DE2640180A1 - Verfahren und vorrichtung zur gaserzeugung aus festen brennstoffen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur gaserzeugung aus festen brennstoffen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Gas aus festen Brennstoffen durch Vergasung in einem Reaktionsraum unter Zuführung von Vergasungsmittel.
Zur Vergasung von Kohle oder anderen festen Brennstoffen sind mehrere Verfahren und Einrichtungen bekannt. Die Verschiedenartigkeit dieser Verfahren hat ihren Grund in der unterschiedlichen Beschaffenheit der einzusetzenden Brennstoffe, wodurch sich jeweils die Anwendung des einen oder anderen Verfahrens
in einem gegebenen Fall bestimmt. Ein Festbett-Generator eignet sich für in stückiger Form vorliegende Brennstoffe, während für körnige Brennstoffe ein Generator anderer Art ver-
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wendet werden muß. Wiederum eine andere Einrichtung kommt für die Vergasung staubförmigen Einsatzgutes in Betracht.
Die einzelnen Verfahren setzen dabei für ihre Anwendbarkeit voraus, daß die Korngröße des Brennstoffes jeweils innerhalb ganz bestimmter Grenzen liegt. Die Festbett-Generatoren sind an enge Kornspektren gebunden und erfordern in der Regel eine über 10 mm liegende Korngröße. Unterkorn beeinträchtigt den Prozeßgang und wird im wesentlichen unvergast ausgetragen. Das sog. Wirbelschichtverfahren arbeitet mit Brennstoffen von 0 bis 10 mm Korngröße. Bei einer reinen Staubvergasung muß der Brennstoff so aufgemahlen werden, daß sein Korn kleiner als 1 mm ist. Ein wesentlicher Nachteil bei allen bisherigen Methoden liegt also darin, daß der Brennstoff in seiner Korngröße für das jeweilige Verfahren speziell eingestellt werden muß. Dazu sind besondere Maßnahmen mit entsprechendem Aufwand erforderlich.
Ziel der Erfindung ist es, bestehende Schwierigkeiten und Unzulänglichkeiten zu überwinden und einen günstigen Weg für den Einsatz fester Brennstoffe zur Gaserzeugung zu finden. Insbesondere will es die Erfindung ermöglichen, Brennstoffe, die Teile von unterschiedlicher Korngröße enthalten, ohne vorherige Klassierungsvorgänge od.dgl. zur Gaserzeugung nutzbar zu machen. Mit der Erfindung soll weiterhin eine vorteilhafte Vorrichtung für die Vergasung von Brennstoffen solcher Art geschaffen werden. Dazu gehört auch die vorteilhafte Aus-
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bildung einer solchen Vorrichtung in ihren Einzelheiten.
Die Erfindung sieht vor, daß Brennstoff mit Anteilen unterschiedlicher Korngröße in ein und demselben Gesamtprozeß teil in einer Wirbelschicht und teils in einer ruhenden oder quasi ruhenden Schicht vergast wird.
In weiterer Ausgestaltung kann dabei außerdem zugleich auch eine Vergasung von staubförmigen Anteilen des Brennstoffes in einem Staubvergasungsbereich durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Angliederung einer Vergasung in einer ruhenden oder quasi ruhenden Schicht (Festbett-Vergasung) an eine Wirbelschicht-Vergasung bringt gegenüber bekannten Verfahren ganz erhebliche Vorteile. Es kann nun Brennstoff mit stückigen und körnigen bzw. auch staubförmigen Anteilen unmittelbar und ohne vorausgehende Klassierung als Einsatzgut für die Vergasung verwendet werden. Damit entfällt eine aufwendige Vorbehandlung des Brennstoffes, um diesen hinsichtlich seiner Korngröße auf ein bestimmtes Verfahren einzustellen, wie es bisher unumgänglich war. Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren die Betriebssicherheit für die Wirbelschichtvergasung bzw. Staubvergasung erhöht, weil durch die angegliederte Festbettvergasung eine zusätzliche Brennstoffreserve im Gesamtprozeß vorhanden ist.
