DE86463C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

Vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zur Herstellung von Leucht- und Heizgas, welcher, soweit die Herstellung von Leuchtgas in Betracht kommt, die Erzeugung einer grofsen Menge Wassergas, die geeignete Carburirung desselben, die Reduction etwa gebildeter Kohlensäure, sowie die Fixirung des resultirenden Gases und Dampfes gestattet; ferner ist Vorkehrung getroffen, Um die für die Fixirung der Kohlenwasserstoffe geeignete Temperatur aufrecht zu erhalten, so dafs ein längerer, ununterbrochener Arbeitsgang ausführbar ist und während desselben eine Hitze unterhalten werden kann, welche für die Carburirung und Fixirung geeignet ist, d. h. nicht so hoch, dafs sie die Kohlenwasserstoffe zersetzt. Infolge dessen kann die für die Bildung eines Leuchtgases von hoher Leuchtkraft und gleichförmiger Beschaffenheit erforderliche Menge an Kohlenwasserstoffen auf ein sehr geringes Mafs herabgedrückt werden. ·

Die Bildung von Heizgas in grofser Menge und von verhältnifsmäfsig hoher Heizkraft im Vergleich zu den benutzten Materialien erfolgt ebenfalls, ohne dafs bei dessen Herstellung das häufige Wiederanheizen des Apparates erförderlich ist.

Fig. ι der Zeichnung zeigt den Apparat theilweise in Aufsicht, theilweise im Schnitt, der links gezeigte Apparattheil zeigt zwei Schnitte, und zwar der rechts von der Linie x-x gelegene Theil einen Schnitt nach Linie y -y (Fig. 2) und der links von der Linie x-x gelegene Theil einen Schnitt nach Linie τ^-\ (Fig. 3).

Fig. 2 ist ein Höhenschnitt nach Linie 2-2,
Fig. 3 ein Höhenschnitt nach Linie 3-3,
Fig. 4 ein Höhenschnitt nach Linie 4-4 und Fig. 5 ein Höhenschnitt nach Linie 5-5 der Fig. i.

Die beiden concentrischen Gehäuse A und B des Apparates bilden einen ringförmigen Körper, dessen innerer Hohlraum C unten bei d¹ durch den nicht dargestellten Unterbau und oben durch eine kreisförmige Platte c geschlossen ist. In diesen Hohlraum C mündet ein von einem Compressor kommendes Rohr d (Fig. 2). Der an die Platte c sich anschliefsende Aufsatz c¹ hat einen gröfseren Kopf c² von zweckmäfsig demselben Querschnitt wie der des Raumes C. Der ringförmige Theil des Apparates enthält Wände ab, die von den Mänteln A und B getragen werden. Diese Wände bilden eine Reihe von gewölbeähnlichen Kammern. Die Scheitel der senkrechten Gewölbe ε (Fig. 1) zweier angrenzenden. Kammern stofsen, entweder zusammen oder liegen dicht bei einander, so dafs sie dem innerhalb der Kammern, erzeugten Druck widerstehen können. Der Apparat enthält hiernach drei Generatoren F, G und H, einen Fixirer K und einen Dampfüberhitzer L. Durch geeignete Anordnung der verschiedenen Scheidewände kann die Gröfse dieser Kammern beliebig verändert werden. Es ist zweckmäfsig, einen grofsen Fixirraum im Fixirer K zu haben, während ein grofser Querschnitt oder ein grofses Fassungsvermögen der Generatoren nicht erforderlich ist. Die Construction der-Generatoren FG ist in der rechten

