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Vorrichtung zum stetigen Herstellen von Wassergas Vorrichtungen zum
stetigen Erzeugen von Wassergas aus Braunkohle und verwandten Brennstoffen sind
bekannt, bei denen das erzeugte Wassergas in den Gaserzeuger unter gleichzeitiger
Zuführung von Wasserdampf zurückgeleitet wird, nachdem der bei der Reaktion des
Wasserdampf-Wassergas-Gemisches an dem glühenden Kohlenstoff abgekühlte Gasstrom
im Regenerator wieder hocherhitzt ist. Auch gibt es Vorrichtungen, bei denen die
Wärme für das Trocknen und Schwelen der Kohle, das in besonderen oder direkt mit
dem Gaserzeuger verbundenen Ofen erfolgt, durch einen Wälzgasstrom zugeleitet wird,
der dem Gaserzeuger als Wassergas entnommen ist. Diese Vorrichtungen haben alle
das besondere Merkmal, daß in ihnen das fertige Wassergas zur Wärmeverwertung in
den Schwelprozeß zurückgeleitet oder auch nach vorheriger Rufheizung für die Wassergasherstellung
nochmals verwertet wird.
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Fernerhin gibt es Vertikalkammern, in denen insbesondere für Synthesezwecke
geeignetes Wassergas aus Braunkohle und verwandten Brennstoffen durch Entgasung
und Zerlegung der entbundenen Gase und Dämpfe im Kammeroberteil und Vergasung des
anfallenden Kokses im Unterteil derselben Kammer hergestellt wird. Diese Ofen bestehen
aus schmalen, außenbeheizten Kammern, die zu größeren Blocks vereinigt sind und
in denen die Entgasungsgase und -dämpfe mit dem heißen Brennstoff im Gleichstrom
nach unten wandern. Zu jedem einzelnen Entgasungsteil gehört ein ebenso schmal gehaltener
Wassergasteil, in den lediglich der zur Wassergasbildung nötige Wasserdampf eingeblasen
wird. Eine Innenbeheizung durch Spülgas ist hier infolge der geringen Kammerquerschnitte
und der infolge der großen Reibung des Umwälzgases bedingten Druckverhältnisse nicht
ohne weiteres möglich.
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Es sind bereits Kammern bekannt, die innerhalb des Kammeroberteils
eine Teilung durch eine eingebaute Trennwand vorsehen, doch handelt es sich hierbei
um eine einzige, allerdings im Oberteil geteilte Retorte, die nur von außen, nicht
aber von der mittleren Zwischenwand her beheizt werden kann; außerdem besitzen diese
beiden Retortenteile eine gemeinsame Beschickungsvorrichtung. Da ferner die Beheizung
wegen des Wechselbetriebes ungleichmäßig ist, kann mit einer derartigen Vorrichtung
kein Synthesegas erzeugt werden.
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Erst die vorliegende Erfindung ermöglicht eine gleichmäßige, regelbare
und beliebig steigerbare Außenbeheizung aller Kammerwände, was in Verbindung mit
der Wälzgasbeheizung im unteren Teile der Kammer durch schonende und dem Brennstoff
angepaßte
Wärmezufuhr dazu führt, daß der aus den Entgasungskammern
kommende Koks außergewöhnlich hart ist, ein Vorteil, der sich mit den bisher bekannten
Verfahren nicht erzielen läßt. Ferner erlaubt die Vereinigung der beiden bisher
bekannten Einzelmaßnahmen gemäß der Erfindung eine ganz beträchtliche Steigerung
der Durchsatzleistung gegenüber dem bisherigen Wälzgasverfahren, da der in den Einzelkammern
erzeugte Koks hart, stückig und staubfrei, also gasdurchlässig bleibt. Der infolge
der weitgehenden Regulierbarkeit in den Entgasungskammern anfallende gute Koks erlaubt
erst eine so weitgehende Beschleunigung der Wassergasherstellung im unteren gemeinsamen
Kammerteil.
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Die vorliegende Erfindung sieht die Erzeugung eines für Synthesezwecke
geeigneten Wassergases aus Braunkohle und verwandten Brennstoffen in einem aus mehreren
Kammern bestehenden, von außen beheizten, nach dem Gleichstromprinzip arbeitenden
Entgasungsofen vor, an den sich ein innenbeheizter Vergasungsschacht so anschließt,
daß die in den Entgasungskaminern getrocknete und entgaste Kohle kontinuierlich
dem Vergaserraum zufällt. Im unteren Teil des Wassergaserzeugers ~i,iird durch einen
Trennpfeiler oder durch Wandöffnungen ein in einem Regenerator hocherhitzter Wälzgasstrom
eingeleitet. Dieser wird aus einem Gemisch von im Oberteil des Ofens anfallendem
Entgasungsgas und Wasserdampf gebildet. Je nach Bedarf wird ihm noch Wassergas zugesetzt.
