DE549213C - Verfahren zum Vergasen fester, fluechtige Bestandteile enthaltender Brennstoffe - Google Patents

Verfahren zum Vergasen fester, fluechtige Bestandteile enthaltender Brennstoffe

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DE549213C
DE549213C DEK96895D DEK0096895D DE549213C DE 549213 C DE549213 C DE 549213C DE K96895 D DEK96895 D DE K96895D DE K0096895 D DEK0096895 D DE K0096895D DE 549213 C DE549213 C DE 549213C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Description

  • Verfahren zum Vergasen fester, flüchtige Bestandteile enthaltender Brennstoffe Beim Vergasen von festen Brennstoffen, die flüchtige Bestandteile enthalten, insbesondere also von Steinkohle und Braunkohle, ist es in vielen Fällen für den gleichmäßigen und raschen Verlauf des Entgasungs- und Vergasungsvorganges von besonderer Bedeutung, daß der Brennstoff nicht langsam entschwelt, sondern möglichst schnell entgast wird, da der entgaste Brennstoff (Koks) sich im Gaserzeugerschacht wesentlich günstiger verhält als die Kohle. Um dies zu erreichen, ist es vor allem notwendig, daß der Brennstoff in einzelnen nicht zu starken Schichten gleichmäßig verteilt in den Erzeugerschacht eingebracht wird. Ferner muß im Oberteil des Gaserzeugers eine zur Entgasung des Brennstoffes in der gewünschten Schnelligkeit ausreichende Wärmemenge von entsprechender Temperaturhöhe vorhanden sein und auf den Brennstoff möglichst gleichmäßig einwirken. Weiterhin müssen die Gase die Brennstoffschichten möglichst gleichmäßig durchströmen.
  • Für die gleichmäßige Brennstoffverteilung hat man bislang mechanische Hilfsmittel (für runde Erzeugerschächte mechanische Beschickungseinrichtungen mit sehr komplizierten Brennstoffverteilungsvorrichtungen, für rechteckige Erzeugerschächte seitlich angebaute Wurfbeschicker u. dgl.) angewandt. Man konnte aber damit kein störungsfreies Arbeiten des Gaserzeugers erzielen, da die auf die mechanischen Brennstoffverteilungsvorrichtungen wirkenden hohen Temperaturen und der auf den Vorrichtungen sich niederschlagende und festsetzende Staub und Teer einen raschen Verschleiß herbeiführen und zu häufigen Reparaturen nötigen. Diese Hilfsmittel haben sich deshalb in der Praxis nicht bewährt, und der angestrebte gleichmäßige Verlauf des Ent- und Vergasungsvorganges ist mit ihnen nicht oder nur sehr unvollkommen erreicht worden.
  • Nach der Erfindung wird eine stets gleichmäßige Ent- und Vergasung des Brennstoffes dadurch erzielt, daß derselbe einfach durch Ausnutzung des natürlichen Böschungswinkels, also ohne Zuhilfenahme mechanischer Brennstoffverteilungsvorrichtungen, in gleichmäßigen Schichten in den Erzeugungsschacht eingebracht wird. Ferner wird, um dem Brennstoff die für seine schnelle Entgasung notwendige Wärme gleichmäßig und rasch zuführen zu können, für eine gleichmäßige Abstrahlung der im Isoliermaterial der Erzeugerdecke aufgespeicherten Wärme auf die Brennstoffoberfläche dadurch Sorge getragen, daß die Decke ungefähr parallel zur Brennstoffoberfläche verlaufend angeordnet wird, so daß sie also ungefähr die gleiche Neigung wie die Brennstoffoberfläche besitzt. Das Aufspeichern der für die Entgasung des neu eingefüllten Brennstoffes erforderlichen Wärme in den obersten Brennstoffschichten und im Isoliermaterial des Erzeugeroberteils, insbesondere der Erzeugerdecke, geschieht besonders wirksam dadurch, daß die in den Heizgasen enthaltenen brennbaren Gase über der Brennstoffschicht durch Einführung von Zweitwind verbrannt werden. Das Verfahren ermöglicht so durch das Fehlen mechanischer Brennstoffverteilungsvorrichtungen, die einen bestimmten Zwischenraum zwischen Erzeugerdecke und Brennstoffoberfläche benötigen, die Lagerung des Brennstoffes in geringstem Abstand von der Decke, ja unter Umständen in Berührung mit dieser, so daß eine besonders wirksame Wärmeübertragung von der Decke auf den Brennstoff durch Wärmestrahlung und gegebenenfalls durch unmittelbare Wärmeleitung stattfindet. Schließlich wird der gleichmäßige Gasdurchgang durch die Brennstoffschichten dadurch gesichert, daß auch die Rostflächen eine dem Böschungswinkel des Brennstoffes entsprechende Neigung erhalten, so daß die Wege, die die Vergasungsmittel durch die Brennstoffsäule zurücklegen müssen, gleich lang sind.
