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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Durch die Schaulochverschlüsse .4.2 kann die Lage der Brennstoffschichten
beobachtet «-erden. Ferner machen die Schaulochverschlüsse .i3 Teile des Schachtes
7 sichtbar.
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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.