DE875558C

DE875558C - Verfahren zur Erzeugung von Wassergas aus staubfoermigen Brennstoffen

Info

Publication number: DE875558C
Application number: DEK4355D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1942-09-15
Filing date: 1942-09-15
Publication date: 1953-05-04

Description

-Verfahren zur Erzeugung von Wassergas aus staubförmigen Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Wassergas od. dgl. durch Umsetzen staubförmiger Brennstoffe in der Schwebü mit Sauerstoff (Luft, und Wasserdampf.
Die Vergasung staubförmiger Brennstoffe in der Sch@veb(, mit Sauerstoff und Wasserdampf ist an sich beispielsweise durch die österreichische Patentschrift 149358 bekannt. Bei den bekannten Verfahren wird der Brennstoff vorteilhaft zunächst mit einer beschränkten Menge Sauerstoffgas Luft), das gleichzeitig auch als Fördermittel ausgenutzt werden kann, in einem auf hoher Temperatur gehaltenen Reaktionsraum umgesetzt. Zu diesem Zweck kann der Brennstoff mittels des Sauerstoffgases durch eine Düse in den heißen Reaktionsraum eingeblasen werden. Bei der stark exoth.ermen t msetzung des Sauerstoffes mit dem Kohlenstoff entsteht ein kohlenoxydreiches Gas. Der nicht umgesetzte `Bretmst,aub wird durch die frei werdende Reaktionswärme hoch erhitzt. Auf die Reaktionsprodukte läßt man dann innerhalb des Reaktionsraumes Wasserdampf einwirken, wodurch Wassergas gebildet wird.
Wesentlich für die Wirtschaftlichkeit eines Wassergasverfahrens ist bekanntlich der 'Wasserdampfzersetzungsgrad, der angibt, wieviel von dem zugeführten Wasserdampf für die Wassergasbildung verbraucht wird bzw. wieviel des zugeführten Wasserdampfes uniersetzt aus dein Gaserzeuger mit den gebildeten Reaktionsgasen entweicht. Normale Wassergaserzeuger, die mit stückigen Brennstoffen, z. B. Koks, beschickt werden, ergeben einen Wasserdampfzersetzungsgrad von etwa 35 bis 4oo,'o.
Ein wesentlicher Mangel der bisher bekannten Verfahren zur Erzeugung von Wassergas aus Brennstauben durch Vergasen in der Schwebe liegt in dem sehr geringen Wass-erdampfzersetzuiigsgrad, der meist weit unter 300/0 liegt. Um den Wasserdampfzersetzungsgrad zu verbessern, hat man schon vorgeschlagen, -die Reaktionsräume zu vergrößern, so daß Brennstaub und Wasserdampf längere Zeit miteinander in Berührung bleiben können. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auf diesem Wege eine nennenswerte Verbesserung der Wassergasbildung bzw. des Wasserdampfzersetzungsgrades nicht zu erreichen ist.
Es wurde nun gefunden:, daß dann, wenn der Brennstaub mit einem Gehalt an Feinstmehl unter o,o6mm Korngröße von 4oo;ö und mehr angewandt und der Wasserdampf regenerativ auf eine Temperatur oberhalb 1200° vor Inberührungbringen mit den Reaktionsprodukten der Primärumsetzung vorerhitzt wird, der Wasserdampfzersetzungsgrad bei der Wassergasbildung leicht üb_ er 400/6 gesteigert werden kann.
Der Gehalt an Feinstmehl, welcher im Einzelfall einzuhalten ist, hängt einerseits von der ReaktIonsfähigkeit -des zu verarbeitenden _ Brennstoffes und andererseits von der Temperatur ab; auf die der Wasserdampf vorerhitzt werden kann. Umgekehrt hängt die genaue Vorerhitzungstemperatur des Wasserdampfes von dem Gehalt des Brennstaubes an Feinstmehl ab.
Für eine bituminöse Ruhrkohle lag der günstige Gehalt an Feinstmehl bei etwa 6o%, wenn der Wasserdampf auf eine Temperatur von etwa i,-,5o' vorerhitzt wurde. Unter diesen Umständen wurde ein Wasserd=pfzers,etzungsgrad von 85% erreicht. Bei einem niedrigeren Gehalt an Feinstmehl, :etwa von 4o%, ergab sich immer noch ein Wasserdampfzersetzungsgrad von 550/0.
