DE105511C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren zur Herstellung von Wassergas nebst geeigneten Einrichtungen zur Ausführung dieses Verfahrens. Unter Wassergas versteht man bekanntlich die Gase, welche durch Zersetzung "von Wasserdampf mit weifsglühenden Kohlen entstehen und im Wesentlicher! als eine Mischung von Wasserstoff und Kohlenoxyd zu betrachten sind. Bei dieser Zersetzung des Wasserdampfes wird viel Wärme gebunden, welche den glühenden Kohlen entzogen wird. Werden daher die Kohlen, wie dies bis jetzt allgemein geschieht, nicht in besonders geheizten Retorten, sondern in Schachtofen, sogenannten Generatoren., durch Einblasen von Luft erhitzt, so ergiebt sich für die Wiederherstellung der durch die Dampfzersetzung (also während des Gasmachens) gesunkenen Temperatur des Brennmaterials (Koks oder Kohlen) die Nothwendigkeit, den Dampfzutritt zu schliefsen und statt Dampf Luft einzublasen, um das Feuer wieder anzufachen. Es wechseln somit bei der Wassergaserzeugung mittelst Generatoren die Perioden des Gasmachens (durch Einleiten von Dampf) und des Aufblasens oder Warmblasens mittelst Luft beständig mit einander ab.

Bei den bisher bekannten Wassergasverfahren wurde nun darauf hingearbeitet, während der Aufblasperioden nur so viel Luft bei hoher Kohlenschichtung einzuleiten, dafs dadurch die Kohle nicht vollständig zu Kohlensäure, sondern im Gegentheil möglichst unvollständig zu Kohlenoxyd verbrannt wurde, damit auf diese Weise ein (neben freiem Stickstoff) möglichst viel Kohlenoxyd enthaltendes und daher brennbares und zu Heizzwecken geeignetes Verbrennungsproduct — das sogenannte Generatorgas — während der Aufblasperioden nutzbringend erzeugt werde. Die bisherigen Wassergasverfahren sind daher sämmtlich durch die Thatsache charakterisirt, dafs bei ihnen die Verbrennungsproducte während der Aufblasperioden (das sogenannte Generatorgas) stets mehr Kohlenoxyd als Kohlensäure enthalten. Diese Thatsache bietet aber ein ganz vortreffliches Unterscheidungsmerkmal zwischen den bisherigen und dem den Gegenstand dieses Patentes bildenden neuen Wassergasverfahren, bei welchem gerade im Gegentheil darauf hingearbeitet wird, dafs die Verbrennungsproducte während der Aufblasperioden stets viel mehr Kohlensäure als Kohlenoxyd enthalten. Das neue Verfahren nimmt daher von der Gewinnung eines brennbaren (also überwiegend kohlen'oxydhaltigen) Generatorgases während der Aufblasperioden völlig Abstand; dagegen sucht es die Ausbeute an Wassergas (dessen Heizwerth ja den des besten Generatorgases um das Vierfache übertrifft) wesentlich zu erhöhen.

Die praktischen Vortheile, welche dieses neue Verfahren bietet, sind geradezu überraschend. Während man bisher, um nur 4, höchstens 6 Minuten lang Wassergas zu erzeugen , für diese kurze Gasperiode eine Aufblasezeit von 15 bis 20 Minuten nöthig hatte, um die Kohlen wieder in die zur Dampfzersetzung erforderliche Glut zu bringen, zeigten Versuche mit dem neuen Verfahren, dafs eine Aufblasezeit von 3 bis 4 Minuten schon ausreicht, um danach 12 bis 17 Minuten lang

Wassergas zu gewinnen, ehe ein neues Aufblasen erforderlich wird. Es ist ja allgemein bekannt, dafs die Kohle bei ihrer Verbrennung zu Kohlenoxyd nur kaum ein Drittel derjenigen Wärme entwickelt, welche durch Verbrennung derselben Kohlenmenge zu Kohlensäure erreicht werden könnte. Der Zweck vorliegender Erfindung besteht nun gerade darin, den Procefs so zu leiten, dafs (in directem Gegensatz zu den bisherigen Methoden) das während der Aufblasperiode gebildete Gas möglichst viel Kohlensäure und möglichst wenig Kohlenoxyd enthält. Hierdurch entsteht eine viel höhere Verbrennungswärme, wodurch eine beträchtliche Ersparnifs an Brennmaterial eintritt, so dafs das Volumen des aus einer gegebenen Menge Brennmaterial hergestellten Wassergases verdoppelt, die Zeit des Aufblasens dagegen verkürzt und die der Wassergasperiode beträchtlich verlängert wird.

