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Verfahren und Anlage zur Erzeugung von Wassergas in zwei oder mehreren
hintereinandergeschalteten Gaserzeugern Die Erfindung betrifft ein Verfahren und
eine Anlage zur Erzeugung von Wassergas oder wassergashaltigen' Gasen im Wechselbetrieb
aus bituminösen Brennstoffen. Unter der nachstehend verwendeten Bezeichnung Wasergas
sind stets auch wassergashaltige Gase zu verstehen.
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Für gewisse Zwecke, insbesondere für chemische Synthesen, wie Ammoniak-
oder Treibstoffsynthese, benötigt man große Mengen von teer- und möglichst kohlenwasserstofffreiem
Wassergas. Beider restlosen Vergasung bituminöser Brennstoffe, wie Braunkohle, Steinkohle
u. dgl., erhält man jedoch in den üblichen Wassergaserzeugern ein Gas, welches stark
mit Teer verunreinigt ist und einen unzulässig hohen Gehalt an Kohlenwasserstoffen
aufweist. Leitet man das die flüchtigen Destillationsprodukte der bituminösen Brennstoffe
enthaltende Wassergas durch die auf entsprechende Temperatur erhitzte Vergasungszone
eines Wassergasgenerators, so wird eine Zersetzung der Teerdämpfe und Kohlenwasserstoffe
ohne störende Ruß'bildung erzielt, so daß man ein teerfreies und praktisch kohlenwasserstofffreies
Wassergas erhält, welches sich z. B. für die vorerwähnten Synthesen sehr gut eignet.
Bei jüngeren Brennstoffen, welche sehr sauerstoffreich sind, wird auch die in den
Destillationsprodukten enthaltene Kohlensäure beim Durchgang durch die heiße Vergasungszone
zu
Kohlenoxyd reduziert, so daß das erzeugte Wassergas erheblich kohlensäureärmer ist
als wenn das Gas nicht durch diese Vergasungszone hindurchgeleitet wird.
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Bei der üblichen Wassergaserzeugung Wechselbetrieb, bei der unter
Zwische Schaltung von Heißblaseperioden abwechseln abwärts und aufwärts gegast wird,
werden zwar die erwähnten Vorteile während des Abwärtsgasens erzielt. Die in den
oberen, noch nicht entgasten Brennstoffschichten entwickelten Teerdämpfe und Destillationsgase
streichen mit 'dem Dampf durch die tiefer befindliche heiße Vergasungszone und werden
hier zersetzt, während gleichzeitig die Wassergasbildung vor sich geht. Beim Aufwärtshasen
geht hingegen. sofern clie Temperatur geniigend hoch ist, die Zersetzung der Teerdämpfe
und Kohlenwasserstoffe unter lebhafter Rußbildung vor sich. Es ist jedoch aus betriebstechnischen
Gründen nicht möglich, die Periode des Aufwärtsgasens und soinit die Rttßl)ildung
zu unterdrücken, weil sonst eine zu niedrige Feuerzone sowie die Bildung einer geschmolzenen,
schwer zu beseitigenden Schlacke eintreten würde.
