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Verfahren zur restlosen Vergasung von Kohlenstaub in der Schwebe Bei
,der Vergasung von Kohlenstaub in der Schwebe besteht die Schwierigkeit, den aufgegebenen
Kohlenstaub weit genug aufzuarbeiten. ohne daß hierfür besonders gesteigerte Temperaturen
angewendet werden müssen. Arbeitet man z. B. mit einem Vergasungsmittel, bestehend
aus Wasserdampf mit Luft oder Wasserdampf mit Sauerstoff, so ist es zwar möglich,
durch hohe Vorwä rtntuig des Vergasinigsmittels oder Anwendung einer großen Sauerstoffmenge
zu erreichen, daß der \'ergastitigsgrad gute Werte annimmt. Die sich hierbei ergel>enderi
hohen Temperaturen des aus dem Gaserzeuger austretenden Gases stellen jedoch die
Wirtschaftlichkeit in Frage; dazu treten tneistetis noch Schlackenscliwierigkeiten
auf. Auch ist es schwierig, bei der Kohlenstaubvergasung im praktischen Betrieb
die im Vergasungsmittel bereitgestellten Möglichkeiten zur Gaserzeugung in das richtige
Verhältnis zu der eingebrachten Kohlenstofftnertge zu bringen. Die Kohletistaubzuteil-
und Fördereitirichtungeti arbeiten nie ganz exakt, so daß sehr leicht entweder ein
überschuß oder ein Mangel an Kohlenstoff: vorhanden ist. Aus diesem Grunde arbeitet
:man praktisch meistens so, daß man eine gewisse Überschußmenge an Kohlenstaub in
die Vergasung eingibt und damit einen Reststaub bzw. eine Asche erhält, in welcher
sich noch mehr oder weniger große Mengen Kohlenstoff befinden.
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Man könnte nun auf den Gedanken kommen, die Vergasungsrückstände für
sich in einer zweiten Vergasungseinrichtung noch einmal mit neuem Vergasungsmittel
zusammenzubringen und in dieser eine restlose Vergasung zu erreichen. Dieses Mittel,
richtig angewendet, würde die Ausnutzung des Kohlenstoffs schon erheblich weiterbringen.
Dabei muß aber beachtet werden, daß unter Umständen hierbei gewisse Gefahren auftreten
können. Wegen der schwankenden ?Menge und Zusammensetzung des anfallenden Restkohlenstaubes
kann es leicht so kommen, daß während einer gewissen Zeit eine wirkliche Gaserzeugung
eintritt, also ein
brennbares Gas erzeugt wird, daß aber bei Rückgang
der Kohlenstoff-menge im Reststaub der primären Vergasung sich nur Rauchgase entwickeln,
die keinen Sauerstoff mehr enthalten, und daß bei weiterem Rückgang der verfügbaren
Kohlenstoffmenge recht sauerstoffreiche Verbrennungsprodukte und schließlich sogar
nur reine Luft bzw. reiner Sauerstoff aus dem nachgeschalteten Vergasung@sprozeß
hervorgehen. Wenn dieses Gas nun dem in der primären Vergasungsanlage erzeugten
Gas zugesetzt wird, so entsteht ein explosives Gasgemisch, und Explosionen sind
die Folge.
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Die erwähnten Nachteile vermeidet das Verfahren nach der Erfindung,
das die Kohle bzw. den Kohlenstoff restlos oder so gut wie restlos ausnutzt. Das
Verfahren besteht darin, daß die Vergasungsprodukte in zwei Teilströme ,geteilt
-"#@=erdeti, von denen der größere (Hauptstrom) nach Kühlung, Staubabscheidung und
Reinigung als Nutzgas abgezogen wird, während dem kleineren der aus dem Hauptstrom
abgeschiedene Staub (Reststaub) aufgeladen und dieser einer Nachvergasung unterzogen
wird, deren Produkt nach Kühlung und Staubabscheidung als Traggas für den Frischkohlenstaub
dient. Hierdurch wird, da die unter Umständen Sauerstoff enthaltenden gasförmigen
Vergasungsprodukte der Nachvergasung in den zur Vergasung ides Frischkohlenstaubes
dienenden Teil des Gaserzeugers und nicht ummittelbar in die Nutzgasleitung geleitet
werden, die Gefahr einer Explosion vermieden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur
Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt, und' zwar zeigt Fig.
t ein Schaubild der '\-ergasungseinriclitung, Fig. 2 eine Vergasungseinrichtung
mit senkrechtem Gaserzeuger, Fig. 3 einen Querschnitt durch den Gaserzeuger nach
Fig.2.
