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Kühleinrichtung für die Gase von Gaserzeugungsöfen mit Oberflächenkühlung
Die Erfindung betrifft einen Ofen zur Erzeugung von Gas und Koks, bei dem in Entgasungsräumen
unter Luftabschluß die Destillationsgase entwickelt und in der üblichen Weise durch
eine Leitung abgeführt werden, die mit einem absteigenden Teil zu der Teervorlage
führt. Diese einen Wasserabschluß bildende Teervorlage dient bekanntlich zur Absperrung
der Entgasungsräume gegen die Gassammelleitung, insbesondere beim Laden der Retorten
o. dgl. Die Teervorlage ist dabei aus Betriebsgründen bei den meisten Bauarten am
oberen Teile des Gaserzeugungsofens angeordnet und der abfallende Teil als ein kurzes
Tauchrohr ausgebildet.
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Die Destillationsgase, die beim Durchtritt durch die Gasleitung vor
der Teervorlage, insbesondere beim Durchtritt durch die üblichen Steigrohre, eine
hohe Temperatur haben, müssen bekanntlich vor ihrem Eintritt in den Gasbehälter
erheblich abgekühlt werden. Zur Unterstützung der Kühlung, welche die Gase beim
Durchtritt durch die Sperrflüssigkeit der Vorlage erfahren, hat man bereits vorgeschlagen,
diese Abkühlung auf dem Wege der Gase von den Entgasungsräumen bis zur Vorlage vorzunehmen,
indem man in die Steigrohre eine Kühlflüssigkeit durch Düsen einspritzte. Die Kühlung
der Gase ist aber dabei infolge des kleinen Steigrohrquerschnittes verhältnismäßig
gering, so daß man bisher gezwungen war, hinter der Teervorlage noch besondere Kondensatoren
(Vorkühler) einzuschalten. Diese Kondensatoren liegen in der Gassammelleitung und
haben daher große Gasmengen zu kühlen, und zwar bei einer schon verhältnismäßig
niedrigen Temperatur, so daß die Kondensatoren zur wirksamen Kühlung sehr große
Abmessungen haben müssen. Ferner hat sich herausgestellt, daß in der Gassammelleitung
vor den Kondensatoren (Vorkühlern) Verstopfungen durch Niederschläge eintreten,
welche zu Betriebsstörungen führen. Es bestand somit insbesondere bei Gasanstalten
in der Stadt, wo der zur Verfügung stehende Raum beschränkt ist, das Bedürfnis,
diese großen Kondensatoren in Fortfall zu bringen.
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Man hat bereits bei Gaserzeugungsöfen den innerhalb des Mauerwerks
liegenden Teil des Steigrohres mit einem Kühlmantel versehen, um eine schnelle Zerstörung
dieses Rohrstücks zu verhüten. Infolge der Kühlung dieses Rohrstücks werden auch
schon gewisse Teermengen abgeschieden, die allerdings nur sehr klein sind, da das
Kühlmittel auf den äußeren Umfang der Gassäule wirkt, während der Kern dieser Säule
heiß bleibt. Die Teerabscheidung reicht somit keineswegs aus, die großen Kondensatoren
(Vorkühler) in Fortfall zu bringen. Überdies fließt der sich abscheidende Teer,
da sich die Kühlvorrichtung im aufsteigenden Ast der Gasabzugsleitung befindet,
in den Entgasungsraum zurück.
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Auch hat man bei Generatoren, bei denen also durch Vergasen von Brennstoffen
unter Zuführung von Luft Generatorgase erzeugt werden, für den Fall, daß man bituminöse
Brennstoffe vergast, die Abzugsleitung für die Generatorgase
zu
einem Sammelbehälter für den Teer geführt und vor diesen Behälter einen Oberflächenkondensator
eingeschaltet. Dieser Kondensator dient daher in erster Linie zum Abscheiden des
Teers, während die dabei eintretende Kühlung der Generatorgase in den seltensten
Fällen von Bedeutung ist, da für den praktisch in Frage kommenden Verwendungszweck
der Generatorgase im Gegensatz zu der Verwendung der Destillationsgase eine wesentliche
Herabkühlung der Gase nicht erwünscht ist. Die großen Kondensatoren (Vorkühler),
welche bei Gaserzeugungsanlagen die Gase aus sämtlichen Retorten oder Kammern des
Ofens abzukühlen haben, sind bei Gaserzeugern nicht verwendet worden, so daß die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, den Vorkühler in Fortfall zu bringen, bei
Generatoren überhaupt nicht gestellt werden kann.
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Nach der Erfindung sind die großen Kondensatoren (Vorkühler) dadurch
in Fortfall gebracht, daß der absteigende Teil der Gasabzugsleitung zwischen den
Entgasungsräumen des Ofens und der Vorlage aus einem Oberflächenkondensator besteht,
durch den die Gase hindurchgeleitet werden. Es ist also jeder Retorte oder Kammer
ein Oberflächenkondensator zugeordnet, der lediglich die von der einen Retorte gelieferte
Gasmenge zu kühlen hat. Die Verwendung eines Oberflächenkondensators ermöglicht
dabei, durch Unterteilung des Röhrenbündels die Kühlflächen so groß zu machen, daß
diese Gasmenge schon vor der Vorlage so weit herabgekühlt wird, daß hinter der Vorlage
eine weitere Kühlung durch eine besondere Kühlvorrichtung entbehrlich wird. Es fällt
daher der sogenannte Vorkühler fort, an dessen Stelle andere für den Betrieb des
Gaswerks erforderliche Einrichtungen aufgestellt werden können. Zugleich sind dadurch
Verstopfungen in der Gassammelleitung vermieden, da der zur Teervorlage führende
absteigende Teil der Gasabzugsleitung als Oberflächenkondensator ausgebildet ist
und somit die bei der Kühlung sich ausscheidenden schweren Kohlenwasserstoffe (Teer)
restlos in die Teervorlage fließen, aus der sie abgeführt werden. Die Ausbildung
des absteigenden Teils der Gasabzugsleitung zwischen den Entgasungsräumen und der
Vorlage als Oberflächenkondensator kann dabei ohne wesentliche Abänderung des Gaserzeugungsofens
vorgenommen werden, da sich die Vorlage in der Regel auf dem Ofen oder seitlich
am oberen Teil des Ofens befindet, wo hinreichend Platz zur Unterbringung des Oberflächenkondensators
vorhanden ist.
