DE735277C

DE735277C - Continuously operated vertical chamber furnace

Info

Publication number: DE735277C
Application number: DEK155957D
Authority: DE
Inventors: Conrad Hahn
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1939-11-09
Filing date: 1939-11-09
Publication date: 1943-05-11

Description

Stetig betriebener senkrechter Kammerofen Die Erfindung bezieht sich auf einen stetig betriebenen senkrechten Kammerofen zum Erzeugen von hoch-wertigem Gas, Schwelteer und Koks aus bituminösen Brennstoffen durch Schwelung, Entgasung und Teilvergasung mittels hocherliitzter, stickstoffarrner Spül- gase.Continuously operated vertical chamber furnace The invention relates to a continuously operated vertical chamber furnace for producing high-valent gas carbonization tar and coke from bituminous fuels by carbonization, devolatilization and partial gasification means hocherliitzter, stickstoffarrner purge gas.

Die Auf-abe der Erfindung besteht darin, aus bittiminösen Brennstoffen, insbesondere solchen aus nicht oder schlechtbackender Kohle ein beispielsweise als Stadtgas geeignetes Gas bei Gewinnung einer größtmöglichen Menge an Teer zu erzeugen, der sowohl hinsichtlich der Menge als auch der Eigenschaften dem bei der üblichen Schwelung von Brennstoffen anfallenden Teer entspricht, gleichzeitig aber einen Koks zu gewinnen, dessen Eigenschaften dellen des Hochtemperaturkokses entsprechen.The task of the invention is to use bitiminous fuels, in particular those made of charcoal that does not bake or bake poorly, for example as To generate town gas suitable gas by extracting the greatest possible amount of tar, that of the usual both in terms of quantity and properties Smoldering of fuels corresponds to tar, but at the same time one To obtain coke, the properties of which correspond to dents of high-temperature coke.

Die Erzeugung von Reichgas, beispielsweise Stadtgas, erfolgte bisher in außenbeheizten Gaserzeugungsöfen, beispielsweise Retorten- oder Kammeröfen bei hohen Temperaturen von etwa goo bis iooo' C, wobei zur Erzielung des geforderten Heizwertes eine teilweise Vergasung des Kokses mit Wasserdampf vorzugsweise in Destillationskammern erfolgte. Infolge der hohen Destillation#temperaturen ist jedoch hierbei die Ausbeute der Destillationserzeugnisse, insbesondere des Teeres, verhältnismäßig niedrig, da ein wesentlicher Teil der teerigen Bestandteile des Brennstoffes in gasförmige Bestandteile aufgespalten wird. Bei der Entgasung von Brennstoffen bei niedrigen Temperaturen, beispielsweise im Tempera,turbereich von 500 bis 6oo'C, -wird zwar eine größere Menge Teer erzeugt. Bei diesen bekannten Schwelverfaliren fällt jedoch infolge des Fortfallens der Umwandlung von teerigen Bestandteilen eine weniger große MengeNutzgasan.Entsprechendderniedrigen Temperatur bei der Destillation und der dadurch erforderlichen großen, die Wärme von den Verbrennungsgasen an den Brennstoff übertragenden Heizfläche ergibt sich bei der Schwelung mir eine geringe Leistung. So sind beispielsweise Schwelverfahren bekannt, bei denen die Wärme an den Brennstoff durch außenbeheizte metallische Wände übertragen wird.The production of rich gas, for example town gas, has hitherto been carried out in externally heated gas generating furnaces, for example retort or chamber furnaces at high temperatures of about goo to 100 ° C, with partial gasification of the coke with steam, preferably in distillation chambers, in order to achieve the required calorific value. As a result of the high distillation temperatures, however, the yield of the distillation products, in particular the tar, is relatively low, since a substantial part of the tarry constituents of the fuel is split into gaseous constituents. When degassing fuels at low temperatures, for example in the temperature range from 500 to 600 ° C., a larger amount of tar is produced. In these known smoldering processes, however, as the conversion of tarry constituents no longer occurs, a smaller amount of useful gas is produced. Corresponding to the low temperature during the distillation and the large heating surface required to transfer the heat from the combustion gases to the fuel, the smoldering results in a low output. For example, smoldering processes are known in which the heat is transferred to the fuel through externally heated metallic walls.

