DE7606267U1 - Reaktor zur unter erzeugung von gasen bewirkten behandlung von brennstoffen mit neigung zur bildung von gehalten an kohlenwasserstoffen, die bei abkuehlung unter ihren taupunkt zu teerartigen niederschlaegen kondensieren - Google Patents

Description

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PATENT-TREUHAND-ANSTALT

94-90 YADUZ

FÜRSTENTUM LICHTENSTEIN 76 06 267

\Reaktor zur unter Erzeugung von Gasen bewirkten Behandlung von Brennstoffen mit Neigung zur Bildung von Gehalten an Kohlenwasserstoffen, die bei Abkühlung unter ihren Taupunkt zu teerartigen Niederschlagen kondensieren./

Die Erfindung betrifft Einrichtungen, im Folgenden kurz Reaktoren genannt, zur unter Erzeugung von Gasen bewirkten Behandlung von Brennstoffen;'mit Neigung zur Bildung von Gehalten an Kohlenwasserstoffen, die bei Abkühlung unter ihren Taupunkt zu teerartigen Niederschlagen kondensieren.

Zur Bewältigung der damit verbundenen Probleme sind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, um zu verhüten, daß Wärmetauschflächen, die aus wärmewirtschaftlichen Gründen erforderlichen Wärmetauschern angehören, weder im Betrieb bei Erstberührung von Wärmetauschflächen noch in unvermeidlichen Abkühlungsperioden, die diirch. Betriebsunterbrechungen eintreten, verteeren, womit der thermische Wirkungsgrad des Ganzen unter tragbare Werte sinkt. Eine grundsätzliche, ebenfalls bereits vorgeschlagene Lösung kennzeichnet sich hierbei dadurch, daß erzeugte Kohlenwasserstoffe enthaltende Gase noch im Reaktor einer Zwangsführung durch Zonen maximaler Temperaturen unterworfen werden, so daß es au einer Vercrackung der Kohlenwasserstoffe kommt, womit sich diese nicht mehr als

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Teerschichten auf den erwähnten Wärmetauschflächen absetzen ι können, die deshalb die vorerwähnten Gefahren hervorrufen,

weil aufzuheizende Medien, darunter meistens Wasser, vielfach Raumtemperatur oder annähernd Raumtemperatur besitzen, so daß die Voraussetzungen zu befürchtender Kondensationen und damit Teerfcrustenbildungen erfüllt wären.

Es ist waiter festgestellt worden, daß es in der Natur der in Betracht kommenden Brennstoffe wie Holz, trockener Äste und Laub, Sägemehl usw. oder anderer in der Land-, Forst- und Gartenwirtschaft anfallender früher als Abfallbrennstoffe wie Getreidestroh, Kaffee-, Kakao-, Sojabohnen-, Palmkernschalen, Bagasse usw., um nur einige zu nennen, liegt, daß in der Zeitspanne, in der die eingangs erwähnte thermische Behandlung zum Auftreten höherer Brennstofftemperaturen und damit zu exothermen Reaktionen führt, eine unerwartet starke Schwelgasentwicklung auftreten vermag, die garadezu als Schwelgasausbruch bezeichnet werden kann. Die dadurch entstehende Strömung hat die Wirkung, nach der Entgasung den zu einer regelmäßig eintretenden Vorvergasung und mindestens Teilverbrennung erforderlichen Sauerstoff, durchweg zugeführt in Form von Brennluft oder allenfalls mit Sauerstoff angereicherter Luft, abzudrängen, so daß sich selbst in Oxidationszonen Schwelgasnester bilden und erhalten können, die

j dazu führen, daß trotz des Auftretens von Vercrackungstem-

peraturen teerhaltiges Gas die Oxidationszone unzersetzt verläßt.

Es ist auch schon versucht worden, dieser nachteiligen Erscheinung dadurch zu begegnen, daß die Brennluft längs des Weges, der dem Brennstoff im Reaktor vorgeschrieben ist,in Teilströmen zugeführt wird, um auf diese Weise eine Aufteilung der entwickelten Schwelgaswolke zu erreichen und der Bildung von Schwelgasnestern vorzubeugen.

Demgegenüber beruht es auf einer neuen erfinderischen Erkenntnis, daß ddbs erwähnten Schwierigkeiten auf eine andere, fortschrittlichere Weise beseitigt werden können. Diese Erkenntnis geht davon aus, daß die Brennstoffe, welche die erwähnte Neigung

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I zur Bildung teerartiger Niederschläge durch Kondensierung

I ihrer bei der thermischen Behandlung entstehenden Kohlen-

I wasserstoffgehalte aufweisen, hauptsächlich die vorerwähnten,

j. vielfach im Überschuß erzeugten, land-, garten- und/oder

f forstwirtschaftliche Produkte und/oder deren Abfälle, neu-

; erdings Reststoffe genannt, sind. Während die erste Alternative ein nur intermittierend auftretender, in keine systematische, energiewirtschaftliche Planung einzubeziehender Sonder- ! fall ist und bleiben wird, entstehen im Rahmen der Ernährung

