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Verfahren zum Betrieb von Gaserzeugungsöfen zur Erzeugung von Nischgas
Zur Streckung des mittels Gaserzeugungsöfen gewonnenen Leuchtgases werden zweckmäßig
die durch Entgasung von Kohlen gewonnenen Destillationsgase mit Wassergas gemischt,
das durch Einleiten von Dampf in glühenden Koks erzeugt wird. Um dabei die Wärme
des aus den Entgasungsräumen in glühendem Zustande austretenden Kokses für die Wassergaserzeugung
nutzbar zu machen, hat man vorteilhaft den zur Wassergaserzeugung dienenden Schacht
an das Austrittsende der Entgasungsräume (Retorten oder Kammern ) unmittelbar angeschlossen,
so daß der durch die Entgasung der Kohle gewonnene Koks in glühendem Zustand in
den Wassergasschacht übergeführt werden kann. Dabei befindet sich der -Wassergasschacht
in dem Heizraum der Entgasungsräume, so daß der von außen durch die gleichen Heizgase
beheizt wird, die zur Beheizung der Entgaswngsräume dienen. Diese Anordnung des
«Wassergaserzeugers ist besonders wirtschaftlich, weil eine besondere Außenbeheizung
und somit der Aufwand an hierzu erforderlichem Brennstoff fortfällt.
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Durch die Zersetzung des Wasserdampfes bei der Bildung von Wassergas
wird eine gewisse 'Wärmemenge verbraucht, die .eine Abkühlung des Kokses hervorruft.
Da die Wassergasbildung aber nur eintritt, wenn der Dampf durch glühenden Koks hindurchtritt,
muß dafür gesorgt werden, daß die Koksfüllung des Wassergasschachtes in glühendem
Zustand verbleibt. In dem Heizraum des Gaserzeugungsofens herrscht eine Temperatur,
die von der Entgasungstemperatur der Kohle abhängig ist. Es hat sich nun herausgestellt,
daß diese Temperatur nicht hoch genug ist, um bei Mitbeheizung des 'Was ergasschachtes
durch die Heizgase der Entgasungsräume zu gewährleisten, daß bei der "assergasbildung
die Koksfüllung des Wassergasschachtes in ihrem ganzen Querschnitt in glühendem
Zustand verbleibt; es entsteht vielmehr bei einem größeren Querschnitt des Wassergasschachtes
-ein zu stark abgekühlter Kern in der Kokssäule, der an der Wassergaserzeugung nicht
mehr teilnimmt. Insbesondere ist dies der Fall, wenn bei einem Ofen mit liegenden
Retorten mehrere übereinander angeordnete Retorten mif ihren Austrittsenden in einem
gemeinsamen Wassergasschacht münden.
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Dieser Nachteil ist nach der Erfindung bei Gaserzeugungsöfen, bei
denen an das Austrittsende der Entgasungsräume ein zur Wassergaserzeugung dienender,
im Heizraum der Entgasungsräume befindlicher Schacht angeschlossen ist, dadurch
vermieden, daß in den Wassergasschacht außer dem Dampf so viel Luft eingeführt wird,
als der Wärmeverbrauch bei der Wassergasbildung durch die äußere Beheizung des im
Heizraum der Entgasungsräume befindlichen Wassergasschachtes nicht gedeckt ist.
Durch die Luftzuführung wird zwar der Koks verbrannt, es ist aber dann gewährleistet,
daß die Kokssäule im Wassergasschacht auf seinem ganzen Querschnitt sich während
der Wassergaserzeugung in glühendem Zustande befindet
und somit
in höherem Maße an der Wassergaserzeugung teilnimmt, als wenn der Schacht lediglich
durch die Heizgase der Entgasungsräume mitbeheizt wird. Hierbei ist der Vorteil
der bekannten Gaserzeugungsöfen gewahrt, daß eine besondere Außenbeheizung des Gaserzeugers
nicht erforderlich ist. Der Koks verbrennt dabei im unteren Teile des Schachtes
vollständig zu Asche, wobei eine große Menge Generatorgase erzeugt wird, die ebenfalls
als Mischgas dienen. Die fast restlose Überführung der bei der Verbrennung des Kokses
entstehenden Kohlensäure zu Kohlenoxyd ist dadurch gesichert, daß die Generatorgase
infolge des Anschlusses des Wassergasschachtes an die Austrittsenden der Entgasungsräume
auch durch die Füllung dieser Räume noch hindurchziehen müssen.
