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Verfahren zur Erzeugung eines Mischgases aus Leuchtgas und Wassergas
Die Erfindung bezieht sich auf das Erzeugen eines Mischgases aus Leuchtgas und Wassergas
in einem oder in mehreren zu einem Ofen zusammengefaßten Entgasungsräumen, wobei
das Wassergas durch Einleiten von Wasserdampf in die mit Brennstoff beschickten
Entgasungsräume gebildet wird.
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Zu diesem Zweck wurde bisher der Wasserdampf in stetig gleichbleibender
Menge unabhängig von der Leuchtgaserzeugung in dem jeweiligen Entgasungsraum in
diesen eingeführt. Da aber eine Anzahl Faktoren bei der Gaserzeugung innerhalb einer
Garungsdauer sich fortlaufend ändern, wie z. B. die Temperatur in dem Entgasungsraum
zwischen Begann und Ende einer Garungsdauer und die Gasentwicklung in dieser Zeit
und weiter auch der Zeitpunkt der stärksten Gasentwicklung entsprechend der jeweils
verarbeiteten Kohle zu verschiedener Zeit liegt, hat die bisherige Art der Dampfzuführung
in die Entgasungsräume eine Reihe von Nachteilen. Unter anderem wurden gerade zu
Zeiten starken Wärmeverbrauches für die Entgasung unverhältnismäßig große Dampfmengen
dem Entgasungsraum zugeführt, während umgekehrt z. B. in den letzten Entgasungsstunden
die Dampfmengen für die angestrebte Mischgaserzeugung nicht ausreichten. Im ersten
Falle wirkte die übermäßige Dampfzufuhr durch Herabdrücken der Entgasungstemperatur
nachteilig auf den Entgasungsvorgang, während im zweiten Falle durch Fehlen der
erforderlichen Dampfmenge die mit der Wassergasbildung verbundene Spülwirkung für
das gegen Eride der Entgasungszeit entstehende Leuchtgas ausblieb und damit die
unerwünschte Zersetzung der leuchtenden Bestandteile dieses Gases eintrat.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile bei Anwendung von automatischer
Regelung für das Einleiten des Wasserdampfes in die mit Brennstoff beschickten Entgasungsräume
dadurch vermieden, daß die einzuleitende Dampfmenge, gegebenenfalls stoßweise, entsprechend
dem in den jeweiligen Entgasungsräumen herrschenden Gasdruck z. B. durch einen Hauptscheibenschieber
geregelt wird, während gleichzeitig Dampf innerhalb einer Garungsdauer in Zeitabständen
durch einen oder mehrere Scheibenschieber eingeführt werden kann.
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Durch die Druckregelung wird den Entgasungsräumen zu jedem Zeitpunkt
im Verlauf einer Garungsdauer nur so viel Dampf zugeführt, als für das Erzeugen
des Mischgases im Sinne des angestrebten Erfolges erforderlich ist. Für das Anpassen
der Dampfmenge an den jeweils herrschenden Gasdruck wird es üblich sein, bei abnehmendem
Gasdruck die zuzuführende Dampfmenge zu erhöhen. Beim Durchführen von Sonderverfahren
zur Mischgaserzeugung kann aber auch in umgekehrter Weise verfahren werden. Durch
das stoßweise Einleiten des Dampfes in die Entgasungsräume wird die von diesem auszuübende
Wirkung noch erhöht.
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Wird die nach dem Gasdruck geregelte Dampfmenge noch in bestimmten
Zeiträumen im Verlauf einer Garungsdauer in die Entgasungsräume eingeführt, so wird
damit ein weiteres Anpassen des zuzuführenden Dampfes an die Entgasungsvorgänge
innerhalb jeden Entgasungsraumes
ermöglicht. Für solche Zeiträume
wird im allgemeinen die Zeit nach Erwärmung des Beschickungsgates bis zum Ende der
Garungszeit vorgesehen werden, also etwa die zweite Hälfte der Garungsdauer, da
in dieser Zeit bei nachlassender Gasentwicklung und steigenden Temperaturen im Entgasungsgut
die Gewähr für eine gute Wassergasbildung gegeben ist. Es können aber ebenso auch
andere Zeiträume gewählt werden, wie beispielsweise die Zeit des zweiten und letzten
Viertels oder zweiten und dritten Viertels einer Garungsdauer.
