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Kombinierter Wassergas- und Dampferzeuger Es gibt bereits kombinierte
Wassergas- und Dampferzeuger, die einen um den Kessel, der den Generatorschacht
bildet, angeordneten Ringraum (Gasmantelrauni). besitzen, in dem heiße Gase (Wassergas
oder Warmblasegase bzw. Verbrennungsgase derselben) hindurchgeleitet «-erden, um
an den Dampfkessel oder an den in den Ringraum verlegten Dampfüberhitzer ihre Wärme
zur Dampferzeugung abzugeben. Bisher konnte der in Kombination mit dem Wassergaserzeuger
stehende Dampfkessel nur als Großwasserraumkessel ausgeführt werden und war dadurch
wegen herstellungstechnischer Gründe hinsichtlich des Durchmessers der Feuerbox
(identisch mit dem Durchmesser des Generatorschachtes) und hinsichtlich der Höhe
des anwendbaren Dampfdruckes eng begrenzt. Die Durchmessergröße liegt bei etwa 2
in Lichtweite und die Dampfdruckgrenze bei etwa io Atm. Über diese Durchmesser-
und Dampfdruckgrenzen hinaus treten fabrikatorische Hindernisse auf, die die praktische
Anwendung dieser Konstruktion unmöglich machen. Die Kesselblechwandungen müßten
nach der Festigkeitsrechnung bei größeren Durchmessern und höheren Dampfdrücken
übermäßig stark gemacht werden, was, abgesehen von der technisch schwierigen und
kostspieligen Herstellung solcher Kessel, auch für den Betrieb nachteilig ist, da
die übermäßigen Kesselblechstärken dem Wärmeübergang vom Verbrennungsraum in den
Wasserraum des Kessels hindernd im Wege stehen und es zu unzulässigen Wärmestauungen
käme. Ab-esehen von den technischen Schwierigkeiten der Herstellung und von den
teueren Herstellungskosten drückte die Anwendung eines Großwasserraumkessels in
Kombination mit dein Wassergaserzeüger auch auf die Qualität des erzeugten Wassergases
und Dampfes. Diese 'Nachteile bestehen bei dein kombinierten Wassergas- und Dampferzeuger
nach der Erfindung nicht, da hier der GroßwasserraumkeAsel durch die Anwendung von
dicht aneinandergefügten, mit Schuhen versehenen Röhren, die den Vergasungsraum
(Generatorschacht) bilden, in einzelne Elemente aufgelöst ist, wodurch diese auf
Grund der Festigkeitsrechnung geringere Kesselblechstärke haben können. Der günstigste
Fall ist jener, wenn diese Elemente Röhren von kreisrundem OOuerschnitte sind. Bei
dieser Bauart des kombinierten Wassergas- und Dampferzeugers ist man selbst bei
Anwendung hoher Dampfdrücke (2o atü und darüber) nicht mehr in der Größe des Durchmessers
des Generators, der seine Leistung bestimmt, begrenzt. Zur wesentlichen Qualitätsverbesserung
des Dampfes kommt eine wesentliche Verbesserung des Gases infolge eines kohlensäurearmen
und heizwertkräftigeren Randgases hinzu.
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Zur Herstellung des Gas- und Dampf erzeugerschachtes werden erfindungsgemäß
die nachstehenden Anordnungen vorgesehen i. Die den Vergasungsschacht bildenden
Röhren des Röhrenkessels werden an beiden
Enden verjüngt, um die
Röhren, ohne sie abbiegen zu müssen, in die untere und obere Wasserkammer bei Wahrung
der aus Festigkeitsrücksichten erforderlichen Stegbreite einwalzen zu können.
