DE492089C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung brennbaren Gases - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung brennbaren Gases

  Den Gegenstand der Erfindung bildet ein

  Verfahren zur Herstellung brennbaren Gases,

  wobei der Brennstoff, vorzugsweise eine Mi-

  schung von Kohle und Koks, in eiiner Sâule

  durch einen Ofenscha,cht abwârts geführt wird,

  in dessen mittlerem Teileine Hochtempera-

  tur-Gaserzeugungszone durch Hindurchblasen

  von erhitzter Primârluft erzeugt wird, wâhrend

  die Blasegase durch einen Wârmeregenerator

  abgeführt werden und diesem Sekundârluft

  zugeführt wird, um die Abgase darin zu ver-

  brennen.

  Das neue Verfahren zeichnet sich dadunch

  aus, daB die Primârluft wâhrend des Blasens

  in @Qu.er- und Lângsrichtung in ausgedehnter

  Bahn durch den mittleren Teil der Brenn-

  stoffsâule streicht, und daa wâhrend des

  Gasens Wasserdampf direkt in die ausge-

  dehnte Hochtemperaturblasezone und gleich-

  zeitig Wasserdampf in den unteren Teil der

  Brennstoffsâule eingeführt wird und aufwârts

  in die erhitzte Blasezone streicht, und daB

  Dampf und in der Brennstoffsâule gebildetes

  Gas aufwârts durch die Brennstoflsâule ge-

  führt werden. Die relativ grol3e Lânge der

  Hocht-emperaturzone in der Brennstoffsâule

  schafft Bine relativ langdauernde Berührung

  zwischen dem Dampf und dem Kohlenstoff

  in der Bnennstoffs,âule_, so daB trotz sehr

  rascher Strümung des Dampfes durch die

  Hochtemperaturzone doch genug Zeit für die

  Vollendung der Reaktion hinsichtlich Bildung

  von Wassergas verfügbar bleibt. Dadurch

  kann der Charakter des Gases genau geregelt

  und eine groBe Gaserzeugungsleistung für die

  Generatoren gewâhrleistet werden.

  Der Brennstoff wird zweckmâfg durch den

  Schacht so rasch durchgesetzt, daB unver-

  brannter Brennstoff den Schacht verlâBt. Da-

  durch kann der Kohlenstoffgehalt der Brenn-

  stoffsâule hoch genug gehalten werden, um

  die Entstehung von Schlackenklin,kern: wâ.h-

  rend des Blasens zu verhindern, wodurch

  eine stetige Gasung ermüglicht wird. D;er

  Koks in der Brennstoffsâule hat bei An-

  nâherung an die Lufteintrittsstelle einen

  hohen Kohlenstoffgehalt, und die Erfahrung

  hat gezéigt, daB, wenn der Kohlenstoffgehalt

  des Brennstoffes zwisch en 85 und 9o OJo be-

  trâgt, die direkte Einwirkung der Luft auf

  die Brennstoffsâule keine Klinker erzeugt.

  Wenn die Luft in die Brennstoffsâule eiintritt,

  so :entstehen hohe Temperaturen durch die

  Verbrennung der Luft und des Kohlenstoffs

  zu Kohlenstôffdioxyd. Die exotherrnische Re-

  aktion zwischen Kohlenstoff und Luft zur

  Bildung von Kohlendioxyd besteht aber nur

  für -eine kurze Strecke von der Brennstoff-

  oberflâche aus, an welcher die Luft eintritt,

  wâhrend dann behn Durchzug der Windgase

  abwârts durch die Hochtemperaturzone die

  Reaktionen endothermisch sied; wodurch das

  Kohlendioxyd zu Kohlenstôffmonoxyd redu-

  ziert wird. Demnach verlâuft die Reaktion

  nach dem unteren aschereicheren Teil der

  Brennstoffsâule endothermisch, und die Tem-

  peraturen des Brennstoffbettes werden niedri-

  ger, wodurch die Entstéhung von Klinkern

  verhindert wird. Ferner sind wâhrend des

  Gasens die Reaktionen zwischen dem Dampf

  und der Kohle zur Bildung von Wasserstoff

  und Kohlenoxyd endothermisch, und sourit

  besteht auch keine Gefahr .einer Klinkerbil-

  dung wâhrend der Gaseperiode.

  Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur

  Verhinderung . der Kli,nkerbildung fa Gas-

  ,erzeugern, bei denen den ei,nxelnen Brenrx-

  stoffschichten verschiedene Mengen von Luft

  zug,eführt werden, mittels Regelung der an

  zwei Stellen erfolgenden Luftzufuhr in der

  Mittelzone bei hôherem Kohlenstoffgehalt des

  Brennstoffs trotz einer sonst zur Klinker-

  bildung genügend hohen Temperatur .eine

  Verschlackung zu vermeiden, wâhrend der in

  der Mittelzone nicht verbrannte Rest des

  Brennstdffs in der Endzone bei einer die

  Klinkerbildung nicht mehr ermôglichenden

  niedrigen Temperatur verbraucht wird. Die

  âlteren Vorschlâge lassen aber den Gedanke;n

  vermissen, absichtlich Brennstoff duz'ch -einen

  Ofen in derart geregeltem Verhâltnis abwârts

  zu führen, daB ein bestimmter und ziemlich

  groBer Pruzentsatz unverbrannten Brenn-

  stoffes daraus abgeführt wird, und sie zeigen

  auch nicht die Kombination dieses Giedan-

  kens mit der doppelten Sicherung gegen

  Klinkerbildung in der Weise, daB endother-

  mische Reaktionen zwischen der ,primâren

  Blasluft und dem Kohlenstoff des Bref-

  stofes durchweg durch den grôBeren Teil

  der ausgedehnten Blasezone aufrechterhalten

  werden.

  In der Zeichnung ist ein: Ausführwagsbei-

  spiel schematisch dargestellt.

  Abb. I ist -ein AufriP, der Anlage,

  Abb: 2 ein Grundrib der Abb. i,

  Abb. 3 ein senkrechter Schnitt durch einem

  Ofen und Regenerator,

  Abb.4 ein waagerechter Schnitt nach

  Linie 4-4 der Abb. 3,

  Ab.b.5 ein waagerechter Schnitt nach

  Linie 5-5 der Abb. 3.

  Das Gasungsverfahren nach der bevorzug-

  ten Ausführungsform der Erfindung ist be-

  sonders geeignet zum Herstellen eirner Mi-

  schung von Koblengas und blauem Wasser-

  gas. Hierzu wird Bine Mischung von Koble

  und -etwa i/@ bis 1/. der Kohlénmenge an

  Koks in einer Sâule I-

  L einen Schacht ab-

  wâ,rts geführt. Die Kohle wird destilhert, um

  Kohlengas zu bilden, und der zugesetzte Koks

  und der durch Verkokung der Kohlen ge-

  bildete wird mit Dampf behandelt, um blaues

  Wassergas herzustellen. Beide Gale steigen

  durch die Brennstoffsâtile aufwârts und sind

  beim Verlassen der Brennstoffsâule gemischt.

  Um Gas aus dem Brennstoff zu erzeugen,

  wird Bine Hochtemperaturzone im Mittelteil

  der Brennstoffsâule durch Blasen von Luft

  durch diese Zone aufrechterhalten. Diese

  Zone ist relativ 1ang, und wenn die Windgase

  kindurchgetreten sind, so enthalten sie tein:en

  betrâchthchen Prozentsatz von Kohlenoxyd.

  Die Abwindgase von der Hochtemperatur-

  zone werden in Reg-eneratoron geführt, wo sie

  -verbrannt werden, und die fühlbare Wârme

  der Gase nebst ihrer Verbrennungswârme wird

  an das feuerfeste Gitterwerk von Speichern

  abgegeben, die zum Vorwârmen der Blasluft

  und zum Erzeugen und Vberhitzen, von Dampf

  für die Gasung benutzbar sied. Wâhrend des

  Blasens wird die Blasluft in einem Regen:era-

  tor vorgewârmt, und die Blasegase werden

  in @einem zweiten Regenerator verbrannt.

