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Vorrichtung zum Schwelen und Vergasen von Brennstoffen und ölhaltigem
Gestein und Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung Die Erfindung betrifft eine Schwelvorrichtung
für aschenreiche Brennstoffe und bituminöses Gestein, z. B. Ölschiefer, Asphaltgestein
oder aschenreiche Kohlen, und gleichzeitig die Gewinnung von Gas aus dem vergasbaren
Kohlenstoff des Schwelrückstandes.
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Es ist bekannt, solche Brennstoffe im sermkrechten oder geneigten
Schacht durch Einsaugen von Luft in das von oben entzündete, ruhende Brennstoffbett
zu schwelen und zu vergasen. Diese Arbeitsweise ließ sich aberbisher nur diskontinuierlich
durchführen, und die Entleerung des Schachtes bot beiden meisten Brennstoffen infolge
Zusammensinterns des Schachtinhalts erhebliche Schwierigkeiten.
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Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die Vergasung und Schwelung
von oben nach unten stetig durchzuführen. Ferner kann,die Beseitigung,der Rückstände
sowohl durch Verhinderung des Zusammenschmelzens als auch durch eine dauernde Zugänglichkeit
der aus dem Vergasungsraum austretenden Rückstände beherrscht werden.
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Nach der Erfindung dient zur Sohwelung und Vergasung von Brennstoffen
oder bituminös-en Gesteinen durch langsamen Abbrand
von oben nach
unten ein mulden- oder trogfö:rmiger offener Behälter mit Gasaustrittsöffnungen
in oder nahe dem Behälterboden und Gassummelraum unter dem zweckmäßig nach unten
oder oben schwach gekrümmten Boden sowie mit einer Fördervorrichtung zum Hindurchführen
des Gutes durch den Behälter. Diese Vorrichtung gestattet, den zu verarbeitenden
Brennstoff in einer Schicht von beispielsweise mindestens i m Höhe stetig oder stoßweise
durch die waagerechte oder zweckmäßig abwärts geneigte Kammer von beliebiger Breite
und Länge zu bewegen. Er wird in an sich bekannter Weise am Eintritt in die Kammer
an der Oberfläche entzündet und auf seinem weiteren Weg durch die Kammer durch Einsaugen
von Luft von oben nach unten vergast, wobei das gebildete Gas mit den Ölnebeln durch
Schlitze im Boden der Kammer mit einem Gebläse einer Kondensationseinrichtung bekannter
Bauart zugeführt wird.
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Die Fortbewegung des Gutes in der Kammer kann zweckmäßig durch Vor-
und Rückwärtsbewegung der auf der Eintrittsseite .des Brennstoffes in die Kammer
befindlichen Stirnwand erfolgen oder durch schaukelnde Bewegung des Kammerbodens
in der Längsrichtung der Kammer, oder durch gleichzeitige Anwendung beider Mittel,
gegebenenfalls auch durch einen Wanderrost.
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Der Brennstoff wird der Kammer z. B. durch einen Füllschacht aus einem
über der Kammer liegenden Bunker zugeführt. Zur Erleichterung der Zündung des eintretenden
Brennstoffes kann dieser erfindungsgemäß zunächst in einer besonderen Stufe vorgewärmt
werden, was zweckmäßig durch Hindurchleiten heißer inerter Gase geschieht. Hierdurch
wird gleichzeitig die Ausbeute an Öl und der Heizwert des bei der Vergasung entstehenden
Gases erhöht. Zum gleichen Zweck kann eine Vorwärmung der Luft vor ihrem Eintritt
in das Brennstoffbett vorgesehen werden.
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Bei Brennstoffen, die einen besonders niedrigen Gehalt an fixem Kohlenstoff
aufweisen, 'kann dieser -durch Zugabe einer geringen Menge Kohle oder Koks erhöht
werden. Auf diese Weise gelingt es außerdem, die Gasausbeute in beliebiger Weise
zu steigern.
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In besonders einfacher Weise ist es mittels der neuen Vorrichtung
möglich, 'hochwertiges Gas zu erzeugen. Für die beim Zünden und beim Ausbrand des
Brennstoffes entstehenden, an Heizwert ärmeren Gase werden zu diesem Zweck getrennte
Ableitungen vorgesehen, wodurch aus dem mittleren Teil der Kammer ein Gas von hohem
Heizwert gewonnen wird.
