DE357238C - Entgasungs- und Vergasungsverfahren mit Wasserkreislauf zur Kuehlung des Gases und Saettigung der Vergasungsluft - Google Patents

Entgasungs- und Vergasungsverfahren mit Wasserkreislauf zur Kuehlung des Gases und Saettigung der Vergasungsluft

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DE357238C
DE357238C DET21034D DET0021034D DE357238C DE 357238 C DE357238 C DE 357238C DE T21034 D DET21034 D DE T21034D DE T0021034 D DET0021034 D DE T0021034D DE 357238 C DE357238 C DE 357238C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/80Other features with arrangements for preheating the blast or the water vapour

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Entgasungs- und Vergasungsverfahren mit Wasserkreislauf zur Kühlung des Gases und Sättigung der Vergasungsluft. Bei dem Mondgasverfahren erfolgt .die Vergasung unter reichlichem Dampfzusatz zur Vergasungsluft, und zwar in einer Menge von etwa 3 kg Dampf auf z kg Kohlenstoff. Bisher wurde ein Teil dieser Dampfmenge durch die Vorwärmung und Sättigung von kalter Luft mittels heißen Kühlwassers, das beim Gaswaschen fällt, gedeckt. Da bei letzterem @die fühlbare Wärme des Generatorgases verlorengeht und große Wassermengen erfor.derlich sind, wird zur Erhöhung der Wärmeausnutzung die fühlbare Wärme des Generatorgases im Gegenstrom zur Erwärmung des Luftdampfgemisches verwendet, was auch die Reaktion im Generator befördert.
  • Die fühlbare Wärme, d. h. -die Eigenwärme des Gases einschließlich der Dampfwärme, beträgt infolge des h ,hei Feuchtigkeitsgehaltes .etwa 25 bis 30 Prozent der Brennstoffwärme. Davon können etwa 6 bis. 7 Prozent in dem Gegenstromüberhitzer an das Luft-Dampf-Gemisch abgegeben «-erden. Weitere 6 bis 7 Proze=nt werden aus ,dem warmen Kühlwasser in den Luftsättigungstürmen nutzbar gemacht. Der Rückgewinn beträgt sonach kaum die Hälfte der fühlbaren Wärme.
  • Noch ungünstiger stellt sich dieses Verhältnis bei der Vergasung stark wasserhaltiger Brennstoffe, wie Braunkohle und Torf, da bei deren Vergasung die fühlbare Wärme im Gas prozentual etwa die gleiche, ein Rückgewinn zur Vorwärmung des Luft-Dampf-Gemisches wegen der niedrigen Gastemperatur aber ausgeschlossen ist. Da für die Vergasung solcher Brennstoffe die Vorwärmung des Luft-Dampf-Gemisches von ausschlaggebender Bedeutung ist, wird diese in getrennt aufgestellten, direkt heizbaren überhitzern durchgeführt. Es ist einleuchtend, daß dadur'ch der wärmetechnische Nutzeffekt einer Gesamtanlage ungünstig beeinflußt wird.
  • Die Wichtigkeit einer besseren Wärmeausnutzung für diese Verfahren ergibt sich daraus ohne weiteres. Wie aus :dem Gesagten hervorgeht, stehen etwa 18 Prozent der Brennstoffwärme als warmes Kühlwasser zur Verfügung, und diese würden vollauf genügen, um den Gesamtbedarf an Dampf für die Vergasung zu decken. Beti dem bisher ausgeübten Verfahren muß man sich aber mit einer Ausnutzung von etwa % ,dieser Wärme begnügen. Es ist dies dadurch erklärlich, daß wohl die Wärmemengen vorhanden sind, aber bei so niedrigen Temperaturen, daß eine entsprechende Ausnutzung nicht möglich ist. Es ist hierbei einerlei, ob man nur einen Kühlturm verwendet oder deren zwei, einerlei, ob man hierbei das Warmwasser des ersten Turmes allein zur Beaufschlagung des Luftturmes verwendet oder das Gesamtwasser beider Kühltürme oder Kühltürme mit bewegten oder unbewegten Einbauten verwendet und auch die Aufenthaltszeit des Wassers in den Türmen zwangsweise verlängert. Alle solche Maßnahmen können. wohl geringfügige Verbesserungen bringen, aber eine technische Lösung der Aufgabe stellen sie nicht dar.
