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Verfahren und Einrichtung zur unter
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Gasbildung bewirkten Behandlung auf Vorrat gehaltenen Brennstoffs.
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Verfahren zur unter Gasbildung bewirkten Behandlung auf Vorrat gehaltenen
Brennstoffs mit in Gas auftretenden Gehalten an Kohlenwasserstoffen, die bei Abkühlung
unter ihren Taupunkt zu teerhaltigen Niederschlägen kondensierbn, sind bereits zur
motorischen Vergasung-von Holz und Braunkohle (Briketts) entwickelt worden, um zu
verhüten, daß bei der durch Expansion des erzeugten Generatorgases während des Saugtaktes
des Motors eintretende Abkühlung des Gases die erwähnten Niederschläge auf dem Saugventil
des Motors gebildet werden, so daß es zu Verklebungen zwischen Ventil und Ventilsitz
kommt. Die Entwicklung der Generatorfahrzeuge führte zu der Lösung, eine absteigende
Vergasung durchzuführen, so daß das erzeugte Generatorgas gezwungen war, die Oxidationszone
zu durchströmen, bevor die gebildete Kohlensäure in der Reduktionszone in Kohlenmonoxid
umgewandelt wurde. Damit wurde das Gas teerfrei, so daß seine motorische Verbrennung
keine Schwierigkeiten mehr machte.
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Abweichend sind die Aufgaben, die der Umweltschutz stellt.
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Während beispielsweise früher Stroh, wenn es nicht für andere Zwecke
benötigt wurde, auf den Feldern abgebrannt wurde, ist das aufgrund neuerer Gesetzesbestimmungen
nicht
mehr möglich. Ähnliches trifft für in großen Mengen anfallendes
Land-, forst- und gartenwirtschaftliches Abfallgut zu, abgesehen von den Fällen,
in denen eine Überproduktion von Nahrungsmitteln zur Notwendigkeit zu deren Vernichtung
führt, trotz der Tatsache, daß sie ursprünglich zur Ernährung von Mensch und Tier
bestimmt waren, aber infolge eines durch die überproduktion hervorgerufenen Preisverfalles
nicht einmal mehr den Transportaufwand rechtfertigen. Durchweg handelt es sich dabei
um Abfallgut mit faser-, halm-, rohrhalmartiger oder sonstwie langgestreckter Struktur,
wie sie das bereits erwähnte Stroh besetzt, es kommen aber auch andere Stoffe wie
Heu, Bagasse, zu Ballen, auch Großballen gepreßt, geformt, etwa als Matte spiralig
zu Wickeln aufgerollt, in Form weiter durch aufrollfähige Verbindungsmittel wie
Stränge aus dem Gut selbst, verbrennbare Schnüre oder dgl. zusammengehaltener, aneinandergereihter,
zu Bündeln vereinigter Holzscheite, -äste, -zweige ur.d/oder unter Bildung von Ansammlungen
dieser Art zusammengestauchter Preßlinge, Pellets in Betracht, bestehend z.B. aus
unter Zusatz von Bindemitteln wie Klebstoffen,verklebten Kleinteilchen bzw. aus
Holz- und anderen Abfallmehlen, -fasern, -spänen, -schnitzeln, -gehäckseln oder
dgl. Durch die thermische Behandlung derartiger in oft riesigen Mengen anfallenden
Stoffen können erdölarme Länder ihre Energie- und Stoffbilanz wesentlich verbessern,
weil die erwähnten Abfälle entweder im Lande selbst entstehen oder mit verhältnismäßig
geringen Kosten importiert werden können. So enthält beispielsweise Stroh einen
überraschend hohen Anteil an wertvollen chemischen Bestandteilen, die sich, wie
Furfurol, Pentosane usw. zur Weiterverarbeitung eignen, wenn sie im Wege der Entgasung,
der trockenen Destillation bzw. Schwellung gewonnen werden. Aber selbst eine zur
Verbrennung führende thermische Behandlung ist nicht problemfrei, weil ein einfaches
Abbrennen, wie es früher auf den Feldern in Form offener Feuer gehandhabt wurde,
nicht mehr, wie bereits betont, zulässig ist.
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Treten aber im Wege der Verbrennungsgase letztere führende Bauteile,
wie beispielsweise KaminetAbgasleitungen auf, so kommt es zu einem Niederschlag
der genannten Kondensate, so daß die Führungswege in kurzer Zeit zuwachsen, abgesehen
von der Gefahr, daß sich gebildete Teerkrusten beim Auftreten entsprechend hoher
Temperaturen entzünden und Kaminbrände entstehen. Weitere Schwierigkeiten sind aur
die Qualm- und Rauchbildung zurückzuführen, die nicht nur beim Anfahren der zur
thermischen Behandlung der angegebenen Brennstoffe dienenden Einrichtungen durch
den noch kalten Zustand derselben vorhanden ist, sondern die auch bei Teilbelastung
der Einrichtungen auftritt. Das eingangs erwähnte Problem nimmt eine ausschlaggebene
Wichtigkeit ein, wenn es sich nicht nur um die Ausnutzung der fühlbaren Wärme der
Verbrennungsgase handelt, sondern wenn in deren Weg Wärmetauscher deshalb einzuschalten
sind, um beispielsweise Warm-Heisswasser, Dampf oder andere Wärmeträger aufheizen
zu müssen. Auch hier führt die Zuführung der noch kalten Betriebsstoffe dazu, daß
in den Verbrennungsgasen enthaltene Teerdämpfe auf den Wärmetauscherflächen Beläge
bilden, welche den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung bis zur Unbrauchbarkeit der
Wärmetauscher verschlechtern.
