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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 24 e. GRUPPECLASS 24 e. GROUP

ASMUS JABS in ZÜRICH.ASMUS JABS in ZURICH.

Schachtgenerator für backende Kohle.Chute generator for baking coal.

Patentiert inr Deutschen Reiche vom 2. Mai 1907 ab.Patented in the German Empire on May 2, 1907.

Der Entgasung backender Kohle im Gaserzeuger stellen sich große praktische Schwierigkeiten entgegen, die zu überwinden auf einfache Weise noch nicht gelungen ist.
Ein regelmäßiger Betrieb des Gaserzeugers ist wohl bei der Verwendung der teuren Stückkohle, nicht aber bei kleinstückiger oder sogenannter Förderkohle möglich. Für die Verarbeitung backender Kohle kommen hauptsächlieh schachtförmige Gaserzeuger in Frage, und sollen daher auch die Vorgänge in diesen nur hier in Betracht gezogen werden.The degassing of baking coal in the gas generator is faced with great practical difficulties which it has not yet been possible to overcome in a simple manner.
Regular operation of the gas generator is possible when using expensive lump coal, but not with small-sized or so-called pumped coal. For the processing of baked coal, shaft-shaped gas generators are mainly used, and the processes in these should therefore only be considered here.

Bei dem Niedergehen der Beschickung des Schachtgenerators bewirkt die Reibung der Kohlen- und Koksmasse an der feststehenden Schachtwandung eine Auflockerung des Brennstoffes, dessen Abwärtsbewegung an der Schachtwandung durch die Reibung verzögert wird, so daß die Masse in der Mitte geschlossen voreilt, am Umfange dagegen zurückbleibt und zwischen der Wandung und den Kohlen und Koks eine Lockerung des Gefüges entsteht, zufolge welcher hier größere Abstände frei werden, welche den Gasen freien Durchtritt und kleinere Bewegungswiderstände bieten, denen sie naturgemäß auch bei ihrem Aufstieg durch den Generator folgen. Durch diese Vergrößerung der Durchtrittsöffnungen am Umfange des Schachtes finden größere geschlossene Gasmengen dort in kürzerer Zeit Abzug, deren Kohlensäure nur am Umfange der Gasströme in Berührung mit den glühenden Massen reduziert wird, im Innern der erweiterten Gaskanäle aber unverändert bleibt. Im gleichen Sinne unvollständiger Reduktion wirkt die durch Wärmestrahlung nach außen verringerte Temperatur der Generatorwandung ein. Als Beleg dafür dienen die Gasproben, welche bei ihrem Austritt aus dem Brennstoff entnommen werden; sie enthalten an der Wandung des Generators stets mehr Kohlensäure als an Stellen, welche von der Schachtwandung weiter entfernt sind, zuweilen sogar freien Sauerstoff. In einem mit backender Kohle beschickten schachtförmigen Gaserzeuger zeigt sich der Einfluß der Wandung in verstärktem Maße. Die über dem Rost entstandenen Verbrennungsprodukte des schon entgasten Brennmaterials, des Koks, strömen zum größten Teil an den Wandungen hoch, entgasen hier weiter oben die Kohle, sie in Koks überführend. Dieser so gebildete Koks bietet der folgenden Vergasung keine Schwierigkeiten. Derjenige Teil der Verbrennungsgase, der durch die übrige Kohlenmasse zu streichen sucht, erwärmt die Grenzschicht zwischen Koks und Kohle auf vielleicht 4 bis 500° C, sie zum Teil entgasend. Bei dieser Temperatur blähen die Kohlen auf und vergrößern ihr Volumen. Die ganze Masse der Grenzschicht bildet dann unter dem Druck der Beschickung eine feste, für die Verbrennungsgase praktisch undurchlässige Masse. Damit hört die weitere Entgasung des Kohlenkernes durch direkte Wärmeübertragung aus den Verbrennungsprodukten auf; die Entgasung kann nur durch die Wärme geschehen, welche durch Leitung der Kohlenmasse übertragen wird. Dies geht nur sehr langsam von statten, wie die Resultate der Steinkohlendestillation in Koksöfen und Retortenöfen der Gasanstalten zeigen.When the loading of the shaft generator goes down, the friction causes the Coal and coke mass on the fixed shaft wall a loosening of the fuel, whose downward movement on the shaft wall is delayed by the friction, see above that the mass leads closed in the middle, on the other hand lags behind and between the wall and the coals and coke a loosening of the structure arises, according to which Larger distances become free here, which allow the gases to pass through and there is less resistance to movement which they naturally also follow during their ascent through the generator. This enlargement of the passage openings At the circumference of the shaft, larger closed quantities of gas are removed there in a shorter time, and only their carbonic acid is reduced on the circumference of the gas flows in contact with the glowing masses inside of the extended gas channels remains unchanged. In the same sense of incomplete reduction the effect is the temperature of the generator wall, which is reduced to the outside by thermal radiation a. The gas samples that are taken when they emerge from the fuel serve as evidence for this; they contain on the wall of the generator always more carbonic acid than in places which are from the The shaft wall are further away, sometimes even free oxygen. In one with baking The shaft-shaped gas generator charged with coal shows the influence of the wall in reinforced dimensions. The combustion products that have already been degassed above the grate Most of the fuel, the coke, flows up the walls, degassing up here the coal, converting it into coke. This coke thus formed offers the following gassing no trouble. That part of the combustion gases that passes through tries to remove the rest of the coal mass, heats the boundary layer between coke and Coal to maybe 4 to 500 ° C, degassing some of it. At this temperature they swell Coals on and increase their volume. The whole mass of the boundary layer then forms under the pressure of the charge a solid, practically impermeable to the combustion gases Dimensions. This stops the further degassing of the coal core through direct heat transfer from the products of combustion; the degassing can only take place through the heat, which is transferred by conduction of the coal mass. This happens very slowly equip, like the results of hard coal distillation in coke ovens and retort ovens of the Show gas works.

