DE882455C

DE882455C - Einrichtung zur Vergasung von staubfoermigen Brennstoffen in der Schwebe

Info

Publication number: DE882455C
Application number: DEK4362D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1942-02-17
Filing date: 1942-02-17
Publication date: 1953-07-09

Description

Einrichtung zur Vergasung von staubförmigen Brennstoffen in der Schwebe Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Vergasung von staubförmigen Brennstoffen, namentlich leicht reaktionsfähigen, staubförmigen Brennstoffen, wie Braunkohle, in der Schwebe mit Sauerstoff und hocherhitzten, endotherm reagierenden Vergasungsmedien, wie Wasserdampf und Kohlensäure, wobei der Brennstoff in Mischung mit dem Sauerstoff in einen auf erhöhter Temperatur befindlichen zylindrischen Reaktionsraum eingeblasen wird.
Nach der Erfindung wird zur Vergasung des staubförmigen Brennstoffes ein Reaktionsraum benutzt, welcher im wesentlichen von einem gekühlten, vorzugsweise zylindrischen Mantel und diesen an den Stirnseiten ergänzenden feuerfesten Wänden begrenzt wird, wobei die Mittel zum Einleiten und Verteilen -des Brennstoffes und der Vergasungsmittel in den feuerfesten Reaktionsraumwänden, die Abzugsöffnungen für das Nutzgas und :die Vergasungsrückstände in dem gekühlten Mantel angeordnet sind. Der Nutzgasaustritt ist hierbei nahe dem Brennstaubeintritt angeordnet, so daß das N utzgas in einer Art Rückstrom zu dem eintretenden Brennstaub aus demReaktionsraum abgezogenwird.
Es ist bekannt, Gaserzeuger für die Vergasung stückiger Brennstoffe mit einem wassergekühlten Schachtdoppelmantel zu versehen, .um ein Anbacken der Schlacke an der Schachtwandung zu verhüten.
Die Schwebevergasung von Brennstaub läßt sich jedoch nicht in einem normalen Gaserzeuger für stückige Brennstoffe durchführen. Andererseits würde bei Verwendung eines vollständig aus wassergekühlten Wänden bestehenden, also die Wärme nicht reflektierenden Reaktionsraumes für d-ie Schwebevergasung ein so erheblicher Wärmeverlust eintreten, daß eine ausreichend hohe Reaktionstemperatur und damit Bren:nstaubumsetzung nicht zu erreichen sein würde. Andererseits stellen sich aber auch der Schwebevergasung in einem die Wärme stark reflektierenden Reaktionsraum erhebliche Schwierigkeiten entgegen. Bei den hohen Reaktionstemperaturen schmilzt die Asche des Brennstaubes und bildet an den Reaktionsraumwänden leicht flüssige Schmelzen, denen kein feuerfestes Material auf die Dauer standzuhalten vermag.
' Durch die besondere Ausbildung :des Vergasungsraumes gemäß der Erfindung, nämlich die eigenartige Kombination von Wänden, welche Wärme reflektieren, und, Wandflächen, welche Wärme absorbieren, kann man es nun idahin bringen, daß die Arbeitstemperatur innerhalb des Vergasungsraumes und in dessen verschiedenen Zonen genau auf der jeweils optimalen Höhe gehalten wird. Die Erfindung wendet nahe dem Brennstaube.intritt und dem Eintritt der Vergasungsmedien feuerfeste, d. h. die Wärme reflektierende Wände an. Sie sichert damit in derjenigen Zone des Vergasungsraumes, in der die Reaktion beginnt, eine hohe Temperatur. Dadurch wird eine schlagartig einsetzende exotberme Reaktion zwischen Brennstaub und Luft bzw. Sauerstoff erzwungen. Der Brennstaub wird dabei teilweise umgesetzt, während der Brennstaubrestauf hohe Temperatur erhitzt wird:. Die nachfolgende Wassergasreaktion kann daher, weil nicht nur das gasförmige Vergasungsmedium, sondern auch der feste Reaktionsteilnehmer sehr hogh erhitzt ist, mit hervorragendem Wirkungsgrad durchgeführt werden.
Ungeachtet der an sich hohen Temperatur im Reaktionsraum kann nun aber ein Angriff der Reaktionsraumwände @durch die entstehende Schlacke, gleichgültig ob es sich um feste oder flüssig gewordene Teilchen handelt, nicht eintreten. Die Strömungsrichtungder Asche geht, weil der Eintritt der Vergasungsmedien in den feuerfesten Wandteilen liegt, von letzteren aus in Richtung auf die wassergekühlten Wandteile. Ein Abscheiden flüssiger Schlacketeilchen an der feuerfesten Wand ist daher nicht möglich, und diese Wände bleiben daher durch den Verlauf des Vergasungsvorganges praktisch unverändert.
Hingegen wirken die wassergekühlten Reaktionsraumwände ähnlich wie Prallflächen auf die flüssig gewordenen Schlacketeilchen. Diese überziehen die wassergekühlten Wände in einer dünnen Schicht, ohne jedoch dickwandige Ansätze zu bilden.
Dabei ist die Bildung eines relativ dünnen Belages auf den wassergekühlten Reaktionswänden insofern von Vorteil, als dadurch eine zu hohe Aufnahme von Wärme durch Strahlung an die wassergekühlte Reaktionsraumwand unterbunden wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgernden Beschreibung einer Ausführungsform des Erfindungsgedankens, die in der Zeichnung teils in einem senkrechten Schnitt und teils in Seitenansicht dargestellt ist.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung ist mit i der zur Vergasung des Brennstaubes dienende Reaktionsraum bezeichnet. Dieser wird gebildet von einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 2, das von einem Kühlmantel 3 umgeben ist, der mit einem geeigneten Kühlmittel, z. B. Wasser, vorzugsweise von höherem Druck, gefüllt ist.