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Essind bereits eine Reihe von Verfahren, Ein- und Vorrichtungen entwickelt
worden, um den genannten Aufgabenstellungen genügen zu können. Dabei zeigte es sich,
daß mit einer einfachen Übertragung aus dem Gebiete der Gasgeneratoren gewonnener
Erkenntnisse und Feststellungen nicht auszukommen war, da die wegen ihres großen
Mengenanfalles je Wachstumsperiode hauptsächlich in Betracht kommenden Abfallstoffe
wie Stroh, Heu, Bagasse, Schalen von Soja- und Kaffeebohnen, Kakao-und Reisschalen
usw.bei Vergasung keine nachteiligen Erscheinungen zeigten, deren Behebung zu Vorbildern
für eneX cS andeln geführt hatten,
das die Möglichkeit geboten
hätte, ohne vorliegende Erfindung auszukommen. Die größte Schwierigkeit besteht
in dem Auftreten einer geradzug stürmischen Entwicklung von Schwelgasen in dem Zeitpunkt,
in welchem die zunächst zu der endothermen Entgasungsphase führende thermische Brennstoffbehandlung
in die Phase des Auftretens exothermer Reaktionen übergeht, die so stark sind, daß
eintretende bzw. angesaugte Vergasungs- und Verbrennungsluft völlig überraschend
in einem Ausmaß abgedrängt wird, bei dem die Reaktion nicht nur gestört wird, sondern
in Einzelfällen durch Erstickung der für den Oxidationsvorgang kennzeichnendenFlamme
ihr Ende findet. Dadurch kühlen sich die Gasführungswege ab.
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Setzen die thermischen Vorgänge, gegebenenfalls durch Schwelgasabzug
und Neuzündung wieder ein, so kommt es zu einem Absetzen von Teer, der, wenn einmal
gebildet, auch beim Einsetzen normaler Reaktionen mit den dargelegten Nachteilen
verbleibt. Außerdem entstehen unerwünschte Qualm- und Rauchbildungen.
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Das ist aber zu verhindern, wenn erfindungsgemäß vorgegangen wird.
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Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß eine vertikale oder annähernd
verikal, vorzugsweise achssymetrisch orientierte, absteigende Bewegung anfänglich
noch des Brennstoffvorrates und, - entsprechend dem zeitlichen Übergang des letzteren
in thermische Umsetzungserzeugnisse - die Absenkung letzterer in eine vorwiegend
horizontale, in Abhängigkeit von der Querschnittsgestaltung des Brennstoffsäulenvorrats
vorteilhaft zentripetalgerichtete Bewegung umgelenkt und das erst hierauf durch
mindestens teilweise Entgasung unter Fertigentgasung bzw. Trockendestillat ion des
Brennstoffs sowie wenigstens vor - und/oder bereits fertiggeschwelten thermischen
Umsetzungsprodukten sowohl zur Vergasung als auch mindestens einer Teilverbrennung
dienende Sauerstoffmengen, vorzugsweise in Form von Luft, zugeführt werden.
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Darüberhinaus kennzeichnet sich das angegebene Verfahren hierbei und
hernach dadurch aus, daß durch eine derartige thermische Behandlung gebildete Gasfraktionen
in Form von Schwel-, Luftgas und Verbrennungsgasen durchmischt, zu einer Gasströmung
vereinigt werden. Wird in dieser Gas strömung noch enthaltenes Brennbares in einem
Nachverbrennungsraum mit weiterem Sauerstoff bzw.
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mit zusätzlicher Sekundärluft zur Reaktion, wenigstens im stöchiometrischen
Verhältnis
gebracht, so wird das in der Mischung aus den Gasfraktionen
noch enthaltene Brennbare quaB£rei und rauchlos vollständig verbrannt. Zweckmäßig
erfolgt die Nachverbrennung unter Luftüberschuß. Wird dabei der Mischung aus den
Gasfraktionen ui der Nachverbrennungsluft eine im wesentlichen geradlinig verlaufende
Strömungsrichtung erteilt, so gewinnt man die Möglichkeit, die Nachverbrennungsreaktion
auf die gesamte Länge der in Strömungsrichtung verfügbaren Dimensionen eines langgestreckten
Nachverbrennungsraumes zu erstrecken. Unter in Strömungsrichtung verfügbarer Dimension
eines langgestreckten Verbrennungsraumes wird dabei die Dimension verstanden, die,
bezogen auf die thermische Leistung einer Einrichtung zur Durchführung der vorgeschlagenen,
thermischen maximal ist, die also, wenn zur Aufnahme des Brennstoffvorrates ein
Schacht mit Kreisquerschnitt vorhanden ist, gleich dem Durchmesser des lichten Schachtquerschnittes
ist oder, wenn der Schachtquerschnitt rechteckig wäre, im wesentlichen mit der längeren
Rechteckseite übereinstimmt.
