DE885766C

DE885766C - Einrichtung zur Vergasung staubfoermiger oder feinkoerniger Brennstoffe

Info

Publication number: DE885766C
Application number: DEK4353D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1942-01-18
Filing date: 1942-01-18
Publication date: 1953-08-06

Description

Einrichtung zur Vergasung staubförmiger oder feinkörniger Brennstoffe " Die Erfindung bezieht sich auf die Vergasung von staubförmigen oder feinkörnigen Brennstoffen in der Schwebe, worunter hier eine solche Durchführung der Vergasung verstanden wird, bei welcher der zu v eigasende Brennstoff mit den Vergasungsmitteln (Sauerstoff, Wasserdampf, Kohlensäure) umgesetzt wird, ohne daß er ein mehr oder weniger zusammenhängendes Bett bildet, das auf einem Rost od. dgl. ruht oder auf einem Schlackensumpf, wie es beispielsweise bei einem Abstichgaserzeuger der Fall ist. Der Schwebevergasung fester Brennstoffe ist eigentümlich, daß der Brennstaub von dem Strom der gasförmigen Vergasungsmittel und von den bei der Umsetzung entstandenen Nutzgasen entgegen seiner natürlichen Schwerebewegung mitgerissen wird, so daß sich die im Rückstand verbleibende Brennstaubasche aus dem entstandenen oder abziehenden Gas, sei es in flüssiger oder fester Form, abscheidet.
Die praktische Durchführung der Vergasung von Brennstauben hängt davon ab, daß das einzelne Staubteilchen eine der angewandten Reaktionstemperatur entsprechende Zeit mit den Vergasungsmedien in Berührung bleibt, und ferner davon, daß durch möglichst turbulente Bewegung eine solche Relativbewegung zwischen dem Brennstaub und den ihn. umgebenden Vergasungsmitteln hervorgerufen wird, daß jedes Brennstaubteilchen mit einer zur Reaktion ausreichenden Menge Vergasungsmittel in Berührung kommt.
Es sind die verschiedensten Vorschläge gemacht «-orden, um eine ausreichend große und lang anhaltende Relativbewegung zwischen Brennstaub und den; Vergasungsmitteln herbeizuführen. Ein bekannter Vorschlag geht beispielsweise dahin, den Brennstaub mit den exotherm reagierenden Vergasungsmitteln in eine auf erhöhter Temperatur befindliche Reaktionskammer und gleichzeitig einen Strom von endotherm reagierenden Reaktionsmitteln so einzuführen, daß letzterer eine andere Richtung hat als der eingeblasene Brennstaub, so daß eine starke Durchwirbelung der sich schneidenden Strömungen erfolgt.
Es hat sich jedoch gezeigt, deß nicht die Durchwirbelung an sich und allein einen ausreichenden Vergasungsgrad gewährleistet. Vielmehr ist es notwendig, die aus der Zone exothermer Reaktion entweichenden, noch nicht vergasten, jedoch heißen Brennstoffteilchen durch den Strom der endotherm reagierenden Mittel wieder in die oder in die Nähe der heißesten Zone zu führen, und zwar auf einem vergleichsweise langen Weg, ohne daß jedoch hierzu eine wesentliche Vergrößerung des Vergasungsraumes notwendig ist.
Gemäß der Erfindung wird deshalb in einer auf hoher Temperatur befindlichen Kammer, deren freier Querschnitt sich vom Eintritt des Brennstaubes ab. stetig verjüngt, die Abzugsöffnung für das erzeugte Nutzgas in der Nähe des Eintrittes des Gemisches aus Brennstaub und exotherm reagierenden Vergasungsmitteln: vorgesehen und der Strom des endotherm Teagierenden, Vergasungsmittels so in. die Kammer eingeführt, daß die endotherm reagierenden Vergasungsmittel praktisch gleichachsig, jedoch entgegengesetzt zum Brennstawb und dem exotherm reagierenden, Vergasungsmittel strömen und dabei die letzteren in einer schraubenförmigen Bewegung umkreisen..
Die Ausbildung der Kammer derart, daß der größte freie Querschnitt der Kammer in der Nähe des Brennstaubeintrittes liegt, bewirkt, daß die noch nicht vergasten, von den endothermen Vergasungsmitteln in Richtung auf die heißeste Zone zurückgeführten Brennstoffteilchen die Kreisbewegung mit einer ausreichend kleinen Geschwindigkeit vollführen, so daß, eine weitere Vergasung erfolgen kann.
Hierbei kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nahe bei oder in dem Eintritt der endothermen Vergasungsmittel gegebenenfalls noch der Eintritt für einen Teilstrom des exotherm reagierenden Vergasungsmittels vorgesehen werden.
Die bauliebe Ausbildung der Vergasungseinrichtung und oben beschriebenen Art der EinfÜhrung der Vergasungsmittel gemäß der Erfindung hat zur Folge, daß alle Teile des Brennstaubes innerhalb der Reaktionskammer auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt werden bzw. die dem reintritt der exotherm reagierenden Vergasungsmittel benachbarte Zone höchster Temperaturen durchlaufen müssen, bevor das Gemisch von Gas und tUrennstaubrückstand den Reaktionsraum verl.äßt. Hierdurch ergibt sich eine wesentlich längere Zeit, während der der Brennstaub sich auf höchster Reaktionstemperatur befindet als bei den vorbekannten Einrichtungen, und demgemäß erreicht man. einen vollständigeren Ablauf der Reaktion zwischen festen und gasförmigen Medien.
