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Verfahren und Einrichtung zum Vergasen von bituminösen Brennstoffen
zwecks Erzeugung eines teerfreien Brenngases Die Erfindung bezieht sieh auf ein
Verfahren und eine Einrichtung zur Vergasung bituminöser, insbesondere backender
Brennstoffe zwecks Erzeugung eines teerfreien Brenngases., wobei dem stetig zugeführten
Brennstoff Luft zur teilweisen Verbrennung und Entgasung zugeführt und der entgaste
Brennstoff in Gegenwart der dabei entstehenden Gase einer absteigenden und anschließend
einer aufsteigenden Vergasung unterworfen wird.
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Der steigende Bedarf an hochwertigem Heizgas, wie Koksofengas, zwingt
dazu, bisher vielfach für die Unterfeuerung ,der Koksöfen verwendetes Kohlendestillationsgas
durch Schwachgas (Generatorgas) zu ersetzen. Für die Erzeugung des Generatorgases
steht jedoch Koks nicht zur Verfügung, da dieser für die Eisenindustrie benötigt
wird. Es besteht daher .die dringende, bisher aber noch nicht befriedigend gelöste
Aufgabe, Generatorgas unmittelbar aus bituminösen Steinkohlen und anderen festen
Brennstoffen zu erzeugen.
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Die Lösung dieser Aufgabe setzt voraus, da.ß einerseits das erzeugte
Gas frei von teerigen Bestandteilen ist und daß andererseits Kohlen beliebiger Art
verarbeitet wenden können, um die Gase Erzeugungsanlage nicht von einer bestimmten
Kohlensorte abhängig zu machen.
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Es ist bekannt, bituminöse Kohlen in einem CGaserzeuger mit sogenanntem
Schwelaufsatz zu vergasen. In dem Schwelaufsatz wind die Rohkohle auf Destillationstemperatur
vorerhitzt, wobei diie flüchtigen bzw. teerigen Bestandteile entweichen. Das anfallende
Gas wird nach Reinigung für sich
aufgearbeitet, gegebenenfalls auch
in den unteren Teil des Gaserschachtes eingeleitet, wo die Ve-rgasung des festen
Destillationsrückstandes stattfindet.
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Es ist auch bekannt, bituminöse Brennstoffe in einem Gaserzeuger zu
vergasen, in den sie oben durch eine diese vollständig ausfüllende Schachtöffnung
ständig eingeführt und durch von oben eingesaugte Luft teilweise verbrannt und entgast
werden. Die dabei erzeugten Gase durchströmen dann die entgaste Brennstoffschicht
unter Zersetzung der Teerprodukte nach unten und werden dann zusammen mit den infolge
Zufuhr von Vergasungsmitteln von unten her erzeugten Generatorgasen durch einen
seitlichen Abzug des Gaserzeugerschachtes abgezogen.
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Diese Art Gaserzeugung läßt sich jedoch nicht bei backenden Kohlen
durchführen. Die Vergasung backender Kohlen setzte vielmehr bisher stets die Anwendung
besonderer, von außen beheizter Entgasungseinrichtungen bzw. Kammer- oder Retortenöfen
voraus, in .denen aus dem backenden Brennstoff Stückkoks hergestellt wird, der anschließend
der üblichen Vergasung unterworfen wird.
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Es ist auch schon bekannt, backende Brennstoffe in einem Vergaserschacht
dadurch zu vergasen, da.ß die Vergasungsluft im oberen Teil des Gaserschachtes an
einer Stelle eingeführt wird, die bei einer Unterteilung der Luft aufwärts und abwärts
das Brennstoffbett in einen unteren, aufs dem entgasten glühenden, Brennstoff, -und
einen oberen, nur aus einer dünnen Schicht des bituminösen Birennstoffes bestehenden
Teil aufteilt. Dadurch soll das Zusammenbacken einer größeren Schicht des bituminösen
Brennstoffes vermieden werden. Ein für eine einwandfreie Vergasung einigermaßen
gleichmäßiger Stückkoks läßt sich nach diesen bekannten Verfahren jedoch ebensowenig
erzeugen. Es ist ferner bekannt, die in dünner Schicht auf den glühenden Brennstoff
aufgegebene backende Kohle durch ständiges Rühren mittels einer Rühreinrichtung
aufzulockern, bevor sie mit der Vergasungsluft in Berührung kommt.
