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Gaserzeuger zur Vergasung backender Brennstoffe Die Erfindung betrifft
einen Gaserzeuger zur Vergasung backender Brennstoffe, insbesondere unter einem
Vergasungsdruck von mehreren Atmosphären. Gaserzeuger sind schon mit besonderen
Einrichtungen ausgestattet worden, die dazu dienen sollten, die bei der Vergasung
an der Oberfläche des ruhenden Brennstoffbettes auftretenden Backerscheinungen zu
beseitigen oder deren störenden Einfluß auf die Gasdurchlässigkeit des Bettes so
weit zu mildern, daß auch backende Brennstoffe unter konstanten Verhältnissen hinsichtlich
Durchsatz und Gaszusammensetzung vergast werden konnten. Diese Einrichtungen bestanden
in drehbaren Armen, die sich an der Oberfläche des 1>rennstoffbettes bewegten. Sie
sind auch schon mit kurzen, kratzerartigen Vorsprüngen versehen worden, die im wesentlichen
die Oberfläche des Brennstoffhettes, an der die Verkokung durch die aufsteigenden
Gase erfolgt, aufrissen. Ferner ist bekannt, waagerechte oder nach außen geneigte
Rührarme so anzut )rdnen, daß sie im Brennstoffbett selbst arbeiten. .-@tlch sind
derartige mit Rührarmen versehene Gaserzeuger schon mit Brennstoffbehältern ausgestattet
«-orden, die sich oberhalb des Brennstoffbettes befanden und aus denen der Brennstoff
in den Gaserzeuger gelangte. Diese Behälter standen entweder in breitem Ouerschnitt
mit dem Brennstoffbett unmittelbar in Verbindung, so daß der im Behälter gestapelte
Brennstoff von dem Brennstoffbett getragen wurde und auf dieses einen zusätzlichen
Druck au--,übte - dadurch wurde das Backen des Brenn->,toites erhöht und die Wirkung
der Rührarme beeinträchtigt -, oder es fiel die Kohle aus einem Fülltrichter oder
einem Zwischenbehälter durch den Gasr..um auf das Brennstoffbett. Das führte aber
zu einer erheblichen Staubentwicklung. Gaserzeuger, die unter erheblichem Druck
von z. B. 20 bis 30 atü arbeiten, müssen monatelang ohne Unterbrechung in Betrieb
gehalten werden, ohne daß die Möglichkeit besteht, den Gasraum zu beobachten oder
das Brennstoffbett zu stocken. Eine Staubentwicklung, die im Druckgaserzeuger zudem
unter sonst gleichen Verhältnissen wesentlich stärker ist als in unter normalem
Druck betriebenen Gaserzeugern, kann schnell zu erheblichen Ansatzbildungen und
Verstopfungen der Gaswege Oder ähnlichen Störungen führen, die ohne Stillsetzen
der Anlage nicht zu beheben sind.
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Allgemein hat sich gezeigt, daß die bekannten Gaserzeuger bei höherer
Vergasungsleistung und bei backender Kohle mit mehreren Atmosphären Pressung nicht
mehr ausreichen, da in diesen Fällen zum Teil infolge der rascheren Abwanderung
des Brennstoffes, zum Teil aber auch infolge der durch den Druck veränderten Verkokungsvorgänge
die Höhe der Verkokungszone beträchtlich anwächst, so daß durch eine Beeinflussung
der Oberfläche eine genügende Gasdurchlässigkeit des Brennstoffbettes nicht mehr
mit Sicherheit erzielt werden kann. Ganz besonders wird die Höhe der Verkokungsschicht
bei Anwendung eines sauerstoffreichen Vergasungsmittels gesteigert, da in diesem
Fall im Vergleich zur Vergasung mit Luft auch die als fühlbare Wärrne in den Gasen
verfügbare Wärmemenge geringer wird und infolgedessen der Verkokungsvorgang sich
weiter verlangsamt. Um backende Kohle bei hoher Leistung zu vergasen, ist es daher
notwendig, das Zusammenbacken des Brennstoffes auch in tieferen Schichten des Brennstoffbettes
zu bekämpfen und durch eine Schicht von z. B. 500 bis 1000 mm Hölle die Durchlässigkeit
für die aufsteigenden Gase dauernd aufrechtzuerhalten.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei dem erfindungsgemäßen Gaserzeuger,
der mit ruhendem Brennstoffbett und insbesondere unter einem Druck von mehreren
Atmosphären arbeitet und der mit einem Brennstoffbehälter für die stetige Zuführung
des Brennstoffes zum Brennstoffbett und horizontalen oder schwach geneigten wassergekühlten
Rührarmen ausgestattet ist, die innerhalb des Brennstoffbettes wirken, der Brennstoffbehälter
mit einem drehbaren wassergekühlten Boden versehen, der an der die Rührarme tragenden
zentralen, senkrechten Hohlwelle befestigt und mit einem oder mehreren bis zur Drennstoffbettoberfläche
reichenden, gegen die Rührame versetzten Ausläufen für den Brennstoff versehen ist.
