DE49224A - Verfahren und Apparat zur Herstellung von brennbaren bezw. Heizgasen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist die Herstellung eines hochgradigen Heizgases mit wenig Kosten, welches zur Heizung von Dampfkesseln, Glasofen, Porcellanöfen, Schmieden und sonstigen in der Metallurgie vorkommenden Oefen bestimmt ist.

Mittelst des heuen Verfahrens und Apparates werden zwei Arten von Gas erzeugt, und zwar ein Generator- bezw. Productionsgas, welches von der Verbrennung der Kohle oder eines anderen Brennstoffes mit Luft herrührt, und ein Wassergas, welches durch Zersetzung von Wasserdampf in Berührung mit dem glühenden Brennstoff gebildet wird.

Früher wurde bei der Herstellung von Heizgasen die Luft durch den Boden des Ofens und den Brennstoff hindurch. mittelst einer Gebläsemaschine eingeführt. Dieses Verfahren hat aber bedeutende Unzuträglichkeiten durch Bildung von Herdschlacke und den grofsen Verlust an werthvollen Kohlenwasserstoffen durch Verdichtung von Fetten und theerigen Dämpfen, welche mit dem Gase oben am Ofen abgehen.

Bei vorliegender Erfindung ist die Richtung der Gas- und Luftströmungen im Generator umgekehrt, wobei die Luft nicht in den Brennstoff hineingetrieben, sondern durch eine entsprechende Vorrichtung in Verbindung mit dem Boden des Ofens bezw. Generators in letzteren hineingesaugt wird, wodurch eine von oben nach unten gehende Strömung entsteht. Durch die Wirkung der Saugvorrichtung wird die Luft von oben in den Ofen eingeführt, geht durch den glühenden Brennstoff nach unten, und werden die daraus entstehenden Gase am Boden des Ofens abgesaugt, was folgende Vortheile hat: Erstens wird Asche und Staub in den Aschenbehälter eingesaugt oder geblasen und die Bildung von Herdschlacke beinahe vollständig vermieden; zweitens werden fette und theerige Dämpfe, welche sich in den oberen bezw. frisch eingeführten Kohlenlagen bilden, gezwungen, durch die unteren heifsen bezw. brennenden Kohlenlagen zu gehen, wodurch dieselben in sehr werthvolle Kohlenwasserstoffgase verwandelt werden; drittens können die billigen gewöhnlichen Kohlen wie .Fettkohlenstaub bezw. Abfälle oder ein Gemisch von solchen mit Kohlenblende, Koksstaub u. s. w. mit Vortheil benutzt, sowie rascher und gleichmäfsiger in Gas verwandelt werden; viertens kann der Herd bezw. Ofen mit gröfserer Geschwindigkeit beschickt und der Brennstoff so gelagert Werden, dafs sich keine Löcher oder Kanäle im Brennstoffbett bilden können, wobei auch der Wärter direct oberhalb des Ofens arbeiten und den letzteren von oben durch das Beschickungsloch besichtigen kann, weil der Rauch und die Gase von demselben durch die Saugvorrichtung nach unten entfernt werden.

Nun werden die stark geheizten Productionsgase vom Boden des Generators ab durch eine röhrenförmige oder sonstige Kühlvorrichtung geleitet und wird dabei ihre Wärme dazu benutzt, Wasser oder Luft zu heizen, wodurch die Gase solchermafsen erkalten, dafs sie beim Durchgang durch die Saugvorrichtung letztere nicht beschädigen können.

Einer der Hauptzwecke der Erfindung ist die billige Herstellung von Wassergas aus

Fettkohlenstaub bezw. Abfällen. Dieses Ergebnifs wird vortheilhaft durch den nach unten gerichteten Zug erzielt, durch welchen der Brennstoff für die Zersetzung des Dampfes zuerst in Glut gebracht wird, und auch theilweise durch die Vorbeiführung des heifsen Wassergases am Brennstoff.

Das Kohlenwasserstoffgas mischt sich mit dem Wassergas beim Durchgang durch eine kreisförmige, vom Ofen abgehende Leitung. Wenn stark geheiztes Wassergas ganz durch die Lage fetter und weicher Kohlen geht, entstehen zusammengebackene Stellen bezw. Krusten, während durch das vorliegende Verfahren, das Gas unterhalb dieser Lagen des Brennstoffbettes zuzuführen, diese Schwierigkeiten nicht allein überwunden, sondern auch noch weitere Vortheile erzielt werden.

