DE1058193B - Method and device for generating water gas in two gasification shafts - Google Patents

Method and device for generating water gas in two gasification shafts

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DE1058193B
DE1058193B DEJ8289A DEJ0008289A DE1058193B DE 1058193 B DE1058193 B DE 1058193B DE J8289 A DEJ8289 A DE J8289A DE J0008289 A DEJ0008289 A DE J0008289A DE 1058193 B DE1058193 B DE 1058193B
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Dr-Ing Friedrich Johswich
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FRIEDRICH JOHSWICH DR ING
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FRIEDRICH JOHSWICH DR ING
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels

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  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Description

Die Herstellung von Wassergas für chemisch-industrielle und sonstige Zwecke nach dem periodischen Blase-Gase-Prinzip ist bei dem heutigen Stand der Technik an verschiedene Voraussetzungen und Einschränkungen gebunden, die erschwerend und verteuernd wirken.The production of water gas for chemical-industrial and other purposes after the periodic With the current state of the art, the bubble-gas principle is subject to various requirements and restrictions bound, which aggravate and make more expensive.

Bekanntlich werden mit Koks oder nicht backender Kohle beschickte Schachtgaserzeuger so betrieben, daß man abwechselnd mit Luft heißbläst und mit Wasserdampf gast. Beim Heißblasen verbrennt der Sauerstoff des Blasewindes — Blasegas bildend — in der Kokssäule des Gaserzeugers, diese um einen bestimmten Wärmebetrag aufheizend. Die Speicherwärme wird beim nachfolgenden Gasen durch die wärmebindende Reaktion der Wassergasbildung wieder aufgezehrt. Je kleiner bei einer bestimmten geforderten Durchsatzleistung des Gaserzeugers die beim Heißblasen gespeicherte Wärmemenge ist, desto kurzer und zahlreicher werden die einzelnen Gaseperioden, und desto mehr Wassergas geht als Spülverlust beim oftmaligen Umstellen der Anlage verloren. It is well known that shaft gas generators charged with coke or non-baking coal are operated in this way that you alternately blow hot with air and gas with steam. It burns when hot-blown Oxygen of the blowing wind - forming blowing gas - in the coke column of the gas generator, this around a certain Heat amount heating up. The storage heat is generated by the subsequent gases heat-binding reaction of the formation of water gas is consumed again. The smaller with a certain the required throughput of the gas generator is the amount of heat stored during hot blowing, the more The individual gas periods become shorter and more numerous, and the more water gas is lost as purging lost when the system is moved frequently.

Während des Blasens stellt sich auf Grund der ablaufenden chemischen Vorgänge und der Gesetze des Wärmeüberganges eine willkürlich nur sehr wenig beeinflußbare Temperaturverteilung über die Höhe der im Reaktionseingriff stehenden Kokssäule ein. Man muß bestrebt sein, durch das Blasen eine möglichst hohe Temperatur in allen Teilen der Kokssäule zu erreichen, da dann sowohl die Speicherwärme zunimmt, als auch beim anschließenden Gasen eine weitgehende Wasserdampfumsetzung Platz greift, was den Durchsatz und Vergasungswirkungsgrad der Anlage steigert. Die Reaktionen der Wassergasbildung sind nämlich stark temperaturabhängig in bezug auf ihre Ablauf geschwindigkeit; insbesondere der durch hohe Temperatur gleichgewichtsmäßig bevorzugte und erwünschte Vorgang: C +H2O = CO + H2. Seine Reaktionsgeschwindigkeit erhöht sich im Gebiet von 800 bis 1500° C je 100° C Temperatursteigerang durchschnittlich auf das 2,8fache.During the blowing process, due to the chemical processes taking place and the laws of heat transfer, a temperature distribution over the height of the coke column which is in reaction can only be influenced to a very limited extent. The aim must be to achieve the highest possible temperature in all parts of the coke column by blowing, since then both the storage heat increases and extensive water vapor conversion takes place in the subsequent gases, which increases the throughput and gasification efficiency of the system. The reactions of the formation of water gas are in fact highly temperature-dependent with regard to their expiry speed; in particular the process preferred and desired in terms of equilibrium due to high temperature: C + H 2 O = CO + H 2 . Its reaction rate increases in the range from 800 to 1500 ° C per 100 ° C increase in temperature on average 2.8 times.

Man ist jedoch bisher auf die Anwendung verhältnismäßig niedriger Vergasungstemperaturen beschränkt, einmal weil der Aschenschmelzpunkt in den üblicherweise benutzten Drehrostgaserzeugern nicht überschritten werden darf, und zweitens besonders aus folgendem Grunde:However, up to now one has been limited to the use of relatively low gasification temperatures, on the one hand because the ash melting point in the commonly used rotary grate gas generators is not may be exceeded, and secondly, especially for the following reason:

Der Luftsauerstoff des Blasewindes verbrennt in der untersten Vergasungszone zunächst bekanntlich vollständig zu Kohlendioxyd und wird anschließend an der heißen Koksoberfläche teilweise nach der Reaktionsgleichung C + CO2 = 2CO zu Kohlenmonoxyd umgesetzt. Hierbei werden wieder rund 1800 kcal je Nm3 umgesetzten CO2 an Wärme ver-As is well known, the atmospheric oxygen of the blowing wind initially burns completely to carbon dioxide in the lowest gasification zone and is then partially converted to carbon monoxide on the hot coke surface according to the reaction equation C + CO 2 = 2CO. Here again around 1800 kcal per Nm 3 converted CO 2 of heat are consumed.

Verfahren und VorrichtungMethod and device

zur Erzeugung von Wassergasfor the generation of water gas

in zwei Vergasungsschächtenin two gassing shafts

Anmelder:Applicant:

Dr.-Ing. Friedrich Johswich,
Essen-Süd, Schubertstr. 45
Dr.-Ing. Friedrich Johswich,
Essen-Süd, Schubertstr. 45

Dr.-Ing. Friedrich. Johswich, Essen-Süd,
ist als Erfinder genannt worden
Dr.-Ing. Friedrich. Johswich, Essen-Süd,
has been named as the inventor

braucht, welche als Speicherwärme verlorengeht und als unerwünschte chemisch gebundene Wärme im Blasegas erscheint, die praktisch nur noch zur Gasedampferzeugung ausgenutzt werden kann. Die CO-Bildung bzw. C O2-Umsetzung nimmt mit der Temperatur noch stärker zu als die Wasserdampf umsetzung; ihre Geschwindigkeit steigt je 100° C auf das etwa 3,7fache. Das Heißblasen kann daher nur verhältnismäßig kurze Zeit ausgeführt werden, weil im Unterteil des Gaserzeugers die Temperaturen anwachsen und schließlich dazu führen, daß der CO-Gehalt im Blasegas die wirtschaftliche Grenze übersteigt. Bei einer Zunahme des CO-Gehaltes im Blasegas je 1 % wird der A^ergasungswirkungsgrad nämlich um etwa 2 °/o herabgesetzt. Nach dem Vorgang von Dellwik-Fleischer ist man bestrebt, diesen Nachteil durch hohe Blasegeschwindigkeiten zu verringern. Bei den heute üblichen großen Windgeschwindigkeiten von etwa 8000 Nms/h je m2 leeren Schachtquerschnittes wird dem CO2 nur eine Zeit von Sekundenbruchteilen (0,05 bis 0,1 see) zur Zerlegung geboten und außerdem die Zone der Verbrennung des Sauerstoffs zu CO2 in der Höhe auseinandergezogen, was einen Ausgleich der dort auftretenden Höchsttemperaturen bewirkt.needs, which is lost as storage heat and appears as undesirable chemically bound heat in the blown gas, which can practically only be used to generate gas vapor. The CO formation or CO 2 conversion increases with temperature even more than the water vapor conversion; their speed increases approximately 3.7 times for every 100 ° C. The hot blowing can therefore only be carried out for a relatively short time because the temperatures increase in the lower part of the gas generator and ultimately lead to the CO content in the blowing gas exceeding the economic limit. With an increase of the CO content in the gas bubble 1% each of A ^ is ergasungswirkungsgrad namely about 2 ° / o lowered. According to the Dellwik-Fleischer process, efforts are made to reduce this disadvantage by using high blowing speeds. At today's high wind speeds of around 8000 Nm s / h per m 2 of empty shaft cross-section, the CO 2 is only given a fraction of a second (0.05 to 0.1 seconds) to decompose and also the zone where the oxygen is burned to CO 2 pulled apart in height, which compensates for the maximum temperatures occurring there.

