DE3213394C2

DE3213394C2 - Vergaser für die Erzeugung von brennbaren Gasen aus festen organischen Stoffen

Info

Publication number: DE3213394C2
Application number: DE3213394A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 7290 Freudenstadt Ebert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-10
Filing date: 1982-04-10
Publication date: 1984-05-17
Also published as: DE3213394A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vergaser für die Erzeugung von brennbaren Gasen aus festen organischen Stoffen, die nicht in bestimmter stückiger Form vorliegen müssen. Der Vergaser verwendet im Bereich der Vergasungszone wenigstens eine seitliche Düsenhohlschiene (3), die eine konkave Fläche (6) aufweist. In dieser Fläche (6) sind mehrere Reihen von Düsen (10) angeordnet, durch die vorgewärmte Luft in das Verga ser innere strömt. Die Strahlrichtungen der Düsenreihen schneiden sich in einer parallel zur Düsenhohlschiene verlaufenden Geraden, so daß in diesem Bereich sehr hohe Temperaturen erreicht werden können. Der Vergaser läßt sich im unterstöchiometrischen und stöchiometrischen Betrieb zur Gaserzeugung oder zur Wärmeerzeugung verwenden.

Description

— daß die die Einschnürung (8) bildende, nach innen gerichtete Fläche (6,7) des Hohlprofils (3,4) konkav ausgebildet ist; und

— daß an dieser Fläche (6, 7) wenigstens zwei Düsenreihen derart übereinander angeordnet sind,

— daß sich ihre Düsenstrahlrichtungen schneiden.

2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da£. der Füllschacht (1) im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist, and daß die Einschnürung (8) von zwei einander gegenüberliegenden, langgestreckten Düsenhohlschienen (3,4) gebildet wird, die als Einschöbe in den Vergaser eingesetzt sind.

3. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitig in die Düsenhohlschienen (3,4) gelochte Zuleitungsrohre (11) eingeschoben sind, die im Abstand der Düsen (10) Löcher (22) aufweisen, über die den Düsen (10) die erforderliche Luft zugeführt wird.

4. Vergase- nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

— daß jede der Düsennohlsch'enen (3, 4) innen durch Querwände (20) in mehrere Kammern (21) unterteilt ist;

— daß sich in jeder Kammer (21) wenigstens ein Loch (22) eines Zuleitungsrohres (11) befindet; und daß jeder Kammer (21) wenigstens eine Düse (10) zugeordnet ist.

5. Vergaser nach einem der Ansprüche 2 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenhohlschienen (3, 4) durch eine waagerechte Trennwand (16) innen in einen oberen Bereich (17) für die Primärluft und in einen unteren Bereich (18) für die nach unten austretende Sekundärluft unterteilt ist.

6. Vergaser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Bereich (17, 18) der Düsenhohlschiene (3,4) wenigstens ein Zuleitungsrohr (11) angeordnet ist.

7. Vergaser nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querwände (20) und die waagerechte Trennwand (16) gemeinsam mit den eingeschobenen Zuleitungsrohren (11) auswechselbarsind.

8. Vergaser nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsrohre (11) einer Düsenhohlschiene (3, 4) unterschiedlich große Durchmesser haben.

9. Vergaser nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Düsenhohlschienen (3, 4) jeweils ein nach unten abstehender Giührechen (23) angebracht ist, der mit seiner unteren Kante auf dem Boden (5) des Vergasers aufliegt.

10. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dein Hohl-Drofil bzw. an den Düsenhohlschienen (3, 4) jeweils

ein zusätzliches Herdeinschnürungsbiech (13) als Verlängerung der konkaven Fläche (6,7) angebracht ist.

11. Vergaser nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungsrohre (11) für die Luftzufuhr mit einem Kompressor in Verbindung stehen, der die Luft in Intervallen stoßweise in -die Zuleitungsrohre (11) und die Düsen (10) der Düsenhohlschiene (3,4) preßt.

12. Vergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich der Einschnürung (8) und/oder an Herdeinschnürungsblechen (13) zur Zündung des Brennstoffes langgestreckte Glühleisten (14, 15) angebracht sind, die eine lnduktions- oder Widerstandsheizung enthalten.

Die Erfindung betrifft einen Vergaser gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Vergasung von festen organischen Stoffen, beispielsweise zur Vergasung von Holz, sind Vergaser bekannt, deren Verbrennungsluft vorgewärmt mehreren im Vergaser zugeordneten Düsen zugeführt wird. Die Düsen können an eiri-im Randdüsenrohrring angeordnet sein, der eine Einschnürung innerhalb des Vergasers bildet. Im Bereich dieser Einschnürung findet die Vergasung statt.

