DE479431C

DE479431C - Process for the gasification of dusty, carbonaceous fuels

Info

Publication number: DE479431C
Application number: DED45937D
Authority: DE
Original assignee: RUDOLF VON DADELSEN DIPL ING
Current assignee: RUDOLF VON DADELSEN DIPL ING
Priority date: 1924-08-03
Filing date: 1924-08-03
Publication date: 1929-11-04

Description

Verfahren zur Vergasung staubförmiger, kohlenstoffhaltiger Brennstoffe Die Vergasung staubförmiger Brennstoffe, also besonders des Kohlenstaubes, d. h. die Erzeugung eines für die verschiedensten Zwecke der Technik verwendbarem. brennbaren Gases aus Kohlenstaub, ist eine der wichtigsten Aufgaben der modernen Gastechnik.Process for the gasification of pulverulent, carbonaceous fuels The gasification of pulverulent fuels, especially coal dust, d. H. the production of one that can be used for the most varied of technical purposes. flammable Gas from coal dust is one of the most important tasks of modern gas technology.

Die Vergasung des Brennstaubes führt nur dann zum Ziele, wenn dafür Sorge getragen wird, daß einerseits die für die wirtschaftliche Durchführung des chemischen Prozesses erforderlichen Temperaturen ohne besonderen zusätzlichen Wärmeaufwand erreicht und andererseits das bei der günstigsten Temperatur eingetretene chemische Gleichgewicht festgehalten wird, so daß bei der Abkühlung der Gase keine Rückbildung mehr eintreten kann.The gasification of the fuel dust only leads to the goal if it is Care is taken that, on the one hand, the economic implementation of the chemical process required temperatures without special additional heat input and on the other hand the chemical which has occurred at the most favorable temperature Equilibrium is maintained so that no regression when the gases cool down more can occur.

Diese Bedingungen sind durch die bekannt gewordenen Verfahren und Vorrichtungen nicht genügend erfüllt worden, weshalb diese auch keine praktische Bedeutung erlangt haben.These conditions are due to the methods that have become known and Devices have not been sufficiently met, which is why they are not practical Have gained importance.

Vorliegende Erfindung stellt eine Lösung der Aufgabe dar, welche den im vorstehenden genannten Forderungen gerecht wird und dies mit verhältnismäßig einfachen Mitteln erreicht.The present invention is a solution to the problem which the in the above-mentioned requirements is met and this with proportionate achieved by simple means.