Trotzdem kommt man nicht um einen Kompromiß in der Frage der Vergasung-stemperatur herum und muß sich damit zufrieden geben, Vergasungswirkungsgrade nicht über 65 °/o, Wasserdampfumsetzungsgrade nicht über 50 % und CO-Gehalte im Blasegas nicht unter 6 */» zu erreichen.Nevertheless, one cannot avoid a compromise on the question of the gasification temperature and must be satisfied with it, gasification efficiencies not above 65%, water vapor conversion rates not more than 50% and CO contents in the blow gas not to be reached under 6 * / ».

Zudem stellt die extrem hohe Blasegeschwindigkeit erhebliche Qualitätsanforderungen an den zu vergasenden Brennstoff, welcher grobstückig, gut klassiert und im Feuer formbeständig sein muß, damit er mitIn addition, the extremely high blowing speed places considerable quality requirements on the gas to be gasified Fuel, which must be coarse, well classified and dimensionally stable in the fire so that it can be used

909 E-2S/1S»909 E-2S / 1S »

dem Gasstrom nicht aus dem Gaserzeuger hinausgetragen wird und keinen zu hohen Strömungswiderstand verursacht.the gas flow is not carried out of the gas generator and the flow resistance is not too high caused.

Zu dem ziemlich schlechten Wasserdampfumsetzungsgrad trägt noch folgender, betriebsmäßig bedingter Umstand bei:The following, operationally, also contributes to the rather poor degree of water vapor conversion conditional circumstance in:

Wenn man von der sehr kurzen Periode des Rückwärtsgasens absieht, wird sowohl geblasen als auch gegast von unten nach oben. Am Schluß der Blaseperiode herrscht in der untersten Vergasungszone eine Temperatur von 1100 bis 1300° C, welche nach oben zuerst schnell, dann langsamer abfällt bis auf etwa 400° C am Blasegasaustritt. Temperaturen unter 800° C sind infolge der dann kleinen Reaktionsgeschwindigkeit wenig wirksam in bezug auf die Wasserdampfumsetzung und ergeben bei den obwaltenden Betriebsverhältnissen nur sehr geringe Umsätze. Leistungsmäßig ins Gewicht fällt daher nur die Wassergasbildung in den unteren, besonders heißen Zonen des Gaserzeugers. Hier wird aber die unter dem Opfer der CO-Bildung beim Blasen erreichte hohe Temperatur nach dem Beginn des Gasens schnell abgesenkt durch den auftreffenden kalten Wasserdampf, welcher erst im Sinne der Wassergasbildung reagieren kann, wenn er entsprechend aufgeheizt ist. Zahlenmäßig wirkt sich dieser Umstand etwa folgendermaßen aus:Disregarding the very brief period of backward gassing, there is both blowing and gassed from bottom to top. At the end of the bubbling period there is one in the lowest gasification zone Temperature from 1100 to 1300 ° C, which first drops quickly upwards, then more slowly to about 400 ° C at the blower gas outlet. Temperatures below 800 ° C are due to the then slow reaction rate not very effective with regard to the conversion of water vapor and result in only very little under the prevailing operating conditions Sales. In terms of performance, therefore, only the formation of water gas in the lower, particularly hot ones, is significant Zones of the gas generator. Here, however, the one reached under the victim of the CO formation during blowing high temperature after the start of the gassing quickly lowered by the impacting cold water vapor, which can only react in the sense of the formation of water gas when it is appropriately heated. In terms of numbers, this has the following effect:

Unter der Annahme, daß anfänglich im Gaserzeugerunterteil eine genügend ausgedehnte Temperaturzone von 1200° C besteht, um eine 75°/oige Umsetzung von mit gleicher Temperatur zugeführtem Dampf zu ermöglichen, ergibt sich folgende Gegenüberstellung:Assuming that initially a sufficiently extensive temperature zone in the gas generator lower part of 1200 ° C in order to enable a 75% conversion of steam supplied at the same temperature, the following comparison results:

Um 1200° C heißen Dampf zu 75 <>/» umzusetzen, werden 0,75 ■ 2500 = 1880 kcal je Nm3 Gasedampf verbraucht und je nach Höhe der heißen Koksschicht und Dampfbeaufschlagung dadurch ständig die Temperatur gesenkt.In order to convert 1200 ° C hot steam to 75 <> / », 0.75 2500 = 1880 kcal per Nm 3 of gas vapor are consumed and the temperature is constantly reduced depending on the height of the hot coke layer and the steam exposure.

Um denselben Dampf erst auf 1200° C aufzuheizen und dann zu 75 ■% umzusetzen, sind (1200 — 150) ■ 0,42 = 440 kcal mehr bzw. insgesamt 2320 kcal je Nm3 Wasserdampf aufzuwenden, d. h. die Leistungsfähigkeit der Zone hoher Temperatur sinkt um 20 °/o. Xatürlich stellt dieser Wert nur eine Schätzung der Größenordnung dar, und es muß außerdem noch ein weiterer, schwerwiegender Umstand berücksichtigt werden, dessen Berechnung zu kompliziert ist, um hier wiedergegeben werden zu können: Die bei 1200° C herrschende hohe Reaktionsgeschwindigkeit wird natürlich erst voll erreicht, wenn der Dampf auf diese Temperatur vorgewärmt ist. Bis dahin hat er einen beträchtlichen Teil der Reaktionsschicht zu durchströmen, und seine Aufenthaltsdauer bei 1200° C ist dadurch wesentlich verkürzt, so daß eine Umsetzung zu 75 */o ohnehin gar nicht mehr erreicht wird.In order to first heat the same steam to 1200 ° C and then convert it to 75%, (1200-150) 0.42 = 440 kcal more or a total of 2320 kcal per Nm 3 of water vapor must be used, ie the efficiency of the high temperature zone decreases by 20 per cent. Of course, this value is only an estimate of the order of magnitude, and one more serious circumstance must also be taken into account, the calculation of which is too complicated to be reproduced here: The high reaction rate prevailing at 1200 ° C is of course only fully reached when the steam is preheated to this temperature. Until then it has to flow through a considerable part of the reaction layer, and its residence time at 1200 ° C. is thereby considerably shortened, so that a conversion of 75% is no longer achieved in any case.

Es wäre, wie ersichtlich, wesentlich vorteilhafter, von oben nach unten zu gasen und die obenliegenden Koksschichten niedrigerer und daher vergasungstechnisch wenig wirksamer Temperatur zur Vorwärmung des Dampfes auszunutzen. Bei den Vergasungsanlagen nach dem bisherigen Stand der Technik ist dies nicht möglich, da das Wassergas dann eine unwirtschaftlich hohe Abgangstemperatur aus dem Gaserzeuger hätte und der Drehrost eine solche Beanspruchung außerdem nicht aushalten würde.As can be seen, it would be much more advantageous to gas from top to bottom and the gas at the top Coke layers at a lower and therefore less effective temperature for preheating in terms of gasification technology to take advantage of the steam. With the gasification plants according to the previous state of the art this is not possible because the water gas then has an uneconomically high outlet temperature from the Gas generator and the rotating grate would not be able to withstand such stress.

Die bisherige Art des Blasens und Gasens führt also dazu, daß beim Blasen sich im Gaserzeugerunterteil eine verhältnismäßig schmale Temperaturspitze ausbildet, die zu schädlicher CO-Bildung führt. Diese für die Wasserdampfumsetzung wiederum überaus günstige Temperaturspitze kann nicht voll ausgenutzt werden, da sie beim Gasen zu schnell abgebaut wird. Ihr Wärmeinhalt wird durch das unten gebildete Wassergas und den restlichen Wasserdampf nach oben getragen und schnell eine Nivellierung der Temperatüren der ganzen Kokssäule verursacht, wobei oben die Wasserdampfumsetzung zwar zunimmt, aber nicht entfernt in dem Maße, wie sie dadurch unten abnimmt. Schließlich sind auch die im Laufe des Gasens oben erreichten Temperaturen nicht voll ausnutzbar, da dasThe previous type of blowing and gassing thus leads to the fact that when blowing is in the gas generator lower part forms a relatively narrow temperature peak, which leads to harmful CO formation. These for the water vapor conversion, in turn, the extremely favorable temperature peak cannot be fully exploited because it is broken down too quickly when gassing. Your heat content is formed by the below Water gas and the remaining water vapor carried up and quickly leveling the temperature of the whole coke column, with the water vapor conversion increasing at the top, but not removed to the extent that it thereby decreases below. After all, those in the course of the gassing are also on top reached temperatures cannot be fully exploited, as the

ίο Gasen unterbrochen werden muß, sobald durch den ständigen Zustrom kalten Dampfes im Gaserzeugerunterteil die Zündtemperatur von 600 bis 700° C unterschritten zu werden droht.ίο gases must be interrupted as soon as the constant inflow of cold steam in the lower part of the gas generator, the ignition temperature of 600 to 700 ° C threatens to be undercut.

