DE1062874B

DE1062874B - Device for the gasification of fine-grained coal and coal dust

Info

Publication number: DE1062874B
Application number: DEH16542A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Giovanni Hilgers
Original assignee: GIOVANNI HILGERS DR ING
Current assignee: GIOVANNI HILGERS DR ING
Priority date: 1953-05-29
Filing date: 1953-05-29
Publication date: 1959-08-06

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vergasung von feinkörniger Kohle und Kohlenstaub gemäß Patent 945 534.The invention relates to a device for gasifying fine-grain coal and coal dust according to patent 945,534.

Diese Vorrichtung besteht aus einer Kammer mit unterer Vergasungsmitteleinführung und einem umlaufenden Rotationskörper im Kopfteil der Kammer, der dem aufsteigenden Strom von erzeugtem Gas, restlichen Vergasungsmitteln und feinem Brennstoff einen Drall erteilt, aus dessen Kern das erzeugte Gas nach oben abgezogen wird. Durch diesen Drall im oberen Teil des Gehäuses werden die vom Gas getragenen feinen Brennstoff- und Schlacketeilchen nach außen geschleudert, so daß aus dem Kern des Gaswirbels sehr reines Gas abgezogen werden kann. Die ausgeschleuderten Teilchen werden in den unteren Teil des Gehäuses zurückgeführt, wo die restlichen Kohleteilchen vergast werden.This device consists of a chamber with a lower gasifying agent inlet and a circulating one Rotation body in the head part of the chamber, which the ascending flow of generated gas, the remaining gasification agents and fine fuel are given a twist, from the core of which the gas produced is withdrawn upwards. Due to this twist in the upper part of the housing, they are carried by the gas fine fuel and slag particles are thrown outwards, so that from the core of the gas vortex very pure gas can be withdrawn. The ejected particles are in the lower part of the housing, where the remaining coal particles are gasified.

Mit der Erfindung wird eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dieser Vorrichtung zur Vergasung von feinkörniger Kohle und Kohlenstaub geschaffen, und zwar dadurch, daß der Rotationskörper zentral unterhalb der in der Decke der Kammer vorgesehenen Austrittsöffnung für das erzeugte Gas angeordnet ist. Infolge dieser Anordnung des Rotationskörpers wird erreicht, daß das gesamte Gas, also auch dasjenige, das durch die Austrittsöffnung abgezogen wird, den Rotationskörper umströmt und dadurch in Rotation versetzt wird. Hierdurch wird eine besonders gute Ausschleuderung der vom Gas getragenen festen und flüssigen Körper erzielt, so daß das abgezogene Gas sehr rein ist. Man kann deshalb die Kohlenstaubkonzentration in der Kammer sehr weit heraufsetzen und kommt so zu einer hohen Leistung bei einem verhältnismäßig kleinen Vergasungsraum.With the invention, a particularly advantageous embodiment of this device for the gasification of fine-grained coal and coal dust created by the fact that the body of revolution is centrally below the outlet opening provided in the ceiling of the chamber for the generated gas is arranged. As a result of this arrangement of the rotating body it is achieved that all of the gas, including that which is withdrawn through the outlet opening, flows around the rotating body and thereby rotates is moved. This results in a particularly good ejection of the solid and carried by the gas liquid body achieved, so that the withdrawn gas is very pure. One can therefore determine the coal dust concentration in the chamber very high up and thus comes to a high performance with a relatively small gassing room.

Daneben bewirken die in verhältnismäßig großer Menge an die Wandung der Kammer ausgeschleuderten Kohle- und Schlacketeilchen einen guten Wärmeschutz und eine Abschirmung der Wandung gegen freien Sauerstoff im Innern der Kammer. In der Nähe der Wand ist ein hoher Kohlenstoffüberschuß vorhanden, und man kann aus diesem Grund statt einer gekühlten Keramikausmauerung der Kammer, die mit hohen Wärmeverlusten verbunden ist, eine Mauerung aus ungekühlten Kohlesteinen, wie sie im Hochofenbau üblich ist, verwenden. Hierdurch lassen sich die Wärmeverluste erheblich vermindern.In addition, they are ejected in a relatively large amount onto the wall of the chamber Coal and slag particles provide good thermal protection and a shield against the wall free oxygen inside the chamber. There is a large excess of carbon near the wall, and for this reason one can instead of a cooled ceramic lining of the chamber, which is made with high heat losses are associated with a wall made of uncooled coal bricks, such as those used in blast furnace construction is common to use. This allows the heat losses to be reduced considerably.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Düsen für die Einführung der Vergasungsmittels nahe dem Boden der Vergasungskammer angeordnet und ihre Achsen so gerichtet, daß das Vergasungsmittel etwa in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Kammer eingeführt wird. Bei dieser Anordnung der Düsen wird die Umwälzung des in dem Gehäuse befindlichen Gemisches und damit die Ausschleuderung Vorrichtung zur Vergasung
von feinkörniger Kohle und KohlenstaubIn a further embodiment of the invention, the nozzles for the introduction of the gasification agent are arranged near the bottom of the gasification chamber and their axes are directed so that the gasification agent is introduced approximately in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the chamber. With this arrangement of the nozzles, the circulation of the mixture in the housing and thus the ejection becomes a device for gasification
of fine-grained coal and coal dust

