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Verfahren zur Erzeugung eines CO2 und N2 enthaltenden Inertgases
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zur Sicherung von brennbaren Stäuben durch Verbrennung kohlenstoffhaltiger
Brennstoffe mit Luft und Inertgaserzeuger zur Durchführung des Verfahrens Brennbare
Stäube, wie z. B. Kohlenstäube, neigen bei der Lagerung und bei der Handhabung zu
Verpuffungen, wenn sie mit Gasen in BerRhrung kommen, die einen Sauerstoffgehalt
über etwa 10 % aufweisen. Daher fordern die Bau- und Betriebsvorschriften von Mahlanlagen,
Siloanlagen und Staubtransporteinrichtungen im Falle brennbarer Stäube eine inerte
Atmosphäre sowohl während des Betriebs der Anlagen und Einrichtungen als auch während
der Stillstände.
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Bel einer Kohlemahlanlage in einem Kraftwerk ist die Inertisierung
während des Betriebs der Mahlanlage kein Problem, da der Mahlanlage zur Mahltrocknung
der Kohle Rauchgas zugeführt wird, das die Mahlanlage inertisiert. Die Hauptinertisierungsaufgabe
erfüllt dabei der bei der Mahltrocknung und bei der Verbrennung der Kohle erzeugte
Wasserdampf. Bei Stillsetzen der Mahltrocknungsanlage kondensiert aus dem Inertisierungsgas
Wasserdampf.
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Durch die Kondensation des Wasserdampfes und die Kondensation oder
Abkühlung der anderen Rauchgasbestandteile tritt eine Volu-Tnenkontraktion des in
der Mahltrocknungsanlage vorhandenen Rauchgases auf, so daß durch unvermeidbare
Leckagen in der Mahltrocknungsanlage Luft in die Anlage eingesaugt und somit die
Inertisierung unzulässig aufgehoben wird. Wegen der unerwünschten
Wasserdampf-Kondensation
ist das vorstehend beschriebene Mahltrocknungsrauchgas auch nicht als Inertgas in
einem Silo einsetzbar.
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Es ist bekannt, durch Verbrennen von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen
in Ol- bzw. Gasbrennern ein Inertgas zu erzeugen bzw. den in dem zu inertisierenden
System vorhandenen Sauerstoff aufzuzehren. Bei der Verbrennung von Kohlenwqssersto£fen
entsteht jedoch wieder Wasserdampf, der in Mahlanlagen, Silos und Transporteinrichtungen
unerwünscht ist.
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Es ist daher die Aufgabe ein Verfahren zur Erzeugung eines Inertgases
der vorstehend genannten Art anzugeben, bei dem ein wasserdampffreies Inertgas erzeugt
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Koks yorgetrocknet
und mit Luft verbrannt wird.
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Vorzugsweise wird der Koks durch Heißgas aus der Verbrennung selbst
vorgetrocknet.
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Es kann auch zweckmäßig sein, daß die der Verbrennung zugeführte Luft
vorgetrocknet wird, sei es durch eine chemisch oder durch eine physikalisch arbeitende
Trocknungsanlage.
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Es tat auch möglich, daß von erzeugten Inertgas verdrängte Luft als
Verbrennungsluft verwendet wird. Zur Vermeidung von evtl.
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bei der Verbrennung entstehenden Kohlenmonoxid wird der Hauptteil
der Verbrennungsluft in den Koks und der Rest der Verbrennungsluft in den Raum oberhalb
des Koks eingeblasen.
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Die Erfindung ist auch auf einen Inertgaserzeuger zur Durchführung
des Verfahrens gerichtet.
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Dleser ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Feuerraum
zur Verbrennung von Koks vorgesehen ist, dem ein mit Koks beschickbarer und von
der Verbrennungswärme beaufschlagbarer Vortrocknungsraum vorgeschaltet ist.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Inertgaserzeuger ein Schachtrohrofen
ist, dessen Schachtrohr mit Koks beschickbar ist und der Ableitung eines vorgegebenen
Anteils des Heißgases aus der Verbrennung dient, und der Hauptteil des Heißgases
aus dem Feuerraum außerhalb des Schachtrohres als Inertgas abziehbar ist.
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Zur Kühlung des Inertgases (vorzugsweise auf eine Temperatur von ca.
1000 C) aus Gründen der Betriebssicherheit und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des
Inertisierungsverfahrens ist mindestens eine der Abführung von Wärme dienende Wärmetauscheinrichtung
vorgesehen.
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Anhand der einzigen Figur soll das erfindungsgemäße Verfahren an einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Inertgaserzeugers näher erläutert werden.
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Am konisch sich verjüngenden unteren Ende eines Schachtofens 1 ist
ein Drehrost 2 angeordnet, das über einen Antriebszug 3 von einem Motor 4 angetrieben
ist In den Schachtofen 1 ragt ein Schachtrohr 5 hinein, das in vorgegebenem Abstand
oberhalb des Drehrostes 2 endet. In die Mantelfläche des Schachtrohrs 5 öffnet sich
ein Beschickungsrohr 6 und das obere Ende des Schachtrohres steht über einer Ableitung
7 mit einem Kamin 8 in Verbindung.
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Der Schachtofen 1 ist mit einem Kühlmantel 9 versehen, durch den ein
Kühlmedium in nicht näher beschriebener Weise strömt, wie z. B. Wasser. Auch das
Schachtrohr kann ggf. mit einem entsprechenden Kühlmantel versehen sein.
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Unterhalb des Drehrostes ist ein mit Wasser gefülltes Aschebeku ken
10 angeordnet, aus dem die Asche in nicht näher beschriebe ner Weise abgezogen wird.
