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Gaserzeuger zum Vergasen von grobstöckigen Brennstoffen, die beim
Vergasen zerfallen Bei der Vergasung grobstöckiger Brennstoffe ist der Brennstoffdurchsatz
nach den bisher üblichen Verfahren verhältnismäßig gering. Er beträgt im allgemeinen
bei den größten Gaserzeugern, z. B. solchen mit 3 m innerem Durchmesser (; ms Querschnitt),,
nicht mehr als i i oo bis i aoo kg/Stunde. Es sind zwar Gaserzeuger bekannt, bei
denen der Durchsatz. sehr viel größer ist, nämlich solche, bei denen die Brennstoffschicht
durch die Vergasungsmittel in der ganzen Schichthöhe bewegt wird. Bei diesen nach
dem sog. Winkler-Verfahren arbeitenden Gaserzeugern können Durchsätze bis züm etwa
Vierfachen der erwähnten .erzielt werden. Hierbei ist es aber erforderlich, daß
die Kohle in feinkörnigem Zustand vorliegt.
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Es wurde nun gefunden, daß sich das Winkler-Verfahren mit Vorteil
auch zur Vergasung von grobstöckigen Brennstoffen, die beim Erhitzen zerfallen,
insbesondere auch Briketts, verwenden läßt,- wenn man hierzu einen Gaserzeuger mit
einem oder mehreren schiefen Rosten im Oberteil des Vergasungsschachtes anwendet,
auf denen der Brennstoff unter Zerfall abwärts rutscht, und mindestens einen vom
Vergasungsraum getrennten Schacht anordnet, der den von dem Rost kommenden Brennstoff
aufnimmt und aus dem dieser mit Hilfe regelbarer Vorrichtungen in den Gaserzeugerunterteil,
zweckmäßig in das Brennstoffbett selbst, eingeführt wird, in welchem der - Brennstoff
in an sich bekannter Weise durch die Vergasungsmittel in seiner ganzen Schichthöhe
gleich einer kochenden Flüssigkeit bewegt wird. Die auf dem schiefen Rost herabrutschende
Kohle wird durch die im Gaserzeuger, d. h. in dessen Unterteil, erzeugten heißen
Gase erhitzt und zerfällt hierbei. Wenn der Zerfall der Kohle bei der Erhitzung
nicht weitgehend genug eintritt, kann man den Brennstoff vor der Einführung in den
Vergasungsraum in heißem Zustand durch mechanische Mittel, beispielsweise mit gekühlten
Brechwalzen, in die gewünschte feinkörnige Form bringen.
Als Brennstoffe.
die beim Erhitzen zerfallen, kommen in erster Linie Braunkohle,< Braunkohlenbriketts
oder Steinkohlen aus jüngeren Schichten in Betracht. Auch dic sog. mulmige Rohbratinkohlc,
die ein Gemisch von Staub und mehr oder weniger groben Körnern darstellt, kann mit
Vorteil nach dem vorliegenden Verfahren vergast werden. 1n diesem Falle kann man
den staubförmigen Anteil von dem grobkörnigen zuvor abtrennen und nur de.ii letzten
nach dem Vorliegenden Verfahren behandeln. Den staubförmigen Anteil, der wegen seines
hohen Wassergehaltes nicht oder nur schwer vergasbar ist, kann man brikettieren
und dann in gleicher Weise vergasen. Bei derErhitzung des Brennstoffes beine Abwärtsrutschen
auf dem schiefen Rost findet eine weitgehende Vortrocknung und gegebenenfalls eine
Schwelung und Entgasung, unter Umständen auch schon eine teilweise Vergasung statt.
Die während der Erhitzung zerfallene Kohle rutscht alsdann in einem vorn Vergasungsraum
gesonderten Raum, z. B. in einer außerhalb des Gaserzeugers angeordneten Rohrleitung,
abwärts und wird in geeigneter Hölle durch mechanische Vorrichtungen, wie z. B.
Eindrehschnecken, in den Vergasungsraum eingeführt. Zweckmäßig arbeitet man so,
daß der Brennstoli vom schiefen Rost bis zum Brennstoffbett eine zusammenhängende
Schicht bildet.
