Verfahren zur Brenngaserzeugung durch Vergasen von Brennstoffen in
einem Fliehkraftgaserzeuger Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Brenngaserzeugung
durch Vergasen stückiger bis feinkörniger Brennstoffe in Fliehkraftgaserzeugern.Process for generating fuel gas by gasifying fuels in
a centrifugal gas generator The invention relates to a method for generating fuel gas
by gasifying lumpy to fine-grained fuels in centrifugal gas generators.
Es ist ein Fliehkraftgaserzeuger bekannt, bei welchem das Vergasungsgut
durch Zentrifugalkraft an der rotierenden Wand gehalten wird und das Vergasungsmittel
von außen nach innen durch das Vergasungsgut strömt. Die sich bei der Vergasung
bildende Schlacke wird dabei von der Wand mittels eines Schabers durch einen Schlitz
nach unten laufend ausgetragen. Die Austragung der Schlacke mittels Schabers ist
aber sehr schwierig, weil einmal der Schaber in einer sehr heißen Zone arbeiten
muß, dann aber auch weil in dieser Zone infolge der angestrebten hohen Zentrifugalkraft
die Zusammenpressung der Brennstoffschicht am größten ist und die Schlacke infolge
der hohen Zentrifugalkraft auch an der rotierenden Wand fest angepreßt ist.A centrifugal gas generator is known in which the gasification material
is held on the rotating wall by centrifugal force and the gasifying agent
flows from the outside to the inside through the gasification material. Which is in the gassing
Forming slag is removed from the wall by means of a scraper through a slot
discharged downwards. The discharge of the slag by means of a scraper is
but very difficult because once the scraper will work in a very hot zone
must, but then also because in this zone as a result of the high centrifugal force sought
the compression of the fuel layer is greatest and the slag as a result
the high centrifugal force is also firmly pressed against the rotating wall.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schlackenabfluß so zu
gestalten, daß er einfach und sicher ist.The invention is based on the object of the slag outflow so
make it easy and safe.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Vergasungsmittel
(exotherm reagierende Vergasungsmittel, wie Luft, Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte
Luft, und gegebenenfalls endotherrn reagierende Vergasungsmittel, wie Wasserdampf)
dem Vergasungsgut so, zugeführt werden, daß in der Nähe der Gaserzeugerwand zur
Verflüssigung der Schlacke ausreichende Temperaturen entstehen und die Schlacke
im flüssigen Zustand stetig abgezogen wird.The solution to this problem is that the gasification agent
(exothermic gasifying agents such as air, oxygen or oxygen-enriched
Air, and possibly endothermic gasifying agents such as water vapor)
the gasification material are supplied so that in the vicinity of the gas generator wall to
Liquefaction of the slag creates sufficient temperatures and the slag
is continuously withdrawn in the liquid state.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch den Mittelteil (linke Hälfte)
einer ersten Ausführungsform eines Fliehkraf tgaserzetigers, Abb. 2 einen Querschnitt
nach Linie B-B, Abb. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch den unteren Teil
des Gaserzeugers nach Linie C-C, Abb. 4 einen Längsschnitt durch den Mitte#lteil
(linke Hälfte) einer zweiten Ausführungsform eines Fliehkraf tgaserzeugers, Abb.
5 einen Querschnitt nach Linie D-D.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely Fig. 1 shows a longitudinal section through the middle part (left half) of a first embodiment of a Fliehkraf tgaserzetigers, Fig. 2 is a cross section along line BB, Fig. 3 is a partial longitudinal section through the lower Part of the gas generator along line CC, Fig. 4 is a longitudinal section through the middle part (left half) of a second embodiment of a centrifugal force gas generator, Fig. 5 is a cross section along line DD.
Die in den Zeichnungen wiedergegebenen beiden Gaserzeuger sind für
den Betrieb von stückiger Kohle gedacht, und zwar der in Abb. 1 bis
3 dargestellte für Kohle mit geringen Beimischungen kleinkörniger Bestandteile
und der in Abb. 4 und 5 dargestellte mit einem hohen Anteil hiervon.The two gas generators shown in the drawings are intended for the operation of lumpy coal, namely the one shown in Fig. 1 to 3 for coal with small admixtures of small-grained components and the one shown in Fig. 4 and 5 with a high proportion thereof.
