DE879448C

DE879448C - Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von heizkraeftigem Brenngas aus Brennstaub

Info

Publication number: DE879448C
Application number: DEK5958D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1941-09-02
Filing date: 1941-09-02
Publication date: 1953-06-11

Description

Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von heizkräftigem Brenngas aus Brennstaub Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Brenngas aus staubförmigen Brennstoffen, wie Koks und Kohlenstaub, durch Vergasen des Kohlenstoffs in der Schwebe mit Luft und endotlierin reagierenden Vergasungsmitteln, wie überhitztem Wasserdampf und Kohlensäure.
Es ist bekannt, staubförmige Brennstoffe in Strahlform mit Luft zu verbrennen und dann Wasserdampf einzuleiten, welcher mit dem im Überschuß zugeführten Brennstoff unter Wassergasbildung und entsprechender Temperaturerniedrigung reagiert. Hierbei haben die den Verbrennungsraum verlassenden Medien vor der Reaktion mit Wasserdampf nur eine Temperatur von etwa z2oo bis r3oo°. Es entstehen daher unzulässige Mengen an Kohlensäure, so daß der Heizwert des Reaktionsgases entsprechend gering ist.
Es ist auch schon bekannt, den Brennstaub mit einem Teilstrom der Vergasungsmittel (Luft und Wasserdampf) in den Reaktionsraum einzuführen und sekundär weitere Mengen von Dampf oder Luft zuzuführen. Das sekundär zugeführte Vergasungsmittel kann dabei in einem in den Wänden des Gaserzeugers eingebauten rekuperativ en Vorwärmer vorerhitzt werden.
Demgegenüber besteht gemäß der Erfindung der zum Einblasen des Brennstaubes dienende Teilstrom im wesentlichen nur aus Luft, und die restliche Luft sowie die übrigen Vergasungsmittel (Wasserdampf, Kohlendioxyd) werden vor Einführen in die Reaktionskammer regenerativ auf mindestens iooo° vorerhitzt. Erst dadurch gelingt es, die Bildung unzulässiger Mengen von Kohlensäure so weit herabzudrücken, daß ein Brenngas von hohem Heizwert entsteht. Es kommt nach der Erfindung nicht darauf an, daß das zum Einblasen des Brennstaubes benutzte Mittel ausschließlich aus exotherm reagierenden Reaktionsteilnehmern besteht, sondern daß das Einblasemittel als ganzes gesehen eine exotherme Reaktion bzw. eine wesentliche Wärmeentwicklung in der Anfangszone der Vergasungskammer hervorruft.
Dadurch, daß bei dem Verfahren nach der Erfindung der Brennstaub mit kalten Vergasungsmitteln in die Reaktionskammer eingeblasen wird, ist es möglich, die exotherme Reaktion innerhalb des Reaktionsraumes in ausreichendem Abstand von der Misch- und Einblaseeinrichtung und der Wandöffnung beginnen zu lassen. Der Beginn der Reaktion bzw. der Abstand der exothermen Reaktionszone von -der Misch- und Einblaseeinrichtung läßt sich dabei durch zweckmäßige Bemessung der Strömungsgeschwindigkeit und der Temperatur des Einblasemittels leicht und genau einhalten.
Für die Vergasung von bituminösen backenden Brennstäuben, wie z. B. Steinkohlenstaub, ergibt sich aus der Einblasung mit kalten oder-nur mäßig vorgewärmten Vergasungsmedien der Vorteil, daß eine gute Aufteilung des Brennstaubes im Reaktionsraum noch- vor Einsetzen der Entgasung bzw. der Entwicklung klebender, bituminöser (teeriger) Stoffe auf der Oberfläche der einzelnen Staubkörner herabgeführt wird. Ein derartiger Vorgang kann in zusammengeballtem Staub dazu führen, daß die Staubkörner durch Verkokung des ausgetriebenen Bitumens fest aneinanderhaften; wodurch die für die Reaktion mit den gasförmigen Vergasungsmitteln zur Verfügung stehende Gesamtoberfläche- des Brennstaubes herabgesetzt und damit die anshließende Vergasung empfindlich- erschwert wird.
Eine mäßige Anwärmung der zum Einblasen des Brennstaubes dienenden Mittel ist unter Umständen vorteilhaft; sie darf jedoch namentlich bei der Vergasung bituminöser backender Kohle nicht so weit getrieben werden, daß die Flammenbildung oder auch nur die Entgasung schon in dem Misch-und Einblasekanal einsetzt.
Ist ein Brennstaub mit gebundenem Wasser zu verarbeiten,- z. B. Staub aus Braunkohle, so kann der 'Wassergehalt des Brennstaubes zur Regelung des- Reaktionsverlaufes an Stelle eines besonderen Wasserdampfzusatzes zum Einblasegemisch ausgenutzt werden.
Schließlich erstreckt sich die Erfindung noch auf eine neuartige Ausbildung des Vergasungsraumes, dessen wesentliches Kennzeichen darin besteht, daß er die Form eines abgestumpften Kegels hat, an dessen kleinerer Stirnseite der Brennstaub durch eine oder vorteilhaft mehrere unabhängig voneinander arbeitende Düsenöffnungen eingeblasen wird. Die kegelige - Form des Reaktions- oder Vergasungsraumes ergibt den wesentlichen Vorteil, daß der freie Kammerquerschnitt in allen Zonen genau dem durchfließenden Gasvolumen angepaßt ist. Dadurch ist es möglich, auch für die unter starker Volumenvergrößerung der Gasmasse vor sich gehenden endothermen Vergasungsreaktionen eine ausreichende Reaktions- oder Verweilzeit des Staub-Gas-Gemisches in dem hocherhitzten Reaktionsraum zur Verfügung zu stellen.