•j - von Mensch und Tier die erwähnten Reststofferzeugnisse regel- \ mäßig und oft in riesigen Mengen, die bisher nur unter Beeinträchtigung eines erstrebenswerten Umweltzustandes zu beseitigen waren. So entsteht nur im deutschen Inland jährlich ein Getreidestrohanfall in Höhe von rund 25 Millionen Tonnen, dessen planmäßig vorzunehmende thermische Verwertung durch Entgasung bzw. Verschwelung, Vergasung und Verbrennung zu einer Reduktion notwendiger Erdölimporte mit etwa 12% führen : würde. Berücksichtigt man, daß nicht minder große Reststoffmengen in Form von Holz, Hülsen, Schalen, Trockenstauden, -kraut usw. zur Verfügung stehen, daß dasselbe für Reststoffe aus Importen gilt, so kann die Energielücke stärker geschlos- ; sen werden, als es ohne die hier vorgeschlagenen Maßnahmen

möglich wäre, wobei von größter Bedeutung ist, daß einerseits durch vorgeschlagene Verwertung den Bedingungen des Ümwelti Schutzes zu genügen ist, andererseits das jährliche der

Natur eigene Nachwachsen verhindert, daß die Weltvorräte an i anderen Energiemitteln nicht eines Tages völlig erschöpft

sind. Die erwähnte Energielücke ist auch nicht mittels ato- ; maren Einsatzes zu schließen. Bis zum Jahre 1985 sind allein

= im deutschen Inland 4000 Tonnen Urankernbrennstoffe vorhanden,

I die sich jährlich um ein weiteres Viertel erhöhen. Frühestens

] in zehn Jahren werden in einer zu erstellenden Großanlage

I Jod 129 zu 99%, Krypton 85 zu 80% und Tritium zu 75 bis 80%

) zu entstrahlen sein, der Rest soll ohnehin an die Umwelt ab-

i gegeben werden. In wässrigen Lösung erreichen bereits 507 g

α Plutonium 239 die zu einer atomaren Explosion ausreichende

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kritische Masse, im Jahre 1985 sind aber schon mindestens 30 Tonnen spaltbares Plutonium im Inland. Das die energiereichen Gammastrahlen aussendende Element ist dabei chemisch hochgiftig und verfällt erst in jeweils 24 400 Jahren je ι zur Hälfte. Der Zerfallprozeß kann zwar beschleunigt werden, indem Plutonium auch den herkömmlichen Reaktorbrennelementen als Brennstoff zugesetzt wird, das bedeutet aber, daß zunehmende Mengen des gefährlichen Elementes in den Atomreaktoren zu akzeptieren sind und noch größere Mengen an plutoniumhaltigen Stoffen befördert werden müssen, womit ^!Aufgaben angesprochen sind, für die bisher keine ausreichende Lösung nachweisbar ist. Die bisherigen Unterbringungen in stillgelegten Bergwerken, in verlassenen Salzstöcken der Kalisalzgewinnung, Versenkung in Weltmeeren und Verbringen auf andere Himmelskörper bzw. an den stellaren S sxnd Verlegenheitslösungen, die im Verhältnis zu der genannten Halbwertzeit von Tausenden von Jahren an der Grenze der Lächerlichkeit liegen, uhI die in einer zur Zeit noch nicht zu übersehenden Weise auf die Erde zurückschlagen können.

Diese Feststellungen bestätigen die Dringlichkeit und die Bedeutung der Erkenntnisse, aud denen vorliegende Erfindung beruht.

Ein auf diesen Erkenntnissen beruhender Reaktor zur unter Erzeugung von Gasen bewirkten Behandlung von Brennstoffen mit Neigung zur Bildung von Gehalten an Kohlenwasserstoffen, die bei Abkühlung unter ihren Taupunkt zu teerartigen Niederschlägen kondensieren, und der einen schadltförmigen Brennstoffvorrat sb ehält er aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an das vorzugseise allmählich erweiterte Auslaßende des schachtförmigen Brennstoffvorratsgehälters eine Hohlkammer mit Umschließung von Räumen zur thermischen Behandlung des Brennstoffes, zur Sammlung hierbei erzeugter Gasfraktionen, zu deren Vermischung und zur Verwirbelung letzterer angeschlossen ist, die außerdem als Aufnehmer eines der Hohlkammer gegenüber

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gesondert ausgebildeten Gasbrenners mit Gas- und Luftanschlüssen ausgebildet ist.

Weitere Merkmale eines derartigen Reaktors ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
desselben sowie eines der Schutzansprüche 2 bis 10.

Die Zeichnung gibt eine derartige Ausführungsmöglichkeit
eines zur Verbrennung von Strohballen eingerichteten Reaktors wieder

!"ig. 1 ist ein nach Linie I - I der Figur 2 verlaufender Querschnitt durch den Reaktorschaffet

Fig. 2 entspricht einem Längsschnitt durch den Reaktor nach Linie II - II der Figur Λ ;

Fig. 3 gibt die vereinfachte Ausbildung eines Reaktors nach den Figuren 1 und 2 wieder, die sich vorzugsweise zur Unterbringung etwa in den Kellern landwirtschaftlicher Bauten eignet, da sie durch bereits bestehende Türöffnungen hindurch beför-" derungsfähig ausgebildet ist.