Dabei kann auch der Behälter zusammen mit dem Boden umlaufen. Die Erfindung hat
den Vorteil, daß das Brennstoffbett und die Rührarme nicht mit einer
zusätzlichen
Kohlensäule belastet sind. Die Kohle kann unter dem auflockernden Druck der Rührarme
gut nach oben nachgeben. Da unter dem Einfluß des Druckes die Backfähigkeit der
Kohle noch erheblich zunimmt, ist es erst durch die Erfindung möglich geworden,
backende Brennstoffe unter Druck mit Erfolg zu vergasen. Das Kühlmittel wird durch
eine Leitung in der Hohlwelle von oben den gekühlten Teilen zugeführt. Auch die
Wandungen des Behälter; können mit Wasserkühlung ausgestattet sein, falls man die
zu vergasende Kohle im Behälter vor der Einwirkung höherer Temperaturen schützen
will.
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Durch eine besondere Ausbildung der Arme kann die Wirkung der neuen
Einrichtung noch verbessert werden. Die Arme werden erfindungsgemäß so gestaltet,
daß ein Anheben und Auflockern der über den Armen befindlichen Brennstoffschichten
bewirkt wird; z. B. kann der Armquerschnitt etwa Dreieckform erhalten, derart, daß
die untere Seite des Dreiecks im wesentlichen waagerecht verläuft und dessen längere
obere Seite entgegen der Bewegungsrichtung ansteigt. so daß der Brennstoff beim
Umlaufen periodisch nach oben verdrängt wird. Die Bildung großer Klumpen in der
backenden Zone wird auch dadurch vermindert, daß die Arme dem Gut abwechselnd eine
Aufwärts- und eine Abwärtsbewegung verleihen. Es erfolgt dadurch eine Durchmischung
der bereits fest gewordenen, tieferliegenden Schichten mit dein von oben kommenden,
noch im Erweichungszustand befindlichen Gut, was den Wärmeaustausch begünstigt und
die Vereinigung zu größeren Stücken verhindert.
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Zweckmäßig ist auch eine Gestaltung der Arme derart, daß entlang dem
Arm, z. B. unterhalb desselben, ein Hohlraum entsteht, in den die von unten kommenden
Gase entweichen können, um dann, über den Querschnitt verteilt, Wege durch die im
Erweichungszustand befindliche Schicht zu finden.
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Um ein Anbacken des Gutes an der Schachtwandung zu verhindern, werden
erfindungsgemäß ein oder mehrere senkrechte Schaber angeordnet, die zweckmäßig am
drehbaren Teil der Vorrichtung, z. B. dein drehbaren Boden, angebracht werden und
zusammen mit diesem mit Kühlung versehen werden können.
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Da die Arme in der Nähe der Achse eine geringere Absolutgeschwindigkeit
besitzen als an ihrem äußeren Ende, kann der Fall eintreten, daß das Brennstoffbett
in der Nähe der Welle weniger stark durchgearbeitet wird als am äußeren Umfang,
was dazu führen kann, daß sich in der Mitte des Brennstoffbettes größere zusammengebackene
Klumpen bilden, die beim Abwandern in die tieferen Zonen weite Gaswege eröffnen
und infolgedessen eine bevorzugte Gasströmung in der Achse des Schachtes bewirken.