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In dem Teil lt des Gaserzeugers a findet der Hauptvergasungsvorgang
statt, indem mit einem Traggas bei ;-der Kohlenstaub und bei et das Vergasungsmittel
eingebracht werden. Dabei kann das Vergasungsmittel aus einer Mischung von Wasserdam,pf
mit Luft oder mit Sauerstoff bestehen, wobei die Vorwärmung auch noch verschieden
hoch gewählt werden, scann. In dem Teil lt findet nun die llauptvergasung
des Frischstaubes statt, und dann trennen sich,die erzeugten Gase in zwei Teile,
und zwar wird diese Trennung bewirkt durch eine Wand x in der Strömungsrichtung
des Gases. Der eine Teilstrom der erzeugten Gase tritt aus dem Zug cl bei d1 aus
und wird in einem Abhitzekessel k, gekühlt. Im Abscheider st wird danach der Reststaub
abgeschieden, der in einen Staubbunker bi gelangt. Dann fließen die Gase weiter
in einen Wäscher zvl und gelangen durch die Rohrleitung h in das Gasnetz bzw, in
den Gasbehälter. Der zweite Teilstrom der Gase fließt in den Zug c2 und gelangt
bei d2 austretend durch einen Abhitzekessel k, und einen Staubabscheider s2 in einen
Wäscher zu, Die aus s2 abgeschiedene staulif<irniige Restasche sammelt sich im
Bunker b._. lri dem zweiten Zug c2 wird der Reststaub nochmals eingesetzt, der sich
im Bunker bi angesammelt hat. Bei e2 wird neues Vergasungsmittel durch eine von
der Hauptleitung f1 abgehende Zweigleitung f2 eingeführt. Es wird nun derjenige
`taub, der sowieso in den Zug c2 aus der ldattptvergasung eingetreten ist, zusätzlich
zu dem aus dem Bunker b1 stammenden Reststaub mit dem neu zugefiihrten Vergasungsmittel
nachvergast. Dabei können die Temperaturen und die übrigen Bedingungen so gewählt
werden, daß die Nachvergasung entweder mit niedrigeren oder, falls erwünscht, mit
höheren Temperaturen als im Hauptteil des Vergasers stattfindet. Die Restasche aus
der Naclivergasun:g im Zuge c2 sammelt sich im Bunker 1).= und kann von hier
aus bei -- abgezogen wer(leti. Die Temperatureinstellung der Nachvergrasttng wird
sich in erster Linie nach den Asclieverliiiltriisseti richten. Die aus dem Zug c2
stammenden Gase. die also durch die Apparatur k2, s2 und ,@" strömen, tverden nun
von der Rohrleitung 1, abgeführt, durch eitic Fördereinrichtung g gefördert und
dann nach 1-Iinzufügung des aus dem Bunker 1)3 stammenden Frischstaubes in Pfeilrichtung
bei 1, in den Gaserzeuger a zur Vornahme der Frischstaubvergasung geleitet. Durch
entsprechende Einstellung der Förderleistung von g wird erreicht, daß ein mehr oder
weniger großer Teil des primär erzettgteti Gases durch den Zug c2 strömt. Diese
Gasmenge wird je nach der Einstellung der Fördereinrichtung g in der Größenordnung
von vorzugsweise 5 bis 2.% der Hauptgaserzetigung lic#gf°tt. Diese Gastmenge vermehrt
sich in dem Zug c., troch um das Gas, das durch die Nachvergasttrrg des -#taultes
aus dem Bunker bi neu erzeugt wird. Die Größe dieser Gasmenge hängt natürlich
ab von der im Bunker b1 gesammelten Restkohl-enstaul>menge, vorn Kohlenstoffgehalt
dieses IZeststatil>es und vorn Vergasungsgrad, der in der Nachvergasung im Zug c,,
erreicht wird. Da man damit rechnen kann, da13 etwa 75 bis 85%, also ini Mittel
rund So°/o des Kohlenstoffs sich im Hauptteil h des Gaserzeugers in Gas umsetzen
lassen, so werden etwa im Mittel 20% des Kohlenstoffs der Nachvergasung zttgefii.hrt.