In Abb. 1 wird die als stückig angenommene Kohle in an sich
bekannter Weise durch Fliehkraft an die Wand eines rostartigen, sich um seine Achse
A-A drehenden Zylinders geschleudert. Die Kohle bildet dort eine Schicht
d, deren Dickenverlauf von der Drehzahl abhängt und z. B. von oben bis unten
gleichbleibend gestaltet werden kann. Um einen Schlackenabzug in flüssiger Form
zu erreichen, wird über getrennte Düsengruppen b bzw. c Luft bzw. Sauerstoff
und Dampf der Kohle zugeführt. Der Zylinder selbst wird aus Mantelstücken a und
den Düsen b und c ge-
bildet. Das Mantelstück a, ist gleichzeitig
der Sammelraum für die flüssige Schlacke, an dessen Wänden diese in axialer Richtung
nach unten abfließen kann. Diese. Mantelstücke bilden die eigentlichen Schmelzräume,
die von den Luftdüsen begrenzt und durch außenliegende Rippen gekühlt werden. Die
innerhalb dieser Schmelzräume liegende Kohle wird also von zwei Seiten mit Luft
beblasen, wobei man durch entsprechende Bemessung der Luftmengen die zur Schlackeschmelzung
benötigten Temperaturen einstellen kann. Durch die Zentrifugalbeschlennigung flie#ßt
die flüssige Schlacke gegen den Mantel, wo sie zunächst wegen der niedrigeren
Manteltemperatur an diesem granuliert. Mit zunehmender Stärke dieser Granulationsschicht
wird die Wärmeableitung zur Wand hin immer geringer, bis von einer gewissen Schichtstärke
ab die Schlacke ihren flüssigen Aggregatzustand beibehält. Aus dem Schmelzraum ziehen
die heißen Gase in radialer Richtung zur Zylindermitte hin, von wo sie nach oben
abgezogen werden. Auf diesem Wege nun erst findet der Dainpfzusatz durch die bereits
erwähnten Dampfdüsen c statt. Gleichzeitig erfolgt hierbei eine Temperaturherabsetzung
zur Mitte hin. Die Strömungsrichtung von Luft und Dampf geben die Pfeile (Abb. 2)
an. Im ganzen wird die Luft dem rotierenden Zylinder und den Luftdüsen von außen
her, und zwar über den Einströmstutzen h, den Einströmkanal i in das Gehäuse
k,
über die Öffnungen f und f', zugef ührt. Der Dampf hingegen
wird in die Dampfdüsen c über die in einem Zapfen befindliche Bohrung e und über
die Kanäle e', die sich in der Bo#denplatte des Zylinders befinden, zugeleitet.
Man kann natürlich, wenn die Erfordernisse es gestatten, auch bereits der Vergasungsluft
gewisse 'Mengen Dampf genauso wie umgekehrt auch dein Dampf gewisse Mengen Vergasungsluft
zusetzen. Wichtig ist nur. daß in Wandnähe die Temperatur herrscht, die eine Schlackeaustragung
in flüssiger Form ermöglicht. Fernerhin können auch in Achsrichtung das Dampf-Luft-Verhältnis
sowie die absoluten Mengen verändert werden. Zu diesem Zweck ist, wie Abb.
1 zeigt, der Kanal i durch Drosselklappen - unterteilt, denen am rotierenden
Zylinder entsprechende Dichtungsringe gegenüberstehen. Die Einströmöffnung lb kann
hierbei sowohl oben als unten liegen, je nachdem in welcher Richtung der
Druckabfall erfolgen soll. Da-, Mantelstück a, wird, wie in Abb. 2 zu erkennen ist,
wie bereits erwähnt, zur Einhaltung der aus Festigkeitsgründen erforderlichen Materialtemperatur
mittels Rippen, an denen die Frischluft vorbeiströrnt, gekühlt. Die Kühlung kann
naturgemäß auch durch Wasser erfolgen, wobei dann Kühlrohre in den Mantel einzubauen
wären. Der Zylinder kann getragen und angetrieben werden durch mehrere Rollen oder
ein unter dein - Zylinderboden befindliches Zentrallager. Am Ende des Zylinders
erweitert sich in axialerVerlängerung des Schmelzraumes der Mantel nach außen hin
zu einem kegeligen Ansatz a' und bildet mit dem Boden 1 einen Ringspalt.