Die angeführten Nachteile der bisherigen Verfahren haben dazu geführt, daß für chemische Syntheseanlagen und andere Großverbraucher heute fast nur noch Vergasungsanlagen nach den mit Sauerstoff-Wasserdampf-Gemischen als Unterwind ununterbrochen arbeitenden Verfahren gebaut werden, obzwar sie infolge der Notwendigkeit der zusätzlichen Erstellung von Luftzerlegungsanlagen wesentlich teurer sind. Es war daher der Anreiz gegeben, ein Wassergasverfahren nach dem Blase-Gase-Prinzip zu entwickeln, welches wohl die verhältnismäßig geringen Anlagekosten, nicht aber die Inkaufnahme der bisherigen Nachteile und Anwendungsgrenzen erfordert; insbesondere für Gaswerke und andere kleinere Einheiten. Die Aufgabenstellung bestand also darin, beim Blasen eine praktisch beliebig große Speicherwärme bei hoher Temperatur zu erzeugen, ohne daß der C O-Gehalt des Blasegases die wirtschaftlich zulässige Grenze übersteigt. Ferner muß beim Gasen die hohe Temperatur weitestgehend ausgenutzt werden können und trotzdem sowohl Blasegas als auch Wassergas den Gaserzeuger mit niedrigen Temperaturen von nicht über 500° C verlassen. Um eine allgemeine Anwendbarkeit des Verfahrens zu gewährleisten, darf es auch nicht auf die alleinige Grundlage von Hüttenkoks, Anthrazit und ähnlichen hochwertigen Brennstoffen beschränkt sein, sondern muß die weitgehende Mitverwendung beliebiger grob- oder feinkörniger fester Brennstoffe, einschließlich bituminöser Kohlen sowie flüssiger oder gasförmiger Brennstoffe aller Art, erlauben. The stated disadvantages of the previous processes have led to the need for chemical synthesis plants and other large-scale consumers today almost exclusively gasification plants after those with oxygen-water vapor mixtures can be built as an underwind continuously working process, although they are due to the necessity of additional Construction of air separation plants are much more expensive. There was therefore an incentive given to one Developing water-gas processes based on the bubble-gas principle, which is probably the relatively low one Investment costs, but not the acceptance of the previous disadvantages and application limits; especially for gas works and other smaller units. So the task at hand was to do the Bubbles generate a storage heat of practically any size at a high temperature without affecting the C O content of the blow gas exceeds the economically permissible limit. Furthermore, when gassing, the high Temperature can be used to the greatest possible extent and still use both bubble gas and water gas Leave the gas generator at low temperatures not exceeding 500 ° C. To have general applicability to ensure the process, it must not be based solely on metallurgical coke, Anthracite and similar high-quality fuels must be limited, but must also be used extensively any coarse or fine grain solid fuel including bituminous coals as well liquid or gaseous fuels of all kinds.

Die Erfindung gibt die Möglichkeit hierzu. Sie geht dabei aus von einer Anordnung, bei der zwei Vergasungsschächte vorgesehen sind, deren Oberteile über einen Wärmespeicher miteinander in Verbindung stehen und die beim Gasen hintereinandergeschaltet werden. Die Erfindung schlägt vor, bei einer solchen Einrichtung die beiden Vergasungsschächte auch während des in wechselnder Reihenfolge der Vergasungsschächte und in entgegengesetzter Richtung erfolgenden Blasens über den Wärmespeicher hintereinanderzuschalten und den Blasewind und/oder den Gasedampf in bei nach einem anderen Prinzip arbeitenden Wassergaserzeugern bekannter Weise teils unterhalb des Brennstoffbettes des einen Schachtes, teils oberhalb des Brennstoffbettes des einen oder beider Schächte zuzuführen.The invention enables this. It is based on an arrangement in which two gassing shafts are provided, the tops of which are connected to one another via a heat accumulator and which are switched one after the other when the gas is gassing. The invention proposes in such Set up the two gasification shafts also during the changing order of the gasification shafts and to connect in the opposite direction blowing over the heat accumulator one behind the other and the blowing wind and / or the gas vapor in a manner known in the case of water gas generators working according to a different principle partly below the fuel bed of one shaft, partly above the fuel bed of one or feed both shafts.

Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem zwei Vergasungsschächte sowohl beim Blasen als auch beim Gasen hintereinandergeschaltet sind. Hier fehlt es aber an dem Wärmespeicher, was zu folgendem Nachteil führt.There is already a method known in which two gasification shafts both when blowing and when Gases are connected in series. Here, however, there is a lack of heat storage, which leads to the following disadvantage leads.

Wenn beim Blase-Gase-Verfahren mit zwei Vergasungskammern ein möglichst hoher Wasserdampfzersetzungsgrad erreicht werden soll, dann muß das Heißblasen des ersten Brennstoffbettes sehr hochgetrieben werden. Dadurch wird aber der CO-GehaltWhen using the bubble gas process with two gasification chambers If the highest possible degree of water vapor decomposition is to be achieved, then it must Hot blowing the first fuel bed can be driven very high. But this increases the CO content

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der Blasegase verhältnismäßig hoch. Die Verbrennung derselben ergibt eine große Wärmemenge, die im zweiten Brennstoffbett zu erneuter Bildung von CO führen würde. Dem wird beim erfindungsgemäßen Verfahren durch den Wärmespeicher begegnet. Das zweite Brennstoffbett wird bei diesem unter Vermeidung von neuer C O-Bildung nur noch so weit aufgeheizt, daß in ihm beim anschließenden Gasen noch ein großer Teil des durch das erste Bett unzersetzt hindurchgegangenen Wasserdampfes umgesetzt wird.the bubble gases are relatively high. The combustion of the same gives a large amount of heat, which in the second fuel bed would lead to renewed formation of CO. That is when the invention Process countered by the heat accumulator. The second fuel bed is avoided in this case from new CO formation only heated up to such an extent that it is still in it during the subsequent gassing a large part of the undecomposed water vapor which has passed through the first bed is converted.

In der Zeichnung ist eine Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt.The drawing shows an arrangement for carrying out the method according to the invention.

Mit 1 und 2 sind die Vergasungsschächte und mit 3 der Wärmespeicher bezeichnet. Der Wärmespeicher kann konstruktiv nach dem bekannten Cowper-System gebildet oder von einer anderen zweckmäßigen Form sein.With 1 and 2, the gasification shafts and 3 with the heat accumulator are designated. The heat storage can be constructed according to the well-known Cowper system or of some other suitable form be.

4 und 5 sind die Gichtverschlüsse für die Brennstoffaufgabe, die wegen der hohen Innentemperaturen der Schächte zweckmäßig in irgendeiner bekannten Form gekühlt werden.4 and 5 are the top stoppers for the fuel feed because of the high internal temperatures the shafts are expediently cooled in any known form.

Das Brennstoffbett ruht in jedem Schacht entweder auf einem Drehrost oder auf dem feuerfesten Mauerwerk der Schächte, welche dann unten konisch sind. Es können Zerkleinerungsvorrichtungen für größere Schlackenklumpen vorgesehen, oder der Drehrost kann entsprechend eingerichtet sein. Abgesehen von Schleusen oder Wasserschüsseln können noch andere Austragvorrichtungen für die Schlacke verwendet werden. Bei 6 und 7 sind nur einfache Schieber angedeutet. Die in der ausgetragenen Schlacke enthaltenen, unverbrannten Brennstoffanteile können ausgesondert und dem Gaserzeuger wieder aufgegeben werden.The fuel bed rests in each shaft either on a rotating grate or on the fireproof masonry the shafts, which are then conical at the bottom. There can be crushers for larger ones Lumps of slag are provided, or the rotating grate can be set up accordingly. Apart from Locks or water bowls can also use other discharge devices for the slag will. At 6 and 7 only simple slides are indicated. The contained in the discharged slag, unburned fuel components can be separated out and given back to the gas generator will.

8 bis 11 sind Zuleitungen für die Vergasungsmittel, nämlich Blasewind und Gasedampf, deren erfindungsgemäße Verwendung weiter unten erläutert wird. Mit Hilfe der Verbindungsstutzen 12 und 13 sind die Gaserzeuger-Oberteile mit dem Wärmespeicher verbunden. 8 to 11 are feed lines for the gasification means, namely wind blowing and gas vapor, their inventive Usage is explained below. With the help of the connecting pieces 12 and 13 are the Gas generator upper parts connected to the heat accumulator.

