DE568851C - Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Brennstoffen kleiner Koernung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Brennstoffen kleiner Koernung

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DE568851C
DE568851C DEB144233D DEB0144233D DE568851C DE 568851 C DE568851 C DE 568851C DE B144233 D DEB144233 D DE B144233D DE B0144233 D DEB0144233 D DE B0144233D DE 568851 C DE568851 C DE 568851C
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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

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

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Brennstoffen kleiner Körnung Grobstückige Kohle oder grobstückiger Koks kann nach den heutigen Stand der Technik ohne Anstände in bekannten Gaserzeugern zu brennbaren Gasen umgesetzt werden. Wenn aber viel feinstückiges Material oder sogar Kohlenstaub im Einsatz enthalten ist, ergeben sich bei der Vergasung Schwierigkeiten, indem entweder die Gaszusammensetzung durch ungleichmäßigen Gang des Gaserzeugers oder durch Zusammenbacken des Brennstoffbettes schlechter wird oder indem zuviel staubförmiger Brennstoff in die Gasleitungen geblasen wind. Bei feinkörnigen Brennstoffen ist u. a. versucht worden, zur Erzielung einer gleichmäßigen Arbeit des Brennstoffbettes den eingesetzten Brennstoff schwebend zu vergasen. Erfahrungsgemäß muß aber, um ein Schweben zu erzielen, mit so großer sekundlicher Gasgeschwindigkeit gearbeitet werden, daß als nachteilige Folge die Berührungszeit zwischen Gas und Brennstoffen zu klein wird und sich daher die Kohlenoxydbildung nach der Formel C02 -(- C .k > 2 CO nur teilweise vollziehen kann. Durch große Gasgeschwindigkeit kommen die Gase bei den bisher bekannten Gaserzeugerbauarten sehr schnell in kalte Räume und verlieren dadurch sehr schnell ihre Fähigkeit zur chemischen Umsetzung. Sowohl in Richtung zur Kohlenoxydbildung als auch in Richtung zur Kohlensäurebildung ist die Umsetzungsgeschwindigkeit sehr stark von der Temperatur abhängig. Hohe Temperatur begünstigt die Kohlenoxvdbildung. Das gleiche gilt für die Wasserstoffbildung gemä13 der Umsetzung H2 O + C -H2 + C O -f-- C 02, wo auch hohe Temperatur durch Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit die Wasserstoff-und Kohlenoxydbildung günstig beeinflußt.
  • Es ist schon versucht worden, in einen aufsteigenden hocherhitzten CO2-Strom hineinzuschleudern und dementsprechend die Vergasung in einer einzigen Stufe vorzunehmen. Dabei erniedrigt jedoch der kalt eingeblasene Kohlenstaub die Temperatur des aufsteigenden CO.-Stromes außerordentlich stark, so daß die Reaktion C 0., + C = 2 C O immer schleppender vonstatten geht und keine wirkungsvolle Vergasung erzielt werden kann.
  • Weiterhin ist durch Versuche erwiesen, daß die Gase in den kälteren Außenzonen der Gaserzeuger einen erheblich geringeren Kohlenoxydgehalt aufweisen als innerhalb der höher erhitzten Mitte des Brennstoffbettes, wodurch der Wert des erzeugten Gases stark herabgesetzt wird. Theoretisch ist der erwähnte Zusammenhang zwischen Gastemperatur und Gaszusammensetzung durch das sogenannte Boudouardscbe Gleichgewicht gegeben. Langsam abkühlende Gase aus Gaserzeugern stellen sich von selbst auf einen geringen Kohlenoxydgehalt ein.
  • Weiterhin macht sich noch der Gbelstand äußerst unangenehm bemerkbar, daß bei den bisher bekannten Gaserzeugerbauarten oft der zu vergasende Brennstoff in ein einziges Brennstoffbett gepreßt ist. trotzdem er nacheinander mehrere Entgasungs- und Vergasungsstufen durchläuft; es sei von diesen nur erwähnt: "der teigige Zustand bei Erwärmung, der Schwelkokszustand nach der Entgasung, der Halbkoks- und der Gaskokszustand bei weiterer Erhitzung. Es ist ersichtlich, daß durch das gleichzeitige 'Nebeneinander von Brennstoff in verschiedenen Gas- und Verkokungsstufen im Verein mit teigigem Brennstoff und teigiger Schlacke Schwierigkeiten in der Vergasung auftreten müssen.
  • Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, getrennte Räume für Entgasung und Vergasung vorzusehen, jedoch derart, daß der Vergasungsraum den Entgasungsraum beheizt und lediglich durch die Wärme des Vergasungsraumes die Entgasung vorgenommen wird. Infolgedessen kann im Entgasungsraum keinesfalls eine Hochtemperaturverkokung des Brennstoffes stattfinden, sondern lediglich eine Verschwelung, da hierbei dein Vergasungsraum eine bedeutende Wärmemenge entzogen wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Vergasung von Brennstoffen kleiner Körnung zur Herstellung von brennbaren Gasen unter im Gegenstromprinzip in einem Generator in kontinuierlichem Betriebe erfolgender Verkolcung und Vergasung, bei dein alle diese Nachteile dadurch beseitigt werden, daß, vorn oberen Ende des Generators beginnend, in einem besonderen, lediglich der Verkokung dienenden Schachtteile eine; Hochtemperaturverkokung des unbehindert fallenden Brennstoffes durch Innenbeheizung dieses Schachtteiles durchgeführt wird, während die Vergasung des verkokten Brennstoffes bei hoher Temperatur unter Ausnutzung der ihm innewohnenden Wärme im aufsteigenden Strome in einem anderen, nur der Vergasung dienenden Schachtteile erfolgt, wobei die schweren Teile des niedersinkenden verkolzten Brennstoffes im Rostraum zur Ruhe kommen, während die leichteren im Vergasungsschacht aufsteigen.
  • Die Entgasung und Verkokung des Brennstoffes geschieht zweckmäßig in einem oder in mehreren Räumen, die innen mit einem hocherwärmten indifferenten Gas oder mit ei nem flammbaren Brennstoff-Luft-Gemrsch geheizt werden. Der Querschnitt und die Länge dieser Räume wird nach dem zu verkokenden Brennstoff so bemessen, daß eine Koksbildung in freiem Fall eintritt. Getrennt von den Entgasungs- und Verkokungsräumen sind besondere Rostauflager für den verkokten Brennstoff wie auch Vergasungs- bzw. Reduktionsräume zur Kohlenoxydhildung aus Kohlensäure und Wasserstoffbildung aus Wasserdampf vorgesehen. Dabei ist es für die Durchführung des Verfahrens einerlei, ob die Trennung der den verschiedenen Zwecken dienenden Räume örtlich durch eingebaute Wände vollzogen wird oder ob sie in einem einheitlichen Raum durch zweckmäßige Gas- und Kokswegführung und entsprechende Führung des Verpasungsstromes erzielt wird, ähnlich wie es in der Praxis durch Feuerungen mit einer innerhalb eines einheitlichen Feuerraumes umkehrenden Flamme bekannt ist, wobei ein Gas auch ohne Scheidewände allein durch zweckmäßige Zug- und Druckunterschiede zu einem vorgezeichneten Weg gezwungen wird.
  • ach der Entgasung und Verkokung wird der Brennstoff durch die Schwerkraft oder aber auch durch Fördermittel mechanischer oder pneumatischer Art auf einen Rost gebracht, auf welchem er durch zugeführten Sauerstoff vergast wird. Dabei wird zur Kühlung des Rostes und zur Wasserstoffbildung Wasserdampf zugesetzt. Das erzeugte Gas wird im Gegenstrom zu dem zuerst bei der Entgasung bzw. Verkokung entstandenen Gas durch den Gaserzeuger hindurchgeleitet und dabei durch die im Verkokungsraum herrschende Wärme unmittelbar oder mittelbar erneut geheizt, Dadurch ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß kalte Gasströmungen vermieden und chemische Umsetzungen beschleunigt werden. Von grundsätzlicher Bedeutung ist dabei, daß die Länge und der Querschnitt des Vergasungsraumes derart gewählt werden, daß die Aufentbaltsdauer des Vergasungsstromes der zur Kohlenoxydbildung und zur Wasserstoffbildung erforderlichen Zeit entspricht. Diese Ausbildung gründet sich auf die Erkenntnis, daß die Bildung von Kohlenoxyd und Wasserstoff gesetzmäßig von der Gastemperatur und der aus der wirklichen Gasgeschwindigkeit sich ergebenden Reaktionsdauer abhängt. Der Rauminhalt J der Vergasungs- und Reduktionszone muß der Formel J = k # F # Zt (273+t) entsprechen, wobei .E =Einsatz an Brennstoff in kg/Std., Zt =zur CO-Bildung erforderliche temperaturabhängige Berührungszeit, t - Temperatur in Celciusgraden, k =durch Versuch für jeden Brennstoff ermittelte Konstante bedeuten.