Aus den Figuren 1 und 2 der Zeichnung ist zu entnehmen, daß ein erfindungsgemäß ausgebildeter Reaktor zur thermischen Behandlung vorerwähnter Brennstoffe schaütförmige Brennstoffaufnahmebehälter 1 aufweist, die zwei nach Art eines Hosenrohres angeordneten Einzelschächte aufweisen, die, wie sich aus Figur 2 ergibt, jeweils einen rechteckigen Querschnitt haben. Beide Schächte vereinigen sieh in ihren oberen Bereichen zu einer gemeinsamen, rechteckigen Brennstoffzuführung, die durch einen Deckel 2 verschließbar ist, der in der Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 verschiebbar ist, und zwar über Wälzkörper, an deren Stelle auch Gleitschienen in Verbindung mit einer Ausbildung treten können, mittels
derer der Deckel 2 in der Verschlußstellung absenkbar ist, womit es zu dem erforderlichen Dichtungsschluß zwischen Deckel und einem die gemeinsame Schachtmündung umschließenden Flansch im Betriebe kommt. Die Schachtanordnung ist ummantelt von

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einer Reaktorwandung 3» die mit einer Wärmeisolierung 4 ausgekleidet ist. Die Teile 3, 4 umschließen die Schachtanordnung 1 mit Abstand, so daß ein Raum 5 gebildet ist, desoen oberes Ende als Zuführung für eine in einer ersten Stufe zuzuführende Teilluft- bzw. Sauerstoffmenge ausgebildet ist. Zweckmäßig ist die in der Zeiteinheit zuzuführende Luftmenge einstellbar. Hierzu sind entweder Einstellklappen oder jalousiartig ausgebildete Elemente 7 vorhanden. Der in die Schachtanordnung 1 einzuführende Brennstoff besteht aus vor- oder hochgepreßten Strohballen, deren einer gerade in das linke Schachtrohr eingeführt und demgemäß sichtbar gezeichnet ist. Unterhalb des gezeigten Strohballens befinden sich einige schematisch angedeutete Holzscheite, deren Anordnung sich als zweckmäßig erwiesen hat, um der in der ersten Stufe einzuführenden Luft- bzw. der ereten Sauerstoffteilmenge Gelegenheit zu geben, jeden Strohballen einzeln zu umspülen. Die unteren Mündungen der Einzelschächte sind in einer Flanschanordnung 8 gehaltert.Diese Flanschanordnung geht in eine innere Hohlkammer 9 über, die einen gleichbezeichneten Hohlraum 9 umschließt. Die Innenkammer 9 ist an ihrem äußeren Umfang abgeschlossen durch eine Fassung 11 für feuerfeste Steine oder durch eine Schamotteauskleidung 10, weiter ist eine metallische, nach Art einer nach unten offenen Glocke ausgebildete Außenkammer 12 vorhanden, die an ihrem ; unteren Ende bei 13 verstärkt ausgebildet ist. Ein so von

den Kammern 9, 12 gebildeter Mantelraum 14 ist an seinem oberen Ende durch den Ringflansch 15 abgeschlossen. Die feuerfest ausgebildete, den Raum 9 umgebende Wandung 10 bis 12, an deren Stelle auch ein Gußstück oder ein aus hitzebeständigen Stählen bestehender Topf treten könnte, weist Durchlässe 16 und 17 in Form von Düsen, und zwar Luftdüsen deshalb auf, weil die diese bildenden Ausnehmungen in den als LuftZuführungsraum ausgebildeten Mantelraum 14 ausmünden, der über den an die Verstar king 13 angrenzenden, ringförmigen und zur Versorgung des Raumes 14 mit Luft dienenden, freien Querschnitt mit dem Schachtaußenraum 5 in Verbindung steht. Die Querschnitte der Düsen 16 sind wesentlich größer als die Querschnitte der Düsen 17? wobei das Querschnittsverhältnis etwa 10 : 1

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1 beträgt. Bedingt sind diese Querschnittsverhältnisse dadurch, I daß die der Bildung von Gasfraktionen dienenden Reaktionen i hauptsächlich in den oberen Bereich des Raum.es 9 verlegt sein

I sollen, während im unteren Bereich, entsprechend der gerxnge-1 rer. Luftzuströmung durch die Düsen 17, nur die Reaktionen zur I Durchführung zu bringen sind, deren Aufgabe es ist, zu ver-

I hindern, daß im unteren Bereich des Raumes 9 Stauungen durch I unverschwelten, unvergasten und/oder unverbrannten Brennstoff

I eintreten. Es besteht auch die Möglichkeit, die Düsen 16, 17

I mit gleichen Querschnitten auszuführen und durch feuerfeste,

I zueinander konzentrische Einsätze in Abhängigkeit von variab-

I len Einflußgrößen wie Wechsel des Brennstoffes, verschiedenen

I Feuchtigkeitsgehalten desselben, unterschiedlichen Schütt-

I höhen in den Einzelschächten usw. zu ersetzen, um die in Be-

I tracht kommenden Verhältnisse jeweils optimieren zu können.

I Die mit den Ziffern 18 in Fig. 1 angedeutete Mittelebene des

I Reaktors zeigt, daß letztere symmetrisch zu dieser Mittel-

i ebene ausgeführt ist, während das Ausführungsbeispiel nach

Fig. 3 eine asymmetrische Ausbildung veranschaulicht.

