DE1040734B - Process and device for the combustion or gasification of fuels - Google Patents
Process and device for the combustion or gasification of fuelsInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung oder Vergasung von Brennstoffen Um das Ansetzen. von erstarrter Schlacke an, den Wänden des Herdes von Abstichgaserzeugern zu verhindern, ist es bekannt, den Schlackenherd von außen zu beheizen und überhitzte. Wind exzentrisch auf das Schlackenbad zu blasen. Die im Schacht stehende Säule aus stückigem Brennstoff vor den Winddüsen hindert zwar den Wind, unmittelbar auf das Schlackenbad einzuwirken, doch genügt hier eine geringe Bewegung des Bades, um örtliches Erstarren der Schlacke zu vermeiden. Die Vergasungsreaktion zwischen Brennstoff und Wind erfolgt in der Brennstoffschicht oberhalb des Schlackenbades, dessen Abstich periodisch erfolgt. Bei diesem Verfahren ist die Schlacke ein lästiges Nebenprodukt, das im Betrieb Schwierigkeiten bereitet, denen durch geeignete Maßnahmen begegnet werden muß. Dieses Verfahren hat auch noch den Nachteil, daB es hochwertige Brennstoffe in fester, stückiger Form erfordert.Process and device for the combustion or gasification of fuels About the attachment. from solidified slag to the walls of the hearth of tap gas generators To prevent it, it is known to heat the slag hearth from the outside and overheated. Wind to blow eccentrically on the slag bath. The column standing in the shaft Lumpy fuel in front of the tuyeres prevents the wind from reaching it directly To have a slag bath, but here a slight movement of the bath is sufficient to localize Avoid solidification of the slag. The gasification reaction between fuel and wind occurs in the fuel layer above the slag bath, its tapping occurs periodically. In this process, the slag is an annoying by-product, that causes difficulties in operation, which are countered by suitable measures must become. This process also has the disadvantage that it uses high quality fuels requires in solid, lumpy form.
Es ist ferner bekannt, in einem zyklonartigen Raum, in den. Luft und feinkörniger oder staubförmiger Brennstoff im wesentlichen tangential eingeführt werden, den Brennstoff zu verbrennen oder zu vergasen, wobei der Brennstoff durch Fliehkraftwirkung an die Wand des Raumes geschleudert wird, dort ausbrennt oder vergast und sein Rückstand (Schlacke) in flüssiger Form von der Wand abläuft. Durch eine Öffnung an der tiefsten Stelle des Raumes wird dann die flüssige Schlacke abgezogen. Das Wesentliche des Verbrennungsvorganges ist darin zu sehen, daß der Brennstoff an einem dünnen Schlackenfilm haftenbleibt und die Verbrennungsluft mit hoher Geschwindigkeit am Brennstoff vo@rbeis.treicht. Diese als Wirbelkammer oder Zyklonbrenner bekannten Vorrichtungen haben wie die nach dem gleichen Prinzip arbeitenden Fliehkraftstaubahscheider den Nachteil, da,ß insbesondere die feinsten Staubteilchen nicht an dien Wand ge# langen, sondern: zum Teil mit dem Gas aus der Kammer herausgetragen werden. Die bindende Kraft der flüssigen Schlacke, die den Brennstoff bis zur vollständigen Verbrennung oder Vergasung festhält und den dann verbleibenden Rückstand, die Schlacke, in sich aufnimmt, wird demnach nicht voll ausgenutzt, sondern nur so weit, als der Brennstoff an den Sch.lakkenfilm gelangt. Der restliche Brennstoff wird bereits in der Schwebe verbrannt oder vergast und seine Asche mit dem Gas aus der Wirbelkammer ausgetragen. Diese Asche verläßt die Wirbelkammer in flüssiger oder klebriger Form und bereitet in den nachgeordneten Anlageteiaen, z. B. Heizflächen, durch Anbacken die bekannten, Schwierigkeiten, oder sie muß durch besondere Maßnahmen, aus dem Gas entfernt werden.It is also known in a cyclone-like room in the. Air and fine-grain or dusty fuel are introduced essentially tangentially to burn or gasify the fuel, the fuel being thrown against the wall of the room by centrifugal force, where it burns out or gasified and its residue (slag) runs off the wall in liquid form . The liquid slag is then drawn off through an opening at the deepest point of the room. The essence of the combustion process is to be seen in the fact that the fuel adheres to a thin film of slag and the combustion air reaches the fuel at high speed. These devices, known as vortex chambers or cyclone burners, have the disadvantage, like the centrifugal dust separators that work according to the same principle, that especially the finest dust particles do not reach the wall, but are partly carried out of the chamber with the gas. The binding force of the liquid slag, which holds the fuel until it is completely burned or gasified and then absorbs the residue, the slag, is therefore not fully used, but only as far as the fuel reaches the film of the bar . The rest of the fuel is already burned or gasified in suspension and its ashes are carried out of the swirl chamber with the gas. This ash leaves the vortex chamber in liquid or sticky form and prepares in the downstream equipment such. B. heating surfaces, the known difficulties by caking, or they must be removed from the gas by special measures.