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Verfahren zum Vergasen von Kohle in Kohlenwassergasanlagen mit Wechselbetrieb
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergasung von Kohle in Kohlenwassergasanlagen.
Bekanntlich besteht der eigentliche Kohlenw assergasgenerator zur Vergasung von
Kohle aus einem Wassergasgenerator mit darüber angeordnetem Schwelraum. In dein
Wassergasgenerator wird der im Schwelraum entstehende Koks zu Wassergas vergast,
und die im Schwelraum des Generators enthaltene Kohle wird durch das aufsteigende
heiße Wassergas vereint mit dem vom Wassergas mitgeführten uniersetzten überhitzten
Dampf entgast. Es ist allgemein bekannt, daß die während der Gasezeit vom Wassergas
mitgeführte Wärme zur vollkommenen Entgasung der im Schwelraum enthaltenen Kohle
nicht ausreicht. Aus dieser Erkenntnis heraus hat man bereits zu verschiedenen Hilfsmitteln
gegriffen, um in den Schwelraum die zur Entgasung der Kohle noch fehlende Wärme
hineinzutragen.
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Es wurde beispielsweise an der Trennzone zwischen dem Wassergasteil
und dem Schwelrauin ein durch die beim Heißblasen des Generators entstehende Abwärme
erhitztes Hilfsgas eingeführt. Diese Methode hat den Nachteil, daß die durch den
Schwelraum strömende Menge heißen Gases durch das Zusatzgas beträchtlich vermehrt
wird, wodurch erhebliche Druckanstiege im Schwelraum des Generators hervorgerufen
werden. Die hierdurch bedingte große Gasgeschwindigkeit gibt Veranlassung zur Entstehung
von Kanälen im Kohlenbett, die eine schlechte Entgasung zur Folge haben. Außerdem
bietet auch die Förderung von ungereinigtem, erhitztem Hilfsgas größere Schwierigkeiten.
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Es ist weiter vorgeschlagen worden,Wasserdampf, der mittels der Abwärme
des Generators überhitzt wurde, an der Trennzone in den Schwelraum einzublasen oder
aber in der Wassergasphase unten in den Wassergasgenerator überschüssig Dampf einzuführen,
welcher überschüssige Dampf dann im Brennstoffbett des Wassergaserzeugers überhitzt
wird und so Wärme in den Schwelraum hineinträgt. Auch diese Methode hat große Nachteile,
da der Wasserdampf an und für sich ein kostspieliger Wärmeträger ist, der aus dem
Nutzgas unter Aufwand großer Kühlwassermengen niedergeschlagen werden muß, abgesehen
von der Verschlechterung des Gases durch CO.-Bildung, die durch Dampfüberschuß begünstigt
wird.
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Nach einem weiteren bekannten Verfahren wird die fehlende Entgasungswärme
durch verstärkteAußenbeheizung des Schwelraumes, der in diesem Falle als Retorte
ausgebildet ist, auf die Kohle übertragen. Die verstärkte Beheizung der Retorte
wird erreicht durch Verlängerung der Heißblaseperiode über das übliche Maß hinaus
oder durch Verbrennung eines Teiles des im Wassergasteil des Generators erzeugten
Wassergases. Diese Methode wirkt sich recht ungünstig auf die Wirtschaftlichkeit
der Anlage aus, da entweder
Koks oder Nutzgas für die primitive
Beheizung der Retorte verschwendet wird.
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Aus allen vorbeschriebenen Maßnahmen geht hervor, daß es im normalen
Betrieb nicht möglich ist, mit der im Wassergasdampfgemisch enthaltenen Wärme die
Kohle im Schwelraum des Generators restlos zu entgasen.