Abgeschlossen ist der die gleichbezeichnete Hohlkammer bildende und so zu bezeichnende Raum 9 durch einen festen Bonden j 21, der wärmeisoliert ist. Es besteht auch die Möglichkeit, den Boden 21 doppelwandig auszubilden und ihn beispielsweise als Förderleitung für erzeugtes Gas auszubilden. Da dieses Gas sauerstofffrei ist, vermögen die angrenzenden, metallischen Bereiche nicht zu verzundern. Erfolgt eine Auflagerung der Einrichtung auf gewachsenen, wenn auch trockenen Boden, so bedarf es weder eines besonderen Fundamentes, noch einer besonderen Wärmeisolierung, vielmehr kann dann die auf diese Weise gebildete Gasleitung zu einem Wärmeschauscheinrichtungen umgebenden Raum ausgeweitet sein.

Die mit dem Raum 9 identische Hohlkammer .9 ist durchsetzt von einem senkrecht zur Zeichnungsfläche der Fig. 1

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verlaufenden Hohlkasten, der im Falle des Ausführungsbeispieles als zylindrisches Rohr 19 ausgebildet ist.In dem Rohrmantel 19 sind düsenartige Einlasse 20 gemäß Fig. 2 reihenweise angeordnet. Konzentrisch zum Außenrohr 19 ist ein Inn^nrohr 22 vorgesehen, das deshalb als Brennrohr zu be-Zbhnen ist, wei£®?wischen den Rohrmänteln 19 und 22 liegende Raum 23 als Verwirbelung- und Misch- sowie Sammelkammer wirksam ist, die durch die Stirnwand 26 begrenzt ist. Dagegen sondert das Außenrohr 19 vermöge der infolge ihrer geringen Durchströmungsquerschnitte Drosselstellen bildenden Einlaßdüsen 20 den außerhalb des Außenrohrrs 19 liegenden, die Gasfraktionen aufnehmenden Bereich des Raumes 9 gegen die Ver— wirbelungs-, Misch- sowie Sammelräume 23 abc Dadurch kommt es in dem in Fig. 2 links liegenden Bereich des Raumes 23 zur Ausbildung einer alle Gasfraktionen · .erfassenden, daher gemeinsamen Gasströmung in der gleichen Art wie bekannten Gasbrennern Leucht-, Stadt-, Koks-, Hochofen oder Erdgas zugeführt wird.

Zentral zu der Verwirbelungs- und Mischkammer 23 angeordnet ist die als Ganzes mit 27 bezeichnete Luftzuführung, der ein Luftauffangtrichter 28 und ein gegebenenfalls in Abhängigkeit von einer veränderlichen Einflußgröße selbsttätig gesteuertes Einstellventil 29 vorgeordnet sind. Die Luftzuführung mündet in einer innerhalb des Brennrohres 22 liegenden Luftzuführungsdüse 31 aus, so daß infolge der Zuführung brennbaren, mindestens aber Brennbares enthaltenden Zuführung von Gas über Mantelraum 23 und die zum Brennerrohr 22 offene Verwirbelungs- und Mischkammer in Verbindung mit den Aufheizungen von Gas und Luft durch den umgebenden Brennstoff die Voraussetzungen zum' Entstehen einer Brennerflamme 32 gegeben sind. Während kleinere Einrichtungen der beschriebenen Art, die analog zu Gasbrennern als Strohbrenner bezeichnet werden können, keine zusätzlichen strömungstechnischen Maßnahmen erfordern, ist das bei größeren Strohbrennertypen zweckmäßig. Man erkennt demgemäß die Anordnung konzentrisch zur

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Luftzuführung 27 diese- umgebender., nach. Art eines Venturirohr es ausgebildeter, zwecks Durchlasses _ | des Gasgemisches perforierter Leitwände 30, so daß das Gasgemisch nicht nur ejektorartig angesaugt und dadurch im Reaktor ein Unterdruck hergestellt wird, sondern daß das Gemisch aus den Gasfraktionen nochmals durchgewirbelt wird, um die Voraussetzungen zur Bildung der langgestreckten, das Rohr 22 ausfüllenden Brennerflamme 32 zu gewährleisten. Die Saugwirkung des Ejektors 30» 31 könnte auch durch ein übliches Sauggebläse erzeugt, sie könnte auch durch einen Ventilator verstärkt werden. Auch die in Fig. 2 sichtbaren, die gesamte Einrichtung links und rechts begrenzenden Wandungen 34-, 35 sind gegen Wärmeverluste durch Isolationen geschützt. Bei 33 springt das Brennerro.hr 22 über die Isolation 4 der Wandung 35 vor, so daß über eine Flanschanordnung 36 sin die heißen Gase abführendes Abgasrohr 37 anschließbar ist. In das Abgasrohr 37 kann eine Kammer zur Aufnahme eines Katalysators 38 eingeschaltet sein, über den eine katalytisch^ Nachverbrennung verwirklichbar ist, soweit eine solche erforderlich oder mindestens zweckmäßig ist.