  • Deshalb muß neben Gasmenge und Gastemperatur auch Querschnitt und Länge des Vergasungs- bzw. Reduktionsraumes während des Betriebes regelbar sein, um die gesetzmäßig zur Bildung eines Gases von hohem Kohlenoxyd- undWasserstoffgehaltes notwendige Berührungszeit auch bei wechselnder Belastung des Gaserzeugers einstellen zu können. Aus diesem Grunde ist die Einrichtung getroffen, daß bei Belastungswechsel ein zu klein gewordener Vergasungs- und Reduktionsraum durch ein oder mehrere Zuschalträume nach Ouerschnitt und Länge vergrößert und sinngemäß ein zu großer Raum verkleinert werden kann.
  • Es ist oben erwähnt, daß ein allmählicher Temperaturabfall eine rückläufige Kohlensäurebildung aus Kohlenoxyd hervorrufen würde. Beim Austritt aus dem Gaserzeuger wird infolgedessen das Gas in einem angeschlossenen Raunie derart abgeschreckt. daß es seine fühlbare Wärme sehr schnell an ein wärmeaufnehmendes Mittel irgendwelcher Art, wie Brennstoff, Luft, Dampf, Wasser u. a., abgibt, damit hierdurch, analog der Abschreckwirkung von Eisen und :@letalleii, der "Zustand höherer Temperatur, das ist für Generatorgas der Zustand eines reichlichen Kohlenoxydgehaltes und eines reichlichen Wasserstoffgehaltes, festgehalten wird.
  • Hierbei kann zweckmäßig die dein Gas durch das Abschrecken entzogene Wärme hi an sich bekannter `''eise durch Erhitzen von Luft, Gas oder Brennstoff bzw. in Form von Dampf dem Verkokungsraum oder dem Vergasungsraum wieder zugeführt werden.
  • In der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch veranschaulicht, sind zur besseren Erläuterung als Trennung der Räume Scheidewände eingezeichnet, trotzdem diese für die Durchführung des Verfahrens nicht unbedingt notwendig sind.
  • In dein geheizten Raum A wird der zu vergasende Brennstoff in beliebiger Korngröße mit bekannten Aufgabevorrichtungen, wie Bunker, Trichter, Schnecke, oder auch vermittels eines Dampf-, Gas- oder Luftstromes eingetragen. Die Höhe des Raumes A bis zum Rost B ist so bemessen, daß der eingebrachte Brennstoff in freiem Fall entgasen und verkoken kann. Der verkokte, hocherhitzte Brennstoff wird dann durch seine Schwerkraft oder durch mechanische oder pneumatische Mittel dem Rost B zugeführt, wo er in an sich bekannter Weise mit Sauerstoff vergast wird. Zur Kühlung des Rostes und zur Erzeugung von Wassergas wird Dampf eingeblasen. Gemeinsam mit dem im Entgasungs- und Verkokungsraum r1 entstandenen Gas steigt das über dem Rost B gebildete Gas durch den Raum C im Gegenstrom zu dem ersteren hoch und wird durch ini Raum A herrschende Wärme nochmals erhitzt, um die Gaszusaininenset-r_ung im Sinne der Kohlenoxydbildung zu beeinflussen und um kalte Zonen mit einer rückläufigen Kohlensäurebildung zu vermeiden. Um die Aufenthaltsdauer der Gase im Vergasungs-und Reduktionsraum der zur Kohlenoxvd-und Wasserstoffbildung notwendigen Zeit anzupassen, wird der Raum C nach Bedarf in Ouerschnitt oder Höhe verändert, beispielsweise nach der schematischen Zeichnung durch sinngemäßes öffnen und Schließen der Schieber i bis 3, wodurch ein Raum bestimmter Größe zu- oder abgeschaltet werden kann. Gleichzeitig wird nach Bedarf die im Raume A herrschende Temperatur geregelt, um eine bestmöglichste Berührungszeit züi erzielen.
