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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines' teer- und kohlenwasserstofffreien
Wassergases Bei Köh.lenwassergasgeieratoren mit auf den Vergaserschacht aufgesetztem
Schwel-oder Entgasungsschacht erfolgt die Entschwelung des Brennstoffes durch das
im Vergaserschacht des Generators gebildete und In den Schwelschacht aufsteigende
heiße Wassergas, welches sich dadurch mit Teerä mpfen und Schwelgasen mischt. Für
gey@isse Verwendungszwecke, z. B. für chemische Synthesen, sind aber solche Beimengungen
des Wassergases unerwünscht und schädlich. Überdies ist bei solchen Generatoren
der Grad der Entschwelung des Brennstoffes abhängig von dem fühlbaren Wärmeinhalt
des 1n 1 Vergaserschacht :erzeugten Wassergases. Dieser genügt aber bei bitumixiösen
Brennstoffen mit hohem Feuchtigkeitsgehalt oder mit geringem Gehalt an fixem Kohlenstoff
nicht, um eine ausreichende Entschwelung der Kohle zu erzielen. Es wurde bereits
vorgeschlagen, bei der Erzeugung von Wassergas im W.ec#hselbetrieb, d. h. mit abwechselndem
Heißblasen, Aufwärtsgasen und Abwärtsgasen, diea-us,dem Schwelschacht des Generators
abgezogenen, aus Wassergas und Schwelgas bestehenden Gase während des Aufwärtsgriens
durch ein Gebläse zwischen dem Generator und einem Überhitzer im Kreislauf umzuwälzen
und dabei durch die Glühzone des Generators zu leiten, um -einerseits Wärme aus
dem Überhi:tzer in den Generator zu fördern und andererseits in der genannten Glühzone
den Teer und die Kohlenwasserstoffe der flüchtigen Schwelprodukte zu Wassergas zu
zersetzen. Beim Abwärtsgasen .wird hierbei der im Überhitzer vorerst überhitzte
Dampf vorn oben nach unten durch den Schwelschacht und sodann gemeinsam mit den
flüchtigen Schwelprodukten durch den Vergaserschacht
geleitet. Die
Entschwelung des Brennstoffes ist jedoch bei diesem vorgeschlagenen Verfahren nur
eine sehr mangelhafte, da beim Abwärtsgasen nur der überhitzte Dampf durch den Schwelschacht
geleitet wird, Jessien fühlbare Wärme zur Trocknung und Eintschwelung des- nrennstoffes
nicht ausreicht. Außerdem wird dieser Dampf im Gleichstrom mit dem Brennstoff durch
den Generator geleitet, wodurch er sich an den oberen, noch kalten Brennstoffschichten
bereits so stark abkühlt, daß in den tieferen wärmeren Brennstoffzonen nicht mehr
das für den Wärmeübergang erforderliche Temperaturgefälle zwischen Dampf und Brennstoff
vorhanden ist.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines teer- undkohlenwasserstofffreien
Wassergases aus bituminösen Brennstoffen im Wechselbetrieb, bei dem gleichfalls
die aus dem Schwelschacht abgezogenen Gase durch ein Gebläse im Kreislauf zwischen
Generator und Überhitzer umgewälzt werden. Die Erfindung besteht darin, daß die
Gasumwälzung sowohl beim Aufwärtsgasen als auch beim Abwärtsgasen durchgeführt wird,
und zwar derart, da:ß die Umwälzgase beim Abwärtsgasen in die Trennzone zwischen
Vergaserschacht und Schwelschacht und beim Aufwärtsgasen unter dem Generatorrost
wieder in den Generator ein- . geführt werden, wobei das gereinigte, id. h. von
Teer und Kohlenwasserstoffen befreit.eWassergas beim Abwärtsgasen nach Durchstreichen
des Generatorrostes und beim Aufwärtsgasen nach Durchstreichen des Vergaserschachtes,
jedoch vor Eintreten in den Schwelschacht, dem Generator entnommen wird.
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Auf diese Weise gelingt es, sowohl beim Aufwärtsgasen als auch beim
Abwärtsgasen Wärme ,aus dem überhitzer in den Generator zu fördern und dadurch die
Entschwelung wirksamer zu gestalten sowie während dieser beiden Gaseperioden die
Schwelprodukte in der Glühzone wirksam zu Wassergas zu zersetzen, so daß sowohl
-während des Aufwärtsgasens als auch während des Abwärtsgasens ein von Teer und
Köhlenwasserstoffen befreites Wassergas erhalten wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren
durchstreicht ferner der Umwä1zgasstrom dein Schwelschacht stets von unten nach
oben, also im Gegenstr-3m zum Brennstoff, wodurch der bestmögliche Wärmeübergang
an diesen erzielt wird.