Hälfte der Fig. 3 und in Fig. 5 dargestellt. Sie enthalten in ihrem unteren Theile die Kohlenräume F¹ G¹ und in ihrem oberen Theile die Ueberhitzungskammern F*¹ G²; die Ueberhitzungskammer und der Kohlenraum sind durch Gewölbebogen / mit mittlerem Durchlafs f^l verbunden, der sich an einen Kanal /² im Gitterwerk der oberen Kammer zur Zuführung der Kohlen in die untere Kammer F¹ anschliefst. Direct über dem Kanal/² befindet sich die Kohlenspeisevorrichtung /³, welche durch eine Oeffnung in der Decke i der Kammer mit dieser in Verbindung steht, und unter dieser ist der Kohlenleittrichter i¹ aus feuerfesten Ziegeln angeordnet, der auf dem Gitterwerk der oberen Kammer ruht und das Brennmaterial durch den Kanal /² in die untere Kammer leitet. Wie Fig. 1 und 5 zeigen, erstreckt sich der feuerfeste Trichter i¹ nicht über die ganze Oberfläche des Gitterwerkes, sondern er läfst einen genügenden Raum frei, so dafs die in der unteren Kammer erzeugten oder aufsteigenden Gase zur Seite des Trichters in das Gitterwerk der oberen Kammer oder des Ueberhitzers gelangen können. Der Rost/* in der unteren Kammer ist, wie nachbeschrieben, so eingerichtet, dafs ihm Luft und Dampf zugeführt werden kann. Der Generator G mit Kohlenkammer G¹ und mit Gitterwerk ausgesetztem Ueberhitzer G² ist von genau derselben Construction wie der Generator F. Der sich an die Fixirkammer K anschliefsende Generator H (Fig. 2) hat gleichfalls die Form der Generatoren FG, jedoch keinen Ueberhitzer, sondern einfach einen länglichen Kohlenraum mit Kohlenbeschickungsvorrichtung am oberen Ende, da die von diesem Generator erzeugten Gase während ihres Laufes zu der Fixirkammer nicht überhitzt zu werden brauchen. Der in Fig. 1, 3 und 4 dargestellte Fixirer K hat im wesentlichen dieselbe Breite in radialer Richtung wie die Generatoren, jedoch eine gröfsere Ausdehnung in Richtung des concentrischen Ringraumes, da er sowohl zur Einführung des Oeles oder anderer Kohlenwasserstoffe als auch zur Fixirung. der in den verschiedenen Kammern erzeugten Gase bestimmt ist. Er enthält die Kokskammer K¹ in seinem unteren Theile und die Fixirkammer K} in seinem oberen Theile. Letztere ist mit Gitterwerk, ausgesetzt, welches von dem die Kokskammer überspannenden, mit Oeffnungen k¹ versehenen Gewölbebogen k getragen wird. Die Fixirkammer hat eine Speisevorrichtung/³ für. die Kohlen, einen mittleren, durch das Gitterwerk gehenden und über der Oeffnung k^l befindlichen Kanal k² und einen feuerfesten Beschickungstrichter z'¹ über dem Kanal k², ähnlich wie mit Bezug auf den Generator F beschrieben. Der Uebertritt der Gase geschieht durch Kanäle / Z¹ Z², welche die Generatoren F und G, die Generatoren F und H und den Generator H mit der Fixirkammer K in deren oberen Theil'en verbinden. Vom unteren Theile der Kokskammer K¹ gelangen die Gase durch eine Reihe von Kanälen /³ in der Scheidewand zwischen den Kammern KL in den unteren Theil der Kammer L (Fig. 2) und steigen durch das durchbrochene Gewölbe m in dieser empor. Ueber dem Gewölbe liegt das Gitterwerk m¹ und über diesem im oberen Theile des Ueberhitzers die Dampfüberhitzungsschlange wi²; m³ ist das Dampfzulafsrohr und Ot⁴ das den Dampf von diesem Ueberhitzer zu den anderen Kammern leitende Rohr. Das vom oberen Theile des Ueberhitzers L ausgehende Auslafsrohr M hat am oberen Ende ein Ventil Ai¹ (Fig. 1), durch welches die Verbrennungsproducte in die Atmosphäre entweichen können, während unterhalb dieses Ventils sich das Gasabsaugrohr Af² mit Ventil M³ abzweigt, durch welches die Gase zum Scrubber, Speisewassererhitzer oder in irgend eine sonst geeignete Kammer η gelangen. Die verschiedenen Kammern des Apparates sind mit geeigneten Thüren versehen, welche zur Beschickung von Brennmaterial, zum Auszug der Asche oder zur Vermittelung des Zuganges zu den verschiedenen Ofentheilen benutzt werden können, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Von dem Kopf c² des Aufsatzes c¹ (Fig. 1 und 2) gehen Rohre für die Zuführung von Luft nach den verschiedenen Kammern. Dieser Aufsatz ermöglicht,, die Ventile der Rohre in leicht zugänglicher Lage anzuordnen. Die von diesem Kopf c² nach unten führenden Rohre erstrecken sich durch die Platte c in den Raum C und treten durch die Ofenwände in die verschiedenen Kammern. So führt das Rohr ρ (Fig. 3) zum Boden der Kammer F¹, das Rohr ρ¹ zum oberen Theile derselben unterhalb des Gewölbes / und das Rohr ρ² zum oberen Theile des Ueberhitzers F^% (Fig. 2 und 3). In Fig. 3 ist das Rohrj?¹ abgebrochen, in Fig. 2 aber voll gezeichnet. Aehnliche Rohre führen an annähernd denselben Punkten in die verschiedenen Generatoren, so dafs beim Erhitzen der Oefen die Luft auf den Boden der Kohlenräume, zu den oberen Enden derselben und zu den oberen Enden der Ueberhitzer geleitet werden kann. Die Ventile p³ dieser verschiedenen Rohre sind um den Aufsatz c¹ herum angeordnet. Die Zufuhr der Luft zu dem Apparat geschieht lediglich durch den Luftbehälter C, welcher die Luft von einem Compressor empfängt; die Luft steigt in dem Behälter empor, wird hierbei erhitzt und tritt¹ durch den Aufsatz c¹, den Kopf c² und durch die verschiedenen Rohre in die verschiedenen Theile des Apparates. Das Rohr m⁴, welches den überhitzten Dampf von· der Schlange m? ableitet, steht mit dem unmittelbar unter dem