Es ist weiterhin bekannt, die Schweluiibitumitiöser Brennstoffe mittels erhitzter stickstoffarmer Spül-ase durchzuführen. Bei der Spül-asschwelung werden die Spülgase auf eine Temperatur von 700' C in die mit Brennstoff gefüllte Kammer eingeleitet. Der Brennstoff wird bei einer Temperatur von etw. 5oo bis 6oo"' C geschwelt, wobei große Mengen unzersetzten Teeres, aber nur geringe Mengen an Schwelgasen aus dem Brennstoff anfallen. Diese Schwelgase bestehen im Gegensatz zu den bei der Schwelung in außenbeheizten Kammern erzeugten Gasen aus einer Mischung von Spülgas und Schwelgas, also einem Gas von niedrigem Heizwert.It is also known to carry out the smoldering bituminous fuels by means of heated, low-nitrogen rinsing. During the flushing process, the flushing gases are introduced into the fuel-filled chamber at a temperature of 700 ° C. The fuel is smoldered at a temperature of about 500 to 600 " C , with large amounts of undecomposed tar, but only small amounts of carbonization gases from the fuel. In contrast to the gases generated during carbonization in externally heated chambers, these carbonization gases consist of a mixture of purging gas and carbonization gas, i.e. a gas with a low calorific value.

Der bei den Schwelverfahren- anfallende Koks enthält noch eine größere Menge an flüchtigen Bestandteilen und ist nicht zur Verbrennung in jeder Feuerungsanlage geeignet.The coke produced in the smoldering process contains an even larger one Amount of volatile components and is not suitable for combustion in any combustion system suitable.

Es ist bei Gaserzeugern zur Erzeugung von Schwachgas bekannt, das in eine n unteren Verolasungsschacht eingehlasene Dampf-Luft-Gemisch nach Durchwandern desVergasungsz#I el raunies in Teilströme derart aufzuteilen, daß der eine den Brennstoff im unteren Teil einer EntoUsun-skammer durchströnit, aus welcher er in einer beliebigen Höhe mit dem im Gleichstrom mit dem Brennstoff aus dem oberen Teil der Entgasungskammer strömenden Gases abgezogen wird, während der andere Teil des aus dem Vergasungsraum aufströmenden Gases in Heizkanäle zieht, die zur mittelbaren Bebeizung der Entgasungskaminer dienen. Bei diesem bekannten Gaserzetiger handelt es sich jedoch um die Vergasung von bituminösen Brennstoffen, wobei Schwachgas, also ein Gas niedrigen Heizwertes ohne besonderen Teeranfall, erzeugt werden soll.It is known in gas generators for the production of lean gas that Steam-air mixture blown into a lower verolasungsschacht after wandering through desVergasungsz # I el raunies to divide up into partial flows in such a way that one of the fuel in the lower part of an EntoUsun chamber, from which it flows into any Height with that in co-current with the fuel from the upper part of the degassing chamber flowing gas is withdrawn, while the other part of the gas from the gasification chamber The upflowing gas is drawn into the heating ducts, which are used for the indirect pickling of the degassing chimney to serve. In this well-known gas generator, however, it is a question of gasification of bituminous fuels, with lean gas, i.e. a gas with a low calorific value without any particular tar build-up.