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DerAusbrand des Gutes ist davon abhängig, daß der Vorschub des Gutes
und die hindurchgesaugte Luftmenge so aufeinander abgestimmt werden, daß die Schüttung
bis auf den Boden durchgebrannt ist, bevor sie aus dem Bereich der letzten Gasaustrittsschlitze
des Bodens gelangt.
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Das Einsaugen von Falschluft sowohl als auch das Abführen unvergasten
Brennstoffes am Austrag der Kammer kann dadurch vermieden werden, daß entweder die
Wanderungsgeschwindigkeit des Brennstoffbettes oder die eingesaugte Luftmenge in
Abhängigkeit von der Temperatur .des aus den letzten Bodenschlitzen abgeführten
Gases geregelt wird. Bei ungenügender Luftzufuhr oder zu großem Vorschub ist nämlich
die Temperatur der Gase an dieser Stelle zu niedrig. Bei zu großer Luftzufuhr undungenügendem
Vorschub steigt dagegen die Temperatur dieser Gase bis zu derjenigen der Verbrennungszone
selbst an.
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Mit Hilfe :der neuen Vorrichtung ist es auch möglich, einen Teil des
aufgegebenen Gutes als hochwertigen Halbkoks zu gewinnen, etwa bei Verwendung eines
kohlenstoff reichen Ausgangsbrennstoffes, z. B. Gasflammkohle. In diesem Fall bedarf
es nur einer Erhghung der Wanderungsgeschwindigkeit des Brennstoffbettes, derart,
daß die unteren Schichten desselben als Koks aus der Kammer austreten. Diese werden
dann in geeigneter Weise von den oberen Schichten, die aus vergastem Brennstoff.bzw.
Asche bestehen, getrennt abgezogen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist in den Abb. i bis 4 beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt durch die Vergasungskammer,
Abb. 2 den zugehörigen Querschnitt; in Abb. 3 ist eine besondere Ausführungsform
des Bodens der Kammer wiedergegeben und in Abb.4.eine andere Ausführungsform der
den Vorschub des Brennstoffbettes bewirkenden Einrichtung.
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Gemäß Abb. i bis .I besteht die Vorrichtung aus einer geneigten Kammer
i mit angenähert senkrechten, für Kühlung mit Wasser oder Luft einsgerichteten,
seitlichen Doppelwänden 2, die unten durch den Boden 3 und durch eine in-derLängsrichtung
bewegbare vordere Stirnwand 5 abgeschlossen ist. Die obere Seite der Kammer und
die hintere Stirnseite sind offen, so daß man von einem mulden- oder trogförmigen
Ofen, sprechen kann. Unterhalb des Bodens 3 befindet sich ein unterteilter Gassammelraum
4, dessen einzelne Abteilungen an eine Sammelleitung i i, oder wie die beiderseitigen
Endabteilungen 12 und 13 an besondere Gasabführungsleitungen regelbar angeschlossen
sind. Oberhalb des Bodens befinden sich an den Seiten Gasabführungsschlitze 15,
welche
mit dem Gassammelraum 4 in Verbindung stehen.
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Nach Abb. i bildet der bewegliche Stempel s einen Teil d er vorderen
Stirnwand; er wird in
dem hydraulischen Zylinder 6 hin und her bewegt.
Die Zufuhr des Brennstoffes zu der Kammer erfolgt durch den Füllschacht 7. Über
den am Füllschacht angeschlossenenGasraum 8 werden heiße Gase in den Füllschacht
eingeleitet, die mittels des Gasabzugs g wieder abgeleitet werden. Durch ein an
Aie Sammelleitung i i angeschlossenes Gebläse sowie durch Absaugen der Gase aus
den Endräumen 12 und 13 kann Luft durch die offene Oberseite der Kammer in den Brennstoff
eingesaugt werden. Die offenen Kammerwände werden durchAnker 14zusammengehalten.
DieAbführungsleitungen aus den Gassammelräumen 4, 12 und 13 sind mit Drosselorganen
io ausgerüstet, mittels .deren die eingesaugte Luftmenge über die Länge der Kammer
beliebig geregelt werden kann.
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Abb. 3 stellt einen trichterartig ausgebildeten Unterteil der Kammer
dar. Bei dieser Ausführungsform wird ein guter Ausbrand des Gutes am Boden der Kammer
noch besser erreicht als bei Verwendung einer geraden Bodenplatte.