Besondere Vorteile ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch für die Vergasung von stückiger bituminöser Braun- und Steinkohle. Bei den herkömmlichen Vergasungsverfah-
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ren für solchen Brennstoff ist ein erheblicher Aufwand notwendig, um die Schwelprodukte vom Produktgas zu trennen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dagegen Schwelprodukte aus der ruhenden Schicht, in welcher der stückige Anteil des Brennstoffs ent- und vergast wird, bei ihrem Eintritt in die sich anschließende glühende Wirbelschicht an der Oberfläche der körnigen Brennstoffteile aufgespalten und die festen Schwelprodukte (Krack-Rückstände) mit vergast, so daß nur das gewünschte Produktgas und die Asche enthaltenden feinen Vergasungsrückstände den Reaktor verlassen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können deshalb neben festen Brennstoffen auch gasförmige und/oder flüssige Brennstoffe, z.B. öle, ölrückstände, Schwelteere od.dgl., in den Reaktionsraum eingebracht und dort mit vergast werden. Die Temperatur des Prozesses kann niedriger gehalten werden, wenn anstatt Synthesegas ein Heizgas erzeugt werden soll.
Der Brennstoff wird dem Prozeß zweckmäßig im Bereich der Wirbelschicht-Vergasung zugeführt. Die stückigen Brennstoff anteile sinken dann in die ruhende Vergasungs-Schicht (Festbett) ab, wobei sie im Gegenstrom mit den eingeblasenen Vergasungsmitteln vergast werden, während der körnige Anteil in der Wirbelschicht vergast wird. Staubförmige Anteile des Brennstoffes steigen in einen über der Wirbelschicht liegenden Bereich auf und werden dort vergast. Der Umfang der Vergasung in der ruhenden Schicht richtet sich nach dem Anteil des stückigen Gutes im Gesamtbrennstoff. Durch die Wahl der
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Mengen- und Mischungsverhältnxsse der Vergasungsmittel der ruhenden Schicht kann der Prozeßgang dort beeinflußt und unter Kontrolle gehalten werden.
In der ruhenden Schicht entstehende Vergasungs- und Entgasungsprodukte ersetzen einen Teil der Vergasungs- bzw. Wirbelmittel, die in die Wirbelschicht unmittelbar eingeblasen werden.
Bei einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird außer dem festen Brennstoff, der das Haupteinsatzgut für den Prozeß bildet, zusätzlich staubförmiger Brennstoff in den Reaktionsraum eingebracht. Dies kann in jeder der drei Vergasungsschichten geschehen. Solcher zusätzlicher Brennstoff wird insbesondere zusammen mit Vergasungsmitteln in den Prozeß eingeführt. Bei dem staubförmigen Brennstoff kann es sich z.B. um Kohlenstaub handeln, der aus anderen Vorgängen herrührt, oder aber auch um staubförmiges Gut, das im Verfahren selbst angefallen und beispielsweise in einem Zyklon abgeschieden worden ist. Das vorstehend Gesagte gilt entsprechend auch für das Einbringen von zusätzlichen flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoffen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich günstig mit kontinuierlicher Brennstoffzuführung zum Prozeß verwirklichen. Es ist aber auch möglich und kann in gewissen Fällen zweckmäßig sein, den Brennstoff dem Prozeß ganz oder teilweise diskon-
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tinuierlich zuzuführen. Dies gilt sowohl für den das Haupteinsatzgut bildenden Brennstoff als auch für Brennstoff, der zusätzlich dazu eingeführt wird.
Das Verfahren läßt sich unter normalen Druckbedingungen oder insbesondere auch bei erhöhtem Druck im Reaktionsraum durchführen. Dies kann sich u.a. danach richten, welche Anforderungen an das Produktgas gestellt werden.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält ein den Reaktionsraum umschließendes, eine Einfuhr-Einrichtung für den Brennstoff sowie Anschlüsse für die zu- und abzuführenden Medien aufweisendes Generator-Gefäß und kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß das Gefäß in seinem unteren Teil als Festbett-Vergasungs-Zone mit wenigstens einer Vergasungsmittel-Zuleitung und in einem darüber liegenden Teil als Wirbelschicht-Vergasungs-Zone mit wenigstens einer Vergasungs- und/oder Bewegungsmittel-Zuleitung ausgebildet ist. Oberhalb der Wirbelschicht-Vergasungs-Zone läßt sich außerdem eine Staub-Vergasungs-Zone vorsehen.