Hierdurch sind mehrere Vorteile gegeben. Zunächst wird das hochwertige Wassergas
nur im Notfall zum Umwälzen herangezogen, wenn nämlich das im Entgasungsofen anfallende
Gas in so geringen Mengen vorhanden ist, daß es unter Beimischung von Wasserdampf
für den Vergasungsprozeß nicht ausreicht. Ferner gestattet die Einführung großer
Mengen von Mischgas aus Entgasungsgas, Wasserdampf und notfalls Wassergas in den
Vergaser einen hohen Durchsatz von Koks, wodurch es möglich wird, einen Vergaser
an mehrere Entgasungskammern anzuschließen. Außerdem vollzieht sich durch die Umleitung
des Entgasungsgases in den Wälzstrom die Spaltung der Köhlenwasserstoffe im Regenerator
und Vergaser vollkommen, wodurch die Ausbeute an Wassergas erhöht wird.
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Als weiterer wichtiger Vorteil der neuen Bauweise ist die geringere
Bauhöhe des Ofenunterteils hervorzuheben. Hierdurch ergibt sich, auch durch Wegfall
der Zwischenwände und Heizzüge, ein wesentlich billigerer und wirtschaftlicher Bau
des Ofens. Mit Rücksicht auf den Vorteil einer niedrigen Bauhöhe und um einen größeren
Durchsatz im Ofenoberteil zu erreichen, läßt sich neben der bekannten Außenbeheizung
eine zusätzliche Innenbeheizung in den Entgasungsschächten vorsehen, die mittels
auf ungefähr Soo° vorgeheiztem Spülgas durchgeführt wird, was an sich jedoch bekannt
ist, wozu zweckmäßig das aus der Kohlenwasserstoffsynthese stammende Restgas Verwendung
findet.
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Weiter sieht die vorliegende Erfindung vor, im Vergaser den Koks nur
anzuaschen und den angeaschten Koks in einem Generator auf Asche weiterzuverarbeiten.
Dadurch wird erreicht, daß die Temperatur des hocherhitzten Wälzgasstromes vom Aschenschmelzpunkt
des Brennstoffs unabhängig wird, weil der nicht vollkommen veraschte. Koks weit
höher erhitzt werden kann. Da der den Vergaser verlassende Wassergasstrom eine Temperatur
von 65o bis 700° hat, wird ein höheres Wärmegefälle und damit ein höherer wärmewirtschaftlicher
Wirkungsgrad erreicht.
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Wärmetechnisch wird die Anlage dahin erweitert, daß das austretende
Wassergas in einen Wärmeaustauscher, durch den das aus Entgasungsgas, Wasserdampf
und gegebenenfalls Wassergas bestehende Wälzgas geführt wird, geleitet, durch einen
nachgeschalteten Ventilator angesaugt und nach Durchstreichen eines Kühlers in die
Nutzleitung abgegeben wird. Auch das Entgasungsgas wird nach Durchstreichen eines
Wärmeaustauschers von einem Ventilator angesaugt und gemeinsam mit Wasserdampf und
notfalls- Wassergas durch den vom Wassergas durchspülten Wärmeaustauscher zum Regenerator
gepumpt:. Das für die Heizung des Regenerators benötigte Gas wird dem schon erwähnten,
mit angeaschtem Koks beschickten Generator entnommen und unter Zuführen i-on Gebläsewind
verbrannt. Die aus dem Regenerator austretenden Rauchgase werden zwecks Wärmeausnutzung
weitergeleitet, beispielsweise in einen Hochdruckabhitzekessel, aus dem der Hochdruckdampf
zum Antrieb z. B. einer Turbine verwertet wird, die wiederum die einzelnen Ventilatoren
und Gebläse betreibt. Der in der Turbine entspannte Dampf dient zur Aufsättigung
des Wälzgases und wird dem Entgasungsgas beigemischt.
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Die am Heizraum des Entgasungsteils der Retorte anfallenden Rauchgase
werden einem Rekuperator zugeführt, in dem sie ihre fühlbare Wärme zur Aufheizung
der Verbrennungsluft abgeben. Diese wird den Brennern zugeleitet, wo sie mit Generatorgas
zur Verbrennung kommt.