In der Zeichnung Fig. 4 zeigt die Schnittfläche i him no den Querschnitt der zusam-In the drawing Fig. 4, the cut surface i him no shows the cross section of the combined

5050

5555

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mengesinterten Kohlenmasse; dieselbe wird von ikl ausgehend weiter entgast, während die, Begrenzung m η ο weiter nach oben rückt. In dem Maße, wie unten Koks verbrannt wird, sinkt die ganze Masse nach; im regelmäßigen Betrieb behält die Zone i kl mn ο ihre Lage im Generator bei. Die Kohle im Kern hat eine niedrige Temperatur, dieselbe erreicht oft'kaum 200° C.bulk sintered coal; the same is further degassed starting from ikl , while the, limitation m η ο moves further up. As coke is burned below, the whole mass sinks; During regular operation, the zone i kl mn ο retains its position in the generator. The coal in the core has a low temperature, it often barely reaches 200 ° C.

ίο Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß in einem Gaserzeuger für backende Kohlen fast die gesamten Produkte der Vergasung an den Wänden hochsteigen, hier wird die Temperatur also sehr schnell steigen. Sieht man in einen solchen Generator hinein, so bemerkt man an der Wand entlang eine sehr schmal rotglühende Ringzone, der übrige Querschnitt ist ganz dunkel.ίο From the above it follows that in a gas generator for baking coals almost all of the products of the gasification to the Climb up walls, so the temperature will rise very quickly here. If you look into one into such a generator, one notices a very narrow red-hot one along the wall Ring zone, the rest of the cross-section is completely dark.