Das Verfahren ist folgendes: Ein Teil des Brennstoffes wird in einer Kammer, beispielsweise nach Art der bekannten Kohlenstaubfeuerungen, mit Luft oder Sauerstoff verbrannt, so daß der darin enthaltene Kohlenstoff unter Wärmeentwicklung zu Kohlendioxyd oxydiert und ein Gasstrom von hoher Temperatur entsteht. Der übrige Brennstoff (Kohlenstaub) wird im an sich bekannten Gegenstrom zum Hauptgasstrom geführt, aber so, daß er ihm möglichst viel Wärme entzieht und sich selbst möglichst stark erwärmt. Hat dieser Brennstoff die gewünschte Temperatur erreicht, so tritt er in. einer Temperaturzone, die am besten über i 4oo° abs. liegen soll, in den Hauptgasstrom ein, vermischt sich mit diesem unter starker Wirbelbewegung und nimmt dessen Richtung an. Es erfolgt hierauf die Reduktion des im Hauptgasstrom enthaltenen Kohlendioxyds durch den eingebrachten Kohlenstoff zu Kohlenoxyd unter Wärmebindung. Die Reduktion wird durch besondere Vorkehrungen so beschleunigt, daß sie bei ungefähr i 3oo° abs. oder mehr beendet ist. Bei dieser- Temperatur ist nämlich das chemische Gleichgewicht des Gemisches so beschaffen, daß alles Kohlendioxyd zu Kohlenoxyd reduziert ist, d. h. also, daß ioo Kohlenoxyd und o % Kohlendioxyd vorhanden sind. Der Wirkungsgrad der Vergasung ist in diesem Punkte theoretisch = i, praktisch liegt die zur Erreichung dies günstigsten Wirkungsgrades erforderliche Temperatur noch wesentlich höher. - Hinter dieser Zone mit etwa i-3oo° abs. wird dem Gasstrom dann so viel Wärme pro Zeiteinheit entzogen, daß das chemische Gleichgewicht einfriert. Es geschieht dies dadurch, daß. das Gas in sehr kurzer Zeit von ungefähr r 3oo° abs. auf ungefähr 7oo bis 8oo° abs. abgekühlt wird. Unter 7oo bis -8oo° abs. tritt keine wesentliche Änderung des chemischen Gleichgewichtes mehr ein.The procedure is as follows: A part of the fuel is in a Chamber, for example in the manner of the known pulverized coal combustion, with air or Oxygen is burned, so that the carbon it contains generates heat oxidized to carbon dioxide and a gas stream of high temperature is formed. The rest Fuel (coal dust) is countercurrent to the main gas flow, which is known per se guided, but in such a way that he withdraws as much heat as possible from him and himself as much as possible strongly heated. Once this fuel has reached the desired temperature, it occurs he in. a temperature zone, which is best above i 400 ° abs. should be in the Main gas flow, mixes with this under strong vortex motion and takes its direction. This is followed by the reduction of that contained in the main gas flow Carbon dioxide through the introduced carbon to carbon oxide with thermal bonding. The reduction is accelerated by special precautions so that it is approximately i 300 ° abs. or more has ended. This is the temperature at which the chemical is Balance the mixture in such a way that all carbon dioxide becomes carbon oxide is reduced, d. H. that is, there are 100 carbon monoxide and 0 per cent carbon dioxide present. The efficiency of the gasification in this point is theoretically = i, practically lies the temperature required to achieve this most favorable degree of efficiency significantly higher. - Behind this zone with about i-300 ° abs. becomes the gas flow then so much heat is withdrawn per unit of time that the chemical equilibrium freezes. It does this because. the gas in a very short time of about r 300 ° Section. to about 7oo to 8oo ° abs. is cooled. Below 700 to -8oo ° abs. occurs no more significant change in the chemical equilibrium.

Die Wärmeentziehung erfolgt einerseits durch die Wärmeabgabe an den sich dem Hauptgasstrom entgegenbewegenden Brennstoffstrom, anderseits durch Einbau geeigneter Vorrichtungen zum Entziehen der Wärme in den Hauptgasstrom, z. B. eines Dampferzeugers, überhitzers o. dgl., oder durch Einführen wärmeaufnehmender Stoffe. Zweckmäßig wird die Anordnung so getroffen, daß der Brennstoffstrom den Hauptgasstrom einhüllt.The heat extraction takes place on the one hand through the release of heat to the fuel flow moving in the opposite direction to the main gas flow, on the other hand through installation suitable devices for extracting the heat in the main gas stream, e.g. B. one Steam generator, superheater or the like, or by introducing heat-absorbing substances. The arrangement is expediently made so that the fuel flow is the main gas flow envelops.

Die Reduktion des Kohlendioxyds durch Kohlenstoff zu Kohlenoxyd kann in bekannter Weise beschleunigt werden, durch Herstellung verstärkter Wirbelbewegung im Gasstrom oder durch Einführung geeigneter Katalysatoren.The reduction of carbon dioxide by carbon to carbon oxide can be accelerated in a known manner, by producing increased vortex motion in the gas stream or by introducing suitable catalysts.