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2. Es werden metallische Schuhe angeordnet, in denen die verjüngten
Röhrenenden zwecks notwendiger Abdichtung des durch die Verjüngung gebildeten Raumes
gegenüber dem Gasmantelraum stecken. Jedes Röhrenende kann sowohl einen eigenen
unteren Schuh als auch einen oberen Schuh erhalten, und diese Schuhe reihen sich
dann eng und abdichtend aneinander. An Stelle der einzelnen Schuhe kann auch ein
ein- oder mehrteiliger Ring vorgesehen werden, der die Ausnehmungen für die Rohrenden
enthält. In diesen Ausnehmungen stecken dann die Rohrenden wie in den Schuhen. Die
Schuhe an den oberen Rohrenden können gegebenenfalls entfallen, wenn die hier zwischen
den Röhren verbleibenden Spalten mit einem anderen Mittel, z. B. durch Verschmieren
mit einem feuerbeständigen Mörtel oder Zulegen mit feuerfesten Steinen, zwecks gasdichter
Trennung des Vergasungsschachtes vom äußeren Gasmantelraum abgedichtet werden. Die
Schuhe für die unteren Rohrenden (bzw. der erwähnte Ring) erhalten gegen die Mittelachse
des Vergasungsraumes hin eine abgeschrägte Fläche, um in Rosthöhe eine glatte Oberfläche
der den Vergasungsraum begrenzenden Kesselteile trotz der Verwendung von runden
Röhren zu schaffen. Dies ist notwendig, da sonst die Schlacke in den Zwischenräumen
der Röhren bzw. an der durch die untere Wasserkammer bei ihrer Oberkante hervorgerufenen
Abstufung der Innenoberfläche des Vergasungsraumes hängenbleiben würde.
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3. Zur Erzielung der Dichtheit der durch die eng aneinandergereihten
Röhren gebildeten Trennungswand zwischen Vergasungsraum und Gasmantelraum wird zwischen
je zwei Röhren ein metallischer Streifen eingelegt, der einen größeren Ausdehnungskoeffizienten
hat als das Eisen (z. B. ein Streifen aus Kupfer) und der auf beiden Seiten verstemmt
wird. Diese Dichtungsstreifen reichen bis hinab in die Zone der obenerwähnten metallischen
Schuhe. Man kann anstatt der Abdichtung mittels der Streifen auch die Röhren gegeneinander
verschweißen.
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Wenn sich im Vergasungsraum (Generatorschacht) und im äußeren Ringraum
(Gasmantelraum) bei der Wassergaserzeugungwährend der Warmblaseperiode ungleiche
Gasarten befinden, die sich miteinander nicht mischen dürfen, so muß der durch die
Röhren gebildete Schachtmantel des Generators eine vollständig gasdichte Trennungswand
zwisehen den beiden Räumen sein. Der Weg der Gase vom Vergasungsschacht in den Ringraum
ist dann der gleiche wie der im Patent 428 L¢5 beschriebene. Im Ringraum des kombinierten
Wassergas- und Dampferzeugers wird die fühlbare Wärme des Wassergases selbst und
die der Warmblasegase bzw. deren Verbrennungsgase zur Dampferzeugung bzw. -überhitzung
ausgenutzt. Hierfür muß eine ausreichend große Kesselheizfläche im Ringraum vorgesehen
sein, die jedenfalls größer ist, als die Röhren geben können, die als Trennungswand
zwischen Generatorschacht und Ringraum zwischen der unteren und oberen Wasserkammer
vorgesehen sind. Die Anordnung einer genügend großen Heizfläche im Ringraum kann
in einfacher Weise dadurch getroffen werden, daß außer den Röhren, die die Trennungswand
(Schachtmantelraum) bilden, ein oder mehrere Rohrreihen zwischen der unteren und
oberen Wasserkammer vorgesehen werden. Die Röhren dieser Rohrreihe brauchen nicht
mehr eng aneinandergereiht und deshalb an den Rohrenden verjüngt werden. Sie können
statt einer lotrechten eine schräge Lage erhalten. Im Ringraum des Wassergaserzeugers
läßt sich ferner ein Röhrendampfüberhitzer vorteilhaft anordnen.