Kopf c² um c¹ herum gelagerten Rohr r in Verbindung; von letzterem zweigen sich die erforderlichen, in die verschiedenen Generatoren an geeigneten. Punkten mündenden Dampfleitungsrohre r¹ (Fig. 2) ab, welche durch die Platte c des Luftbehälters hindurchtreten und .an leicht zugänglichen Stellen des oberen Theiles des Behälters mit Regelventilen r² versehen sind.

Wie oben erwähnt, werden in der Regel, gemäfs Fig. 1, zwei Satz solcher Apparate benutzt, welche je nach Belieben entweder abwechselnd oder gleichzeitig bethätigt werden können und welche beide mit demselben Aufspeicherungsbehä'lter durch geeignete absperrbare Verbindungen communiciren. Die Construction des Apparates ist zweckmäfsig eine derartige, dafs das Absaugrohr in einen einfachen Scrubber oder in einen Apparat von anderer Form führt, in welchem die Gase gekühlt werden und, wenn erforderlich, die Hitze zur Speisewassererwärmung oder zur Dampferzeugung nutzbar gemacht wird. Beispielsweise können diese Rohre mittelst eines oben in den Scrubber eintretenden und unten im Wasser offenen Rohres durch den Scrubber oder Speisewassererhitzer oder durch einen Dampfkessel führen. Ein Apparat dieser Art ist in Fig. 1 mit η bezeichnet. Die Gase werden dann von hier, je nach Erfordernifs, zu Scrubbern oder Reinigungsvorrichtungen geführt.