Die Festbett-Vergasungs-Zone hat zweckmäßig die Form eines Schachtes und kann insbesondere nach Art eines Drehrostgenerator^ oder Abstichgenerators ausgebildet sein. Sie läßt sich mit einem Kühlmantel od.dgl. versehen, was namentlich bei einer Druckvergasung günstig ist.
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Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenigstens in einem Teil der Staub-Vergasungs-Zone einen Kühlmantel od.dgl. vorzusehen, der vorteilhaft an eine Abhitze-Dampfkesselanlage od.dgl. angeschlossen ist. Das Gas aus dem Gesamtprozeß gibt an diese Kühleinrichtung fühlbare Wärme ab.
Zur Einführung endothermer und exothermer Vergasungsmittel in den Prozeß werden am Gefäß entsprechende Einlasse, Düsen od.dgl. vorgesehen, wobei sich die Anzahl der Einlasse u.a. nach der Größe des Reaktors richtet. Bei einer günstigen Ausführung sind die zu einer Vergasungszone gehörenden Einlasse in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Dies gilt insbesondere für die Wirbelschicht-Vergasungs-Zone und die Staub-Vergasungs-Zone, kann aber auch bei der Festbett-Vergasungs-Zone von Vorteil sein. Mehrere jeweils auf gleicher Höhe liegende Düsen, Einlasse od.dgl. gehen zweckmäßig von einer um das Gefäß herumgeführten Ringleitung aus.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, aus der Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dm vertikalen Längsschnitt, zum Teil schematisch, und
Fig. 2 eine weitere Ausführung der erfindungsgemMßen Vorrichtung ebenfalls im vertikalen Schnitt und teils schematisch.
Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung weist ein den Gesamt-Reaktionsraum R umschließendes Generator-Gefäß G auf, das in seinem unteren Teil 1 eine Festbett-Vergasungs-Zone F, in einem darüberliegenden Teil 2 eine Wirbelschicht-
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Vergasungs-Zone W und in seinem oberen Teil 3 eine Staub-Vergasungs-Zone S bildet.
Die Festbett-Vergasungs-Zone F zur Vergasung des Brennstoffes in ruhender oder quasi ruhender Schicht hat dia Form eines Schachtes und ist mit einem Drehrost M- ausgestattet, der von bekannter Ausbildung sein kann. Mit der Ziffer 5 ist eine in den Drehrost mündende Zuleitung für Vergasungsmittel (z.B. Luft oder Sauerstoff und/oder Wasserdampf, je nach dem durchzuführenden Prozeß bzw. dem gewünschten Gas) bezeichnet. Zum Abführen der Vergasungsrückstände aus der Festbett-Vergasungs-Zone F dient eine Schleuse 6 von bekannter Art.
Abweichend von der dargestellten Ausführung kann der untere
Teil 1 des Gefäßes G auch als Abstichgenerator oder in anderer geeigneter Weise für eine Vergasung in ruhender Schicht ausgebildet sein.
Der untere Gefäßteil 1 ist auf einem Teil seiner Höhe mit einem Wassermantel 7 versehen, der über Leitungen 8 und 9 mit einem nicht wiedergegebenen Abhitze-Verwertungssystem bekannter Art verbunden ist.
In der sich an die Festbett-Vergasungs-Zone F anschließenden Wirbelschicht-Vergasungs-Zone W ist ein Einlaß 10 für <Jen Brennstoff vorgesehen. Eine Brennstoff-Eintrageinrichtung
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weist eine antreibbare Förderschnecke 11 auf und ist am unteren Ende eines Aufnahmebehälters 12 für Brennstoff angeordnet. Letzterer ist oben mit einer Schleuse 13 von bekannter Art versehen. Statt einer Förderschnecke kann auch eine andere Vorrichtung zum Einbringen des Brennstoffes vorgesehen sein, z.B. eine Rutsche, ein Vibrationsförderer od.dgl.