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Die vorliegende Erfindung bringt einen neuen Weg zur vollkommenen
Ent- und Vergasung von Kohle in Kohlenwassergasanlagen mit Wechselbetrieb. Kennzeichnend
für diesen Weg ist, daß die Kohle vor Aufgabe in den Kohlenwassergasgenerator in
einem besonderen Raum durch die Abwärme der Anlage vorbehandelt®. wird. Es ist die
beim Heißblasen entfallende Abwärme des Kohlenwassergasgenerators, die in einer
Verbrennungskammer aufgespeichert wird, welche zur restlosen Entgasung der Kohle
herangezogen wird, und zwar unter Einhaltung normaler Blasezeiten.
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Die Abwärme wird indirekt zur Vorbehandlung der Kohle benutzt in der
Weise, (laß die im Wassergasteil des Generators erzeugten Mengen heißen Wassergases
vermischt mit uniersetztem Dampf, nachdem sie den den Schwelraum des Generators
füllenden Brennstoff durchstrichen haben, vermehrt durch die ini Schwelraum entwickelten
Gase zum Wärmespeicher gelangen, in diesem durch die gespeicherte Abhitze aus den
Blasewieder erhitzt und in demselben Arbeitsgang dem ersten Schwelraurn zugeführt
werden, in dem die Kohle für die Beschickung des Generatorschwelraumes vorbehandelt
wird.
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Durch diesen neuen Weg ergibt sich ein neues Verfahren zur restlosen
Vergasung von hohle in Kohlenwassergasanlagen. Auf diese Weise wird es möglich gemacht,
daß die Wärme, die in dem aus dem Wassergasteil des Generators aufsteigenden heißen
Gemisch von Wassergas und uniersetztem Dampf enthalten ist, ausreicht, um den Brennstoff
im Schwelraum des Generators, der in dem gesonderten Schwelraum vorbehandelt wurde,
vollkommen zu entgasen.
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Es ist ein Verfahren zur Vergasuung von Kohle bekanntgeworden, bei
dem die Kohle durch die Wärme der Heißblasegase getrocknet wird, ehe sie in den
Schwelraum des Generators gelangt. Hierbei werden die Blasegase um die die frische
Kohle enthaltende Retorte geführt, so daß die Uebertragung der Wärme an die
Kohle indirekt durch die Retortenwand erfolgt, Bei dein vorliegenden Verfahren ist
es dagegen wesentlich, das unten im Vergasungsteil des Generators erzeugte Nutzgas
nach seinem Durchgang durch die vorentschwelte Kohle des Unterschachtes ein zweites
2a1, unter Ausnutzung der Wärme der Blasegase, aufzuheizen und in seiner ganzen
Menge einer Vorschwelretorte zuzuführen.
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Dieses von neuem aufgeheizte Nutzgas, das zu seiner Weiterförderung
keines Gebläses bedarf, wird nicht um die Retorte, sondern durch deren Kohleinhalt
geführt. Auf diese Weise ist es möglich, die Eigenwärme des wiedererhitzten Nutzgases
an die Kohle direkt und gleichmäßig über den ganzen Querschnitt, also besonders
wirksam zu übertragen mit dem Ergebnis einer besonders erfolgreichen Vorentschwelung
und nicht bloßen Trocknung der frischen Kohle.
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Das Verfahren der Erfindung vollzieht sich am zweckmäßigsten in folgender
Weise: Die Kohle wird in einem besonderen Schwelraum durch das in einem Arbeitsgang
erzeugte Wassergas vermischt mit uniersetztem Dampf, welches nach Durchströmen des
Schwelraumes im Generator in der Verbrennungskammer von neuem aufgeheizt wurde,
durchströmt, wobei die frische Kohle vorentgast wird. Mit diesem vorbehandelten
Brennstoff wird der Schwelraum im Generator beschickt. Es ist hierbei belanglos,
ob die Kohle in dem besonderen Schwelraum vollkommen oder zum Teil entgast wird.