Bei 48 ist in Fig. 2 angedeutet, daß sich an eine erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung ein Aufnahmebehälter für einen oder mehrere Wärmetauscher anschließen kann. In den Aufnahmebehälter mündet in diesem Falle die Abgasleitung 37 ein, falls nicht vorgezogen wird, derartige Wärmetauscher gesondert anzuordnen, etwa im Anschluß an Getreidetrocknungsvorrichtungen, falls die diese verlassenden Heizgase noch einen Wärmeeinhalt besitzen, der in Wärmetauschern nutzbar zu machen ist. Auch die umgekehrte Anordnung kommt dann in Frage,⁰ wenn, etwa aus biologischen Gründen, mit Temperaturen zu trocknen ist, die nach SGHANDERL nicht höher als eine bestimmte Höchst-Temperatur in der Größenordnung von 30 bis 40°C aufweisen dürfen.

Fig. 1 läßt erkennen, daß zur Bildung der Schachtanordnung mit den beiden Einzelschächten 1 ein Leitkörper 42 für die als Brennstoff Verwendung findenden Strohballen mit den zueinander geneigten, geschlossenen Begrenzungsflachen 43, 44

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vorhanden ist. Dieser Leitkörper 42 befindet sich oberhalb der Strohbrenneranordnung 20 bis 36.

Eine abweichende, nämlich asymmetrische Anordnung der Brenneranordnung im Verhältnis zu der Schachtanordnung 1 zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3» wobei gleichbezeichnete Teile indentisch mit denen des Ausf-ührungsbeispieles nach den Fig. 1 und 2 sind. Demgemäß ist wieder eine den Raum 9 umschließende innere Hohlkammer vorhanden, im Verhältnis zu der aber nunmehr das bei 20 perforierte Außenrohr 19 mit seinem Innenrohr 22 und dem verwirbelnden, mischenden, sammelnden und gasströmungsbildenden Mantelraum 23 seitlich versetzt angeordnet ist, so daß eine Leitxrand 47 erforderlich ist, um dem in den Schacht 1 eingeführten Brennstoff den Weg vorzuschreiben, der zur Entgasung bzw. Verschwelung, weiter zu einer Vergasung und einer ersten Teilverbrennung, anschließend zu einer Mischgasbildung und schließlich zur vollständigen Verbrennung des Brennbaren im erzeugten Gasstrom führt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 eignet sich insbesondere zur Herstellung kleinerer Strohbrenner, um die Möglichkeit zu gewährleisten, derartige Reaktoren, gegebenenfalls mit zugeordnetem Wärmetauscher, auch nachträglich anziioxdnen, beispielsweise durch vorhandene Türen in Kellern, Scheunen, Werkstätten, Futterküchen usw. befördern zu können.

Mit den gestrichelten Linien 40 in der Fig. 1 sind die Schachtwandungen durchsetzende, durch Lukendeckel 41 verschließbare Durchlässe bezeichnet, deren Aufgabe es u.a. ist, Zünder, Zündfackeln, Zündgeräte oder Zündstoffe in die Schacht- und Hohlkammerräume einführen, Stockungen im Brennstoffdurchsatζ beseitigen oder sonstwie erforderliche Eingriffe in die Entgasungs-, Schwel-, Vergasungs-, Misch- und Verwirbelungsvorgänge durchführen zu können. Das gilt auch für die Einführung von Saugrüsseln zur Entfernung von Asche. Da die thermische Behandlung des Brennstoffes wie bereits ausgeführt, zweckmäßig dadurch erfolgt, daß die gesamten Behandlungsräume

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"unter Unterdruck gesetzt werden, indem beispielsweise das Saugrohr eines Gebläses an das äußere Mantelrohr 19 oder an das Abgasrohr 37 angeschlossen ist, ohne daß die Möglichkeit einer abweichenden TJnterdrucksetzung der Behandlungsräume grundsätzlich, ausgeschlossen erscheint, kann durch eine Umschaltung auf den erwähnten Saugrüssel schnell die gerade bei Stroh sehr leichte und leicht bewegliche Asche abgezogen werden.

Durch Steuerung der in erster oder zweite??, gegebenenfalls auch noch in einer folgenden Stufe zuzuführenden Teilluftbzw. Teilsauerstoffmengen ist es zu erreichen, daß es nicht zu einer vollständigen Verbrennung, sondern im Endergebnis nur zur Erzeugung von Strohkohle kommt. Die Strohkohle hat infolge der chemischen Zusammensetzung des Getreidestrohs die Fähigkeit zur Bildung von Aktivkohle mit aktivierenden Eigenschaften in einem Ausmaß, das beispielsweise bei Holzkohle nicht zu finden ist. Es besteht daher die Möglichkeit, im Anschluß an die Herstellung von Strohkohlο diese in Aktivkohle umzuwandeln, so daß dadurch das vorgeschlagene Vergehen als Vorstufe zur Aktivkohleherstellung eine bisher nicht bekannte Bedeutung gewinnt, insbesondere dadurch, daß die Möglichkeit entsteht, zunächst Strohkohle durch Anwendung einer Fließbettanordnung und aus Strohkohle Aktivkohle kontinuierlich herstellen zu können.