Durch diesen Ringspalt fließt die Schlacke ab und granuliert entweder am Gehäusemantel
k in dort leicht ablösbarer Form oder wird in einem Wasserrilig od. dgl. geschleudert,
Da unter dem sogenannten Schüttwinkel, wie in der Abb. 3 angedeutet ist,
auch Kohlestücke in den Ringspalt gelangen, erfordert dieser eine gewisse Ausdehnung
in axialer Richtung und auch gegebenenfalls eine Beschickung mit Luft. Zu diesem
Zweck: kann über die unterste Drosselklappe und die Öffnung f' (Abb. l) Luft auch
über den Ringspalt in das Zylinderinnere gelangen, durch die eine Nachverbrennung
eventuell nicht vergaster Kohle im Ringspalt stattfindet. Gegebenenfalls können
auch Verbrennungsgase aus der Randzone, sei es zur Auftauung eventuell erstarrter
Schlacken oder zur Nachvergasung der in der Schlacke noch enthaltenen unvergasten
Bestandteile. durch den Ringspalt ausgelassen werden. Diese Gasmengen wären später
dem Gas oder der Luft bzw. dem Dampf wieder zuzusetzen. Die Frischkohle wird von
oben her über eine trichterförrnige Füllvorrichtung m eingeführt, die ebenfalls
von außen mit Luft. Dampf od. dgl. gekühlt werden kann.In Fig. 1 , the coal assumed to be lumpy is thrown in a manner known per se by centrifugal force against the wall of a rust-like cylinder rotating around its axis AA. The coal forms a layer d there, the thickness of which depends on the speed and z. B. can be designed consistently from top to bottom. In order to achieve a slag discharge in liquid form, air or oxygen and steam are fed to the coal via separate nozzle groups b and c. The cylinder itself is b of cladding pieces and a nozzle and forms c overall. The jacket piece a is at the same time the collecting space for the liquid slag, on the walls of which it can flow downward in the axial direction. These. Jacket pieces form the actual melting spaces, which are delimited by the air nozzles and cooled by external ribs. The coal lying within these melting spaces is thus blown with air from two sides, whereby the temperatures required for slag melting can be set by appropriate measurement of the air quantities. As a result of the centrifugal slag, the liquid slag flows against the jacket, where it initially granulates because of the lower jacket temperature. With increasing thickness of this granulation layer, the heat dissipation towards the wall becomes less and less, until the slag retains its liquid state of aggregation from a certain layer thickness onwards. The hot gases pull out of the melting chamber in a radial direction towards the center of the cylinder, from where they are drawn off upwards. It is only in this way that the steam addition takes place through the steam nozzles c already mentioned. At the same time, the temperature is reduced towards the middle. The direction of flow of air and steam is indicated by the arrows (Fig. 2). On the whole, the air is supplied to the rotating cylinder and the air nozzles from the outside, namely via the inflow connection h, the inflow channel i into the housing k, via the openings f and f ' . The steam, on the other hand, is fed into the steam nozzles c via the bore e located in a pin and via the channels e 'located in the bottom plate of the cylinder. Of course, if the requirements permit, certain amounts of steam can already be added to the gasification air and, conversely, certain amounts of gasification air can also be added to your steam. The only thing that matters is. that near the wall there is the temperature that enables slag to be discharged in liquid form. Furthermore, the steam-air ratio and the absolute quantities can also be changed in the axial direction. The channel i is to this purpose, as Figure 1 shows, by throttle -. Subdivided faced by corresponding sealing rings on the rotating cylinder. The inflow opening lb can be both above and below, depending on the direction in which the pressure drop is to take place. As can be seen in Fig. 2, as already mentioned, the jacket piece a is cooled by means of ribs through which the fresh air flows to maintain the material temperature required for reasons of strength. The cooling can naturally also take place by water, in which case cooling pipes would then have to be built into the jacket. The cylinder may be supported and driven by a plurality of rollers or under your - befindliches cylinder bottom central warehouse. At the end of the cylinder, in an axial extension of the melting space, the jacket widens outwards to form a conical extension a 'and forms an annular gap with the base 1. The slag flows off through this annular gap and either granulates on the casing shell k in an easily detachable form or is thrown in a water ridge or the like, since at the so-called angle of repose, as indicated in Fig. 3 , pieces of coal also get into the annular gap , this requires a certain expansion in the axial direction and possibly also a charge with air. For this purpose: air can also enter the cylinder interior through the annular gap via the lowest throttle valve and opening f '(Fig. 1), through which an afterburning of possibly non-gasified coal takes place in the annular gap. If necessary, combustion gases from the edge zone can also be used, be it for thawing possibly solidified slag or for post-gasification of the non-gasified constituents still contained in the slag. be left out through the annular gap. These amounts of gas would have to be added again later to the gas or the air or the steam. The fresh coal is introduced from above via a funnel-shaped filling device m, which is also supplied with air from the outside. Steam od. The like. Can be cooled.
