DE880623C

DE880623C - Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Kohlenstaub

Info

Publication number: DE880623C
Application number: DESCH6308A
Authority: DE
Inventors: Hans Schmalfeldt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-04-10
Filing date: 1951-04-10
Publication date: 1953-06-22

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Kohlenstaub Bei der Vergasung von Kohlenstaub mit sauerstoffhaltigen Gasen besteht, zumal wenn die Vergasungsreaktion, wie bei Steinkohle, bei höheren Temperaturen ablaufen muß, meistens die Schwierigkeit, daß an der Eintrittsstelle des Vergasungsmittels ganz erhebliche Temperatursteigerungen stattfinden. Die hierbei erreichten Temperaturen liegen erheblich über 140o' und können Beträge von z6oo° und darüber annehmen. Aus diesem Grunde und unter dem gleichzeitigen EinfluB der entstehenden Asche werden die Steine in der Nähe der Einführung des Vergasungsmittels angegriffen und können unter Umständen sehr rasch zum Fließen kommen. Es sind zur Abstellung dieses Übelstandes schon Vorschläge gemacht worden, insbesondere der, das eintretende sauerstoffhaltige Vergasungsmittel bezüglich jedes einzelnen Strahles mit einem Dampfschleier zu umgeben, um zu verhindern, daß der mit größerer Geschwindigkeit austretende Vergasungsmittelstrom brennbare Gase und Kohlenstaub nachsaugt und sich dabei die erwähnten Überhitzungen ausbilden. Bei der praktischen Durchführung dieses Vorschlages hat sich jedoch herausgestellt, daß er meistens einen erheblichen konstruktiven Aufwand erfordert.
Erfindungsgemäß kann man nun Abhilfe schaffen, indem man das Vergasungsmittel axial von oben und den Kohlenstaub unterhalb des oberen Endes des Gaserzeugers an einer oder vorzugsweise an mehreren paarweise einander diametral gegenüberliegenden Stellen in den Gaserzeuger einführt, deren Entfernung von der Eintrittsstelle des Vergasungsmittels so groß ist, daß ein Nachsaugen größerer Mengen brennbarer Stoffe durch das eintretende Vergasungsmittel vermieden wird.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung dienenden Einrichtungen dargestellt, an Hand derer weitere Merkmale der Erfindung erläutert werden.
Fig. r zeigt den oberen Teil des langgestreckten senkrechten Gaserzeugers a. Das Vergasungsmittel tritt axial oben bei b in nach unten gerichtetem, vorzugsweise laminarem Strom ein. Nun wird der Kohlenstaub nicht in der Nähe des Vergasungsmitteleintritts bei c zugegeben, sondern in einer gewissen größeren Entfernung von der Eintrittsstelle c. Weiterhin wird der Kohlenstaub nicht in einem einzigen Strahl eingeleitet, sondern es sind mehrere Eintrittsöffnungen für den Kohlenstaub vorgesehen, und zwar so, daß jeweils zwei Eintrittsstellen diametral einander gegenüberstehen. Die Achsen der beiden einander gegenüberliegenden Kohlenstaubeintritte ei treffen sich im spitzen Winkel in der Achse des Gaserzeugers. Bei f1 werden in etwas stumpferem Winkel ebenfalls zwei Kohlenstaubströme zugeleitet. Durch die geschilderte Art der Kohlenstaubeinführung erreicht man, daß der bei c austretende Vergasungsmittelstrom beim Nachsaugen entsprechend den Pfeilen d keinen oder nur wenig Kohlenstaub bzw. brennbare Gase erfassen kann, weil der obere Teil des Gaserzeugers in erster Linie mit Vergasungsmittel erfüllt ist bzw. finit einer nur verhältnismäßig wenig Kohlenstaub' und brennbare Gase enthaltenden Atmosphäre, so daß die Temperatursteigerung am Austritt des Vergasungsmittelstromes bei c nicht sehr hoch sein kann. Die einzelnen bei e1 und f1 eingeführten Kohlenstaubströme werden nun mit größerer Geschwindigkeit, und zwar vorzugsweise zwischen 3 und zo m/s, eingeblasen. Unter Umständen werden aber auch noch höhere Geschwindigkeiten gewählt, so daß der Kohlenstaub rasch in die sauerstoffreiche Mitte des Gaserzeugers gelangt und hier sofort mit dem Sauerstoff und Wasserdampf -umgesetzt wird.
Ein Teil des bei e1 und f1 eingeblasenen Kohlenstaubes fällt natürlich an den Wandungen entlang und bildet hier einen gewissen Schutzschleier, der die Wandung vor zu hoher Erwärmung bewahrt. Es würde nun die Gefahr bestehen, daß bei verhältnismäßig laminarer Strömung der ganzen Gasmasse die Aufarbeitung der Kohle in der Mitte zwar sehr gut, an den Wänden dagegen erheblich schlechter ist. Aus diesem Grunde wird nach Zurücklegung eines gewissen Weges durch mehrere Sätze von ringförmig angeordneten Düsenkränzen g1, 92 und g3 eine gewisse Menge Vergasungsmittel nachträglich zugegeben. Die Düsenquerschnitte und die Düsenachsen werden so vorgesehen, daß das Vergasungsmittel mit größerer Geschwindigkeit und entweder senkrecht zum Hauptgasstrom oder aber in irgendeinem Winkel zur Achse des Hauptgasstromes, unter Umständen auch mit einer tangentialen Komponente austritt. Die erhebliche Austrittsgeschwindigkeit aus den Düsen, die größenordnungsmäßig etwa zwischen 8 und 35 m/s liegt, gewährleistet, daß die schon etwas ausreagierte Masse aus Gas und Staub noch einmal in heftige Bewegung gerät, vor allem in der Nähe der Wandungen, und eine gute Nachreaktion