Die Vergasung nicht backender Kohle inThe gasification of non-baked coal in

einem Schachtgenerator bietet keine besonderen Schwierigkeiten, wie die vielfältige Benutzung von Anthrazit- und Koksgeneratoren zur Erzeugung von Kraftgas für Explosionsmotoren zeigt. Hier fallen, wie Fig. 5 zeigt, die beiden Zonen ikl und mn 0 zusammen, d. h. die Verbrennungsgase können im Zentrum des Gaserzeugers ebenfalls hochsteigen und die Kohle im Kerne ebenfalls entgasen. Die Temperaturzone ikl für backende Kohle geht bei Anthrazit und Koks in die flach verlaufende Zone f q über. Der schädliche Einfluß der Generatorwandung auf die niedergehende Beschickung tritt alsdann nicht in dem Maße in den Vordergrund wie bei backenden Kohlen.
Aus dem Gesagten geht hervor, daß diese Kohlen mit Leichtigkeit zu vergasen wären, wenn man die Überführung derselben in Koks oder magere Kohlen durchführen könnte, bevor der Brennstoff in den eigentlichen Gaserzeuger eintritt, oder wenn man das Zusammenbacken nach Möglichkeit verhindern kann. Beide Wege sind mit mehr oder weniger Erfolg versucht worden.a shaft generator does not present any particular difficulties, as the diverse use of anthracite and coke generators for the production of fuel gas for explosion engines shows. Here, as FIG. 5 shows, the two zones ikl and mn 0 coincide, ie the combustion gases can also rise in the center of the gas generator and the coal in the core can also degas. In the case of anthracite and coke, the temperature zone ikl for baking coal changes into the flat zone fq . The harmful influence of the generator wall on the lowering charge then does not come to the fore to the same extent as with baking coals.
From what has been said it follows that these coals could be gasified with ease if they could be converted into coke or lean coals before the fuel entered the actual gas generator, or if caking could be prevented if possible. Both routes have been tried with more or less success.

Die vorliegende neue Einrichtung beruht auf dem in den Fig. 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnung veranschaulichten Prinzip, dem Vergasungsraum, d. h. dem eigentlichen Gaserzeuger, das Brennmaterial schon so weit entgast zuzuführen, daß das Zusammenbacken desselben bereits ausgeschlossen ist, dem Vergasungsraum also ein dem Gaskoks ähnliches Material zugeführt wird. Zu dem Zweck wird zur Entgasung der Kohlen, d. h. zu ihrer Überführung in Koks, der Oberteil des Generators in vertikale oder geneigte Teilschächte zerlegt, die dem Vergasungsraum aufgesetzt werden können (Fig. 1, 2, 3, 7, 8 und 9).The present new device is based on that shown in Figures 1 to 3 of the accompanying drawings illustrated principle, the gasification room, d. H. the actual gas generator, to supply the fuel already degassed to such an extent that it cakes together is already excluded, so a material similar to gas coke is fed to the gasification chamber will. For this purpose, for degassing the coals, d. H. to convert them into coke, the upper part of the generator is divided into vertical or inclined partial shafts that form the gasification chamber can be placed (Fig. 1, 2, 3, 7, 8 and 9).

Die zur Entgasung nötige Wärme liefern die den Vergasungsraum verlassenden Generatorgase durch direkte Wärmeübertragung an die Kohlen. Da, wie bei backenden Kohlen weiter oben auseinandergesetzt, die Feuergase nur an den Wänden hochsteigen und die Entgasung des Kohlenkernes zum größten Teil nur durch Wärmeleitung durch die Kohlenmasse geschieht, also langsam vonstatten geht, sind die Querschnitte der Teilschächte so zu bemessen, daß die Stärke des Kohlenkuchens im Querschnitt nur eine mäßige ist (unter normalen Bedingungen 20 bis 30 cm), damit auch der Kern des Retorteninhalts in einigen Stunden mögliehst entgast ist.The heat required for degassing is provided by the generator gases leaving the gasification chamber through direct heat transfer to the coals. There, as with baking coals dealt above, the fire gases only rise up the walls and the degassing of the coal core happens mostly only through heat conduction through the coal mass, so proceeds slowly, the cross-sections of the sub-shafts are to be dimensioned so that the thickness of the coal cake in cross section is only moderate (under normal conditions 20 to 30 cm), so that the core of the retort contents can be reached in a few hours is degassed.