Was für Stroh als Brennstoff ausgeführt worden ist, gilt sinngemäß für jeden anderen Brennstoff vorzugsweise organischer Herkunft, der zur Teerbildung neigt. Schalen, Bohnen und Hülsen werden dabei zweckmäßig mit dem Teer als Bindemittel zu Pellets vereinigt, wobei der Teer beispielsweise dadurch gewonnen werden kann, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen zur Vermeidung der Teerbildung bewußt und planmäßig unverwirklicht bleiben. Als Schalen sind zu nennen Nuß-, Kastanien-, Mandel-, vor allem aber Erdnuß- und getrocknete Kartoffel-, Bananenschalen usw.,als Bohnen kommen Sojabohnen, als Hülsen diejenigen der Lupinen und Leguminosen in Betracht.

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Abschließend ist zur Wirkungsweise der zeichnerisch veranschaulichten und beschriebenen Einrichtung noch folgendes zu bemerken.

Zunächst werden die zur Bevorratung von Brennstoff vorgesehenen, durch die Wandungen 43, 46 bzw. 42, 4? begrenzten Einzelräume der Schachtanordnung 1 so mit Brennstoff versorgt, wie dies in Pig. 1 angedeutet ist. Im kalten Zustand der Anlage fallen die zunächst eingeführten Ballen in Schwerkraftrichtung nach unten, um sich zunächst in der inneren Hohlkammer und anschließend in den Einz.elschachträumen aufzubauen. Nach Schließung des Deckels 2 wird die Zündung eingeleitet, wobei auch in die Kammer 9 eingebaute, als bekannt nicht dargestellte Zündvorrichtungen Anwendungen finden können. Die unter Wirkung des Seugzuges einerseits, der Teilluft- bzw. Teilsauerstoffzuführung über die Düsen 16, 17 sofort einsetzende Ausdehnung der Zündung auf die untersten Strohballen andererseits, führt in kürzester Zeit zu Temperaturerhöhungen in der inneren Hohlkammer 9, bei der Entgasung, Verschwelung, anschließend Vergasung und Tei!verbrennung eintreten. Unter beginnender Vermischung der entstehenden Gasfraktionen kommt es bereits im Räume 9 der inneren Hohlkammer hierzu und durch Wirkung der Drosselstellen 20 in Verbindung mit dem sich diesen gegenüber erweiternden Mantelraum 23 zu einer kräftigen Verwirbelung und Intensivierung der Durchmischung sowie Ansammlung der Gasfraktionen, die aus Schwel-, Luft- und Verbrennungsgasen bestehen, aber noch verbrennbare Restgase wie CO (Kohlenmomoxyd) Kohlenwasserstoffe (KW-Stoffe) usw., außerdem freien Kohlenstoff enthalten, so daß in der durch die Stirnwandung 26 begrenzter Vorkammer des Brennrohres 22 in Verbindung mit der in zweiter Stufe zugeführten Teilluft- bzw. Teilsauerstoffmenge die Bildung der Flamme 32 einsetzt. Die geschilderten Vorgänge schaukeln sich mit wachsender Temperaturerhöhung gegenseitig auf, so daß ohne Qualm- und Rauch"**?-ldung die Lieferung von Heizgasen mittels des Abgasrohres 37 einsetzt. Dabei gegebenenfalls angeströmte Wärmetauscher führen zu Erwärmung, Aufheizung und gegebenenfalls Verdampfung eines

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durchgeführten Mediums, beispielsweise von Wasser, wobei durch Anwendung von Rippenrohren die Heizfläche auf den jeweils erforderlichen Wert vergrößert sein kann. Auf diese Weise erzeugtes Warm- und Heißwasser kann entweder unmittelbar den verschiedensten Verwendungen zugeführt werden, darunter auch zu Beheizungszwecken von Wohn- und Betriebsräumen, außerdem zur Lieferung von Trockenwärme, die im Rahmen der Erzeugung land-, garten- und forstwirtschaftlicher Produktionen in starkem Umfange benötigt wird, etwa zur Trocknung von Getreide, zum Dörren von Futtermitteln, zur Herstellung von Trockenmilch usw. Daß Entsprechendes für die Herstellung industrieller Güter gilt, bedarf kaum der Hervorhebung.

Wenn im Vorhergehenden Strohballen als Brennstoff erwähnt worden ist, so ist das auf landwirtschaftliche Vorgänge wie Getreidedreschen und das Mähdreschen von Getreide zurückzuführen. Reststoffe treten jedoch in vielen anderen Formen, als Stücke, Scheite, Bündel, Garben, Pakete, Säulen-, Lageschichten oder als sonstwie räumlich zusammengedrängte Ansammlungen, weiter in Form gestapelter, aufgetürmter, aufgehäufter oder anderweitig der Höhe nach aufeinander untergebrachter Presslinge, Hochdruckpresslinge, Pellets usw., als sonstwie auf Vorrat gehaltener Brennstoff auf, der mindestens zur Entgasung bzw. Verschwelung und, unter Sauerstoffzuführung, zur Vergasung und höchstens zu einer Teilverbrennung führenden Wärmeeinwirkung unterworfen werden soll, um so erhaltene Gasfraktionen unter Durchmischung letzterer und, gegen den Brennstoffvorrat abgesondert, zu einer Gasströmung vereinigen zu können, der dann mindestens die Sauerstoffmenge zugeführt wird,- die zur vollständigen Verbrennung deren Gehaltes an Brennbarem erforderlich ist.

