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Verfahren zum selbsttätigen Regeln von Kohlenstaubvergasungen Bei
der Vergasung von Kohlenstaub mit Wasserdampf und sauerstoffhaltigen Gasen läßt
sich schwer die vorgelegte Sauerstoffmenge in Einklang bringen mit der vorgelegten
Kohlenstoff- bzw. Kohlenstaubmenge, wenn man Wert darauf legt, den Kohlenstaub möglichst
weitgehend aufzuarbeiten. Geht man z. B. von einer Kohle mit etwa 5 bis io °.`"
Asche, bezogen auf Trockenkohle, aus, dann kommt man verhältnismäßig leicht zu Aschengehalten
von etwa 3o bis ,f0";", und kleine Schwankungen im Kohlenstoffgehalt oder Aschengehalt
der Kohle bzw. kleine Schwankungen in der Menge oder Zusammensetzung des Vergasungsmittels
machen bei dieser Betriebsweise verhältnismäßig wenig aus. Setzt man sich aber das
Ziel, die Kohle weiter aufzuarbeiten auf Aschengehalte von etwa So bis 9o °", so
können schon kleine Schwankungen in den zugeführten Rohstoffen dazu. führen, daß
entweder der Aschengehalt unzulässig sinkt, oder aber daß der Kohlenstoff restlos
aufgearbeitet wird und ein gewisser Sauerstoffüberschuß eintritt, der nur zur Temperaturerhöhung
des erzeugten Gases und damit zur Verschlechterung des ganzen Vergasungsvorganges
führt.
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Nun ist es sehr schwer, eine Kohlenstaubv ergasung dauernd richtig
zu regeln. Man kann wohl die Menge des Vergasungsmittels mittels anzeigender und
registrierender Meßapparate verfolgen, aber die Schwankungen der vorgelegten Kohlenstaubmenge
lassen sich nur höchst ungenau erkennen. Will man dann auf die mittleren Gasanalysen
bzw. auf gezogene Aschenproben warten, die noch im Laboratorium untersucht werden
müssen, so kann während längerer Zeiten der Vergasungsvorgang nicht so ablaufen,
wie es im Interesse einer guten Wirtschaftlichkeit erwünscht ist.
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Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß folgendermaßen vorgegangen.
Von der abzustoßenden Asche, dem Reststaub, wird kontinuierlich eine mittlere
Probe
aus der Apparatur durch eine kleine Schnecke, einen Redler oder ein anderes Fördermittel
herausgezogen und diese Probe dann zwecks einer selbsttätigen Regelung der Gaserzeugung
einer kontinuierlichen Nachvergasung in einem Prüfofen unterzogen. Dieses Programm
ist, so einfach es aussieht, nicht ganz leicht zu verwirklichen. Es muß berücksichtigt
werden, daß einerseits der Kohlenstoff in der Asche nur in einer schwer angreifbaren
und sehr verdünnten Form vorliegt, daß andererseits ein Kriterium geschaffen werden
muß, um den Aschengehalt bzw. den restlichen Kohlenstoffgehalt auf einfache Weise
messen und gegebenenfalls auch registrieren zu können. Zu diesem Zweck wird nun
erfindungsgemäß folgendermaßen vorgegangen. Aus der kontinuierlich herausgezogenen
Aschenprobe wird laufend eine bestimmte Gewichtsmenge entweder kontinuierlich odex
in genau definierten kurzen Intervallen abgezogen, so daß also das abgezogene Kohlegewicht
immer proportional der Zeit ist. Nun wird diese kleine Aschenprobe kontinuierlich
oder in sehr kurzen Perioden in einen kleinen Verbrennungsofen eingebracht, dem
heiße Luft von beispielsweise 7oo bis zooo° C zugeführt wird. Die in der Zeiteinheit
zugeführte Luftmenge bzw. das Luftgewicht wird dabei immer konstant gehalten. Auf
diese Weise erhält man in den Verbrennungsgasen des kleinen Prüfofens bei gleichem
Kohlenstoffgehalt der Aschenproben immer denselben Kohlensäuregehalt. Andererseits
wird sich der Kohlensäuregehalt ändern, wenn sich bei konstant gehaltener Luftmenge
und konstant gehaltenem Aschegewicht der Kohlenstoffgehalt der Asche ändert. In
erster Annäherung wird also der Kohlensäuregehalt proportional dem Kohlenstoffgehalt
der Asche sein. Nun kann man einmal diesen Kohlensäuregehalt in bekannter Weise
registrieren, und ferner kann die Anzeige des Kohlensäuregehaltmessers dazu verwendet
werden, über eine Kontaktgabe und eine Servomotoreinrichtung die Sauerstoffzugabe
in den Gaserzeuger innerhalb bestimmter Grenzen zu regeln, so daß also auf diese
Weise der Aschengehalt im Reststaub konstant oder annähernd konstant gehalten wird.
Bei der Ausführung der Einrichtungen zum selbsttätigen Regeln des Aschegehaltes
kann man natürlich von all den Hilfsmitteln Gebrauch machen, wie Kontaktgabe durch
Fallbügelinstrumente, Regelrückführung, usw., die nötig sind, um eine selbsttätige
Regelung zum befriedigenden Funktionieren zu bringen.