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5. Für den Fall, daß im Wassergaserzeuger bloß die fühlbare Wärme
des heißen Vergasungsstoffes und des heißen Wassergases ausgenutzt werden soll (die
Ausnutzung der Wärme der Warmblasegase aus der Blaseperiode erfolgt dann in einem
besonderen Abhitzekessel, in Karburatoren, Überhitzer u. dgl.) oder der Gaserzeuger
als Halbwassergas- oder Generatorgaserzeuger ausgebildet werden soll, so kann die
Trennungswand (Schachtmantel) zwischen dem Generatorschacht und äußeren Ringraum
(Gasmantelraum) in der Weise ausgebildet werden, daß die im Generatorschacht erzeugten
Gase in den Ringraum geleitet werden, ohne daß sie den Generator verlassen. Zu diesem
Zwecke kann eine Anzahl von Röhren an ihrem oberen Ende auf eine größere Rohrlänge
verjüngt werden, so daß zwischen den einzelnen Röhren bei der Verjüngung verbleibende
Zwischenräume den für den Gasabzug aus dem Schacht in den Ringraum erforderlichen
freien Querschnitt ergeben. Die Trennungswand braucht, im Falle sich im Generatorschacht
und Ringraum gleiche Gasart befindet, also nur teilweise die beiden Räume voneinander
zu trennen. Dort wo die heißen Gase in den Ringraum eintreten, kann vorteilhaft
ein Röhrendampfiiberhitzer angeordnet werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Da die Ausführungsformen nach den Beispielen des kombinierteil
Gas-
und Dampferzeugers für Drehrostbetrieb gedacht sind, so ist der Generatorschacht,
den die Rohre c bilden, kreisrund. Der Generatorschacht kann natürlich auch eine
beliebig andere Querschnittsform, z. B. eine rechteckige, erhalten, in welchem Falle
kein Drehrost, sondern Spezialroste angewendet werden.
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Auf der Zeichnung zeigt Fig. i einen lotrechten Schnitt eines kombinierten
Wassergas- und Dampferzeugers nach Anordnung .I. nach der Linie A-B in Fig.2; Fig.2
zeigt den Grundriß zum Teil im Schnitt nach den Linien C-D bzw. F_-F und G-H der
Fig. i. Die Fig. 3, -. und 5 zeigen einen der vorstehend erwähnten Schuhe in drei
verschiedenen Ansichten. Die Fig. < zeigt einen lotrechten Schnitt eines kombinierten
Gas- und Dampferzeugers nach Anordnung 5 nach der Linie <1,-B, in Fig.
7; Fig. 7 zeigt den Grundriß zum Teil im Schnitt nach den Linien C,-D, bzw. E,-F,
und G,-H,.
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In dein Schacht a. des kombinierten Wassergas- und Dampferzeugers
nach Fig. i lagert auf einem Rost b das Vergasungsmaterial. Die Wärmeübertragung
findet zunächst unmittelbar durch die Ausstrahlung des heißen Vergasungsstoffes
statt. Der Rost b kann ein fester oder beweglicher, z. B. ein Drehrost für trockene
Schlackenaustragung, sein. Die Röhren c sind an ihren unteren Enden c, und an ihren
oberen Enden c2 verjüngt, damit die Rohrenden in die Wasserkammern d und e eingewalzt
«-erden können; sie sind eng aneinandergereiht. Da die durch sie geschaffene Trennungswand
zwischen dem Vergasungsschacht a und dem äußeren Gasmantelraum
f
gasdicht sein muß, so «erden die Zwischenräume, die zwischen den eng aneinandergereiliten
Röhren c verbleiben, abgedichtet. Diese Abdichtung kann verschiedenartig sein. Sie
kann eine metallische Dichtung in (Fig. 2 und 7) sein, die zwischen je zwei Röhren
eingeschoben und dann behufs Erzielung eines gasdichten Abschlusses verstemmt wird.
Auch können je zwei nebeneinanderliegende Röhren miteinander verschweißt werden,
oder die Röhren können besonders profiliert sein, um je zwei nebeneinanderliegende
Röhren. miteinander verschrauben oder vernieten zu können. Uin die Gasdichtheit
an den verjüng ten Rohrenden zu erzielen, wo naturgemäß die Spalten zwischen je
zwei Röhren größer sind, werden die-Rohrenden in Ausnehmungen von metallischen Schuhen
g (Fig. 3 bis 5) oder eines ein- oder mehrteiligen Ringes gesteckt. In diesen Ausnehmungen
können die Rohrenden leicht abgedichtet werden. . Um eine zusammenhängende glatte
Innenoberfläche des Vergasungsraumes zu erhalten, werden die einzelnen aneinandergereihten
Schuhe oder der diese ersetzende Ring gegen die Mittelachse des kombinierten Gas-und
Dampferzeugers hin mit Schrägflächen g1 versehen. Die Rohre c bilden mit der metallischen
Dichtung in, und den Schuhen g eine vollkommen dichte Trennungswand zwischen dem
Schacht a und dem Ringraum (äußeren Gasmantelraum) f zwischen der oberen und unteren
Wasserkammer e und d. Diese gedichtete Trennungswand ist für die Wassergaserzeugung
Bedingung, da sich .beiderseits zwei verschiedenartige Gase befinden, die sich nicht
miteinander mischen dürfen. Der Weg des Gases bzw. der Verbrennungsgase der Warmblasegase
ist in diesem Falle der gleiche. wie in der eingangs erwähnten deutschen Patentschrift
beschrieben.