Zusatz zium Patent 945 534Addendum to patent 945 534

Anmelder:Applicant:

Dr.-Ing. Giovanni Hügers,
Berlin-Zehlendorf, Hochwildpfad 52Dr.-Ing. Giovanni Hügers,
Berlin-Zehlendorf, Hochwildpfad 52

Dr.-Ing. Giovanni Hilgers, Berlin-Zehlendorf,
ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Giovanni Hilgers, Berlin-Zehlendorf,
has been named as the inventor

und Rückführung der Kohle- und Schlacketeilchen vorteilhaft durch die einströmenden Vergasungsmittel unterstützt. Außerdem werden die sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel bei dieser Anordnung der Düsen so eingeleitet, daß sie nicht in direkte Berührung mit der Wandung der Vergasungskammer gelangen. Es findet dadurch in unmittelbarer Nähe der Wandung keine Verbrennung statt, so daß eine zu starke Erwärmung der Wandung verhindert wird.and recycling of the coal and slag particles advantageously through the incoming gasification means supports. In addition, with this arrangement of the nozzles, the oxygen-containing gasifying agents become so initiated that they do not come into direct contact with the wall of the gasification chamber. It finds as a result, no combustion takes place in the immediate vicinity of the wall, so that excessive heating the wall is prevented.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing, two embodiments are shown, namely shows

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Gaserzeugung im Schnitt,1 shows a device for generating gas in section,

Fig. 2 den Rotationskörper der Vorrichtung im Grundriß,2 shows the body of revolution of the device in plan,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Gaserzeugung im Schnitt,3 shows another embodiment of the device for generating gas in section,

Fig. 4 den Rotationskörper der Vorrichtung nach Fig. 3 im Grundriß.4 shows the rotary body of the device according to FIG. 3 in plan.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Vergasung von feinkörniger Kohle und Kohlenstaub besteht aus einer zylindrischen Kammer 1, die vorteilhaft mit Kohlesteinen, wie sie im Hochofenbau üblich sind, ausgemauert ist. Im Boden der Kammer befindet sich ein Abzugsrohr 2 für die sich bildende flüssige Schlacke. Im Betrieb der Kammer liegt auf demBoden eine Kohle- und Schlackeschicht 3. Oberhalb dieser Schicht sind in der Wandung der Kammer zwei oder mehr Düsen 4 für die Einführung des Vergasungs-The device shown in FIG. 1 for the gasification of fine-grained coal and coal dust consists of a cylindrical chamber 1, which is advantageously lined with coal bricks, as are customary in blast furnace construction. In the bottom of the chamber there is a discharge pipe 2 for the liquid slag that forms. When the chamber is in operation there is a layer of coal and slag 3 on the floor.

909 580/183909 580/183

mittels vorgesehen. Das Vergasungsmittel wird vorteilhaft unter Druck eingeführt. Die Kammer 1 steht dann unter einem Überdruck, und die erzeugten Gase strömen von selbst ab, ohne daß sie abgesaugt zu werden brauchen. Die Düsen 4 sind vorteilhaft so angeordnet, d. h. ihre Achsen so gerichtet, daß die Vergasungsmittel etwa in einer Ebene eingeleitet werden, die senkrecht auf der Längsachse der Vergasungskammer steht. Im oberen Teil der Brennkammer sind eine oder mehrere Kohlezuführungsöffnungen 5 vorgesehen. Diese öffnungen sind über je eine Transportschnecke 6 mit einem Brennstoffbehälter 7 verbunden.provided by means. The gasifying agent becomes advantageous introduced under pressure. The chamber 1 is then under an overpressure, and the gases generated flow off by themselves without having to be sucked off. The nozzles 4 are advantageously arranged so that d. H. their axes are directed so that the gasification agents are introduced approximately in one plane, which is perpendicular to the longitudinal axis of the gasification chamber. In the upper part of the combustion chamber are one or more coal feed openings 5 are provided. These openings are each via a screw conveyor 6 connected to a fuel container 7.