In der Zeichnung ist in Abb. i ein senkrechter Längsschnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Staubvergaser dargestellt, während Abb. 2 einen senkrechten Querschnitt gemäß Linie II-II in Abb. i wiedergibt, Der Staubvergaser besitzt einen Reaktionsraum i, der im wesentlichen die Form eines abgestumpften Kegels hat. . Der Reaktionsraum i wird -von feuerfestem Mauerwerk 2 oder einer geeigneten Stampfmasse gebildet. Das Mauerwerk 2 ist außen von dem Gehäuse 3 umgeben.
In der kleineren Stirnwand q. des Vergasers sind eine oder .mehrere düsenartige Öffnungen 5 vorgesehen, die zum Einführen des zu vergasenden Brennstaubes dienen.
Der Brennstaub gelangt aus dem Vorratsbunker 6 mittels einer Förderschnecke 7 in ein von einem Regulier- und Absperrorgan beherrschtes Fallrohr 9, das unten in eine Misch- und Einblaseeinrichtung mündet. In diese wird durch Rohrleitung i i ein Strom von exotherm mit dem Kohlenstoff reagierenden Vergasungsmitteln mit hoher Geschwindigkeit eingeführt, die durch den Regler 12 eingestellt werden kann. Der Brennstaub wird von dem mit hoher Geschwindigkeit in die Einrichtung io eintretenden Gasstrom erfaßt, fein aufgeteilt und in diesem -Zustand durch die öffnung 5 in den Vergasungsraum i eingeblasen, wobei ihm vorteilhaft durch schraubenförmige Leitbleche 13 od, dgl. eine Drehbewegung erteilt wird, die- die Bildung einer schraubenlinienförmigen Gasbewegung im Reaktionsraum i einleitet bzw. unterstützt In der einen Längswand des Vergasungsraumes i sind eine Reihe von düsenartigen Öffnungen 14 bzw. 15 vorgesehen, die, wie aus Abb. 2 ersichtlich, annähernd tangential in den Vergaserraum münden. Die Düsen 14 und 15 gehen von Verteilkanälen 16 aus, :die je einen Anschluß 17 haben.
Die Düsen 14 dienen vorzugsweise dazu, an demjenigen Ende des Vergasungsraumes i, an dem der Brennstaub eintritt, weitere Mengen von exotherm reagierenden Medien einzuführen, die jedoch im Gegenstz zu den durch die Rohrleitung i i zugeführten- Einblasemitteln hoch vorgewärmt sind. Hierzu mag ein regenerativer Gaserhitzer od. dgl. benutzt werden, der jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Vorwärmung mag iooo° oder mehr betragen.
Durch die übrigen Düsen 15 wird in den Vergaserraum i das endotherm mit Kohlenstoff reagierende Vergasungsmittel öder - Vergasungsmittelgemisch eingeführt. Auch dieses wirrt hoch vorgewärmt, beispielsweise auf iooo° .oder mehr. Durch die tangentiale Anordnung der Düsen 14, 15 ergibt sich im Vergasungsraum i die bereits e Gasbewegung. rwi hnte schraubenlinienförmige Hierdurch wird der eingeführte Brennstaub derart längere Zeit im Vergasungsraum i in Bewegung gehalten, daß er restlos ausreagieren kann. Die anfallende Asche wird in flüssiger Form gegen die Wand des Vergasungsraumes i geschleudert und fließt von dort zu der an dessen tiefster Stelle vorgesehenen Schlackenablauföffnung 18.
Das erzeugte Nutzgas wird durch die in der größeren Stirnwand i9 des Vergasungsraumes vorgesehene mittlere Öffnung 2o abgezogen.
Oberhalb der Schlackenablauföffnung i8 ist schließlich noch eine mittels Deckel 21 verschließbare Öffnung 22 vorgesehen, durch die der Ablauf der flüssigen Brennstaubasche überwacht werden kann.
An den Nutzgasaustritt 2o schließen sich die erforderlichen Gaskühl- und -reinigungseinrichtun-Zen an, die jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Brenngas aus staubförmigen Brennstoffen, wie Koks-oder Kohlenstaub, durch Vergasen in der Schwebe mit Luft und überhitztem Wasserdampf, wobei der Brennstaub mittels eines Teilstromes der Vergasungsmittel in die Reaktionskammer eingeblasen und das eingeblasene Gemisch innerhalb der Kammer mit der vorgewärmten Restmenge der Vergasungsmittel umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Einblasen des Brennstaubes dienende Teilstrom im wesentlichen nur aus Luft besteht und die restliche Luft sowie die übrigen Vergasungsmittel (Wasserdampf, Kohlendioxyd) vor Einführung in den Reaktionsraum regenerativ auf mindestens iooo° vorerhitzt werden.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Reaktionsraum in Form eines mit waagerechter Achse angeordneten abgestumpften Kegels, in dessen kleinerer Stirnwand ein oder mehrere Brentistaubeintritte vorgesehen sind, in dessen größerer Stirnwand der Gasabzug liegt und in dessen kegeliger Wandung düsenartige Eintritte für die gas- bzw. dampfförmigen Reaktionsteilnehmer derart angeordnet sind, daß im Reaktionsraum eine schraubenlinienförmige Gasbewegung hervorgerufen wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 5 i i 658, 569 211, 571 168, 58o 566, 682 034; österreichische Patentschrift Nr. 149 358; britische Patentschrift Nr. 464 o32.