DE4435906C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergasung von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches und auf einen Feststoffvergasungs­ heizkessel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 3.

Ein gattungsbildendes Verfahren ist aus der EP 155 607 bekanntgeworden.

Bei diesem bekannten Verfahren wird aber das ge­ sammelte Gas unterhalb des Rostes in eine Brenn­ kammer geführt, in der ein Flammrohr angeordnet ist, wobei somit die durch den Rost nach unten hin aus­ tretenden Brenngase gezwungen sind, außermittig in das Flammrohr einzutreten, wobei sie dabei an einem innerhalb eines Rohrstutzens angeordneten Stütz­ brenner vorbeifließen müssen, der zur Zündung der im Flammrohr zu verbrennenden Gase bestimmt ist.

Bei dieser bekannten Anordnung ist ein sehr groß­ räumiger Brennraum vorhanden, wobei diesem Brenn­ raum natürlich von außen Luft zugeführt werden muß. In diesem Bereich der Luftzuführung können Kurz­ schlußerscheinungen zwischen der Frischluft und den Brenngasen auftreten, die zu Explosionen im Kessel führen können.

Ein gattungsbildender Kessel wird ebenfalls in der EP 155 607 beschrieben, wobei hier der Brennraum als großer Raum ausgebildet ist, in dem im unteren Bereich die von einem Gebläse beschickte Frischluft­ leitung einmündet.

Gegenüber diesem zum Stand der Technik gehörenden Verfahren und dem zur Durchführung des Verfahrens dienenden Kessel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Feststoffvergasungsheizkessel zu schaffen, bei welchem ein Kurzschluß zwischen Luft und Gas vermieden wird und dadurch eine gefahr­ lose aber geregelte Verbrennung der erzeugten Gase erreicht wird.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 und 3 erläutert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch den Feststoffvergasungsheizkessel gemäß An­ spruch 4 gelöst und in den Ansprüchen 5 bis 9 sind vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Kessels er­ läutert.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei dem erfindungsgemäßen Kessel das Gas unterhalb des Rostes in eine Gassammelkammer fließt. Da diese Gassammelkammer vor dem Gasbrenner liegt, kann sich das Gas ausdehnen und entspannen und die ersten größeren Staubanteile können sich absetzen.

In die Gassammelkammer wird keine Verbrennungsluft zugeführt, so daß auch hier kein Verbrennen statt­ finden kann, sondern das heiße Gas fließt weiter zu einem Gasführungsrohr und zu einer Gas-Luft- Mischkammer. Die Verbrennungsluft wird um das Gas­ führungsrohr herum der Gas-Luft-Mischkammer zugeführt, wobei vorzugsweise die Fließgeschwindigkeit der Luft im Bereich des Eintritts in die Gas-Luft-Mischkammer dadurch erhöht wird, daß der Luftkanal hier relativ schmal ausgebildet ist. Dadurch, daß die Luft die heißen Gase, die sich im Gasführungsrohr gesammelt haben, umfließt, erfolgt eine Anwärmung der Luft und dadurch, daß gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung die eigentliche Brennkammer die Gassammel­ kammer durchquert, erfolgt eine Aufheizung der Brenngase, was insgesamt zu einer besseren Ver­ brennung führt.

Durch die Anordnung der Luftzuführung und der Zu­ führung der Brenngase zu dem Gasbrenner erfolgt eine gute Vermischung der Gase, was für die Ver­ brennung von Bedeutung ist.

Die eigentliche Brennkammer liegt im Inneren der Gassammelkammer und zwar oberhalb oder unterhalb der Aschekammer.

Der wesentliche Vorteil dem erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ist darin zu sehen, daß ein Kurzschluß zwi­ schen Luft und Brenngasen nicht erfolgen kann und daß die Strahlungswärme der eigentlichen Brenn­ kammer ausgenutzt werden kann, um einmal die Gase in der Gassammelkammer aufzuheizen, dann aber auch der Vergasungsprozeß oberhalb des Rostes durch die von unten vorhandene Wärme unterstützt wird und daß schließlich die Abstrahlungswärme der Brennkammer bis in die Aschekammer hineinragt, so daß auch die restlichen Kohlenstoffteile in der Asche ausge­ glüht werden.