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Es ist bereits bekannt, zwei Gaserzeuger in verschiedenen Zeiten heißzublasen
und mindestens während eines Teiles der Gasezeiten hintereinanderztischalten, so
daß das in einem Gaserzeuger erzeugte Wassergas durch einen zweiten Gaserzeuger
abwärts geleitet wird. Hierbei ist der soeben heißgeblasene Gaserzeuger der im Wassergaswege
erste Gaserzeuger, während der zweite Gaserzeuger bereits weitgehend abgekühlt ist,
so daß die Vergasungszone des letzteren nicht die für die gewünschte Zersetzung
der Teerdämpfe und Kohlenwasserstoffe ohne Bußbildung erforderliche Temperatur aufweist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem gleichfalls das in einem Gaserzeuger
erzeugte Wassergas durch einen zweiten Gaserzeuger geleitet wird, ist dadurch gekennzeichnet,
daß in dem jeweils zuletzt heißgeblasenen Gaserzeuger abwärts gegast wird, und daß
jener Gaserzeuger, in dem abwärts gegast wird, stets als letzter im Wassergaswege
geschaltet wird. Hierdurch wird erreicht, daß stets, d. h. während der gesamten
Gaseperioden, die aus den bituminösen Brennstoffen abdestillierten Teerdämpfe und
Kohlenwasserstoffe gemischt mit Dampf durch die hoch erhitzte Vergasungszone eines
Gaserzeugers geleitet und dadurch ohne Bußbildung zersetzt werden, bevor sie in
die -Nutzgasleitung gelangen. Da das Gasen in dein jeweils heißesten Gaserzeuger
nach abwärts erfolgt, ;wird nicht nur eine weitgehende Zersetzung der Kohlenwasserstofte
und Teerdämpfe, sondern auch eine gute Ausnützung des Vergastingsdampfes erzielt,
da der im ersten Gaserzeuger nicht zersetzte Wasserdampf zum großen Teil im zweiten
Gaserzeuger zersetzt wird.
| r "esent' 'ehe Vorteil besteht somit darin, |
| 01)gleich in jedern Gaserzeuger abwech- |
| -d' s vor auf wä dem rts Austritt und abwärts aus der
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eine für die Zersetzung der Teerdämpfe und Kohlenwasserstoffe genügend heiße Zone
passieren muß, so daß die Befreiung des Gases von den Teerdämpfen und Kohlenwasserstoften
ohne Rußbildung ständig erfolgt.
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Es ist auch bekannt, im Zwillingsbetrieb zwei Gaserzeuger gleichzeitig
heißzublasen und sodann leim Gasen hintereinanderzuschalten. Hierbei wird jedoch
der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, n:inilicli, daß der im
Wassergaswege letzte Gaserzeuger jeweils heißer ist als der andere, nicht erreicht
und es ergeben sich überdies in den einzelnen Perioden nicht so gleichmäßige Verhältnisse,
wie dies beim Heiß ,bl@aseii der Gaserzeuger in verschiedenen Zeiten der Fall ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird unter Verwendung von zwei oder
mehr Gaserzeugern vorteilhaft in nachstehend beschriebener Weise in einem Arbeitskreislauf
durchgeführt, wodurch möglichst gleichartige Verhältnisse und damit eine gleichförmige
Gaszusammensetzung während der einzelnen Perioden erhalten werden.
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Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn jeder Gaserzeuger,
wie an sich bekannt, mit einem Regenerativerhitzer verbunden ist, der von den Heißblasegasen
aufgeheizt wird und seine Wärme an das Wassergas abgibt. Zufolge der vorstehend
angegebenen Führung des Verfahrens streicht das in dem einen Gaserzeuger erzeugte
Wassergas zuerst durch den jeweils kälteren und dann durch den heißeren Erhitzer,
wodurch eine hohe Überhitzung des Gases erzielt wird.
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Wenngleich die Verwendung von Regenerativerhitzern erhebliche wärmewirtschaftliche
Vorteile mit sich bringt, so können dieselben unter Umständen auch weggelassen werden,
da sie für das Wesen der Erfindung nicht erheblich sind.
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In der Zeichnung sind in den Abb. r und 2 zwei beispielsweise Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Abb. i veranschaulicht eine
Ansicht, Abb. 2 eine Draufsicht.
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Gemäß Abb. i sind zwei Wassergaserzeuger i, i' und zwei Regenerativerhitzer
2, 2' zu einem System vereinigt. Die Anordnung der einzelnen Verbindungsleitungen
und Absperrorgane ist ohne weiteres aus der Zeichnung ersichtlich.