  • Beim Austritt aus dem Gaserzeuger wird das Gas im Raum D durch reichlich und schnelle Wärme aufnehmende Kühlmittel sehr schnell gekühlt, uin den Zustand höherer Temperatur, d. i. der Zustand eines reichlichen Kohlenoxydgehaltes und eines reichlichen Wasserstoffgehaltes, durch Abschreckwirkung festzuhalten.
  • Die Erfindung ist jedoch durch dieses Ausführungsbeispiel keineswegs erschöpft. Sie kann vielmehr z. B. auch in der Form verwirklicht werden, daß der NTerkokungsraum als ein oder mehrere Schächte, gegebenenfalls unter Benutzung von Trennwänden, unmittelbar neben dem Vergasungsraum als Heizraum angeordnet ist. Andererseits sind auch Ausführungsformen der Erfindung möglich, bei denen der Vergasungsraum den ihm beheizenden Verkokungschacht ringförmig umgibt. Wesentlich ist lediglich, daß Wärme dein Vergasungsraum zugeführt wird.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Vergasung von Brennstoffen kleiner Körnung zur Herstellung von brennbaren Gasen unter im Gegenstromprinzip in einem Generator in kontinuierlichem Betriebe erfolgender Verkokung und Vergasung, dadurch gekennzeichnet, daß, vom oberen Ende des Generators beginnend, in einem besonderen, lediglich der Verkokung dienenden Schachtteile eine Hochtemperaturverkokung des unbehindert fallenden Brennstoffes durch Innenbeheizung dieses Schachtteiles durchgeführt wird, während die Vergasung des verkokten Brennstoffes hoher Temperatur unter Ausnutzung der ihm innewohnenden Wärme im aufsteigenden Strome in einem anderen, nur der Vergasung dienenden Schachtteile erfolgt, wobei die schweren Teile des niedersinkenden verkokten Brennstoffes im Rostraum zur Ruhe kommen, während die leichteren im Vergasungsschacht aufsteigen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der aufwärts strömende Vergasungsstrom unmittelbar oder mittelbar durch den ihm entgegengerichteten Verkokungsstrom beheizt wird.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen r bis z, dadurch gekennzeichnet, daß der hocherhitzte Vergasungsstrom sehr schnell abgeschreckt wird, um dadurch die Zusammensetzung des bei hohen Temperaturen hohen Kohlenoxyd- und Wasserstoffgehalt aufweisenden Gases festzuhalten, wobei die dem Gas durch das Abschrecken entzogene fühlbare Wärme in an sich bekannter Weise durch Erhitzen von Luft, Gas oder Brennstoff bzw. in Form von Dampf dem Verkokungsraum oder dem Vergasungsraum wieder zugeführt -,verden kann. +.
  4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge oder der Ouerschnitt des Vergasungsraumes mittels Schieber o. dgl. gesetzmäßig derart eingestellt werden kann, daß die Aufenthaltsdauer des Vergasungsstromes der zur Kohlenoxydbildung erforderlichen Zeit entspricht und der Formel .1= h . E. Zf (2,73+1) Genüge getan wird.
  5. 5. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Verkokungsraum als ringförmiger Schacht, gegebenenfalls unter Benutzung von Trennwänden, den Vergasungsraum als Heizraum umgibt.
  6. 6. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verkokungsraum als ein oder mehrere Schächte, gegebenenfalls unter Benutzung von Trennwänden, unmittelbar neben dem Vergasungsraum als Heizraum für diesen angeordnet ist.
  7. 7. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungsraum den ihn beheizenden Verkokungsschacht ringförmig umgibt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE899542C (de) * 1941-03-28 1953-12-14 Koppers Gmbh Heinrich Verfahren zur Vergasung von staubfoermigen oder feinkoernigen Brennstoffen in der Schwebe
DE1044333B (de) * 1952-06-19 1958-11-20 Roman Rummel Dipl Ing Verfahren zur Erzeugung heizstarken Gases durch Vergasung von Brennstoffen im Schlackenbad

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE899542C (de) * 1941-03-28 1953-12-14 Koppers Gmbh Heinrich Verfahren zur Vergasung von staubfoermigen oder feinkoernigen Brennstoffen in der Schwebe
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