-
Vertikalkammerofen zur kontinuierlichen Erzeugung von Wassergas und
Stadtas Gegenstand des Patents 659 956 ist ein Verfahren zur Herstellung von Wassergas
in Verbindung mit der kontinuierlichen Erzeugung eines normgerechten Stadtgases
aus festen, hochreaktionsfähigen Koks bildenden Brennstoffen, wie Braunkohle, Lignit,
Torf, in außen beheizten Vertikalkammeröfen, in denen das bei der Koksbildung entstandene,
im Gleichstrom an diesem oder getrennt thermisch behandelte Entgasungsgas mit aus
dem Koks gebildeten Wassergas gemischt wird. Das Verfahren geht davon aus, daß zur
Erreichung einer hohen Ausbeute an Stadtgas ein hochwertiges Wassergas im Kammerunterteil
hergestellt wird, d. h. ein Wassergas mit hohem Methangehalt. Ein solches Gas läßt
sich bei Temperaturen von 5oo bis 8oo° C und hohem Wasserdampfüberschuß und bei
der Verwendung hochreaktionsfähigen Kokses erzeugen, der hohe Umsetzungen bei diesen
niedrigen Temperaturen bewirkt. Dabei entsteht neben einem hohen Gehalt an Methan
auch ein hoher Gehalt an Kohlensäure, die ganz oder teilweise aus dem Endgas wieder
ausgewaschen werden kann. Das Verfahren arbeitet also trotz beträchtlicher Erzeugung
von Kohlensäure im Kammerunterteil im hohen Maße wirtschaftlich. Zur Durchführung
dieses Verfahrens ist gemäß der vorliegenden Ausgestaltung der Erfindung ein Ofen
entwickelt worden, der die Durchführung der technischen Regel des Hauptpatents erleichtert
und fördert. Um im Kammerunterteil ein Wassergas von hohem Kohlensäure- und Methangehalt
zu erreichen, ist hier eine gesonderte Beheizung vorgesehen. Während z. B: die Wärmezufuhr
zum Kammeroberteil so bemessen werden muß, daß dort die Trocknung der Kohle und
die Zerlegung der sich bildenden Kohlenwasserstoffe und Dämpfe in dem gewünschten
Maß erfolgt, muß im Kammerunterteil der glühende Koks auf Temperaturen von 5oo bis
8oo° C gehalten werden.
-
Es kommt aber nicht allein darauf an, die Temperatur im Kammerunterteil
unabhängig von der Temperatur im Kammeroberteil durch eine .gesonderte Beheizung
zu regeln, sondern es muß auch der Wasserdampfüberschuß durch regelbare Einleitung
des Wasserdampfes verändert werden können. Besonders wichtig ist es aber, auch die
Höhe der Wasserdampfeinführung nach Belieben zu variieren, weil dadurch die Länge
der Wassergaszone verändert werden kann. Hat man die Möglichkeit, in verschiedenen
Höhen
Wasserdampf einzuführen, so kann man einerseits die Heizfläche,
die für eine bestimmte Wassergasumsetzung notwendig ist, verändern, andererseits
auch in Verbindungmit dem Kohlendurchsatz die Umsetzungszelten in der Wassergaszone
regulieren,. Denn um aus jeder Kohlenart ein normgerech-r.-tes Stadtgas mit hohen
Ausbeuten zu erzielen, muß die Qualität und Menge des zur Zumischung herzustellenden
Wassergases im Kammerunterteil genau regulierbar sein. Dem Betriebsmann müssen Mittel
in die Hand gegeben werden, die Wassergaserzeugung unabhängig von der Entgasung
im Kammeroberteil zu steuern.
-
Die Mittel hierfür sind die gesonderte und für sich regelbare Beheizung
der Wassergaszone und die Anordnung von Dampfeinlässen in verschiedenen Höhen des
Kammerunterteils.
-
Die Dampfzufuhr erfolgt dabei zweckmäßig in verschiedenen Höhen eines
in der Kammer angeordneten Trennpfeilers. Dadurch wird eine gute Durchdringung des
glühenden Kokses und eine günstige Dampfverteilung und Dampfzersetzung erreicht.
Durch die Zuführung des Dampfes in den inneren Kohlen- bzw. Kokskern wird eine Spülwirkung
auf die dort noch adsorbierten Kohlenwasserstoffe ausgeübt, so daß auch diese Reste
von Kohlenwasserstoffen zur Gewinnung eines hochwertigen Gases herangezogen werden.
-
Es ist zwar schon das Verfahren beschrieben worden, Wasserdampf durch
von oben verschiebbare Rohre in verschiedener Höhe der Kohlefüllung von Vertikalkammern
zuzuführen, um je nach der Durchlässigkeit des Brennstoffes die richtige Weglänge
bis zum Gasabgang einzustellen. Es ist ferner vorgeschlagen worden, in Öfen, bei
denen das Gas am Oberteil der Kammer abzieht, Wasserdampf in verschiedenen Höhen
der Kammer zuzusetzen.
-
Es ist aber neu, durch das Zusammenwirken der getrennt geregelten
Ofenbeheizung und der verschiedenen Einführungsstellen für willkürlich regelbare
Dampfmengen die Qualität des nach dem Verfahren des Hauptpatents erzeugten Wassergases
und Stadtgases unabhängig voneinander nach Belieben zu regeln.
-
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele angedeutet: Abb. i zeigt
einen Längsschnitt durch einen Vertikalkammerofen nach dem Patent, Abb. 2 zeigt
einen Querschnitt durch einen Ofenblock aus zwei Kammern mit der Bebeizungseinrichtung,
Abb. 3 bis 6 zeigen schematisch vier verschiedene Arten der Heizgasführung, Abb.