In der Zeichnung ist ein zur Veranschaulichung der Einrichtung dienender Gaserzeuger schematisch dargestellt, und zwar zeigen:A gas generator serving to illustrate the device is shown schematically in the drawing shown, namely show:

Fig. ι den Längsschnitt durch einen viereckigen Generator,Fig. Ι the longitudinal section through a square generator,

Fig. 2 einen Querschnitt in verkleinertem Maßstabe durch die Teilschächte,2 shows a cross-section on a reduced scale through the sub-shafts,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Teilschächte für einen runden Generator,3 shows a cross section through the partial shafts for a round generator,

Fig. 4 und 5 ein Schema zur Veranschaulichung des Vorgangs,4 and 5 show a diagram to illustrate the process,

Fig. 6 bis 9 Einzelheiten.Figures 6 to 9 details.

In den Gaserzeuger α gemäß Fig. 1 sind bei der dargestellten Ausführungsform 9 Teilschächte b über dem Entgasungs- oder Verbrennungsraum c eingebaut. Die Teilschächte b werden mit dem Beschickungsraum d durch Füllschlote e verbunden (Fig. 6), welche ringsum Schlitze f für den Austritt der Gase in den Kanal g freilassen, welcher nach außen Rohrstutzen h erhält, von denen hier nur einer gezeichnet ist. Wie die Schnittfigur 3 zeigt, können bei runden Apparaten die Teilschächte b jede beliebige Form, z. B. auch die von Rechtecken, haben. In Fig. 7 ist der Querschnitt gleichförmig, in Fig. 8 ist derselbe unten stetig erweitert und in Fig. 9 abgesetzt. Die Generatorgase als Produkte der Vergasung von Koks verlassen den Räum c mit einer Temperatur von etwa 700 bis 800 ° C. Indem sich dieselben gleichmäßig auf die einzelnen Teilschächte b verteilen und in diesen an den Wänden hochsteigen (I bis n), geben sie ihre Wärme an den Inhalt und an die Wände der Teilschächte ab und entgasen bei dem kleinen Querschnitt derselben die Kohle schon so weit, daß dieser die flüchtigen Bestandteile zum größeren Teil bereits hier entzogen werden. Selbst wenn von ursprünglich in der Kohle enthaltenen 30 Prozent flüchtigen Bestandteilen noch 5 bis 10 Prozent beim Austritt aus den Teilschächten b in dem Brennmaterial verblieben wären, so würde diese koksartige Kohle im Generator doch ohne Schwierigkeiten zu vergasen sein, Zusammensintern würde nicht mehr eintreten. Ob die Teilschächte von oben bis unten gleichen Querschnitt haben können, ob sie unten erweitert oder verengt zu konstruieren sind, hängt in erster Linie von den Eigenschaften der zu entgasenden Kohle bei der Entgasungstemperatur ab; z. B. für Kohlen, die blähen, wäre derIn the embodiment shown, 9 partial shafts b above the degassing or combustion chamber c are installed in the gas generator α according to FIG. 1. The partial shafts b are connected to the charging chamber d by filling chutes e (Fig. 6), which leave slots f all around for the gases to escape into the channel g , which receives pipe stubs h to the outside, only one of which is shown here. As the sectional figure 3 shows, the partial shafts b can have any shape, z. B. also that of rectangles. In FIG. 7 the cross section is uniform, in FIG. 8 it is continuously expanded at the bottom and in FIG. 9 it is stepped down. The generator gases as products of the gasification of coke leave the room c at a temperature of about 700 to 800 ° C. As they are distributed evenly over the individual sub-shafts b and rise up the walls in these (I to n), they give off their heat on the contents and on the walls of the sub-shafts and, with the small cross-section of the same, already degas the coal to such an extent that the volatile constituents are removed from it for the most part. Even if 5 to 10 percent of the 30 percent volatile components originally contained in the coal had remained in the fuel when it emerged from the sub-shafts b , this coke-like coal would still be easy to gasify in the generator; sintering would no longer occur. Whether the sub-shafts can have the same cross-section from top to bottom, whether they are to be expanded or narrowed at the bottom, depends primarily on the properties of the coal to be degassed at the degassing temperature; z. B. for coals that swell would be the

Querschnitt nach unten hin zu erweitern, um ein gleichmäßiges Nachsinken der Beschickung zu gewährleisten.To widen the cross-section downwards in order to allow the load to sink evenly to ensure.