Es sind ferner Einrichtungen zum Schwelen und Vergasen von bituminösen Brennstoffen bekannt, bei denen einer Vergasungszone eine Schwel- und eineVorwärmzone vorgeschaltüt ist, wobei ein Teil des heißen in der Vergasung:,zone erzeugten Wassergases den Brennstoff in der Schwelzone unmittelbar, der andere Teil mittels in der Schwelzolie angeordneter senkrechter Kanäle, die bis in die Trockenzone reichen, mittelbar durchströmt und schwelt. Das Nutzgas wird dabei zwisehen der Trocken- und Schwelzone abgezogen, während der Teilgasstrom der Trockenzone in einen Dampfüberhitzer geführt wird, wo er mit dein Vergasungsdampf vermischt wird. Die Temperatur im Schwelschacht kann hierbei jedoch infolge der starken ';chwankungen der fühlbaren Wärnie des Wasser 'gases und der eine höhere Temperatur aufweisenden Heißblasegase nicht auf der für die Erzeugung wesentlicher Merigen Teer, der die Eigenschaften des bei der Tieftemperaturverkokung anfallenden Teeres besitzt, erforderlichen gleichen Höhe -ehalten werden. Es fällt auch infolge der Vergasung kein Koks an. Ferner hat das erzeugte Mischgas einen geringeren Heizwert als das übliche bei der Hochtemperaturverkokung anfallende Gas.There are also facilities for smoldering and gasifying bituminous Fuels are known in which a gasification zone has a smoldering zone and a preheating zone is upstream, with part of the hot water gas generated in the gasification: zone the fuel in the smoldering zone directly, the other part by means of in the smoldering film arranged vertical channels, which reach into the dry zone, flows through indirectly and smolder. The useful gas is drawn off between the drying and smoldering zones, while the partial gas flow of the drying zone is fed into a steam superheater, where it gets mixed with your gassing vapor. The temperature in the smoldering shaft can here, however, as a result of the great fluctuations in the sensible warmth of the water 'gases and the higher temperature hot-blown gases not on the for the production of essential merigen tar, which has the properties of the low-temperature coking accruing tar has to be maintained at the same level as required. It's falling also as a result of the gassing no coke. Furthermore, the generated mixed gas has a lower calorific value than the usual high-temperature coking gas.

Die Erfindung löst nun die Aufgabe. aus bituminösen Brennstoffen Gas und Koks züi erzeugen, wie diese bei der Hochteniperaturverkokung anfallen, gleichzeitig aber die Menge des gewonnenen Teeres auf die bei der Tieftemperaturverkokung erzeugte -Menge und Qualität zu steigern, dadurch, daß der Brennstoff in einem ununterbrochen betriebenen, senkrechten Kammerofeil behandelt ,vird, in den schmale metallische, unten offene Heizkaminern ein'gehän-t sind, die von den I e# im Gegenstrom zum Brennstoff aufsteigenden Spülgasen durchströmt werden und die Trocken- oderVorwärmzone senkrecht unterteilen. Zwischen der Trocken- oderVorwärinzone und der Schwelzone sind die Heizkainmern verengt, wobei in Höhe dieser Verengung eine Gasabzugsleitung für das Rohgas vorgesehen ist.The invention now solves the problem. bituminous fuel gas and generate coke züi, as they occur in Hochteniperaturverkokung, at the same time but the amount of tar obtained depends on that produced in the case of low-temperature coking -Increase quantity and quality by keeping the fuel in one uninterrupted manner operated, vertical chamber file treated, vird, in the narrow metallic, Open heating chimneys are attached below, those from the I e # in countercurrent to the fuel ascending purging gases are flowed through and the drying or preheating zone is vertical subdivide. Between the drying or preheating zone and the smoldering zone are the Heizkainmern narrowed, with a gas exhaust line for the Raw gas is provided.