Der nach vorliegendem Verfahren angestrebte Zweck wird nun dadurch erreicht, dafs man das Verhältnifs zwischen der Höhe der Kohlen-(bezw. Koks-) Schicht und der einzublasenden Luftmenge so regulirt, dafs während der ganzen Dauer der Aufblasperiode innerhalb der Brennstoffschicht eine möglichst vollkommene Verbrennung der Kohle zu Kohlensäure stattfindet.

Es sei hier bemerkt, dafs mit dem Zusatz »innerhalb der Brennstoffschicht« das vorliegende Verfahren zum Unterschied von denjenigen Verfahren, bei welchen der Kohlenstoff des Brennmaterials zunächst vorwiegend zu Kohlenoxyd und letzteres nachträglich oberhalb bezw. aufserhalb der Brennstoffschicht zu Kohlensäure verbrannt wird, als ein solches charakterisirt werden soll, bei welchem durch Einblasen einer im Verhältnifs zur Schichthöhe des Brennmaterials reichlicheren Menge Luft und durch kürzere Dauer der Aufblasperioden (nur etwa ι bis 4 Minuten), als bei den bisherigen Verfahren üblich ist, darauf hingearbeitet wird, dafs in der Brennstoffschicht selbst eine möglichst vollkommene und directe Verbrennung des Kohlenstoffes zu Kohlensäure stattfindet und die Reduction der gebildeten Kohlensäure zu Kohlenoxyd bei dem Durchstreichen der erhitzten Schichten des Brennmaterials vermieden wird, so dafs im Gegensatze zu den bisher üblichen Arbeitsweisen die aus der Brennstoffschicht austretenden Gase während der ganzen Dauer der Aufblasperiode nur wenig Kohlenoxyd, sondern aufser Stickstoff vorwiegend Kohlensäure enthalten.

Die einzuhaltenden Bedingungen variiren natürlich mit dem Charakter des Feuerungsmaterials und anderen Umständen und müssen für jeden einzelnen Fall experimentell bestimmt werden. Für Koks von mittlerer Gröfse hat sich z. B. herausgestellt, dafs bei einem Luftdruck von 210 mm Wasser unter dem Rost und 60 mm oberhalb der Koksschüttung (also bei einem absoluten Druck von 150 mm Wasser in der Koksschüttung) die Höhe der letzteren ungefähr 1200 mm' betragen mufs, damit die Verbrennungsgase fast gar kein Kohlenoxyd, dagegen aber bis zu 20 pCt. Kohlensäure enthalten. Eine derartige Schichthöhe genügt auch, um während der Wassergasperiode den eingeführten Dampf vollständig zu zersetzen. Je nachdem man nun eine höhere oder niedrigere Schichtung des Brennmaterials anwenden will, wird man die Luftmenge (durch erhöhten Druck) vergröfsern oder verkleinern müssen, damit eine vollkommene Verbrennung zu Kohlensäure während der Aufblasperioden erreicht wird. Man kann also ebensowohl die Schichthöhe nach einem gegebenen Winddruck, als auch umgekehrt den Winddruck nach einer gegebenen Schichthöhe reguliren; in allen Fällen aber wird man auf Grund des Experimentes zu constanten Verhältnissen gelangen, welche bei dem gegebenen Winddruck eine bestimmte Schichthöhe beizubehalten erfordern.

Zur Ausführung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung kann daher jeder Wassergasapparat verwendet werden, wenn nur die Höhe der Kohlenschüttung durch häufiges und regelmäfsiges Einfüllen von frischem Feuerungsmaterial so regulirt wird, dafs die Schüttung eine annähernd constante Höhe behält, welche nach Mafsgabe des Winddruckes eine vollkommene Verbrennung zu Kohlensäure sichert. Vortheilhaft wird jedoch ein Apparat verwendet, bei welchem die Höhe der Schüttung selbstthätig constant gehalten wird. Für die vorläufige Bestimmung der zweckentsprechenden Höhe, welche im richtigen Verhältnifs zu einem gegebenen Winddruck steht, empfiehlt es sich, einen Apparat zu verwenden, welcher einen verstellbaren Kohlenbehälter besitzt.