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Man hat im Wassergasbetriebe schon öfter `von den Hilfsmitteln des
Luftzusatzes Gebrauch gemacht, wenn es darauf ankam, während der Wassergaserzeugung
der Brennstoffsäule zusätzliche Wärme zuzuführen. Diese Maßnahme wurde jedoch bei
Anlagen zur Erzeugung von Wassergas mit Innenbeheizung getroffen. Bei Anlagen dieser
Art besteht jedoch keine Abhängigkeit der Temperatur der Kokssäule des Wassergaserzeugers
von der Beheizung der Entgasungsräume.
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Die Luft kann gleichzeitig mit dem Wasserdampf in den Wassergasschacht
eingeführt werden, die W assergaserzeugung hängt dann aber von der Entgasung ab,
da nur dann glühender Koks in den Wassergasschacht übergeführt wird, wenn die Entgasung
in den Retorten oder Kammern beendet ist. Soll häufiger Wassergas erzeugt werden,
@o kann, auch wenn die Kohlenfüllung der Entgasungsräume noch nicht vollständig
entgast ist, dadurch Wassergas erzeugt werden, daß in dem Wassergasschacht bei geöffnetem
Steigrohrverschluß Luft eingeleitet wird. Die Zuleitung des Wasserdampfes erfolgt
erst nach beendigter Einführung der Luft. Es findet dann eine sehr schnelle und
besonders starke Innenbeheizung des Kokses durch die bis zum Steigrohrverschluß
durchschlagende Flamme statt, so daß in kürzerer Zeit eine größere Wassergasmenge
erzeugt werden kann.
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Die Menge des durch die Einführung der Luft im Wassergasschacht verbrannten
Kokses kann bei gleicher Ausbeute an Wassergas dadurch verkleinert werden, daß die
Luft in vorgewärmtem Zustande eingeführt wird. Diese Vorwärmung erfolgt vorteilhaft
dadurch, daß die Luft aus den Luftkanälen des zur Vorwärmung der Oberluft des Gaserzeug-ungsofens
dienenden Rekuperators entnommen wird. Es werden somit die vorhandenen Luftkanäle
des Rekuperators zur Vorwärmung der für die Wassergaserzeugung benötigten Luft ausgenutzt.
Auch ist daher die zuzuführende Luftmenge kleiner, was den Vorteil hat, daß der
Stickstoffgehalt des Mischgases niedriger ist.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines zur Durchführung
des Verfahrens dienenden Gaserzeugungsofens dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Querschnitt durch den Ofen nach der Linie A-B der
Abb. 2, in der ein Längsschnitt nach der Linie C-D, der Abb. i dargestellt ist.
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Beim dargestellten Ofen sind drei Reihen liegender Retorten i vorgesehen,
von denen die mittlere Reihe aus zwei sich über die ganze Länge des Ofens erstreckenden
Retorten besteht, während die beiden seitlichen Reihen übereinanderliegende Retorten
i aufweisen, die mit ihrem Austrittsende in einen gemeinsamen senkrechten Schacht
2 münden. Die Retorten jeder Reihe sind an ihren Beschickungsenden an eine Steigleitung
3 angeschlossen, die zur Vorlage q. führt. Jede dieser Steigleitungen ist in bekannter
Weise vor der in die Vorlage q. führenden Abzweigung 5 mit einem Verschluß 6 versehen.
Der Schacht 2 ist dicht über seinem Boden mit einer zum Entschlacken dienenden Tür
8 versehen.
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In den Schacht 2 kann Wasserdampf durch eine absperrbare Leitung 9
eingeführt werden, von der sich mehrere Verteilungsleitungen io abzweigen, die in
den Boden 7 des Schachtes 2 münden.
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Der Schacht 2 steht in dem Heizraum i i der Retorten i. In diesen
Heizraum treten die Generatorgase, die in dem Generator 12 in der üblichen Weise
erzeugt sind, durch Öffnungen 13 ein, während die Oberluft durch Öffnungen i q.
eintritt, die mit Luftkanälen 15
der seitlich von dem Generator 12 unterhalb
der Retorten i angeordneten Rekuperatoren in Verbindung stehen. Die den Heizraum
i i verlassenden Abgase treten in der üblichen Weise durch die Gaskanäle 16 der
Rekuperatoren zwecks Vorwärmung der Oberluft hindurch.
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In der Tür 8 ist eine durch einen Schieber 17 verschließbare Öffnung
18 vorgesehen, durch die Luft in den Schacht 2 .eingeführt werden kann.
