DE765992C

DE765992C - Verfahren zur Erzeugung von heizkraeftigem Brenngas aus staubfoermigen Brennstoffen

Info

Publication number: DE765992C
Application number: DEK160299D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1941-03-01
Filing date: 1941-03-01
Publication date: 1953-01-26

Description

Verfahren zur Erzeugung von heizkräftigem Brenngas aus staubförmigen Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung eines heizkräftigen Brenngases aus feinverteilten oder staubförmigen Brennstoffen, wie Kohlen- oder Koksstaub, durch Vergasung mit Sauerstoff (Luft) und Wasserdampf.
Es ist bekannt, staubförmige Brennstoffe in der Schwebe mittels Sauerstoff und Wasserdampf zu vergasen, wobei die Reaktionstemperatur über dem Schmelzpunkt der Asche gehalten wird, so da;ß- die Schlacke in flüssiger Form nach unten fällt. Der nicht vorgewärmte Sauerstoff wird mit Wasserdampf und einem Teil des erzeugten, Gases unter dem von oben herabfallenden Brennstaub derart entgegengeführt, daß dieses Nutzgas mit einem Teil des Sauerstoffes verbrennt, bevor die Vergasungsmittel auf die zu vergasende Kohle einwirken. Es entsteht somit, wenn die flüssige Schlacke nicht auf dem Wege nach unten erstarrt, die Gefahr, daß sie auf dem Boden oder an den Wänden einen nur schwer entfernbaren, festen Belag bildet.
Bei einem weiteren. bekannten Verfahren zur Vergasung von Brennstaub mittels Sauersto@ffträgern soll der Boden des Gaserzeugers voll einem Bad geschmalzener Schlacke gebildet werden. Dieses Schlackenbad soll jedoch mit einer besonderen äußeren Belieizullg :ersehen werden. um es flüssig zu halten.
Es ist ferner bekannt, bei der Vergasung von Brennstaub. mit Sauerstoff und Wasserdampf eine hohe Reaktionstemperatur aufrechtzuo°rhalten. Hierbei wird jedoch die \'% andteint,eratur des Reaktionsraumes durch Einführen voll Wasserdampf mittels am Umfang der Reaktionsraumwandung angeordneter Düsen unter der Temperatur des Aschengehalten, so daß sich, trotz des vorgesehenen Alazuges der Schlacke mit dem @:titzgas, leicht feste Ablagerungen an den Wandungen bilden können.
Schließlich hat inan noch vorgeschlagen. hei der Brennstaulwergasung die Schlacke lleriodiscli durch Sauerstoffzufuhr aus der Vergasungskannner auszuschmelzen.
Das Wesen der Erfindung besteht darin. durch Anwendung einer hohen Anfangstemperatur der Reaktion bzw. Temperatur der Reaktionsteilnehmer und besondere Bemessung des Reaktionsraumes die exotherme Vergasung des Brennstaubes auf einer solchen Temperaturstufe zu beginnen, daß die endotherme Vergasungsreaktion bei einer Temperatur oberhalb des Ascheschmelzpunktes beendigt, d. 1i. eine restlose Vergasung des Breimstofes gesichert und die gesamte Asche in eine leicht flüssige Schmelze übergeführt wird.
Gemäß der Erfindung werden daher die Vergasungsmittel, d. h. ein Gemisch von Sauerstoff (Luft) und Wasserdampf. so hoch vorgewärmt und in einem Reaktionsraum solcher Grö!3e und solcher Wärmeabgabe mit dem Brennstaub umgesetzt, daß die Wände des Reaktionsraumes während der Vergasung eine Temperatur annehmen, die über dem Schmelzpunkt der Asche des Brennstaubes liegt und die Asche in dein Reaktionsraum verflüssigt und in diesem Zustand aus ihm entfernt wird.
Zur Durchführung der Vergasung wendet man vorteilhaft einen Reaktionsraum in Form eines liegenden, gegebenenfalls schwach geneigten oder stehenden Zylinders an, durch den die Vergasungsmedien und der von ihm getragene Brennstaub in schraubenförmigem Strom ziehen. Die Vergasungsmedien werden durch entsprechend angeordnete Düsenöffnungen an der Mantelfläche des Reaktionsraumes eingeleitet, nachdem sie beispielsweise in einem Regenerator auf die gewünschte Temperatur, vorzugsweise etwa 120o=, vorgewärmt worden sind.
Infolge der hohen Vorwärmung der Vergasungsmedien und der durch die feine Aufteilung bedingten großen Oberfläche des Brennstoffes setzt die Reaktion im Vergasungsraum schlagartig ein. so claß eine sehr hohe Reaktionstemperatur entsteht, die über i @oo= liegen kann. Bei einer derart hohen Z"ergasungstemperatur ist die Reaktionsfähigk,it der technisch in Betracht kommenden Brennstaube praktisch gleich. Daher gestattet die Erfindung, auch sog. schwer reaktionsfähige Brennstaube, wie beispielsweise Koksstaub. glatt in wertvolle: Brennas umzusetzen.