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Der Gaserzeuger sei an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
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Rheinische Braunkohlenbriketts mit 15010 Wasser, 60'o Asche und 70,
o Teer, in der sog. Industrieform, werden mit Hilfe von 5 @ oigem Sauerstoti in
dem in der Zeichnung wiedergegebenen -Gaserzeuger vergast. Dieser hat unten einen
Schachtquerschnitt von 0,95M2, oben einen solchen von t,8 m=. Die Briketts werden
durch den Fülltrichter A eingefüllt. Sie lagern auf dem schiefen Schamotterost B
und dem Schainotteeinbau C. Durch die Schlitze des Rostes B kommen die bis zu iooo`
C und mehr heißen Gase aus dem Vergasungsraum D und bringep die Briketts zum Zerfall.
Im Vergasungsraum selbst wird die aus feinkörniger Kohle bestehende Kohlefüllung
E nach dem Verfahren des Patents 437 970 vergast, wobei sie sich in ihrer
ganzen Schichthöhe im Zustand einer kochenden Flüssigkeit befindet. Die feinkörnige
Kohle oder, besser gesagt, der Halbkoks wird aus dem Kohlenschacht F, in dem die
Kohle eine Temperatur von 650 bis 700'' C hat, mittels der Schnecke
G in den Vergasungsraum fortlaufend eingedreht. In dem gleichen Maße rutschen die
Briketts über den schiefer: Schamotterost nach. Sie werden im Oberteil des Gaserzeugers
zuerst getrocknet und geschwelt und haben, wenn sie über das untere Ende des Schamotterostes
rutschen `(etwa bei H), bereits eine Temperatur von oo° C erreicht, so daß hier
eine Entgasung -und bereits eine Vergasung der zum größten Teil in Körner zerfallenen
Briketts bzw. des daraus entstandenen Kokses einsetzt. Für das erzeugte Gas sind
die zwei Gasausgänge J
und I( vorhanden. Da die Briketts nur i5% Wasser enthalten,
wurde im vorliegenden Fall der größte Teil des Gases bei dein unteren Gasausgang
J abgezogen. Dies hat den Voreil, daß das unten abgezogene Gas frei von schweren
Kohlenwasserstoffen ist, während das bei l( abgezogene Gas den gesamten Teer enthält.
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Die Vergasung der feinkörnigen Brennstoffe nach dem Winkler-Verfahren
findet in bekannter Weise unter Zusatz von Dampf und zweckmäßig unter Verwendung
von Sauerstoff statt, wobei ein Teil des Sauerstoff-Dampf-Gemisches durch die Düsen
L und M in den Gaserzeuger eingeblasen wird. ' In der Höhe der Düsen M wird der
aus der Kohlefüllung mit dem Gas nach oben geführte Kohlenstaub vergast. Durch die
Düsen N wird Wasserdampf eingeblasen, um die Temperatur des Gases herunterzusetzen.
Hierdurch wird der Schamotterost vor Schlackenangriff, der unter Umständen durch
die Staubvergasung bei M bewirkt würde, geschützt. Der Wasserdampf setzt sich natürlich
zum Teil mit der heißen Kohle bei H um, und es ist möglich, durch starke Wasserdampfzugabe
den Wasserstoffgehalt in dem Endgas stark zu erhöhen.
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Der Gaserzeuger läßt sich lange Zeit ohne Störung betreiben, wobei
sich z. B. stündlich i o65 kg - Briketts durchsetzen lassen. Dieser Durchsatz ist
für den kleinen Gaserzeuger sehr hoch. ' Der Sauerstoffverbrauch ist geringer als
bei der unmittelbaren Vergasung von feinkörniger Trockenbraunkohle. Die Zusammensetzung
des Endgases kann je nach Wunsch verändert werden, beispielsweise kann es folgende
Zusammensetzungen haben:
| C02 ..... 24,3% 26,90b, |
| C"Hm .... O,Oc/o 0,O%, |
| CO ...... 28,10,'o i8;5%, |
| H2 ....... 35,401'0 42,6%, |
| CH4 ...... o,9% 1,8 %, |
| 1V2 ....... 11,30/0 f0,2%. |
Für die Durchführung des Verfahrens ist es nicht notwendig, Briketts von hoher Festigkeit,
wie sie sonst in Gaserzeugem verlangt wird, zu verwenden, da ja die Briketts, wenn
sie auf den schiefen Schamotterost gelangen, in kleine Stücke zerfallen sollen.