  • Zur Begründung dieser Tatsache mag kurz folgendes ausgeführt werden: Die Dampfmenge, welche i cbm Luft bei verschiedenen Temperaturen und bei vollständiger Sättigung aufzunehmen vermag, wird -mit steigender Temperatur immer größer und erreicht bei ioo° den Wert Unendlich. Wenn man daher den Dampfgehalt von i cbm Luft oder den entsprechenden Wärmeinhalt zeichnerisch darstellt, so verläuft diese Linie asymptotisch, wie in Linie z (Abb. i der Zeichnungen) dargestellt ist. Bei der Entgasung entfallen für i cbm Luft je nach der Kohlenart etwa 1,7 bis 1,9 cbm Gas. Dieses Gas folgt ungefähr den gleichen Sättigungsgesetzen, und wenn man eine mittlere Ausbeute von 1,8 cbm annimmt, so erhält fnan als Wärmeinhalt die Linie 2, deren Wagerechte das i,8fache derjenigen der Linie i ist. Andererseits verläuft dien Wärmeinhalt einer bestimmten Wassermenge nach einer Geraden; verschiedene solcher Linien sind in Abb. i für wechselnde Wassermengen eingetragen worden. Will man nun die theoretisch notwendige Kühlwassermenge für diezugrundegelegteni,8chm Gas ermitteln, so verbindet man den Punkt rz der Anfangstemperatur etwa 82° mit dem Punkt b der gewünschten Endtemperatur und erhält so die Gerade 3; diese ist parallel der Geraden für etwa 16 1, somit 16 : z,8 = 9 1 je Kubikmeter Gas. Tatsächlich benötigt man erheblich größere Wassermengen, weil die Anfangstemperatur des Wassers nicht mit der Endtemperatur des Gases und die Anfangstemperatur des Gases nicht mit der Endtemperatur des Wassers übereinstimmt. Da aber die vom Gas abgegebene und vom Wasser aufgenommene Wärme einander gleich sein müssen, so müssen die Endpunkte der Wärmeinhaltslinie des Wassers zwischen Parallelen durch a und b liegen; auf der Schaulinie Abb. i ist ac parallel bd und cd (4.) parallel ab (3) : andererseits muß aber der Wärmeinhalt des Wassers in jedem einzelnen Kühlabschnitt des Vorganges kleiner sein als der Wärmeeinhalt des Gases, so daß die Linie ced, die das Parallelogramm abcd des Kühlvorganges abschließt, links von der Linie 2 liegen muß und diese an keinem Punkt schneiden darf, also im günstigsten Falle eine Tangente sein kann. Danach ergibt sich der ungefähre Verlauf derLinie4 nach den Erfahrungen, wie in Abb. i dargestellt.
  • Ähnlich, aber natürlich im umgekehrten Sinne liegen die Verhältnisse bei der SättigUng von Luft mit Warmwasser. Die Bedingung ist dann, .daß ein ordnungsgemäß verlaufenrler Sättigungsvorgangs nur dann bestehen kann, wenn der Wärmeinhalt des wärmeabgebenden Wassers stets in allen Abschnitten größer als der durch die Linie i bestimmte ist, wenn also die Wasserbedarfslinie 4 rechts von der Linie i liegt und dieselbe gleichfalls nicht schneidet. Tritt dieses ein (in Abb. i z. B. Punkt e), so kann eine Sättigung nicht mehr stattfinden, und eine vollständige Ausnutzung der im Wasser zur Verfügung stehenden Wärme ist unmöglich. Zahlreiche Versuche haben nun gezeigt, daß diese Störung außerordentlich leicht eintritt, besonders in dem gegebenen Falle, wo das Wasser einerseits als Kühlwasser und andeterseits als Sättigungswasser dienen soll, «-o also -die Wasserbedarfslinie den Raum zwischen den Linien i und 2 nicht überschreiten darf. Die Praxis hat sich wegen dieser Schwierigkeiten bisher damit begnügt, nur etwa l/. der Wärme des Kühlwassers nutzbar zu machen, und erst eingehende praktische Versuche, verbunden finit theoretischen Erwägungen, haben dazu geführt, eine Lösung zu finden.
  • Diese liegt, wie man an Hand der Abb. i erkennen kann, darin, die Linie d. durch eine gebrochene (5, 6) zu ersetzen, die vollstänr_lig in dem Zwischenraum i, 2 bleibt, und also sowohl die Kühlung als auch die Sättigung in mehreren Abschnitten mit verschiedenen Wassermengen vorzunehmen, so daß der Verlauf beispielsweise durch die Linie 5 und 6 gekennzeichnet ist. Man wird also einen besseren Wärmeaustausch nur -dadurch erreichen, daß man die Sättigung :der Luft statt wie -bisher in einem Vorgang nun in mehreren Abschnitten und mit jeweils (in -den einzeinen Abschnitten) so bemessenen Wassermengen durchführt, d.aß die Wärmeinhaltslinien für das jeweilige Kühlwasser in dem Raum zwischen den Linien i und 2 bleibt.