Die Bewegung des Hauptgasstrornes erfolgt am besten in einem gut isolierten, feuerbeständigen Schacht, der beispielsweise senkrecht steht, von unten nach oben. Die Bewegung des Brennstoffes im Gegenstrom zum Hauptgasstrom unter Wärmeaufnahme des ersteren erfolgt derart, daß der Brennstoff am Umfange des Schachtes in entgegengesetzter Richtung zum Gasstrom eingeblasen wird und durch seine lebendige Kraft sowie seine Schwere sich an den Schachtwandungen entlang konzentrisch zum Gasstrom nach unten bewegt. Um diesen Vorgang zu erleichtern, kann auch ein feuerfestes Rohreingebaut werden, welches den Hauptgasstrom von dem ihn umgebenden Brennstoffstram trennt und die Wärmeübertragung vermittelt. Dieses Rohr endet dann in der Gegend der Zone von etwa r loo° abs. Statt dessen kann auch eine Reihe von aus feuerfesten Stoffen gebildeten Kanälen angeordnet werden, die den Schacht umgeben und in denen der Brennstoffstrom sich vorwärts bewegt. Der Brennstoff kann auch statt in genau dem Gasstrom entgegengesetzter Richtung in bekannter Weise unter einem gewissen Winkel zu diesem eingeblasen werden, so daß er sich in Schraubenlinien in dem in diesem Falle am besten kreisrunden Schacht bewegt. Die--e Form der Bewegung kann auch zwangläufig gestaltet werden, indem der Brennstoff in schraubengangartigen Führungen um den Hauptgasstrom herumgeführt wird.The movement of the main gas flow is best done in a well-insulated, fire-resistant shaft, which stands vertically, for example, from bottom to top. The movement of the fuel in countercurrent to the main gas flow while absorbing heat the former is done in such a way that the fuel on the perimeter of the shaft in opposite Direction to the gas flow is blown and by its living force as well as its Weight down along the shaft walls concentrically to the gas flow emotional. A refractory pipe can also be installed to facilitate this process which separates the main gas flow from the fuel flow surrounding it and mediates heat transfer. This pipe then ends in the area of the zone of about r loo ° abs. Instead, a number of refractories can be used formed channels are arranged, which surround the shaft and in which the fuel flow moves forward. The fuel can also take place in exactly the opposite direction to the gas flow Direction are blown in a known way at a certain angle to this, so that it is in helical lines in what is best in this case circular shaft emotional. The - e form of movement can inevitably be shaped by the Fuel is guided around the main gas flow in helical guides.

Das Einblasen des Brennstoffes wird in b.e. kannter Weise entweder dadurch bewerkstelligt, daß der Brennstoff selbst unter Druck gesetzt wird und infolge dieses Druckes ähnlich wie eine Flüssigkeit aus geeigneten Mundstücken (Düsen) ausfließt, oder mit Hilfe verdichteter Luft oder indifferenter Gas<: nach Art der Strahlgebläse.The injection of the fuel is carried out in b.e. known way either accomplished by pressurizing the fuel itself and as a result this pressure similar to a liquid flows out of suitable mouthpieces (nozzles), or with the help of compressed air or inert gas <: according to the type of jet fan.

Es sei noch bemerkt, daß das Verfahren natürlich nicht an die angegebenen Temperaturen streng gebunden ist, sondern, wenn auch diese für den Regelfall als die günstigsten anzusehen sind, in manchen Fällen auch bei anderen Wärmegraden durchgeführt *werden kann. Auch sind die angegebenen Temperaturen theoretische, die wirklich erforderlichen Temperaturen liegen noch erheblich höher.It should also be noted that the method does not, of course, adhere to the specified Temperatures is strictly bound, but, even if this as a rule the cheapest are to be considered, in some cases also carried out at other degrees of warmth *can be. The temperatures given are also theoretical and real required temperatures are considerably higher.

Unter Brennstoffen im Sinne der Erfindung sind naturgemäß auch beispielsweise bituinenhaltige Gesteinsarten, wie ölschiefer, oder auch Gemenge von solchen mit Kohle zu verstehen.For the purposes of the invention, fuels naturally also include, for example Bituminous rock types, such as oil shale, or mixtures of those with Understand coal.