Unterhalb des Brennstoffeinlasses 10 sind mehrere, jeweils ringförmig über den Umfang verteilt angeordnete Zuleitungen 14 für Vergasungsmittel (z.B. Luft, Sauerstoff, Wasserdampf) angeordnet. Deren in die Zone W mündenden Einlasse liegen dabei in verschiedenen Höhen, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Dieser die Wirbelschicht-Vergasungs-Zone W einschließende Teil 2 des Gefäßes G hat einen sich nach oben hin erweiternden, insbesondere konischen Innenquerschnitt. Die Form sowie der obere und der untere Endquerschnitt dieses Teiles sind so gewählt, daß körniger Brennstoff mit gegebenem Kornspektrum unter dem Einfluß des zugeführten Vergasungsmittels sowie auch der aus der Festbett-Vergasungs-Zone F aufsteigenden Gase im Wirbelzustand gehalten wird.
Mit der Ziffer 15 sind in die Staub-Vergasungs-Zone S mündende Zuleitungen oder Düsen für Vergasungsmittel bezeichnet, die in Form von Düsenringen in verschiedenen Höhen angeordnet sind.
Im oberen Teil der Staub-Vergasungs-Zone S ist in einem Abschlußteil 16 des Gefäßes G ein Kühlmantel 17 vorgesehen, der über Leitungen 18 und 19 an ein Abhitze-Verwertungssystem
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angeschlossen ist. Von diesem oberen Abschlußteil 16, der. in der Zeichnung verkürzt wiedergegeben ist, wird das insgesamt in dem Gefäß G erzeugte Gas über ein Rohr 20 abgeführt. Der Kühlmantel kann sich auch noch weiter nach unten erstrecken, wie durch die strichpunktierte Linie 17' angedeutet ist.
Das Gefäß G ist geschlossen und so ausgebildet, daß die Gaserzeugung unter erhöhtem Innendruck durchgeführt werden kann. Es kann aber auchVhne erhöhten Druck gearbeitet werden. Wenn nur letzteres in Betracht kommt, können ggfs. die Schleusen 6 und 13 entfallen bzw. durch andere Einrichtungen ersetzt werden.
Nachstehend wird eine Ausfuhrungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Vorrichtung der beschriebenen Art näher erläutert.
Ober die Einführeinrichtung 11 wird aus dem Vorrat 12 Kohle mit stückigen, körnigen und staubförmigen Anteilen durch den Einlaß 10 in die Wirbelschicht-Zone W eingebracht. Dabei sinkt der nicht wirbelfähige Anteil, d.h. der stückige Anteil der Kohle, nach unten in den Schacht der Festbett-Zone F ab, wo dieser Anteil im Gegenstrom mit den durch die Zuleitung 5 unter den Drehrost 4 eingeblasenen Vergasungsmitteln vergast wird. Der Umfang der Vergasung im Festbett richtet sich nach dem Anteil der Stückkohle im Gesamtbrennstoff. Durch das Mengen- und Mischungsverhältnis von Vergä
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sungsmitteln wird der Ofengang im Festbett in der gewünschten Weise beeinflußt und unter Kontrolle gehalten.
In der Wirbelschicht-Zone W wird der körnige Anteil des unmittelbar in diese glühende Zone eingeführten Brennstoffes vergast, während staubförmige Brennstoffanteile in die Zone S der Staubvergasung oberhalb der Wirbelschicht-Zone W aufsteigen und dort vergast werden.
