DE2608170A1

DE2608170A1 - Verfahren zur vergasung und verbrennung von kohle zur gewinnung von nutzwaerme und kohlevergasungs-brenner zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2608170A1
Application number: DE19762608170
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Oezaltay h Cevdet dipl-Ing
Current assignee: Oezaltay h Cevdet dipl-Ing
Priority date: 1975-03-04
Filing date: 1976-02-27
Publication date: 1976-09-16
Also published as: FR2303235A1

Description

Verfahren zur Vergasung und Verbrennung von Kohle zur Gewinnung von Nutzwärme und Kohlevergasungs-Brenner zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbrennung von flüchtige Bestandteile enthaltenden Kohlesorten (Braunkohle, Steinkohle usw.), insbesondere solchen, die geringe Verbrennungswärme entwickeln. Bekannt ist die Kohlestaubfeuerung, bei der die Kohle in Mühlen oder ähnlichem zu kleinen Partikeln zerbrochen wird, die dann mit einem Trägerluftstrom in den Kesseln eingeblasen werden. Bei in Betrieb befindlichem Kessel bewirkt die darin herrschende hohe Temperatur eine fast augenblickliche Vergasung und Verbrennung der Kohlepartikel in der Brennkammer des Kessels. Nachteilig ist der erhebliche Energie- und Investitionsaufwand zum Mahlen der Kohle bis auf Partikelgröße, die Abscheidung

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Auskünfte am Fernsprecher sind unverbindlich.

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der unverbrannten Bestandteile der Partikel aus den Rauchgasen und der Abzug und die Weiterbehandlung der sich am Brennkammer-Boden sammelnden verbrannten Partikel.

Unter dem Begriff Vorfeuerung ist es ferner bekannt, in einer Brennkammer, welche einen Bestandteil eines Kessels bildet umddie einen zur Gewinnung von Nutzwärme dienenden Wassermantel aufweist, die Kohle vollständig zu verbrennen und die heißen Verbrennungsgase einer zweiten Brennkammer dieses Kessels zuzuführen, der Konvektions-Wärmeaustauschflächen aufweist. In die zweite Brennkammer kann ebenfalls Verbrennungsluft eingeführt werden, um eine restlose Verbrennung von die erste Brennkammer verlassenden teilweise verbrannten Bestandteilen sicher zu stellen. Der wesentliche Teil der Nutzwärme wird hierbei in der ersten Brennkammer gewonnen. Nachteilig ist die relativ komplizierte Ausbildung durch die Abführung der Nutzwärme von zwei unterschiedlichen Brennkammern.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen und eine Verbrennung mit hohem Wirkungsgrad, geringen Anteilen an verbrannten und unverbrannten Kohlebestandteilen in den Rauchgasen und damit geringe Luftverschmutzung zu erzielen und die Anlagekosten zu senken.

Diese Aufgabe wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Vergasung und Verbrennung von Kohle zur Gewinnung von Nutzwärme dadurch gelöst, daß die Kohle in eine wärmeisolierte Vergasungskammer eingebracht wird,

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daß der in Verbrennung befindlichen Kohle ein Volumen an primärer Verbrennungsluft zugeführt wird, das geringer als das zur vollständigen Verbrennung der Kohle benötigte Luftvolumen ist, aber eine Verbrennungswärme freisetzt, welche unter Berücksichtigung der aus der Vergasungskammer abgeführten Verlustwärme zur Freisetzung praktisch aller in der Kohle enthaltener brennbarer flüchtiger Bestandteile und zur Erhitzung dieser Bestandteile auf Verbrennungstemperatur ausreicht, daß diese primäre Verbrennungsluft vor ihrer Zuführung zur Kohle mindestens an einen Teil der Vergasungskammer-Wandung zu deren Kühlung vorbei geführt und dabei erwärmt wird, daß sekundäre Verbrennungsluft an einem Teil der Vergasungskammerwand unter deren Kühlung vorbeigeführt und dabei erwärmt wird und dann außerhalb der Vergasungskammer mit den darin erzeugten Abgasen und brennbaren flüchtigen Bestandteilen gemischt wird und daß dieses Gemisch/einer Brennkammer vollständig verbrannt und die Nutzwärme von dieser Brennkammer abgeführt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kohlevergasungs-Brenner, der sich kennzeichnet durch eine mit guter Wärmeisolierung ausgestattete, mindestens eine Beschickungsöffnung für die Einführung der zu verheizenden Kohle aufweisende Vergasungskammer, deren Wandung mindestens eine Hohlkammer enthält, welche einen an eine Frischluftzufuhr angeschlossenen Einlaß, einen mit dem Vergasungsraum dieser Kammer in Verbindung stehenden Primärluftauslaß und einen Sekundärluftauslaß enthält, an den eine Sekundär!uftführung angeschlossen ist, die sich mit