Der in Koks übergeführte Brennstoff wird je nach der Art der Kohle, den Temperatur- und Druckverhältnissen entsprechend die Teilschächte in mehr oder weniger größeren Stücken verlassen. Beim Übertritt aus den Teilschächten b in den Generator c werden durch dieDepending on the type of coal, the temperature and pressure conditions, the fuel converted into coke will leave the sub-shafts in more or less larger pieces. When passing from the sub-shafts b into the generator c are through the

ίο plötzliche Querschnittserweiterung die Kokskuchen aufgelockert und teilweise auseinanderfallen. Unter den Teilschächten entstehen Hohlräume r, die einer gleichmäßigen Gasverteilung über alle Teilschächte günstig sind.ίο sudden expansion of the cross section loosened the coke cake and partially fall apart. Cavities r are created under the sub-shafts, which are favorable to a uniform gas distribution over all sub-shafts.

Die Teilschächte können wie die Gasretorten geformt und zusammengestellt sein, oder, wie in den Figuren angenommen, aus Formsteinen oder gewöhnlichen feuerfesten Steinen aufgebaut sein. Die letzteren haben den Vorteil, daß die Wände infolge ihrer größeren Masse einen großen Wärmespeicher darstellen und infolgedessen einen günstigen Einfluß auf den regelmäßigen Gang des Gaserzeugers ausüben. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Zwischenwände der Teilschächte an einzelnen Stellen zu durchbrechen, damit für die Gase ein Druckausgleich geschaffen wird, der in einigen Fällen nützlich sein kann.
Teilschächte in den Oberteil des Generators einzuhängen oder der Vergasungszone des Generators aufzusetzen, ist zwar bereits bekannt; aber keine der bekannten Anordnungen bezweckt und bewirkt dadurch das, was durch die vorliegende Erfindung bezweckt und bewirkt wird. Bei den bekannten Gaserzeugern werden die Brennstoffe nicht direkt, sondern indirekt durch die Retortenwände nach außen beheizt, infolgedessen wird entsprechend der kleinen Heizfläche und geringen Wärmeleitung der dicken Schamottewandungen nur' wenig Wärme, bei Eisenwandung etwas mehr Wärme auf die Außenfläche des Brennstoffes in den Retorten übertragen, aber der ganze innere Kern des Brennstoffes wird nur nach Maßgabe seiner schlechten Wärmeleitung von außen nach innen zu erwärmt, die Entgasung in den Retorten ist daher der dort niedrigen Temperatur entsprechend gering.The sub-shafts can be shaped and assembled like the gas retorts, or, as assumed in the figures, be constructed from molded bricks or conventional refractory bricks. The latter have the advantage that the walls represent a large heat accumulator due to their greater mass and consequently exert a favorable influence on the regular operation of the gas generator. Under certain circumstances it can be useful to break through the partition walls of the sub-shafts at individual points so that a pressure equalization is created for the gases, which can be useful in some cases.
Suspending partial shafts in the upper part of the generator or placing them in the gasification zone of the generator is already known; but none of the known arrangements aims and thereby effects what is aimed and effected by the present invention. With the known gas generators, the fuels are not heated directly, but indirectly through the retort walls, as a result of which, due to the small heating surface and low heat conduction of the thick fireclay walls, only little heat is transferred to the outer surface of the fuel in the retorts, with iron walls , but the entire inner core of the fuel is only heated from the outside to the inside in accordance with its poor heat conduction, the degassing in the retorts is therefore low, corresponding to the low temperature there.