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Die oben geschilderte Wassergasanlage läßt sich mit einer Benzingewinnungsanlage
derart vereinigen, daß das bei der Synthese in großen Mengen anfallende Restgas
ganz oder
teilweise dem Entgasungsgas, Wasserdampf und gegebenenfalls
Wassergas beigemischt und als Wälzgas in den Vergaser zurückgeleitet wird. Durch
diese gemeinsame Rückleitung erfährt das Restgas durch Zersetzung der CH4 Mengen
bei überschüssigem Wasserdampf eine Wasserstoffanreicherung. Durch die Beimischung
des Mischgases tritt also ein geringerer Kohlenstoffverbräuch ein, ohne daß sich
die Menge verringert, die für die Benzinanlage gebraucht wird.
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Mit der Einrichtung kann durch Teilvergasung im Unterteil des Ofens
ein Koks erhalten werden, der weder Schlacke noch Grus bildet. Auch bei normal aschehalbigen
Briketts kann man dieselbe Leistung erzielen, da ein Teil des zurückgeführten und
im Vergaser mit Wasserstoff durch C H4 Zersetzung angereicherten Restgases ersetzt
wird. Man hat es also in der Hand, die Wälzgasmenge und damit auch die Herstellung
von Wassergas beliebig zu erhöhen. Die Vergasung wird, wie oben erwähnt, nicht restlos
durchgeführt. Die hierzu benötigte Zeit ist geringer als bei vollkommener Veraschung
des Kokses, weil die letzten von Asche eingeschlossenen Kohlenstoffreste sich nur
schwer umsetzen. Infolgedessen läßt sich in Verbindung mit der beliebig zu steigernden
Wälzgasmenge auch der Durchsatz wesentlich steigern.
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Werden im Entgasungsofen die sich bildenden Teerdämpfe durch Abziehen
der diese enthaltenden Gase besonders abgeleitet, so -werden diese Teerdämpfe in
bekannter Weise in einer Retorte gespalten und das anfallende Spaltgas erfindungsgemäß
dem Wälzgas beigemischt.
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Will man die Restgase der Benzingewinnungsanlage nicht unmittelbar
mit dem Entgasungsgas vermischen und dem Vergaser zuführen, so wird das-Gas ganz
oder teilweise auch als Spülgas dem Oberteil des Entgasungsofens zugesetzt, das
dann nach Durchwandern des Ofens mit dem Entgasungsgas zusammen abgezogen und dem
Vergaser -zuzuführen ist.
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In den Abb. i und 2 ist das Verfahren schematisch dargestellt. In
der Abb. i bedeutet i die Beschickungsanlage, die hier beispielsweise aus 4 Kohlenbunkern
besteht, an die sich eine Batterie von vier Entgasungsöfen 2 anschließt. Die entgaste
Kohle fällt als Koks dem für alle vier Ofen gemeinsamen Vergaser 3 zu, wird hier
angeascht und bei 4 ausgeschleust, um im Generator 5 auf Generatorgas und Asche
verarbeitet zu werden.
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Die Beheizung der Entgasungsöfen erfolgt von außen in den Heizzügen
6, in denen die Luft durch die Leitung 7 und das dem Generator 5 entnommene Generatorgas
durch die Leitung 8 bei 7" bzw. 8" zur Verbrennung eingeleitet werden. Die Rauchgase
entweichen bei 9, werden durch die Leitung io weitergeführt und wärmen im Rekuperator
i i die zu den Brennern führende Luft 7 vor. Die Rauchgase verlassen den Rekuperator
i i bis 12.
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Die in den Hochtemperaturöfen anfallenden Entgasungsgase werden bei
13, das im Vergaser entstehende Wassergas bei 14 durch den Ventilator 15 bzw. 16
angesaugt. Sie durchströmen, jedes für sich, die Wärrneaustauscher 17 bzw. i8 und
werden in den Rohren i9 bzw. 2o weitergeleitet. Das Entgasungsgas wird, mit dem
in der Leitung 21 zuströmenden Wasserdampf vereinigt, im Rohr 22 weitergeführt:
es durchstreicht dann den Wärmeaustauscher 18, wo es durch die Wärme des Wassergases
erwärmt wird, und wandert durch die Leitung 23 zum Regenerator 24. Hier wird es
auf etwa'13oo° erhitzt und dann in den Vergaser 3 bei 25 und 26 eingeführt. Die
Beheizung des Regenerators erfolgt durch das bei 27 einströmende, dein Generator
5 entnommene Generatorgas unter Zuführung von Gebläsewind, der durch das Gebläse
28 und die Windleitung 29 zugesetzt wird. Die aus dem Regenerator 24 bei 30 austretenden
Rauchgase werden einem Hochdruckabhitzekessel31 zur Wärmeausnutzung zugeleitet.