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Dabei hat es sich aus baulichen Gründen in einigen Fällen als zweckmäßig
erwiesen, der die Gasfraktionen enthaltenden Mischung vor Zuführung die Nachverbrennung
erzeugender Sekundärluft einer vertikale oder annähernd vertikale Strömungsrichtung
zu erteilen, weil dadurch die Voraussetzungen dafür geschaffen werden, die thermische
Behandlung in verschiedenen, der Höhe nach abgestuften Niveauebenen durchführen
zu können, was zu dem Vorteil führt, zur Durchführung der angegebenen Verfahren
dienende Einrichtungen bequem ausschamottieren zu können.
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Unterwirft man der thermischen Behandlung jeweils nur Teilbereiche
der Einzelhöhen vertikal aufeinanderfolgender Ballen, Großballen, Bündel, Wickel
oder sonstiger, den vorerwähnten Verfahren unterwerfbarer Brennstoff ansammlungen,
so kann der Brennstoff in durch Einstellung der Zuführungsgeschwaindigkeit mindestens
eines Reaktionsteilnehmers dem Schichtvolumen nach bemessener (n) Schicht (en) dem
Verfahren unterworfen werden.
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Dadurch entsteht die Möglichkeit, beginnend mit einem Zentralbereich
des jeweils untersten einer Reihe vertikal oder annähernd vertikal, vorzugsweise
unter gegenseitiger StirnflSchenberührung, säulenartig aufeinandergestapelter Brennstoffkörper,
diesen Zentralbereich zunehmend radial nach außen zum Umfang des Formkörpers hin
gerichtet zu erweitern und die durch Entzündung eingeleitete Reaktion auf den gesamten
Querschnittsbereich der Bodenschicht zu erstrecken, gleichzeitig und/oder anschließend
auf höher gelegene Schichten des Formkörpers auszudehnen und vorzugsweise gleiche
Verfahrensmaßnahmen von Brennstofforinkörper zu Brennstofformkörper zu wiederholen.
Das Verfahren kann dahin ergänzt werden, in selbsttätiger Abhängigkeit vom Ausmaß
durch Behandlung von Schichten eintretender Absenkungen der Formkörpersäule bereits
behandelte Formkörper unter Aufrechterhaltung eines fortlaufenden, kontinuierlichen
Betriebes durch unbehandelte Formkörper zu ersetzen. Das geschieht im einfachsten
Falle dadurch, daß unbehandelte Formkörper in die thermischen Behandlungsräume nacheinander
eingeschleust werden.
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Da organische Brennstoffe im Gegensatz zu solchen fossilen Charakters
die Eigenart aufweisen, ein Gerüst aus Asche zu bilden, das der organischen Struktur
des Brennstoffes entspricht, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das angegebene
Verfahren dahin auszubauen, derartige Gerüste aus Asche unter Bildung staubförmiger
Asche zu zerstören. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Aschegerüst,
vorteilhaft sowohl in vertikaler als auch in peripherer Richtung, starken Erschütterungen
unterworfen wird, unter deren Einfluß es zerfällt. Es gibt die weitere Möglichkeit,
das Gerüst mindestens in vertikaler Richtung zusammenzudrücken, um es auf diese
Weise zu zerstören. Das erstere geschieht in einfachster Weise dadurch, daß das
aus der Asche bestehende Gerüst stoßweise durchgerüttelt wird, während zum Zusammendrücken
des Gerüstes Fallgewichte ausreichen, wenn nicht pneumatische Maßnahmen, wie kräftiges
Anblasen, Absaugen, rhythmisches Anblasen und Absaugen vorgezogen werden.
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Die Zeichnung gibt beispielsweise Ausführungsmöglichkeiten von Einrichtungen
wieder, mit deren Hilfe die oben angesprochenen Verfahren zu verwirklichen sind.
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Fig. 1 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch einen erfindungsgemäß
ausgebildeten Strohreaktor, wobei die Schnittrichtung der Linie I - I der Fig. 2
die einem senkrechten Längsschnitt nach Linie II - II der Fig. 1 entspricht, folgt.
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Fig. 3 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch einen gegenüber dem
Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 abgeänderten Strohreaktor, wobei der
Schnitt der Linie III - III der Fig. 4 entspricht, die ihrerseits in der linken
Hälfte einer Draufsicht gemäß Pfeil IV der Fig. 3 und in der rechten Hälfte teilweise
einem senkrechten und teilweise einem waagerechten Schnitt nach Linie IV - IV der
Fig. 3 entspricht.