- Dadurch, daß ferner die endotherm reagierenden Vergasungsmittel dem Strom der exotherm reagierenden Vergasungsmittel entgegengeführt werden, entsteht in der Reaktionskammer eine sehr starke, turbulente Strömung, deren günstigste Wirkung auf den Reaktionsverlauf noch dadurch verstärkt wird, daß auch die endotherm reagierenden Vergasungsmittel zwangsläufig in die Zone höchster Temperatur gelangen müssen, bevor sie die Vergasungskammer verlassen.
Ferner ergibt das andere Merkmal der Erfindung, nämlich die Einführung eines Teilstromes exotherm reagierender Vergasungsmittel zusammen mit oder in der Nähe der endotherm reagierenden Vergasungsmittel die Möglichkeit, die Temperaturverteilung innerhalb der Vergasungskammer in der günstigsten Wise einzuteilen, so daß die Reaktion im ganzen Kammerinneren gleichmäßig vor sich geht und eine sehr hohe Vergasungsleistung erreicht wird: Die Zeichnung gibt schematisch die Ausführung der Erfindung wieder.
Mit i ist die Längswand des in Form eines liegenden abgestumpftenKegels ausgebildetenReaktionsraumes bezeichnet. 3 und 4 sind die Stirnwände des Reaktionsraumes. In der Mitte der großen: Stirnwand 3 ist der Eintritt 5 für das Gemisch aus Staub und Sauerstoff bzw. Luft angeordnet. Diese Medien werden in den Reaktionsraum 2 zweckmäßig kalt eingeführt. Die Strömung des Gemisches im Reaktionsraum ist durch die Pfeile 6 angedeutet.
In der gegenüberliegenden, kleinen Stirnwand 4 des Reaktionsraumes liegen die Eintritte 7, 17 für Wasserdampf oder ein Gemisch von Wasserdampf und Luft. Der Wasserdampf oder das Dampf-Luft-Gemisch werden vorzugsweise hoch vorgewärmt, z. B.. unter Benutzung von Regeneratoren. Die Vorwärmetemperatur mag oberhalb i2oo° liegen. Je höher sie ist, desto günstiger ist die Zusammensetzung des erzeugten Reaktionsgases.
Die Eintritte 17 werden so angeordnet und ausgebildet, daß die ihnen entströmenden Medien innerhalb des Reaktionsraumes 2 eine schraubenlinienförmige Bewegung ausführen, wie durch die Pfeile 8 angedeutet.
Die beiden aufeinanderprallenden Ströme, welche aus den Eintritten 5, 7 und 17 kommen, treffen sich etwa in. der Mittelachse des Gaserzeugers, und es resultiert dann aus den beiden Strömen ein gemeinsamer Gasstrom, angedeutet durch die Pfeillinie 8, der im wesentlichen um den aus dem Eintritt 5 kommenden Gasstrom kreist und schließlich in den tangential abgehenden Nutzgasaustritt g abströmt, der nahe der Stirnwand 3 unterhalb des Eintrittes 5 vorgesehen ist.
Die Wandung i des Gaserzeugers i mag aus einem hoch feuerfesten Baustoff, beispielsweise Magnesitziegeln, hergestellt werden. je nach der Größe des Reaktionsraumes und den angewandten Reaktionsbedingungen kann die Brennstaubasche innerhalb des Reaktionsraumes i geschmolzen werden, so daß sie an den Wänden des Raumies i in Form einer flüssigen Schmelze abgeschieden wird, oder der Brennstaubrückstand wird in festem Zustande durch den Nutzgasaustritt 9 entfernt und in einem nachgeschalteten Zyklon od. dgl. vom Gas getrennt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Vergasung von staubförmigen oder feinkörnigen. Brennstoffen in der Schwebe mit einer auf hoher Temperatur betriebenen Vergasungskammer, in die einerseits ein aus exotherm reagierenden Vergasungsmitteln (Sauerstoff oder Luft) und dem Brennstaub bestehender Strom (Erststrom) und andererseits endotherm reagierende Vergasungsmittel (Wasserdampf od. dgl.) in einer anderen Richtung derart eingeführt werden, daß letztere mit dem Erststrom eire starke Durchwirbelung erfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kammer in Richtung des Erststromes stetig verjüngt, der Abzug des Nutzgases in der Nähe des Eintrittes des Erststromes angeordnet ist und endotherm reagierenden Vergasungsmittel dem Erststrom praktisch gleichachsigentgegengesetzt so eingeführt werden, daß sie ihn schraubenförmig umkreisen.
2. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen Eintritt für einten Teilstrom ,der exotherm reagierenden Vergasungsmittel nahe oder in dem antritt der e@ndotherm reagielrenden Vergasungsmittel. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 15:2,233, 563 oo6, 579 419; österreichische Patentschrift Nr. 149 35g.