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Verfahren zum Schwelen und Vergasen von aschenreichen Brennstoffen
Die Erfindung bezieht sich auf das Schwelen und Vergasen von aschenreichen Brennstoffen,
z. B. Ölschiefern und anderen Bitumen- oder ölhaltigen Gesteinen, Produkten der
Kohlenaufbereitung, wie Mittelprodukten oder Waschbergen oder anderen brennstoffhaltigen
Abfällen, z. B. Müll oder brennstoffhaltigen Aschen.
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Ölschiefer oder andere aschenreiche Brennstoffe hat man bekanntlich
schon dadurch verschwelt und vergast, daß eine Brennzone durch eine Brennstoffschicht
oder -säule zweckmäßig von oben nach unten hindurchgeführt wurde. Man arbeitete
z. B. in eisernen Schächten, in die der Brennstoff chargenweise eingebracht wurde.
Nach Zündung der Brennstoffoberfläche wanderte die Brennzone unter der Wirkung der
hindurchgesaugten oder hindurchgeblasenen Verbrennungsluft langsam im Schacht abwärts,
und es wurden aus den aus dem Schacht abziehenden Gasen die Schwelerzeugnisse gewonnen.
Das von den kondensierbaren Schwelerzeugnissen befreite brennbare Gas konnte in
beliebiger Weise verwertet werden.
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Bei diesem Verfahren speichert sich ein großer Teil der durch die
Reaktion erzeugten. Wärme in den, Brennstoffrückständen auf. Diese Wärme geht unausgenutzt
verloren und. gestaltet die Handhabung des Rückstandes bei der Entleerung und dem
Abtransport sehr schwierig. . Es ist schon vorgeschlagen worden, den Rückstand während
des Vergasungsvorganges durch Ein- oder Aufspritzen
von Wasser zu
kühlen. Hierdurch wird sowohl die Beherrschung der Vergasungstemperaturen als auch
die Handhabung des Rückstandes erleichtert. Ein ausreichendes Ablöschen des Rückstandes
erfordert je nach dessen Porosität aber oft erhebliche Wassermengen, die in, vielen
Fällen, z. B. bei Olschiefervorkommen in, wasserarmen Gegenden, nicht verfügbar
sind und die ohne wirtschaftlichen Vorteil aufgewendet werden müssen.
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Es wurde nun gefunden, daß die Wärme, die in dem Rückstand aufgespeichert
ist, der beim Schwelen aschenreicher Brennstoffe der eingangs genannten Art entsteht,
auch anderweitig abgeführt und dabei für den Vergasun@gsprozeß nutzbar gemacht werden.
kann. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß durch den Brennstoff, der z. B.
in einer Schicht oder Säule von mehreren Metern Höhe zur Anwendung gelangt, wechselweise
sauer stoffhaltige Vergasungsmittel und im. Verfahren erzeugtes Gas geleitet werden.
Es wird also beispielsweise nach der Zündung eine Stunde lang oder längere oder
kürzere Zeit durch Einleiten des sauerstoffhaltigen Vergasungsmittels Gas erzeugt,
wobei eine höhere Glutschicht an ausgebranntem Rückstand entsteht. Dann wird etwa
während, derselben oder einer längeren oder einer kürzeren Zeit ein Teil des erzeugten
und zweckmäßig von wertvollen Stoffen befreiten Gases vorteilhaft ebenfalls von
oben durch die Brennstoffschicht geleitet. Darauf wird wieder umgeschaltet, und
es werden die beschriebenen Vorgänge in derselben oder in abgeänderter Form fortlaufend
wiederholt. Ein Teil des erzeugten Gases geht also. bei dem Verfahren gemäß der
Erfindung gewissermaßen im Kreislauf durch die Vergasungszone und gegebenenfalls
die Kondensationseinrichtungen u. dgl. Es verlagert die im Rückstand aufgespeicherte
Wärme nach der Reaktionszone und der anschließenden, z. B. darunterliegenden Schwelzone.
Hierbei tritt infolge Reduktion von Kohlensäure und Wasserdampf, die im Kreislaufgas
vorhanden sind, eine Verbesserung des Heizwertes unter Vergasung von Kohlenstoff
ein. Der Heizwert des Gesamtgases wird dadurch gesteigert und durch die Ausnutzung
der Wärme des Rückstandes auch der kalorische Wirkungsgrad des Verfahrens verbessert.