Die obere Stirnwand 8 der Kammer 1 weist eine Austrittsöffnung9 für den Abzug des erzeugten Gases auf. Durch dieseöffnung tritt das Gas in den Sammelraum 10, aus dem es über einen Wärmeaustauscher zum Verbraucher abgeleitet werden kann.The upper end wall 8 of the chamber 1 has an outlet opening 9 for the extraction of the gas generated on. The gas enters the collecting space 10 through this opening, from which it passes through a heat exchanger can be derived to the consumer.

Zentral unterhalb der Abzugsöffnung 9 ist ein kegeliger Rotationskörper 11 vorgesehen, der mit mehreren radialen Flügeln 12 versehen ist und über eine Welle 13 in Drehung versetzt wird. Die Größe und Anordnung des Rotationskörpers sind so gewählt, daß zwischen dem Rotationskörper und dem Rand der Austrittsöffnung 9 in der oberen Stirnwand ein ringförmiger Kanal für den Abzug des erzeugten Gases frei bleibt.A conical rotary body 11 is provided centrally below the discharge opening 9, which with a plurality of radial vanes 12 is provided and is set in rotation via a shaft 13. The size and arrangement of the rotating body are chosen so that between the rotating body and the edge of the Outlet opening 9 in the upper end wall is an annular channel for the extraction of the generated gas remains free.

Die in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile geben die Strömung des Gases im Innern der Vergasungskammer wieder. Hierbei beziehen sich die Pfeile auf der linken Seite der Fig. 1 auf den Strömungsverlauf in axialen Ebenen und die Pfeile der rechten Seite auf die Strömung in radialen Ebenen. Durch die Wirkung des Rotationskörpers wird das Medium in der Vergasungskammer, das sich aus dem erzeugten Gas, restliehen Vergasungsmitteln und unvergasten Kohlesowie Schlacketeilchen zusammensetzt, in Rotation versetzt. Die Kohle- und Schlacketeilchen werden dabei herausgeschleudert, so daß sie sich an der Wandung der Kammer sammeln und sich auf dieser langsam nach unten hin bewegen. Das gasförmige Medium strömt, soweit es nicht durch die Austrittsöffnung abgezogen wird, auf einer schraubenförmigen Bahn nahe der Wandung des Gehäuses nach unten und steigt im Innern, ebenfalls einer Schraubenlinie folgend, wieder auf. Diese Strömung kann man sich vereinfacht als Überlagerung von zwei Strömungen vorstellen, und zwar einmal einer reinen Drehbewegung um dieLängsachse der Vergasungskammer — dieser Bewegung entsprechen die Pfeile auf der rechten Hälfte der Fig. 1 — und einer im wesentlichen axial gerichteten Bewegung, der die Pfeile aus der linken Hälfte der Fig. 1 entsprechen. Diese Strömung wird unterstützt durch die Strömung des Vergasungsmittels, das durch die Düsen in einer radialen Ebene eingeleitet wird.The arrows shown in Fig. 1 indicate the flow of the gas inside the gasification chamber again. Here, the arrows on the left-hand side of FIG. 1 relate to the flow profile in the axial direction Planes and the arrows on the right indicate the flow in radial planes. Through the action of the The body of revolution is the medium in the gasification chamber, which is made up of the gas produced Gasifying agents and ungased coal and slag particles composed in rotation offset. The coal and slag particles are thrown out so that they stick to the wall the chamber and slowly move down on it. The gaseous medium flows, as far as it is not drawn off through the outlet opening, on a helical path close the wall of the housing downwards and rises again inside, also following a helical line on. In simplified terms, this flow can be imagined as the superposition of two flows, and once a pure rotary movement around the longitudinal axis of the gasification chamber - this movement correspond to the arrows on the right half of Fig. 1 - and a substantially axially directed Movement to which the arrows from the left half of FIG. 1 correspond. This flow is supported by the flow of the gasifying agent introduced through the nozzles in a radial plane.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die gröberen Kohle-und Schlacketeilchen in Richtung auf die zylindrische Wand des Gehäuses ausgeschleudert werden. Sie bilden dort eine Schutzschicht, welche die Wandung vor einer zu starken Erwärmung und vor dem Zutritt von Sauerstoff schützt, so daß man zur Ausmauerung statt eines gekühlten keramischen Stoffes ungekühlte Kohlesteine verwenden kann. Außerdem wird verhindert, daß die unvergasten Kohleteilchen mit dem erzeugten Gas durch die Austrittsöffnung 9 entweichen. Die Kohle- und Schlacketeilchen nehmen den Weg an der Kammerwandung nach unten hin und werden auf diesem Wege erneut der Vergasung ausgesetzt oder von der Gasströmung erfaßt und auf dem oben beschriebenen schraubenförmigen Weg nochmals herumgeführt.The device according to the invention has the advantage that the coarser coal and slag particles be ejected in the direction of the cylindrical wall of the housing. You make up there a protective layer that protects the wall from excessive heating and the ingress of oxygen protects, so that instead of a cooled ceramic material, uncooled coal bricks are used for the lining can use. In addition, it is prevented that the ungased coal particles with the generated gas escape through the outlet opening 9. The coal and slag particles take their way on the chamber wall downwards and are exposed to the gassing again in this way or by the Detected gas flow and guided around again on the helical path described above.