Behufs Gaserzeugung werden . die verschiedenen Generatoren mit Kohlen beschickt und allmählich erhitzt, indem man entweder den gewöhnlichen Luftstrom durch Oeffnen der unteren Thüren, der oberen Auslässe, sowie der Beschickungsöffnungen der verschiedenen Kammern, oder einen Luftstrom mittelst der oben beschriebenen Rohre zulä'fst und diese Erhitzung fortsetzt, bis eine erhitzte Kohlenmasse gebildet ist und es wünschenswert!} erscheint, den Rest des Apparates anzuheizen, in welchem Falle die Thüren geschlossen werden und das Einblasen von Luft unter geeignetem Druck fortgesetzt wird. Die Luft wird den verschiedenen Kammern an geeigneten Punkten zugeführt, so dafs das in den Kohlenkammern erzeugte Generatorgas innerhalb des Gitterwerks der Ueberhitzer der Generatoren FG entzündet wird und durch die Kanäle /1¹ in den Generator H hinüberzieht. Das in dieser Kammer gebildete Gas wird durch den Zulafs von Luft am oberen Ende der Kammer entzündet und Kohlen durch die Beschickungsvorrichtungen f^a den verschiedenen Kohlenkammern zugeführt, bis in denselben eine geeignete entzündete Kohlenmasse sich gebildet hat. Inzwischen treten die erzeugten Gase in den Fixirer K über und ziehen hernieder <lurch den vorher mit Koks durch die Vorrichtung f³ gefüllten Raum k¹, wo sie die Koksmasse auf einen für die Gaserzeugung geeigneten Grad erhitzen.

Es mufs bemerkt werden, dafs nur die heifsen Producte der vollkommenen Verbrennung durch die Koks- oder Kohlenmasse herniedergeführt werden, dafs hierin zweckmäfsig keine Verbrennung stattfindet, sondern dafs die heifsen Producte der vollkommenen Verbrennung nur die Erhitzung der Koksmasse durch directe Berührung mit derselben und deren Poren zu bewirken haben. Es wurde gefunden, dafs auf diese Weise der Koks auf den erforderlichen Hitzegrad gebracht wird, ohne verzehrt zu werden, und daher die Koksmasse in der Fixirkammer viel länger ausreicht, als wenn sie durch ihre eigene Verbrennung erhitzt würde, was, vom ökonomischen Standpunkte aus betrachtet, bei der Gaserzeugung wichtig ist. Die heifsen Producte ziehen dann in die Kammer L über, die unverbrannten Theile der Producte werden hierin unter Zuführung eines Luftstromes verbrannt, steigen durch das Gitterwerk m¹ empor, umspülen die Dampfüberhitzerschlange w² und entweichen durch Auslafsrohr M. Dies wird so lange fortgesetzt, bis der ganze Apparat den für Gaserzeugung geeigneten Zustand angenommen hat. Die Kohlen in den verschiedenen Kohlenkammern der Generatoren FGH werden auf diese Weise in hochglühenden Zustand versetzt, das Gitterwerk der Gasüberhitzer F² G² und der Kammer K², sowie das Gitterwerk m¹ ebenfalls hoch erhitzt, während der Koks in der Kammer K¹ in den für die Fixirung der Gase geeigneten Zustand übergeführt wird. Darauf wird Dampf in den Generator H gelassen, steigt durch das glühende Brennmaterial auf und bildet Wassergas, welches, ohne überhitzt zu werden, in den Fixirer K übertritt.

Das OeI oder ein anderer Kohlenwasserstoff - wird durch Rohr S (Fig. 1) in den oberen Theil des Fixirers oberhalb des Gitterwerke.s eingeführt (gewünschtenfalls mittelst Dampfdüse), verdampft und, indem er sich mit dem in dem Generator H erzeugten Wassergas vereinigt, zunächst in dem Gitterwerk der Kammer K² und dann innerhalb der erhitzten Koksmasse der Kammer' K¹ fixirt. In dieser Kammer wird die Gaserzeugung vollendet; das Gas strömt von hier aus in den Dampfüberhitzer L, von dort zunächst in das Absaugrohr M² und schliefslich in den Scrubber oder einen Speisewassererhitzer und in den Sammelbehälter. Dies wird eine, beträchtliche Zeit lang fortgesetzt. Infolge der grofsen Masse des Kohlenkörpers im Generator H kann eine grofse Menge Gas erzeugt werden und der Dampf, wenn gewünscht, an verschiedenen Punkten in der Höhe des Kohlenkörpers in den Generator eingelassen werden. Zu geeigneter Zeit wird Dampf in die Kohlenkammer F¹ eingelassen,