Die in der Festbett-Zone F entstehenden Vergasungs- und Entgasungsprodukte gelangen in die Wirbelschicht und wirken dort als Bewegungs- und Vergasungsmittel zusammen mit den durch die seitlichen Düsen oder Zuleitungen 14 unmittelbar in die Wirbelschicht W von außen her eingeleiteten Vergasungsmitteln. Dabei werden vorhandene Schwelprodukte in der glühenden Wirbelschicht gespalten, wodurch sich u.a. auch die Gasreinigung erheblich vereinfacht.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß backende Kohle vergast werden kann, ohne daß die sonst dabei üblichen Schwierigkeiten auftreten, weil hier die Kohle beim Passieren der Wirbelschicht gealtert und gemagert wird.
Bei dem Verfahren können neben festen Brennstoffen, welche das Haupteirisatzgut für den Prozeß bilden, auch gasförmige und flüssige oder staubförmige Brennstoffe bzw. reaktionsträge feste Stoffe zwecks Vergasung zusätzlich mit in den
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ORIGINAL INSPECTED
Prozeß eingeführt werden, wobei dann in dem Gefäß G an geeigneten Stellen entsprechende Zuleitungen, Düsen od.dgl. für das Einbringen derselben vorgesehen sind.
Bei der dargestellten Ausführung ist mit der Ziffer 21 eine in die Festbett-Vergasungs-Zone F mündende Zuleitung bezeichnet, über die zusätzlich zu dem durch den Einlaß 10 in den Generator eintretenden, das Haupteinsatzgut für den Prozeß bildenden Brennstoff weiterer Brennstoff, z.B. Kohlenstaub, eingeführt werden kann, insbesondere zusammen mit einem Vergasungsmittel. Es können auch mehrere solcher Zuleitungen vorhanden sein.
Zusätzlicher Brennstoff, sei es in gasförmiger, flüssiger, staubförmiger oder sonstiger Gestalt, läßt sich andererseits auch in die Wirbelschicht-Vergasungs-Zone W sowie namentlich in die Staub-Vergasungs-Zone S einführen, beispielsweise über einige oder alle der Zuleitungen 14 bzw. 15.
Die Vergasungsrückstände der Festbett-Zone F werden zusammen mit Vergasungsrückständen der Wirbelschicht-Zone W am unteren Ende des Gefäßes G über die Schleuse 6 oder eine andere geeignete Vorrichtung ausgetragen.
Je nach Art der Vergasungsmittel (z.B. Luft, Sauerstoff, COg, Wasserdampf) und deren Mengen- und Mischungsverhältnis kann das Verfahren in der gewünschten Weise beeinflußt werden. Es läßt sich dabei sowohl Heizgas als auch Synthesegas erzeugen .
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ORiGlNAL; INSPECTED
26 4 018°
Im Gesamtprozeß treten folgende chemische Umsetzungen mit den damit verbundenen Wärmetönungen auf, die im ruhenden Vergasungsbett nacheinander und räumlich getrennter als in den darüberliegenden Wirbelschicht- und Staubvergasungs-Zonen ablaufen:
C f °2 = co2 H2 (C-Verbrennung zu CO2)
C f 0 = CO ,H2 (C-Verbrennung zu CO)
C »■ co2 = 2 CO (Reduktion des C0„)
C »· H2O s CO + (Wassergasbildung)
co · ^ H2O = CO2 - (Wassergasgleichgewicht)
Praktisches Beispiel:
In ein Generator-Gefäß mit einem Schachtquerschnitt von etwa
2
8,5 m und einer Höhe von 27 m wird Kohle der Körnung 0 bis 60 mm kontinuierlich in die Wirbelschicht-Zone W eingeführt.