Bei 14 und 15 sind die Abgangsleitungen für Blasegas und Wassergas angedeutet; bei einer betriebsmäßigen Anlage sind sie so angeordnet, daß die Gase über den Gaserzeugerquerschnitt gleichmäßig entnommen werden und der Übertritt von Brennstoff oder Schlacke in die Gasleitungen unterbleibt. Bei Vorhandensein eines Drehrostes gehen die Leitungen unterhalb desselben ab.At 14 and 15, the outlet lines for bubble gas and water gas are indicated; at an operational They are arranged in such a way that the gases are drawn evenly across the gas generator cross-section and the passage of fuel or slag into the gas pipes does not occur. at If there is a rotating grate, the lines go off below it.

Die Vergasungsschächte sind an den Stellen, wo neben der Temperaturbeanspruchung noch mechanischer Verschleiß des feuerfesten Innenmauerwerkes durch den Brennstoff hinzukommt, zweckmäßig mit Kühlmänteln umgeben, die mit Wasser gefüllt oder von Dampf oder Luft durchströmt werden. Letzteres läßt sich auch vorteilhaft für eine gewisse Vorwärmung der Vergasungsmittel ausnutzen, indem man diese vorher durch die Kühlmantel streichen läßt. Dazu können die Kühlmantel auch auf die Gaserzeuger-Oberteile und auf den Wärmespeicher ausgedehnt werden, was die Wandverluste des Gaserzeugers verringert. Die von der Außenwand des Gaserzeugers und Wärmespeichers abgeleitete Wärme, die fühlbare Wärme des Wassergases und/oder des Blasegases sowie die chemisch gebundene Wärme des letzteren kann in bekannter Weise außer zur Vorwärmung der Vergasungsmittel zur Dampferzeugung oder anderen wärmetechnischen Zwecken ausgenutzt werden.The gasification shafts are at the points where, in addition to the temperature stress, they are also more mechanical Wear of the refractory internal masonry by the fuel is added, expediently with Surrounding cooling jackets that are filled with water or through which steam or air flows. The latter can also be used advantageously for a certain preheating of the gasification means by you can pass this through the cooling jacket beforehand. For this purpose, the cooling jacket can also be attached to the upper parts of the gas generator and to be extended to the heat accumulator, which reduces the wall losses of the gas generator decreased. The heat dissipated from the outer wall of the gas generator and heat accumulator, the sensible heat of the water gas and / or the blown gas and the chemically bound heat of the The latter can be used in a known manner, in addition to preheating the gasification agent for generating steam or other thermal engineering purposes.

Mit der beschriebenen Vorrichtung wird das erfin-•dungsgemäße Verfahren wie folgt ausgeübt:With the device described, the • according to the invention Procedure exercised as follows:

Zunächst wird einer der Schächte erst.heißgeblasenFirst, one of the shafts is first blown hot

und anschließend gegast, wobei die Vergasungsmittel, nämlich der Blasewind und der Gasedampf bzw. das daraus gebildete Blasegas und das Wassergas hier aufwärts strömen. Nachdem die heißen Gase den Wärmespeicher passiert haben, durchströmen sie den zweiten Schacht in Abwärtsrichtung und verlassen den Gaserzeuger unterhalb seines Brennstoffbettes.and then gasified, the gasifying means, namely the wind blow and the gas vapor or the The bubble gas formed therefrom and the water gas flow upwards here. After the hot gases pass the Once the heat accumulator has passed, they flow through the second shaft in a downward direction and leave the gas generator below its fuel bed.

Nach einer oder mehreren vollständigen Vergasungsperioden — bestehend aus Blasen und Gasen — wird die Wirkungsweise der beiden Schächte jeweils vertauscht, d. h. nunmehr von dem anderen Schacht aus geblasen und gegast. Dieser Vorgang wird in ständiger Folge wiederholt, und im einzelnen beim Blasen und beim Gasen so gearbeitet:After one or more complete periods of gasification - consisting of bubbles and gases - the mode of operation of the two shafts is reversed, i.e. H. now from the other Manhole blown and gasified. This process is repeated in constant sequence, and in detail when blowing and gassing worked like this:

Beim Heißblasen wird erfindungsgemäß unter dem Brennstoffbett des ersten Schachtes —· beispielsweise bei 8 — nur eine Teilmenge des gesamten Blasewindes zugeführt. Der andere Teil tritt oberhalb des Brennstoffbettes — beispielsweise bei 10 — ein. Er ist bei der einen Anwendungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens so groß bemessen, daß er ausreicht, um das im Brennstoffbett aus dem unten aufgegebenen Wind gebildete Blasegas restlos zu verbrennen, wobei sich dessen Temperatur — insbesondere gegen Schluß des Blasens —■ stark erhöht. Ein großer Teil des Wärmeinhaltes des im Oberteil des ersten Gaserzeugers so erzeugten Rauchgases wird im Wärmespeicher aufgefangen, und das Gas tritt wesentlich abgekühlt in den zweiten Gaserzeuger über. Es heizt dessen Brennstoffbett teilweise wieder auf, welches durch das vorherige Gasen fast vollständig abgekühlt worden war. Hier tritt infolge der niedrigen Temperatur kaum noch eine C O2-Umsetzung zu CO ein, und der CO-Gehalt des Blasegases bleibt im Durchschnitt unter l°/o. Das zweite Brennstoffbett wirkt beim Blasen also vornehmlich als nachgeschalteter Wärmespeicher, und das Blasegas verläßt den Gaserzeuger mit sehr niedriger Temperatur.In the case of hot blowing, according to the invention, only a partial amount of the total blowing wind is supplied under the fuel bed of the first shaft - for example at 8. The other part occurs above the fuel bed - for example at 10. In one type of application of the method according to the invention, it is dimensioned so large that it is sufficient to completely burn the blowing gas formed in the fuel bed from the wind given below, its temperature increasing - especially towards the end of blowing - ■ greatly. A large part of the heat content of the flue gas generated in this way in the upper part of the first gas generator is collected in the heat accumulator, and the gas passes into the second gas generator, substantially cooled. It partially heats the fuel bed again, which had been almost completely cooled down by the previous gassing. As a result of the low temperature, there is hardly any conversion of CO 2 to CO, and the CO content of the blown gas remains below 1% on average. When blowing, the second fuel bed acts primarily as a downstream heat store, and the blowing gas leaves the gas generator at a very low temperature.

Bei ausreichender Bemessung des Wärmespeichers kann man solchermaßen beim Blasen die Temperatur des ersten Brennstoffbettes fast über seine ganze Erstreckung hoch hinauftreiben und bereits hier besonders günstige Bedingungen für die anschließende Wassergasbildung schaffen, ohne einen wesentlichen CO-Gehalt im Blasegas in Kauf nehmen zu müssen. Die beschriebene Art des Verfahrens setzt voraus, daß während des Blasevorganges das Mengenverhältnis zwischen Uhterwind und Oberwind laufend zugunsten des Oberwindes verändert wird, entsprechend dem mit der Zeit bzw. der Brennstoffbett-Temperatur steigenden C O-Gehalt des primär entstehenden Blasegases. If the heat accumulator is adequately dimensioned, the temperature can be set when blowing of the first fuel bed drift up almost over its entire extent and especially here Create favorable conditions for the subsequent formation of water gas, without a substantial one Having to accept CO content in the blower gas. The type of procedure described requires that during the blowing process the proportion between the Uhterwind and the upperwind is in favor of the upper wind is changed, according to the time or the fuel bed temperature increasing C O content of the primarily resulting blown gas.

Es ist zur Ersparnis von hochwertigem Brennstoff aber auch möglich, und oft sehr wirtschaftlich, von Anfang an eine große und während des Blasens gleichbleibende Menge an Oberwind zu wählen. Dann wird insbesondere im ersten Teil des Blasens über dem Brennstoffbett auch noch feinkörniger, flüssiger oder gasförmiger anderer Brennstoff zugeführt, in einer Menge, wie sie durch den Sauerstoffüberschuß des Oberwindes ganz verbrannt werden kann. Die beim Blasen erzeugte Wärme wird dann mehr zum Wärmespeicher hin verschoben, aber es lassen sich bis zu 15% an hochwertigem Koks od. dgl. durch den Zusatzbrennstoff ersetzen.However, it is also possible, and often very economical, to save high-quality fuel Start by choosing a large and constant amount of upper wind while blowing. then becomes even finer-grained, more fluid, especially in the first part of the blowing above the fuel bed or other gaseous fuel supplied, in an amount as required by the oxygen excess of the upper wind can be completely burned. The heat generated during blowing then becomes more of the Heat storage shifted out, but it can od up to 15% of high quality coke Replace auxiliary fuel.