der bei Berührung mit den glühenden Kohlen Wassergas bildet, welches in den Gasüberhitzer F² strömt, dort überhitzt wird und dann durch die Kanäle Z¹ durch den oberen Theil des Generators H in die Fixirkammer K strömt. Das Gas wird somit vor der Oeleinführung durch Rohr ί überhitzt und wirkt zum grofsen Theil durch seine eigene Hitze fixirend auf die Gase. Zu geeigneter Zeit wird Dampf auch in die Kohlenkammer G¹ und den Generator G zugelassen, die gebildeten Gase in dem Ueberhitzer G² überhitzt, von wo sie durch die oberen Theile der Generatoren F H in die Fixirkammer K übertreten.

Die Gase werden, wie oben beschrieben, vor der Oeleinführung überhitzt und tragen so zur Fixirung der Gase bei. Durch das während des letzteren Theiles des Arbeitsganges bewirkte Ueberhitzen der Gase wird die zum Fixiren dienende Hitze des Apparates durch die Hitze der Gase selbst unterhalten. Es kann auf diese Weise viel langer Gas erzeugt werden, als wenn die Gase nicht überhitzt wären, und es wird eine gleichförmigere und gleichmäfsigere Gasmenge erhalten. Während dieser ganzen Operation ziehen die Gase durch den Dampfüberhitzer, wobei die für die Ueberhitzung des Dampfes erforderliche geeignete Wärme durch die Wiedererhitzung der Gase in dem, wie beschrieben, vorher erhitzten Würfelwerk m¹ erhalten wird.

Wenn der Apparat unter den für Gaserzeugung geeigneten Grad abgekühlt ist, wird der Dampf abgesperrt, das Ventil M^s geschlossen, das Auslafsventil M¹ im Rohre M geöffnet und der Apparat angeheizt unter Eintritt von Luft zu den verschiedenen Generatoren und Ueberhitzern; da die in den Luftbehälter C eingeführte und innerhalb des Apparathauptkörpers circulirende Luft in innige Berührung mit den Wänden des letzteren gebracht wird, so nimmt sie, bevor sie in die verschiedenen Kammern eingeführt wird, einen beträchtlichen Wärmegrad an, welcher sie befähigt, das schnellere Anheizen der Kammern und eiiie bessere Verbrennung sowohl der Kohlen als auch der erzeugten Gase zu bewirken, was in Bezug auf Zeitersparm'fs beim schnellen Anheizen des Apparates während des nächsten Arbeitsganges in der Gaserzeugung von besonderer Wichtigkeit ist. Die an einem leicht zugänglichen Orte gelagerten verschiedenen Luft- und Dampfregelventile können ohne Schwierigkeit bedient werden. Während des Arbeitsganges der Gasherstellung kann das Auslafsventil c² geöffnet sein, um übermäfsigen Druck im Luftbehälter oder Ueberhitzung desselben zu verhindern.