Ein weiterer Vortheil wird erreicht durch die gleichmäfsige Vertheilung des Brennstoffes gegen die Seiten wände des Herdes, um der Bildung von Kanälen sowie dem Durchgang durch dieselben von Luft, Dampf und Gasen an den Wänden entlang vorzubeugen. Luft und Gase werden von den Seitenwänden entfernt gehalten durch Anbringung eines Herdes oder Trichters am Fufs der Feuerungskammer und durch Herstellung einer sich verengenden Rostöffnung im Centrum derselben.

Das Wassergas wird abwechselnd erzeugt; eine Periode dient dazu, den Brennstoff mittelst Luftdurchzuges zu heizen und ein grofses Volumen werthvoller Gase zu erzeugen, während die folgende Periode zur Zersetzung von Wasserdampf in Berührung mit der glühenden Kohle und damit zur Erzeugung von dem aus Wasserstoff, Kohlenoxyd und Kohlenwasserstoff bestehenden Wassergas dient. Hieraus ergiebt sich, dafs das Wassergas theilweise mit dem aus der Kohle destillirenden Kohlenwasserstoff genährt bezw. bereichert wird und so ein reicheres Gas wie das nach der gewöhnlichen Methode hergestellte Wassergas bildet..

Auf beiliegender Zeichnung ist der zur Ausführung des Verfahrens dienende Apparat veranschaulicht, und zwar ist Fig. ι ein Verticalschnitt, Fig. ι a und ι b veranschaulichen im Durchschnitt die oben am Ofen angebrachte konische Beschickungsvorrrichtung. Fig. 2 ist eine allgemeine Draufsicht des Generatorapparates nebst Gasometer, Schmiede und Schmelzofen zur Veranschaulichung der Verwendung des Productions- und Wassergases. Der Generatorofen A besteht vorzugsweise aus feuerbeständigen Ziegeln mit einem Eisenmantel. Oben ist derselbe mit einer durch einen Deckel χ verschlossenen Oeffnung α zur Einführung des Brennstoffes ausgestattet. Der untere Theil C¹ des Kohlenvertheilers ist durch Bolzen etwas unterhalb der Oeffnung α gehalten, während sich der obere Theil C, wenn der Deckel χ zur Einführung der Kohlen offen ist, auf den Theil C¹ stützt. Der Vertheiler führt die Kohlen gegen die Seitenwände des Ofens, wo sie am schnellsten zur Verbrennung gelangen, so dafs der Brennstoff sich in Form einer Schüssel ausbreitet. Kanäle a¹ und Thüren x¹ sind unten an der Verbrennungskammer oberhalb des Rostes vorgesehen. Der schräg von den Wänden ablaufende Herd enthält in der Mitte den Rost b. Der Aschenbehälter P hat ungefähr dieselbe Weite wie der Rost und einen Boden B aus Ziegeln oder Platten, welcher sich auf parallele Vertheilungswände η stützt, welche unten am Ofen im grofsen Abzugskanal F angeordnet sind, mit welchem der Aschenbehälter durch die Oeffnung / in Verbindung steht.

Das Austrittsrohr F¹, worin der Schieber f^l vorgesehen ist, verbindet den Kanal F mit der Kammer h am Boden des Röhrenkühlers bezw. Wasserheizers H. Die mit Thüren ν und v¹ versehenen Oeffhungen u und u¹ dienen zur Entfernung von Asche und Staub.

Die durch den Kanal F streichenden heifsen Gase -heizen die auf kurzen Abständen zum Durchlafs der Gase von einander gebauten Wände n, wobei die so aufgespeicherte Wärme nachher zur Ueberhitzung des am Boden des Generators eintretenden Dampfes während der Entwicklung des Wassergases benutzt wird.

Im oberen Theil des Generators ist ein ringförmiger Kanal D angeordnet, welcher mit dem Innern des Ofens durch Oeffhungen oder Blasröhren d in Verbindung steht. Ein mit der Klappe m ausgestattetes Luftspeiserohr mündet zur Einführung von Luft auf den Brennstoff in den Kanal D. Diese Einrichtung ist aber nicht immer erforderlich, da meist gute Ergebnisse durch einfaches Oeffhen des Deckels χ und den Eintritt der Luft durch Oeffnung α erzielt werden.

Etwas oberhalb der Mittellinie der Brennstoffkammer ist ein mit Abzugsröhren e ausgestatteter ringförmiger Kanal E im Mauerwerk vorgesehen, so dafs Gas unterhalb der Kohlenoberfläche abgezogen werden kann.