  • Das Verfahren eignet sich insbesondere für solche Fälle, in denen man die Verkokung der frisch eingefüllten Kohle vor ihrer Vergasung in systematischer Weise in einem und demselben Erzeugerschacht durchführen will, also den Gaserzeuger beispielsweise wie folgt betreibt: Nach der Entgasung der vorher in den Erzeuger eingetragenen Brennstoffschicht werden zunächst die oberen Koksschichten und das Isoliermaterial des Erzeugeroberteils, insbesondere der Erzeugerdecke, zur Aufspeicherung der Entgasungswärme aufgeheizt; hierauf wird neuer Brennstoff in gleichmäßiger dünner Schicht eingetragen und dann dessen Entgasung vorgenommen, so daß schließlich an den Entgasungsvorgang anschließend nur entgaster Brennstoff (Koks) zur Vergasung gelangt. Führt man hierbei die Vergasung des Kokses mit Hilfe' von Dampf durch, so erhält man Kokswassergas sowie das aus der Kohle bei ihrer Entgasung ausgetriebene Steinkohlengas (Braunkohlengas) als hochwertiges (d. h. möglichst stickstoff- und kohlensäurefreies) Mischgas, das sogenannte Kohlenwassergas. Verwendet man dagegen zur Vergasung des Kokses Luft oder Dampf-Luft-Gemische, so erhält man Koksschwachgas sowie das aus der Kohle bei ihrer Entgasung ausgetriebene Steinkohlengas (Braunkohlengas) als infolge stärkerer Stickstoffbeimischung heizwertschwächeres Mischgas, das sogenannte Kohlenschwachgas. Man kann so auch Kohlenschwachgas im periodischen Betrieb erzeugen und insbesondere ohne lästige Stocharbeit solche Kohlensorten durchsetzen, die sich sonst im Erzeugerschacht, namentlich während ihrer Verkokung, sehr ungünstig verhalten.
  • Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist als Ausführungsbeispiel in der Abbildung in senkrechtem Längsschnitt dargestellt. Der Erzeuger i erhält zum Einfüllen der Kohlen oben eine Beschickungseinrichtung, die beispielsweise aus einem Kohlenvorratsbunker 2, einem Kohlengefäß 3, dessen Inhalt der jeweils einzufüllenden Kohlenmenge entspricht, und den Schiebern ,4 bzw. 5 zum Ein- bzw. Ausschleusen der Kohle besteht. Die Schieber q. und , können zwangsläufig betätigt werden, namentlich wenn das Kohleneinfüllen in bestimmten Zeitabschnitten, z. B. nach Beendigung des jeweiligen Heizungsvorganges bei der zuvor beschriebenen Art der Kohlenwassergas- bzw. Kohlenschwachgasherstellung, erfolgen soll. Da bei dieser Art der Gaserzeugung stets eine Abgaseklappe zu öffnen und zu schließen ist, kann durch die Bewegung dieser Klappe die Betätigung der Schieber 4. und 5 hervorgerufen werden.
  • Die Kohle fällt durch die Gasaustrittsöffnung 6 in den Erzeugerschacht 7 und legt sich in natürlicher Böschung auf die Koksschichten 8, die bei der Inbetriebsetzung zuerst in den Erzeuger gebracht werden. Die Höhe der durch Schraffur hervorgehobenen, jeweils eingefüllten Kohlenschicht 9 ist abhängig von dem Inhalt des Kohlengefäßes 3 und der Größe der Böschungsfläche. Der Schacht 7 ist oben durch die Erzeugerdecke io begrenzt, deren Innenflächen mit den Böschungsflächen der Kohlenfüllung zweckmäßig parallel verlaufen.
  • Wenn die Erzeugerdecke io einen Teil der Entgasungswärme aufspeichern soll, wird sie dementsprechend in ihrer Masse und Form ausgestaltet. Beispielsweise kann sie statt der gezeichneten kegelförmigen Innenfläche eine aus einzelnen Abstufungen bestehende Innenfläche erhalten, deren Oberfläche natürlich wesentlich größer als die der glatten Kegelfläche ist.
  • Die Brennstoffsäule liegt auf dem Rost i i, der ebenfalls etwa nach dem Kohlenböschungswinkel geneigt angeordnet wird. Es sind 'alsdann die Wege der Gase durch die Brennstoffsäule gleich lang. Auch sinkt der Brennstoff bei der Veraschung gleichmäßig nach. Es wird dadurch erreicht, daß trotz kegelförmiger Oberfläche der Brennstoffsäule die Gase die Brennstoffschichten möglichst gleichmäßig durchströmen.