Der Hochdruckdampf, durch die Leitung 32 der Turbine 33 zugeführt, wird hier entspannt,
der Abdampf ganz oder teilweise dann mittels der Leitung 21 dem Entgasungsgas zur
Aufsättigung beigemischt oder ganz oder teilweise durch die Leitung 21a dem Generator
5 zugeführt. Die Turbine 33 dient zum Antrieb der drei Ventilatoren bzw. Gebläse
15, 16 und 28.
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Das Wassergas, bei 14 dem Vergaser entnommen, durch die Leitung 2o
weitergeführt, wird nach Kühlung im Kühler 34 an die Nutzleitung 35 abgegeben. Für
den Bedarfsfall ist eine Rückführung von Gas durch die Rohrleitung 36 vorgesehen,
wo es bei 37 mit dem Entgasungsgas aus der Leitung i9 und dem Wasserdampf aus 21
gemischt wird.
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In der Abb. 2 ist das Verfahren in Kombination mit einer Benzingewinnungsanlage
schematisch dargestellt. i bedeutet die Bunkeranlage, 2" der Kammerblock mit vier
Entgasungsöfen 2, 3 der gemeinsame Vergaser und 5 der Generator, in dem der in 3
angeaschte Koks vollständig verascht wird. Die Rauchgase der Entgasungsöfen 2 werden
in die Leitung io abgeführt, erwärmen im Rekuperator i i die bei 7 eintretende Luft
und gehen bei 12 in den Schornstein. Die vorgewärmte Luft -wird im Rohr 7 den Heizzügen
der Kammern zugeführt und gemeinsam mit dem durch die Leitung 8 aus dem Generator
5. entnommenen Generatorgas verbrannt.
Das Entgasungsgas wird mittels
Rohr 13 durch den Wärrneaustauscher 17 und die Leitung ig vom Ventilator 15 angesaugt
und durch den Wärmeaustauscher 18 hindurch mit Hilfe der Leitung 23 dem Regenerator
24 zugepumpt. Hier wird es durch Verbrennung des bei 27 eintretenden Generatorgases
in Verbindung mit dem durch 29 vom Ventilator 28 zugeführten Gebläsewind aufgeheizt.
Das höcherhitzte Gas wird bei 25 und 26 dem Vergaser 3 zugeführt. Die den Regenerator
24 bei 30 verlassenden Rauchgase strömen in den Hochdruckabhitzekessel31
zwecks Wärmeausnutzung, der Hochdruckdampf in die Turbine 33. Der entspannte Dampf
wird entweder durch die Leitung 2 1, dem Generator 5 zugeleitet oder durch 21 zur
Rufsättigung dem Entgasungsgas beigemischt.
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Das Wassergas, bei 14 dem Vergaser entnommen, gibt seine Wärme zunächst
im Wärmeaustauscher i8 ab, wird im Kühler 34 ,v eitergekühlt und dann der Entschweflungsanlage
38 und von da aus der Benzingewinnungsanlage 39 zugeführt. Die Bewegung des Wassergases
erfolgt durch den Ventilator 16. Die in der Benzingewinnungsanlage 39 anfallenden
beträchtlichen Mengen Restgase werden ganz oder teilweise durch die Rohre 40 abgeführt
oder ganz oder teilweise mit dem Entgasungsgas und Wasserdampf bei 41 mittels der
Leitung 42 vereinigt. Im Bedarfsfall kann auch Wassergas durch die Leitung 36 direkt
dem Entgasungsgas und Wasserdampf beigemengt werden. Der Antrieb der Ventilatoren
15, 16, 28 erfolgt durch die Turbine 33.
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Für den Fall, daß im Entgasungsofen Teerdämpfe besonders abgezogen
werden, werden sie durch die Leitung 43 der Spaltretorte 44 zugeführt. Die Spaltgase
«-erden durch die Rohre45 weitergeleitet und bei 41 dein Wälzgas zugemischt. Auch
für das Verfahren nach Abb. i eignet sich die Beimischung der Spaltgase zu dem Entgasungsgas
und @-Vasserdampf.
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Durch Herstellung einer Verbindung zwischen den Leitungen 42 und 43
unter Zwischenschaltung eines. Gebläses und Aufheizers läßt sich Spülgas, das im
wesentlichen aus dem Restgas der Synthese stammt, in den Oberteil der Kammer einführen.