In den Abb. 4 und 5 ist eine Vorrichtung dargestellt, in der
Kohle mit einem hohen Anteil an fein-oder staubförmigen Bestandteilen vergast werden
soll. Bei einem derartigen Gemisch ist damit zu rechnen, daß die feinkörnigen Bestandteile
im Luftstrom melir den Charakter einer Flüssigkeit annehmen. Somit gehorchen sie
nicht mehr den Gesetzen, denen Schüttniassen unterliegen, sondern es wird sich im
rotierenden Zylinder eine parabelfi#rinige Oberfläche der Kohle ausbilden. wie es
bei rotierenden Flüssigkeiten der Fall ist. Es wird sich im übrigen bei Anwesenheit
eines hohen Anteiles staubförmiger Bestandteile nicht vermeiden lassen, daß ein
Teil hiervon mit dem abziehenden Gasstrom, anfänglich noch unvergast, initgerissen
wird. Diesem Unistand trägt die in Abb. 4 dargestellte Batiart Rechnung. indem zunächst
der Fliehkraft-aserzellger aus dem zuvor beschriebenen Ro,tationsteil und einem
hohen trichterförmigen Aufsatz m besteht. Letzterer ist ebenfalls als Vergaserteil
anzusehen.FIGS. 4 and 5 show a device in which coal is to be gasified with a high proportion of fine or dusty components. With such a mixture it is to be expected that the fine-grained constituents in the air stream take on the character of a liquid. Thus, they no longer obey the laws to which bulk materials are subject, but a parabolic surface of the coal will develop in the rotating cylinder. as is the case with rotating liquids. Moreover, in the presence of a high proportion of dusty constituents, it will not be possible to avoid a part of them being entrained with the withdrawing gas stream, initially still ungased. The Batiart shown in Fig. 4 takes this unistand into account. by initially the centrifugal acer cellger consists of the previously described rotary part and a high funnel-shaped attachment m. The latter is also to be regarded as a carburetor part.
Wie Abb. 5 zeigt, besteht der rotierende Zylinder wie bei der
zuerst beschriebenen Ausführung aus Mantelteilen a, die gleichzeitig die Schmelzräume
bilden -und mit Kühlrippen od. dgl. versehen sind. sowie den Luftdüsen b. Die Luftdüsen
aber blasen nicht gegenläufig, sondern tangential in einer Richtung. Die Unterteilung
der Düsen, die Möglichkeiten der Luftregelulig u. dgl. bleiben, wie beschrieben.
Der erforderliche Dampf wird aber hier nicht über den Zylinder, sondern über eine
im Zvlinderboden angeordnete Dralldüse c bzw. über einen Düsensatz unter Druck zugeführt.