Ein entsprechend ausgebildeter Vergaser ist aus der FR-PS 9 90 648 bekannt, der ein ringförmiges Hohlprofil mit mehreren nach innen gerichteten Düsen im Bereich der Einschnürung hat. Die Düsen sind bei dem als Zündeinrichtung ausgebildeten Ring so angeordnet, daß sie waagerecht und schräg nach oben gerichtet sind. Für die Funktion eines derartigen Vergasers muß die Voraussetzung erfüllt sein, daß Holz oder Kohle stückig bzw. die organischen Stoffe brikettier sind und eine der Herdeinschnürung entsprechende Größe aufweisen. Wird das zu vergasende Material nicht in der geeigneten Form zugeführt, so kann eine kontinuierliche Vergasung nicht erreicht werden.
Die bekannten Vergaser haben den Nachteil, daß das Vergasungsverfahren nur für bestimmte Stoffe geeignet ist, die in brikettierter Form zugeführt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vergaser zu schaffen, der universell für die Vergasung von festen organischen Stoffen verwendet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Vergaser der eingangs genannten Gattung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen erhalten.

Die konkave Ausbildung der Innenfläche im Bereich der Einschnürung und die spezielle Anordnung der Düsen für die Luftzufuhr gewährleisten, daß verschiedenartige organische Stoffe auch in nichtbrikettierter Form problemlos vergast werden können. Die sich schneidenden Düsenstrahlen wirken wie ein »thermisches Messer«, so daß beispielweise auch große Holzteile vergast werden können.

Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der Füllschacht im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist, und daß die Einschnürung von zwei einander gegenüberliegenden, langgestreckten Düsenhohlschienen ge-

b5 bildet wird, die als Einschöbe in den Vergaser eingesetzt sind, und deren Düsen so ausgerichtet sind, daß sich die Düsenstrahlrichtungen von einander gegenüberliegenden Düsen in einem Brennpunkt schneiden. Die Düsen-

hohlschienen sind als langgestreckte Einschöbe ausgebildet und können gegebenenfalls auf sehr einfache Weise ausgetauscht werden. Die Einschnürung erstreckt sich bei dieser bevorzugten Ausführungsform über die gesamte Breite des Vergasers. Die Düsenhohlschienen können beispielsweise jeweils drei Düsenreihen haben, die so zueinander geneigt sind, daß sich ihre Strahlrichtungen in einer parallel zur Düsenhohlschiene verlaufenden Linie schneiden. Die Düsen beider Düsenhohlschienen können so angeordnet sein, daß sich für sämtliche Düsen eine gemeinsame Schnittlinie ergibt, die vorzugsweise in der Mitte zwischen den beiden Düsenhohlschienen verläuft.

Die in den Düsenhohlschienen vorgesehenen Düsen können als einfache Düsenöffnungen ausgebildet sein, denen die Luft über Zuleitungsrohre zugeführt wird. Die Zuleitungsrohre sind als gerade Rohre innerhalb der Düsenhohlschine angeordnet und bestitzen jeweils im Bereich der Düsenöffnungen Löcher, aus denen die Luft in den Hohlraum der Düsenhohlschiene und von dort zu den Düsenöffnungen gelangt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dali jede der Düsenhohlschienen innen durch Querwände in mehrere Kammern unterteilt ist; daß sich in jeder Kammer wenigstens ein Loch eines Zuleitungsrohres befindet; und daß jeder Kammer wenigstens eine Düse zugeordnet ist. Dabei sind die Löcher in den Vorwärmrohren mit Abstand und nicht unmittelbar hinter den Düsen angeordnet. Die aus dem Rohr in die einzelnen Kammern strömende Luft wird zunächst in den Kammern verwirbelt und gelangt erst dann durch die Düsen in den Vergaserinnenraum. Durch die Verwirbelung der Luft in den einzelnen Kammern wird eine besonders gute Lufterwärmung erreicht