  Wâhrend der Gasung wird Wasser bei den

  Regeneratoren zugeführt, um Dampf zu bil-

  den, der in den Regmieratorea; ïiberhitzt und

  in die Brennstoffsâule am 'Unt-erende der

  Hochtemperaturzone .eingeführt wird. Von der

  Hochtemperaturzone strômt das gebildete Gas

  nebst etwa überschüssigem Dampf aufwârts

  durch die Brennstoffsâule, um die - fühlbare

  Wârme an sie abzugeben, wodurch die Kohle

  der Brennstoffsâule entgast un,d der Koks in,

  der Sâule vorgewârmt wird. Die Gase sind

  bieim Verlassen der Brennstofsâule nahezu

  auf die Kondensationstemperatur des Dampfes

  abgekühlt. Wâhrend des Gasens wird Wasser

  auch dem,FuB der Brennstoffsâule zugeführt,

  um den Brennstoff abzulôscheu wnd dadurch

  Dampf zu bilden, der aufwârts durch die

  Brennstoffsâule zur Hochtemperaturzone

  strbmt, wo er sich mit .dem durch die Re-

  generatoren zugeführten Dampf zwecks Gas-,

  bildung vereinigt. Wâhrend des Gasens so-

  wohl wie des Warmblasens sinkt der Brenn-

  stoff stetig durch die Breiimstoffsâule hiü-

  durch.

  Das Gasb,ereitungsverfahrenkann wie folgt

  durchgeführt werden:

  D@er Brennstoff wird durch eine Beschik-

  kungseinrichtung oben in einen Ofenschacht

  18 gebracht,und sinkt darin wesentlich stetig

  nieder. Wenn @er die Bôgen; 24 erreicht, dise

  an gegenüberliegenden Seiten des Schachtes

  etwa in der Mitte angeorduet sied, so wird er

  einem Luftstrom ausgesetzt, der durch Hâlse

  26 und 28 zugeführt wird, die mit dem

  Schacht direkt pinter den Bôgen 24 verbunden

  sind.

  Der Wind wird durch ein Geblâse 30

  (Abb. i) bewegt und strômt durch eine Lei-

  tung 3z in Verdampferelemente 34 eines Re-

  generators 36 bzw. 38. Strbrnt Luft durch

  den Regenerator 36 (Abb. 3), so tritt sie in

  das -Oberende des Verdampfers 34 iund kommt

  unmitbelbar in Berührung mit dem -feuer-

  festen Gitterwerk in dem Verdampfer. Nach

  Durchgang durch diesen flie8t die Luft durch

  das Gitterwerk 4o des Wârmespeichers 36 in

  eine Kammer 42 und durch den Hals 26 zur

  Brennstoffsâule. Die Hâlse 26 und 28 sied

  durch Bine Leitung 44 (Abb. i, 2, 4) verbun-

  den, so daB die Luft in die Brenastoffsâule

  pinter den Bôgen 24 gleichzeitig auf beiden

  Seiten der Sâule eingeführt wird. Die in die

  Brennstoffsâule unterhalb der Bôgen:24 .ein;-

  tretende Luft flief3t abwârts durch die Sâule,

  und die Blasprodukte oder Abgase verlassen

  die Sâule hinter Bôgen 46 (Abb. 2, 3, 4, 5),

  die unten angeordnet sind und unter 9o" zu

  den Bôgen 24 stehen. Die unter die Bôgen

  46 tret-enden Abgase flieBen durch Hâlse

  4.8 und 5o aus und werden in eine Kammer

  52 des Regenerators 38 geführt. Das in den

  Hals 48 flie3ende Gas strômt durch eine

  Leitung 5 4. (Abb. 5), die den Hals 48 mit dem

  Hals 5o verbindet. Nach Durchstrômen der

  Kammer 52 flieBen die Gase durch den i: ber-

  hitzer 56 des Regënerators 38, . wo ein Teil

  der Wârme iïn Gitterwerk des L berhitzers

  aufgespeichert «.-ird, und flieBen dann durch

  einen Verdampfer 34. des Regen:erators 38.