Der Brennstoff wird also zunächst in einer oberen Zone durch Spülgas getrocknet und i vorgewärmt, in der nächsten Zone durch Außenbeheizun., mittels der hoche'rhit7ten Spülgase und gleichzeitiger Spülgasschwelung geschwelt und in der anschließenden letzten Zone lediglich durch Durchleiten des Spülrestlos entgast, wobei durch entgases ZD sprechende Einstellung des Wasserdampfgehaltes des unten in den Gaserzeugungsofen eintretenden Spül-ases der Wassergasgebalt des aus der Einrichtung abzuziebenden -Nutzgases geregelt wird, was an sich bekannt ist. Das Wesentliche der vorliegenden Erfindung demgegenüber besteht in der Anwendung der bei Schwelverfahren ebenfalls bekannten aus metallischen Wänden bestehenden Heizräunie zum Schwelen Und Trocknen,- wobei das die Destillatioliserzeugnisse (Nutzgasschwelteer ZD und Nebenerzeug.nisse) enthaltende Rohgas an einer Stelle abgezogen wird, wo der Brennstoff so weitvorgewärmt, beispielsweise auf eine Temperatur von i2o bis i5o' C in die Schwelzone übergeht, daß Kondensationen von Gasbestandteilen an den Kammerwänden durchkaltenBrennstoff nichtauftretenkönnen. Die in der Trocknungs- bzw. Vorwärmzone entwickelten Gase und Dämpfe ziehen im Gleichstrom mit dem Brennstoff durch den Rohgasabzug ab. % Durch die Aufteilung des zwischen den schmalen Heizkammern absinkenden Brennstoffes wird der mittelbare Wärmeübergang von dem durch die Heizkammern geführten Spülgas auf den Brennstoff begünstigt, so daß nur eine geringe Menge Spülgas zur Vervollständigung eines schnellen innigen Wärmeüberganges durch den Brennstoff selbst geleitet zu werden braucht.The fuel is dried i preheated thus initially in an upper zone of purge gas and, smoldering in the next zone by Außenbeheizun., By means of the hoche'rhit7ten purge gases and simultaneous Spülgasschwelung and degassed in the subsequent final zone only by passing the Spülrestlos, wherein by entgases ZD speaking setting of the water vapor content of the flushing ases entering the gas generating furnace below the water gas content of the useful gas to be drawn off from the device is regulated, which is known per se. The essence of the present invention, on the other hand, consists in the use of the heating room for smoldering and drying, which is also known from smoldering processes, and consists of metallic walls - whereby the raw gas containing the distillate products (Nutzgasschwelteer ZD and by-products) is drawn off at a point where the fuel is far preheated, for example to a temperature of 120 to 150 ° C, passes into the smoldering zone so that condensation of gas components on the chamber walls cannot occur due to cold fuel. The gases and vapors developed in the drying or preheating zone are drawn off in cocurrent with the fuel through the raw gas outlet. % By dividing the fuel that sinks between the narrow heating chambers, the indirect heat transfer from the purge gas passed through the heating chambers to the fuel is promoted, so that only a small amount of purge gas needs to be passed through the fuel itself to complete a fast, intimate heat transfer.

-Vorzugsweise besteht die Verengung zwischen der Schwel- und Vorwärmzone, die als Sammelraum für das abziehende Nutzgas dient, aus einer Reihe von Rohren, die die Heizkammern der beiden Zonen miteinander verbinden.- There is preferably a narrowing between the smoldering and preheating zone, which serves as a collecting space for the useful gas to be withdrawn, made up of a series of pipes, which connect the heating chambers of the two zones with each other.

Die Menge des die Heizkanimern durchwandernden Spülgases sowie die des zur unmittelbaren Beheizung dienenden, den Brennstoff durchströmenden Spülgases wird durch entsprechende Druckhaltung geregelt, so daß das dem Schwelgas beigemischte Spülgas nebst dem gegebenenfalls in der Entgasungszone erzeugten Schwelgas den Heizwert des Nutzgases auf den erforderlichen gewünschten Wert, wie er beispielsweise für Stadtgas vorgeschrieben ist, herabsetzt. Dadurch läßt sich ferner -die Vorwärmtemperatur in der gewünschten Weise einstellen.The amount of purge gas wandering through the heating canisters as well as the of the flushing gas which is used for direct heating and which flows through the fuel is regulated by maintaining the appropriate pressure so that it is added to the carbonization gas The purge gas and the carbonization gas that may be generated in the degassing zone have the calorific value of the useful gas to the required desired value, such as for Town gas is required, lowers. This also allows the preheating temperature set in the desired way.

Die Erfindung ist in den Abb. i und 2 in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.The invention is shown in Figs. I and 2 in one embodiment shown.

Abb. i zeigt den Gaserzeugungsofen in einem senkrechten Querschnitt durch die Ofenkammern; Abb. 2 stellt einen senkrechten Längsschnitt durch die Ofenkammer dar.Fig. I shows the gas generating furnace in a vertical cross section through the furnace chambers; Fig. 2 shows a vertical longitudinal section through the furnace chamber represent.