Der Wärmespeicher hat, wie erwähnt, in der kurzen Blasezeit große Wärmemengen — bis zu 2,0· 106 kcal — aufzunehmen. Man kann ihn nicht umschaltbar machen, um den Betrieb zu vereinfachenAs mentioned, the heat accumulator has to absorb large amounts of heat - up to 2.0 · 10 6 kcal - in the short bubble time. It cannot be made switchable to simplify operation

und Störungen an einem bei bis zu 1600° C arbeitenden Umschaltorgan mit Sicherheit zu vermeiden. Um den Wärmespeicher kleiner bauen zu können, ist man aber auch in der Lage, eine Umschaltklappe oder ein ähnliches Hilfsmittel vorzusehen, welches nicht ganz dicht zu schließen braucht und es erlaubt, die Strömungsrichtung im Speicher jedesmal nach dem Blasen umzukehren. Dann liegt sein heißes Ende beim Blasen jeweils am ersten Vergasungsschacht und beim Gasen am zweiten, wodurch die Speicherung und Entspeicherung in der wärmetechnisch zweckmäßigsten Richtung erfolgt.and to reliably avoid malfunctions in a switching device operating at up to 1600 ° C. Around To be able to build the heat storage tank smaller, one is also able to use a switchover flap or a To provide a similar aid, which does not need to close very tightly and allows the direction of flow reverse in memory each time after blowing. Then its hot end is with blowing in each case on the first gasification shaft and in the case of gassing on the second, whereby the storage and depletion takes place in the thermally most expedient direction.

Hat man einen Brennstoff mit niedrigem Aschenschmelzpunkt zu vergasen, so kann man dem Unterwind in irgendeiner Weise — beispielsweise, wie bekannt, durch Sättigung — Wasserdampf oder Kohlendioxyd beimischen. Man erreicht dabei die Aufheizung des ersten Brennstoffbettes zwar über dieselbe große Höhe, aber auf eine niedrigere Maximaltemperatur als bei trockenem Wind und vermeidet Schwierigkeiten bei der Schlackenaustragung. Der Oberwind wird dabei nach wie vor trocken verwendet, muß aber entsprechend höher dosiert werden, um nun zusätzlich entstehendes CO und Wasserstoff mit zu verbrennen. An Stelle von Luft kann als Oberwind auch ein anderes sauerstoffhaltiges, billig zur Verfügung stehendes Gas, beispielsweise Spülgas aus einer Luftzerlegungsanlage, verwendet werden.If you have to gasify a fuel with a low ash melting point, you can avoid the downwind in some way - for example, as is known, by saturation - water vapor or carbon dioxide mix in. The first fuel bed is heated via the same high altitude, but to a lower maximum temperature than dry wind and avoids Difficulties in removing slag. The upper wind is still used dry, but must be dosed correspondingly higher in order to now also produce CO and hydrogen burn. Instead of air, another cheap, oxygen-containing wind can also be used as an upper wind standing gas, for example purge gas from an air separation plant, can be used.

Beim Gasen wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entweder der gesamte oder ebenfalls nur ein Teil des Gasedampfes unterhalb des ersten Brennstoffbettes eingeführt. Die Zugabe des anderen Teils erfolgt je nach den betrieblichen Erfordernissen meist vor dem Wärmespeicher, jedoch in besonderen Fällen teils oder ganz hinter demselben.In the case of gassing, according to the method according to the invention, either the entire or also only some of the gas vapor is introduced below the first fuel bed. The addition of the other part usually takes place in front of the heat storage tank, depending on the operational requirements, but in special cases partly or entirely behind the same.

Bei Beginn des Gasens kann auf jeden Fall die Unterdampfmenge groß gewählt werden, da das erste Brennstoffbett vom Blasen her noch sehr heiß ist und eine weitgehende Wasserdampfumsetzung — bis zu 90°/o — ermöglicht. Das durch den Oberdampf etwas heruntergekühlte Wassergas nimmt im Wärmespeicher hohe Temperatur an und heizt das zweite Brennstoffbett, welches beim Blasen bereits vorgewärmt wurde, besonders in den oberen Schichten weiter auf. Hier ist die Wasserdampfumsetzung anfänglich gering, weshalb es auch keinen Zweck hat, anfangs viel Oberdampf zu geben. Mit fortschreitender Aufheizung steigt aber hier die Wasserdampfumsetzung auch bis auf zeitweise 90*/» an, während sie im ersten Brennstoffbett infolge zunehmender Abkühlung ständig nachläßt. Im letzten Teil des Gasens dient das erste Brennstoffbett nur noch der Vorwärmung des Unterdampfes und wird schließlich bis fast auf die Eintrittstemperatur des Dampfes abgekühlt. Hierdurch ergibt sich für die Brennstoffbetten ein großer Temperaturspielraum und eine entsprechend hohe Speicherfähigkeit für Blasewärme bzw. eine niedrige Abgangstemperatur für Blase- und Wassergas.At the start of gassing, the amount of sub-vapor can be selected to be large in any case, since the first The fuel bed is still very hot from the point of view of blowing and an extensive conversion of water vapor - up to 90 ° / o - enabled. The water gas, which has been somewhat cooled down by the upper steam, is absorbed in the heat accumulator high temperature and heats the second fuel bed, which is already preheated when blowing was continued, especially in the upper layers. Here the water vapor conversion is initially low, which is why there is no point in giving a lot of steam at the beginning. With advancing However, the water vapor conversion also rises up to 90 * / »at times during heating it constantly decreases in the first fuel bed as a result of increasing cooling. In the last part of the gassing the first fuel bed only serves to preheat the sub-steam and is finally up to cooled almost to the inlet temperature of the steam. This results in the fuel beds a large temperature range and a correspondingly high storage capacity for bubble heat or a low outlet temperature for bubble and water gas.

Nachdem auch die im Wärmespeicher gespeicherte Wärme verbraucht ist, hat sich das zweite Brennstoffbett ebenfalls von oben her wieder so weit abgekühlt, daß eine ausreichende Wassergasbildung nicht mehr erfolgt. Unten ist seine Temperatur durch den von oben erfolgten Wärmetransport inzwischen auf 600 bis 700° C gestiegen, und das aus dem Gaserzeuger austretende Wassergas wird schließlich zu heiß. Das Gasen wird dann beendet und von dem zweiten Schacht her wieder mit dem Blasen begonnen, wobei dessen Brennstoffbett, wie eben erwähnt, beim Gasen bereits bis auf die 'Zündtemperatur vorgewärmt wurde.After the heat stored in the heat accumulator has also been used up, the second fuel bed has been set up likewise cooled down again from above to such an extent that sufficient water gas formation is no longer possible he follows. At the bottom, its temperature is now 600 due to the heat transfer from above has risen to 700 ° C, and the water gas emerging from the gas generator eventually becomes too hot. That Gassing is then stopped and blowing is started again from the second duct, whereby its fuel bed, as just mentioned, is already preheated to the ignition temperature during gassing became.

Um den Wärmeinhalt des Speichers gut auszunutzen, führt man den Oberdampf meistens davor, also im Oberteil des ersten Gaserzeugers zu. Es gibt aber auch Fälle, in denen es besser ist, ihn ganz oder teilweise erst im Oberteil des zweiten Gaserzeugers einzuführen; nämlich wenn hochbituminöse bzw. kohlenwasserstoffartige Zusatzbrennstoffe mit vergastIn order to make good use of the heat content of the storage tank, the top steam is usually conducted in front of it, so in the upper part of the first gas generator. But there are also cases in which it is better to use it completely or partially to be introduced only in the upper part of the second gas generator; namely when highly bituminous resp. Hydrocarbon-like additional fuels with gasified

ίο werden, damit ein besonders heizkräftiges Wassergas anfällt, wie beispielsweise in Gaswerken erwünscht. Diese Zusatzbrennstoffe, wie Kohlenstaub, Teer, Heizöl od. dgl., werden dann auch erst im Oberteil des zweiten Gaserzeugers zugegeben und über bzw. auf dem zweiten Brennstoffbett vergast. Der zuletzt hier zugefügte kalte Oberdampf schützt dann die heizkräftigen schweren Kohlenwasserstoffe vor der Zersetzung durch die hohe Temperatur des Wärmespeichers bzw. der ihn verlassenden Gase.ίο be a particularly powerful water gas accrues, as desired in gas works, for example. These additional fuels, such as coal dust, tar, Heating oil or the like, are then only added in the upper part of the second gas generator and above or gasified on the second fuel bed. The cold top steam added last here then protects the hot, heavy hydrocarbons before decomposition due to the high temperature of the heat accumulator or the gases leaving it.