Hierbei kann auch gemäß der Erfindung so vorgegangen werden, daß die Aschekammer oberhalb der Brenn­ kammer liegt, wodurch diese Wärmeeinwirkung auf die Asche noch erhöht wird.

Innerhalb der Wege des Gases und sogar innerhalb der Brennkammer sind Prallbleche angeordnet, die dazu führen, daß Staubpartikelchen innerhalb der Gase leicht abgeschieden werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung gehen aus der nachfolgen­ den Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. Die Zeichnungen zeigen dabei in

Fig. 1 schematisch einen Aufriß eines Fest­ stoffvergasungsheizkessels, in

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt durch die Anordnung der Brennkammer innerhalb der Gassammelkammer, in

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie A - A in Fig. 2, in

Fig. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kessels, bei wel­ chem die Aschekammer oberhalb der Brennkammer liegt, in

Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Kessel, bei welchem die Zuführung des Gases aus der Gassammelkammer zur Brennkammer über ein Gaszuführungsrohr erfolgt, in

Fig. 6 eine Anordnung in größerem Maßstab zur Verdeutlichung der Gaszuführung über ein Gaszuführungsrohr und in

Fig. 7 in größerem Maßstab die Anordnung der Aschekammer oberhalb der Brenn­ kammer bei Zuführung des Gases über ein Gaszuführungsrohr.

In Fig. 1 ist ein Feststoffvergasungsheizkessel dar­ gestellt, der einen Fülltrichter 1 aufweist, an den sich eine Vergasungskammer 2 anschließt, die ober­ halb eines Rostes 3 angeordnet ist. In der Zeich­ nung sind schematisch die im Bereich der Verga­ sungskammer 2 mündenden Luftzuleitungen 4 erkennbar und der Rost 3 kann als Schwenkrost oder Pendelrost ausgebildet sein. Das Druckausgleichsrohr ist in der Zeichnung nicht zu erkennen.

Unterhalb des Rostes befindet sich eine Brennkammer 8, in der die durch die Vergasung der Feststoffe gebildeten Gase verbrannt werden, wobei unter­ halb der Brennkammer 8 eine Aschekammer 6 vor­ gesehen ist. Soweit ist der Feststoffvergasungs­ heizkessel entsprechend dem Stand der Technik aus­ gebildet und die durch die Verbrennung der Gase entstehenden heißen Abgase werden vorzugsweise durch eine Wärmerückgewinnungsanlage 7 geführt.

Gemäß der Erfindung ist unterhalb des Rostes eine Gassammelkammer 5 ausgebildet und innerhalb der Gassammelkammer 5 die Brennkammer 8 angeordnet, deren Inneres gegenüber der Gassammelkammer 5 abgeschlossen ist, so daß hier keine Kurzschluß­ ströme entstehen können.

Die nähere Ausbildung der Brennkammer 8 ist aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich. In Fig. 2 ist die Brennkammer 8 erkennbar, die oberhalb der Asche­ kammer 6 liegt und innerhalb der Gassammelkammer 5. Die Brennkammer 8 führt zu einem Abgaskamin 9 und an der gegenüberliegenden Seite der Brennkammer 8 ist ein Gasbrenner 19 mit einem Gasführungsrohr 10 vorgesehen, in das die Gase aus der Gassammel­ kammer 5 durch ein oder mehrere Gaszuführungsrohre 14 geführt werden.

Einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 in Fig. 2 zeigt Fig. 3 und es ist erkennbar, daß das eigentliche Gasführungsrohr 10 einerseits eine Zuleitung für das Gas aufweist, andererseits diese Zuleitung aber von der zuzuführenden Luft umströmt wird, wobei der Luftzuführungskanal bei 11 erkennbar ist. Wie die Schnittzeichnung zeigt, dienen die Sektoren 12 der Luftzuführung und die Sektoren 14 der Gaszuführung, d. h. durch die Sektoren 14 fließt das Gas in das Gasführungsrohr 10, die Luft aber durch die Sektoren 12 zu einer Gas-Luft-Mischkammer 15, wo nunmehr eine intensive Mischung zwischen Luft und Gas erfolgt. In der Mitte dieser Anordnung ist ein Zünd- oder Stützbrenner 16 vorgesehen, und außerdem ist in der Zeichnung zu erkennen, daß der Luftweg sich von der Zuführung 11 bis zur Gas-Luft-Mischkammer 15 so verjüngt, daß hier die Luftgeschwindigkeit erhöht wird und dadurch die Vermischung und die Kühlung des Brenners verbessert wird.