Bei der angegebenen Arbeitsweise wurden etwa 9o bis 95% des zugeführten Kohlenstoffes im Brennstaub in gasförmige Bestandteile umgewan-,delt. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darauf zu achten, daß die Umsetzung zwischen Wasserdampf und Brennstaub bei genügend hoher Temperatur -vor sich geht. Dies bedingt einen ausreichenden Schutz der Reaktionskammer gegen Wärmeverluste. Ferner muß bei ;der Umsetzung des Sauerstoffgases (Luft) mit dem Brennstaub die Reaktion so geführt werden, daß eine ,genügend große Wärmemenge - frei wird, um den Restbrennstaub auf die Reaktionstemperatur zu erhitzen und um die Wärmeverluste zu @decken. Es ist allerdings auch möglich, einen Teil der b:enörtigten Wärme durch ein hoch erhitztes Spülgas in den Gasterzeuger einzuführen.
"Die. Erhitzung des Wasserdampfes auf de erwähnten hohen Temperaturen geschieht vorzugsweise in regenerativen Gaserhitzern, die durch Verbrennen von Heiigas aufgeheizt werden. Diese Gaserhitzer können auch zur Erhitzung des erwähnten Spülgases ausgenutzt werden.
Bei der Staubvergasung muß zur Erhitzung des Gaserhitzers in, der Regel ein Teil des erzeugten Wassergases abgezweigt werden. Für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bzw. für die Gasausbeute ist es daher von entscheidender Bedeutung, die benötigte Menge an überhitztem Wasserdampf zu vermindern. Die außergewöhnliche Steigerung des Wasserdampfzersetzungsgrades, die man durch Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre erreichen kann, macht es möglich, die regenerativen Gas- bzw. Dampfüberhitzer in wesentlich kleineren Ausmaßen auszulegen als bisher. Entsprechend sinken auch die Betriebskosten der Anlage bzw. die Menge Heizgas, die zur Aufheizung der Erhitzer benötigt wird.
Als Beispiel mag :erwähnt sein, .daß bei einer stündlichen -Vergasung von i o t staubförmiger Steinkohle (Gasflammkohle) bei ein-cm Wasserdampfzersetzungsgrad von :etwa 300/0 5 i 5o Nm3 Heizgas zur Beheizun,g der Dampfüberhitzer benötigt werden. Die Ausbeute an Nutzgas beträgt in .diesem Fall 22 070 NTm3.
Bei :einem Wasserdampfzersetzungsgrad von 6o @/o sinkt der Haizgasbedarf auf 268o Nm3/h und bei einem Wasserdampfzersetzungsgrad von 850/0 auf 2ooo Nm3/h. Entsprechend steigt die Nutzgaserzeugung bei 6o% Wasserdampfzersetzungsgrad auf 24 54o Nm3/h und bei 85% auf 25 22oNm3/h.
Die Gesamterzeugungskosten für das Wassergas aus Staubkohle sind aus den dargelegten Gründen bei Anwendung der Erfindung :erheblich geringer, und zwar sowohl hinsichtlich der Anlage- wie auch der Betriebskosten,

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Erzeugung von Wassergas od. dgl. durch Umsetzen staubförmiger Brennstoffe in der Schwebe mit Sauerstoff (Luft) in beschränkter Menge und danach mit überhitztem Wasserdampf in einem auf hoher Temperatur gehaltenen Reaktionsraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstaub mit einem Gehalt an Feinstmehl unter o,o6mm Korngröße von 40% und mehr angewandt und der Wasserdampf regenerativ auf eine Temperatur oberhalb i2oo° vor Inberührungbringen mit .den Reaktionsprodukten der Primärumsetzung vorerhxtzt wird. Angezogene Dmuckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 616466; österreichXsche Patentschriften Nr. 114 040, 149 358,. Dr.-Ing. Paul D o 1 c h , Wassergas, Leipzig 1936, S.34.