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Die Einrichtung ist in Fig. a grundsätzlich dargestellt. Im Reststaubbunker
a fällt von oben der in den Zyklonen aus dem erzeugten Gas abgeschiedene Reststaub
bei b in Pfeilrichtung herunter, und eine Probe dieses Reststaubes wird laufend,
beispielsweise durch eine Schnecke c, nach außen gezogen. Eine Teilprobe des Reststaubes
wird durch ein Kapselwerk oder eine andere Zuteilvorrichtung bei d aus der Schnecke
laufend abgezogen und gelangt dann in eine Wiegevorrichtung e, die einen kleinen
Teilstrom bei f entweder laufend oder in kurzen Intervallen genau gewogen abgibt,
während der größere Teil bei g abgezogen wird. Ein Kapselwerk h oder eine andere
Abschlußvorrichtung schleust nun möglichst konstant die kleine Staubprobe aus
f in den Prüfofen k. Dieser Prüfofen erhält von einer volumetrisch genau
wirkenden Fördereinrichtung z über eine Leitung in eine zeitlich konstante Luftmenge,
die durch einen beispielsweise elektrisch beheizten Vorwärmer za auf eine Temperatur
zwischen vorzugsweise 7oo bis zooo° C gebracht worden war. Nun brennt der in k herunterrieselnde
Kohlenstaub mit der Luft vollständig aus, und es ergibt sich ein gewisser Kohlensäuregehalt
in den Abgasen, die durch eine Kühlvorrichtung, beispielsweise die Kühlschlange
p, gekühlt werden. Eine Probe des Rauchgases aus dem Prüfofen wird nach Durchfließen
einer kleinen Entstaubung q laufend in den Apparat t gebracht, der den Kohlensäuregehalt
auf irgendeine der bekannten Methoden kontinuierlich feststellt. Der Apparat t kann
entweder auf dem Absorptionsprinzip beruhen, wie z. B. der bekannte Adosapparat,
er kann den Kohlensäuregehalt aber auch mittels einer . Gaswaage ermitteln, denn
es ist außer Restsauerstoff und Stickstoff nur Kohlensäure in dem Gas vorhanden.
Schließlich können auch Einrichtungen benutzt werden, die auf anderen Prinzipien,
wie z. B. aerodynamischen Methoden oder Methoden der Wärmeleitfähigkeitsmessung,
beruhen.
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Der Kohlensäureuntersucher t kann zweckmäßig registrierend ausgeführt
werden, und die Skala kann direkt auf Aschengehalt bzw. Kohlenstoffgehalt im Reststaub
geeicht werden. Durch eine Fallbügelvorxichtung kann der Stand des Zeigers auf eine
Kontaktvorrichtung übertragen werden, die dann anspricht, wenn der Kohlensäuregehalt
bzw. umgekehrt dazu der Aschengehalt einen bestimmten Wert unter- oder überschreitet.
In diesem Falle wird über eine Servomotoreinrichtung etwas weniger bzw. etwas mehr
Sauerstoff bzw. Vergasungsmittel gegeben. Zweckmäßig ist es hierbei, den Apparat
nur auf einen Sauerstoff- bzw. Vergasungsmittelnebenstrom arbeiten zu lassen, so
daß der Hauptstrom des Vergasungsmittels hierdurch nicht berührt wird, und nur ein
Nebenstrom zur Einstellung des Aschengehaltes von dem Apparat t beeinflußt wird.
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Es ist auch möglich, die gleichmäßige Gewichtsmessung der Aschenprobe
durch eine gleichmäßige Volummessung zu ersetzen. In den meisten Fällen wird die
Schüttung der Asche immer ein und dasselbe spezifische Gewicht haben, das sich bei
Schwankungen des Aschengehaltes von etwa 5o bis go °/o nicht viel unterscheidet.
Man wird also in diesem Falle gleiche Aschenvolumina in den Prüfofen bringen. Eine
solche Vorrichtung ist leichter zu konstruieren als eine gleichmäßige Gewichtsaufgabe.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform zeigt Fig.2. Sie besteht aus einer
rotierenden, verhältnismäßig dicken Metallscheibe x, die nicht weit vom Umfang eine
Anzahl Löcher y aufweist, Auf der einen Seite der Scheibe läuft nun über diese hinweg
die Schnecke bzw. ein kleiner Redler s, der die Reststaubprobe aus der Vergasungsapparatur
zieht. Der Staub wird nun im kontinuierlichen Strom über die Scheibe hinweg und
damit auch über die Löcher gezogen, und dabei füllen sich die Löcher vollständig
gleichmäßig mit Reststaub auf. Der Redler s hat dort, wo er sich oberhalb der Scheibe
befindet, beispielsweise eine Aussparung, so daß der Staub hier direkt auf die Scheibe
x
fällt. Unterhalb der Scheibe x befindet sich eine zweite Scheibe
x1, die aber feststeht und nur eine einzige Öffnung y1 aufweist, an die sich die
zur Zuteilvorrichtung lt für den Prüfofen k führende Leitung anschließt.
Die Scheibe x dreht sich entweder kontinuierlich oder ruckweise, wobei beim ruckweisen
Drehen die einzelnen Löcher v sich immer etwas über der Öffnung y1 aufhalten, so
daß der in dem betreffenden Loch y vorhandene Staub nach unten fallen kann und über
die Zuteilvorrichtung h in die Leitung zum Prüfofen gelangt. Die Zuteilvorrichtung
1a muß natürlich so arbeiten, daß sie den Zugang zum Ofen k dicht abschließt, damit
Luft an der Einleitungsstelle des Staubes weder ein- noch austreten kann.
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Man kann nun die Einrichtung sehr gut in eine Staubgaserzeugungsanlage
einbauen, indem man für die Aufheizung der Verbrennungsluft für den Prüfofen und
als Thermostat für den Prüfofen selbst den Austrittskanal der erzeugten Gase aus
dem Gaserzeuger benutzt. Die Gase haben hier Temperaturen, die zwischen etwa goo
und io5o° C liegen, und diese Temperatur ist gerade ausreichend, um den Prüfofen
auf Reaktionstemperatur zu halten und um die Luft durch ein kleines Rohrstück auf
Temperaturen von vorzugsweise 70o bis goo° C zu erwärmen.