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einer vom Vergasungsraum ausgehenden Gasführung für die Ableitung der Abgase und brennbaren flüchtigen Kohlebestandteile außerhalb der Vergasungskammer vereinigt und in eine der Gewinnung von Nutzwärme dienenden Brennkammer einsteht.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß auch beim Einsatz von Kohlesorten mit geringer Verbrennungswärme die Erzeugung kleiner Partikel aus verbrannten und unverbrannten Kohlebestandteilen weitestgehend vermieden und auch die der Erzeugung von Nutzwärme dienende Brennkammer durch solche Bestandteile wenig belastet wird und sich die Abfuhr der Nutzwärme auf diese Brennkammer beschränken kann.

Es ist auch möglich, Kohle mit geringem Wärmegehalt als Energieträger für Anwendungsfälle einzusetzen, die bisher öl- oder Gasbrennern vorbehalten waren."

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, in der zeigt

Fig. 1 einen mechanisch beschickten Vergasungsbrenner mittlerer Leistung im Längsschnitt und

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 1

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Der Vergasungsbrenner ist als eine in sich geschlossene Einheit ausgebildet, die nach Art eines ölbrenners an eine der Gewinnung von Nutzwärme dienenden Verbrennungskammer (beispielsweise den Verbrennungsraum eines Dampfkessels) angeschlossen werden kann. Der Vergasungsbrenner weist ein wärmeisoliertes Gehäuse 17 auf, das in seinem oberen Teil einen Kohlevorratsraum 2 enthält, unter dem sich eine Vergasungskammer befindet, die ihrerseits wieder durch einen Rost 3 von einem den unteren Teil des Gehäuses einnehmenden Ascheraum abgegrenzt wird. An den Seitenwänden des Gehäuses 17 ausgebildete Hohl kammer 7, welche an den Gehäusestirnseiten miteinander in Verbindung stehen, erhalten Frischluft von einem Ventilator 4 über ein Regelventil 5 zugeführt. Die Frischluft durchstreicht die Hohl kammern und erwärmt sich dabei, während die Kammerwandungen gekühlt werden. Die erwärmte Luft tritt durch Auslässe 8 unterhalb des Rostes 3 aus den Hohl kammern 7 aus und gelangt zu der im Vergasungsraum oberhalb des Rostes eingeführten Kohle. Eine weitere, den Vergasungsraum oben begrenzende Hohl kammer 11 wird vom Ventilator 4 über ein Regelventil 6 mit Frischluft beschickt. Diese Frischluft tritt als Strahl in die Hohlkammer 11 ein, wird bis zu deren rückseitigen Ende getragen, kehrt dort um und wird zum stirnseitigen Ende der Hohl kammer geführt, von wo sie schließlich in eine Sekundärluftführung eintritt, welche als stirnseitig den Kohlevergasungs-Brenner verlassendes Rohr ausgebildet ist. Während ihres Verlaufes durch die Hohl kammer 11 erhitzt sich die Luft und kühlt dabei die Hohl kammer. Innerhalb des Sekundärluft-Rohres ist koaxial eine ebenfalls rohrfdrmige Gasführung 9 angeordnet, welche vom Brennerraum ausgeht. Die rohrfdrmige Gasführung ist gegenüber dem es konzentrisch umgebenden Rohr verkürzt, so daß ein Mischraum 10 entsteht.