Die Erfindung führt zum Auftreten einer Reihe neuer technischer Wirkungenmit schutzbegründenden Fortschritten.

Zunächst ist durch die Hohlkammer 9 gegenüber gesonderte Ausbildung des Gasbrenners 19 bis 23 die Bildung der

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Gasfraktioneii, deren Mischung, Umbildung zu einer Strömung und der dann erst zu bewirkenden Verbrennung des dann noch Brennbaren, also durch Abtrennung dem Brennstoffvorrat im Schacht gegenüber prozesstechnisch zu erreichen, daß die Abhängigkeit zwischen den Zuführungsrichtungen für Brennstoff und Brennluft in Fortfall kommt, die aus den eingangs erläuterten Gründen stets nachteilig war und ist. Man kann dadurch anschließend an einen Luftströmungsbereich, der vorteilhaft der Richtung der Schwerkraft folgt, einer in einer ersten Stufe zuzuführenden Teilluft- bzw. Teilsauerstoffmenge in einer zweiten Phase der Luft- bzw. Sauerstoff zuführung, letzterer eine Richtung erteilen, die quer zur Richtung der Luft- bzw. Sauerstoffmenge in der ersten Phase fährt, so daß sich nunmehr die Richtungen der Luft, bzw. des Sauerstoffes und des entstehenden Schwelgases kreuzen, womit jede entstehende Schwelgaswolke mit Sicherheit aufge- und wirksam zerteilt wird, womit der Gefahr der Bildung von Schwelgasnestern gründlich entgegenzutreten ist-.

Eine zweite, für den erstrebten Erfolg wesentliche und höchst fortschrittliche technische Wirkung der Erfindung besteht darin, daß den Verwirbelungs- und/oder Misch- sowie den Gasstromerzeugungsräumen im Anschluß an die bereits durch Verschwelung und mindestens Teilvergasung bedingte Zerklüftung und Auflösung des Brennstoffes die Größe erteilt werden kann, deren es zur Erzielung einer durchgreifenden Vermischung dar Gasfraktionen und zur Ausbildung einer ausgesprochenen Mischgasströmung bedarf.

Eine dritte, erfolgsträchtige technische Wirkung besteht darin, daß durch die abgesonderte Bildung des Mischgasstromes einerseits, der Zuführung einer zur restlosen Verbrennung des Brennbaren in ihm mindestens erforderlichen, im allgemeinen jedoch mit wesentlich größerem Überschuß zuzuführenden Teilluft- bzw. Sauerstoffteilmenge die Voraussetzungen verwirklicht werden können, die bereits bisher dazu geführt haben, daß Gasluftbrenner einer Ausbildung verwirklicht werden

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können, die zum Auft.eeten geradezu idealer strömungstechnischer Verhältnisse und dazu führen, daß sich diese mit dem für vollkommene Gasverbrennungen kennzeichnenden, hohen thermischen Wirkungsgrad auszuwirken vermögen^ von der Umweltfreundlichkeit abgesehen.

Im Wesen der Erfindung liegt es dabei, daß es nicht erforderlich ist, den Reaktor so auszubilden, daß der Mischung sämtliche der erzeugten, in Form von Fraktionen auftretenden Gasanteile unterworfen sind, es besteht beispielsweise auch die Möglichkeit, einzelne Fraktionen, ganz oder teilweise von j, anderen oder allen Fraktionen abgesondert, abzuziehen und f ihrerseits unmittelbar zu verwerten, gegebenenfalls einen un- | verwertbaren Rest wieder den Verwirbelungs-, Misch- und Gasstromerzeugungsräumen zuzuführen. Das ist beispielsweise für ■; die Schwelgasfraktion verwirklichbar, um im Schwelgas ent- j. haltene gas- und dampfförmige Bestandteile wie chemisch hochwertige Pentosane^ Furfurol, Tieftemperaturteerdampf- jj anteile usw. gesondert zu erfassen und zu verwerten, gege- i; benenfalls in~soweit innerte Bestandteile wie hoch erhitzten | Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxyd wieder in den Reaktor deshalb zurückzuführen, um den Wärmeinhalt dieser Gasanteile in einem Wärmetauscher oder mehreren derselben ausnutzen zu können. Im Rahmen stoffwirtschaftlicher Überlegungen wie des Umweltschutzes kann ι dem sehr oft die absolute Präponderanz gegenüber einem Härmebedarf zukommen, dessen Deckungu.U. einfacher, billiger und ohne Verlust an wertvollen Stoffen und Stoffgehalten möglich ist.