  • Eine für die bisher übliche Durchführung des Mondgasprozesses geeignete Vorrichtung ist in Abh. 2 dargestellt.
  • Das in dem Gaserzeuger a entstandene Gas wird zu dem Teerwascher b und dem Amnioniakwascher c geleitet, wo es von den Nebenerzeugnissen befreit wird. Es verläßt den Ainmoniakwasdher mit einer Temperatur, die seinem Taupunkt entspricht und etwa z%vischen 7o bis 8o° liegt. Bei dieser Temperatur enthält das Gas sehr viel Feuchtigkeit, so daß eine Kühlung notwendig ist, die in bekannter Weise in den beiden Kühltürmen d und e nacheinander erfolgt.
  • Das warme Kühlwasser des ersten Kühlturmes d wird auf dem Luftsättigungsturm f aufgegeben, wo .es im Gegenstrom zu der Vergasungsluft, die von dem Gebläse h eingeblasen wird, niedergeht und seine Wärme in der Hauptsache abgibt. Das unten auffallende gekühlte Wasser wird im Kreislauf wieder auf den Kühlturm d aufgegeben. Für diesen Kreislauf dienen die beiden Umlaufpumpen lt. Das Kühlwasser aus dem zweiten Kühlturin e durchströmt zwecks: Kühlung einen Kaminkühler g, tun im gekühlten Zustand wieder in den Kreislauf-Pumpeni- zurückzukehren. Zn Abb. 3 ist die Ausgestaltung des Kühlvorganges nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das warme Kühlwasser vom Gaskühler d durchströmt einen Luftsättigungsturm f= in derselben Weise, wie vorstehend beschrieben. Das warme Kühl-«,assevon dem zweiten Kühler e wird jedoch nicht unmittelbar auf den Kaminkühler geleitet, sondern auf einen anderen Luftsättigungsturm f, und erst von dort aus zum Kaminkühler. Die beiden Luftsättigungstürme sind hinsichtlich des Luftweges derart hintereinandergeschaltet, daß die Vergasungsluft vorn Gebläse 1z zuerst den Luftsättigungsturm f1 und dann den Luftsättigungsturm f @ durchströmt. In dem Turm fr hat sich hie Luft bereits erwärmt und entzieht deshalb in dein Turm f_ .dem zur Sättigung dienenden Wasser weniger Wärme. Die Folge davon ist, daß die Sättigrttngstemperatur erhöht und die je Kubikmeter Luft aufgenommeneDampfmenge größer wird. Die geringere Abkühlung, die das nachträglich wieder zur Kühlung benutzte Wasser in dem Luftsättiger f, erfährt, macht für die Kühlung selber das Umlaufen einer entsprechend größeren Wassermenge erforderlich.
  • Mit Rücksicht auf die bei diesen Austauschvorgängen unvermeidlichen Wärmeverluste liegt die Luftsättib ngstemperatur in der Praxis meist niedriger als die Gasanfangsteniperatur, nämlich um 5° oder mehr, entsprechend Punkt f in der Schaulinie Abb. i. Je nach der Gasanfangstemperatur wird die nach vorstehendem erreichbare Luftsättigungsteniperatur für die Vergasung nicht genügen. Für diesen Fall soll nach der Erfindung eine noch höhere Sättigungstemperatur dadurch erreicht werden, daß das vom Kühtprozeß koininende Wasser oder ein Teil desselben vor der Aufgabe in den Luftsättigungsturm durch rrwärmung auf eine höhere Temperatur gebracht wird. Hierzu kann zweckmäßig die fühlbare Wärme des abziehenden Generatorgases verwendet werden. Es erscheint dies beim ersten Anblick widersinnig, weil die Verwendung des Kühlwassers im Luftsättigungsturm ja den Zweck verfolgt, dem Wasser Wärme zu entziehen und es so für einen dauernden Kühlprozeß brauchbar zu machen. Wenn man nun diesem Wasser noch Wärme vorher zuführt, so erscheint es naheliegend, daß die Abkühlung nur um die gleiche Wärmemenge wie vorher, also auf eine höhere Wasserendtemperatur, möglich wäre, was den Kühlprozeß ungünstig beeinflussen müßte. Dies trifft auch zu, solange man die Wassermenge und Wassertemperatur nicht genau den durch dieVersuche gewonnenen Erfahrungen anpaßt.