Wenn man einen hohen CO-Gehalt im Wassergas anstrebt, kann man an Stelle von reinem Wasserdampf als Gasedampf auch Kohlendioxyd allein oder im Gemisch mit Wasserdampf verwenden. Es ist auch mitunter vorteilhaft, nur CO2 unter dem Brennstoffbett und nur Wasserdampf über demselben zuzuführen. Das CO2 wird bei hoher Temperatur schneller umgesetzt als Wasserdampf und bewirkt eine schnellere Abkühlung des ersten Brennstoffbettes, was bei der oben beschriebenen Verwendung von verhältnismäßig viel Oberdampf mitunter vorteilhaft ist. Außerdem verläuft die Spaltung der aus den Zusatzbrennstoffen zuerst entstehenden Kohlenwasserstoffe meist erst dann in gewünschter Richtung, wenn im Gasraum zwar Wasserdampf, aber nur wenig oder gar kein CO2 vorhanden ist. Der Oberdampf muß dann aus reinem Wasserdampf bestehen und gegebenenfalls benötigtes CO2 unter dem Brennstoffbett zugeführt werden.If you are aiming for a high CO content in the water gas, you can use carbon dioxide alone or in a mixture with water vapor instead of pure water vapor as gas vapor. It is also sometimes advantageous to supply only CO 2 under the fuel bed and only water vapor above it. At a high temperature, the CO 2 is converted more quickly than water vapor and causes the first fuel bed to cool down more quickly, which is sometimes advantageous when using a relatively large amount of top steam as described above. In addition, the hydrocarbons formed first from the additional fuels usually only split in the desired direction when there is water vapor in the gas space, but little or no CO 2 at all. The top steam must then consist of pure water vapor and any required CO 2 must be supplied under the fuel bed.

Der hauptsächlichste Vorteil des bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, nämlich seine hohe Wärmewirtschaftlichkeit, wird im folgenden an einem einfachen Beispiel der Vergasung von Hüttenkoks aufgezeigt.The main advantage of the method according to the invention described so far, namely his high heat economy, is shown below using a simple example of the gasification of metallurgical coke shown.

Beispielexample

Der Gaserzeuger besteht aus zwei Schächten von je 3 m Innendurchmesser und 5 m lichter Höhe. Jedes Brennstoffbett in einer Gesamthöhe von etwa 3 m wiegt rund 101 und besteht in seinem untersten Teil aus Schlacke. Der Wärmespeicher hat 3,5 m Durchmesser und ist 8 m hoch. Er ist nicht umschaltbar. Die Schächte sind mit Drehrosten ausgestattet.The gas generator consists of two shafts, each with an inner diameter of 3 m and a clearance height of 5 m. Each Fuel bed with a total height of about 3 m weighs about 101 and consists in its lowest part from slag. The heat accumulator has a diameter of 3.5 m and is 8 m high. It is not switchable. The shafts are equipped with rotating grids.

Die Blasegeschwindigkeit beträgt 55 000 Nm3/h und die Blasedauer 3,8 Minuten.The blowing speed is 55,000 Nm 3 / h and the blowing time is 3.8 minutes.

Die Gasegeschwindigkeit beträgt 14 500 Nm3/k bzw. 11,7 t/li, und die Gasedauer ist 8,2 Minuten. Es finden demnach fünf vollständige Vergasungsperioden je Stunde statt. Die Vergasungsmittel werden nicht vorgewärmt.The gas velocity is 14,500 Nm 3 / k or 11.7 t / li, and the gas duration is 8.2 minutes. There are therefore five complete gassing periods per hour. The gasifying agents are not preheated.

Der Wassergasanfall beträgt bei einer durchschnittlichen Wasserdampfumsetzung von 7O°/o je Periode 3250Nm3 bzw. je Stunde 16 250 Nm3. Der Heizwert beträgt 2504 kcal/Nm3, die Verbrennungswärme 2736 kcal/Nm3. Die durchschnittliche Abgangstemperatur des Wassergases aus dem Gaserzeuger ist rund 4000C.The water gas accumulation is at an average water vapor reacting 7O ° / o for each period 3250Nm 3 per hour or 16,250 Nm. 3 The calorific value is 2504 kcal / Nm 3 , the heat of combustion is 2736 kcal / Nm 3 . The average outlet temperature of the water gas from the gasifier is about 400 0 C.

An Blasegas fallen je Periode 2930 Nm3 bzw. je Stunde 14650Nm3 mit einem mittleren CO-Gehalt von Ο,δ^/ο und mit einer Temperatur von rund 300° C an.Fall to gas bubble per period 2930 Nm 3 per hour and 14650Nm 3 with an average Co content of Ο, δ ^ / ο and having a temperature of about 300 ° C.

Das zunächst im ersten Brennstoffbett gebildete Blasegas, welches durch Oberwind verbrannt wird, enthält im Durchschnitt 11% C 0+H2. Am Ende der Blaseperiode steigt dieser Gehalt bis auf rund 30% an. Das Verhältnis von Oberwind- zu Unterwindmenge beträgt am Schluß der Blaseperiode 0,9:1, während es über den Durchschnitt der gesamten Periode gesehen 0,25 : 1 ist.The blast gas initially formed in the first fuel bed, which is burned by the upper wind, contains on average 11% C 0 + H 2 . At the end of the blistering period, this content rises to around 30%. The ratio of the amount of wind above to below wind is 0.9: 1 at the end of the blowing period, while it is 0.25: 1 over the average for the entire period.

Während des Blasens wird im ersten Brennstoffbett eine Wärmemenge von etwa 830 000 kcal gespeichert. Aus fühlbarer und Verbrennungswärme des primär gebildeten Blasegases fallen weitere 2175 000 kcal an, wovon 1322 000 kcal im Wärmespeicher und 545 000 kcal im zweiten Brennstoffbett aufgefangen, während 308 000 kcal als fühlbare Wärme mit dem Blasegas ausgetragen werden. Für die Wassergasbildung stehen rund 2 340 000 kcal zur Verfügung.During the blowing process, an amount of heat of around 830,000 kcal is stored in the first fuel bed. From the sensible and combustion heat of the primarily formed blown gas more fall 2175,000 kcal, of which 1322,000 kcal in the heat storage and 545,000 kcal collected in the second fuel bed, while 308,000 kcal as tactile Heat can be discharged with the blowing gas. Around 2,340,000 kcal are available for water gas formation Disposal.

In einer vollständigen Vergasungsperiode werden 1,435 t Koks von der Kornklasse 20 bis 80 mm und mit einem Kohlenstoffgehalt von 85'% vergast. Der Kohlenstoff verteilt sich zu 33% auf das Blasegas und zu 67% auf das Wassergas.In a complete gasification period 1.435 t of coke of the grain class 20 to 80 mm and gasified with a carbon content of 85%. 33% of the carbon is distributed to the blown gas and 67% on the water gas.

Die Wärmebilanz einer Vergasungsperiode ist folgende:The heat balance of a gasification period is as follows:

Eingebrachte Wärme:Heat brought in:

Heizwert von 1435 kg Koks 9 890 000 kcalCalorific value of 1,435 kg of coke 9,890,000 kcal

Fühlbare Wärme im GasedampfSensible heat in the gas vapor

(150° C) 108 000 kcal (150 ° C) 108,000 kcal

Eingebrachte Wärme insgesamt .... 9 998 000 kcalTotal heat input .... 9,998,000 kcal

Ausgebrachte Wärme:Dissipated heat:

Heizwert des Wassergases (H11) 8150000 kcal— 81,50%Calorific value of the water gas (H 11 ) 8150000 kcal - 81.50%

Heizwert des BlasegasesCalorific value of the blowing gas

(0,8% CO) 71000kcal— 0,71%(0.8% CO) 71000kcal - 0.71%

Fühlbare Wärme des
Wassergases 615 000 kcal— 6,16%
Tangible warmth of the
Water gas 615,000 kcal - 6.16%

Fühlbare Wärme desTangible warmth of the

Blasegases 308 000 kcal — 3,08 %Blowing gas 308,000 kcal - 3.08%

Wandverluste des Gaserzeugers 554 000 kcal — 5,55 %Wall losses of the gas generator 554 000 kcal - 5.55%

Unverbranntes in derUnburned in the

Schlacke 300 000 kcal — 3,00 %Slag 300,000 kcal - 3.00%

Insgesamt ausgebracht 9 998 000 kcal — 100,00 °/oTotal applied 9,998,000 kcal - 100.00 per cent

Bei gleichen Schachtabmessungen und etwa gleicher Wassergasleistung je Stunde ergibt der erfindungsgemäß betriebene Gaserzeuger einen Vergasungswirkungsgrad von 81,5% gegenüber nur bestenfalls 65% bei den bisher bekannten Systemen. DieAnlagekosten sind ferner geringer, da an Stelle von zwei bis vier Wärmespeichern bzw. Zündkammern nur einer vorhanden ist. Außerdem fallen die verhältnismäßig teuren Abhitzekessel fort, da es bei den niedrigen Abgangstemperaturen von Wassergas und Blasegas nicht mehr lohnt, die Abhitze zu verwenden, außer zum Trocknen oder ähnlichen Zwecken, wo es auf hohe Temperatur nicht ankommt.With the same shaft dimensions and roughly the same Water gas output per hour, the gas generator operated according to the invention gives a gasification efficiency of 81.5% compared to only at best 65% with the previously known systems. The investment costs are also lower, since only one instead of two to four heat accumulators or ignition chambers is available. In addition, the relatively expensive waste heat boilers are omitted, since the lower ones do Outlet temperatures of water gas and blown gas no longer worth using the waste heat, except for drying or similar purposes where high temperatures are not important.