Vorteile ergeben sich auch dadurch, daß der vom Reaktor umschlossene Raum unter Vakuum steht. Als Vorteile zu nennen sind die erleichterte Abdichtung des Reaktors,eine erleichterte, mehrstufige Zuführung der Brennluft und die Möglichkeit, den Grad der Vermischung der Gasfraktionen dadurch zu verbessern, daß die Lufteinführung in den Gasstrom injektor- oder ejektorartig ausgebildet ist··

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Vorteilhaft ist auch die Anordnung katalytischer Itfachver-"brenner im Anschluß an den Gasbrenner, zumal besonders günstige räumliche Verhältnisse die leichte Unterbringung eines Nachbrenner s oder mehrerer derselben ermöglichen. Dasselbe gilt sr·.? .gemäß für die Unterbringung eines Wärmetauschers oder me.L. ^erer derselben, wobei sich insbesondere die Möglichkeit anbietet, durch eine zu einer Wandung des Reaktors planparallel verlaufende, zweite Wandung einen Zwischenraum abzugrenzen, und in diesem Zwischen_raum einen oder mehrere Wärmetauscher anzuordnen, beispielsweise in Form von Rippenrohren, die von einem wärmeaufnehmenden Medium durchflossen sind, so daß die teer-, schwefel-, dampf-, qualm- und rauchfreien Abgase des Reaktors in die Umgebung entlassen werden können, ohne daß eine Schädigung derselben aufzutreten vermag.

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Claims (10)

Schutzansprüche

1. Reaktor zur unter Erzeugung von Gasen bewirkten Behandlung von Brennstoffen mit Neigung zur Bildung von Gehalten an Kohlenwasserstoffen, die bei Abkühlung unter ihren Taupunkt zu teerartigen Niederschlägen kondensieren, und der einen schecktförmigen Brennstoffvorratsbehälter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an das vorzugsweise allmählich erweiterte, Auslaßende des schachtförmigen Brennstoffvorratsbehälters (1) eine Hohlkammer (9) mit Umschließung von Räumen zur thermischen Behandlung des Brennstoffes,

zur Sammlung hierbei erzeugter Gasfraktionen, zu deren Vermischung und zur Verwirbelung letzterer angeschlossen ' ist, die außerdem als Aufnehmer eines der Hohlkammer

gegenüber gesondert ausgebildeten Gasbrenners (19 - 36) mit Gas- und Luftanschlüssen (24, 27) ausgebildet ist.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Wandung (10, 11) der Hohlkammer (9) vorzugsweise düsenartig ausgebildete Durchlasse (16, 17) für eine Teilluftmenge aufweist, die dem von der Hohlkammer (9) umschlossenen Behandlungsraum in einer ersten Stufe zur Abwicklung mindestens einer Teilvergasung, wenn nicht Teilverbrennung zuführbar ist.

3. Reaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchlässe (16, 17) für die der Hohlkammerraum (9) zuzuführende Teilluftmenge verschiedene, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Höhenlage der Durchlasse der Größe nach veränderbare Querschnittsflächen aufweist.

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4. Reaktor nach, einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchlaßquerschnitte (16), die im oberen Bereich des νοια der Hohlkammer (9) umschlossenen Raumes auftreten, größer sind als die Querschnitte der Durchlässe (17)₅ die der Luftzuführung in den unteren Bereichen des von der Hohlkammer umschlossenen Raumes dienen.

5. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet ,durch Anordnung einer die Hohlkammer (9) t-Uid damit deren Durchlasse (16, 17) mit Abstand (14) übergreifenden, unten offenen Glocke

(12, 1?„ 15)» deren Außenwandung (12) an eine nach unten gerichtete Verlängerung des Raumes (5) angrenzt, den eine den Brennstoffvorratsschedat (1) ummantelnde Reaktoraußenwandung (3* 4) zwischen sich und dem BrennstoffVorratsschacht einschließt.

6. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch eine Größenbemessung des von der Hohlkammer (9) umschlossenen Brennstoffraumes, bei der die Strömungsquerschnitte für in der Kammer durch die thermische Behandlung entstehende Gase und/oder Dämpfe mehrfach größer sind als die Strömungsquerschnitte der an den Kammer_hohlraum angeschlossenen, die Gase bzw. Dämpfe aufnehmenden Räume.

7. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Brenneranordnung (19 bis 36) als die Hohlkammer in mindestens einer Richtung durchsetzender kasten- oder rohrförmiger Hohlkörper ausgeführt ist, dessen Außenwandung (19) vorzugsweise zur Bildung von Drosselstellen (20) für die Strömung perforiert ist, zu deren Aufnahme ein von der Außenwandung umschlossener Raum (23) dient.

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8. Reaktor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß äquidistant zur inneren Begrenzungsfläche der Außenwandung (19) des die Drosselstellen (20) aufweisenden, als Außenkörper des Brenners (19 bis 36) ausgebildetenHohlkörper ein weiterer, innerer, vorzugsweise als Brennerrohr ausgebildeter Hohlkörper (22) vorgesehen ist, der zu einer die Gasmischung aufnehmenden Vorkammer (24) und zu einer LuftZuführungseinrichtung (27) hin offen ausgebildet und am entgegengesetzten, ebenfalls offenen Ende an eine die erzeugten Gase abführende Leitung (37) angeschlossen ist.

9. Reaktor nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch -gekennzeichnet , daß die Gas- und Luftzuführungen (24, 27) nach Art eines Injektors ausgebildet sind.

10. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß dem die gebildete Flamme (32) umhüllenden, inneren Hohlkörper (22) der Brenneranordnung (19 bis 36) Nachbrenner (38) zur vorzugsxieisen katalytischen Nachverbrennung im Gasstrom noch enthaltenen Brennbaren nachgeordnet ist.