DE899791C - Verfahren und Vorrichtung zum Schwelen fester Brennstoffe - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Schwelen fester Brennstoffe Ein großer Nachteil ,des bekannten und vielfach angewendeten Spülgasschwelens fester Brennstoffe mit direktem Aufheizen der Spülgase durch Verbrennungsgase besteht darin, daß die bei diesem Verfahren anfallenden Schwelgase durch die Verbrennungsprodukte Kohlensäure und Stickstoff stark verdünnt werden. Die Schwelgase erhalten hierdurch den Charakter von Schwachgasen und werden häufig nur bei schlechter Bewertung unter Dampfkesseln verbrannt, da in Schwelwerken meistens keine bessere Verwendungsmöglichkeit mit höherem Erlös geben ist.
• Zwecks Erzeugung von Starkgas bei dem Spülgasschwelen ist bereits vorgeschlagen worden, in die heiße Kokszone des Spülgasschwelofens Sauerstoff mit Wasserdampf einzuleiten und die hierbei entstehenden Vergasungsgase als Spülgas für das Schwelen zu verwenden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil,- d.aß durch die Vergasung von Kohlenstoff der Koks angegriffen wird, das Koksgefüge sich lockert und der Aschengehalt des Kokses ansteigt, so daß durch die Minderbewertung des Kokses die Vorteile der Erzeugung von Starkgas aufgehoben werden und das Verfahren unwirtschaftlich wird. Auch senkt das erzeugte Wassergas den Heizwert des Starkgases.
• Nach einem weiteren Vorschlag erfolgt das Schwelen dadurch, daß die Verbrennungsprodukte eines Gases oder eines flüssigen Brennstoffes mit Sauerstoff :direkt zum Schwelen des Brennstoffs benutzt werden. Dieses Verfahren benötigt aber einen erheblichen Aufwand an Sauerstoff, da es die Kokswärme nicht für den Schwelprozeß, sondern höchstens zur Wassergaserzeugurng ausnutzt und die Temperaturregelung der Verbrennung allein durch Einführen von Wasser oder Wasserdampf vorgenommen wird.
• Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß bei dem Spülgasschwelen fester Brennstoffe Starkgas von hohem Heizwert mit dem geringsten Aufwand an Sauerstoff dadurch erhalten werden kann, daß kaltes, aus der Teerkondensation rückgeführtes Spülgas durch den heißen Koks geführt und hierbei weitgehend vorgewärmt wird. In dieses derart aufgeheizte Spülgas wird Sauerstoff unmittelbar in solcher Menge eingeleitet, daß durch Teilverbrennung das Spülgas auf Schweltemperatur erhitzt wird. Anschließend wird das entsprechend erhitzte Spülgas in den eigentlichen Schwelschacht eingeleitet, in welchem es den Brennstoff schwelt und entsprechend seiner eingestellten Erhitz.ungstemperatur den Brennstoff entgast. Durch dieses Verfahren gemäß Erfindung stellt sich bei geringstem Sauerstoffverbrauch ein höchster Heizwert im Spül- gas ein. Eine Erklärung mag darin liegen, daß dieses Verfahren die im Koks gespeicherte Wärme weitgehend wieder für das Schwelen des Brennstoffs nutzbar macht, so daß der Prozeß m-it dem geringsten Wärmeaufwand geführt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu erblicken, daß das Spülgas an keiner Stelle höher als auf die geivünschte Schweltemperatur erhitzt wird. Hierdurch werden überhitzungen des Spülgases vermieden, so daß die gefürchteten, mit der Temperatur ansteigenden, den Heizwert' des Gases drückenden Zersetzungen der Kohlenwasserstoffe so gering wie möglich ausfallen. Diese Zersetzungen würden auch fühlbare Wärme binden, die durch Verbrennen vori Spülgas mittels Sauerstoff zu erzeugen wäre. Durch den Fortfall der Zersetzungen bleibt ebenfalls der Verbrauch an Sauerstoff auf das geringste Maß beschränkt.