Um in dem beschriebenen Apparat Heizgas herzustellen, wird nach dem richtigen Anheizen der verschiedenen Apparatkammern das Einblasen der Luft in zwei der Generatoren fortgesetzt; die aufsteigenden Gase bewirken die Erhitzung der Gasüberhitzer in den oberen Theilen derselben, wie F'¹ und G², während in den anderen Generator H Dampf gelassen wird. Das vereinigte Wassergas und Generatorgas strömt in die Fixirkammer K'², in welche OeI in gewünschten Mengen durch Rohr s zum Carburieren der Gase eingelassen wird, wenn carburirtes Heizgas gebildet werden soll. Die Gase werden durch das Gitterwerk und durch die Koksmasse 'herniedergezogen, durch den Dampfüberhitzer L geführt, von wo sie in das Absaugrohr M'² gelangen. Zu Zeiten, wo einer der Generatoren eine zu hohe Hitze angenommen hat, wird Dampf zu diesem gelassen und der Dämpfeintritt zu demjenigen Generator, welchen der Dampf bis dahin durchströmt hat, abgesperrt. Zu letzterem Generator wird Luft zugelassen und der Arbeitsgang fortgesetzt. Zwei von den Generatoren werden mit einem Luftstrom und der andere mit einem Dampfstrom gespeist (nöthigenfalls kann dies auch geändert werden). Das erzeugte Wassergas passirt in seinem Laufe den Gasüberhitzer im oberen Theile jenes Generators, um - überhitzt zu werden, so dafs sämmtliche Gase die Fixirkammer in einem erhitzten Zustande passiren, welcher zur Unterstützung ihrer Fixirung genügt. Die Generatorgase haben von Natur aus eine hohe Hitze, während das Wassergas überhitzt wird; es wurde gefunden, dafs die hohe Hitze der Gase die Fixirkammer für lange Zeit auf der für die Fixirung der eingeführten Kohlenwasserstoffe erforderlichen Temperatur erhält. Behufs Gewinnung von Heizgas erhält der Generator H einen Ueberhitzer, der denen der Generatoren F und G ähnlich ist, durch das Generatorgas erhitzt wird und das darin gebildete Wassergas überhitzt.

Der oben beschriebene Apparat hat den Vortheil der gedrungenen Form, so dafs eine grofse Menge Gas auf einem verhältnifsmäfsig sehr kleinen Raum erzeugt werden kann, und sämmtliche Generatoren, Fixirkammern u. s. w. können von grofser Bodenfläche sein. Gleichzeitig kann der. Apparat mit geringen Kosten hergestellt werden, da die zwei concentrischen Metallblechmäntel die Träger des ganzen Apparates bilden und der mittlere Cylinder gleichzeitig als Mantel des mittleren Luftbehälters dient. Diese Theile lassen sich mit viel geringeren Kosten herstellen, als bei solchen Oefen, bei welchen getrennte Generatoren oder andere Ofentheile je von einem besonderen Metallblechmantel eingeschlossen sind. Infolge der vorteilhaften Lufterhitzung, ferner infolge der günstigen Lagerung der zur Bethätigung der verschiedenen Kammern nöthigen Ventile innerhalb eines kleinen Raumes entsteht nur wenig Arbeit bei der Bedienung der Anlage.

Durch die beschriebenen Operationen kann eine grofse Gasmenge von gleichförmiger Beschaffenheit und mit geringen Kosten erhalten werden, ohne dafs ein häufiges Anheizen des Apparates erforderlich wird.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Apparat zur Erzeugung von Heiz- und Leuchtgas, gekennzeichnet durch einen mittleren cylindrischen Luftbehälter (C) und ein diesen umgebendes ringförmiges Gehäuse, wobei der Raum zwischen Behälter und Gehäuse zu Gasgeneratoren (FG H), einer Fixirkammer (K) und einem verticalen Dampfüberhitzer (L) ausgebildet ist.
   Eine Ausführungsform des unter ι. genannten Apparates, dadurch gekennzeichnet, dafs der Luftbehälter (C) mit den Gaserzeugungskammern durch Luftrohre (p) in Verbindung steht, welche zunächst zu Ventilen (p^s) oberhalb des Luftbehälters und dann durch diesen hindurch zu den Gasgeneratoren führen, sowie durch ein mit einem Dampfüberhitzer verbundenes ringförmiges Rohr(r), dessen Abzweigungen sich ebenfalls durch den Behälter (C) erstrecken.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.