Die Anordnung von Teilschächten in dem Oberteil des Generators für feste Brennstoffe, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, hat dagegen den anderen Zweck und die neue Wirkung, die Heizgase in und durch die Teilschächte zu leiten und hier mit dem Brennstoff in direkte Berührung zu bringen, welcher ihnen nach Maßgabe seiner Teilung und stückigen Beschaffenheit eine entsprechend größere Heizfläche darbietet. Zu dem Zweck werden die Abgase nicht etwa am Unterende, sondern am Oberende der Teilschächte (s. Fig. 1 bis 6, Öffnungen f) abgesaugt, also durch die Teilschächte b hindurchgesaugt. Die in den Teilschächten hochsteigenden Heizgase geben dabei den größeren Teil ihrer Wärme als Nutzwärme an den Brennstoff ab, nehmen unter hochgradiger Vorwärmung und Entgasung desselben dessen Entgasungsprodukte auf und werden dabei in Gegenströmung mit dem abwärts gleitenden Brennstoff aufwärts steigend unter vermehrter Abgabe von Nutzwärme stetig mehr gekühlt, so daß ihre Ausgangstemperatur bis auf ioo° ermäßigt werden kann, wogegen bei der indirekten Beheizung der Teilschächte die Gase mit einer Temperatur von im Mittel 650 ° den Generator verlassen.The arrangement of partial shafts in the upper part of the generator for solid fuel, as described in the present invention, has the other purpose and the new effect of guiding the heating gases into and through the partial shafts and here in direct contact with the fuel bring, which offers them a correspondingly larger heating surface according to its division and lumpy nature. For this purpose, the exhaust gases are not sucked off at the lower end, but rather at the upper end of the sub-ducts (see FIGS. 1 to 6, openings f) , that is to say sucked through the sub-ducts b . The heating gases rising up in the sub-shafts give off the greater part of their heat as useful heat to the fuel, absorb its degassing products with high preheating and degassing of the same and are thereby continuously cooled in countercurrent with the downward sliding fuel with increased release of useful heat , so that their starting temperature can be reduced to 100 °, whereas in the case of indirect heating of the sub-shafts, the gases leave the generator at an average temperature of 650 °.

Die gegebenenfalls auch bei dieser Einrichtung vorteilhafte, an sich bekannte untere Erweiterung der Schächte (Fig. 8 und 9) bewirkt, in dem unteren Teil der Schächte den Eintritt und die Verteilung der Gase zu erleichtern und die Gase mit höchster Temperatur am längsten mit dem Brennstoff in Berührung zu bringen, dessen Bewegungsgeschwindigkeit im Verhältnis der Verengung des Querschnittes aufwärts stetig zunimmt, im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen, bei denen nur die Luft, von welcher der Brennstoff durchsetzt und umgeben ist, in die Retorten gelangt; dort sich mehr oder weniger staut und nur wenig wirksame Wärmebewegungen vermittelt.The lower extension known per se, which may also be advantageous in this device the shafts (Fig. 8 and 9) causes the entry in the lower part of the shafts and to facilitate the distribution of the gases and the gases with the highest temperature the longest to bring into contact with the fuel, its speed of movement in relation the narrowing of the cross-section increases steadily upwards, in contrast to known devices, in which only the air through which the fuel is permeated and surrounded is in the retorts gets; there more or less accumulates and only little effective heat movements conveyed.

Claims

Patent Claims:

1. shaft generator for baking coal, characterized in that its upper part is divided into a number of sub-shafts, the ascending in them from the gasification zone Gases and their downwardly flowing fuels in just as many partial masses with a correspondingly smaller cross-section disassemble. .

2. shaft generator according to claim 1, characterized in that the hoppers (s) that connect the upper loading space (A) with the partial shafts (b), between these and release openings ff) through which the gases flow to the gas discharge channels.

3. Well generator according to claim 1, characterized in that the partial shafts (b) widen downwards.

1 sheet of drawings.