Bei vollkommener Entgasung der Kohle wird (las hierbei entstehende Entgasungsprodukt
gemischt mit frischer Kohle in den Schwelraum des Generators gefüllt. Bei teilweiser
Entgasung der Kohle (bis zu etwa 5o°/,) in (lein besonderen Schwelraum wird die
gesamte hierin vorbehandelte Kohle dem Schwelraum des Generators zugeführt. Im ersteren
Falle ermöglicht das Verfahren gemäß Erfindung auch ohne weiteres die Vergasung
von backender Kohle. Bekanntlich ist die Vergasung von backender Kohle in den bisher
gebräuchlichen Kohlenwassergasgeneratoren nur dann möglich, wenn die Kohle mit einem
Magerungsmittel, z. B. Koks, gemischt wird. Im vorliegenden Falle wird die zu verarbeitende
Kohle mit dem aus dem besonderen Schwelraum gewonnenen Entgasungsprodukt vermischt
und dann in den Schwelraum des Generators gefüllt. Im Gegensatz zu den bisher gebräuchlichen
Methoden, nämlich der Beimischung eines Magerungsmittels zur backenden Kohle, hat
das vorliegende Verfahren den großen Vorteil, daß der Heizwert des Gases nicht vermindert
wird, da das Magerungsmittel aus der entgasten Kohle selbst stammt und die Schwelgase
aus dem besonderen Schwelraum gemeinsam mit dein im Generator erzeugten Gas abgeführt
werden. Ein Teil des aus dem besonderen Schwelrauin gewonnenen Entgasungsproduktes
kann auch der frischen Kohle des besonderen
Schwelraumes beigemischt
werden, damit auch im letzteren ein Zusammenbacken und Hängenbleiben der Kohle vermieden
wird.
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Wie schon gesagt, wird die zur vollkommenen oder teilweisen Entgasung
der Kohle in dem besonderen Schwelraum der Kohlenwassergasanlage erforderliche Wärme
aus der beim Heißblasen des Generators entstehenden Abhitze gewonnen.
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Der besondere, der Anlage angegliederte Vorschwelraum wird durch das
den Schwelraum des Generators verlassende und in der Verbrennungskammer der Anlage
durch die im Chamottegitterwerk gespeicherte Wärme der Heißblasegase auf etwa 7oo-8oo
° C erhitzte Gas beheizt. Da das Nutzgas durch den im Generator während der Gasezeit
entstehenden Druck durch den besonderen Schwelraum hindurchgedrückt wird, erübrigt
sich jedes Fördermittel, wie Gebläse, für die Förderung des wiedererhitzten Gases.
Auch die Gasmenge, die beide Schwelräume durchströmt, ist im Verhältnis zu anderen
Verfahren, die mit einem Zusatzwärineträger arbeiten, gering. Es treten daher keine
hohen Gasgeschwindigkeiten und damit keine Kanalbildungen im Kohlenbett auf. Besonders
kann die Entgasung noch dadurch gefördert werden, daß der besondere Vorschwelraurn
- wie vorher auseinandergesetzt - in der Verbrennungskammer oder im Karburator der
Anlage selbst angeordnet wird, wodurch von außen durch die Wandung des Schwelraumes
Wärme auf die zu entgasende Kohle übertragen wird. Es ist auf diese Weise möglich,
die gesamte im Generator zu verarbeitende Kohle in dem besonderen Schwelraurn etwa
zur Hälfte zu entgasen. Es kann aber auch bei entsprechender Verminderung des Kohlendurchsatzes
eine vollkommene Entgasung erreicht werden, so daß Koks gewonnen wird. In diesem
Falle wird der Koks finit der im Generator zu verarbeitenden Kohle gemischt. Auch
durch diese Maßnahme wird der Wärmebedarf des Generatorschwelraumes vermindert.