Die Düsenhohlschienen können auch so ausgebildet sein, daß sie durch eine waagerechte Trennwand in einen oberen Bereich für die Primärluft und in einen unteren Bereich für die Sekundärluft unterteilt sind. Die Primärluft wird für den eigentlichen Vergasungsvorgang zugeführt, dagegen dient die Sekundärluft dazu, das unter Frimärluft entstehende Gas abzubrennen. Dieses Vergasungsverfahren kann als Semigasverfahren bezeichnet werden, während als Vollgasverfahren das Vergasungsverfahren bezeichnet werden kann, welches zur Erzeugung von brennbarem Gas dient. Beim Vollgasverfahren erfolgt lediglich eine Primärluftzufuhr im unterstöchiometrischen Bereich. Beim Semigasverfahreri wird dagegen zusätzlich Sekundärluft zugeführt, so daß insgesamt eine Luftzufuhr im stöchiometrischen Bereich erfolgt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Zuleitungsrohre für die Luftzufuhr mit einem Kompressor in Verbindung stehen, der die Luft in Intervallen stoßweise in die Zuleitungsrohre und die Düsen der Düsenhohlschiene preßt. Diese intermittierende Luftzufuhr begünstigt ein homogenes Vergasen selbst bei Verwendung von großstückigem Brennstoff.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Prinzip des erfindungsgemäße Vergasers, Fig. 2 einen Schnitt ABder Darstellung von Fig. I,

F i g. 3 eine perspektivische Darstellung einer Düsenhohlschiene,

F i g. 4 einen Querschnitt durch die Düsenhohlschiene von Fig.3 und

Fig.5 die Anordnung der Trennwände und Zuleitungsrohre innerhalb der Düsenhohlschiene von F i g. 3.

Der in Fig. 1 stark vereinfacht dargestellte Vergaser besteht aus einem Füllschacht 1, einer Abdeckung 2, zwei Düsenhohlschienen 3, 4 und einem Boden 5, über den das entstehende Gas nach außen entweicht. Die Einrichtungen zum Abführen des entstehenden Gases sind nicht Gegenstand der Erfindung und daher nicht näher dargestellt. Das Gas kann in herkömmlicher Weise über ein oder mehrere Rohre nachgeschalteten Einrichtungen zugeführt werden.

Die Innenflächen 6,7 der Düsenhohlschienen 3,4 sind wenigstens teilweise konkav ausgebildet und weisen mehrere nach innen gerichtete Düsen auf, über die in den Bereich der Einschnürung 8 Luft zugeführt wird. Das entstehende Gas strömt in der angegebenen Pfeilrichtung 9 nach außen.

In F i g. 2 ist die Lage der Düsen ϊθ ersichtlich, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in drei Reihen an den Innenflächen 6 bzw. 7 der Düsenhohlschiene 3 bzw. 4 angeordnet sind. Die Luftzufuhr zu άχ\ Düsen 10 erfolgt über Zuleitungsrohre U, die in die Üü" enhohlschienen 3,4 eingesetzt sind.

Der im Querschnitt rechteckig ausgebildete Vergaser besitzt seitliche Öffnungen 12, an denen die Düsenhohlschien:.n 3, 4 und/oder die Zuleitungsrohre 11 eingeschoben werden können. Zur Anpassung an unterschiedliche Betriebsarten lassen sich die Düsenhohlschienen auf einfache Weise auswechseln.

Die in F i g. 3 dargestellte Düsenhohlschiene 3, 4 ist mit einem zusätzlichen Herdeinschnürungsblech 13 versehen, mit dem eine zusätzliche Einschnürung erreicht werden kann. Die Herdeinengung und die Zahl der Düsen können auf die Saugleitung eines Gasmotors eingestellt werden. Die gewünschte Herdeinengung wird durch entsprechend breite Herdeinschnürungsbleche 13 erzielt. Eine weitere Anpassung erfolgt durch das Einschieben entsprechender Zuleitungsrohre 11, die im Durchmesser und deren Löcher an die jeweiliger; Erfordernisse angepaßt sind.

Die Herdeinschnürungsbleche 13 sind aus großen, hitzeüeständigen Blechen mit äußeren Glühleisten 14 gefertigt. In die Glühleisten 14 der Herdeinschnürungsbleche 13 sowie in eine an den Düsenhohlschienen 3, 4 befindliche Glühleiste 15, kann eine IriHuktionsheizung oder eine Widerstandsheizung zum Start einer schwierig in Gang kommenden Vergasung eingebaut sein.

Der in Fig.4 dargestellte Querschnitt einer Düsenhohlschiene 3, 4 zeigt insbesondere die Strahlrichtung für die aus den Düsen 10 ausströmende Luft. Die Luftstrahlen schneiden sich entlang einer Schnittlinie, die hier als Brennpunkt /-"dargestellt ist. Die gebündelten Luftstrahlen wirken wie ein Schneidbrenner, so daß dies'· A..oidnung als thermisches Messer bezeichnet werden kann.