Dieser Vorgang kann sich mehrmals wiederholen, so daß eine gute Vergasung in einem verhältnismäßig kleinen Vergasungsraum erreicht wird.This process can be repeated several times, so that a good gasification in a relative small gasification room is achieved.

Der Rotationskörper, der bis in die Oxydationszone der Vergasungskammer hineinreicht, wird mit Wasser gekühlt. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn sich auf dem Rotationskörper eine Schlackehaut zur Verringerung der Wärmeverluste absetzt. Zu diesem Zweck werden die Flügel des Rotationskörpers in an sich bekannter Weise aus dem Kesselbau mit Stiften versehen. An Stelle der Stifte kann man auch Leisten verwenden, die zur Erreichung einer besseren Haftwirkung schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind und achsparallel verlaufen. Die Schlacke setzt sich nur auf der Vorderseite der Flügel ab; deshalb werden auf der Rückseite vorteilhaft Platten aus keramischen oder anderen Isolierstoffen angebracht. Wird durch die Förderschnecke 6 nur Staubkohle und keine stückige Kohle zugeführt, so wird sich auf dem Boden keine Kohleschicht 3 bilden. In diesem Fall wird der Boden der Brennkammer zweckmäßig aus einem keramischen Stoff hergestellt und gekühlt. Bei Verwendung von aschereicher Kohle wird sich jedoch eine mehr oder weniger starke Schlackehaut auf dem Boden bilden, so daß in diesem Fall auch Kohlensteine für die Auskleidung des Kammerbodens verwendet werden können. Es kann auch eine Ausmauerung derVergasungskammer mit keramischen Stoffen und eine Kühlung derselben in unmittelbarer Nähe der Düsen 4 vorteilhaft sein.The body of revolution, which extends into the oxidation zone of the gasification chamber, is filled with water chilled. It is therefore advantageous if there is a skin of slag for reduction on the body of revolution the heat loss settles. For this purpose, the wings of the body of revolution are known per se Way from the boiler industry provided with pegs. Instead of the pencils you can also use strips, which are dovetail-shaped and axially parallel to achieve a better adhesive effect get lost. The slag only settles on the front of the wings; therefore be on the Backside advantageously plates made of ceramic or other insulating materials attached. Is through the Conveyor screw 6 only powdered coal and no lumpy coal fed, so there will be none on the ground Form carbon layer 3. In this case, the bottom of the combustion chamber is expediently made of a ceramic Fabric made and chilled. When using ash-rich coal, however, there will be a more or less strong cinder block form on the ground, so that in this case also coal stones for the lining of the chamber floor can be used. It can also be a brick lining of the gasification chamber with ceramic materials and cooling them in the immediate vicinity of the nozzles 4 be beneficial.

Um einen weiteren Schutz der Kammer durch die fließende Schlacke zu erreichen, gibt man den in der Zeichnung zylindrischen Wänden der Vergasungskammer vorteilhaft die Form eines sich nach unten verjüngenden Kegels. Ebenso kann auch der Boden der Verbrennungskammer vorteilhaft die Form eines spitzen oder stampfen Kegels erhalten.In order to achieve further protection of the chamber by the flowing slag, the in the Drawing cylindrical walls of the gasification chamber advantageously take the form of a downwards tapering cone. Likewise, the bottom of the combustion chamber can advantageously also be in the form of a pointed or pounded cones obtained.