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Die Erfindung, welche die Aufgabe löst, ein teerfreies Gas: aus bituminösen
Brennstoffen beliebiger Art zu erzeugen, besteht nun darin, daß der Brennstoff ununterbrochen
in dünner Schicht dem Vergaser zugeführt wird und mittels vorzugs"veise vorgewärmter,
oberhalb der Brennstoffschicht zugeführter Luft bzw. Sauerstoff bei erhöhter Temperatur
durch teilweise Verbrennung entgast und: der dabei anfallende feste Rückstand in
Gegenwart der gasförmigen Entgasungsprodukte in einem unter dem Entgaser angeordneten
Vergasungsschacht zunächst einer absteigenden und darauf einer aufsteigenden Vergasung
unterworfen wird.
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Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Entgasung des
Brennstoffes durch teilweise Verbrennung wird vorteilhaft auf einer Art Wanderrost
durchgeführt, dessen Eisenkörper gekühlt wird, so daß sich der entgaste bzw. ag
glomerierte Brennstoff an ihm wicht festsetzen kann. Die Entgasungsprodukte treten
in den freien Raum oberhalb des Wanderrostes und werden dort gegebenenfalls mit
Luft verbrannt, wobei eine hohe Temperatur im Behandlungsraum erreicht wird, welche
die Entgasung des Brennstoffes wirksam unterstützt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl zur Verarbeitung backender
wie nichtbackender bituminöser Brennstoffe benutzt werden. Wird ein backender Brennstoff
verarbeitet, so wird die Entgasung .derart durchgeführt, daß der Brennstoff
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eichzeitig zu einer für die nachfolgende Vergasung geeigneten Stückgröße
agglomeriert. Dieser Vorgang kann durch eine unter leichter Verdichtung erfolgende
Aufgabe des Brennstoffes auf den Wanderrost unterstützt werden.
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Am Ende des Wanderrostes fällt der Brennstoff in den Vergasungsschacht,
in den von oben gleichzeitig die gasförmigen Entgasungsprod'ukteu.nd das Rauchgas
eintreten. Da keiner dieser Stoffe einer Abkühlung unterworfen wird, herrscht bereits
am oberen Ende des Vergasungsschachtes eine so hohe Temperatur, daß einerseits die
Kohlensäure weitgehend zu Kohlenoxyd reduziert und, andererseits die noch nicht
zersetzten teeri.gen Bestandteile in permanente Gase umgewandelt werden. Es ist
unter Umständen vorteilhaft, im Oberteil des Gaserschachtes noch eine gewisse Menge
Luft (Sauerstoff) zuzusetzen, um die Temperatur weiter zu steigern und die Reaktionsgeschwindigkeit
entsprechend zu erhöhen.
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Der Brennstoff wandert durch den Gaserschaeht in Richtung von oben
nach unten. Der Abzug für das erzeugte Brenngas befindet sich in dem mittleren Te-il
des Gaserschaahtes. Der Brennstoff wird also im Oberteil des Gaserschachtes einer
absteigenden Vergasung und im Unterteil des: Giaserschachtes einer aufsteigenden
Vergasung unterworfen. Die letztere wird vorzugsweise soweit geführt, daß am unteren
Ende des Gaserschachtes nur noch das Unverbrennliche ausgetragen wird.
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Am unteren Ende des Gaserschachtes wird Vergasungsluft (Sauerstoff)
und gegebenenfalls Wasserdampf zugeführt. Auch im oberen Teil des Gaserschachtes
kann eine Wasserdampfzuführung vorgesehen werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsteht je nach dem, ob zur Vergasung
Luft oder Sauerstoff bzw. mit Sauerstoff angereicherte Luft verwandt wird, ein hochwertiges
Generatorgas mit einem mehr oder weniger hohen Gehalt an Inerten, dias aber praktisch
frei von teerigen Bestandteilen isst.
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Das Gas gelangt aus dem Gaserzeuger zunächst in einen Staubahscheider
und danach in einen Wärmeaustauscher (Re`kuperator), in welchem es seine Wärme an
die Vergasungsluft (Sauerstoff) bzw. den Vergasungswasserdampf abgibt. Nach Kühlung
im Wärmeaustauscher erfolgt noch eine Naßkühlung, worauf das Gas seinem Verwendungszweck
zugeführt werden kann.