Um dies zu vermeiden, kann die Welle, an der die Arme befestigt sind, im Bereich
des Brennstoffbettes in einen Verdrängungskörper größeren Durchmessers erweitert
werden, der im Gegensatz zu bekannten ähnlichen Vorrichtungen, die als Gasabzug
wirken, eine bevorzugte Gasströmung in der Achse des Schachtes verhindert. Der Verdrängerkörper
wird zweckmäßig mit einem Wasserraum oder einer anderen Wasserkühlung versehen.
Will man einen größeren Hohlraum unterhalb des Verdrängungskörpers verhindern, so
kann dieser in der Richtung der Schachtachse kegelig nach unten verjüngt werden,
so daß sich da: Brennstoffbett dauernd der Form des Verdrängungskörpers anpassen
kann.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
und schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abi>. 1 einen unter mehreren, z. B.
3 bis 50 oder mehr Atmosphären Druck arbeitenden Gaserzeuger im senkrechten Schnitt;
Abb. 2 zeigt einen Querschnitt des lZiilii-arnies; au. Abb.3 ist die Lage der Arme
in einem Schnitt durch die Mitte des Gaserzeugers, von oben gesehen, ersichtlich.
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Der Gaserzeuger 1, der im unteren "feil mit einem Rost 27 bekannter
Bauart z. B. nach den deutschen Patentschriften 565 981 und 591008 zur Austragung
der Asche versehen ist, ferner im oberen Teil eii# Schleusenorgan 4 bekannter Bauart
z. B. nach den deutschen Patentschriften 565 981 und 60-1290 zur Zuführung der Kohle
trägt, hat unterhalb des Rotes einen Auslaß 5 für die Asche. an den ebenfalls eine
an sich bekannte Schleuse 28 z. B. nach den deutschen Patentschriften 565 981 und
591008 zum periodischen Herausbringen der Asche an die Atmosphäre angeschlossen
ist. Der .Mantel 2 des Graserzeugers 1 ist finit einer @Vasserkanimer 3 versehen,
um Überhitzungen des drucktragenden Mantels auszusclilie-Pen. Im oberen Teil des
Gaserzeugers ist ein Brennstoffbehälter 6 angeordnet, dessen Wände finit @Yasserkühlung
ausgestattet sind. Der Brennstoffbehälter ist unten durch eine drehbare Bodenplatte
7 abgeschlossen, auf der der Brennstoff ruht. Diese Bodenplatte ist an einer senkrechten
Hohlwelle 11 befestigt, die in den Lagern 12 und 13 gelagert ist. Ani Rand der Bodenplatte
7 befindet sich ein Zahnkranz B. der durch das Zahnrad 9 angetrieben wird, das mittels
der Achse 10 von außen in bekannter `'eise in Umlauf versetzt werden kann. Die Bodenplatte
trägt einen Auslauf 21. durch welchen hei der Umdreliung der Brennstoff dein Brennstoffbett
des Gaserzeuger zugeführt wird, so daß eine gleichbleibende Lage der Oberfläche
des Brennstoffbettes gewährleistet ist. An der Bodenplatte 7, die mit einem Wasserraum
versehen ist, ist zentral der Verdrängungskörper 14 angebracht, der die beiden nach
der Gaserzeugerwand zu verlaufenden Rühranie 15 und 16 trägt. die hohl ausgebildet
sind und mit den Wasserräumen der Bodenplatte und de> Verdrängungskörpers 14 in
Verbindung stehen. Der Verdrängungskörper 14 ist nach unten in das Brennstoffbett
hinein spitz auslaufend geformt. An dein Arm 15 und gegebenenfalls auch am Arm 16
sind ein oder mehrere- nicht gekühlte Kratzer 17 angebracht. die die auflockernde
Wirkung in der 'Zähe der Achse des Gaserzeugers, wo geringere Umfangsgeschwindigkeiten
der Rührarme gegeben sind, unterstützen. An der Bodenplatte ist ein Schalter 18
angeordnet, der im Bereich der Brennstoffschicht nahezu senkrecht entlang der Gaserzeugerwand
verläuft und diese von Ansätzen frei hält. Im oberen Teil des Brennstoffbehälters
6 ist ein Rohr 19 mit einem Innenrohr 20 vorgesehen, das axial in die Bohrung der
Hohlwelle 11 übertritt. Das Rohr 19 ist durch eine Stopfbüchse 22 in die `Felle
eingeführt und das Rohr 20 so tief nach unten verlängert, daß das frische Wasser
nahezu an der tiefsten Stelle des drehbaren Teile: in diesen übertritt.