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die erwähnten Nachteile zu vermeiden, indem das Vermögen der Schlacke, den Brennstoff zu binden, bis er restlos verhrannt oder vergast ist, und seine Asche in sich aufzunehmen, voll ausgenutzt wird, so daß die aus der Kammer austretenden Gase praktisch frei von Ascheteilchen sind.The invention has the object of addressing the disadvantages mentioned Avoid reducing the ability of the slag to bind the fuel until it is completely empty is seduced or gassed, and taking in its ashes, is fully used so that the gases emerging from the chamber are practically free of ash particles are.
Es ist zwar bekannt, Brennstoffe in einem flüssigen Schlackenbad, das durch die Strömungsenergie der Vergasungsmittel in Bewegung gehalten wird, zu entgasen und zu vergasen. Hier nimmt die Schlacke den Brennstoff auf, reagiert unter Umständen mit ihm, indem Schlackenbestandteile reduziert werden, die< dann durch den Sauerstoff der Vergasungsmittel wieder oxydiert werden, bis der Brennstoff restlos in Gasform übergeführt ist Der Brennstoffrückstand, die Schlacke, bleibt im Schlackenbad zurück.Although it is known to store fuels in a liquid slag bath, which is kept in motion by the flow energy of the gasification means degas and gas. Here the slag absorbs the fuel and reacts under it Circumstances with him by reducing slag components that <then by the oxygen in the gasifying agent is oxidized again until the fuel is completely empty The fuel residue, the slag, remains in the slag bath return.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erfolgt die Verbrennung oder Vergasung von Brennstoffen in einem in bekannter N#,reise durch die Strömungsenergie der Verbrennungsluft oder der Vergasungsmittel umlaufenden. Schlackenbad, wobei die Verbrennungs-oder Vergasungsmittel am äußeren Umfang des Schlackenbad es annähernd tangential zugeführt werden und die Höhe des Schlackenbades durch einen Überlauf konstant gehalten wird. Die, Erfindung wird darin gesehen, da,ß Brennstoff und Verbrennungs-oder Vergasungsmittel über den Umfang gleichmäßig verteilt irr das retiererrde Schlackenbad eingeführt werden, während die flüssige Schlacke über den zentral oder annähernd zentral artgeordneten Überlauf abfließt. Der Verbrennungs- oder Vergasungsvorgang läuft somit in einer Schlackenwirbelsenke ab, worunter ein in einem vorzugsweise zylindrischen Raum rotierendes Schlackenbad zu verstehen ist, dessen Menge durch einen-vorzugsweise in der Mitte des Raumes angeordneten Überlauf konstant gehalten wird. Der Ausbrand des von der Schlacke festgehaltenen Brennstoffes erfolgt dann auf einem spiral färmigen Weg von der Außenwand zu der Ablauföffnung hin. Die ablaufende Sehlacke wird in einem darunter befindlichen Wasserbad in bekannter Weise granuliert.In the method according to the invention, the combustion takes place or Gasification of fuels in a known N #, travel through the flow energy the combustion air or the gasifying agent circulating. Slag bath, wherein the combustion or gasification means on the outer periphery of the slag bath approximates it are fed tangentially and the height of the slag bath through an overflow is kept constant. The, invention is seen in that, ß fuel and combustion or Gasifying agent evenly distributed over the circumference irr the retiererrde slag bath be introduced while the liquid slag about the centrally or approximately centrally specific overflow flows off. The combustion or gasification process runs thus in a cinder vertebrae, including one in a preferably cylindrical Space rotating slag bath is to be understood, the amount of which by a-preferably overflow arranged in the middle of the room is kept constant. The burnout the fuel held by the slag then takes place on a spiral shaped Away from the outer wall towards the drainage opening. The ocular varnish that runs off is in an underlying water bath granulated in a known manner.