  Die Steinfüllungen im Vberhitzer und Ver-

  dampfer des Regenerators 38 nehmen nahezu

  die ganze Wârme der Abgase auf, die v er-

  hâltnismâl3ig kühl durcli einen AuslaB 6o

  (Abb.2) am Oberende des Verdampfers. 34

  entweiclien.

  Die heiBe Blasezone ist verliâltnismâBig

  lang, so daB die Blasegase beim Verlassen

  der heil3en Zone einen hohen Gehalt an,

  Kohlenoxyd haben. Um dessen Wârme durch

  Verbrennung zu gewinnen, wird Luft ans

  der Kammer 42 durch eine Umleitung 62 ge-

  führt, die zwischen die Kammern 42 und 52

  diclit über den Hâlsen 48 und 5o geschaltet

  ist. Die Kammer 52 bietet einen weiten Raum

  zur Verbrennung der Abgase, und die brc!n-

  nenden Gase strômen rasch durch die Kam-

  mer in den Vberhitzer des Regenerators 38.

  Hat der Regenerator 38 als Wârmesammler

  wâhrend eines Blasvorgange_ s gedient, so wirkt

  er wâhrend des nâchsten Blasvorganges âls

  Luftvorwârmer, und der Regenerator 36wirkt

  als Wârmesamm.ler. Zu dieser Zeit wird der

  Durchzug von Luft und Abgasen durch -die

  Regeneratoren umuekehrt, und die g@kühlten

  Abgase entweichen vom Oberende des Ver-

  dampfers des Regenerators 36 durch .einen

  AuslaB 64 (Abb. 2).

  Nachdem die Blaseperiode lange génug

  gedauert -hat, um die gewünschte Tempcratur

  in der Hochtemperaturzone in der Bren;nstoff-

  sâule zwischen den Bôgen 24 und 46 zu ent-

  wickeln, so wird die Luft abgestellt und

  Wasser oder Dampf oder beides zum oberen

  Ende des Regeneratorverdampfers 34. durch

  Verteilungskege166 (Abb. i und 3) geführt.

  Das Wasser wird durch Berührung mit

  den feuerfesten Stoffen in dem Verdampfer

  34 verdampft, und der darin gebildeteDampf

  strômt dann durch die Vberhitzernetzwerke

  40 und 56 der Regeneratoren 36 und 38 in

  die Kammern 42 und 52 und tritt durch die

  Hâlse 48 und 5o in die Brennstoifsâule des

  Gaserzeugers unterhalb der Bôgen 46 ein.

  lflittels der Ventile 72 und 74 (Abb. i

  und 3) ist der Zutritt des Wass.erdampfes

  über die Hâ.1se 26 und 28 zu regeln. D.er

  unter die Bôgen 46 tretende Dampf flie8t auf-

  wârts durch die hefe Blasezone entgegen-

  gesetzt zur Strômungsrichtung der Windgase.

  Das in der Hochtemperaturzone gebildete

  Gas strômt dann zusammen mit etwaigein

  Dampfüberschui3 aufwârts durch die Brenn-

  stoffsâule und verlâ8t das Oberende des

  Schachtes 18 durch einen AusIaB 76. Die aus

  der heiBen Zone aufsteigenden Gase ent-

  gasen und entschwelen die Kohle im obercn

  Teil der Brennstoffsâule und treten dann in

  den Wascher. Die Schwelung des Brennstoffs

  geschieht bei verhâltnismâBig tiefen Tempe-

  raturen, so daB sich eine hohe Ausbeute an

  leichten Ôlen und Ammoniak ergibt. Wâh-

  rend des Gasens wird Wasser in den Brenn-

  sto-ff am Boden des Schachtes 18 durch Ringe

  78 gespritzt, die in Entnahmeschâchten 8o

  am Boden des Scbachtes liegen. Das Wasser

  wird den Ringen 78 durch Rohre 82 zuge-

  führt. Das durch dise Ringe 78 eingespritzte

  Wasser kühlt und lôscht den Brennstoff ab,

  und der dabei gebildete Dampf strômt auf-

  wârts durch den Brennstoff, der die Hoch-

  t:emperaturzone verlâlk, um ihn zu kühlen

  und gleichzeitig Wassergas zu. bilden. Dieses

  strômt durch die Hochtemperaturzone, um

  sich finit dem unterhalb der Bôgen 46 zuge-

  führten Dampf zu mischen.

