseitig mit dem Gassammelraum (7) verbunden sind und so den Füllraum (5) des statischen Kohleverteilers (4) mit dem Gassammelraum (7) verbinden.