Der Brennstoff kann unterhalb des Schlackenspiegels oder oberhalb desselben senkrecht oder schräg zur Strömungsrichtung der Schlacke in diese eingeführt werden. Die Einführung der Verbrennungsluft- oder der Vergasungsmittel kann über oder unter dem Schlackenspiegel erfolgen, wobei ihre Strömungsrichtung in oder nahezu in dem Bewegungssinn der Schlacke gewählt wird. Brennstoff, Luft oder Vergasungsmittel können getrennt oder gemeinsam in das rotierende Schlackenbad eingeführt werden. Vorteilhaft ist es, die Verbrennungsluft oder die Vergasungsmittel vorzuwärmen, insbesondere wenn Brennstoffe verbrannt oder vergast werden sollen, die einen niedrigen Heizwert aufweisen.The fuel can be below or above the slag level the same perpendicular or obliquely to the direction of flow of the slag introduced into this will. The introduction of the combustion air or the gasification means can be carried out via or take place below the slag level, with their flow direction in or near is chosen in the sense of movement of the slag. Fuel, air, or gasifying agent can be introduced into the rotating slag bath separately or together. It is advantageous to preheat the combustion air or the gasification agent, especially if fuels are to be burned or gasified that have a low Have calorific value.
Zur Verhinderung des Ein.frierens der Schlackenablauföffnung wird. durch sie ein Teilstrom der im Verbrennungs- oder Vergasungsraum erzeugten Gase abgeführt. Dieser Teilstrom kann an einer Stelle der dem Verbrennungs- oder Vergasungsraum nachgeordneten Einrichtung mit dem Hauptstrom der erzeugten Gase wieder vereinigt werden.To prevent the slag drain opening from freezing. through them a partial flow of the gases generated in the combustion or gasification chamber discharged. This partial flow can be at a point in the combustion or gasification space downstream device reunited with the main flow of the gases generated will.
Bei der Vergasung von Brennstoffen werden vorwiegend exotherm reagierende Vergasungsmittel verwendet, z. B. Luft, sauerstoffangereicherte Luft oder Sauerstoff, denen unter Berücksichtigung der erforderlichen Reaktionstemperatur, die über dem Schlakkenschmelzpunkt liegen muß, gewisse Mengen endotherm reagierender Vergasungsmittel, z. B. Wasserdampf, Kohlensäure, zugesetzt werden können. Durch Vorwärmung der Vergasungsmittel läßt sich ihr endotherm reagierender Anteil erhöhen.In the gasification of fuels, exothermic reactions are predominantly used Gasifying agents used, e.g. B. air, oxygen-enriched air or oxygen, those taking into account the required reaction temperature, which is above the Must be the melting point of the slag, certain amounts of endothermic gasifying agents, z. B. steam, carbonic acid, can be added. By preheating the gasifying agent their endothermic reacting part can be increased.