Wird backende Kohle verwendet, so kann der aus dem besonderen Schwelraum gewonnene
Koks zum Teil auch wieder zur Beschickung dieses Schwelraumes mit verwendet werden,
tun auch hier ein Hängenbleiben der Kohle zu vermeiden. Das neue ''erfahren hat
gegenüber dem bisher bekannten folgende große Vorzüge: r. Vollkommene Entgasung
des Brennstoffs im Schwelraum des Generators, daher gelangt nur gut ausgegaster
Brennstoff, also Koks, in den Wassergasteil des Generators. Es treten beim Heißblasen
des Wassergasteils des Generators keine Verluste an Schwelgasen ein.
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=. Vermeidung jedes Gasfördermittels zur Überwindung der Widerstände
in den Schwelräumen.
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3. Geringe Gasgeschwindigkeit in den Schwelräumen, da keine zusätzlichen
Wärmeträger verwendet werden, daher Vermeidung hoher Drücke und Kanalbildungen im
Kohlenbett.
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q.. Gewinnung von Tieftemperaturteer aus dem besonderen Schwelraum,
der sich für die Karburation des Gases eignet, da die Vorentschwelung der Kohle
bei gleichbleibenden mäßigen Temperaturen von6oo-7oo°C erfolgt.
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5. Die Möglichkeit der Vergasung backender Kohle durch Zusatz der
in der Anlage selbst gewonnenen Entgasungsprodukte als Magerungsmittel.
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6. Keine Heizwertverminderung des Gases durch den Zusatz eines Magerungsmittels.
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7. Gute Gasausbeute aus der Kohle, da Verluste an Schwelgasen vermieden
werden. In der Zeichnung ist als Beispiel eine Kohlenwassergasanlage zur Durchführung
des zweckmäßigsten. Verfahrens im Rahmen des neuen Erfindungsgedankens schematisch
dargestellt. Hierin bedeutet z den Wassergasgenerator, 2 den darüber angeordneten
Schwelraum. Die Kammer 3 ist mit einem Schamottegitterwerk zur Aufspeicherung eines
Teiles der Blasegaswärine versehen und erhält oben einen Sekundärluftanschluß 4..
In der ebenfalls mit Schamottegitterwerk versehenen Kammer 5 mit Luftanschluß 6
wird der zumGeneratorbetrieb erforderlicheWasserdampf mit der Wärme der Blasegase
überhitzt. Im Kessel 7 wird die restliche Wärme der Blasegase zur Dampferzeugung
ausgenutzt. Der Kamin 8 dient zur Abführung der Heißblasegase über Dach. Die Schieber
9, ro, 1r, z2 sind Absperrschieber für Luft und Heißblasegase. Der besondere Schwelraum
13
ist oberhalb des Kohlenwassergasgenerators r, 2 angeordnet. Durch den gasdichten
Verschluß 14 wird der mehr oder weniger entgaste Brennstoff von 13 nach 2
durchgeschleust. Der besondere Schwelraum 13 wird durch die Aufgabevorrichtung 24
mit Kohle beschickt. Durch die Vorlage 15 wird das die Anlage verlassende Nutzgas
abgeführt. Die Ventile 16 und 17 dienen zum Absperren der Schwelräume
2 und 13 gegen die Verbrennungskammer 3. In besonderen Fällen kann der Schwelraum
des Generators 2 durch den Zulauf 18 mit Kohle beschickt werden. Durch die Schurre
rg kann aus dem besonderen Schwelraum 13 das Entgasungsprodukt abgezogen
werden. Die Rohrleitung 20 und 2 1 mit den Ventilen 22 und 23 dient zur Zuführung
des zur Vergasung erforderlichen Dampfes zum Generator.
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Der Betrieb der vorbeschriebenen Anlage gestaltet sich wie folgt:
Vier
Schieber 9, io, i1, 12 werden geöffnet, es strömt Luft durch den Rost des Generators
und der Koksinhalt des Wassergasschachtes i wird heißgeblasen. Die Heißblasegase
entweichen über die Kammern 3, 5, den Abhitzekessel 7 und Kamin 8 ins Freie. Während
des Blasens wird durch die Öffnungen 4 und 6 den Blasegasen Luft beigemischt und
die noch brennbaren Bestandteile restlos verbrannt.