  • Tut maildies aber, so wird man beim Sättigungsprozeß trotz der höheren Wasseranfangstemperatur keine höhere, sondern gleichbleibende, unter Umständen sogar geringere Wassertemperaturen erzielen. Die Ai:-wärmung eines Wassers, das zur Sättigung von Luft dienen soll, ist an sich ein naheliegender Gedanke, aber im vorliegenden Falle, wo es sich um eine Verbindung von Sättigung und Kühlung handelt, nur unter ganz bestimmten Bedingungen, die eben durch eingehende Versuche festgelegt wurden, anwendbar. Es wird dadurch nicht nur der Zweck erreicht, .die Endtemperatur der Luft zu erhöhen, sondern zugleich den Wärmerückgewinn -der sonst verlorenen Wärme des Kühlwassers erheblich zu steigern und so den wärmetechnischen Wirkungsgrad der Gesamtanlage zu verbessern.
  • In Abb. 4. ist die Ausgestaltung einer Anlage nach Maßgabe dieser Erfindung dargestellt, indem wieder Abb.2 als Vergleich herangezogen wird. Das vom Gaskühler d kommende warme Kühlwasser wird durch einen Gegenstromüberhitzer l geschickt, der in den Gas-,veg zwischen dem Gaserzeuger a und dem Teerwascher b eingeschaltet wird. Der Überhitzer ist in Abb. @ in größerem Maßstabe dargestellt. Das .dadurch auf eine höhere Temperatur gebrachte Kühlwasser gelangt sodann in den Luftsättigungsturm f und v(,llführt den üblichen Kreislauf.
  • Bei der Vergasung sehr minderwertiger Stoffe und insbesondere sehr waserreicher Brennstoffe wird aber das Gas nach dem Veriassen des Gaserzeugers a. oft nicht genügend Wärme enthalten, um diese Überhitzung des Kühlwassers durchführen zu können. Man wird daher in einem solchen Falle andere Zi'ärmequellen heranziehen. Entweder wird man die Abgase- der unmittelbar gefeuerten t'berhitzer oder auch unmittelbar gefeuerte Vorwärmer verwenden. Es würde in diesem Falle zwar für die Vorwärmung .des Wassers Wärme aufgewendet werden müssen, dieser \@'ärnieaufwand ist jedoch erheblich geringer, als wenn man die entsprechende Menge Dampf zur Sättigung der Vergasungsluft herstellen wollte. Schließlich ergibt sich noch eine Mög@ichkeit zur Erreichung höherer Luftsättigungsteinperaturen, die darin besteht, die noch unricsättigte Luft oder auch die bereits teilweise gesättigte Luft vor Eintritt in den Luftsätti--ingsturm zu erhitzen. Auch das kann zweckmäßig durch die fühlbare Wärme der abziehenden Generatorgase geschehen.
  • In Ab-b.6 ist die Ausgestaltung wieder unter Zugrundelegung der.Abb.2 dargestellt. Die von der Luftpumpe h kommende Vergasungsluft wird durch einen Vorwärmer -in geschickt (Abb. 7) und in diesem durch die fühlbare Wärmedes Gases beim Austritt aus dem Gaserzeuger a vorgewärmt, bevor diese Vergasungsluft in den Luftsättigungsturm f eintritt. Der Vorwäriner besitzt eine Zwischenwand p zur zwangsweisen Führung der Luft. Auch hier kann der Fall eintreten, daß das Gas die notwendige Wärme nicht besitzt, um dieseVorwärmung.auszuführen, undkannauch in diesem Falle zweckmäßig eine Vorwärmung durch Abgase oder unmittelbare Befeuerung stattfinden. Die hierfür aufzuwendende Wärme wird aber in jedem Falle .geringer sein als diejenige, welche man benötigt, um die entsprechende Dampfmenge herzustellen.

Claims (3)

  1. PATf-NT-ANSPRÜciiE: i. Entgasungs- und Vergasungsverfahren mit Wasserkreislauf zur Kühlung des Gases und Sättigung ,der Vergasun sltift dadurch gek n`zeic"net;Täl diedurc s aus .den Kühlern (d, e) kommende Wasser bewirkte Luftsättigung in mehreren Stufen vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Patentanspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wasserkreislauf zwischen dem Kühler (d) und dem Luftsättiger (h) eine Vorwärmung erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach Patentanspruch x, dadurch gekennzeichnet, .daß die durch die Luftpumpe (k) zugeführte Vergasungsluft vor ihrem Eintritt in den Sättiger (f) durch einen Vorwärmer (in) geleitet wird.
DET21034D 1916-09-16 1916-09-16 Entgasungs- und Vergasungsverfahren mit Wasserkreislauf zur Kuehlung des Gases und Saettigung der Vergasungsluft Expired DE357238C (de)

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