Siebanalyse der Kohle:
1 -
Zusammensetzung der Kohle:
unterer Heizwert der Kohle:
1 mm s 15 % = 4,11 %
4 mm = 30 % = 12,48 %
8 mm = 15 % = 38,16 %
8 mm = 40 % = 45,25 %
Wasser = 6.400 Kcal/kg
Asche
Flüchtiges
Cfix
Hu
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INSPECTED
26401° :
Gaserzeugung: >20.000 Nm3/h = >2.35O Nm3/m2 Schacht (bei drucklosem Betrieb)
Gaszusammensetzung des Produktgases: CO2 = 14,8 %
CO = 41,0 %
H2 = 39,0 %
CH11 = 2,0 %
N2 = 2,0 %
H2S = 1,2 %
Verbrauch: O2: 5.120 m3/h, Dampf: 3.570 kg/h, Kohle: 10.000 kg/h
Vergasung im Festbett (F): 420 m3/h O2, 1.270 kg/h Dampf
in Wirbelschicht (W): 3.500 m3/h O2, 2.000 kg/h Dampf
" im Staubvergasungs- 1.200 m3/h O9, 300 kg/h Dampf bereich (S):
Temperatur in Zone F gemessen: 900 0C (lokal höher) Temperatur in Zone W gemessen: 950 0C (lokal höher) Temperatur in Zone S gemessen: 1.050 0C (lokal höher)
Hu-Gas
Vergasungswirkungsgrad: = 71 %
Hu-Kohle
Hu-Gas + Hu-Abhitzedampf
Thermischer Wirkungsgrad: = 81 %
Hu-Kohle·
-15-
80981 1/0H3
INSPECTED
*° 264(1180
Durch Steigerung der Temperatur in der Wirbelschicht-Zone W und/oder in der Staubvergasungszone S kann der CCL-Gehalt erheblich abgesenkt werden, ebenso durch Vorerhitzung der Vergasungsmittel. Für diesen Fall wird zweckmäßig die Kühlzone im oberen Teil des Gefäßes G vergrößert.
In Fig. 2 sind die Teile, die denjenigen der Ausführung nach Fig. 1 entsprechen oder mit ihnen der Zweckbestimmung nach vergleichbar sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort. Das im Zusammenhang mit diesen Teilen und zur Erläuterung des Verfahrensablaufes zu Fig. 1 Gesagte gilt sinngemäß auch für die Ausführung nach Fig. 2.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 ist wiederum ein Generator-Gefäß G mit einer Festbett-Vergasungs-Zone F im unteren Teil 1, einer Wirbelschicht-Vergasungs-Zone W im darüberliegenden Teil 2 sowie mit einer Staub-Vergasungs-Zone S im Teil 3 vorhanden. Weiterhin sind in Fig. 2 erkennbar: ein Drehrost 4, eine Zuleitung.5 für Vergasungsmittel, eine Ascheschleuse 6, ein Kühlmantel 7, Zuleitungen IU für Vergasungs- und/oder Bewegungsmittel zur Zone W sowie bei dieser Ausführung an zwei sich gegenüberliegenden Stellen angeordnete Brennstoff-Einlässe 10 mit zugehörigen Förderoder Eintrageinrichtungen 11 und vorgeschalteten Schleusen 13, in die Kohle im Sinne der eingezeichneten Pfeile eingegeben wird.
Der die Staub-Vergasungs-Zone S einschließende Teil 3 setzt sich in einem oberen Abschlußteil 16 von etwas geringerem
8098Π/0Η3 -«-
264ΓΠ Ρ = ·
Durchmesser fort. Vom Abschlußteil 16 geht oben ein Auslaß für das im Generator G erzeugte Produktgas ab. Weiterhin ist im Abschlußteil 16 ein von Rohrschlangen od.dgl. gebildeter Wärmetauscher oder Dampfüberhitzer 31 mit Dampfeinlaß 32 und Dampfauslaß 33 angeordnet, mittels dessen das zum Auslaß 20 strömende Produktgas gekühlt wird. Der den Überhitzer 31 verlassende Dampf kann in weiteren Aggregaten der gesamten Gaserzeugungsanlage oder aber auch außerhalb derselben verwendet werden.
In der Staub-Vergasungs-Zone S ist im Gefäß G ein von Streben 34· od.dgl. gehaltener Einbau 3 5 in Form eines Schachtes oder Rohres so angeordnet, daß sich ein zentrisch liegender innerer Durchlaß 36 und ein äußerer, im Querschnitt z.B. kreisringförmiger Durchlaß 37 ergibt. Im Bereich des oberen Endes des Einbaues 35 ist ein System von Düsen 3 8 vorgesehen, denen über eine Zuleitung, etwa eine von außen kommende Zuleitung 15, ein gasförmiges Medium zugeführt wird und deren öffnungen oder Mündungen im wesentlichen nach unten und in das Innere 36 des Einbaues 3 5 weisend angeordnet sind, so daß sie nach Art eines Injektors wirken.