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Hat der Koksinhalt des Schachtes i die nötige Zersetzungstemperatur
erreicht, so werden die Schieber 9, 1o, i i, 12 geschlossen. Hierauf wird durch
Öffnen der Ventile 22, 23. über die Rohrleitungen 2o, 21 Wasserdampf, der in der
Kammer 5 überhitzt wird, in den Generator unten eingeblasen. Der Dampf bildet Wassergas,
welches vereint mit dem unzersetzten Wasserdampf mit einer Temperatur von etwa 7oo-8oo°
C in den Schwelraum 2 des Generators strömt. Im Schwelraum 2 wird der Brennstoff
restlos entgast. Das Gasgemisch, das aus dem Schwelschacht mit einer Temperatur
von etwa 150-2o0 ° C entweicht, wird über das geöffnete Ventil 16 der Verbrennungskammer
3 zugeführt. Im Gitterwerk dieser Kammer wird das Gasdampfgemisch wieder auf 7oo-8oo
° C erhitzt und gelangt im weiteren Verlauf mit dieser Temperatur über das offene
Ventil 17 zum besonderen Schwelraum 13. Hierin wird die Kohle vorentgast, und zwar
entsprechend der Wärmemenge, die das den Schwelraum 2 verlassende und in der Kammer
3 erhitzte Nutzgas enthält. Das mit den Schwelprodukten beladene Gas entweicht aus
dem besonderen Schwelraum am oberen Ende zur Vorlage 15 und im weiteren Verlauf
zu den Reinigungsapparaten und zur Verwendungsstelle. Sobald die Kokssäule im Wassergasschacht
i so weit abgekühlt ist, daß keine nennenswerte Zersetzung des Wasserdampfes mehr
stattfindet, wird der Generator wieder heißgeblasen in der vorbeschriebenen Weise.
Während der F_rhitzung des den Schwelraum 2 verlassenden Gases in der Kammer 3 kann
auch gleichzeitig mit dem Gas ein Karburiermittel eingeführt werden, beispielsweise
der aus dem Nutzgas hinter der Vorlage 15 ausgeschiedene Tieftemperaturteer oder
auch ein beliebiges anderes Karburiermittel.
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Die im besonderen Schwelraum 13 vorbehandelte Kohle wird durch einen
Verschluß 14 dem Schwelraum 2 im Generator zugeführt. Durch die Aufgabev orrichtung
24 wird der besondere Schwelraum 13 in gewissen Zeitabständen mit frischer Kohle
beschickt. S011 in der Anlage backende Kohle verarbeitet werden, so wird die durch
den besonderen Schwelraum 13 durchgesetzte Kohlemenge verringert, und zwar so weit,
daß die durch das Ventil 17 strömende erhitzte Gasmenge in der Lage ist, die Kohle
möglichst restlos zu entgasen, so daß also im Schwelraum 13 Koks entsteht. In diesem
Falle wird der Schwelraum des Generators :2 durch den besonderen Zulauf 18 direkt
mit der restlichen Kohlenmenge beschickt, so daß also der Schwelraum :2 im Generator
ein Gemisch von Koks aus dem besonderen Schwelraum 13 und Kohle aus dem Zulauf 18
erhält. Um auch ein Hängenbleiben der Kohle im besonderen Schwelraum 13 zu vermeiden,
kann aus dem besonderen Schwelraum 13 durch die Abzugsvorrichtung 1c9 Koks abgezogen
werden, der dann gemischt mit Kohle durch den Verschluß 24 wieder in den Schwelraum
13 eingefüllt wird.
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Um die Strahlungsverluste zu vermindern, kann auch die mit Steingitterwerk
versehene Kammer 3 um den Schwelrauin13 angeordnet werden.