Ein solcher Apparat ist in Fig. 1 beiliegender Zeichnung dargestellt. Daselbst ist A der eigentliche Generator, der mit einem Kohlenbehälter B aus Gufseisen ausgestattet ist; dieser Kohlenbehälter geht durch eine Stopfbüchse D hindurch, die auf dem Deckel des Generators vorgesehen ist. Unterhalb des Rostes befindet sich der Hauptlufteinlafs L und der Gasauslafs I und Dampfeinlafs S¹. Der Generator ist ferner noch mit Reinigungsthüren H und H¹ versehen. In dem oberen Theile befindet sich das Ableitungsrohr E für die Verbrennungsproducte, welches Ableitungsrohr während der Wassergasperiode durch das Ventil F geschlossen wird. I¹ ist ebenfalls ein Wassergasauslafs und S ein zweiter Dampfeinlafs. Der Kohlenbehälter B wird, nachdem er mit Kohlen beschickt ist, mittelst der Thür C ganz dicht verschlossen. Der Lufteinlafs wird aufser | unter dem Rost auch noch vortheilhaft durch!

ein besonderes Rohr G, das mit zahlreichen Luftdüsen versehen ist, innerhalb der Brenn-

(· materialschüttung hochgeführt, so dafs ein inniger Contact der Luft in der ganzen Kohlenschicht erreicht wird. Hat man einmal unter Anwendung des in Fig. ι dargestellten Kohlenoder Koksbehälters die geeignete Höhe der Schüttung in Bezug' auf den gegebenen Luftdruck für ein bestimmtes Feuerungsmaterial bestimmt, so wird der gufseiserne Kohlenbehälter vortheilhaft durch einen aus Chamotte bestehenden ersetzt, wie in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt ist.

Eine andere einfachere Methode zur Ausführung des Verfahrens besteht darin, dafs man den Winddruck nach einer gegebenen und constant zu haltenden Höhe der Brennmaterialschicht regulirt. Um die Schüttung auf constantem Niveau zu erhalten, kann man auch den in Fig. 3 dargestellten Apparat anwenden. Der schief liegende Zuführungsbehälter wird naturgemäfs seinen Inhalt in den eigentlichen Generator nur nach Mafsgabe der Verbrennung befördern können. Fig. 4 zeigt eine Anordnung mit Planrost (analog Fig. 1), bei welcher zwei Füllbehälter für Brennmaterial vorgesehen sind; dieselben sind in seitlicher Anordnung gezeichnet, können aber auch analog Fig. 2 inmitten des Generators zu stehen kommen.

Es sei noch bemerkt, dafs es während der Gasperiode zweckmäfsig ist, den Dampf abwechselnd, einmal von oben durch die Leitung 5 (Fig. ι und 2) und das andere Mal von unten durch die Leitung S ¹ einzublasen, und in Uebereinstimmung hiermit das Wassergas einmal aus der Leitung / und das andere Mal aus der Leitung I¹ zu entnehmen. Hierdurch wird bewirkt, dafs die Temperatur in allen Punkten der Kohlenschicht eine möglichst gleichmäfsige ist und auch das Abschlacken leicht von Statten geht.

Selbstverständlich läfst sich die Abhitze während der Aufblasperioden zum Ueberhitzen von Dampf oder Luft etc. auch bei diesem Verfahren gerade so wie bei den bisherigen verwerthen. Allein man erreicht dabei immer nur einen theilweisen Ersatz der in der Aufblasperiode abziehenden Wärme, so dafs die vom Brennmaterial aufgenommene, also für die Dampfzersetzung allein nutzbare Wärme, welche beim Aufblasen aus jedem Kilogramm verbrannten Koks wirklich gewonnen wird, bei diesem neuen Verfahren unter allen Umständen viermal, und wenn die Luft nicht vorgewärmt wird, über sechsmal gröfser ist als bei den bisherigen Methoden, bei denen hauptsächlich Kohlenoxyd statt Kohlensäure während der Aufblasperiode gebildet wird. Durch diese Thatsache ist wohl der beträchtliche Fortschritt, welcher durch dieses neue Verfahren für die Erzeugung des Wassergases erreicht wird, am deutlichsten gekennzeichnet.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Wassergas, dadurch gekennzeichnet, dafs in den Aufblasperioden eine solche Luftmenge eingeblasen beziehentlich ein solcher Luftdruck verwendet wird, dafs während der ganzen Dauer der Aufblasperiode innerhalb der Brennstoffschicht eine möglichst vollkommene Verbrennung des Kohlenstoffes zu Kohlensäure in dem Grade erreicht wird, dafs die Summe der Verbrennungsproducte jeder einzelnen Aufblasperiode mehr Kohlensäure als Kohlenoxyd enthält.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.