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Verfahren zur Erzeugung von Gasen hohen Heizwertes und Vorrichtung
zur Ausführung des Verfahrens Zur Erzeugung von Gasen höheren Heizwertes, z. 13.
von Gasen mit einem Heizwert, der mindestens dem Stadtgasheizwert entspricht, ist
ein Verfahren bekanntgeworden, das eine restlose Vergasung des Ausgangsbrennstoffes
anstrebt; es handelt sich hierbei um das sog. Sauerstoff-Wasserdampf-Druckverfahren.
Bei diesem Verfahren wird die Bildung höhermolekularer Verbindungen begünstigt.
Es entsteht also mehr Methan als brennbarer Gasbestandteil, daneben Kohlensäure
und Wasserdampf als nichtbrennbare und aus dem Gas zu entfernende Bestandteile.
Der Wärmehaushalt bedingt nun bei diesem Verfahren die Zufuhr von wesentlichen Mengen
Sauerstoff, um den ProzeB bei optimalen Temperaturen verlaufen zu lassen und die
Bildungswärme zu decken. Die Sauerstofferzeugung ist aber in großem hfaßstabe nur
durch Abtrennung aus der Luft möglich und auf diesem Wege bekanntlich unverhältnismäßig
kostspielig.
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Um diesem bekannten Verfahren gegenüber rentabler zu arbeiten, ist
es bereits bekanntgeworden, zur Erzeugung von Gasen höheren Heizwertes aus bituminösen
Brennstoffen oder Entgasungsrückständen als Reaktionsmittel Wasserdampf allein zu
verwenden, und zwar Wasserdampf von 6oo bis rooo° C. Bei diesem Verfahren kommt
man ohne Sauerstoff aus. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Wasserdampfmengen,
die einerseits zur Umsetzung und anderseits zur Gleichgewichtseinstellung auf die
Temperatur von 6oo bis tooo° C erhitzt wurden, nicht genügten, um den Wärmebedarf
zu
decken, sondern es mußte noch ein besonderer Wärmeträger hinzugefügt werden, z.
B. in Form eines weiteren Teiles erhitzten Wasserdampfes. Dieser Anteil fällt in
der Kondensationsapparatur als Wasser, gemischt mit Bestandteilen, die aus dem Brennstoff
stammen, also schlechthin als Gaswasser an, das man nur in seltenen Fällen verwenden
kann. Bei der Wiederverdampfung macht es durch Krustenansätze und Angriffe auf die
Apparatwandungen Schwierigkeiten. Man hat daher auch schon vorgeschlagen, den als
Wärmeträger dienenden Wasserdampf ganz oder teilweise durch ein Gas zu ersetzen,
z. B. durch einen als Wälzgas bezeichneten Teilstrom des erzeugten Gases.
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Es ist bei einem solchen Verfahren zur Erzeugung von Gasen höheren
Heizwertes unter Verwendung von Vergasungsmitteln und von Wälzgas als Wärmeträger
bereits bekanntgeworden, neben dem Vergasungsvorgang auch das Erwärmen des Vergasungsmittels
und des Wälzgases unter Druck erfolgen zu lassen, wobei die Erwärmung des Vergasungsmittels
und des Wälzgases in zwei wechselseitig beheizten Wärmetauschern erfolgt.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren zur Erzeugung von
Gasen höheren Heizwertes der angegebenen Art und auf eine Vorrichtung zur Ausführung
des Verfahrens.
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Die Erfindung bezweckt eine weitere Verbesserung des bekannten Verfahrens
und besteht darin, daß neben dem unter Druck erfolgenden Vergasungsvorgang sowie
neben dem unter Druck erfolgenden Erwärmen des Vergasungsmittels und des zusätzlichen
Wärmeträgers auch das Aufheizen des jeweils nicht für das Erwärmen des Vergasungsmittels
und des zusätzlichen Wärmeträgers benötigten Wärmetauschers unter Druck erfolgt.
Vorzugsweise werden die Drücke in den beiden Wärmetauschern so gehalten, daß ein
überströmen von dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher zu dem wärmeabgebenden Wärmetauscher
verhindert wird. Die Drücke in den Wärmetauschern können weiterhin so gehalten werden,
daß nur ein kleiner Teilstrom von dem wärmeabgebenden Wärmetauscher zu dem wärmeaufnehmenden
Wärmetauscher möglich ist. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung kann als Wärmeträger
je nach der gewünschten Zusammensetzung des Endgases entweder ein Teilstrom des
erzeugten Gases (Wälzgas) oder Fremdgas verwendet werden. Zur Durchführung des Verfahrens
sind die Wärmetauscher gemäß der Erfindung druckfest ausgebildet und können baulich
miteinander vereinigt sein.