Als Medium, mit dem die Düsen 38 gespeist werden, kommt insbesondere Vergasungsmittel, namentlich Sauerstoff und/oder Dampf, in Betracht. Es kann aber auch von Vorteil sein, ein anderes Gas, etwa erzeugtes Produktgas, über die Düsen in den Generator einzuführen, so auch zusammen mit in einem Zyklon od.dgl. abgeschiedenen Partikeln.
-17-809811/0143
ORIGINAL INSPECTED
- yr -
** 2 6 Λ Ο Ί Η π
Außer einer die Düsen 3 8 versorgenden Zuleitung können im Bereich der Zone S auch unmittelbar in diese mündende Zuleitungen für Vergasungsmittel vorgesehen sein.
Der Einbau 3 5 ist zweckmäßig mit einer Kühlung versehen. Er kann beispielsweise nach Art eines Kühlmantels ausgebildet sein'. Diesem kann von unten über eine Leitung 3 9 z.B. Wasser zuströmen, das den Einbau 35 am oberen Ende über eine Leitung 4Ό z.B. in Gestalt von Dampf verläßt. Die Zuleitung für das Kühlmedium geht zweckmäßig durch eine Strebe 34 hindurch oder wird durch die letztere selbst gebildet. Es können auch alle vorhandenen Streben als Kühlmittel-Leitungen dienen und dadurch selbst gekühlt sein.
Es kann auch vorteilhaft seins das Medium, das nach den obigen Erläuterungen den Düsen 38 zugeführt wird, etwa Produktgas, auch als Kühlmedium für den Einbau 35 zu verwenden, wobei dasselbe über die Leitung 39 oder mehrere solcher Leitungen in den Kühlmantel oder das Kühlsystem des Einbaues 3 5 eingeleitet wird und dann vom oberen Ende desselben über eine in Fig. 2 strichpunktiert angedeutete Verbindungsleitung H-I den Düsen 38 zugeführt wird.
Durch das injektorartige Einblasen von Vergasungsmittel und/oder einem anderen Gas über die Düsen 3 8 wird in der Staub-Vergasungs-Zone S eine Umwälz-Strömung des in dieser Zone befindlichen zu vergasenden Gutes hervorgerufen, die sich auch als "Recycle-Strom" bezeichnen läßt, wobei jeweils
-18-
80981 1/0U3
Gut aus dem oberen Teil der Zone S durch das Innere 36 des Einbaues 3 5 nach unten geführt wird und nach dem Verlassen des Einbaues 3 5 in dem äußeren Raum 37 wieder nach oben strömt. Auf diese Weise wird eine günstige Erhöhung der Verweilzeit des Gutes in dieser Zone erzielt. Dadurch ergibt sich u.a. der Vorteil, daß die Vergasung von Kohlenstoff enthaltenden Staubpartikeln noch intensiviert wird und daß außerdem auch eine vollständige Spaltung von möglicherweise in den anderen Zonen nicht vergasten flüchtigen Bestandteilen erreicht wird. Darüber hinaus werden Staubpartikel aus dem oberen Teil der Zone S unter der Wirkung des von den Düsen 38 eingeblasenen Mediums durch den Innenraum 36 des Einbaues 35 hindurch wieder in die Wirbelzone W hineingetragen, so daß sie sich mit anderen Teilchen zu schwereren Partikeln agglomerieren und als solche absetzen können. Sie belasten dann das abgenommene Produktgas nicht mehr.
Im übrigen kann die Arbeitsweise des Generators nach Fig. derjenigen der Ausführung nach Fig. 1 entsprechen.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen werden.
