DE634877C

DE634877C - Verfahren zum Betrieb eines Schachtgaserzeugers

Info

Publication number: DE634877C
Application number: DEI41721D
Authority: DE
Inventors: Dr Oswald Pattenhausen
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1931-06-03
Filing date: 1931-06-03
Publication date: 1936-09-09

Description

Verfahren zum Betrieb eines Schachtgaserzeugers Die Vergasung feinkörniger Brennstoffe in ruhender Schicht bot bisher große Schwierigkeiten. Diese bestanden in der Hauptsache darin, daß der Druck der Vergasungsmittel beim Eintritt in die Brennstoffschicht und infolgedessen auch die Strömungsgeschwindigkeit der Vergasungsprodukte eine . gewisse Höhe nicht überschreiten durfte, da sonst unter Umständen unerwünschte Durchbrüche der Vergasungsmittel durch das Brennstoffbett erfolgten. Da beim Arbeiten mit feinkörnigem Brennstoff an sich schon ein höherer Druck notwendig ist als mit grobkörnigem oder stückigem Brennstoff, um eine ausreichende Gasmenge durch das Brennstoffbett zu schicken, war die Leistung der Gaserzeuger naturgemäß gering. Diese Schwierigkeiten sind besonders groß bei Vergasung von Braunkohle oder Braunkohlenkoks, weil diese infolge ihres geringen spezifischen Gewichtes besonders leicht zu Durchbrüchen neigen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet nun unter Aufrechterhaltung der ruhenden Schicht die Vergasungsmittel in großer Menge in das Brennstoffbett einzuführen und dadurch genügend große Leistungen auch bei sehr feinkörnigen Brennstoffen zu erzielen. Es wird dies dadurch erreicht, daß die Vergasungsmittel oder die Spülgase mit einem Druck eingeführt werden, der größer ist als der Druck der Brennstoffschicht auf den Rost, und daß gleichzeitig eine solche Menge Gas unterhalb der Oberfläche der Brennstoffschicht abgezogen wird, daß der Druck der über der Gasentnahmeschicht liegenden Brennstoffschicht größer ist als der Gasdruck innerhalb der Gasentnahmeschicht. Es wird also der Druck der Gase an der Abzugsstelle so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Gase nicht genügt, in der oberhalb befindlichen Brennstoffschicht Durchbrüche zu veranlassen oder sie in Bewegung zu versetzen; dann wirkt diese obere Schicht als Belastungsgewicht -und hält die ganze Brennstoffschicht in Ruhe. Dabei werden die im Brennstoffbett angeordneten Gasabzugsöffnungen so ausgebildet, z. B. als Siebe, Schlitze oder enge Löcher, daß ein Mitreißen des darunterliegenden Brennstoffes vermieden wird, da andernfalls dieser in Bewegung geraten würde.
Es sind zwar Gaserzeuger mit Schwelaufsatz bekannt, bei denen die Gase ganz oder teilweise innerhalb der Brennstoffschicht, z. B. am oberen Ende der Vergasungszone, abgezogen werden. Dabei werden aber die Vergasungsmittel mit niedrigen Drucken eingeführt, und es wurde nicht erkannt, daß man bei diesen Gaserzeugern die Leistung durch entsprechende Beeinflussung der abgezogenen Vergasungserzeugnisse bei gleichzeitiger Erhöhung des Drucks der Vergasungsmittel steigern kann.
Das Verfahren gemäß der Erfindung 4e#-,-, ruht auf der Erkenntnis, daß der Druck, =b'6i welchem in einer Schicht feinkörnigen @rei'w; stofbes Durchbrüche entstehen, physikalisch-; genau bestimmt ist. Die Durchbrüche erfolgen nämlich dann, wenn der Druck des eingeführten Gases an der Einführungsstelle, also z. B. unmittelbar oberhalb des Rostes, den Druck; den der -feinkörnige Brennstoff an dieser Stelle ausübt, um ein weniges übersteigt. Schickt man z. B. durch eine 2 m hohe Schicht von glühendem Braunkohlenkoks von i bis 3 mm Körnung und einem Schüttgewicht von o, 5 kg in steigender Menge ein Vergasungsmittel, z. B. Luft, so erfolgen bei einem Winddruck »von i m die ersten Durchbrüche. Die Luftmenge beträgt hierbei etwa 500 m3 auf i m2 Schachtfläche.