Die
Betriebsweise ist folgende: Der Gaserzeuger i wird mittels Luft, die von einem Gebläse
3 durch das offene Windventil 4. und die Leitung 12 gedrückt wird, heißgeblasen.
Die heißen Blasegäse werden durch über die Abz-,veigleitung 5 zugeführte Zweitluft
verbrannt und erhitzen den Einbau des Gaserhitzers 2, von wo sie über den offenen
Abgasschieber 6 in die Abgasleitung 7 gelangen. Während der Gaserzeuger i heißgeblasen
wird, wird im Gaserzeuger i' abwärts gegast. Der Gasedampf tritt durch die Leitung
8' in den Erhitzer 2' ein, wird in diesem hoch überhitzt und strömt sodann durch
die Brennstoffzone des Gaserzeugers i' abwärts, destilliert den im Oberteil des
Gaserzeugers befindlichen frischen Brennstoff. und wird in der im Unterteil befindlichen
heißen Vergasungszone unter Wassergasbildung zersetzt. Gleichzeitig findet auch
eine Zersetzung der Teerdämpfe und Iiohlenwasserstoffe statt, und das gebildete
Gas entweicht durch die Leitung g' in die Nutzgasleitung. .
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Nachdem der Brennstoff im Gaserzeuger i heißgeblasen ist, werden die
Ventile.I und 6 geschlossen. Sodann wird in den Gaserzeuger i' durch die Leitung
i i' Dampf von unten eingeleitet, nachdem die Dampfleitung 8' und die Wassergasleitung
g' geschlossen wurde. Ferner werden die Absperrorgane der Wassergasleitung g und
in der Verbindungsleitung io der beiden. Erhitzer 2, 2' geöffnet. Das im Gaserzeuger
i' gebildete Wassergas entgast die im Oberteil - befindliche frische Kohle. Das
Gemisch ,durchstreicht nacheinander die Erhitzer 2' und 2, wird insbesondere in
letzterem auf hohe Temperatur überhitzt, entgast den frischen Brennstoff im Gaserzeuger
i und strömt schließlich durch die vorher heißgeblasene Vergasungszone dieses Gaserzeugers,
wo die vollständige Zersetzung' des Dampfes und der Kohlenwasserstoffe stattfindet.
Das erzeugte Wassergas entweicht durch die Leitung g in die Nutzgasleitung.
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Sobald der Brennstoff im Gaserzeuger i genügend abgekühlt ist, wird
die Dampfzufuhr i i' und die Verbindungsleitung io geschlossen, die Dampfzufuhr
8 geöffnet und nun folgt das Heißblasen des Gaserzeugers i' in gleicher Weise, wie
vorstehend für . den Gaserzeuger i beschrieben. Dabei ist das Windventil q.', die
Zweitluftleitung 5' und das Abgasventil
6' geöffnet. Nach erfolgtem Heißblasen
des Gaserzeugers i' findet das Gasen im Gaserzeuger i nach aufwärts mittels durch
die Leitung i i zugeführten Dampfes statt und das gebildete Wassergas samt dem im
Oberteil des Gaserzeugers i gebildeten Destillationsgas strömt über die Erhit-
zer
2 und 2' in den Gaserzeuger i', den es abwärts durchstreicht und durch die Leitung
g' verläßt. Dabei werden die entsprechenden Absperrorgane, analog, wie vorstehend
für die umgekehrte Gasungsrichtung beschrieben, eingestellt. Die Aufeinanderfolge
der einzelnen Perioden ist demnach durch folgende Tabelle gekennzeichnet:
| Periode Gaserzeuger i Gaserzeuger i' |
| I..... Blasen Abwärtsgasen |
| II..... Abwärtsgasen Aufwärtsgasen |
| III..... Abwärtsgasen Blasen |
| IV ..... Aufwärtsgasen Abwärtsgasen |
Es ist somit ersichtlich, daß in den Perioden 1I und IV im jeweils zweiten Gaserzeuger
abwärts gegast wird, während in den Perioden I und III in jenem Gaserzeuger, der
jeweils nicht heißgeblasen wird, gleichfalls abwärts gegast wird, ferner das der
jeweils zweite Gaserzeuger, aus dem das Gas in die Nutzgasleitung eintritt, jeweils
heißer ist als der andere. Das Gas strömt somit am Ende des Erzeugungsvorganges
stets durch eine hoch erhitzte Vergasungszone, so daß die Zersetzung der Teerdämpfe
und Kohlenwasserstoffe ohne Rußbildung und ohne Unterbrechung vor sich geht.