Ein Dampfrohr S vom Kessel H¹ steht durch das mit dem Ventil t versehene Zweigrohr s mit einem Gasrohr E¹ in Verbindung, ferner durch ebenfalls mit Ventilen ausgestattete Zweigrohre s¹ mit dem unteren Theil der Brennstoffkammer oberhalb des Rostes und durch das mit Ventil t" versehene Zweigrohr s" mit Rohr F¹ und dem Kanal F.

Mittelst dieser Rohre kann Dampf entweder unten oder oben in den Generator eingeblasen werden. Während des Eintretens der Luft und der Bildung von Productionsgas kann eine gewise Menge Dampf durch den Kanal E und die Einlasse e eintreten und von oben

nach unten durch den Brennstoff gehen, um sich in Wassergas umzubilden. Das Austrittsrohr E¹ für das Wassergas ist mit dem Kanal E verbunden und erstreckt sich nach unten in die Abschlufskammer G, wo es in Flüssigkeit taucht und mit einem konischen Ventil ausgestattet ist, welches mittelst einer durch das abgeschlossene Rohr g gehenden Stange bewegt werden kann. Rohr E" leitet das Gas aus der Kammer G nach dem Gasometer oder nach seiner Verbrauchsstelle.

In Fig. 2 ist Rohr E" als nach dem Gasometer ι für Wassergas führend veranschaulicht.

Der verticale Gaskühler H ist wie gewöhnlich unten und oben mit Kammern h h^l ausgestattet, sowie mit Röhren, welche sich von einer Kammer zur anderen erstrecken. Ein Luftzuführungsrohr M¹ kann in Kammer h einmünden, die Röhren K im Cylinder H können von Wasser oder Luft umkreist werden behufs Kühlung der Gase; durch Regelung des Wasserzuflusses kann auch Dampf entwickelt werden, welcher in den Kessel H¹ steigt. Ein mit Kugelventil y ausgestatteter Kamin Y ist mit der Kammer h¹ verbunden, damit Gas und Rauch entweichen können, wenn die Saugvorrichtung nicht functioniren sollte. Rohr I für das Productionsgas verbindet die Kammer h¹ mit dem rotirenden Sauger T,' und steht hinter demselben das Rohr / mit dem U-förmigen Rohr P in Verbindung, von welchem aus sich das Rohr J nach der Hauptleitung χ erstreckt, welches mit dem Gasometer 2 und auch in directer Verbindung mit dem Schmelzofen 4 steht. Ein mit einem Ventil j ausgestattetes Zweigrohr J¹ führt zu einem Brenner im Herde K des Dampfgenerators. Der Wasserabschlufs 7¹ hat an seinem unteren Ende ein Ausrlufsrohr i mit Ventil i¹ und taucht dasselbe in die Kammer /". Ein mit Ventil t'" versehenes Dampfrohr S¹ erhebt sich vom oberen Ende der Kammer I". Durch dieses Rohr gelangt in die Kammer I" Dampf, welcher die Flüssigkeit durch Rohr i in das U-förmige Rohr /'hebt, um den Eintritt des Gases in Rohr / zu verhüten. Nachdem die Flüssigkeit im Sperrrohr I¹ hoch genug gestiegen ist, kann Ventil i¹ geschlossen und dadurch zur Erhaltung der Flüssigkeit auf verlangter Höhe der constante Dampfdruck vermieden werden. Anstatt des letzteren könnte auch geprefste Luft zur Verwendung kommen.

Ein mit der Klappe 0 versehenes Luftrohr O mündet in Rohr /, ferner wird der Sauger T durch die Maschine \ angetrieben.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht, ist das Wassergas durch eine Hauptleitung des Gasometers i, sowie durch weitere Vertheilungsrohre, welche Klappen ρ haben, nach den Schmieden 3 geführt. Die Luft wird durch Gebläse N, Rohr 2V¹ und die mit Hähnen η ausgestatteten Zweigrohre in die Gasbrenner der Schmiede geführt. Die Rohre I und L leiten das Productionsgas vom Generator und dem Gasometer 2 nach den Oefen 4 zum Heizen bezw. Schmelzen.