Sorgt man aber dafür, daß bei den bekannten Vergasern, bei welchen die Vergasungsprodukte nicht die ganze Brennstoffschicht durchströmen, eine genügende Menge Gas abgezogen wird, so bleibt die Brennstoffschicht in Ruhe, auch wenn der Druck der Vergasungsmittel um ein Vielfaches erhöht wird. -- -Mit - Erhöhung des Druckes steigt natürlich- auch - die Menge des Vergas@ungsmittels und damit die Vergasungsleistung.
Diese Erscheinung erklärt sich folgendermaßen: -Für 'die obere Brennstoffschicht, welche von den Vergasungserzeugnissen nicht oder nur wenig durchströmt wird, sind die physikalischen Bedingungen, die zu einer Bewegung des Brennstoffes führen, nicht erfüllt, weil bei genügendem-Gasabzug der-Druck der Gase geringer ist als der Druck der über der Entnahmezone liegenden Brennstoffschicht. Diese bleibt daher in Ruhe; sie drückt nun rnit ihrem eigenen Gewicht auf die untere, stark durchströmte Schicht und verhindert so auch diese, in Bewegung zu geraten. Die Höhe, in welcher die Gase aus dem - Brennstoffbett austreten, ist für das vorliegende Verfahren unwesentlich, meist genügt -schon eine verhältnismäßig geringe obere Schicht, um Durchbrüche zu verhindern.
Die Durchführung des Verfahrens ist in den Abb. i bis 4 schaubildlich wiedergegeben. Abb. i und 2 zeigen einen Gaserzeuger mit rechteckigem Querschnitt. Die Vergasungsmittel werden durch einen Rost, welcher aus den Rohrleitungen R von beispielsweise fünfeckigem Querschnitt -besteht, dem Brennstoffbett zugeführt; für diesen Zweck sind die. Rohrleitungen mit Löchern oder Schlitzen versehen. Die Rohrleitungen sind über den Querschnitt des Gaserzeugers gleichmäßig verteilt, um eine gute Verteilung des Vergasungsmittels zu erhalten. Die Vergasungserzeugnisse werden, wie bekannt, zum Teil in etwa halber Höhe der Brennstoffschicht durch die Rohre A, welche mit Löchern ver-@eheri und mit einem Drahtsieb umwickelt um ,ein Mitreißen von Brennstoff zu ;e@hindern, abgezogen. Der andere Teil der Vergasungserzeugnisse durchströmt die ganze Brennstoffschicht und kann zur Vorwärmung und Trocknung, bei bituminösen Brennstoffen auch zur Schwelung dienen. B ist eine Füllvorrichtung für den Brennstoff; die Brennstoffasche -wird durch die Schnecke C entfernt.
Es ist nicht notwendig, daß die Rohre zum Abführen der Gase und Dämpfe, wie in Abb. i, waagerecht liegen. Wesentlich ist nur, daß ein Teil der Gase, jedenfalls eine genügend große Gasmenge, möglichst gleichmäßig über den Querschnitt des Brennstoffbettes herausgeführt wird. In den Ausführungen gemäß Abb. 3 und 4 wird dies z. B. erreicht durch senkrechte, in das Brennstoffbett gesteckte Rohrstutzen -A, welche mit Löchern zum Durchtritt der Gase versehen sind. Die hier austretenden Gase vereinigen sich mit den die obere Brennstoffschicht durchströmenden Gasen im oberen Teil des Gäserzeugers.
-Die gleiche Einrichtung läßt sich auch zum Schwelen feinkörniger, bitumenhaltiger Brennstoffe verwenden, wenn man an Stelle von Luft in bekannter Weise ein heißes, inertes Gas, wie z. B. Verbrennungsgase, verwendet. Da die = Schwelleistung von der Menge des durch die Brennstoffschicht hindurchgeschickten Gases abhängig ist, ist nach dem vorliegenden Verfahren eine wesentlich höhere Leistung möglich, als wenn man die Schwelgase die ganze Brennstoffschicht durchströmen lassen würde. Beispiel i Ein nach Abb. i ausgebildeter Schachtgaserzeuger wurde mit Brennkohle von i bis 3 mm Körnung beschickt; die Schütthöhe betrug i,5 m. Durch den Rost wurden 70o m3 Luft und 3oo kg Dampf, bezogen auf i m2 Schachtfläche mit einem Druck von 1,5 m WS, in-das Brennstoffbett geblasen. Aus der Mitte der Brennstoffschicht in i m Höhe über dem Rost wurden zwei Drittel der erzeugten Gasmenge oder 8oo m3 Generatorgas mit einem Heizwert von i r8o kcal und folgender Zusammensetzung entnommen