Vlan kann nun tveiter rechnen, da13 von diesen 20% Restkohlenstoff aus der Hauptvergasung
größenordnungsmäßig vorzugsweise 70
bis 90% im Zug c, in Gas verwandelt werden.
Es werden beispielsweise ]in Mittel etwa 15%, bezogen auf die Hauptgastnetige, rieue@s
Gas entwickelt werden, so daß also der Gasstrom, der aus dem Zug c2 austritt, etwa
20 bis 25% der gesamten erzeugten Gasmenge, unter Umständen auch weniger, vielleicht
auch einmal etwas mehr, ausmacht. Dieses ini Ztrg c, erzeugte Gas, dessen :Menge
herrührt einmal aus einer kleinen Menge des Primärgases und atrs der ganzen Menge
des durch N achvergastrng erzeugten Gases, wird nun benutzt, um den frischen holilenstaub
bei, @, in den Gaserzeuger zu blasen und hier zusammen mit dem Hauptstrom des aus
der Leitung fr bei ei eintreteriden
X'ergastnigsmittels die Hauptvergasung
durchzuführen. Der Hauptvorteil des neuen Verfahrens ist nun folgender: Im Beharrungszustand,
wobei angenommen wird, .daß kurzzeitig die ganzen Verhältnisse in der Anlage sich
nicht ändern sollen, sei die Einstellung so, daß eine bestimmte Reststaubmenge durch
die Leitung t bei y1 in den Zug c2 eingeführt wird mit einem Kohlenstoffgehalt von
z. B. noch :15 %. Die Vergasungsmittelmenge. die bei e, zu diesem Reststaub hinzutritt,
sei auch richtig eingestellt worden., so daß sich im Zug c, ein Gas bildet, das
vielleicht bezüglich des Heizwertes etwas schlechter ist als das Gas, das in der
Hauptmenge durch den Zug cl strömt, aber auf jeden Fall ist das Gas des Zuges c2
noch als brauchbar anzusprechen. Wenn nun durch irgendwelche Unistände, entweder
durch zufällige Verminderung des aus dem Bunker b3 aufgegebenen Frischkohlen stauben
oder durch zufällige Vermehrung des Sauerstoffgehaltes im Vergasungsmittel, die
durch die Leitung a hei y, eingeführte reine Kohlenstoffmenge im Reststaul> geringer
werden sollte, so wird der Heizwert des Gases im Zug c2 schlechter und schlechter.
Dies stört aber in keiner Weise den Gang der Gesamtanlage. Der Heizwert des bei
1i austretenden Gases ändert sich nicht viel, da das Fördergas in der Leitung
1 2 nur einen kleinen Teil des Gesamtgases ausmacht. Wird die, Staubmenge
bzw. die Kohlenstoffmenge in der Leitung t so klein, daß im Zug c, nur noch eine
Verbrennung stattfindet, so wird eben die Förderung des frischen Kohlenstaubes finit
Rauchgasen vorgenommen. :\uch jetzt besteht in keiner Weise eine Gefahr für die
Sicherheit der Anlage. Der Heizwert wird wohl noch etwas schlechter, aber nicht
sehr wesentlich. Wenn nun die Reststaubmenge in der Leitung t, die bei y1 in den
Zug c2 eingeführt wird, oder der darin enthaltene Kohlenstoff so weit zurückgeht,
daß das bei d2 austretende Gas noch größere Sauerstoffmengen enthält, so besteht
auch in diesem Falle noch keine Gefahr für die Sicherlieit der Anlaige, denn dieses
Gas wird ja als Fördergas benutzt und kommt im Teil h des Gaserzeugers mit frischem
Kohlenstaub und frischem Vergasungsmittel zur Vergasung, d. h. also, der in der
Leitung 1, mitgeführte Sauerstoff wird mit zum Vergaser. benutzt. Dabei ist noch
zu erwähnen, daß bei der Kohlenstaubve basung der Kohlenstaub häufig mit Luft in:
den Gaserzeuger gefördert wird, woraus ersichtlich ist, daß mit der Förderung des
Frischstaubes mit dem Gas aus Zug c2 keine Gefahr verbunden ist. Dadurch, daß der
Kohlenstaul> im Zug c2 sehr weitgehend vergast wird, ist eine restlose Ausnutzung
.der Kohle gewährleistet. Im Falle von Rauchgasent:wicklung in c2 und auch bei \'orliandensein
gewisser Sauerstoffmengen in den Rauchgasen ist der restliche Kohlenstoa im Reststaub
des Bunkers bi nicht in Gas. sondern in `'Wärme verwandelt und im Abhitzekessel
k2 gewonnen worden.