Die beschriebene Einrichtung hat folgende Wirkung:

Auf dem Rost wird ein Feuer angezündet und so lange mit Kohle beschickt, bis sich eine dicke Lage brennender Kohlen gebildet hat. Hierauf wird die Saugvorrichtung in Wirkung gebracht, wodurch die Luft nach unten durch den Brennstoff .gezogen und das sich entwickelnde Productionsgas nach dem Gasometer 2 oder dem Ofen, wo es zur Verbrennung gelangt, geleitet wird. Fettkohlenstücke oder Staub werden nun nachgefüllt, bis der Ofen annähernd gefüllt ist, und bleibt der Sauger so lange thätig, als die Entwickelung des Productionsgases dauern soll. Wenn der Brennstoff sehr heifs ist, wird eine gewisse Quantität Dampf durch Rohr s und den Kanal E sowie die Oeffnungen d in den Brennstoff eingeführt, wo der Dampf zersetzt wird und Wassergas bildet, wobei sich letzteres mit dem Productionsgas und der durch a oder den Kanal D eintretenden Luft mischt. Aus den frischen Kohlen destilliren die festen und theerigen Dämpfe unter der Wirkung der Saugvorrichtung, gehen durch den heifsen Brennstoff hindurch und werden in Kohlenwasserstoffgas verwandelt, welches das Heizvermögen des Productionsgases bedeutend steigert. Das am Fufse des Ofens entwickelte heifse Gas erhitzt das den Aschenbehälter einschliefsende Mauerwerk, sowie die Wand η im Kanal F.

Beim Durchgang durch den Röhrenkühler H kühlt sich das Gas ab, damit der Sauger bezw. Ventilator keinen Schaden erleidet. Während der Bildung des Productionsgases ist der Deckel χ und das Ventil .F¹ offen und entfernt sich die Flüssigkeit aus der Absperrkammer /\ während die Klappe in Kamin Y sowie das Ventil g¹ in der Kammer G geschlossen sind. Soll Wassergas allein hergestellt und eine starre Lage glühenden Brennstoffes gebildet werden, so ist Ventil g¹ offen, während der Deckel χ und das Ventil /^a geschlossen ist. Die Absperrkammer J¹ ist ebenfalls geschlossen und der Sauger aufser Wirkung gesetzt.

Der Dampf wird dann in Rohr s" in den Kanal F eingelassen, wo er durch das Mauerwerk überhitzt wird und darauf in den glühenden Brennstoff steigt, wo er in Wasserstoff und Kohlenoxyd bezw. Wassergas zersetzt wird.

Letzteres entweicht durch die Oeffnungen e und den Kanal E in das Abzugsrohr J?¹. Die kohlenwasserstoff haltigen Dämpfe, welche

aus den frischen Kohlen oberhalb der Oeffnungen e destilliren, gehen nach den heifseren unteren Kohlenschichten nieder und werden dort in Kohlenwasserstoffgas verwandelt, welches mit dem Wassergas abzieht und dessen Heizvermögen bedeutend erhöht. Dieses angereicherte Wassergas wird in dem Gasometer ι aufgespeichert, von wo aus dasselbe direct nach seinem Bestimmungsort gelangt.

Der Dampf kann auch anstatt durch Rohr s" durch Rohr s¹ in den Ofen eingelassen werden. Wenn die Temperatur im Brennstoff zu niedrig ist, um die Zersetzung des Dampfes zu bewerkstelligen, so wird letzterer abgesperrt, die Ventile entsprechend geregelt, der Deckel geöffnet und die Saugvorrichtung in Thätigkeit gesetzt, um den Brennstoff aufs Neue in Glut zu bringen, wonach die Herstellung des Wassergases wieder in derselben Weise stattfinden kann. So lange die Einrichtung im Gange ist, kann frische Kohle nach Bedürfnifs in den Ofen eingefüllt werden.

In der Praxis kann man sich auch mehrerer Generatoren bedienen, so dafs die beiden Gasarten fortwährend erzeugt werden können. Das Productionsgas und das Wassergas können entweder im Kanal oder im Gasometer gemischt und dann in einem Ofen zur Hervorbringung höherer Temperaturen, als dies mit Productionsgas allein möglich ist, benutzt werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Bei einer Anlage zur Herstellung von Generator- bezw. Wassergas die Anwendung eines oben stets offenen Generators A behufs beständiger Ueberwachung bezw. Beschickung des Brennstoffes, und zu diesem Zwecke das Absaugen der Gase unten am Generator unter dem Aschenbehälter B durch Verbindung desselben mit einem Ventilator T, durch welchen die Gase, nachdem sie durch einen zwischen dem Generator und dem Ventilator eingeschalteten Kühler H genügend abgekühlt werden, um den Ventilator nicht dienstunfähig zu machen, nach dem Gasometer geführt werden.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.