Die Wände des Verbrennungs- oder Vergasungsraumes sowie die Düsen. und sonstigen Einrichtungen in diesem Raum, die mit der Schlacke in Berührung kommen, können durch flüssige oder gasförmige Mittel gekühlt werden, um einen Angriff der flüssigen Schlacke zu verhindern. An den Wänden. bildet sich dann eine Schlackenkruste, die sie vor der flüssigen Schlacke schützt und den Wärmedurchgang b.e:-schränkt. Die durch die Wände gehende Wärme kann zur Vorwärmung der Verbrennungsluft oder der Vergasungsmittel sowie zur Dampferzeugung od. dgl. ausgenutzt werden. Die Wände des Raumes können durch ein System von Rohren gebildet werden, durch die z. B-. Wasser zur Dampferzeugung strömt.The walls of the combustion or gasification room and the nozzles. and other facilities in this room that come into contact with the slag, can be cooled by liquid or gaseous means to prevent the attack to prevent liquid slag. On the walls. a cinder crust then forms, which protects them from the liquid slag and restricts the heat transfer b.e :. The heat passing through the walls can be used to preheat the combustion air or the gasification agent as well as for steam generation od. The like. Be exploited. The walls of the room can be formed by a system of pipes through which z. B-. Water flows to generate steam.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Durchführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in schemä; tischer Darstellung.FIGS. 1 and 2 show an exemplary embodiment of a device according to the invention in schematics; table representation.
Fig. 1 ist ein. lotrechter Schnitt durch: lern Verbrennungs- oder Vergasungsraum, Fig. 2 ein Horizontalschnitt nach der Linie A-B in Fig. 1.Fig. 1 is a. perpendicular cut through: learn combustion or Gasification room, FIG. 2 a horizontal section along the line A-B in FIG. 1.
Bei den dargestellten Beispiel wird die Verbrennungsluft durch Winddüsen 2 von oben auf das rotierende Schlackenbad geblasen, während der Brennstoff durch Schneeken 7 in das Schlackenbad unterhalb, des S.chlackenspfegels eingefüh=rt wird. Die Winddüsen .2 stehen mit einer Ringleitung 3 in Verbindung, die an ein Luftgebläse angeschlossen ist, und sind schräg auf die Oberfläche 4 des rotierenden Schlackenbades 5 gerichtet. Ein Teil der Strömungsenergie der eingeblasenen Verbrennungsluft dient so zur Aufrechterhaltung des Schlackenkreislaufes. Der Brennstoff wird durch Leitung 6 zu den Förderschnecken 7 geleitet, die ihn in das Schlackenbad 5 eintragen, wo er mit der Schlacke und der eingeblasenen Verbrennungsluft reagiert und auf einem in der Fig. 2 strichpunktiert angedeuteten spiralförmigen Weg 8 restlos ausbrennt. Die aus der Asche des Brennstoffes sich bildende Schlacke fließt dann durch den Stutzen 9 in ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Gefäß mit Wasser, von wo, sie in: granulierter Form durch bekannte Einrichtungen laufend oder periodisch entfernt wird. Die Verbrennungsgase ziehen durch die Öffnung 10 des Raumes 1 ab.In the example shown, the combustion air is fed through air nozzles 2 is blown from above onto the rotating slag bath while the fuel is through Schneeken 7 into the slag bath below where the slag level is introduced. The tuyeres .2 are connected to a ring line 3, which is connected to an air blower is connected, and are oblique to the surface 4 of the rotating slag bath 5 directed. Part of the flow energy of the injected combustion air is used so to maintain the slag cycle. The fuel is by conduction 6 passed to the screw conveyors 7, which enter it into the slag bath 5, where he reacts with the slag and the blown combustion air and on one Spiral path 8 indicated by dash-dotted lines in FIG. 2 burns out completely. The slag that forms from the ashes of the fuel then flows through the Connection 9 into a vessel (not shown in the drawing) with water, from where, they are removed continuously or periodically in: granulated form by known devices will. The combustion gases are drawn off through the opening 10 of the room 1.