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Fig. 5 gibt eine gegenüber Ausführungsbeispiel nach Figur 3 abgewandelte
Ausführung des Reaktorunterteiles wieder, während Fig. 6 einer Draufsicht auf die
zur Nachverbrennung dienenden Einrichtungen in Richtung des Pfeiles VI der Fig.
3 entspricht.
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In den Figuren 1 und 2 bezeichnet 1 die zur Aufnahme zunächst des
Brennstoffvorrates bestimmte Schachtanordnung als Ganzes mit den beiden Einzelschächten
11 und 12. Die Schächte 11 und 12 sind durch Einzeldeckel 13 und 14 verschließ-
bzw. eröffenbar wobei diese auf Schienen 15 gleitend oder rollend aufgelagert sind.
Eine besondere, im einzelnen nicht veranschaulichte Einrichtung ermöglicht es, die
Deckel 13, 14 am Ende der Gleit- oder Rollbewegung nach unten abzukippen, so daß
die Mündungen der Schächte 11, 12 voll eröffenbar sind.
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Die Schächte nehmen der Höhe nach jeweils vier in Höhenrichtung der
Schächte aufeinanderfolgende, selbst nicht veranschaulichte, in üblicher Größe ausgebildete
Strohballen auf, wobei in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene jeweils zwei Ballenstapel
oder -säulen vorhanden sind. Die Gesamtanordnung ist so getroffen, daß zwischen
zwei gegenüberliegenden Wandungen 16 ein Abzug 17 für Verbrennungsgase verbleibt,
die ihren Gehalt an fühlbarer Wärme bereits in einer noch zu erörternden Weise abgegeben
haben. Die in der Zeichnungsebene erscheinenden weiteren Wandungen 18 grenzen an
einen Mantelraum 19 an. Dieser Mantelraum ist durch einen Außenmantel begrenzt.
Dieser Außenmantel 20 kann eine Wärmeisolierung aufweisen. Da der Außenmantel 20
jedoch durch Frischluft, die über die Klappen 21 in einstellbarer Menge zugeführt
wird, gekühlt ist, ist die Wärmeisolierung selbst nicht dargestellt.
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Die Schächte 11, 12 sind auswechselbar in eine metallische Tasse 22
eingesetzt, die über ein Schamottenfutter 23 an einen Raum 24 angrenzt, der zur
Durchführung der thermischen Behandlungsvorgänge dient, soweit diese nicht dadurch,
daß in den Hohlräumen der Schächte 11, 12 in der Richtung von oben nach unten zunehmende
Temperaturen auftreten, teilweise bereits in diesen unteren Schachtbereichen dahin
abgewickelt werden, daß auf den Brennstoff trockene Bereiche bereits solche folgen,
in denen der Brennstoff unter Entwicklung von Schwelgasen teilweise entgast wird.
Diese Entgasung wird im Behandlungsraum 24 unter Überlagerung mit Vergasungsvorgängen
zu Ende geführt, deren Voraussetzungen dadurch verwirklicht sind, daß an dem verengten
Bereich 25 der Luftzuführung 19, 25 düsenartig ausgebildete Durchlässe 26m 27 angeschlossen
sind.
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Die Luftzuführungsdüsen 26 haben dabei größere Querschnitte als die
Luftzuführungsdüsen 27, da Aufgabe letzterer nur die Zuführung der Luftmengen ist,
die zur Durchführung von Vergasungs- und Teilverbrennungsvorgängen im unteren Bereich
des Behandlungsraumes dienen. Dieser untere Bereich zeigt eröffen- und verschließbare
Abschlüsse 28, über welche gebildete Asche entfernt werden kann.
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Unterhalb des Raumes 17 befindet sich eine Wärmetauscher, der als
Ganzes mit 3 bezeichnet ist. Der Wärmetauscher ist aufgenommen in einer als Ganzes
mit 4 bezeichneten Halterung für sämtliche Teile der Einrichtung, deren Aufgabe
die Durchführung einer Nachverbrennung ist, derer es deshalb bedarf, weil im Behandlungsraum
24 nur Teilverbrennungsvorgänge zur Durchführung kommen. Dadurch enthalten die Gasfraktionen,
die im Raume 24 infolge der Entgasung (Trockendestillation), Schwelung und Vergasung
entstehen, noch Brennbares, so daß es der Zuführung von Sekundärluft zum Zwecke
einer Nachverbrennung bedarf.
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Um diese Vorgänge in erforderlicher Weise beherrschen zu können, bedarf
es also nicht nur einer innigen Vermischung der im Behandlungsraum 24 anfallenden
Gasfraktionen, sondern auch einer überführung derselben in eine Strömung.