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Die vom '\,erbrenuv@@ngsraum kommenden heißen Abgase (das sind die
Verbrennungsgase der beim Wassergasprozeß entstehenden Heißblasegase) ziehen durch
den Gasmantelrauin / nach za und umspülen die hier zwischen der unteren und oberen
Wasserkammer angeordneten Röhren c und die gegebenenfalls vorgesehenen, im Gasmantel_raum
auf der Gasausgangsseite liegenden Rohrschlangen des Dampfüberhitzers L. Im Falle
der Verwendung des kombinierten Gas- und Dampferzeugers zur Wassergaserzeugung müssen
ferner außer den den Generatorschacht bildenden, eng miteinander gereihten Röhren
c noch die Röhren o (Fig. i und 2), die ebenfalls in die obere und untere Wasserkammer
eingewalzt sind, aber nicht mehr aneinander dicht anliegen und deshalb auch nicht
mehr verjüngt sein müssen, zur Vergrößerung der Kesselheizfläche vorgesehen werden.
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Im Falle der Einrichtung des kombinierten Wassergas- und Dampferzeugers
nach Fig. 6 und 7 zur Ausnutzung der fühlbaren Wärme des heißen Vergasungsstoffes
und des heißen Wassergases bei Verzicht der Ausnutzung der Gase aus der Warmblaseperiode
im Dampfkessel der kombinierten Gaserzeuger oder für die Erzeugung von Halbwasser-
und Generatorgas kann bei sonst gleichartiger Ausführung, wie nach Fig. i und 2
beschrieben, die obere Verjüngung der Röhren c bei einer Anzahl nebeneinanderliegenden
Röhren auf eine größere Rohrlänge c3 (Fig. 6, links oben) erfolgen. Dadurch werden
die dazwischen verbleibenden Spalten größer und ergeben die für den Gasübertritt
vom Vergasungsraum in den Gasmantelraum f erforderlichen freien Ouerschnitte. Diese
an höchster Stelle liegenden Gasdurchgangsöffnungen «-erden gegenüber dem tiefer
liegenden, aus dem Gasmantelraum f abführenden Gasaustrittstutzen la angeordnet,
damit die heißen Gase Gelegenheit haben, alle Röhren im Gasmantelraum
vor
ihrem Austritt aus letzteren zu bestreichen und ihre fühlbare Wärme abzugeben.
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Zur Vermeidung eines Wärmeverlustes durch Ausstrahlung der Decke p
des Generatorschachtes ist in beiden Ausführungsfällen eine Isolierung r aus feuerfesten
Steinen vorgesehen. DerGasmantelraum (Ringraum) f beider Ausführungsformen des vorliegenden
Gas- und Dampferzeugers ist innen von der aus den Röhren gebildeten Trennungswand
c und außen von der mit Isoliermaterial j ausgekleideten Verschalung
i begrenzt; in ihm kann ein Dampfüberhitzer L angeordnet sein. Der Röhrenkessel
kann mit einem oder mehreren getrennt angeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten
Oberkesseln zwecks Erzielung einer besseren Wasserzirkulation, eines größeren Wasserinhaltes
oder wegen Vergrößerung der Wasseroberfläche ausgerüstet sein. Die in Fig. 6 dargestellte
Isolierung r- der Generatorschachtdecke p mit feuerfestem Material hat den gleichen
Zweck, wie oben für Apparate zur gewöhnlichen Generatorerzeugung beschrieben ist.
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Der als Röhrendampfkessel ausgebildete kombinierte Gas- und Dampferzeuger
kann auch als Dampfkessel allein betrieben werden, in welchem Falle im Generatorschacht
eine vollkommene Verbrennung stattfindet und die bei dieser entstehenden Verbrennungsgase
ihre Wärme an die Röhren c und gegebenenfalls auch an die zur Heizflächenvergrößerung
vorgesehenen Röhren o abgeben.