  Durch Vorwârmung der Lüft in den Re-

  generatoren kann die Brennstoffsâule rascher

  erhitzt werden; .es hat sich aber gezeigt, daB

  Temperaturen der Brennstoffsâule erheblich

  über i5oo° C nicht wirtschaftlich sied. Daher

  werden die @Vindgase durch die Regenera-

  toren in solchem Verhâltais geführt, daB sie

  einen bestimmten Grad von 'Cberhitzung

  haben, um die richtigen Temperaturen in der

  Brennstoffsâule zu entwickeln. Vorzugsw eise

  wird die Luft in den Regenerator durch den

  Oberteil des Verdampfers zugeführt und

  strômt durch diesen, den Cberhitzer und die

  Kammer beim Cbergang in die Brenn:stoff-

  sâule. Wenn die Regeneratorüberhitzer ëir!e

  genügende Wârmémenge leisten., um die Luft

  richtig vorzuwârmen, so kann die Luft ans

  der Leitung 32 durch Ventile 91 zu Einlâssen

  92 geführt werden, die in Verbrennungskam-

  mern 93 und 94 der Regeneratoren 36 und

  38 zwischen den Verdampfern und den Vber-

  hitzern führen. Infolgedessen stïômt die Luft

  nur durch die Vberhitzer und die Kammern

  beim übergang in die Brennstoffsâule. Es

  hat sich gezeigt, daB, wenn die heil3en Gase

  mit merklichem Kohlenoxydgehalt in einen

  Regenerator @eingeführt werden unid direkt

  zur Berührung mit einem hochfeuerfesten

  Stoff kommen, ein Bestreben zur Oberflâchen-

  verbrennung auftritt, die sô hohe Tempera-

  turen entwickelt, daB die feuerfesten Massen

  oft schmelzen. Die Entstehung verürtlichter

  hoher Temperaturen wird bei den neucn Re-

  generatoren durch Schaffung relativ weiter

  Verbrennungskammern an dem Punkt ver-

  mieden, wo Luft mit Windgasen im Re-

  generator gemischt wird, z. B. in den Ver-

  brennungskammern 42, 52, 93, 94 der Re-

  generatoren. In manchen Fâllen besteht die

  Gefahr, daB die NVindgase, die in den Kam-

  mern 42 und 52 verbrannt werden, sehr hohe

  Temperaturen in den Iammern: und in den

  anstoBenden Vberhitzern: erzeugen,, wâhreind

  das Gitterw erk in den Verdampfem nicht

  hoch genug erhitzt wird. In diesem Falle

  wird der Durchzug von Luft durch den Um-

  lauf 62 von @einem Regenerator zum anideren

  durch das Venti195 gedrosselt. Gleichzeiti!g

  wird durch die vom @einen Regenerator zum

  anderen führende Leitung 96 (Abb. i) zu don

  Zwischenverbrennungsraumen 93 und 94 er-

  wârmte Luft zur restlichen Verbrennung der

  Bla'segase geführt, um die Windgas@e zu ver-

  brennen. Ein Ventil 98 in der Leitung 96

  dient zur Regelung dieser Zusatzluft.

  Wie oben beschrieben, ist es @erwünscht,

  Dampf durch beide Regeneratoren gleich.-

  zeitig wâhrend der Gasung zu schicken, da-

  mit er sovitl als môglich überhitzt wird

  und so die Wârme der Brennstoffsâule beim

  Gasen erhalten bleibt. Im Betriebe erhâlt

  daher der Dampf müglichst hohe Überhitzung,

  und die Luft soli die beim Bilden und Vber-

  hitzen des Dampfes nicht verbrauchte Rest-

  wârme aufnehmen. W enn. wâhrend des HeiB-

  blasens . die Temperatur eines Regenemtoim

  so weit sinkt, daB er den Dampf nicht mehr

  wirksam überhitzen kann, so kann der vorher

  aufgeheizte Regenerator allein zum Vor-

  wârmën des Dampfes für das. Gasen dien.en.