Der Gaserzeugungsofen wird von einem feuerfesten Mauerwerk i gebildet. Im Unterteil des Ofens sind im Mauerwerk Kanäle 3 zur Zuführung hocherhitzten Spülgases vorgesehen, das durch Brücken:2 aus feuerfestem Mauerwerk auf den Schachtquerschnitt verteilt wird. Der Ofen besteht aus zwei senkrechten Kammern 4, die der Behandlung des Brennstoffes dienen.The gas generating furnace is formed by a fireproof masonry i. In the lower part of the furnace, ducts 3 are provided in the masonry for the supply of highly heated purge gas, which is distributed over the shaft cross-section by bridges: 2 made of refractory masonry. The furnace consists of two vertical chambers 4, which are used to treat the fuel.

Jeder Kammer4 wird an ihrem oberen Ende durch den Zuführungsschacht5 der Brennstoff zugeführt. Der Brennstoff sinkt in der Kammer 4 im Maße des unten abgezogenen, entgasten Brennstoffes abwärts und .durchläuft dabei nacheinander die ZoneI der Trocknung und Vorwärmung, die Zone II der Schwelung und die Zone III der Nachentgasung und gegebenenfalls der Wassergaserzeugung. Der Entgasungsrückstand wird am unteren Ende der Kammer 4 durch Kühlkästen 6 indirekt gekühlt und durch eine geeignete Austragevorrichtung abgezogen.The fuel is fed to each chamber 4 at its upper end through the feed shaft 5. The fuel sinks in the chamber 4 to the extent of the degassed fuel withdrawn from below and passes through zone I of drying and preheating, zone II of smoldering and zone III of post-degassing and possibly the generation of water gas. The degassing residue is indirectly cooled at the lower end of the chamber 4 by cooling boxes 6 and drawn off by a suitable discharge device.

In die Kammern 4 sind Heizkammern 7 eingehängt, die aus rechteckigen metalli,8chen, unten offenen, und sich über die Kammerbreite erstreckenden Kästen bestehen. Die Heizkammern 7 reichen bis zum unteren Ende der Zone I und sind durch Rohre 8 mit den Heizkammern 9 und an ihrem oberen Ende über die Leitung io mit einer Sammelleitung i i verbunden.In the chambers 4 heating chambers 7 are suspended, which consist of rectangular metal, 8chen, open at the bottom, and extending over the chamber width boxes. The heating chambers 7 extend to the lower end of zone I and are connected by pipes 8 to the heating chambers 9 and at their upper end via the line io to a collecting line ii.

Die Heizkammern sind in senkrechten Aussparungen des Manerwerks geführt und mit seitlichen Ausladun-en 12 versehen, die sich auf entsprechenden Vorsprüngen 13 des Gaserzeugeroberteils so abstützen, daß die Heizkammern frei in dem Gaserzeugerschacht 4 hängen und durch die Dehnungen des S chachtmauerwerks in ihrer Lage nicht beeinträchtigt werden. Die Heizkammern besitzen nur eine.geringe Breite von beispielsweise ioo mm und eine Länge von etwa :2 in. Die einzelnen Heizkammern 7 und 9 bilden im Gaserzeuger lange schmale Schächte, zwischen denen der Brennstoff nach unten wandert.The heating chambers are guided in vertical recesses of the Manerwerks and with lateral Ausladun-en 12 is provided, which the gas generator upper part are supported on corresponding projections 13 so that the heating chambers are freely suspended in the gas generator shaft 4 and through the expansion of the S chachtmauerwerks not impaired in their position will. The heating chambers have only a small width of, for example, 100 mm and a length of about: 2 in. The individual heating chambers 7 and 9 form long, narrow shafts in the gas generator, between which the fuel migrates downwards.

Das durch die unterhalb der Brücken 2 angeordneten Schlitze 14 austretende, auf eine Temperatur von beispielsweise 1200' C erhitzte Spülgas strömt in gleichmäßiger Verteilung aufwärts. In der durch den Raum 15 gebildeten Zone III wird der Brennstoff auf die für die restlose Entgasung notwendige hohe Temperatur erhitzt, wobei in an sich be kannter Weise der entgaste Brennstoff durch Wasserdampfzufuhr teilweise zu Wassergas vergast werden kann.The flushing gas exiting through the slots 14 arranged below the bridges 2 and heated to a temperature of 1200 ° C., for example, flows upwards in an even distribution. In zone III formed by space 15, the fuel is heated to the high temperature necessary for complete degassing, and in a manner known per se, the degassed fuel can be partially gasified to water gas by supplying steam.