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Zu diesem Zwecke ist die als Ganzes mit 5 bezeichnete Einrichtung
vorhanden. Sie weist zunächst den Hohlkörper 51 auf, der sich sowohl in axialer
als auch in vertikal nach unten verlaufender Richtung jeweils teilweise mit der
Halterung 4 überdeckt. Wird zunächst die vertikale Überdeckung betrachtet, so schließt
sich an wellenfdrmig verlaufende Bereiche 41 und 42 zur Beseitigung von Dehnungsspannungen
in der Halterung ein V - förmiger Abschlußkörper mit den seitlichen Wangen 43 und
dem unteren Scheitel 44 an.
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An die Wangen 43 seitlich angesetzt ist ein Hohlkörper, der als Ganzes
mit 5 bezeichnet ist. Er nimmt außer dem Abschlußstück 43, 44 der Halterung 4 den
Brenner auf, der als Ganzes mit 6 bezeichnet ist. Dadurch entstehen zwischen dem
Abschlußstück 43, 44 der Halterung 4, einem dem Brenner 6 angehördenden Brennerrohr
61 und der inneren Begrenzungsfläche 52 des Hohlkörpers 5 angenähert sichelförmige
Räume 52, 53, die über düsenartige Durchlässe 54, 55 mit dem Raume 24 der Kammer
22, 23 in Verbindung stehen. Dabei wird die in den Durchlässen 54, 55 auftretende
hohe Strömungsin Verwirbelungsenergie umgesetzt, so daß die bereits im Raume 24
einsetzende Verwirbelung der Gasfraktionen wesentlich verstärkt wird. Eine nochmalige
Verstärkung tritt in den radial gerichteten Perforationen 62 des Brennerrohres 61
mit dem Zweck ein, in dem auf diese Weise gebildeten, langgestreckten Nachverbrennungsraum
63 eine innige Vermischung mit der Sekundär luft herbeizuführen, zu deren Zuführung
die Düse 64 mit dem in Strömungsrichtung der Sekundär luft vorgeordneten Einstellventil
65 vorhanden ist. Zur Abführung der Brenngase, die im Brennerrohr 61 gebildet worden
sind, dient ein Rückströmrohr 66, das entweder über ein nicht-gezeichnetes Kniestück
die Brenngase unmittelbar aufnimmt oder sie aus einem Raum 67 bezieht, der auf die
offene Mündung 68 des Brennerrohres 61 unmittelbar folgt. Das Rückströmrohr 66 hat
den Ausschnitt 69, der einem Ausschnitt 56 des Hohlstückes 5 unmittelbar gegenüberliegt.
Auf diese Weise gelangen die Brenngase in den Raum 45 unterhalb des Wärmetauschers
3, in den sie über den Ausschnitt 46 der Halterung 4 eintreten. Sie berühren dabei
die Rippenrohre 31, 32, 33 usw., die an die Sammelkästen 34, 35 unter Herstellung
eines Zwangsumlaufes angeschlossen sind.
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Nachdem die Brenngase den Gehalt an fühlbarer Wärme im Wärmetauscher
3 mehr oder weniger abgegeben haben, werden sie aus dem Raume 17 mittels eines nicht
gezeichneten Ventilators abgesaugt.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Abwandlung des in den Figuren 1 und
2 dargestellten Ausführungsbeispieles für den Fall, daß Großballen thermisch behandelt
werden sollen. Derartige Großballen werden beispielsweise durch spiralige Aufwicklung
von Strohmatten hergestellt, es besteht aber auch die Möglichkeit, kleinere Strohballen,
wie sie zur Beschickung des Reaktors nach den Figuren 1 und 2 zu dienen vermögen,
zu Großballen zu verarbeiten, beispielsweise zusammenzupressen. Weil in den Reaktoren
nach den Figuren 1 und 2 einerseits, 3 und 4 andererseits gleiche Teile auftreten,
haben sie die gleiche Bezeichnung. Unterschiedlich ist jedoch die Art der thermischen
Behandlung, die nunmehr darin besteht, den Brennstoff in durch Einstellung der Zuführungsgeschwindigkeit
wenigstens eines Reaktionsteilnehmers dem Schichtvolumen nach bemessener (n) Schicht
(en) dem Verfahren zu unterwerfen.
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Zu diesem Zwecke weist die den Behandlungsraum 27 bildende Kammer
22, 23 einen wesentlich größeren Querschnitt auf als der Reaktor nach den Figuren
1 und 2. Handelt es sich bei den Großteilen um gewickelte Ballen, so fällt die Achse
der Kernwicklung mit der vertikalen Achse des einzigen, nunmehr vorhandenen Schachtes
7 zusammen. Der Schachtdeckel ist mit
71 bezeichnet. Er steht unter dem Einfluß einer nach Art eines Kranes ausgebildeten
Hub-und Schwen~kvorrichtung, als Ganzes mit 8 bezeichnet.