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Bei Vergasung aschenreicher Brennstoffe, wie Ölschiefer, bei denen
es im geraden Durchgang des Vergasungsmittels nach der bisherigen bekannten Arbeitsweise
schwierig ist, einen Heizwert des Gases von mehr als 6oo WE/m3 zu erreichen, kann
mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens der Heizwert um zoo bis 300 WE/ms
gesteigert werden:. Durch diese Heizwerterhöhung wird die Verwendungsmöglichkeit
des Gases wesentlich verbessert und auch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht.
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Es ist beim Schwelen von Ölschiefern od. dgl. vorgeschlagen worden,
aus der Vergasungszone abströmendes Gas wieder in den Vergasungsvorgang einzuführen.
Da dies jedoch nicht in periodischer Folge geschah, sondern, das zugeführte Gas
mit den Vergasungsmitteln gemischt wurde, fand eine Verbrennung des zurückgeführten;
Gases mit dem Sauerstoff des Vergasungsmittels statt, und es wurden in diesem Fall
weder eine Kühlung des Rückstandes noch eine Verbesserung des Gasheizwertes, erzielt.
-Die Bildung brennbarer Gase bei dem Hindurchleiten des erzeugten Gases durch den
Brennstoff kann noch dadurch verbessert werden, daß dem Gas und gegebenenfalls auch
der Verbrennungsluft Wasser in, Dampfform oder in feiner Verdüsung zugegeben wird.
Dieses Wasser wirkt nicht allein kühlend auf den Rückstand, sondern infolge der
Wärmebindung durch die Wassergasreaktion auch kühlend auf den Verbrennungsvorgang
selbst und bremsend auf die Sinterung des Brennstoffbettes.
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Zweckmäßig kann mit dem Verfahren gemäß der Erfindung die Vernichtung
etwaiger phenolhaltiger Abwässer verbunden werden, z. B. derart, daß diese Abwässer
fein verdöst oder verdampft dem rückgeleiteten Gas zugegeben werden, wobei Phenol
und andere Geruchsstoffe, die diese Abwässer enthalten, in der Feuerzone vernichtet
werden. Auch das neue Verfahren kann vorteilhaft beim Schwelen und Vergasen in Schachtöfen
angewendet werden, in denen eine Brennzone zweckmäßig von oben nach unten durch
die zu Beginn des Verfahrens an der Oberfläche gezündete chargenweise in die Ofen
eingebrachte Beschickung geführt wird. Besteht eine derartige Anlage aus mehreren
Ofen, so kann zweckmäßig ein Teil der Ofen mit sauerstoffhaltigen Vergasungsmitteln:
betrieben und in einen anderen Teil der Ofen ein; Teil des erzeugten Gases durch
die Beschickung geleitet werden. In einer zweckmäßig durch Versuche zu ermittelnden
Reihenfolge kann dabei die periodische Umstellung der einzelnen Ofen oder der Ofengruppen
vom Arbeiten mit Vergasungsmitteln auf Blasen mit Kreislaufgas und umgekehrt erfolgen.
Bei dieser Arbeitsweise sind Gasspeicher für den Betrieb der Anlage nicht mehr unbedingt
erforderlich.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann aber auch in kontinuierlich
betriebenen, z. B. mit wandernder Brennstoffsäule arbeitenden Ofen angewendet werden.
In diesem Falle .ist eine Umstellung der Gasströme nicht mehr notwendig. Man kann
z. B. mehrere auf dem Weg des Brennstoffes durch den Ofen verteilte Gaseintrittsstellen
vorsehen und aus der einen oder aus einer Gruppe das Vergasungsmittel -und aus den
übrigen das Kreislaufgas kontinuierlich in den vorbeiwandernden Brennstoff leiten.
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Die Erfindung kann auch für das Schwelen und Vergasen von aschenreichen
Brennstoffen nach anderen bekannten Verfahren, z. B. das Schwelen und Vergasen von
Ölschiefern unter Tage etwa nach der Patentschrift 743 719, benutzt werden,
vorteilhaft in der Weise, daß eine vorgerichtete Vergasungskammer od. dgl. zunächst
gezündet und däß dann abwechselnd sauerstoffhaltiges Vergasungsmittel und Kreislaufgas
in den in Brand befindlichen, die Kammer od. dgl. füllenden Brennstoff geleitet
werden. Auch in diesem Falle wird eine wesentliche Steigerung des Heizwertes des
erblasenen
Gases und eine gute Kühlung der Vergasungsrückstände erzielt. Dies trägt ganz besonders
zur Erleichterung der bergbaulichen Arbeiten bei. Zum Beispiel gelingt es durch
die Erfindung, ein unter Umständen wochenlanges Weiterbrennen des Flözes wirksam
zu unterbinden.