• Beim unmittelbaren Einleiten des Sauerstoffs in den gesamten Spülgasstrom bestehen die Schwierigkeiten, bei allen Lastbereichen und unter allen Umständen eine sichere Zündung zu erhalten, denn bei Ausfall der Zündung werden schwerste Störungen durch Verpuffungen heraufbeschworen. Die Sauerstoffmenge ist bei dieser Arbeitsweise im Verhältnis zur Spülgasmenge so gering, daß mit einfachen bekannten Hilfsmitteln keine sichere Zündung zu erhalt-en ist. Dagegen ist eine ausreichende Betriebssicherheit aber neben vielen anderen Vorteilen des Verfahrens der Erfindung gegeben, wenn der Sauerstoff auf eine für die Hauptverbrennung sichere Zündtemperatur von z. B. iooo° durch Verbrennen mit einem stark begrenzten Teilstrom des Spülgases vorerhitzt wird, beispielsweise durch Anordnung einer Vorbrennkammer. Hierbei wärmt sich das Mauerwerk der Vorbrennkammer ohne Gefährdung entsprechend auf und gibt bei allen Lastbereichen des Schwelofens eine betriebssichere Vorzündüng des Sauerstoffs. Beim Erhitzen des Sauerstoffs in der Vorbrennkammer auf z. B. iooo° ist lediglich eine geringe Gasmenge notwendig, die bei der Verbrennung nur eine geringe Sauerstoffmenge von z. B, iofl/o aufzehrt, so daß die weitaus größte Sauerstoffmenge nach wie vor im Hauptspülgasstrom verbrennt. Als Heizgas wird zweckmäßig nicht das vorgewärmte Spülgas genommen, da dieses durch das Hindurchleiten durch den glühenden Koks Staub enthält, welcher in der Vorbrennkammer leicht zu Schlackenansätzen führt. Mit Vorteil -wird das reine, direkt von der Teerkondensation rückgeführte kalte Spülgas in die Vorbrennkammer geleitet. Auf die Vorwärmung kann hierbei verzichtet werden, da die benötigte Gasmenge klein ist und die Vorwärmung des Gases nicht die Nachteile der Verschlackung der Vorbrennkammer aufwiegt. -Alle Vorteile des Verfahrens hinsichtlich höchstem Heizwert des anfallenden Starkgases und geringstem Sauerstoffbedarf bleiben hierbei gewahrt.
• Ein Spülgasofen ist oft so groß, daß der Spülgasstrom häufig aufgeteilt und deshalb auch gegebenenfalls durch getrennte Zugabe von Sauerstoff aufgeheizt werden muß. Hierbei müssen Vorbrennkammern in entsprechenderAnzahl angeordnet werden, oder es kann mit Vorteil eine einzige Vorbrennkammer mit den einzelnen Spülgasströmen durch Kanäle verbunden werden. Hierbei wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ein gleichmäßiges Schwelen dadurch erreicht, daß zur genauen Einstellung der Schweltemperatur in den einzelnen Spülgasströmen Zweitsauerstoff in regelbaren Mengen zugeführt wird und damit die Temperatur in jedem Teilstrom vor Eintritt in die Schwelzone genau beherrscht werden kann.
• Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß Erfindung seien an Hand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert: Mit i ist ein Spülgasschachtofen bezeichnet, dem durch,die Schleuse 2 stetig der Brennstoff zugeführt und aus dem durch die Schleuse 3 mittels der Austragevorrichtung q. ständig Koks abgezogen wird. Die auf .die Schweltemperatur erhitzten Spülgase treten durch den Rost 5 in die Brenrnstoffschüttung ein, durchströmenden Schacht nach oben, schwelen und entgasen hierbei den Brennstoff und werden durch das Abzugsrohr 6 mittels Gebläse 7 in die Teerkondensation 8 in bekannter Weise geleitet, in welcher @sie gekühlt, entteert und gegebenenfalls entbenzinieert werden. Die gereinigten kalten Gase treten als Spülgase in einer Teilmenge durch die Leitung 9 in die. Kokskühlzone io des Schachtofens ein, durchströmen den glühenden Koks und wärmen sich entsprechend vor. Anschließend werden die Spülgase vom Gebläse i i abgesaugt und in die Kammer 12 gedrückt. In die nach der Erfindung angeordnete Vorbrennkammer 13 werden Sauerstoff durch die Leitung 1.4 und Heizgas (Spülgas) durch die Leitung 15 in so geringer Menge eingeführt, daß durch Verbrennen bei starkem Gasmangel der Sauerstoff auf eine sichere Zündtemperatur von z. B. iooo° erhitzt und nach dem Einleiten in die Kammer 12 am Hauptspülgasstrom sicher verbrannt wird, wodurch der Sauerstoff das Spülgas auf die gewünschte Schweltemperatur von z. B. 700° erwärmt. Nach dem Aufheizen in der Kammer 12 wird das Spülgas über den Rost 5 in den Schachtofen i geleitet. Das Spülgas besteht aus einer Mischung von Schwelgas und den Verbrennungsprodukten mittels Sauerstoff. Das überschüssige Spülgas wird durch die Leitung 16 abgezogen und stellt das gewünschte Starkgas von hohem Heizwert dar. Zur Steigerung des Heizwertes ist es vorteilhaft, die Kohlensäure, die nach der Kondensation des Wasserdampfes als einziges Produkt der Sauerstoffverbrennung übrigbleibt, nach bekannten Verfahren auszuwaschen.
• Das Verfahren gemäß Erfindung ermöglicht, bei dem Spülgasschwelen unter geringstem Sauerstoffbedarf ein Starkgas von höchstem Heizwert zu erzeugen. Es bringt somit einen erheblichen technischen Fortschritt und versetzt die Spülgasschwelung in die Lage, neben den sonstigen großen Vorteilen der hohen Leistungsfähigkeit ein Starkgas in wirtschaftlichster Weise zu erzeugen.
• In manchen Fällen soll das bei dem Spülgasschwelen anfallende Gas zu Synthesezwecken ausgenutzt werden, so daß es gegebenenfalls neben weitgehender Stickstofffreiheit auch einen möglichst geringen Gehalt an Kohlenwasserstoffei aufweisen soll. Das Verfahren gemäß Erfindung kann alsdann mit Vorteil derart abgeändert werden, daß die Vorbrennka@mmer als Hauptbrennkam-mer ausgebildet wird, in welcher der gesamte Sauerstoff unter starkem Gasüberschuß und gegebenenfalls Wasserdampfzusatz verbrannt wird. Hierbei tritt überraschenderweise im überschüssigen Gas durch die gegenüber der Schweltemperatur höhere Verbrennungstemperatur eine starke Spaltung der Kohlenwasserstoffe auf. Diese Spaltung ist für manche Synthesezwecke sehr erwünscht und erspart bzw. erleichtert eine nachträgliche Spaltung in einer besonderen Spaltanlage.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Schwelen fester Brennstoffe mit kreisenden Spülgasen, bei dem die entteerten Spülgase durch den heißen Schwelkoks geleitet und durch Verbrennen auf Schweltemperatur erhitzt werden unter Abzweigen eines Teilstromes aus dem Gaskreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezweigte Gas als Starkgas dadurch gewonnen wird, daß die entteerten und am heißen Koks vorgewärmten Spülgase außerhalb der Brennstoffe durch unmittelbares Einleiten von Sauerstoff oder Sauerstoff angereicherter Luft unter Teilverbrennung auf die Schweltemperatur erhitzt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Vorerhitzen des Sauerstoffs in einer Vorbrennkammer (13) durch Zugabe eines stark begrenzten Teilstromes der Spülgase auf sichere Zündtemperatur.
3. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem vorerhitzten Sauerstoff an den Einführungen in die einzelnen am glühenden Koks vorgewärmten Spülgasströme Zweitsauerstoff zur genauen Regelung der Schweltemperatur differentiiert zugeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff mit einem Teilstrom der Spülgase in einer besonderen Brennkammer mit Gasüberschuß und gegebenenfalls Wasserdampfzusatz verbrannt wird.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen i bis 4, gekennzeichnet durch eine Vorbrennkammer (13), die vor der Hauptbrennkammer (12) für dieA.ufheizung des gesamten Spülgasstromes geschaltet ist.