Die zylindrische Reaktionsraumwand 2 ist mit im ive:sentlichen waagerechter Achse angeordnet. Ihre linke Stirnwand hat eine Offnung 4., in welcher eine aus feuerfestem Material lestehende Ausmauerung 5 vorgesehen ist. In :der A:u-smauerung sind wassergekühlte Düsen 6, 7 vorgesehen, durch die ein Gemisch von Sauerstoff (Luft) und Brennstaub in den Reaktionsraum u eingeführt werden kann. Versohließibare Öffnungen 8 gestatten, den Reaktionsraum i von der Stirnseite aus in allen Teilen zu überwachen. In der gegenüberliegenden Stirnwand ist feuerfestes Mauerwerk 9 vorgesehen, das innen einen annähernd stumpfkegeligen Raum io bildet, der sich nach dem Reaktionsraum li zu öffnet. Nahe dem äu!ßieren Ende des Abteils io ist eine Reihe von vorzugsweise tangential oder annähernd tan.gential angeordneten Düsenöffnungen -i i vorgesehen, die mit Ringkanälen 12 in Verbindung stehen. Letztere gehen von dem aus feuerfestem Mauerwerk 13 gebildeten Hauptzufuhrkanal 14 für das hoch vorgewärmte endotherm reagierende Vergasungsmittel aus.
Der Reaktionsraum i hat an der tiefsten Stelle zwei oder mehrere nebeneinan'derliegende Ausläufe 15 für den Brennstaubrückstand. Die Auslaufrohre 15 werden von Absperr- und Regulierorganen 16 beherrscht. Diese werden so eingestellt, @daß die Auslaufrohre 15 ständig mit körnigem Brennstawbrückstand gefüllt sind und in die Ablaufrohre 17 jeweils nur eine dem Zuwachs an Brennstaubrückstand im Reaktionsraum i entsprechende Rückstandsmenge abgezogen wird. Weiterleitung des Staubrückstandes aus dem Rohr 17 kann in beliebiger Weise erfolgen.
Der Staubrückstand bildet am Boden des Reaktionsraumes einen Belag, wie `bei 18 angedeutet. Auf dieser Bodenschicht setzen sich namentlich die grobkörnigeren Staubanteile ab, die längere Zeit zur Umsetzung mit dien Vergasungsmitteln benötigen. Dieser grobe Staub wird,dann nach und nach am Boden des Reaktionsraumes aufgezehrt und sein Kohlenstoffgehalt restlos für idie Vergasung ausgenutzt.
Das erzeugte Reaktionsgas zieht durch einen an der Decke des Raumes -i vorgesehenen Stutzen i9 ab, der in eine von feuerfestem Mauerwerk 2o, gebildete Mischkammer 21 mündet. Deren Wandung ist unten mit einem Ringkanal 22 ausgestattet, von dem Öffnungen 23 in die Mischkammer münden. In dem Ringkanal 22 ist außen eine regel- und verschließbare Zuleitung 2,4 für ein Brenngas, z. B. gereinigtes Nutzgas, vorgesehen.
Beim Betriebe der Anlage wird laufend eine gewisse Menge Brenngas in die 1lischlcaminer ai eingeleitet, derart, daß .in der rMischk.ammer der Restgehalt des abgezogenen Gases am Sauerstoff umgesetzt wird. Dies ist namentlich wichtig für den Fall, daß die Brennstaubzufuhr ungewollt stark vermindert oder ganz unterbrochen wird..
Aus der Mischhammer 2i kann das Nutzgas durch die Rohrleitung 25 abgezogen und der weiteren Behandlung zugeführt werden.
Der Mantel 2 und die damit verbundenen Apparateteile werden vorteilhaft aus Kesselblech in der für 1)anipflcess-el üblichen Bauweise hergestellt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Vergasung von staubförmigen Brennstoffen in der Schwebe mit Sauerstoff und hocherhitzten endotherm reagierenden Vergasungsmitteln, wobei ,der Brennstoff in Mischung mit Sauerstoff in einen auf erhöhter Temperatur befindlichen zylinidrischen Reaktionsraum eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, d.aß die Begrenzung des Reaktionsrahmes ini wesentlichen aus einem gekühlten zylindrischen Mantel und diesen ergänzenden feuerfesten Wänden besteht und,die Mittel zum Einführen des Brennstoffes und der Vergasungsmittel in den feuerfesten Wänden, die Abzugsöffnungen für das Nutzgas und die Vergasungsrückstände indem gekühlten Mantel angeordnet sind.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen für d-ie Einführung ..des Brennstoff-Sauerstoff-Gemisches in der einen, dem Nutzgasau.stritt henacli@barten Stirnwand des Reaktionsraumes und die Düsen für die Einführung der hocherhitzten endotherm reagierenden Vergasungsmittel in der gegenüberfiegenden Stirnwand, angeordnet sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet"daß die Stirnwand, in der die Eintrittsdüsen für die endotherm rea@gierenden Vergasungsmittel liegen, eine sich zum Reaktionsraum hin öffnende, hegelstumfförmie Nische aufweist, in die. die Eintrittsdüsen für die endotherm reagierenden Vergasungsmittel tangential oder annäherndtangential einmünden. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 2,90 968, 291 -123, 571 168; österreichische Patentschrift Nr. 149 35'8; französische Patentschriften Nr.802 3oo. 8535-10-