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In manchen Fällen ist es aus wirtschaftlichen Gründen erwünscht, den
in der Kohle enthaltenen Teer als solchen zu gewinnen, statt ihn zu Wassergas zu
zersetzen. Dies wird zweckmäßig in einfacher Weise ermöglicht, indem der Teer aus
dem Umwälzgas nach dessen Austritt aus dem Schwelschacht und vor dem Eintritt in
den Überhitzer abgeschieden wird, wozu bemerkt wird, daß eine Entteerung der aus
dem Schwelschacht austretenden Gase an sich bereits bekannt ist. Wird auf möglichst
weitgehende Teergewinnung Wert gelegt, so kann dieselbe auch während . der Blaseperiode
erfolgen, indem ein Teil der Blasegase durch den SCh1-"elschacht und sodann gemischt
mit den flüchtigen Schwelprodulz:ten durch den Teerabscheider geleitet, wird, wo
-der Teer abgeschieden wird, -während ,die Restgase in den ilberhitzcr gelangen,
wo sie zur Aufheizung desselben dienen. Wird eine Teergewinnung vorgenommen, so
kann der Teerabscheider in an sich bekannter -Weise gleichzeitig als Umwälzturbogebläse
,ausgebildet sein. Er wird zu diesem Zwecke mit einem Zentrifugalventilator o. digl.
ausgestattet.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren, ist ea von besonderem Vorteil, das
für die Gasumwälzung erforderliche Gebläse, das auch ein Wasserdampfinjektor sein
kann, zwischen Schwelschacht und überhitzer. anzuordnen, wie dies bei anderen Umwälzverfahren
bereits bekannt ist. Wird nämlich, was gleichfalls bereits vorgeschlagen wurde,
das Gebläse zwischen überhitzer und Vergaserschacht angeordnet, so hat dies zur
Folge, @daß die Überhitzertemperatur nur mäßig hoch (etwa 700 bis 8oo° C) sein darf,
da im flberhitzer bei höheren Temperaturen bereits eine starke Krackung des Teers
und der Kohlenwasserstoffe unter Kohlenstoffbildung eintritt und der . so gebildete
Kohlenstoff sich im Gebläse festsetzt, wodurch eine baldige Verstopfung desselben
eintritt. Bei Anordnung des Umwälzgebläses zwischen Schwelschacht und Überhitzer
hat sich hingegen gezeigt, daß keine Verstopfung des Gebläses eintritt, wodurch
es ferner ermöglicht wird, die L1berhitzertemperatur viel höher zu treiben und das
Umwälzgas stärker zu überhitzen, Zias sowohl für den Vergasungswirkungsgrad als
auch für eine gute Entschwelung des Brennstoffes sehr günstig ist.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung.
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Der Generator i enthält den Vergaserschacht 2 und den auf letzteren
aufgesetzten Schwelschacht 2'. 3 ist ein Regenerativüberhitzer und q. ein Umwälzgebläse,
das im vorliegenden Beispiel als Dampfstrahlinjektor ausgebildet ist.
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Der Generator i wird zuerst heißgeblasen, indem über das Hauptwindventil
5 und die Hauptwindleitung 6 Luft in den VergaserschaCht 2 ;eiiigeblascn wird. Die
gebildeten Blasegase strömen über den Schieber 7 in den überhitzer 3 und werden
hier durch Sekundärluft, welche aus der Leitung 8 über
die Schieber
9 und erforderlichenfalls 9' eintritt, verbrannt, wodurch das Gitterwerk des Überhitzers
auf hohe Temp:eratur-erhitztßixd. Die verbrannten Abgase entweichen aus dem tlberhitzer
3 über den Schieber io.
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Nach. dem Heißblasen findet das Aufwärtsgasen statt. Hierbei sind
die Schleber 5, 7, 9, 9' und i o geschlossen, dagegen die Schieber 11, 12, 13 und
14 -geöffnet. Durch den Schieber i i' tritt Dampf ein, welcher über das Gebläse
q. und die Leitung 15 in den Überhitzer 3 gelangt, an dem glühenden. Gitterwerk
desselben hoch überhitzt wird und dann über den Schieber iz und die Leitung 6 in
den Vergaserschacht 2 gelangt. Hier bildet der Dampf in Berührung mit dem heißgeblasenen
Koks Wassergas. Der in das Gebläse q. eingeführte Dampf übt in Richtung des Pfeiles
X eine Saugwirkung aus, durch welche eine Gasumwälzung im Kreislauf über die Teile
q., 15, 3, 12, 6, 2, 2', 1q., 4 stattfindet.
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Das in diesem Kreislauf strömende Gas besteht teils aus im Vergaserschacht
2 erzeugtem Wassergas und teils aus im Schwelsch-acht 2' gebildeten Schwelgasen.