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Das erzeugte Gas ist ein wertvolles Brenngas.. Es kann jedoch auch
zur Durchführung anderer Rea!Ictionen benutzt werden, beispielsweisse zur Synthese
von
Kohlenwasserstoffölen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff oder zur (Synthese von Stickstoffverbindungen.
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Auf der Zeichnung ist eine zur Verwirklichung der Erfindung geeignete
Anlage teils im einem senkrechten Schnitt und teils in einer Seitenansicht dargestellt.
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Der zu vergasende Brennstoff gelangt aus den Zubringerkübeln i zunächst
in einen geschlossenen Vorratsbehälter 2, aus dem er am unteren Ende durch eine
Aufgabevorrichtung 3 auf einenWand!e,rrost 4 abgegeben wird. Der Wanderrost 4 ist
in einem von feuerfestem Mauerwerk 5 gebildeten Behandlungsraum 6 angeordnet, an
,dessen Ende eine Zwischenwand ? angeordnet ist, welche auf ihrer Unterseite mit
Kühlrohren 8 ausgestattet ist. Der Wanderrost 6 wird .diurch bei 9 zugeführte Kühlluft
gekühlt.
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Ferner kann durch die Öffnung io noch Kühlluft eingeblasen werden,
um das untere Tru:m des Rostes zu kühlen.
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?Nahe dem Aufgabeende des Rostes ist im Gewölbe des Behandlungsraumes
6 ein Eintritt i i für vorgewärmte Luft (Sauerstoff) und gegebenenfalils Wasserdampf
vorgesehen. Die eingeführte Luft verbrennt mit den aus der Brennstoffschicht 12
entwickelten flüchtigen Bestandteilen, so daß sich im Behandlungsraum 6 eine hohe
Temperatur einstellt, tlie den Entgasungsvorgung wirksam unterstützt.
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Die entstehenden gas- und luftförmigen Produkte ziehen aus dem Behandlungsraum
6 durch den von der Zwischenwand 7 begrenzten Kanal 13 ab, während der agglomerierte
Brennstoff am Ende des Rostweges unter der Wirkung von Abstreiferarmen 14 od. dgl.
abgelöst wird.
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Von der Entgasungseinrichtung führt ein Kanal 15 zu dem Oberteil 16
des Gaserschachtes. Der untere Teil des Gasersdhachtes ist, wie bei 17 angedeutet,
mit einem Kühlmantel versehen und wird durch einen üblichen Gaserze.wgerrost 18
verschlossen, der auf einer drehbaren Aschenschüssel i9 steht.
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Der Gasabgang ,2o ist zwischen dem Oberteil 16 und dem Unterteil 17
angeordnet. Der Gasoberteil 16 geht im Bereich des Gasabganges 20. in einen Kühlmantel
21 über.
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Der von der Entgasungseinrichtung 4 abgegebene Brennstoffrückstand
bildet in dem Gaserschacht eine zusammenhängende Brennstoffsäule, die im Bereich
des Gasabzuges 2o freie Böschunten 22 aufweist, durch welche das erzeugte Gas austreten
kann.
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In dIem oberen Teil 23 der Brennstoffsäule findet eine absteigende
Vergasung statt und im Unterteil 24 der Brennstoffsäule eine aufsteigende Vergasung.
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Nach Bedarf kann durch Öffnungen 25 oder an einer sonst geeigneten
Stelle noch Luft (Sauerstoff) zugeführt werden. Das erzeugte Nutzgas gelangt aus
dem Gasabgang 2o zunächst in einen Staubabscheider 26 und dann in einen als Rekuperator
ausgebildeten Wärmeaustauscher 27, in welchem das Nutzgas durch Vorwärmen von Luft
(Sauerstoff) und Wasserdampf gekühlt wird.
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Der Rekuperator 27 steht durch die isolierte Rohrleitung 28 mit dem
Lufteintritt i i dies Entgasungsraumes 6 in Verbindung.
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Das im Rekuperator 2:7 vorgekühlte Gas wird schließlich in einem in
der Zeichnung nicht dargestellten Waschher und Kühler auf die gewünschte Temperatur
unter gleichzeitiger Abschei:dung der ihn noch enthaltenden Verunreinigungen gebracht.
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Unter den Rost 18 des Gaserschachtes werden durch die Rohrleitung
3, in üblicher Weise Vergasungsluft und Wasserdampf zugeführt.