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Besonders einfach gestaltet sich die Kühleinrichtung, wenn die Kühlrohre
gleichzeitig als Tauchrohre Verwendung finden. Zu diesem Zweck werden die Gase durch
ein Röhrenbündel geleitet, dessen Rohre oben in eine mit den Steigrohren in Verbindung
stehende Kammer münden, unten in die Sperrflüssigkeit der Vorlage eintauchen und
durch eine von der Kühlflüssigkeit durchströmte Kammer hindurchgehen. Der Oberflächenkondensator
ruht dann unmittelbar auf der Teervorlage.
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Auf der Zeichnung ist der mit der Kühleinrichtung versehene Teil des
Gaserzeugungsofens mit einer Ausführungsform der Kühleinrichtung nach der Erfindung
dargestellt.
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Abb. z zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den mit der Kühleinrichtung
versehenen Ofenteil. Abb. a ist ein Querschnitt nach der Linie A-B der Abb. z.
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In die mit der Sperrflüssigkeit a teilweise gefüllte Teervorlage b
mündet oberhalb des Flüssigkeitsspiegels die Gassammelleitung c. Auf der Deckplatte
d der Vorlage ist neben der Reinigungsöffnung e eine Kammer f befestigt, die von
einem Röhrenbündel durchzogen ist. Beispielsweise sind acht kleinere Röhren g um
ein mittleres größeres Rohr g gruppiert. Die Röhren schließen sich unten an entsprechende
Rohrstutzen h an, die an der Deckplatte d vorgesehen sind und in die
Sperrflüssigkeit a eintauchen. Oben münden die Röhren g in eine Gassammelkammer
i, die mit einer durch einen Deckel h abschließbaren Reinigungsöffnung in versehen
ist. An die Kammer i sind die von den Retorten o. dgl. kommenden Steigrohre ia angeschlossen.
In die Kammer f mündet unten die Zuleitung o für das Kühlwasser P und oben innerhalb
des Wasserraumes der Kammer f die Kühlwasserableitung y. Die Kammer f
wird
im Bedarfsfalle nicht ganz ausgefüllt, so daß sich in ihrem oberen Teile ein Dampfraum
s bildet. Aus diesem Raume kann durch ein Rohr t Dampf entnommen werden.
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Die Destillationsgase treten aus den Steigrohren u in die Sammelkammer
i, ziehen dann, in eine größere Anzahl dünnerer Einzelströme unterteilt, durch die
Röhren g, treten durch die Sperrflüssigkeit a der Vorlage b hindurch und ziehen
durch die Gassammelleitung c ab.
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Beim Durchtritt der heißen Gase durch das Röhrenbündel g kommen fast
alle Gasteilchen auf längerem Wege mit Wandungen in Berührung, die von dem durch
die Leitung o zugeführten Kühlwasser p umspült werden. Hierbei scheidet sich der
Dickteer usw. ab und läuft in die Vorlage b, während die Gase verhältnismäßig stark
abgekühlt werden, so daß sie bei ihrem Eintritt in die Gassammelleitung c schon
auf eine Temperatur erniedrigt sind, mit der sie in den Gasbehälter eintreten können.
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Zwischen Vorlage und Gasbehälter brauchen daher keine weiteren Kühlvorrichtungen
eingeschaltet zu sein. Zugleich ist dadurch, daß alle Abscheidungen in die Teervorlage
b fließen und aus dieser abgeführt werden, die Gassammelleitung c frei von Niederschlägen,
wodurch die
Betriebsstörungen vermieden sind, die durch die Verstopfungen
dieser Leitung bisher eingetreten sind. Infolge des hohen Temperaturgefälles, welches
die Gase vor der Vorlage b noch zulassen, tritt eine wirksame Kühlung und Teerausscheidung
bei verhältnismäßig kleinen Abmessungen des Oberflächenkondensators ein, so daß
in der Regel der Ersatz des üblichen Tauchrohres durch den Oberflächenkondensator
ohne einen sonstigen Umbau des Gaserzeugungsofens durchführbar ist. Überdies erwärmt
sich das Kühlwasser p so stark, daß heiße, durch die Leitung y abgeführte Wasser
eine Temperatur hat, wie sie für Heiz- und Badezwecke ausreicht.
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In dem Raum s der Kammer f bildet sich nasser Dampf von niedrigem
Drucke. Soll durch Einspritzen in die Retorten Wassergas erzeugt werden, so wird
hierzu der durch die Leitung t aus dem Dampfraum s abgeführte Dampf benutzt, so
daß an Brennstoff für die Wassergaserzeugung gespart wird.
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Der zwischen die Steigrohre und die Vorlage eingeschaltete Oberflächenkondensator
kann natürlich auch so ausgebildet sein, daß die Kühlflüssigkeit durch die Rohre
hindurchzieht und diese von den Destillationsgasen umspült werden.