Unter dein Einfluß der Zentrifugalkraft werden sich ni-in die grobkörnigen Teile
an den Mantel a anlegen. Die feinkörnigeren Teile werden die be-
reits erwähnte
parabelförtnige Oberfläche, wie sie die Linie d andeutet, bilden. Die aus
den Luftdüsen austretende Luft tritt zum Teil unverbrannt, zum Teil als Verbrennungs-
bzw. Vergasungsprodukt den Pfeilen entsprechend in die Kohleschicht ein und verinischt
sich dort mit dem aus den Dralldüsen c kornmenden Dampf. Hierbei kann durch Wahl
des Düsenradius die Mischgrenze weitgehend beherrscht werden, so daß vor allem im
unteren Bereich des Zylinders in Mantelnähe genügend hohe Schmelztemperattiren erreicht
werden. Die zusätzliche Ro#tationsbewegung wird in vorliegendem Fall in erster Linie
die Dralldüse im Boden bewirken. Außerdem sind an der Trennstelle zwischen dem rotierenden
Zylinder und dem Aufsatz in weitere Düsen c angeordnet. Diese können mit Dampf oder
Luft oder einer Mischung au, beidein beschickt werden und induzieren ebenfalls auf
das aufströniende Gas einen Drall. Durch diesen soll ein zusätzliches Ausschleudern
der noch in dem Gas enthaltenen festen Bestandteile erreicht werden. An der Wandung
des Aufsatzes in rutschen die ausgeschiedenen Teile, unterstützt durch die Sogwirkung
der schräg nach unten blasenden Düsen c, wieder in den Hauptvergaserteil zurück.
Da im Aufsatzteil die Temperaturen unter der Schmelzgrenze der Schlacken liegen,
findet ein Festsetzen von Schlacken dort nicht statt. Ur n die in Pf eilrichtung
angedeutete Rückwärtsbewegung der in den Aufsatz gelangten Kohlenteilchen zu unterstützen,
können auf der Einströmseite der Luftdüsen feststehende Blenden angebracht werden.
die je Umdrehung eine teilweise oder vollständige Abschaltung der Düsen und
damit eine periodische Verzerrung des Strömungsbildes bewirken. Der Schlackeabzug
erfolgt wie bei der zuerst beschriebenen Ausführung. Die Kohle wird auf den oberen
Rand des Aufsatzes aufgegeben. Antrieb und Zentrierung des Zylinders, die Luftregelung
usw. bleiben, wie schon f)eschrieben. Die Beimischung von Dampf zur Luft und unigekehrt
auf die einzelnen Düsengruppen kann ebenfalls wiederum den Erfordernissen entsprechend
variiert werden.As shown in Fig. 5 , the rotating cylinder, as in the embodiment described first, consists of jacket parts a, which at the same time form the melting spaces and are provided with cooling fins or the like. as well as the air nozzles b. The air nozzles do not blow in opposite directions, but tangentially in one direction. The subdivision of the nozzles, the possibilities of air regulation and the like remain as described. However, the required steam is not supplied here via the cylinder, but via a swirl nozzle c arranged in the cylinder base or via a nozzle set under pressure. Under the influence of centrifugal force, the coarse-grained parts will come into contact with the shell a. The fine-grained parts are sawn form the already mentioned parabelförtnige surface, as indicating the line d. The air emerging from the air nozzles enters the coal layer partly unburned, partly as a combustion or gasification product according to the arrows, where it is combined with the steam coming out of the swirl nozzles c. By choosing the nozzle radius, the mixing limit can be largely controlled, so that sufficiently high melting temperatures are achieved, especially in the lower area of the cylinder near the jacket. In the present case, the additional rotational movement will primarily cause the swirl nozzle in the floor. In addition, further nozzles c are arranged at the separation point between the rotating cylinder and the attachment. These can be charged with steam or air or a mixture of both and also induce a swirl on the flowing gas. This is intended to achieve an additional ejection of the solid constituents still contained in the gas. The separated parts slide on the wall of the attachment in, supported by the suction effect of the nozzles c blowing diagonally downwards, back into the main part of the carburetor. Since the temperatures in the top section are below the melting limit of the slag, slag does not stick there. In order to support the backward movement of the coal particles that have entered the attachment, as indicated in the direction of the arrow, fixed screens can be attached to the inflow side of the air nozzles. which cause a partial or complete shutdown of the nozzles per revolution and thus a periodic distortion of the flow pattern. The slag is withdrawn as in the embodiment described first. The coal is placed on the upper edge of the attachment. The drive and centering of the cylinder, the air regulation, etc. remain, as already mentioned. The admixture of steam to the air and vice versa to the individual nozzle groups can also be varied according to requirements.