In der .gleichen Art können naturgemäß Brennstoffe vergast werden, wenn Luft und/oder andere Vergasungsmittel in geeignetem Verhältnis zum Brennstoff in den Vergasungsraum 1 eingeführt werden.In the same way, fuels can naturally be gasified, if air and / or other gasifying agents are in suitable proportion to the fuel be introduced into the gasification chamber 1.
Der Brennstoff kann auch pneumatisch mit Luft, einen Vergasungsmittel oder einem anderen geeignetem Trägergas in die Schlacke eingeblasen werden.The fuel can also be pneumatic with air, a gasifying agent or another suitable carrier gas can be blown into the slag.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 3 und 4 im Vertikalschnitt und im Horizontalschnitt durch die Düsen, wobei der Brennstoff und die Verbrennungsluft oder die Vergasungsmittel gemeinsam von obern. in das Schlackenbad geblasen werden. In der Schachtwand 11 befinden sich die Düsen 12, 13, 14 und 15, durch die das Gemisch aus Brennstoff und Vergasungsmitteln von oben her tangential an den Kreis 16 in das Schlackenbad 17 eingeführt wird. Durch. Übertragung der Strömungsenergie der einge@ führten Stoffe rotiert das Schlackenbad um die lotrechte Achse. Der Stand der Schlacke wird durch den Schlackenüberlauf 18 reguliert.Another embodiment is shown in FIGS. 3 and 4 in vertical section and in horizontal section through the nozzles, showing the fuel and the combustion air or the gasification agents together from above. be blown into the slag bath. In the shaft wall 11 are the nozzles 12, 13, 14 and 15, through which the mixture of fuel and gasifying agents from above tangentially to circle 16 in the slag bath 17 is introduced. By. Transfer of the flow energy of the The slag bath rotates around the vertical axis. The stand the slag is regulated by the slag overflow 18.
Die gleiche Ausführung nach Fig. 3 und 4 wird gewählt, wenn Brennstoff und Verbrennungsluft oder Vergasungsmittel getrennt von oben her in das Schlackenbad eingeführt werden sollen. Durch die Düsen: 12 und 14 wird dann der Brennstoff und durch die Düsen 13 und 15 die Verbrennungsluft öder die Vergasungsmittel eingeblasen.The same embodiment of FIGS. 3 and 4 is chosen when fuel and combustion air or gasification agent separately from above into the slag bath should be introduced. The fuel is then fed through the nozzles: 12 and 14 The combustion air or the gasification agents are blown in through the nozzles 13 and 15.
Die Fig. 5 und 6 zeig ein Beispiel, bei dem der Brennstoff und die Verbrennungsluft oder die Vergasungsmittel unterhalb der Oberfläche des Schlackenbades eintreten. Im Schacht 21 befindet sich das Schlackenbad 22, dessen Stand durch den Schlackenüberlauf 23 gleichgehalten wird. Durch Leitungen 24 werden die Verbrennungsluft oder die Vergasungsmittel und durch Leitungen 25 der Brennstoff eingeführt. Unmittelbar an den düsenartigen Austritten dies@.er Leitungen vereinigen sich die beiden Ströme und treten gemeinsam in Richtung tangential an Kreis 26 in das Schlackenbad ein.5 and 6 show an example in which the fuel and the Combustion air or the gasification agents below the surface of the slag bath enter. In the shaft 21 is the slag bath 22, whose level by the Slag overflow 23 is kept the same. The combustion air is passed through lines 24 or the gasification means and, through lines 25, the fuel is introduced. Direct The two streams unite at the nozzle-like outlets of this line and enter the slag bath together in the tangential direction at circle 26.