3 a bis 6 a die vier zugehörigen Anordnungen der Heizkanäle.
-
In der Darstellung der Abb. i und 2 wird bei 7 die Kohle ein- und
bei 8 der Koks von 114nd oder mechanisch ausgetragen. In der kämmer rutscht die
Kohle stetig von oben nach unten und passiert nacheinander die Trocknungs-, Schwel-,
Entgasungs-, Krack-, Wassergas- und Kokskühl-Zone. Die im Kammeroberteil 9 entstehenden
Gase und Dämpfe werden nach unten gezogen, dabei in permanente Gase zerlegt und
durch die Gasabgänge i i, die im vorliegenden Beispiel durch in den Ofen eingehängte
Schürzen 12 gebildet sind, abgesaugt. Die Gase verlassen bei 13 den Ofenblock. Wie
in der Beschreibung des Hauptpatents geschildert, wird im Kammerunterteil bei Temperaturen
von 5oo bis 8oo° C ein methan-und kohlensäurereiches Wassergas erzeugt, das nach
oben strömt, sich bei i i mit den von oben kommenden Entgasungsgasen mischt und
mit diesem zusammen über die Gasabgänge bei 13 den Ofen verläßt. Der Koks gelangt
aus der Wassergaszone austretend in die Kokskühlzone 1q., die einen Kühlmantel 15,
beispielsweise mit Wasserkühlung, besitzt, so daß der Koks mit nur geringen Temperaturen
unten ausgetragen wird.
-
In der Abb. i ist die Wasserdampfeinführung im Innern der Kammer in
einem Trennpfeiler 16 dargestellt. In verschiedenen Höhen 17 und 18 befinden
sich die Dampfeintrittsöffnungen, die man je nachdem, ob man eine lange oder kurze
Wassergaszone einstellen will, benutzt.
-
Zwischen zwei Kammern ist in der Abb. 2 das Beheizungssystem des Kammeroberteils
i9 durch die Heizgaszuführung 2o und die Luftzuführung 2i angedeutet. Die Abbildung
zeigt vornehmlich die Einleitung von Wasserdampf durch die Kammerwand in verschiedenen
Höhen 22, 23, 2q., 25.
-
Die Heizgase können auf verschiedene Arten geführt werden. Bei der
in den Abb. 3 und 3 a dargestellten Art befinden sich die Brenner 28 im Kammeroberteil
9 und beheizen, indem die Heizgase von oben nach unten ziehen, zunächst den Kammeroberteil.
Im Kammerunterteil io teilen sich die Heizzüge in mehrere übereinanderliegende waagerechte
Rauchgassammelkanäle 26 auf, und die Abgase werden gemeinsam in einer Leitung 27
abgeführt. Die Beheizung dieser waagerechten Rauchgassammelkanäle kann durch Stopfensteine
oder Schieber geregelt werden. Die Beheizung hat den Nachteil, daß die Wärmemenge
in den waagerechten Rauchgassammelkanälen zwar beliebig verteilt, nicht aber im
ganzen vergrößert oder verringert werden kann, wenn man davon ausgeht, daß
die
im Kaznmeroberteil zugeführte Wärmemenge durch eine bestimmte Beheizung im allgemeinen
nicht geändert werden kann.
-
Die Anordnung gemäß Abb. q. und q.a gibt demgegenüber eine bessere
Regelmöglichkeit. Die Brenner 28 befinden sich hier etwa in Höhe der Kammermitte,
und die Heizgase ziehen in waagerecht angeordneten Heizzügen 29 sowohl nach oben
als auch nach unten. Durch Drosselung der Wärmezufuhr im Kammerunterteil ist also
eine gesonderte Beheizung der Wassergaszone hier möglich.
-
Noch günstiger sind die Möglichkeiten im Beheizungssystem nach den
Abb. 5 und 5 a. Hier sind zwei vollkommen getrennte Beheizungssysteme für den Kammerober-
und -unterteil vorgesehen. Die Brenner 28 liegen teils am Kammerkopf, teils am Kammerfuß,
und die Heizgase beider Heizsysteme ziehen in waagerechten Heizzügen 29 nach der
Kammermitte, wo sie in zwei getrennten Rauchgassammelkanälen 27 abgeleitet werden.
Hierbei wird die Wärme der Kammer an den Stellen zugeführt, wo sie am stärksten
benötigt wird. Die vollkommene Trennung der Beheizung läßt jede Regelmöglichkeit
zu. In der Kammermitte ist ein Stück Kammerwand 30 unbeheizt, was nicht nur
den Zweck hat, Temperaturübergänge durch Strahlung und Leitung zu vermeiden, sondern
auch mit Rücksicht auf die Besonderheiten der Wassergaserzeugung im Kammerunterteil
notwendig ist.
-
Im Hauptpatent ist nämlich vorgeschlagen, den unteren Teil der Wassergaszone
auf höherer Temperatur als 8oo° C zu halten. Das Beheizungssystem nach den Abb.
5 und 5a, insbesondere die N ichtbeheizung eines Teils der Kammerwand, ermöglicht
eine solche Einstellung.
-
Hält man es für zweckmäßig, der Krackzone im Kammeroberteil besonders
viel Wärme zuzuführen, so kann man auch das Heizsystem der Abb. 5 und 5 a derart
umstellen, daß gemäß Abb. 6 und 6a die Brenner für den Kammeroberteil in der Kammermitte
liegen und die Heizgase in horizontalen Zügen nach oben geleitet werden. Im Kammerunterteil
erfolgt .dann die Beheizung genau so wie nach den Abb. 5 und 5 a. Auch hier ist
es möglich, zwischen beiden Heizsystemen ein Stück der Kammerwand unbeheizt zu lassen.