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Da die Entgasungstemperatur innerhalb des Gutes während einer Garungsdauer
stetig ansteigt, wird erfindungsgemäß noch mit fortschreitender Entgasung die zuzuführende
Dampfmenge gleichmäßig gesteigert.
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Die erfindungsgemäßen Verfahren für das Einführen von Dampf in die
Entgasungsräume ermöglichen es, die Nachteile für die Wassergas-bzw. Mischgaserzeugung
zu vermeiden, die durch die während einer Garungsdauer sich fortwährend ändernden
Faktoren entstehen. Darüber hinaus eigeben sich aber durch das zweckentsprechende,
Anpassen der Dampfzuführung an die jeweils im Entgasungsraum vorliegenden Bedingungen
noch eine Reihe von Vorteilen, wie schnelle und restlose Aufzehrung des Wasserdampfes,
Verhinderung von Leuchtgasüberhitzung bzw. -zersetzung, Vermeidung unnötiger Wärmezufuhr
infolge Abkühlung der Entgasungsräume und der Beschickung durch übermäßige und verfrühte
Dampfzufuhr, wesentliche Verringerung nicht brennbarer Bestandteile im Mischgas
und Erzielung eines Mischgases von stets gleichbleibender Zusammensetzung bei gleicher
Kohleart und vorher bestimmter Dampfmenge bzw. Wassergaszugabe für das erstrebte
Verhältnis Leuchtgas zu Wassergas.
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Es wurde schon vorgeschlagen, bei einem mit Koks als Betriebsstoff-
arbeitenden Blasegaserzeuger (Vergasungsverfahren) die einzuführende Luft- und Dampfmenge
nach Zeit und Temperatur zu regeln. Die Zeitregelung der zuzuführenden Luft- und
Dampfmenge erfolgte derart, daß das Luft- oder das Dampfeinführventil für eine bestimmte
Zeitdauer, auf Grund der Bewegung einer Kurvenscheibe, geöffnet blieb. Die Kurvenscheiben
für die beiden Fluide standen dabei dem Blasegasverfahren entsprechend entgegengesetzt,
so daß während der Blasezeit das Lufteintrittsventil und während der Dampfungszeit
das Dampfeintrittsventil geöffnet war. Mit dem weiter vorgesehenen Temperaturregler,
der bei Erreichen einer bestimmten Temperatur in Wirkung trat, sollte während des
Blasens eine Höchsttemperatur nicht überschritten und während des Dampfens eine
Mindesttemperatur nicht unterschritten werden. In solchem Fall wurde mit Hilfe des
Temperaturreglers die normalerweise zeitlich in gleicher Menge eingeführte Blaseluft
oder der eingeführte Dampf gedrosselt.
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Das Blaseverfahren arbeitet - in bezug auf Brennstoff für den Umwandlungsvorgang,
Erhitzung des Brennstoffes auf Umwandlungstemperatur, Zeitspanne für die Luft- und
Dampfzuführung sowie der einzuhaltenden Höchst- und Mindesttemperaturen der Beschickung
mit festen, vor Durchführung des Verfahrens bestimmbaren Zeiten und Werten. Es ist
also ein in sich geschlossenes Verfahren, dessen einzelne Durchführungsmaßnahmen
regelmäßig wiederkehren und demgemäß durch die bekannte Bauweise automatisch gesteuert
werden sollen.
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Wird nun bei diesem Blasegaserzeuger Eintritt und Menge von Luft und
Dampf automatisch zeitlich abwechselnd und nach Erreichung einer Höchst- bzw. Mindesttemperatur
der Beschikkung gesteuert, so wird demgegenüber bei dem Entgasungsverfahren mit
gleichzeitiger Wassergaserzeugung die für die Wassergaserzeugung erforderliche Dampfmenge
zwar automatisch, jedoch entsprechend dem im Entgasungsraum herrschenden Druck geregelt,
und weiter der so geregelte Dampf ebenfalls automatisch, aber in bestimmten Zeiträumen
innerhalb der in sich abgeschlossenen Gesamtgarungsdauer in den Entgasungsraum eingeleitet.