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Im Mischraum selbst oder vor der Mündung des die Sekundärluftführung bildenden Rohres kann zur Verbesserung der durch Mischung der Sekundärluft mit dem aus der rohrförmigen Gasführung austretenden Gasen (aus der Kohle ausgetriebene flüchtige brennbare Bestandteile und Rauchgas) ein Turbulator angeordnet werden.

Im Betrieb fließt die im Kohlevorratsraum 2 enthaltene Kohle beiderseits der Hohlkammer 11 unter ihrem Eigengewicht nach unten und gelangt in die Vergasungskammer. In dieser wird durch teilweise Verbrennung der Kohle Wärme-Energie freigesetzt, welche (neben dem Ersatz der durch das Gehäuse nach außen abgegebenen Verlustwärme) die Kohle auf eine Temperatur verbringt, bei der sie die in ihr enthaltenen flüchtigen brennbaren. Bestandteile abgibt und diese bis auf Verbrennungstemperatur erhitzt. Gleichzeitig findet eine Erwärmung der diesen Prozeß aufrecht erhaltenden primären Verbrennungsluft statt und es wird auch die sekundäre Verbrennungsluft erhitzt. Ein Wärmeaustausch zwecks Gewinnung von Nutzwärme, wie sie beispielsweise in den Siederohren eines Dampfkessels erfolgt, findet in den erfindungsgemäßen Vergasungsbrenner nicht statt. Dieser soll vielmehr gut nach außen isoliert sein. Erwärmt wird lediglich in erwünschter Weise die als Vorrat den Vergasungsraum überlagernde Kohle.

Um den genannten Prozeß aufrecht zu erhalten wird daher das Ventil 5 so eingestellt, daß keine vollständige Verbrennung in der Vergasungskammer stattfindet. Mit dem Ventil 6 kann die Sekundärluftmenge derge-

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stalt eingestellt werden, daß an der Stelle der Flammenbildung 16 eine vollständige, rauchfreie Verbrennung eintritt.

Der erfindungsgemäße Vergasungs-Brenner bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zur Vergasung und Verbrennung von Kohle zur Gewinnung von Nutzwärme kann in Zusammenhang mit Dampferzeugern, Heizkesseln, Industrieöfen und auch in Zusammenhang mit der häuslichen Heizung verwendet werden.

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Claims

27. Februar 1976 Akte: P . 23 021

Patentansprüche.

Verfahren zur Vergasung und Verbrennung von Kohle zur Gewinnung von Nutzwärme, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle in eine wärmeisolierte Vergasungskammer eingebracht wird, daß der in Verbrennung befindlichen Kohle ein Volumen an primärer Verbrennungsluft zugeführt wird, das geringer als das zur vollständigen Verbrennung der Kohle benötigte Luftvolumen ist, aber eine Verbrennungswärme freisetzt, welche unter Berücksichtigung der aus der Vergasungskammer abgeführten Verlustwärme zur Freisetzung praktisch aller in der Kohle enthaltener, brennbarer flüchtiger Bestandteile und zur Erhitzung dieser Bestandteile auf Verbrennungstemperatur ausreicht, daß diese primäre Verbrennungsluft vor ihrer Zuführung zur Kohle mindestens an einen Teil der Vergasungskammer-Wandung zu deren Kühlung vorbei geführt und dabei erwärmt wird, daß sekundäre Verbrennungsluft an einem Teil der Vergasungskammer-Wandung unter deren Kühlung vorbei geführt und dabei erwärmt wird und dann außerhalb der Vergasungskammer mit den darin erzeugten Abgasen und brennbaren flüchtigen Bestandteilen gemischt wird und daß dieses Gemisch in einer Brennkammer vollständig verbrannt und die Nutzwärme von dieser Brennkammer abgeführt wird.