Nach Durchströmen der Zone III tritt ein Teil des Spülgasdestillationsgasgemisches durch die von Brennstoff erfüllten Räume 16, 17 der Zone II und der andere Teil durch die Heizkammern 9, beispielsweise mit einer Temperatur von etwa 6.5o bis 700' C hoch. In der Zone II erfolgt somit eine Schwelung durch gleichzeitige unmittelbare Beheizung mittels Spülgas und durch mittelbare Beheizung von den Heizkammern 9 aus. Der ,größte Teil des Spülgasdestillationsgasgemisches wird durch die Heizkammern geführt und gelangt von den Kammern 7 der Zone 1, in die es mit einer Temperatur von etwa 40o bis 450' C einströmt, durch die mit diesen verbundenen Rohre io, die es dann mit einer Temperatur von etwa 2oo bis 250' C verläßt, in die Sammelleitung i i.After flowing through the zone III a part of the Spülgasdestillationsgasgemisches passes through the fuel-filled spaces 16, 17 of the Zone II and the other part through the heating chambers 9, for example with a temperature of about 6.5o to 700 'C high. In zone II, a smoldering takes place through simultaneous direct heating by means of flushing gas and through indirect heating from the heating chambers 9 . The largest part of the purge gas distillation gas mixture is passed through the heating chambers and arrives from the chambers 7 of zone 1, into which it flows at a temperature of about 40o to 450 ' C , through the pipes connected to these, which it then has a temperature leaves from about 2oo to 250 ° C, into the manifold i i.

Der Brennstoff wird auf diese Weise in der Zone I bis auf eine Temperatur von etwa ,oo 1)is e ä ##o# C vor, w, rmt, so daß das Spülgasdestillationsgasgeinisch keine durch kalten Brennstoff verursachte Kondensate an den Kaiiiinerwänden absetzen kann.The fuel is heated in this way in zone I up to a temperature of about, oo 1) is e ä ## o # C , so that the flushing gas distillation gas mixture cannot deposit any condensates caused by cold fuel on the walls of the quay.

Das durch Leitung i i abgezogene Spülgas wird von Staub befreit und mittels eines Ge- bläses einem Gaserhitzer zugeführt. Dein Spül-as kann vor dein Eintritt in den Gaserhitzer Wasserdampf in regelbaren Mengen zugesetzt werden.The withdrawn through line ii purge gas is freed from dust and a gas heater bläses supplied by means of an overall. Your rinse-as can be added steam in adjustable amounts before entering the gas heater.

Das Nutzgas wird von den Gassammelräumen 17 durch die Wandöffnungen- 18 in die Mauerwerkskanäle ig abgezogen, die durch Rolirleituiigeii:2o mit einer Saminelleitting2i verbunden sind. Die in den Zwischenräumen 22 der Zone 1 gebildeten Gase und Dämpfe ziehen im Gleichstrom mit den, Brennstoff- durch den Gassammelrauin 17 iii,.d Leitung 21 ab.The useful gas is drawn off from the gas collecting spaces 1 7 through the wall openings 1 8 into the masonry ducts, which are connected to a laminate fitting2i by Rolirleituiigeii: 2o. The gases and vapors formed in the interstices 22 of zone 1 withdraw in cocurrent with the fuel through the gas collecting room 17 iii, .d line 21.

Claims

PATENT CLAIM: Continuously operated vertical chamber furnace for the generation of high-quality gas, Sclii "-elteertiiicll.Zoljs from bituminous fuels, by sulfurization, degassing and partial gasification by means of highly heated, low-nitrogen purging gases. which are flowed through from the rising in Gegenstroni to the fuel purge gases, divide the drying or preheating zone and the carbonizing perpendicular, and in that a gas vent line for the Roligas on 35he the narrowed between dry or VorwIrnizone and the carbonizing Heizkaniniern is provided. -