Dadurch bleibt die Wassergasbildung zu jedem Zeitpunkt der Garungsdauer von der
Leuchtgasbildung abhängig. Das Verfahren ist also bei der im Verlauf einer Garungsdauer
stetig wechselnden und im voraus nicht zu bestimmenden Leuchtgasbildung für die
angestrebte Mischgaserzeugung nicht nur ein praktisch brauchbarer Gradmesser zur
Bestimmung der zuzuführenden Dampfmenge, sondern auch ein neues Mittel, die Bildung
der Wassergasmenge im bestimmten Verhältnis zur entstehenden Leuchtgasmenge zu halten.
Bei der Zuführung des Dampfes in bestimmten Zeiträumen innerhalb der Garungsdauer
wird der für den angestrebten Zweck günstigste Zeitabschnitt gewählt.
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Weiter wurde vorgeschlagen, den Mantel des als Koksraum dienenden
unteren Endes von senkrechten Kammeröfen mit ununterbrochenem Betrieb als Wassermantel
auszubilden, wobei entsprechend der höheren oder niedrigeren Temperatur des am Mantel
anliegenden Kokses eine mehr oder weniger große Dampfmenge erzeugt wurde, die dann
unter Zwischenschaltung eines Dampfsammlers selbsttätig in die Koks-( schicht eintreten
sollte. . Bei dieser Einrichtung lag eine Abhängigkeit der Dampferzeugung von der
Temperatur des Kokses vor. Erfindungsgemäß wird aber bei vorliegendem Verfahren,
bei dem die Wassergaserzeugung der Leuchtgasbildung angepaßt werden soll, nicht
die
Temperatur des Entgasungsraumes oder des Beschickungsgutes,
sondern der im Entgasungsraum herrschende Gasdruck in Beziehung zur Dampfmenge gebracht.
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Die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren erforderlichen
Einrichtungen sind aus den Abbildungen ersichtlich.
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Abb. i ist eine Gesamtübersicht über Anlage und Einrichtungen.
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Abb. 2 bis 5 zeigen eine Ausbildungsform für den Hauptscheibenschieber,
wobei Abb.2 die obere Hälfte des Schiebers in senkrechtem Querschnitt, Abb.3 dessen
Ansicht nach der Linie A-B der Abb. 2, Abb. q. einen waagerechten Schnitt nach der
Linie C-D der Abb. 3 und Abb. 5 die Ansicht eines Teiles der Schieberscheibe darstellt.
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Abb.6 und 7 zeigen eine Ausbildungsform der Scheibenschieber, wobei
Abb.6 die obere Hälfte eines Schiebers in senkrechtem Querschnitt und Abb. 7 die
Ansicht eines Teiles der Schieberscheibe darstellt.
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In Abb. i sind die Entgasungsräume R,-R. in üblicher Weise zu einem
Ofen zusammengefaßt. Das in den Entgasungsräumen entstehende Gas wird durch die
Steigerohre i über die Vorlage 2 durch die Gassammelleitung 3 abgeleitet. Zur Erzeugung
eines Mischgases aus Leuchtgas und Wassergas wird in die mit Brennstoff beschickten
Entgasungsräume Rl-R3 Wasserdampf eingeleitet.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Dampfeinführung in vom Gasdruck geregelter
Menge, womit ein stoßweises Einführen des Dampfes verbunden sein kann. Als Einrichtung
hierzu dient die Dampfzuführungsleitung D, der Regler R mit Membrane q. und Stehzylinder
5 und der Hauptscheibenschieber H, der durch die Kraft des Motors M bewegt wird.
Der aus dem Hauptscheibenschieber H austretende Dampf kann mittels nicht dargestellter
Leitung den einzelnen Entgasungsräumen unmittelbar zugeführt werden.
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Die Einrichtung arbeitet in der Weise, daß der Dampf unter gleichem
Druck durch die DampfzuführungsleitungD dem Hauptscheibenschieber H zugeleitet wird.