Im Wege der Gase sind einerseits die Prallbleche 17 angeordnet, die dazu führen, daß hier Feststoff­ partikelchen abgeschieden werden.

In der Brennkammer 8 ist ebenfalls ein Prallblech 18 vorgesehen, das der Abscheidung von Staubpartikel­ chen dient.

Die heißen Gase fließen dann durch den Abgaskamin 9 zur Wärmerückgewinnungsanlage 7.

Fig. 4 zeigt bei einer den Fig. 1 bis 3 entsprechen­ den Ausführung die Anordnung der Aschekammer 6 ober­ halb der eigentlichen Brennkammer 8. Bei der An­ ordnung gemäß Fig. 5 ist wiederum die Aschekammer 6 unterhalb der Brennkammer 8 vorgesehen, aber das Gas wird nunmehr über ein Gaszuführungsrohr 14 dem Brenner 19 zugeführt, wobei diese Ausbildung die Darstellung in Fig. 6 in größerem Maßstab zeigt.

Schließlich zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 7 die Ausführung der Gas- und Luftführung gemäß Fig. 5 und 6, aber bei dieser Darstellung ist die Asche­ kammer 6 oberhalb der Brennkammer 8 vorgesehen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Vergasung von Feststoffen und anschließendem Verbrennen der gewonnenen Brenngase, bei welcher die Feststoffe in einem Vergasungsheizkessel in einer Trock­ nungszone getrocknet und oberhalb eines Rostes in einer Vergasungszone unter Zu­ gabe von Luft im unterstöchiometrischen Ver­ hältnis vergast werden und die Gase unterhalb des Rostes in einer Gassammelkammer gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase aus der Gassammelkammer zu einem Gasbrenner mit einem Gasführungsrohr und einer Gas-Luft- Mischkammer geführt und das so gebildete Gemisch einer gegenüber der Gassammelkammer abgeschlossenen Brennkammer zugeführt und verbrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brennkammer innerhalb der Gassammelkammer angeordnet ist und die Gas­ sammelkammer und eine darunter gelegene Aschekammer heizt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brennkammer innerhalb der Gassammelkammer angeordnet ist und somit die Brennkammer, die Gassammelkammer und eine über der Brennkammer gelegene Aschekammer heizt.

4. Feststoffvergasungsheizkessel mit einem ober­ halb eines beweglichen Rostes angeordneten Füllschacht, einer sich an den Füllschacht oberhalb des Rostes anschließenden Verga­ sungskammer, einer mit einem Zünd- oder Stützbrenner ausgerüsteten Brennkammer sowie einer von einem Gebläse beschickte Luftzu­ leitung im Bereich des Rostes und ein Druck­ ausgleichsrohr zur Verbindung des Füll­ schachtes mit dem Bereich des Glutbettes oberhalb des Rostes, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) innerhalb einer Gassammelkammer (5) abgeschlossen gegen diese angeordnet ist und ein Gasbrenner (19) mit einer Gas-Luft-Mischkammer (15) und einem Gasführungsrohr (10) im Eingangsbereich der Brennkammer (8) vorgesehen ist.

5. Feststoffvergasungsheizkessel nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner (19) mit einem Zünd- oder Stützbrenner (16) kombi­ niert ist.

6. Feststoffvergasungsheizkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) als Rohr die Gassammelkammer (5) durch­ quert und oberhalb der Aschekammer (6) ange­ ordnet ist.

7. Feststoffvergasungsheizkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) als Rohr die Gassammelkammer (5) durch­ quert und unterhalb der Aschekammer (6) ange­ ordnet ist.

8. Feststoffvergasungsheizkessel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Luft-Mischkammer (15) ein von Frischluft umströmtes Gasführungsrohr (10) vorgeordnet ist, der von Frischluft in Frischluftkanälen (12) umströmt ist.

9. Feststoffvergasungsheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4-8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Prallbleche (17, 18) im Weg der Gase angeordnet sind.