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Der Boden 3 -ist auf Rollen 17 seitlich gelagert und kann durch die
Zugstange 16 bewegt werden. Durch trichterförmige Bleche über dem Boden werden die
Schlitze 15 gebildet, welche dem Austritt der Gase aus dem Gut in den Gassammelraum
4 dienen. Von diesem. werden die Gäse durch Leitung 18 der Kondensation zugeführt.
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Abb. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Bodens und der Fördereinrichtung.
Die Wand 1g ist in diesem Fall drehbar um den Punkt 22 aufgehängt; sie wird mit
dem Kurbeltrieb 2o pendelnd hin und her bewegt. Die vordere Stirnwand 1g ist durch
die Platte 21 gelenkartig mit dem beweglichen Kammerboden 3 verbunden, der auf Rollen
17 gelagert und treppenrostartig ausgebildet ist, um den Übertritt der Gase aus
dem Brennstoffbett in den Gassammelraum 4 zu ermöglichen. Auf der Platte 21 lagert
ferner, gelenkig an der Außenwand befestigt, der Schaber 23, der bei der Bewegung
der Wand 1g etwaigen Durchfall von Brennstoff, der hinter die Wand 1g gelangt ist,
wieder in die Kammer zurückschafft.
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Der Betrieb des Mulden- oder Trogofens nach der Erfindung gestaltet
sich beispielsweise folgendermaßen: Die Kammer i wird durch den Füllschacht? zunächst
mit Brennstoff gefüllt. Dieser wird dann an der Oberfläche z. B. mittels glühenden
Kokses entzündet, und gleichzeitig wird Luft von oben eingesaugt. Dann wird durch
Bewegen der Stirnseite oder des Stempels 5 der Kammerinhalt nach dem Austragende
zu bewegt, wobei die Neigung der Kammer dem jeweils zur Verschwelung oder Vergasung
gelangenden Gut angepaßt werden kann. Frischer Brennstoff sinkt durch den Füllschacht
7 nach und füllt die durch die Bewegung des Stempels 5 entstehenden Hohlräume wieder
aus. Durch den Gasraum 8 werden heiße Verbrennungsgase in den im Füllschacht 7 niedergehenden
Brennstoff eingeleitet, um eine leichtere Zündung desselben beim Eintreten in die
Kammer zu bewirken. Die in den Füllschacht eingeleiteten Gase werden durch die Leitung
g wieder abgeführt. Nach einigen Stunden ist die Feuerzone in der Kammer derart
nach unten fortgeschritten, daß sie etwa diagonal über die Kammer vom Eintritt des
Brennstoffes nach dem Ende der Gasabsaugeschlitze am Boden verläuft, so daß der
Brennstoff in weitgehend ausgebranntem Zustand die Kammer verläßt. Der Ausbrand
wird geregelt durch mehr oder weniger starkes Schließen der Drosselorgane io. Ist
z. B. der Aüsbrand nicht vollständig, so muß mehr Luft eingesaugt werden. Die Regelung
kann aber auch dadurch erfolgen, daß bei einer gleichbleibenden Luftzufuhr die Bewegung
des Stempels 5 und damit auch des Brennstoffes verlangsamt wird.
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Um im Hauptteil der Kammer ein möglichst hochwertiges Gas zu erzeugen,
werden die _ Gase aus den Räumen 12 und 13 getrennt von den Gasen aus dem Mittelteil
4 abgeführt, da die Gase aus den Endräumen naturgemäß weniger Brennbares enthalten
als die Gase, welche dem Bereich der gut ausgebilideten Gasbildungs- und Schwelzone
entstammen.
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Zur besseren Beherrschung der Temperaturen kann zusammen mit der Luft
auch Wasserdampf in den Brennstoff eingeführt werden, oder es kann Wasser direkt
auf den Brennstoff aufgespritzt werden, das dem Rückstand der Vergasung in erheblichem
Maß Wärme entzieht und damit die zu hohe Vorwärmung der eingesaugten Luft verhindert.
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Um die Bewegung des Gutes durch den Vergasungsraum zu erleichtern,
wird die Kammerbreite zweckmäßig nach dem Austragende zu etwas größer gehalten als
am Eintrittsende. Durch die Verbreiterung der Kammer nach oben wird bei sinternder
Asche eine Auflockerung .des Rückstandes bewirkt.
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Mit den dargestellten Vorrichtungen ist es möglich, sowohl sehr kohlenstoffarme,
bituminöse Gesteine als auch Brennstoffe mit hoher Ausbeute an Ölen und brennbaren
Gasen zu schwelen und mit wirtschaftlichem Erfolg zur Treibstoffgewinnung heranzuziehen.