Im unteren Bereich kann die Düsenhohlschiene 3 durch eine waagerechte Trennwand 16 in einen oberen und einen unteren Bereich unterteilt sein. Der obere Bereich 17 dient zur Zufuhr der Primärluft, während der untere Bereich 18 für die Zufuhr der Sekundärluft vorgesehen ist. Die Primärluft strömt gebündelt in den Brennraum zur Gaserzeugung. Die Sekundär'ufi wird in Pfeilrichtung 19 dem erzeugten Gas zugesetzt, wodurch ein Abbrennen des Gases erreicht wird. In diesem Fall arbeitet der Vergaser als Ofen.

Fig. 5 zeigt im wesentlichen den inneren Aufbau einer Düsenhohlschiene 3. die innen durch mehrere Querwände 20 in mehrere Kammern 7\ nniprtpilt ict li.H»r

Kammer 21 ist wenigstens ein im Zuleitungsrohr 11 befindliches Loch 22 zugeordnet. Aus den Löchern 22 strömt die Luft in die einzelnen Kammern 21. Aus diesen Kammern 21 strömt die Luft dann durch die hier nicht dargestellten Düsen in das Innere des Vergasers, j Die in den Zuleitungsrohren 11 vorgesehenen Löcher fluchten nicht mit den Düsenöffnungen, sondern sind vorzugsweise von diesen abgewandt. Durch diese Anordnung wird eine Luftverwirbelung in den Kammern 21 erzielt, die eine bessere Vorwärmung der Luft ermöglicht.

An der Unterseite der Diisenhohlschiene 3 ist ein Glührechen 23 angebracht, der die Diisenhohlschiene 3 gegenüber dem Boden 5 des Vergasers abstützt. Die auf dem Boden 5, der als Keramikboden ausgebildet sein i> kann, noch nicht ausgegasten Kohlenwasserstoffpartikel werden zusammen mit Asche durch diesen Glührechen bzw. Stützrechen im Gasstrom mitgerissen. Im Bereich der glühenden Stege 24 kann dann gegebenenfalls eine vollständige Ausgasung und Krackung des Gases >» erfolgen. Der Abstand der Stege 24 richtet sich nach der Größe des Verbrennungsgutes. zum Beispiel bei Sagemehlkorngröße wird ein enger kammartiger Glührechen 23 eingeschoben.

Abhängig von der Größe des Füllschachtes werden ?■> eine oder zwei gegenüberliegende Düsenhohlschienen eingeschoben. Die Verwendung von Zuleitungsrohren ist nicht unbedingt erforderlich, jedoch kann mit den Zuleitungsrohren eine verbesserte Lufterwärmung und eine gleichmäßigere Verteilung der zugeführten Luft auf die verschiedenen Düsen der Düsenhohlprofilschiene erreicht werden.

Die Düsenhohlschiene besteht aus hitzebeständigem Stahl, sonstigen hitzebeständigen Legierungen, aus keramikbeschichtetem Metall oder aus Keramik. Die Luftzufuhr zur Düsenhohlschiene erfolgt über die Zuleitungsrohre, die an ein Gebläse oder einen Kompressor I™ angeschlossen sind. Durch eine Luftzufuhr in kurzen

aufeinanderfolgenden Intervallen läßt sich das Zerfallprodukt im Bereich der Feuerzone aufrütteln. Dies kann beispielsweise bei Verwendung von Kartonagen als Brennstoff günstig sein, da diese zum Verstopfen des Herdteiies neigen.

Der Vergaser kann in der Semigaseinstellung — Abbrennung des erzeugten Gases durch Sekundärluftzufuhr — zur Gewinnung von Prozeßwärme für Absorber, wie Kessel. Glühofen und Wärmekraftmaschinen mit äußerer Verbrennung eingesetzt werden. Durch die Krackung des Abfalls bei Temperaturen bis zu 900⁰C bleibt das Abgas rauchfrei.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vergaser für die Erzeugung von brennbaren Gasen aus festen organischen Stoffen, der einen Füllschacht und eine im unteren Bereich des Füllschachtes angeordnete Einschnürung hat, die wenigstens aus einem Hohlprofil mit nach innen gerichteten Düsen besteht, dadurch gekennzeichnet,