Es ist natürlich auch möglich., die Düsen 12, 13, 14 und 15 in dem Fig. 3 und 4 durch Anordnung von. Zuführungsleitungen 24 und 25 für die Verbrennungsluft oder die Vergasungsmittel und den Brennstoff gemäß Fig. 5 und 6 zu ersetzen.It is of course also possible., The nozzles 12, 13, 14 and 15 in the Figs. 3 and 4 by the arrangement of. Supply lines 24 and 25 for the combustion air or to replace the gasification means and the fuel according to FIGS. 5 and 6.
Die Fig.7 und 8 veranschaulichen ein, Ausführungsbeispiel, bei dem Brennstoff und verschiedene Vergasungsmittel getrennt in das Schlackenbad eingeführt werden.. Der zentrale Schlackenüberlauf 31 hält den Stand, des Schlackenbades 32 im Schacht 33 konstant. Es werden durch die Düsen 34 der Brennstoff, durch Düsen 35 Sauerstoff, sauerstoffangereicherte Luft oder Luft und durch Düsen 36 Wasserdampf oder Kohlensäure oder Wasserdampf und Kohlensäure in das geblasen. Während des Be:-triebes befinden sich die Mündungen der Düsen unterhalb der durch die Rotation parabolisch gewölbten Schlackenoberfläche 37. Bei plötzlichem Stillstand läuft die Schlacke bis zur Ebene a-b ab, so daß die Schlacke nicht in die Düsen, laufen und sie verstopfen kann.7 and 8 illustrate an embodiment in which Fuel and various gasifying agents introduced separately into the slag bath The central slag overflow 31 holds the level of the slag bath 32 constant in shaft 33. The fuel is fed through the nozzles 34 and the nozzles 35 oxygen, oxygen-enriched air or air and through nozzles 36 water vapor or carbonic acid or water vapor and carbonic acid blown into it. During operation are located the mouths of the nozzles are below the parabolic arches caused by the rotation Slag surface 37. In the event of a sudden standstill, the slag runs up to the level a-b ab, so that the slag cannot run into the nozzles and clog them.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 hat den Nachteil, daß vor jedem vorübergehenden Betriebsstillstand die Schlacke abgelassen werden muß, damfit sie nach; der Abstellung nicht in die Düsen eindringt und dort erstarrt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 sinkt nach der Abstellung der Schlackenspiegel automatisch unter die Austrittsöffnung der Düsen.. Solange dann die Schlacke nicht unter den Zündpunkt des Brennstoffes erkaltet ist, kann der Betrieb in kurzer Zeit wieder auf volle Höhe gebracht werden.The embodiment of FIGS. 5 and 6 has the disadvantage that before each temporary shutdown the slag must be drained, damfit them after; the shutdown does not penetrate into the nozzles and solidify there. In the embodiment 7 and 8, after the shutdown, the slag level automatically sinks below the outlet opening of the nozzles .. As long as the slag is not below the ignition point When the fuel has cooled down, operation can be restored to full capacity in a short time Height to be brought.
Die beschriebenen Beispiele sind nicht erschöpfend; durch Kombination könnten sie beliebig erweitert werden.The examples described are not exhaustive; by combination they could be expanded at will.
Bei dünnflüssigen Schlacken ist es vorteilhaft, den Brennstoff unterhalb der Oberfläche des Schlackenbades einzuführen. Bei zähflüssigen Schlacken wurde gefunden, daß es günstiger ist, den Brennstoff vom oben heir in das Schlackenbad zu blasen.In the case of thin slag, it is advantageous to keep the fuel below the surface of the slag bath. With viscous slag was found that it is cheaper to put the fuel in the slag bath from above to blow.
Man wird fallweise prüfen müssen, welches Einführungsart die beste ist. Hauptsächlich hierfür maßgebend sind die Art des Brennstoffes, seine Körnung, Schmelzpunkt und Beschaffenheit der Schlacke sowie die Betriebsbedingungen.You will have to check on a case-by-case basis which type of introduction is the best is. Mainly decisive for this are the type of fuel, its grain size, Melting point and nature of the slag as well as the operating conditions.
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