Die beschränkte Größe des Reaktionsraumes verhindert eine schnelle Ableitung der durch die exotlierinen Reaktionen entwickelten Wärme und ergibt an allen Stellen des Reaktionsraumes eine so weit über dem Schmelzpunkt der Brennstoffasche liegende Arbeitstemperatur, daß die Asche trotz der endothernien Vergasungsreaktion restlos in eine dünnflüssige Schmelze umgewandelt wird, die leicht am Boden des Reaktionsraumes zusammenläuft. Die Schmelze mag von dort stetig oder absatzweise abgezogen werden, vorzugsweise in eine Einrichtung, die ein Grainilieren der Schmelze durch plötzliche Abkühlung unter den Erstarrungspunkt gestattet; z. B. kann man die Schmelze in Wasser ablaufen lassen.
Die Verflüssigung der Brennstoffasche wird durch die gemischte Atmosphäre im Reaktionsraum wesentlich unterstützt. indem sich die in der Regel eisenhaltige Asche in Favalit umwandelt, dessen relativ niedriger Schmelzpunkt (95o=) das einwandfreie Ablaufen der Schmelze von den Wänden des Reaktionsraumes sichert. Die Bildung von Schlackenansätzen an den Wänden des Reaktionsraumes ist daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeschlossen.
Der zu vergasende Brennstaub wird vorteilhaft an dem einen Stirnende des zylindrischen Reaktionsraumes. gegebenenfalls verteilt über einen Teil des Raumes, eingeführt. Man kann die Einführung des Brennstaubes dadurch erleichtern, daß man ihn mechanisch oder mit einem Teilstrom vorgewärmter Vergasungsmittel. namentlich Sauerstoff (Luft), in den Reaktionsraum gewissermaßen hinein zerstäubt.
Der Austritt des erzeugten Nutzgases ist an dein dein Brennstaubeintritt gegenüberliegenden Stirnende des Reaktionsraumes angeordnet. Unter Umständen kann es aber auch vorteilhaft sein, das -Nutzgas durch die Ascheabzugsöfffnung des Reaktionsraumes in eine mit diesem verbundene Vorkammer abzuziehen, in welcher die Abtrennung der vom Gas mitgetragenen Aschetröpfchen vor sich geht. Die Temperatur des Nutzgases bleibt an allen Stellen des Reaktionsraumes so Boch. daß eine Unterkühlung der Asche unter ihrem Schmelzpunkt vermieden wird. Nach dem Abzug aus dem Reaktionsraum mag das Nutzgas einer schroffen Abkühlung unterworfen -,verden, um verflüssigte Asche, die in Form feiner Tröpfchen vom Gas mitgenommen sein kann, so schnell zu verfestigen, daß eine Zusammenballung der Teilchen zu größeren Schlackenbrocken nicht möglich ist. Dabei wird auch der vom Gas mitgetragene nicht oder no.ck nicht umgesetzte Brennstaub abgeschieden (Zyklon).
Der . zur Durchführung des. erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Reaktionsraum wird zweckmäßig aus geeigneten feuerfesten Steinen oder Stampfmassen aufgebaut, welche ausreichende Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff der geschmolzenen Asche besitzen. In die Reaktionsraumwän.de können an geeigneter Stelle, namentlich am Boden, wasserdurchflossene Kühlrohre od. dgl. eingebettet werden. Durch richtige Bemessung der Wandstärke zwischen Kühlelement und Reaktionsraum und der Reaktionsraumtemperatür kann man es, dahin bringen, daß sich auf den. gekühlten Wänden eine dünne Schicht erstarrter Schmelze bildet, die an Stelle der ursprünglichen Wand tritt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich vorteilhaft auch zur Erzeugung solcher Gase, die zur Synthese von Kohlenwasserstoffölen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff oder zur Wasserstoffgewinnung benutzt werden. Zu diesem Zweck wird an Stelle der sonst üblichen Vergasungsluft Sauerstoff in reiner bzw. konzentrierter Form als Vergasungsmittel zusammen mit Wasserdampf angewandt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erzeugung von heizkräftigem Brenngas durch Vergasung von feinverteilten bzw. staubförmigen Brennstoffen beliebiger Reaktionsfähigkeit, namentlich Schwelkoks (Grude), Koks, Steinkohle, Braunkohle od. dgl., mit Sauerstoff (Luft) und Wasserdampf, wobei der Brennstaub in der Schwebe mit dem Vergasungsmittel in Berührung kommt, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Vergasungsmittel nach entsprechender Vorwärmung mit dem Brennstaub in einem Reaktionsraum solcher Größe und solcher Wärmeableitung umgesetzt werden, daß die Asche im Reaktionsraum in Form einer dünnflüssigen Schmelze anfällt, welche von den Realctio.nsraumwänden abläuft und flüssig vom Boden des Reaktionsraumes abgezogen wird. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften N r. 171 168, 569 -9 11; österreichische Patentschriften Nr. 107 132, 149 358; französische Patentschrift Nr. 599_ 589.