  Hierzu sind Ventile i oo und i o,-, in den Hâl-

  sen 48 und 5o angeordnet, und ein Ventil

  io4 ist in der Leitung 54 vorgesehen (Abb. i,

  3, 5). Bei Verwendung der beschriebenen

  Ausführung kann man offenbar, statt durch

  die Hochtemperaturzone lângs der Brennstoff-

  sâule zu blasen, dën Wind quer zu ihr richten,

  so dafi die Luft unter dem einen Bogen 24

  eintritt und durch den gegenüberliegenden

  Bogen 24 austritt und anderseits die Luft

  unter einem Bo@gen 46 ein@tritt und durch den

  gegenüberliegenden Bogen 46 austritt. Da-

  durch würde die Hochtëmperaturzone von

  oherhalb der Bügen 24 bis unterhalb der

  B6gen 46 erstreckt werden. Es bat sich aber

  gezeigt, dal dürch Rinführung der Luft uni

  den grüPieren Teil des Umfanges der Bremxu-

  stdffsâule und durch Abwâ.rtsblasen der

  Brennstoff in der Hochtemperaturzone gleich-

  fürmiger erhitzt und das Bestreben zur Klin-

  kerbildung wesentlich vermindert werden

  kann. Ferner gewâhrleistet das Einiführen

  von Dampf um den grüBeren Teil der Bremi-

  stoffsâule herum wâhrend des Gasens seine

  sehr gleichfôrmige Behandlung der gamen:

  Masse durch die gante Hochtemperaturzone

  hindurch und hilft erheblich zu gIe@chfürmi,-

  ger Behandlung des Brennstoffes in der

  gamen Sâule.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung brenn- baren Gases, wobei der Brennstoff, vor- zugswièise eine Mischung von Kohle und Koks, in peiner Sâule durch @einen Ofen- schacht abwârts geführt wird, in dessers mittlerem Teil peine Hochtempieratur-Gas- erzeugungszone durch Hindurchblasen von -erhitzter Primârluft erzeugt wird, wâhrend die Blasegase durch einen Wârmeregenera- tor abgeführt werden und diesem S,e- kundârluft zugeführt wird, um die Abgase darin zu verbrennen, dadurch gekennzeich- net, daB die Primârluft wâhrend des Blasens in Quer- und Lân@gsrichtung in ausgedehnter Bahn durçh den mittleren Teil der Brennstoffsâule stréicht, und daB wâhnend des Gasens Wasserdampf un- mittelbar in die ausgedehnte Hochtempe- raturblasezone und gleichzeitig Wasser- dampf in den unteren Teil der Brennstoff- sâule eingeführt wird und aufwârts in die ,erhitzte Blasezone streicht, und daeDampf und in der Brennstoffsâule gebildetes @ Gas aufwârts durch die Brennstâffsâule ge- führt werden. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurcb gekennzeichnet, daB die Luft un:d ider überhitzte Dampf in den Ofen -um den grüBeren Teil des Umfanges der Brenn- stoffsâule herum eingeführt werdein. 3. Gaserzeuger für das Verfahren nach Anspruch i mit stehendem Schacht mit Vorrichtungen zum Einführen von Brenn- stoff in das obere Schachtende und zum Entfernen von Koks am unteren Schacht- ende sowie zum Einführen von Blaseluft in ein Mittelteil des Schachtes, dadurch gekennzeichnet; -dal in gr813erer sienkrech- ber Entfernung von oin;er sich über einen groBen Teil des Schachtumfanges erstrek- kenden ôffnung als EialaB, für die Blase- luft Bine weitere entsprechiende ôffhunig als AUSlaB für die Blasegase und EinlaB für den Wasserdampf angeordnet ist.