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Weiterhin ist ein von einem Primärluftgebläse 11 über eine Leitung
12 mit Luft beaufschlagter Ringverteiler 13 vorgesehen, von dem über Düsen 14 Primärluft
in den Raum unterhalb des Rostes eingeblasen wird.
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Mit dem Inneren des Schachtofens 1 steht weiterhin über eine Leitung
15 ein Sekundärluftgebläse 16 in Verbindung, das den Raum außerhalb des Schachtrohrs
5 und oberhalb des Koks K mit Sekundärluft beaufschlagen kann.
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Weiterhin ist eine Öllanze 17 vorgesehen, die der Zündung des in den
Schachtofen 1 eingebrachten Koks R dient. Da die Zündeinrichtung nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist, sind Einzelheiten nicht dargestellt. Anstelle einer
bllanze kann z. B. auch eine Gaslanze verwendet werden. Auch ist es möglich, den
Koks elektrisch über Heizelemente an der Wand des Schachtofens 1 oder des Schachtrohres
2 zu zünden.
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Von der Oberseite des Schachtofens 1 geht eine Inertgasabzugsleitung
18 aus, die zu dem zu inertisierenden Volumen führt, z. B. dem Staubaufnahmeraum
eines Silos.
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Zwischen der Inertgasabzugsleitung 18 und der Ableitung 7 bzw.
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dem Kamin 8 ist eine Verbindungsleitung 19 vorgesehen. In der Verbindungsleitung
19 und in der Inertgasabzugsleitung stromab der Abzweigung der Verbindungsleitung
19 ist jeweils eine Klappe 20 bzw. 21 angeordnet. In der Inertgasabzugsleitung 18
ist zwischen Schachtofen 1 und Klappe 21 eine Meßanordnung 22 angeordnet, die mindestens
einen 02-Fühler, einen CO-Fühler und einen Temperaturfühler aufweist und der eine
geeignete Signalverarbeitungsanordnung nachgeschaltet ist.
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Zum Betrieb der Anordnung wird über das Beschickungsrohr 6 Koks in
den Schachtofen 1 eingebracht. Während des Zündvorganges befindet sich die Klappe
20 in ihrem öffnungszustand und
die Klappe 21 in ihrem Schließzustand.
Anfänglich entsteht bei der Verbrennung Wasserdampf9 der wegen der Stellung der
Klappen 20 und 21 mit Sicherheit über den Kamin 3 abgeführt wird. Nach Abschluß
des ZUndvorgangs und somit nach Erreichen des erwünschten 02-Gehalts werden die
Klappen 20 und 21 umgeschaltet, so daß das Inertisierungsgas über die InertgasabæugsM
leitung 18 zu dem zu inertisierenden Volumen geführt werden kann. Das Inertgas enthält
C02, N2 und Reste von °2g aber im wesentlichen keinen Wasserdampf mehr9 da der über
das Be schickungsrohr 6 zugeführte Koks durch den Wärmeaustausch mit dem Schachtrohr
2, sowie durch den kleinen über das Schachtrohr 5 und die Ableitung 7 abströmenden
Heißgasteilstrom aus der Feuerung vorgewärmt und völlig getrocknet wird. Der bei
der Trocknung entstehende Wasserdampf wird aber sicher über den Kamin 3 abgeführt,
ohne daß er die Inertgasabzugsleitung 18 erreichen kann. Mittels der Meßanordnung
22 wird der °2-Gehalt ständig überwacht. Dieser muß unter 8 % liegen, sollte jedoch
zur Vermeidung eines nicht zulässigen Gehalts an Kohlenmonoxid in dem Inertgas nicht
unter 2 e absinken. Die der Meßanordnung 22 nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung
steuert zu diesem Zweck das Primärluftgebläse 11 und das Sekundärluftgebläse 16,
wobei den Gebläsen Luft unterschiedlichen 02-Gehalts zuführbar ist, indem Frischluft
oder verdrängtes Inertgas aus der Anlage oder Mischungen hiervon den Gebläsen zugeleitet
werden.
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Falls die zur Verfügung stehende Luft zu feucht ist, kann die ganze
Frischluft bzw. ein Teil derselben vorgetrocknet werden, was mit Hilfe bekannter
chemischer oder physikalischer Trocknungsanlagen möglich ist.
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Weiterhin fällt es unter die vorliegende Erfindung, wenn anstelle
wenigstens eines Teils der Frischluft die durch das Inertgas aus dem zu inertisierenden
Volumen verdrängte Luft-bzw. Gasmenge, die schon weitgehend 02-frei ist, als Brennluft
dem Schachtofen zugeführt wird. Der Sauerstoffgehalt wird dann durch die Verbrennung
mit dem im Schachtofen befindlichen Koks K weiter reduziert. Falls es dabei zur
Bildung von CO kommen sollte, kann dies durch gesteuerte Zufuhr von Sekundärfrischluft
vermieden werden. Durch Benutzung des verdrängten Gases als Brenngas kann natürlich
der Koksverbrauch erheblich reduziert werden. Bei Betrieb des Inertgaserzeugers
in einem solchen Kreislauf kann es ebenfalls zweckmäßig sein, das rückgeführte Umlaufgas
vor Einleiten in den Inertgaserzeuger physikalisch oder chemisch zu trocknen.
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Schließlich kann im Schachtofen 1 zusätzlich zum Kühlmantel 5 noch
ein Wärmeaustauschbündel 23 vorgesehen sein, falls der Kühlmantel 5 zur Abfuhr der
Wärme nicht ausreicht.
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Selbstverständlich kann die Brennluitversorgung über Leitung 12 und
15 auch von einem einzigen Gebläse her erfolgen, wenn geeignete Ventile eingeschaltet
werden.