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Durch die Anwendung der Erfindung ist man in der Lage, Wärmetauscher
zu verwenden, die untereinander und mit dem Gaserzeuger ohne Absperrorgane verbunden
sind, was bisher noch nicht möglich war. Die durch die Erfindung erzielte Lösung,
die darin besteht, daß die Verbindung zwischen den beiden Wärmetauschern frei von
Steuerorganen ist, stellt die einzig betriebsfähige Lösung dar. Absperrventile,
wie sie die drucklose Beheizung der Wärmetauscher an diesen Stellen verlangt, geben
bei hohen Temperaturen (60o bis 130o° C) der durchfließenden und anstrahlenden Gase
zu vielen betrieblichen Störungen Anlaß. Vor allem müßten die Absperrorgane wassergekühlt
ausgeführt sein. Diese Wasserkühlung steht im Gegensatz zu dem Prozeß, denn es ist
widersinnig, Gase, die man hocherhitzt, um sie in diesem Zustand in den Gaserzeuger
zu führen, vorher durch Kühlaggregate zu schicken und dadurch ihr Temperaturniveau
wieder herabzudrücken. Die unter Druck entweichenden Abgase können an anderer Stelle,
auch innerhalb des Verfahrens, ausgenutzt werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß
der Erfindung dargestellt, an der im folgenden das Verfahren gemäß der Erfindung
beschrieben wird.
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Es stellt A den Gaserzeuger dar, Bi und B2 die beiden Wärmetauscher,
die auch baulich miteinander vereinigt werden können. C deutet die Kondensations-
und Reinigungsapparatur an. Alle Apparate sind druckfest ausgebildet.
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Der Brennstoff wird bei i aufgegeben, bei 2 werden die Rückstände
ausgeschleust. Das erhitzte Vergasungsmittel und das Wälzgas werden unter den Rost
3 geblasen und reagieren beim Durchströmen des Gaserzeugers mit dem Brennstoff.
Das Gas tritt bei .4 aus dem Gaserzeuger aus und gelangt bei 5 in die Kondensations-
und Reinigungsapparatur C. Bei 6 fallen die ausgeschiedenen Produkte an, bei 7 wird
das gereinigte Gas abgezogen.
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Das Wälzgas wird auch bei 7 abgezweigt (gestrichelt gezeichnet) und
über ein Gebläse bei 8 mit dem Vergasungsmittel in den aufgeheizten Wärmetauscher
B2 eingeführt. Die Gittersteine teilen die für den Vergasungsprozeß erforderliche
Wärme dem Gemisch aus Vergasungsmittel und Wälzgas mit, das von B2 dann in den Gaserzeuger
A gelangt. Das als Träger für die Vergasungswärme verwendete Gas braucht nicht immer
bei 7 abgezweigt zu sein, sondern kann auch aus einer anderen Quelle kommen.
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Während der Wärmetauscher B2 seine Wärme abgibt, wird der Wärmetauscher
Bi durch Zufuhr von Heizgas und Wind bei 9 und 1o aufgeheizt, die Abgase
gehen bei i i über Dach oder werden auf irgendeine Weise noch ausgenutzt.
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Nach einer gewissen Zeit erfolgt durch die angedeuteten Umstellorgane
die Lenkung von Vergasungsmitteln und Wälzgas, sowie von Heizgas, Wind und Abgas,
so daß der Wärmetauscher B2 aufgeheizt wird. Beide Wärmetauscher arbeiten also im
Wechselbetrieb.
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Bei dieser regenerati%,en .#\uflieizung werden die Drücke in den Erhitzerkammern
so gehalten, daß über die offene Verbindung der beiden Teile Bi und B2 ein Überströmen
von wärmeaufnehmenden zum wärmeabgebenden Wärmetauscher nicht erfolgen kann, sondern
höchstens nur umgekehrt ein kleiner Teilstrom von wärmeabgebenden zum wärmeaufnehmenden
Teil laufen kann.
In der Abbildung ist ein für feste Brennstoffe
geeigneter Gaserzeuger gezeigt. Sofern staubförmige Brennstoffe verwendet werden,
ist er dementsprechend auszubilden.