Die Regelung der Dampfdurchflußmenge entsprechend dem in den Entgasungsräumen R,
-R. herrschenden Gasdruck erfolgt durch, Betätigung der vor der Dampfeintrittsöffnung
8 am Hauptscheibenschieber H angeordneten Blindscheibe 7 mittels des zum Regler
R gehörenden Stehzylinders 5, wobei der Regler R wiederum an das Gassammelrohr 3
angeschlossen ist. Die Blindscheibe 7 gibt durch einen einerseits an den Stellzylinder
5, andererseits an das Gelenkstück 9 der Blindscheibe 7 angreifenden Seilzug die
Dampfeintrittsöffnung 8 mehr oder weniger frei. Zur stoßweisen Einführung des Wasserdampfes
dient die Schieberscheibe io des Hauptscheibenschiebers H, die auf der Welle W sitzend
etwa 30 Umdrehungen in der Minute macht. Als Dampfdurchlaß ist auf der Schieberscheibe
io ein halbkreisförmiger Schlitz vorgesehen, der sich während der halben Umdrehungszeit
der Schieberscheibe vor der Dampfeintrittsöffnung8 vorüberbewegt. Mit Hilfe dieser
Einrichtungen wird also der Dampf in vom Gasdruck@geregelter Menge und stoßweise
in die Entgasungsräume Rl- R $ eingeführt.
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Für die Einführung des somit grundsätzlich geregelten Dampfes in bestimmten
Zeiträumen während einer Garungsdauer dienen die Scheibenschieber S,- S4, die ebenso
wie der Hauptscheibenschieber H durch entsprechende Zahnradübertragung durch die
Kraft des Motors M bewegt werden. Diesen Schiebern wird der Dampf bereits in entsprechender
Menge und gegebenenfalls stoßweise vom Hauptscheibenschieber H durch die Dampfleitung
Dl zugeleitet. Die Scheibenschieber S,-S4 sind unter sich von gleicher Bauart. Zwischen
der Dampfeintrittsöffnung ii und der -austrittsöffnung T2 bewegt sich auf der Welle
W1 sitzend der Scheibenschieber 13 mit einer Umdrehung in 12 Stunden. Als
Dampfdurchlaß kann auch hier ein in der Scheibe vorgesehener halbkreisförmiger Schlitz
dienen. Soweit die zugeführte Dampfmenge aber mit fortschreitender Entgasung gleichmäßig
gesteigert werden soll, ist der als Dampfdurchlaß dienende Schlitz als Kurvenschlitz
6 ausgebildet, wobei die Erweiterung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Schiebers
verläuft.
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Da die Scheibenschieber 13 sich mit einem Abstand von etwa i mm bewegen,
besteht die Möglichkeit, daß während des Vörbeilaufens des vollen Scheibenteiles
an den Dampfeintrittsöffnungen ii, also bei gedrosselter Schieberstellung, Dampf
durch diesen Zwischenraum entweicht. Um ein solches Entweichen zu verhindern, besitzen
sämtliche Dampfeinläufe Dl Abzweige 1q. und 15, die mit den Dampfeinläufen gegenläufig
arbeitender Scheibenschieber verbunden sind.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel versorgt ein Scheibenschieber
S je zwei Entgasungsräume, und zwar der Schieber S1 die Räume R, und R4, der Schieber
S2 die Räume R2 und R, der Schieber S3 die Räume R5 und R$ und der Schieber S4 die
Räume R,; und R3. Die beiden zu einem Scheibenschieber gehörigen Entgasungsräume
werden jeweils zu gleicher Zeit beschickt. Alle Entgasungsräume arbeiten mit i2stündiger
Entgasungszeit. Dabei werden die vier Gruppen von je zwei Entgasungsräumen in Abständen
von 3 Stunden geladen.
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Als Dampfungszeit ist die zweite Hälfte der Garungsdauer vorgesehen.
Dementsprechend ist bei Ladung der Räume R1 und R4 um o Uhr mit dem Dampfen um 6
Uhr zu beginnen, d. h.
um diese Zeit -steht die Spitze des
Kurvenschlitzes 6 vor der Dämpfeintrittsöffnung ii. Entsprechend dem Zeitunterschied
von 3 Stunden bei der Ladung der übrigen Entgasungsräume müssen die drei übrigen
Scheibenschieber um S2 = 3, S3 = 6 und S4 = 9 Stunden nacheilen.
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Bei einer Dampfungsdauer für die Zeit des zweiten und dritten Viertels
einer Garungsdauer haben die Scheibenschieber zur Ladezeit eine entsprechend andere
Stellung, d. h. unter Zugrundelegung des dargestellten Ausführungsbeispiels dürfte
die Ladung der ersten Räume R, und R4 erst um 3 Uhr erfolgen, damit bereits nach
3 Stunden, also um 6 Uhr, die Spitze des Kurvenschlitzes 6 die Dampfeintrittsöffnung
ii erreicht hätte.