  • Die zur schnellen Entgasung des frisch eingefüllten Brennstoffes erforderliche hohe Temperatur des Erzeugeroberteils kann durch Verbrennung von Heizgasen hervorgerufen werden. Zu ihrer Erzeugung wird durch die Kohlenschichten 8 Wind geleitet, der vom Gebläse 1z durch die Leitungen 13 und 14 bei geöffnetem Schieber 15 unter den Rost i i befördert wird und so den Koks zu Koksschwacl)gas vergast. Dem Wind kann hierbei zur Wassergaserzeugung Dampf zugesetzt «erden, der dem Dampfkessel 16 durch Öffnen des Ventils 17, das durch die Leitung, 18 mit der Windleitung 1d. verbunden ist, entnomtnen wird. Das Heizgas wird über der obersten Koksschicht durch Zweitwind verbrannt. Dieser wird der'Windleitung 13 entnommen und gelangt durch die Leitung i9 bei geöffnetem Zweitwindschieber 2o nach dem Verteilungskanal 21 in der Erzeugerdecke io sowie von da durch die Düsen 22 nach dem Zwischenraum zwischen der obersten Koksschicht und der Erzeugerdecke io. Auf diese Weise wird schnell in den obersten Koksschichten und den feuerfesten Steinen des Erzeugeroberteils die Wärmemenge, die, sie zur Entgasung der nach dem Heizungsvorgang frisch eingefüllten Kohle abgeben sollen, in der erforderlichen Temperaturhöhe aufgespeichert. Die Abgase gelangen durch die Gasaustrittsöffnung 6, die Leitung 23 und die Kesselvorkammer 2.4 nach dem Dampfkessel 16, an den sie ihre Restwärme abgeben, und von da durch die Kesselnachkammer -25 und die Abgaseklappe 26 ins Freie zum Schornstein 27. Nach beendeter Heizung werden die Windschieber 15 und 2o und die Abgaseklappe 26 geschlossen und der Brennstoff durch Öffnen des Kohlenschiebers 5 eingefüllt. Die erzeugten Gase führt eine von der Gasaustrittsöff nung 6 abzweigende Leitung 28 mit den: Schaltorgan 29 nach dem Flüssigkeitsverschluß 3o und der Teervorlage 31, die sie durch die Leitung 36 verlassen. Die Leitung 28 kann doppelwandig sein und den Vorwärmer 32 für das Speisewasser bilden, das von der Leitung 33 durch ihn und die Leitung 3.4 mit Rückschlagventil 35 zum Dampfkessel 16 geht. Gegebenenfalls können die Gase auch auf dem Weg z3, 2.1., 25 durch die Leitung 37 mit dem Schaltorgan 38 nach der Teervorlage 4o mit dem Flüssigkeitsverschluß 3c) und von da durch die Abgangsleitung .l1 geleitet werden, wenn man ihre Eigenwärme zur Dampferzeugung im Kessel i< ausnutzen will. Zur Kokswassergaserzeugung wird Dampf durch Öffnen des Ventils 17 oder zur Koksschwachgaserzeugung `Find, gegebenenfalls mit Dampf gemischt, durch Öffnen des Schiebers 15 durch die Kokssäule geschickt.
  • Durch die Schaulochverschlüsse .4.2 kann die Lage der Brennstoffschichten beobachtet «-erden. Ferner machen die Schaulochverschlüsse .i3 Teile des Schachtes 7 sichtbar.
  • Der dargestellte Gaserzeuger kann runden oder rechteckigen Querschnitt besitzen. Im ersten Fall wird der Rost i i zweckmäßig in Tiegel- oder Pvramidenform und als Drehrost auso-ebildet, indem er durch das Getriebe 44 drehbar gemacht wird. Schlacke und Asche werden von den Schaufeln 45 nach dem l'auchrohr 46 gefördert und von dem Schlakkenkasten 47 aufgenommen, aus dem sie beliebig entfernt werden können. Mit Wasser, das der Leitung 48 entnommen wird, können der innere Rostantrieb sowie die Schlacke und Asche gekühlt werden.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Vergasen fester, flüchtige Bestandteile enthaltender Brennstoffe, die schichtweise in den Erzeugerschacht eingebracht und jeweils vor dem i "Zachff illen einer neuen Schicht durch Hochtemperaturv erkokung entgast werden, dadurch gekennzeichnet, daß das schichtweise Einbringen des Brennstoffes unter natürlichem Böschungswinkel erfolgt und jede Brennstoffschicht zur schnellen Entgasung von der gleichzeitig als Wärmespeicher dienenden Erzeugerdecke durch Wärmestrahlung beheizt wird, wobei das Hochheizen der Erzeugerdecke vor . dem Einfüllen von neuem Brennstoff durch Einführung von Zweitwind über der obersten Brennstoffschicht beschleunigt werden kann.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit der an sich bekannten zwangsweisen Steuerung der Vergasungsmittel auch das Kohleneinfüllen zwangsweise gesteuert wird.
  3. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffsäule auf einem nach dem Brennstoffböschungswinkel geneigten Rost ruht, damit die Wege der Gase durch die Brennstoffsäule gleich lang sind und der Brennstoff gleichmäßig nachsinkt.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei zentraler Einführung des Brennstoffes der Rost (i i) von der Mitte nach außen geneigt ist, insbesondere bei runden Schachtquerschnitten Kegel- oder Pyramidenform hat.
  5. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der Erzeugerdecke (io) zur Brennstoffoberfläche im wesentlichen parallel läuft, damit die Wärmestrahlung auf die oberste Brennschicht möglichst gleichmäßig einwirkt.
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