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Es ist natürlich auch möglich, die fühlbare Wärme der Gase aus der
Nachvergasung dazu zu benutzen, entweder rekuperativ oder regenerativ den Frischstaub
oder das Vergasungsmittel anzuwärmen. In diesem Falle würde der restliche Kohlenstoff
im Reststaub noch zweckentsprechender als bei der in Fig. i dargestellten Einrichtung
wieder für den Prozeß nutzbar gemacht werden.
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Es ist auch möglich, den Reststaub aus Abscheider s1 ohne Speicherung
in einem Bunker sofort wieder in Aden Nachvergasungszug zu leiten. Weiterhin ist
es möglich, den Abhitzekessel des Hauptgasstromes hinter den Abscheider zu schalten,
so daß der Reststaub heiß in die Nachvergasung gelangt.
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Bei kleinen Anlagen wird man die beiden Abhitzekessel k1 und k2 zu
einem einzigen Kessel zusammenfassen und diesen Kessel zweizügig gestalten, und
zwar so, daß die Gase beider Züge voneinander getrennt bleiben.
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Der Gaserzeuger a der in Fig. a dargestellten Einrichtung ist stehend
angeordnet und durch die Mittelwand x, in zwei Teile geteilt. Durch die Leitung
f i tritt bei ei das Vergasungsmittel ein und durch die Leitung 1 2 das Fördergas,
beladen mit .dem Frischstaub aus dem Bunker b3. Den zweiten der beiden durch die
Scheidewand x1 voneinander getrennten Teile des Gaserzeugers a teilt, wie Fig. 3
erkennen l.äßt, eine zweite Wand x in die beiden Züge cl und c2. Das Gas aus dem
Zug c1, der die Hauptmenge des Gases führt, wird wieder durch den Abhitzekessel
k1 gekühlt, durch Entstawber s1 entstaubt und gelangt dann in dien Gasbehälter.
Der Staub aus si wird im Bunker bi gesammelt und ,dann durch die Leitung t bei yi
oben in den Zug c2 zwecks Nachvergasung eingeführt. Dabei wird durch die Leitung
f2 bei e2 neues Vergasungsmittel hinzugebracht. Die aus dem Zug c2 austretenden
Gase gehen durch Leitung 12 als Fördergas für den Frischstaub wieder in den Hauptteil
lt des Gaserzeugers.
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Unter Umständen ist es auch zweckmäßig, den Sauerstoffgehalt und die
Menge des Vergasungsmittels, das der Nachvergasung zugeleitet wird, etwas höher
oder niedriger zu halten als bei der Hauptvergasung, um die Temperatur einzustellen.
In diesem Falle wird Sauerstoff oder Luft entweder bei ei oder bei e2 nachgeladen.
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Das Verfahren kann angewendet werden entweder zur Erzeugung von Starkgas
oder Synthesegas, wenn mit Sauerstoff vergast wird, oder aber zur Erzeugung von
Schwachgas oder Generatorgas, wenn nur Luft für die Vergasung benutzt wird.
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Wesentlich für das Verfahren ist, daß die Staubdichte bei der Nachvergasung
in gewissen Grenzen beliebig eingestellt werden kann. Zum mindesten läßt sich eine
viel höhere Staubdichte in der Nachvergasung erzielen, als wenn der Reststaub im
Hauptgasstrom vollständig vergast werden würde.