Patentansprüche:
80981 1/0U3
INSPECTED

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Verfahren zum Erzeugen von Gas aus festen Brennstoffen durch Vergasung in einem Reaktionsraum unter Zuführung von Vergasungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß Brennstoff mit Anteilen unterschiedlicher Korngröße in ein und demselben Gesamtprozeß teils in einer Wirbelschicht und teils in einer ruhenden oder quasi ruhenden Schicht vergast wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Vergasung in der Wirbelschicht und in der ru-
    henden oder quasi ruhenden Schicht staubförmige Anteile des Brennstoffes in einem Staubvergasungsbereich vergast werden.
    3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vergasungsgut im Staubvergasungsbereich durch Einblasen eines gasförmigen Mediums in diesen Bereich eine Strömungsbewegung im Sinne einer Umwälzung erteilt wird.
    U. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff dem Prozeß im Bereich der Wirbelschicht-Vergasung zugeführt wird.
    -2-
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    OR(GJKJAL IMSPEGTED
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß außer den das Haupteinsatzgut bildenden festen Brennstoffen auch flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe in den Reaktionsraum eingebracht werden.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß außer den das Haupteinsatzgut bildenden festen Brennstoffen zusätzlich staubförmiger Brennstoff in den Reaktionsraum eingebracht wird.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß die weiteren Brennstoffe zusammen mit Vergasungsmitteln in den Reaktionsraum eingebracht werden.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß dem Prozeß Brennstoff kontinuierlich zugeführt wird.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß dem Prozeß Brennstoff wenigstens teilweise diskontinuierlich zugeführt wird.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasung unter Druck durchgeführt wird.
    -3-
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    - 3 " 26Λ01Ρ0
    11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem den Reaktionsraum enthaltenden, eine Einfuhr-Einrichtung für den Brennstoff sowie Anschlüsse für die zu- und abzuführenden Medien aufweisenden Generator-Gefäß, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (G) in seinem unteren Teil (1) als Festbett- Vergasungs-Zone (F) mit wenigstens einer Vergasungsmittel-Zuleitung (5) und in einem darüber liegenden Teil (2) als Wirbelschicht-Vergasungs-Zone (W) mit wenigstens einer Vergasungs- und/oder Bewegungsmittel-Zuleitung (14) ausgebildet ist.
    12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brennstoff-Einlaß (10) im Bereich der Wirbelschicht-Vergasungs-Zone (W) vorgesehen ist.
    13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Festbett-Vergasungs-Zone (F) nach Art eines Drehrostgenerators ausgebildet ist.
    14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (G) wenigstens in einem Teil der Festbett-Vergasungs-Zone (F) mit einer Kühleinrichtung (7) versehen ist.
    -H-
    809811/0H3
    15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14·, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (G) im Bereich der Wirbelschicht-Vergasungs-Zone (W) einen Teil (2) mit sich nach oben erweiterndem Innenquerschnitt aufweist.
    16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gefäß (G) oberhalb der Wirbelschicht-Vergasungs-Zone (W) eine Staub-Vergasungs-Zone (S) vorgesehen ist.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Staub-Vergasungs-Zone (S) wenigstens eine Zuleitung (15) für Vergasungsmittel vorgesehen ist.
    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Staub-Vergasungs-Zone (S) ein in seiner Grundgestalt schacht- oder rohrförmiger Einbau (35) vorgesehen ist und daß im Bereich des oberen Endes dieses Einbaues (35) ein oder mehrere in das Innere (36) des Einbaues (35) gerichtete Düsen (38) od.dgl. zum Einblasen eines Mediums angeordnet sind.
    19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau (35) mit einer Kühleinrichtung (39, 40) versehen ist.
    -5-809811/0143
    26401
    20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß das den Düsen (38) od.dgl. zugeleitete Medium als Kühlmedium für den Einbau (35) dient.
    21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (G) wenigstens in einem Teil der Staub-Vergasungs-Zone (S) mit einer Kühleinrichtung (17) versehen ist.
    22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Vergasungs-Zone (W bzw. S bzw. F) Einlasse für Vergasungsmittel in verschiedenen Höhen vorgesehen sind.
    809811/0U3
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