Es können daher Briketts aus feuchten Braunkohlen mit 25 bis 300'o Wasser, ja sogar
Rohbraunkohlen,
verwendet werden, wenn beim Abbau dieser in der
Grube darauf geachtet wird, daß sie nicht zu sehr zerfällt. Bei entsprechender Formfähigkeit
von feinkörniger Rohbraunkohle können im übrigen auch hieraus gepreßte' Briketts
zur Vergasung verwendet werden. Für die Vergasung derartig feuchter Brennstoffe
ist es nötig, den ,oberen Einbau C auch als Schamotteschlitzrost auszubauen. Man
führt für diesen Fall den unteren Schamottei5ost B zweckmäßig als Dach aus, über
das der heiße Brennstoff nach beiden Seiten hin abrutscht. Es müssen dann auch zwei
Kohlenschächte F vorhanden sein, und symmetrisch zu dem Schamotteeinhau C ist auf
der gegenüberliegenden Seite derselbe Einbau mit Schlitzen anzuordnen.
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Diese Schächte können auch im Mauerwerk des Gaserzeugers selbst unmittelbar
an den Vergasungsraum angrenzend angeordnet sein.
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In dem neuen Gaserzeuger können auch salzhaltige Braunkohlen, deren
Vergasung sehr schwierig ist, in Form von Briketts vergast werden. Dabei werden
die in den Kohlen enthaltenen Salze, z. B. Na Cl, Nag S04, bei Temperaturen oberhalb
700° C beim Durchlaufen des Schamotterostes B durch die heißen Gase aus der Kohle
mindestens zum Teil entfernt. Die in den Vergasungsraum gelangende Feinkohle enthält
nur noch wenig Salze.
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In dem beschriebenen Gaserzeuger kann auch mit Hilfe von Luft Heizgas
hergestellt werden.
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Auch nicht brikettierte Ausgangsstoffe, wie z. B. Rohbraunkohle oder
Grude, lassen sich nach dem beschriebenen Verfahren leicht vergasen.
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Beispielsweise wurde in dem beschilderten Gaserzeuger Grude mit 15
% H2 O und 1
8,5 0/0 Asche vergast. Der Körnung nach hatte die Grude folgende
Zusammensetzung:
| etwa 15 % mit Korndurchmesser ..... 6 ,mm, |
| - 120/0 - - 6 bis 8 mm, |
| _ 300'o _ _ 8 - 15111111, |
| 13 0!0 _ - 15 - 2 o m.m, |
| - 300/0 - - 20 - 25 mm. |
Von dieser Grude wurden stündlich 79o kg in den Gaserzeuger oben (A) eingefüllt.
Die Vergasung erfolgte mittels 79%igem Sauerstoffs unter Zugabe von Dampf; hierbei
wurden stündlich 167o Nm3 Gas mit 27,8 N .C02,
17,7 0;o
CO,
4-1,2 °1o
H2, i, i % CH, 9,2% N2 hergestellt. Die Grude wurde im Oberteil des Gaserzeugers
auf dem Schamotterost B liegend mittels der Abwärme des erzeugten Gases auf rund
63o° C vorerhitzt und dann unten mittels der Schnecke C in den Gaserzeuger eingedreht.
Bei dieser Arbeitsweise wurde gegenüber der unmittelbaren Vergasung von Grude nach
dem Verfahren des Patents 437 97o der - Sauerstoffverbrauch um etwa 30% vermindert.
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Wurde lignitische Rohbraunkohle mit 5 5 00 Wasser und 3,5olo Asche
von einer Stückgröße von 5 bis 2o mm in den Gaserzeuger oben eingeführt, und zwar
stündlich 2o5o lcg, so wurden bei der Vergasung mit. 9ooloigem Sauerstoff unter
Zusatz von Dampf stündlich je Quadratmeter Schachtquerschnitt 130011N71113 Gas erzeugt
mit 36,20ö C02, 0,3 @ 0 C" Hrra. 13,.10,'o CO,
43, i % H2, 0,7
N C HI, 6,3 0!o N=.