C O, C,, H", C O H2 C H4 N2

4,2 0,0 29,8 9,2 o,6 56,2.

Ein Drittel der in der unteren Schicht erzeugten Gasmenge durchströmte' auch die obere Schicht und bewirkte hier die Schwelung der Braunkohle. Nach Niederschlagung des Teeres wurden 450 m3 Gas mit einem Heizwert von i 52o kcal und einer Zusammensetzung von

C 02 C O H2 C H4 C,1 H", N2

10,0 24,6 8,9 2,5 1,5 5215

oben ,abgezogen. Beispiel 2 In einem Gaserzeuger nach Abb.2 wurde Braunkohlenkoks von 0,5 bis i mm Körnung vergast. Auf i m2 Schachtfläche wurden 500 m3 Luft, die bei 35° mit Wasserdampf gesättigt waren, mit einem Druck von 3 m WS durch den Gaserzeuger geschickt. Drei Viertel der Vergasungserzeugnisse wurden aus der Brennstoffschicht abgezogen, ein Viertel durchströmte auch die obere Brennstoffschicht. Auf i m2 Schachtfläche wurden 8oo m3 Generatorgas folgender Zusammensetzung erhalten:

C O! C O H., C H4 N2

,5,2 24,0 13,0 0,4 57,4-

Beispiel 3 In einem Schachtofen nach Abb. i von i m' Schachtfläche wurde Braunkohle von i bis 5 mm Körnung, die auf 6% Wasser vorgetrocknet war, geschwelt; hierzu wurden Verbrennungsgase mit einer Temperatur von 55o° durch den Rost in die Braunkohle geleitet. Die Schichthöhe betrug 2 m. Wenn die entstandenen Schwelgase die ganze Braunkohlenschickt durchströmen, so erfolgten bei einer Gasmenge von goo m3/h und einem Druck der Verbrennungsgase von i m WS unregelmäßig@e Durchbrüche, welche einen gleichmäßigen Gang der Schwelung unmöglich machten. Wurden die Schwelgase aber in einer Höhe von i,5o m über dem Rost in. genügender Menge aus der Braunkohle entfernt, so konnte der Druck der Verbrennungsgase auf 2 m erhöht werden, ohne daß Durchbrüche auftraten. Die Gasmenge stieg hierbei auf i5oo m3/h. Die Schwelleistung erfuhr daher entsprechend der höheren Gasmenge eine Steigerung von über 6o%.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Betrieb eines der Vergasung und Schw:elung von feinkörnigem Brennstoff dienenden Schachtgaserzeugers, bei dem die erzeugten Gase ganz oder teilweise unterhalb der Oberfläche der Brennstoffschicht abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasungsmittel oder die Spülgase mit einem Druck eingeführt werden, 'der größer ist als der Druck der Brennstoffschicht auf den Rost, und daß gleichzeitig eine solche Menge Gas unterhalb der Oberfläche der Brennstoffschicht abgezogen wird, daß der Druck der über der Gasentnahmeschicht liegenden Brennstoffschicht größer ist als der Gasdruck innerhalb der Gasentnahmeschicht.