einsetzt. Bei leicht backender Kohle wird man die Temperatur des nachträglich eingeführten Vergasungsmittels niedriger wählen als die des bei b eintretenden Hauptstromes. Man kann den Hauptstrom z. B. regenerativ auf Temperaturen zwischen goo und z3oo° erhitzen, während man das nachträglich eingeführte Vergasungsmittel kalt oder nur schwach vorgewärmt verwendet. Weiter ist es möglich, auch die Konzentration der beiden Vergasungsmitteleinführungen verschieden zu wählen. Man kann die Sauerstoffkonzentration des durch die Düsenkränze eingeführten Vergasungsmittels unter Umständen entweder höher oder auch niedriger wählen als die des Hauptstromes. Abhängig wird dies in erster Linie von der Art der Kohle sein sowie davon, ob der Restkohlenstaub sich schwer vergasen läßt oder ob die Asche leicht schmilzt.
Bei schwer zu vergasender Kohle mit leicht backender Asche kann man erfindungsgemäß den Vorgang noch weiter verbessern, indem man den Vergasungsmittelhauptstrom, in radialer Richtung gesehen, mit verschiedener Sauerstoffkonzentration ausstattet. Zweckmäßigerweise geschieht dies mittels einer Einrichtung gemäß Fig. a, die eine andere Ausführungsform des Oberteiles des Gaserzeugers a zeigt. Bei b tritt das Vergasungsmittel ein, das durch eine Anzahl Kanäle y, ähnlich wie durch ein Sieb, in parallel gerichteten kleinen Strömen, die sich kurz nach Austritt aus den Löchern zu einem Gesamtstrom vereinigen, nach unten fließt. Durch einen Kanal e wird bei z zusätzlich etwas Luft oder Sauerstoff zugegeben, so daß also die Konzentration in der Mitte bzw. in den mittleren Kanälen y höher ist als am Rande bzw. in den Randlöchern, d. h. also, man wird den Sauerstoff bzw. die sauerstoffhaltigen Gase nicht sämtlich in die Vorerhitzung geben, sondern einen kleinen Teil abzweigen, um ihn bei z zusetzen zu können. Zweckmäßigerweise wird man den Strom bin den Raum oberhalb der Löcher tangential eintreten lassen, wie Fig. 2 a zeigt. Bei einem tangentialen Eintritt des Vergasungsmittels in den Raum oberhalb der Löcher y wird erreicht, daß der bei z eintretende und durch e fließende Sauerstoff auch wirklich in der Mitte bleibt und durch die mittleren Düsen in den Generator eintritt.
Unter Umständen kann man auch alle oder einige Kanäle y mit Drallführungen versehen, so daß trotz der laminaren Hauptbewegung des Vergasungsmittelstromes innerhalb des geschlossenen Stromes eine gewisse Durchwirbelung erfolgt.
Bei sehr schwieriger Kohle und hohen Temperaturen im oberen Teil des Gaserzeugers kann man durch eine Reihe von Düsen x (Fig. x), die in der Nähe des Randes gelegen sind, bereits vergasten Kohlenstaub, also staubförmige Vergasungsrückstände, die in Zyklonen aus dem Gasstrom abgeschieden worden waren, einführen, unter Umständen mit einer tangentialen Komponente, so daß der Schleier aus bereits aasvergaster Kohle die Wandungen vor der Einstrahlung größerer Wärmemengen aus der Hauptreaktionszone schützt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Verfahren zum Vergasen von Kohlenstaub mit vorzugsweise hocherhitztem Vergasungsmittel (sauerstoffhaltige Gase und Wasserdampf), dadurch gekennzeichnet, daß das Vergasungsmittel axial von oben und der Kohlenstaub unterhalb des oberen Endes des Gaserzeugers an einer oder vorzugsweise an mehreren paarweise einander diametral gegenüberliegenden Stellen in den Gaserzeuger eingeführt werden, deren- Entfernung von der Eintrittsstelle des Vergasungsmittels so groß ist, daß ein Nachsangen größerer Mengen brennbarer Stoffe durch das eintretende Vergasungsmittel vermieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen der Paare von an einander diametral gegenüberliegenden Stellen eingeführten Kohlenstaubströmen unter verschiedenen Winkeln zur Achse des Gaserzeugers verlaufen und die Achse in verschiedenen Punkten schneiden.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Vergasung auch des längs der Wand des Gaserzeugers nach unten fallenden Kohlenstaubes dem Gaserzeuger zusätzliches Vergasungsmittel radial an einer oder mehreren unterhalb der Kohlenstaubeinführung liegenden Stellen zugeführt wird (Zweitzuführung). q..
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zweitzuführung von Vergasungsmittel mit solcher Geschwindigkeit vorgenommen wird, daß Kohlenstaub und Vergasungsmittel zwecks Nachreaktion durchwirbelt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis q, dadurch gekennzeichnet, daß der axial von oben eingeführte Vergasungsmittelstrom in der :Mitte einen höheren Sauerstoffgehalt aufweist als am Rande.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch mehrere in der oberen Endwand des Gaserzeugers angeordnete, zueinander parallele, gegebenenfalls mit Drallführungen versehene Kanäle, von denen die innenliegenden bevorzugt mit dem sauerstoffhaltigen Gas gespeist werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß staubförmige Vergasungsrücl,stände in den Gaserzeuger derart eingeführt werden, daß sie einen die Wandung des Gaserzeugers gegen Wärmestrahlung schützenden Schleier bilden.