Der Gasedampf muß daher an anderer Stelle gemacht werden, denn auch die in den Wassermänteln des Gaserzeugers anfallende Dampfmenge beträgt bestenfalls 2 bis 3 t/h, während stündlich 8 t Gasedampf benötigt werden. Unter der Berücksichtigung der Möglichkeit, den Wasserdampf in einem vorhandenen Kesselhaus aus billigem Brennstoff herzustellen, ergibt sich aus der Erhöhung des Vergasungswirkungsgrades eine Verbilligung des Wassergases auf rund 85 % der bisher aufzuwendenden Erzeugungskosten. The gas vapor must therefore be made elsewhere than the one in the water jackets The amount of steam produced by the gas generator is at best 2 to 3 t / h, while 8 t of gas steam per hour are needed. Taking into account the possibility of the water vapor in an existing To produce a boiler house from cheap fuel, the increase in the gasification efficiency results in a cheaper water gas to around 85% of the previous generation costs.

Zur weiteren Senkung der Betriebskosten trägt es ferner bei, wenn man, wie im vorhergehenden bereits verschiedentlich angedeutet, die teuren Brennstoffe, wie Koks, Anthrazit usw., durch andere ersetzt.It also helps to further reduce operating costs if, as in the previous variously indicated, the expensive fuels, such as coke, anthracite, etc., replaced by others.

Hierzu kommen folgende Möglichkeiten in Betracht:The following options can be considered for this:

1. Grobstückige Rohkohlen jeder Art, einschließlich ίο Braunkohlen und hochbituminösen, stark backenden Steinkohlen.1. Lumpy raw coals of all kinds, including ίο lignite and high-bituminous, heavily baked coals Hard coals.

Bei Braunkohlen und anderen hochreaktionsfähigen Brennstoffen wird der vermehrten C O2-Umsetzung zu CO während des Blasens durch entsprechend erhöhte Oberwindmengen Rechnung getragen, wie bei niedrigeren Blasegeschwindigkeiten auch.In the case of lignite and other highly reactive fuels, the increased conversion of CO 2 to CO during blowing is taken into account by correspondingly increased headwinds, as is the case with lower blowing speeds.

Die Bildung von tragenden Decken und Zusammenballungen im Brennstoffbett bei Verwendung von bituminösen Steinkohlen wird verhindert, indem manThe formation of load-bearing ceilings and agglomerations in the fuel bed when using bituminous coal is prevented by one

ao als Magerungsmittel entweder auch noch eine gewisse Alenge Koks gleichzeitig aufgibt oder inaktive, unverbrennbare Stoffe in grobkörniger Form, wie Schlacke, Schamottebrocken, Kies oder sogar Metallerze, die man auf diese Art rösten und später aus der Schlacke aussondern kann. Die Schlacke wird dann bei ihrer niedrigsten Temperatur, nämlich am Ende des Gasens aus jedem Brennstoffbett ausgetragen.ao either gives up a certain amount of Alenge coke at the same time as a lean agent or inactive, incombustible Substances in coarse-grained form, such as slag, chunks of fireclay, gravel or even metal ores, which can be roasted in this way and later separated from the slag. The slag will then discharged from each fuel bed at their lowest temperature, namely at the end of the gassing.

Während bei Verwendung von nur Koks bei Beginn des Blasens gegichtet wird, erfolgt die Aufgabe unverkokter Brennstoffe zweckmäßigerweise gegen Schluß des Blasens. Es geschieht dann vor dem Gasen bereits eine gewisse Vorwärmung derselben, ohne daß ein nennenswerter Teil ihrer Entgasungsprodukte in das Blasegas übergeht. Je nachdem, ob die kohlenwasserstoffartigen Entgasungsprodukte des Brennstoffes möglichst weitgehend erhalten bleiben oder in Wasserstoff und CO umgewandelt werden sollen, wird· der Brennstoff im zweiten oder ersten Gaserzeuger aufgegeben. In letzterem Falle gehen die Kohlenwasserstoffdämpfe mit durch den Wärmespeicher und erfahren eine starke Aufspaltung. Beispielsweise ist dies erforderlich bei der Herstellung von Synthesegas für Stickstoff werke, wobei das Methan bis auf unter 1% im Gas zerstört werden muß. Andernfalls, wenn es auf ein möglichst heizkräftiges Wassergas ankommt, wie für Gasanstalten, werden die Kohlenwasserstoffdämpfe bei Aufgabe des Brennstoffes im zweiten Gaserzeuger nur noch durch dessen Brennstoffbett geleitet und weitgehend geschont.While when only coke is used, the task is done at the start of blowing of uncoked fuels expediently towards the end of the blowing process. It then happens before the gassing already a certain preheating of the same without a significant part of their degassing products in the gas blows over. Depending on whether the hydrocarbon-like degassing products of the fuel to be preserved as much as possible or to be converted into hydrogen and CO, · the fuel is fed into the second or first gas generator. In the latter case they go Hydrocarbon vapors with through the heat storage and experience a strong breakdown. For example is this necessary for the production of synthesis gas for nitrogen plants, whereby the Methane must be destroyed to below 1% in the gas. Otherwise, if it is as hot as possible When water gas arrives, as for gas utilities, the hydrocarbon vapors are released of the fuel in the second gas generator is only passed through its fuel bed and largely spared.

2. Feinkörnige bis staubförmige feste Brennstoffe der erwähnten Art, wozu auch Koksgrus gehören kann, werden zweckmäßigerweise größtenteils jeweils im zweiten Schacht während des Gasens aufgegeben, um eine zu starke Verstaubung des Wärmespeichers zu verhindern. Wird auch, wie schon erwähnt, während des Blasens feinkörniger Brennstoff mitverwendet, so ist dessen Aufgabe im ersten Schacht unerläßlich, und am Wärmespeicher müssen Vorkehrungen getroffen sein, um den dort abgesetzten Aschenstaub gelegentlich zu entfernen.2. Fine-grained to powdery solid fuels of the type mentioned, including coke breeze are expediently largely abandoned in the second shaft during the gassing process, to prevent excessive dust build-up on the heat storage tank. Is also, as already mentioned, during If fine-grained fuel is also used for blowing, its task is in the first shaft indispensable, and precautions must be taken on the heat accumulator to prevent the Remove ash dust from time to time.

3. Sollen in erheblicher Menge oder sogar größtenteils flüssige Brennstoffe, wie Heizöl, Teere bzw. andere billige Rückstände oder für Spezialzwecke auch Gasöl oder sonstige Kohlenwasserstoffe, zur Vergasung gelangen, so muß trotz geringer Mengen festen Brennstoffes eine ausreichende Höhe des Brennstoffbettes gewährleistet sein, und es empfiehlt sich wiederum die gleichzeitige Zugabe von grobkörnigen feuerfesten Stoffen, wie unter 1. erwähnt.3. If substantial amounts or even mostly liquid fuels such as heating oil, tar or other cheap residues or, for special purposes, gas oil or other hydrocarbons are to be gasified, a sufficient height of the fuel bed must be guaranteed despite small amounts of solid fuel, and in turn, it is recommended that the simultaneous addition of coarse-grained refractory material, as mentioned in 1.