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Unterhalb des Deckels 71 ist eindschwere Platte 72 vorgesehen, die
spiralförmig angeordnete Nuten zur Aufnahme einer Kette besitzen, deren Ende in
der Mitte der Platte mit ihr verbunden ist. Die Platte ruht auf auslösbaren Anschlägen
auf, deren Betätigung dazu führt, daß die Platte unter dem Einfluß ihres Gewichtes
nach unten fällt und ein Aschegerüst zerstört, das sich bei thermischer Behandlung
des Brennstoffes gebildet hat. Hierbei streckt sich die Kette und ein nur angedeutetes
Windwerk vermag die Platte hochzuziehen und an den Deckel 71 anzulegen.
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Zwecks Eröffnung des Schachthohlraumes 72 wird die Einrichtung 8 betätigt,
die auch dazu dient, den Schachthohlraum zu verschließen, sobald er mit neuen Großballen
beschickt worden ist. Für den Fall, daR auf den Verbrauch eines Großballens automatisch
eine Nachförderung noch zu behandelnder Großballen mittels einer nicht gezeichneten
Schleusenvorrichtung folgen soll, ist es zweckmäßig, zur Zerstörung des Aschengerüstes
eine am unteren Ende des Schachtes angeordnete Rüttelsiebvorrichtung 9 nach Figur
5 zu benutzen. In diesem Falle schließt ein Sieb 91 den Schachthohlraum an seinem
unteren Ende ab. Das Sieb 91 ist auf peripher gleichmäßig verteilten Stelzen 92
aufgelagert, die mittels eines nicht gezeichneten Handhebels hin- und herverschwenckbar
sind, und zwar mittels eines nicht gezeichneten Aufsteekhebels. Demgemäß führt das
Sieb 91 einerseits eine Auf-bzw. Abwärtsbewegung, außerdem die peripher verlaufende,
hin- und hergehende Bewegung aus. Dabei kommt es zu einer Zerstörung des Aschengerüstes,
so daß die bei organischen Brennstoffen äußerst leichte und schlackenlose Asche
ohne Schwierigkeiten beseitigt, beispielsweise abgesaugt werden kann.
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Zurückkommend auf die Ausführungen nach den Figuren 4 und 5, ist ergänzend
darauf hinzuweisen, daß der Schachthohlraum für den Fall der Anordnung von Schleusen
in Kammern unterteilt ist, die in Vertikalrichtung aufeinander folgen. Die Kammern
sind durcRaS t von Irisblenden ausgeführte Querwände unterteilt, die im geschlossenen
Zustand jeweils einen Großballen tragen und ihn zur Förderung im freien Fall entlassen,
sobald ihre Randkanten eine Entfernung erreicht haben, die größer ist als der äußere
Umfang eines GroB-ballens. Mittels eines einfachen, peripher wirksamen Verstelltriebes
werden die Einzelblätter der Irisblenden in die Freigabe- und Schleusenverschlußstellungen
überführt.
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Eine Programmsteuerung sorgt dafür, daß nach Verbrauch einer wählbaren
Zahl von Großballen eine selbsttätige Auffüllung des Schachthohlraumes 72 und leerer
Schleusenkammern stattfindet, wobei Sicherungen vorhanden sind, die die gleichzeitige
Erörfnung und den Verschluß an jeweils nur einen Großballen angrenzender Schleusen
verhindern. Bei Unterdruckbetrieb der Einrichtung kann auf hermetisch abzudichtende
Schleusen verzichtet werden.
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Vorhanden sind weiter Vorrichtungen, die dafür sorgen, daß jeweils
nur der unterste einer Reihe vertikal und unter Stirnflächenberührung säulenartig
aufeinander gestapelter Großballen in durch Einstellung der Zuführungsgeschwindigkeit
wenigstens eines Reaktionsteilnehmers dem Schichtvolumen nach bemessener Schicht
dem thermischen Verfahren unterworfen wird, die zusammenfassend mit 10 bezeichnet
sind. Diese Vorrichtungen 10 haben somit, unterstellt, es handle sich um die erste
Inbetriebnahme einer Einrichtung nach den Figuren 3 und 4, zunächst die Aufgabe,
die Einleitung der thermischen Reaktion zu über nehmen, die in ihrer Gesamtheit
zu der den Zweck der Erfindung bildenden thermischen Behandlung des Brennstoffes
führen.