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Der Rost 27 #tützt zusammen mit der an der Wand befestigten Ringplatte
29 das Brennstoffnett ab. Er trägt in der Mitte eine Haube 30, durch die aus der
Windleitung 31 da. Vergasungsmittel in das Brennstoffbett eingeführt wird. _@m Rost
27 sind ferner ein oder mehrere Kratzer 32 angeordnet, die die Austragung der Asche
in den Rauire unter dein Rost bewirken. Der drehbare Teil des Rostes ist durch die
Arme 33 mit einem Zahnkranz 34 verbunden, der durch ein Zahnrad 35 mit Hilfe der
Welle 36 und
eines Getriebes üblicher Bauart in Umdrehung versetzt
wird. Der drehbare Teil ist auf dem am Gaserzeuger befestigten Ring 37 gleitend
gelagert. Der Auslaß 5, an dem die Schleuse 28 befestigt ist, steht mit dem Raum
unter dem Rost 27 in Verbindung. Die Asche wird der Auslaßöffnung 5 durch die Arme
33 zugeführt.
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Beim Betrieb der Vorrichtung wird die backende Kohle, die aus dem
Behälter 6 durch die Auslaßöffnung 21 auf die Oberfläche des Brennstoffbettes gelangt,
von den aus der Barunterliegenden Feuerzone aufsteigenden heißen Gasen erwärmt;
sie beginnt zu erweichen, wenn eine Temperatur von etwa 350° erreicht ist. Der plastische
Zustand ist erst bei einer Temperatur von 500 bis 600° beendigt, je nach dem Charakter
der backenden Kohle und dem bei der Vergasung angewendeten Druck, wobei durch höheren
Druck die Zersetzung der Kohlenwasserstoffe verlangsamt und die Erweichungstemperaturen
heraufgesetzt werden. Da außerdem bei Druckgaserzeugern eine wesentlich höhere Vergasungsleistung
je m2 Schachtquerschnitt und Stunde erreicht wird als in normalen Gaserzeugern,
kann die Erweichungszone eine erhebliche Tiefe - z. B. 80 cm - annehmen. Um nun
in dieser verhältnismäßig starken Schicht ein Zusammenbacken der erweichten Kohle
zu einer kompakten :lasse zu vermeiden und dem aufsteigenden Gas ausreichende Gaswege
offenzuhalten, werden die Arme 15 und 16 im Bereich der Backzone dauernd durch diese
hindurchbewegt. Sie bewirken ein Durchschneiden der erweichten Kohle. verschaffen
dem Gas stets neue Gaswege an die Oberfläche und beschleunigen dadurch die Erhärtung
der Kohle entlang der Gaswege, so daß, wenn der Brennstoff den Bereich der Arme
verläßt, ein in kleinere und größere Stücke aufgelöstes, erhärtetes Gut in die Barunterliegende
Vergasungszone übertritt.
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In Abb.2 ist ein vorteilhafter Ouerschnitt eines gekühlten Armes in
einem Der Rührarm 16 hat eine entgegen der Bewegungsrichtung ansteigende Fläche
23, welche die Kohle nach oben verdrängt und dab Bett auflockert. Die Unterseite
des Armes 16 ist nach oben vertieft, so daß ein Hohlraum 24 entsteht, in der die
Gase aus dem Brennstoff austreten können. Auch die Rückseite des sich drehenden
Armes ist mit einer Vertiefung versehen, so daß hinter dem sich vorwärts bewegenden
Arm 16 ein entlang dem Arm verlaufender Gasraum 25 im Brennstoffbett gebildet wird,
in den die Gase von unten einströmen können und aus dem sie einen Weg an die Oberfläche
durch die über dem Arm befindliche aufgelockerte Schicht finden können. Zur wirksamen
Kühlung haben die Arme wassergekühlte Hohlräume 26, die mit dem Wasserraum des Verdrängungskörpers
14 in Verbindung stehen.
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Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es möglich, Brennstoffe,
insbesondere Gasflammkohlen, mit erheblicher Backneigung betriebssicher und mit
hohen Leistungen stetig unter Druck zu vergasen.