909 528/193909 528/193

Claims (1)

4. Das gleiche gilt bei Verwendung von gasförmigen Brennstoffen, wie Erdgas, Raffinerieabgasen, Kokereigas usw. Die Brennstoffe können beim Gasen im zweiten Gaserzeuger aufgegeben werden, wenn man, wie bereits bei 1 gesagt, ihre Kohlenwasserstoffe schonen will. Sie können ebenso im ersten Schacht zur Aufgabe gelangen. In diesem Falle kann man das Gitterwerk des Wärmespeichers an der Oberfläche oder durchgehend aus Stoffen aufbauen, die die Kohlenwasserstoffzerlegung in gewünschter Richtung und Vollständigkeit katalytisch beeinflussen. Beispielsweise kann man zur Verbesserung der Methanspaltung den Wärmespeicher innen oberflächlich mit Nickeloxyd präparieren. Ebenso gibt es Katalysatoren, welche die Bildung von bestimmten Kohlen-Wasserstoffen, wie beispielsweise Äthylen, begünstigen. Die katalytisch wirksamen Stoffe können auch die Wasserdampfzersetzung günstig beeinflussen, wie Chrom- und Eisenoxyde. Dies ist vielfach zweckmäßig, weil sich bei dem zuletzt geschilderten Prozeß die Wassergasbildung vorzugsweise im Wärmespeicher vollzieht. Durch entsprechend gewählte Länge der Gase- und Blaseperiode läßt sich auch die Temperaturführung des Gaserzeugers den gewünschten Bedingungen anpassen.4. The same applies to the use of gaseous fuels such as natural gas, refinery exhaust gases, and coke oven gas etc. The fuels can be given up when gassing in the second gas generator, if one, as already said for 1, wants to conserve its hydrocarbons. You can do the same in the first slot get to the task. In this case you can see the latticework of the heat accumulator on the surface or consistently build from substances that decompose hydrocarbons in the desired direction and catalytically affect completeness. For example, one can improve methane splitting Prepare the inside of the heat accumulator with nickel oxide on the surface. There are also catalysts which promote the formation of certain hydrocarbons, such as ethylene. The catalytically active substances can also have a beneficial effect on the decomposition of water vapor, such as Chromium and iron oxides. This is often expedient because the process described last the formation of water gas preferably takes place in the heat accumulator. By appropriately chosen The length of the gas and bubble period can also adjust the temperature control of the gas generator to the desired level Adjust conditions. 5. Da die Temperatur der anfallenden Schlacken sehr gering ist und auch sonst keine Hinderungsgründe bestehen, können in dem Gaserzeuger nach der erfindungsgemäßen Art auch ganz minderwertige Brennstoffe, wie Mittelprodukte aus Kohlenwaschanlagen usw. mit einem Aschengehalt von 50°/» und darüber, sehr wirtschaftlich vergast werden. Die starke Verdünnung des Kohlenstoffes im Brennstoffbett ergibt dabei eine besonders günstige Temperaturverteilung beim Blasen, und der Leistungsabfall des Gaserzeugers kann gegebenenfalls durch Zugabe von feinkörnigem oder flüssigem Brennstoff beim Gasen ausgeglichen werden, da er nicht groß ist. Es fällt in jedem Falle ein Gas an, das praktisch frei von Staub ist, da dieser im zweiten Brennstoffbett, wie in einem Filter, zurückgehalten wird.5. Since the temperature of the slag produced is very low and there are no other obstacles, you can go to the gas generator of the type according to the invention also completely inferior fuels, such as middle products from coal washing plants etc. with an ash content of 50% and above can be gasified very economically. the Strong dilution of the carbon in the fuel bed results in a particularly favorable temperature distribution when blowing, and the drop in performance of the gas generator can optionally be caused by the addition of fine-grained or liquid fuel when gassing, as it is not large. It falls in In any case, a gas that is practically free of dust, since this in the second fuel bed, as in one Filter, is retained. Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Erzeugung von Wassergas in zwei Vergasungsschächten, die während des in wechselnder Reihenfolge der beiden Schächte und in entgegengesetzter Richtung erfolgenden Gasens über einen ihre Oberteile miteinander verbindenden Wärmespeicher hintereinandergeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vergasungsschächte auch während des in wechselnder Reihenfolge der Vergasungsschächte und in entgegengesetzter Richtung erfolgenden Blasens über den Wärmespeicher hintereinandergeschaltet sind und daß der Blasewind und/oder der Gasedampf teils unterhalb des Brennstoffbettes des einen Schachtes, teils oberhalb des Brennstoffbettes des einen oder beider Schächte zugeführt werden.1. Process for the production of water gas in two gasification shafts, which during the in alternating order of the two shafts and gassing taking place in the opposite direction are connected in series via a heat accumulator that connects their upper parts, characterized in that the two gasification shafts also alternate during the Order of the gas chambers and blowing in the opposite direction the heat accumulator are connected in series and that the blast and / or the gas vapor partly below the fuel bed of one shaft, partly above the fuel bed of the one or both shafts can be fed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach je einer oder mehreren vollständigen Vergasungsperioden — bestehend aus Blasen und Gasen — die Strömungsrichtung der Gase gewechselt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that after each one or more complete Gasification periods - consisting of bubbles and gases - the direction of flow of the Gases are changed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedesmaligem Heißblasen die Strömungsrichtung der Gase im Wärmeaustauscher durch ein Schaltorgan umgekehrt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that after each time hot blowing the direction of flow of the gases in the heat exchanger is reversed by a switching element will. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis des unter dem Brennstoffbett zu dem über demselben zugeführten Blasewindes und/oder Gasedampfes während des Blasens bzw. während des Gasens gleichbleibt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the quantitative ratio of the under the fuel bed to the wind blower supplied above the same and / or Gas vapor remains the same during the blowing or during the gassing. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis des unter dem Brennstoffbett zu dem über demselben zugeführten Blasewindes und/oder Gasedampfes während des Blasens bzw. während des Gasens verändert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the quantitative ratio of the under the fuel bed to the wind blower supplied above the same and / or Gas vapor is changed during the blowing or during the gassing. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Brennstoffbett und über demselben gleichartiger oder verschiedenartiger Blasewind und/oder Gasedampf zugeführt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that under the fuel bed and above the same or different types of wind and / or gas vapor is fed. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Blasewind normale atmosphärische Luft und/oder andere sauerstoffhaltige Gasgemische verwendet werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the normal blowing wind atmospheric air and / or other oxygen-containing gas mixtures can be used. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Gasedampf reiner Wasserdampf und/oder Gasgemische verwendet werden, die Wasserdampf und/oder Kohlendioxyd enthalten.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that purer than gas vapor Water vapor and / or gas mixtures are used, the water vapor and / or carbon dioxide contain. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasewind und/oder der Gasedampf unvorgewärmt verwendet werden.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the blowing wind and / or the gas vapor can be used without being preheated. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Blasewind und/oder der Gasedampf vor der Verwendung auf 250 bis 900° C vorgewärmt werden.10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the blowing wind and / or the gas vapor is preheated to 250 to 900 ° C before use. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff den Vergasungsschächten getrennt und von oben her aufgegeben wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the fuel the gasification shafts is separated and abandoned from above. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß neben grobkörnigem, ein festes Brennstoffbett bildendem Brennstoff feinkörniger bis staubförmiger fester, flüssiger und/oder gasförmiger Brennstoff verwendet wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that in addition to coarse-grained, fuel forming a solid fuel bed fine-grained to powdery solid, liquid and / or gaseous fuel is used. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der grobkörnige und der feinkörnige, flüssige und/oder gasförmige Brennstoff zu verschiedenen Zeiten und an verschiedenen Stellen des Gaserzeugers aufgegeben wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the coarse-grained and the fine-grained, liquid and / or gaseous fuel at different times and at different times Places the gas generator is abandoned. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ausgetragenen Schlacke enthaltenen, unverbrannten Brennstoffanteile ausgesondert und dem Gaserzeuger wieder aufgegeben werden.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that in the discharged slag contained, unburned fuel fractions and the gas generator to be abandoned again. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gaserzeuger neben Brennstoffen grobkörnige, feuerfeste Stoffe, wie Schlacke, Schamotte, natürliche Mineralien od. dgl., aufgegeben werden.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the gas generator In addition to fuels, coarse-grained, refractory materials such as slag, fireclay, natural Minerals or the like., Are abandoned. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Außenwand des Gaserzeugers und Wärmespeichers abgeleitete Wärme, die fühlbare Wärme des Wassergases und/oder des Blasegases sowie die chemisch gebundene Wärme des letzteren zur Vorwärmung der Vergasungsmittel, zur Dampferzeugung oder anderen wärmetechnischen Zwecken ausgenutzt werden.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the of the Outer wall of the gas generator and heat accumulator dissipated heat, the sensible heat of the Water gas and / or the blowing gas and the chemically bound heat of the latter for preheating the gasification agent, for steam generation or other thermal engineering purposes. 17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Besatz des Wärmespeichers ganz oder teilweise aus katalytisch17. Device for performing the method according to one of claims 1 to 16, characterized characterized in that the occupancy of the heat accumulator wholly or partially from catalytic
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FR2534926A1 (en) * 1982-10-25 1984-04-27 Charbonnages Ste Chimique Process for the manufacture of fuel gas or synthesis gas from divided biomass.

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