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Diese erste Reaktion besteht in der Entzündung eines Zentralbereiches
der Bodenschicht des jeweils untersten Großballens des Stapels aus Großballen. Weitere
Aufgabe der Vorrichtung 10 ist es, anschließend die im Zentralbereich auftretende
Reaktion radial nach außen zum Umfang der Bodenschicht des Ballens hin auszudehnen
und damit auf den gesamten Querschnittsbereich dieser Bodenschicht zu erstrecken,
wobei außerdem, gleichzeitig und/oder anschließend, höher gelegenen Schichten des
Ballens der Reaktion zu unterwerfen sind, damit der Reaktionsverlauf zu der erstrebten
trockenen Destillation unter Bildung von Schwelgasen, von Luftgas durch Vergasung
und zu einer Teilverbrennung führt,
Um das verwirklichen zu können,
weist die Vorrichtung 10, die als Ganzes als ein zentral angeordneter und ausgebildeter
Anschlag-, Verdrängungs- und Nachverbrennungskörper bezeichnet werden kann, dementsprechend
die drei Hauptteile 101, 102 und 103 auf. Deshalb, weil im Bereiche dieser Vorrichtungsteile
auftretende Temperaturen ein verhältnismäßig hohes Niveau haben, bestehen die genannten
Teile vorzugsweise entweder aus Gußeisen, hochhitzebeständigen Stählen oder auch
aus feuerfesten keramischen Stoffen, wobei aus der Zeichnung ersichtliche metallische
Einlagen den Vorrichtungsteilen angehörenden keramischen Stoffen die erforderliche
Aussteifung geben. Der nach Art eines Daches ausgeführte Teil 1011 übernimmt, wie
sich insbesondere aus Figur 3 ergibt, die Funktion der Anschlagbildung zur Begrenzung
der Absenkung des GroRballens in den Schacht und Kammerhohlräumen 71, 72 einerseits,
zur Beschränkung auftretender Reaktionen auf Schichtbereiche der Ballen andererseits,
und weiter zur Freilassung des zur Aufnahme von Asche erforderlichen Raumes im untersten
Bereich des Behandlungsraumes 27. Die Beschränkung auf Schichten ist deshalb erforderlich,
weil längere Versuche und Erprobungen gezeigt haben, daß, wie bereits ausgeführt,
die exotherme Reaktion am Anfang zu einer so stürmischen Schwelgasproduktion führt,
daß die zur Vergasung benötigte Teilluftmenge nicht mehr die Reaktionszone erreicht.
Es ist weiter Aufgabe des Dachteiles 1011, eine im Einzelnen nicht dargestellte
Frischluftzufuhrung aufzunehmen, die in einen zentralen Stutzen 1012 übergeht. Der
Stutzen 1012 weist in der Richtung nach oben den spitzkegeligen Abschluß 1013 auf.
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Die Frischluftzuführung besteht aus in der Atmosphäre ausmündenden
Aussparungen der keramischen Bauteile.
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Wird mit der Auffüllung der Schacht- und Kammerhohlräume 71, 27 durch
Ab- und Einwurf von Ballen begonnen, so dringt der nach Art eines Zentrierdornes
wirksame Teil 1015 in den relativ lockeren Wicklungskern der Ballen ein, während
die
obere, kegelstumpfförmige Begrenzungsfläche des Teiles 1011 als Anschlagfläche für
den jeweils untersten Ballen wirksam wird, womit dessen Abwärtsbewegung abgeschlossen
wird. Es besteht daher die Möglichkeit, durch eine Öffnung in der Kammerwandung
23, 22, 20 hindurch einen Zündspieß in den ohnehin durch Wicklungskern und Zentrierdn
1013 aufgelockerten Zentralbereich des Ballen einzuführen und die Initialzündung
desselben durchzuführen.
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Ein zwischen den Teilen 101 und 102 auftretender, nahezu ringförmig
geschlossener Spalt 101/102 dient zur Absaugung der Gas-Fraktionen aus dem Raum
24 und zur über leitung der Gasmischung in den vertikal verlaufenden Kanal 1021
des Teile 102.
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In der Trennwand 102, 103 zwischen den Teilen 102 und 103 sind eine
Reihe von Querkanälen 1031 angeordnet, die in einen Ringraum 1032 ausmünden, wobei
die Anordnung der Kanäle 1032 so getroffen ist, daß sie an einer Luftzuführung 1033
zum Stutzen 1012 vorbeigehen, wie sich aus Figur 6 ergibt. Ein weiterer Raum 1034
ist einerseits von einem Außenrohr 1035, andererseits von dem Innenrohr 1036 begrenzt.
Die offene Mündung des Innenrohres 1036 ist durchsetzt von einer zum Rohr 1036 gleichmittig
angeordneten, zentralen Frischluftdüse 1037, an die sich in Richtung zur Atmosphäre
hin ein Außenstutzen 1038 mit Ventilanordnung- 1039 und mit einem Frischlufteintrittstrichter
anschließen. Die angesaugte Sekundärluft vermischt sich mit der in die freie Müdnung
des Brennrohres 1036 eintretenden Mischung aus im Raume 1034 unter Wirkung der Querkanäle
1031 durch Sirbelten Gasfraktionen, so daß es zu einer vollständigen Verbrennung
des in diesen Gasen noch enthaltenen Brennbaren kommt, wobei das Ventil 1039 auf
eine Verbrennung zweckmäßig unter Luftüberschuß eingestellt ist.
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Angeflanscht an das die Abgase führende Brennerrohr 1036 ist eine
als ganzes mit 11 bezeichnete Abgasverwertungseinrichtung, die zunächst das Klappenumschaltventil
111 im Anschluß daran den Unterdruckerzeuger 112, sowie die Abgasleitung 113 aufweist.