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2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Verbrennungsluft getrennt von der sekundären Verbrennungsluft an unterschiedlichen Teilen der Vergasungskammer-Wandung vorbei geführt werden.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohle mindestens an der Außenseite des oberen Teils der Vergasungskammer-Wandung vorbei und unter Schwerkraftwirkung in das Innere der Vergasungskammer geführt wird.
4.) Kohlevergasungs-Brenner, gekennzeichnet durch eine mit guter Wärmeisolierung ausgestattete, mindestens eine Beschickungsöffnung für die Einführung der zu verheizenden Kohle aufweisende Vergasungskammer, deren Wandung mindestens eine Hohlkammer (7, 11) enthält, welche einen an eine Frischluftzufuhr (4, 5, 6) angeschlossenen Einlaß, einen mit dem Inneren der Vergasungskammer in Verbindung stehenden Primärluft-Auslaß (8) und einen Sekundärluft-Aus!aß enthält, an den eine Sekundärluftführung angeschlossen ist, die sich mit einer vom Inneren der Vergasungskammer ausgehenden Gasführung (9) für die Ableitung der Abgase und brennbaren flüchtigen Kohlebestandteile (13) außerhalb der Vergasungskammer vereinigt und in eine der Gewinnung von Nutzwärme dienenden Brennkammer einsteht.

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5.) Kohlevergasungs-Brenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzei chnet, daß die Wandung der Vergasungskammer eine erste, mit ihrem Einlaß an die Frischluftzufuhr (4, 5) angeschlossene, mit ihrem Auslaß mit dem Inneren der Vergasungskammer in Verbindung stehende Hohl kammer (7) aufweist und eine an die Frischluftzufuhr (4, 6) angeschlossene zweite Hohlkammer (11) aufweist, die von der ersten Hohl kammer (7) getrennt ist und an welche die sich mit der Gasführung (9) in einer Mischdüse vereinigende Sekundärluftführung angeschlossen ist.
6.) Kohlevergasungs-Brenner nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzei chnet, daß er ein aus wärmeisolierendem Material bestehendes Gehäuse (17) aufweist, in das in der Nähe des Bodens ein Rost (3) eingehängt ist, daß die erste Hohl kammer aus zwei an den inneren Gehäuse-Längsseiten anliegenden, an den Gehäuse-Stirnseiten miteinander in Verbindung stehenden Kammerhälften (7) zusammengesetzt ist, welche jeweils mit L-förmig angeschlossenen Schenkeln bis zum Rost (3) reichen und unter diesem die Primärluft-Auslässe (8) aufweisen, daß die zweite Hohlkammer (11) dachförmig ausgebildet ist und mit der Kante obenliegend dergestalt mit Abstand von den beiden Kammerhälften (7) angeordnet ist, daß die obere Wand dieser Hohl kammer eine Bodenfläche eines innerhalb des Gehäuses (17) gelegenen Kohlevorratsraumes (2) bildet, der beidseitig nach unten zur Vergasungskammer offen ist, die ihrerseits seitlich von den Wandungen der beiden ersten Kammerhälften (7) bzw. vom Rost (3) und oben von der unteren Wandung der zweiten Hohl kammer (11) begrenzt ist.

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7.) Kohlevergasungs-Brenner nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführung (9) aus einem stirnseitig in die Vergasungskammer mündendem Rohr besteht, das von einem die Sekundärluftführung bildenden Rohr größeren Durchmessers koaxial umschlossen ist, das an seinem vorstehendem freien Ende (10) als Düse ausgebildet ist und in die zwecks Gewinnung von Nutzwärme mit Wärmeableiteinrichtungen versehene Brennkammer einsteht.
8.) Kohlevergasungs-Brenner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzei chnet, daß die erste Hohl kammer (7) und die zweite Hohlkammer (11) jeweils über getrennte Absperrglieder (5, 6) mit der Frischluftzufuhr (4) verbunden sind.
9.) Kohlevergasungs-Brenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als selbständige Einheit ausgebildet ist, die nach Art eines Ulbrenners an eine der Gewinnung von Nutzwärme dienende oder Nutzwärme verbrauchende Vorrichtung, insbesondere einen Kessel, anschließbar ist.

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