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In Abb. 2 ist eine aus drei Gaserzeugern bestehende Anlage dargestellt.
jeder der drei Gaserzeuger i', i" und i"' ist mit einem Regenerativerhitzer 2',
2" und 2"' ausgestattet. Das Heißblasen der Gaserzeuger erfolgt mittels des Gebläses
3 abwechselnd über die jeweils entsprechend geöffneten Windventile .I', und Abgasventile
6 ', 6", 6"'. Die Abgase entweichen über den Abhitzekessel 13 in den Schornstein
1.4. Zur Dampfzuführung dienen die Leitungen 8', 8", 8"'. Die Erhitzer 2', 2", =2"'
sind untereinander durch die mit Absperrorganen versehenen Leitungen 15', 15", 15"'
verbunden. Das Wassergas wird aus jedem Gaserzeuger unten, und zwar durch die mit
Absperrorganen versehenen Leitungen 9', g", g"' in die Nutzgasleitung abgeführt.
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Während z. B. der Gaserzeuger i' heißgeblasen wird, sind die Absperrorgane.
und 6' geöffnet,'während die Leitungen 8', 15' und g' geschlossen sind. Gleichzeitig
sind bei den Gaserzeugern i" und i` die Absperrorgane q." und ,I"' sowie 6" und
ö" geschlossen, die Leitungen 15" und 15"' geöffnet. Im Gaserzeuger i" wird Dampf
durch die Leitung 8" unten eingeleitet und aufwärts gegast. Das im Gaserzeuger i"
erzeugte Wassergas und Destillationsgas strömt über die Erhitzer 2" und :2... in
den Gaserzeuger
i"", durchstreicht denselben nach abwärts und entweicht
nach Durchstreichen durch die Vergasungszone durch die Leitung g` in die
Nutzgasleitung. Die Leitungen g" und 8"' sind während dieser Periode geschlossen.
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Nachdem der Gaserzeuger i' heißgeblasen ist, wird der Gaserzeuger
i" in gleicher Weise heißgeblasen, während im Gaserzeuger i"' aufwärts gegast wird
und das erzeugte Gemisch von Wassergas, Wasserdampf und Destillationsprodukten über
die Erhitzer 2"" und 2 in den Gaserzeuger i' gelangt, den es nach abwärts durchströmt,
worauf es durch die Leitung g' in die Nutzgasleitung entweicht. Schließlich folgt
das Heißblasen des Gaserzeugers i"', während im Gaserzeuger i' aufwärts und im Gaserzeuger
i" abwärts gegast wird. Der so entstehende Arbeitskreislauf ist durch nachstehende
Aufstellung gekennzeichnet
| Periode Gas- Gas- Gas- |
| erzeuger t' erzenger i" erzenger i"' |
| I..... Blasen Aufwärts- Abwärts- |
| gasen gasen |
| II..... Abwärts- Blasen Aufwärts- |
| gasen gasen |
| III..... Aufwärts- Abwärts- Blasen |
| gasen gasen |
Es herrschen somit in jeder Periode grundsätzlich gleiche Verhältnisse und das Wassergas
verläßt auch hier, wie beim erst beschriebenen Beispiel, die Gaserzeugungsanlage
stets über jene Vergasungszone, die vorgängig durch Heißblasen erhitzt wurde, somit
heißer ist als jene der anderen Generatoren.