Bei einer entsprechenden Stellung des Klappenumschaltventiles 11i werden noch heiße
Abgase durch einen Wärmetauscher 114 geleitet, wenn die Leitung 113 nicht zu einer
Trockungsvorrichtung führt, die etwa zur Trockung von Getreide Anwendung finden
kann. Einrichtungen nach den Figuren 1 - 4 können auch ortsbeweglich ausgebildet
sein, wobei im Falle der Anordnung einer Schleuse die gesamte Einrichtung so unter
einem Vorratsbehälter für Ballen verfahrbar ist, daß sich die Mündung des Schachtes
unmittelbar unter einer Schleusenanordnung befindet, die nach Art eines Kranportals
zwecks Einführung der Einrichtung ausgebildet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel nach
Figur 6 ist der Teil 101 der Figur 3 etagenförmig mit unterschiedlichen Durchmessernder
Einzelteile 10, 111, 10 112, 10 113 usw. und zwischen ihnen liegender Spalte unterteilt.
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Die zeichnerische Wiedergabe hat sich auf diejenige der wesentlichen
Einrichtungsteile beschränkt. Weiter liegt es im Wesen der Erfindung, daß sich diese
in den zeichnerischen Ausführungsbeispielen nicht erschöpft. Vielmehr liegt es im
Wesen der Efindung, daß die im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel dargestellten
und besprochenen Teile des Gerätes in Abhängigkeit von den jeweilig auftretenden
Betriebsbedingungen Änderungen, Anpassungen, Zusätzen, Auswechslungen usw. unterwerfbar
sind, ohne daß dabei Sinn und/oder Zweck der Erfindung verlassen werden.
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So hat es sich als zweckmäßig erwiesen, um völlige Staubfreiheit der
abgezogenen Verbrennungsgase zu erzielen, diesen Staub mittels einer Kernkondensation
zu beseitigen.
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Das geschieht dadurch, daß man gleichzeitig eine Kühlung und eine
Sättigung der Verbrennungsgase mit einem Dampf durchführta der im Rahmen einer üblichen
Abkühlung kondensiert.
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Im einfachsten Falle handelt es sich um Wasserdampf, der bereits bei
Temperaturen kondensiert, deren Verwirklichung keine Schwierigkeiten macht. Praktisch
geht man dabei in der Weise vor, daß man die Verbrennungsgase, denen man die fühlbare
Wärme in Wärmetauschern bereits weitestgehend entzogen hat, beispielsweise zur Vorwärmung
der zur Vergasung, Teil- und Nachverbrennung dienenden Luft, in einen Gaskühler
einführt, der sich oberhalb eines Behälters mit einer aus flüssigentWasser bestehenden
Füllung befindet. Wird dieser Kühler mit strömender, atmosphärischer Luft angeblasen,
so kommt es in dem Gaskühler gleichzeitig zur Sättigung der Verbrennungsgase mit
aus dem Wasserbehälter aufsteigendem Dampf und andererseits Eu aSe einer Temperaturerniedrigung,
die dazu führt, daß dìe>Staubteilchen in den Verbrennungsgasen als Kerne umhüllenden
Wasserdampfteilchen zu Wasser kondensieren und die Staubteilchen einerseits so anfeuchten,
anderseits so beschweren, daß es auf diese Weise zu einer Auswaschung des Staubes
aus den Verbrennungsgasen unter Wirkung der vorerläuterten Kernkondensationen kommt.
Durch in dem Wasserbehälter angeordnete Schikanen ist zu erreichen, daß das auf
die erläuterte Weise vorgereinigte Gas mehrfach aus der Wasseransammlung austritt
und wieder zum Eintritt in dieselbe gezwungen wird, womit es zu einer Nachreinigung
kommt, welche die Verbrennungsgase praktisch staubfrei macht. Der bisher durch keine
andere Maßnahme zu übertreffende Reinheitsgrad der Verbrennungsgase macht diese
für eine Reihe von Sonderfällen geeignet und damit wertvoll.
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Die Erfindung erstreckt sich sowohl auf jedes einzelne ihrer angegebenen
Merkmale, auch wenn es nur im Zusammenhang mit weiteren Merkmalen erwähnt worden
ist, als auch auf jede realisierbare Teilkombination aus den Merkmalen, als schließlich
auch auf die Gesamtkombination aller Merkmale, soweit Einzelmerkmale, Teilkombinationen
und/Oder Gesamtkombinationen technisch sinnvoll, ausführbar sowie brauchbar sind,
auch wenn jeweils erzielbare, neue technische Wirkungen nicht genannt und im Einzelnen
beschrieben sind. Sämtliche erkennbaren,
in der Beschreibung und/oder
in den Ansprüchen benannten und/oder in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten
und beliebige Zusammenstellungen dieser werden als solche, mit ihrer Funktion oder
mit ihren Funktionen sowie mit dem funktionellen Zusammenhang oder den funktionellen
Zusammenhängen als beschrieben und beansprucht vorausgesetzt, die bei Teilkombinationen
oder bei der Gesamtkombination auftreten.