In der Zeichnung (Abb. z und 2) ist ein Gaserzeuger dargestellt, welcher zur Durchführung des Verfahrens dienen soll. Der Schacht gliedert sich in drei Hauptabschnitte oder Zonen, nämlich die Oxydationszone, die Reduktionszone und die Einfrierzone. Zur ersteren gehört der gekühlte Brenner a und der untere Teil des Schachtes b mit Schlakkenabführurig, in welchem fein Teil des staubförmigen Brennstoffes mit Luft gemischt verbrannt wird und der nach oben gerichtete Gasstrom entsteht. Zum Einblasen von Wasserdampf ist eine Düse c vorgesehen. Die Reduktionszone beginnt da, wo die um den Schacht herum angeordneten Kanäle d, durch welche der übrige Brennstoff in den Hauptgasstrom eingeführt wird, in das Schachtinnere münden. Zur Reduktionszone gehören ferner die Prellflächen e und das erforderlichenfalls anzubringende Gitter f (Katalysator) aus sehr feuerbeständigem Stoff. Unmittelbar darüber beginnt die Einfrierzone. Diese enthält insbesondere eine Vorrichtung zum Entziehen der Wärme g, beispielsweise im Wasserrohrkessel oder einen @b:rhit7er-Sie w?rd seitlich begrenzt durch die wärmedurchlässigen Wandungen der Kanäle d aus feuerfestem Stoff, durch welche dem Hauptgasstrom Wärme entzogen wird. Der von oben kommende Brennstoff tritt durch das Rohr h in den Ringraum (Düsenkasten) i und von dort durch Düsen k in die Kanäle d. Diese 1-!'innen parallel zur Schachtachse laufen oder aber in Schraubenwindungen um diese. Das erzeugte Generatorgas wird durch das Rohr l abgeführt, die Schlacken durch die öffnung m.In the drawing (Fig. Z and 2) a gas generator is shown, which is to be used to carry out the process. The shaft is divided into three main sections or zones, namely the oxidation zone, the reduction zone and the freezing zone. The first includes the cooled burner a and the lower part of the shaft b with slag discharge, in which fine part of the dusty fuel is burned mixed with air and the gas flow directed upwards is created. A nozzle c is provided for blowing in steam. The reduction zone begins where the channels d, which are arranged around the shaft and through which the remaining fuel is introduced into the main gas flow, open into the interior of the shaft. The reduction zone also includes the impact surfaces e and the grid f (catalytic converter) made of very fire-resistant material, which is to be attached if necessary. The freezing zone begins immediately above. This contains in particular a device for extracting the heat g, for example in the water tube boiler or a @b: rhit7er-Sie w? Rd laterally limited by the heat-permeable walls of the channels d made of refractory material, through which heat is extracted from the main gas flow. The fuel coming from above passes through the pipe h into the annular space (nozzle box) i and from there through nozzles k into the channels d. These 1 -! 'Run inside parallel to the shaft axis or in screw turns around it. The generated generator gas is discharged through the pipe 1, the slag through the opening m.

Claims

PATL.NTANSPILÜCFIL: r. Process for the gasification of pulverulent, carbonaceous fuels, in which part of the fuel is burned to carbon dioxide and the other part is fed to the resulting gas flow for the purpose of reducing the carbon dioxide to carbon oxide in the opposite direction, characterized in that the reduction fuel is countercurrent to the mixture before it is mixed with the gas flow is led to this and deprives it of heat until it is in an over 300 ° abs. lying temperature zone unites with it and assumes its direction, whereupon the reduction of the carbon dioxide contained in the gas stream at a preferably not below z 300 ° abs. lying temperature takes place and then by strong heat extraction the chemical equilibrium about i 300 ° abs. is frozen. a. Method according to Claim i, characterized in that the fuel flow moving in the opposite direction to the main gas flow is either in direct contact with it or is separated from it by a fire-resistant wall suitable for heat transfer. 3. The method according to claim i and z_, characterized in that the fuel flow to be fed to the main gas flow envelops the main gas flow. a. Method according to Claims 1 to 3, characterized in that, while utilizing the sensible heat of the fuel gas, the heat is extracted by heat exchangers which carry out the heat extraction quickly. 5. The method according to claim i to characterized in that the fuel flow in a manner known per se at any angle to the ascending. Gas flow, for example also helically around this, is guided. 6. Gas generator for carrying out the method according to claim i with the introduction of the fuel dust and the gasification agent below and removal of the gas above, characterized in that the duct surrounding the shaft for introducing the fuel into the reduction zone and preheating the same, which the fuel through the pipe (h), the nozzle box (i) and the nozzles @ (k), and also the heat exchange device (g) and the heat-permeable walls of the channels (d. BERLIN. PRINTED IN THE REICHSDRUCKEREI