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Beim Betriebe des Ofens werden die Retorten i mit Kohle beschickt,
die durch die Außenbeheizung in Koks verwandelt wird, w^'-)ei durch die Entgasung
Destillationsgase entstehen. Der Koks wird nach erfolgter Entgasung in glühendem
Zustande in den Schacht 2 hineingestoßen, und durch die Verteilungsleitungen wird
Wasserdampf eingeleitet. Der Dampf wird beim Durchtritt durch die glühende Kokssäule
im Schacht 2
zersetzt, so daß Wassergas erzeugt wird. Für die Zersetzung
des 'Wasserdampfes wird Wärme verbraucht, die durch die äußere Beheizung des Schachtes
2 gedeckt werden könnte, wenn man den Schacht nach Maßgabe dieses Wärmeverbrauchs
entsprechend stark beheizen würde. Da sich die Beheizungstemperatur nach der Entgasungstemperatur
der Kohle, also nach der Beheizungstemperatur der Retorten i richte, reicht die
äuf-ere Beheizung des Schachtes 2 durch die im Generator 12 erzeugten Heizgase nicht
dazu aus, die Kokssäule im Schacht 2 auf ihrem ganzen Querschnitt in glühendem Zustande
zu halten, es kühlt sich vielmehr der Kern der Kokssäule so stark ab, daß er nicht
mehr an der Wassergaserzeugung teilnehmen kann, weil die aus den Retorten i in den
Schacht 2 übergeführte Koksmenge eine Kokssäule von so großem Querschnitt bildet,
daß die äußere Beheizungswärme nicht bis an den Kern der Säule eindringen kann.
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Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß der Schieber 17 geöffnet, so
daß Luft durch die Öffnung 18 in den unteren Teil der Kokssäule im Schacht 2 eintritt.
Durch die Luft wird der Koks im unteren Teile des Schachtes 2 verbrannt, wodurch
gewährleistet ist, daß eine sich über den ganzen Querschnitt des Schachtes erstreckende
glühende Koksschicht erhalten wird, durch die der Wasserdampf hindurchtreten muß.
Die erzeugte Wassergasmenge ist daher erheblich größer als nur bei Dampfzuführung,
und es braucht der Schacht nicht nach Maßgabe der Belastung der Retorten i vom Koks
entleert zu werden, sondern es ist nur eine zeitweise Entschlackung des Schachtes
erforderlich.
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Die in der Retorte i erzeugten Destillationsgase, das im Schacht 2
gewonnene Wassergas und die dort entstehenden Generatorgase, ziehen zusammen durch
die Steigleitung 3 in die Vorlage q., wobei sie sich mischen. Die bei der Verbrennung
des Kokses im unteren Teil des Schachtes 2 entstehende Kohlensäure wird beim Durchtritt
durch die glühende Koksfüllung des Schachtes schon zu Kohlenoxyd reduziert. Sollten
noch Kohlensäurereste den Schacht 2 verlassen, so werden sie beim Durchtritt durch
die Kohlenfüllung der Retorten i sicher zu Kohlenoxyd reduziert, so daß das Mischgas
eine gute Zusammensetzung hat.
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Soll Wassergas auch dann hergestellt werden, wenn die Kohlenfüllung
in den Retorten i nicht vollständig entgast ist, so wird der Schieber 17 gleichzeitig
mit dem Steigrohrverschluß 6 geöffnet. Es tritt dann infolge der Zugwirkung des
Steigrohres 3 plötzlich eine größere Menge Luft durch den Schacht 2 und die Retorten
i hindurch, so daß eine bis zum Steigrohrverschluß durchschlagende Flamme entsteht,
welche in kurzer Zeit die Kokssäule im Schacht 2 auf eine hohe Temperatur bringt.
Es wird dann nach Wiederverschließen des Verschlusses wieder Dampf durch die Verteilungsleitungen
io in den Schacht 2 eingeführt und Wassergas erzeugt, bis die Kokssäule im Schacht
2 wieder auf eine so niedrige Temperatur gekommen ist, daß das Durchtretenlassen
der Luft bei geöffnetem Steigrohrverschluß wieder erforderlich wird.
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Die Luft kann auch statt mit Hilfe des Schiebers 17 in den unteren
Teil des Schachtes 2 durch Kanäle i 9 eingeführt werden, die mit den Luftkanälen
des Rekuperators 15, 16 des Ofens in absperrbarer Verbindung stehen, wie auf der
Zeichnung mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Die den Rekuperatorkanälen 15
entnommene Luft ist stark vorgewärmt, so daß die für die Erzeugung einer bestimmten
Wassergasmenge zuzuführende Luftmenge kleiner ist und demgemäß der Stickstoffgehalt
des Mischgases in vorteilhafter Weise niedriger wird.