Ein Teil dieses kreisenden Umwälzgases wird ständig aus dein Vergaserschacht 2 über
den Schieber 13 und die Leitung 16 abgezogen. Die im Schwelschacht 2' entwickelten
flüchtigen Schwelprodukte, die mit dem LTmlvälzgas aus dem Schwelschacht mitgeführt
werden, werden beim Durchgang durch die Glutzone des Vergaserschachtes 2 zu Wassergas
zersetzt. Die Gasströmung vom Vergaserschacht 2 in den Schwelschacht 2' im Wege
des beschriebenen Kreislaufes verhindert, daß sich Schwelgase aus dem Schwelschacht
2' dem bei 13 aus dem Generator abgezogenen Wassergas zumischen, da die Entnahmestelle,
nämlich der Schieber 13, unterhalb des Schwelschachtes 2' liegt, in dem die Schwelprodukte
entwickelt werden. Das durch den Schieber 13 abgezogene Gas hat bereits die Glutzone
des Generators passiert und wird an einer Stella abgezogen, .wo !es noch nicht mit
den im _ Schwelschacht 2' gebildeten Schwelgasen gemischt wird, so daß das abgezogene
Gas ein von Teer und Kohlen wasserstoffeil befreites Wassergas darstellt. Andererseits
wird. durch den genannten Kreislauf eine zur vollständigen Entschwelung des Brennstoffes
ausreichende Wärmemenge ständig iai den Schwelschacht 2' gefördert.
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Die in der Zeiteinheit umgewälzte Gasmenge und damit auch die in den
Schwelschacht 2' geförderte Wärmemenge kann durch Verstellen des Druckes ,dels in
das Gebläse q. eingeführten Dampfes .nach Erfordernis geregelt werden, wodurch .das
Verfahren, iii weitem Bereich an verschiedene Brennstoffe an,epaßt- werden kann.
Die Umschaltung auf -las-nun folgende Abwärtsgasen erfolgt durch öffnen der Schieber
17 und 7 und- Schließen der Schieber 12 und i.. Der durch 11, 4 und 15 zuströmende
Dampf strömt nun durch den oberen Teil des Überhitzers 3, wird hier überhitzt und
gelangt über den Schieber 7 in den Verg asungsscha,cht 2, den er von oben nach unten
durchstreicht. Dabei entsteht Wassergias, welches über den Schieber 17 und die Leitung
16 den Generator i verläßt. Gleichzeitig findet unter der Einwirkung des Gebläses
q. eine Gasumwälzung über die Teile 4, i-5, 3) 71 ?; 2', 14, 4 statt, wodurch Wärme
aus dem überlutzex 3 in den Schwelschacht 2' getragen und der Brennstoff - entschwelt
wird: Ein Teil der mit dem Dampf durch den Schieber 7 in den Vergaserschacht 2 ,eintretenden
Schwelgase wird aus dem Umwälzstrom abgezweigt -und durchstreicht -den Vergaserschacht
2 von oben nach unten. Hierbei werden nicht nur der Dampf, sondern auch die Schwelgase
in der Glühzone des Vergaserschachtes zu Wassergas zersetzt, das den Generator über
den Schieber 17 'verläßt. Auch während des Abwärtsgasens wird somit das Wassergas
dem Generator nach Passieren der Glutzone derselben entnommen, so daß auch in dies=
Falle das abgezogene Wassergas von Teer und Kohlenwasserstoffein befreit ist.
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Wird Teergewinnung aus den Schwelgasen gewünscht, so wird ein Teerabscheider
i 8 in Betrieb gesetzt, der zwischen Schwelschacht 2' und überhitzer 3 in den Umwälzkreislauf
eingebaut ist. Die Schieber i9 und 2o werden dabei geöffnet, der Schieber 14 geschlossen.
Der Teerabscheider 18 ist im vo.rhegenden Fall ,als Turbogebläse ausgebildet, dessen
Förderwirkung noch durch das Dampfstrahlgebläse 4 unterstützt wird. Das Gebläse
4 kann aber auch wegbleiben, in welchem Ealle die Umwälzung bloß durch das Gebläse
18 bewirkt wird. Während der Gasumwälzung wird der Teer aus dem Gebläse 18 abgeschieden
und fließt aus dem Tropfenfänger 18' zu einem nicht dargestellten Sammelbehälter
ab: Es kann auch während der ,Blaseperiode ein Teil der Blasegase aus dem Vergaserschacht
2 über den Schwelschacht 2' in den Teerabsch eitler i 8 und nach Entteerung über
das Gebläse q. und die Leitung 15 in den überhitzer 3 geleitet werden. In diesem
findet die Verbrennung durch über den Schieber 9' zugeführte Zusatzluft statt, bevor
das, Abgas über den Schieber io entweicht.