Es ist auch möglich, daß die Düsen zur Einführung der Vergasungsmittel nicht unmittelbar am Rande des Kammerbodens angebracht, sondern im Boden selbst weiter zur Mitte desselben hin angeordnet sind. Ferner kann es vorteilhaft sein, die Düsen so anzuordnen, daß das Vergasungsmittel etwa tangential in die Kammer eingeführt wird. Hierdurch erhält man eine weitere Unterstützung der schraubenförmigen Bewegung des Gases im Innern der Vergasungskammer. Schließlich kann die Wandung der Vergasungskammer innen, und zwar besonders in der Nähe der Düsen 4 für die Vergasungsmittel, zwecks Bildung einer Schlackehaut vorteilhaft mit Stiften, Leisten od. dgl. versehen sein.It is also possible that the nozzles for introducing the gasification agents are not directly on the edge attached to the chamber floor, but are arranged in the floor itself further towards the center of the same. Furthermore, it can be advantageous to arrange the nozzles so that the gasification agent is approximately tangential in the chamber is inserted. This provides a further support for the helical one Movement of the gas inside the gasification chamber. Finally, the wall of the gasification chamber inside, especially in the vicinity of the nozzles 4 for the gasification means, for the purpose Formation of a slag skin can advantageously be provided with pins, strips or the like.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung entspricht im wesentlichen der der Fig. 1. Jedoch ist hier zum Schutz des Rotationskörpers eine aus isolierendem Stoff bestehende Platte 14 zwischen dem Rotationskörper und der eigentlichen Vergasungskammer vorgesehen. Die Platte 14 ist mittels Rippen 17, die zur Steigerung des Dralles der Gase schräg gestellt sein können, in der Vergasungskammer befestigt. Ein Teil der rückzuführenden Gas- und Kohlemenge wird, wie die eingezeichneten Pfeile angeben, vor der Platte, der größere Teil jedoch hinter derselben umgelenkt. Die öffnung in der ringförmigen Platte sowie der Spalt zwischen der Platte und der Kammerwandung können beliebige Formen erhalten, die nach den jeweiligen strömungstechnischen Verhältnissen gewählt werden. Der eigentliche Vergasungsraum befindet sich unterhalb der Platte, während der Raum oberhalb derselben hauptsächlich der Gas- sowie der Kohle- und Schlacketeilchenrückführung dient. Er kann im Verhältnis zu The device shown in Fig. 3 corresponds essentially to that of Fig. 1. However, here is for Protection of the rotating body consists of an insulating material plate 14 between the rotating body and the actual gasification chamber. The plate 14 is by means of ribs 17, which for Increase in the swirl of the gases can be placed at an angle, fixed in the gasification chamber. A part the amount of gas and coal to be returned is, as indicated by the arrows, in front of the plate, the larger part, however, diverted behind the same. The opening in the annular plate and the gap any shape can be obtained between the plate and the chamber wall, depending on the respective fluidic conditions can be selected. The actual gassing room is located below the plate, while the space above it is mainly used for gas and coal and slag particle recycling. He can be relative to

Claims

the gasification chamber can also be made higher than FIG. 3 shows. Patent claims:

1. Device for the gasification of fine-grained coal or coal dust, consisting of a chamber with lower gasification agent inlet and a rotating body of revolution in the head part the chamber, the rising flow of generated gas, residual gasifier and fine fuel is given a twist, from the core of which the generated gas is drawn upwards, according to patent 945 534, characterized in that the rotation body is centrally located below the in the Ceiling of the chamber provided outlet opening for the generated gas is arranged.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the nozzles for the introduction of the gasification agent arranged near the bottom of the gasification chamber and their axes so are directed that the gasification means approximately in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the chamber is introduced.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that below the rotary

body an annular plate is provided as radiation protection, which by means of ribs or the like. Is firmly connected to the chamber wall.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the wings of the Rotation body on its front side for the purpose of forming a slag skin with pins, strips Od. Like. Are provided and on their back solid plates made of ceramic or other insulating materials exhibit.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that for the purpose of formation a slag skin, the inner surface of the gasification chamber, in particular in the area of the openings for the gasification agent, with pins, strips or the like. Is provided.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bottom of the Gasification chamber tapers downwards in the shape of a cone or a truncated cone.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,038,657.

1 sheet of drawings