DE905191C - Einrichtung zur Erzeugung von Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff enthaltendenGasen durch Vergasen fein verteilter fester Brennstoffe - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Erzeugung von Kohlenoxyd und gegebenenfalls Wasserstoff enthaltenden Gasen durch Vergasen fein verteilter fester Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die kontinuierliche Erzeugung von Kohlenoxyd und Wasserstoff einthaltenden Gassen, aus einem fein ve,rtied,ltien festen Brennstoff, der in Suspension m.it Sauerstoff oder mit sauerstoffangereicherter Luft und unter Einwirkung von gasfärmiigen. M-e"diein, wie Wasserdampf oder Kohlensäure, dies einidothi.°irm mit Kohlenstoff reagieren, umgesetzt wird. Die Erfindung bezieht sich im engeren auf solche Verbetsserung!en der Einrichtungen, durch die die Vergasungsreaktionen einfach und mit Erfolg für die Herstellung von brennbaren Gasen angewendet «^erdleici können, wohei de verschiedenen Reaktionen gleichzeitig, aber im wesentlichen getnennit voneinander, in demselben Vergasungsraum stattfinden.
• Das Patent goo 986 betrifft ein Verfahren zur Erzeugung voni Kohlenoxyd und gege,ben:ufalls Wasserstoff @enthaltenid'en. Gasen durch Vergasen fein verteilter feister Brennstoffe (Brennstaub) in der Schwebo mit Sauersibaff und mit enidiothelrm reagierenden gasförmigen Mitteln, wobei ein außerhalb des Reaktionsraumes hiergestelltes, möglichst homogenes Gemisch von Bnctnnstaub und Sauerstoff mit einer Temperatur unterhalb der Zündtemperatur des Gemisches und mit einer solchen Geschwindigkeit in einen auf hoher Temperatur b

  findlichlen, und gegen Wärmeverluste geschützten

  Reaktionsraum eingeblasen wird, daß die Zündung

  und damit, diel exo,theirm,o Reaktion zwischen Brenn-

  staub, und Saueirs@toff erst innerhalb deos Re!aktiions-

  raumes einsetzt: Dieses Verfahren ist dadurch ge-

  kennzeichnet, daß unabhängig und getrennt vorn

  Brunnstaub-Sauerstoff-Gemi.sch ein endatheirm mit

  Kohlenstoff reagi.e(remdes gasförmigos. Mittiol dlorar t

  in den Reaktionsraum eingobla,sen wird;, daß zwi-

  schen der zentralem Zone dein eoxoth;eirime@n Reaktion

  und dein Reaktions,rau.mwänden eine die zentrale

  Zonie, nur oberflächlich betrührende, zusammen-

  hängen,deo, strömende Schicht von end'othierm

  reagierenden Mitteln entsteht, so d'aß der hoch-

  erhitzte B@retnns,taubrückstand aus dielr Zone emo-

  theirmer Reaktion vor Auftreffen, auf die, Reiaktions-

  raumwänd;e mit und'otherm reagierenden Mitteln: in

  Berührung kommt. und' sich dabei so weit abkühlt

  äaß er in fein verteiltem feistem Zustand ausge:-

  schieden wird. Im Vergasungsraum besteht also

  gleichzeitig .eine zentrale, hocherhitzte Zone, in der

  eii.ne exotberme Reaktion, und eine äußeire Zone

  niedrigerer Temperatur, in deireine endotharme,

  Reaktion stattfindet.

  Ziel der Erfindung ist eine neuartige und v;e;r-

  besserte Vergasungseinrichtung, in der die Zonen

  exothermer und Eind'othermer Reaktion troitz ihrer

  unmittelbaren Berührung im wHsent.lichen derart

  geitrennt voneinander aufrechterhalten weirden

  können, daß der Vorgang der exothe@rmen Reaktion

  nicht nennenswert durch Reaktionsmi.tteil aufs der

  endothermen Zone gestört wird, wobei gl'elichzielitig

  winiei kontinuierliche Isolierung der Wände der

  Vergasungskammer gegenüber der exothermem

  Zone durch Reaktionsmittel aus der endothermen

  Zoniei einreicht wird.

  Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß

  die, Mife!1 zum Einführein der ,ccindotbielrm reagieren-

  den Mittel .die; Düse zum Einführen. dies Bteunis:taub-

  Sau,-irstof-fGem.isches derart umgelben, daß di!o

  endotherm reagierenden Mittel .dein Wändan deis

  Reaktionsraumes ins einer mit der Bewegung des

  Brennstaubes. in Richtung der Längsachse dlels

  Reaktioms.rau meis gleichsinnigen, gegebenenfalls

  schraubenlinienförmigen Strömungsrichtung folgen.

  Das en@dotheirme Reaktionsmittel bewegt sich also

  längs. dlar Wände dieir. Vergasungskammer wie eine

  Art Schileier in Form einer in sich rotierendem

  Strömung. Diese Strömung bildet dabei im all-

  gemeinen. einen spitzen Winkel zur Längsachse des

  Stromes der Suspension des. feistem Bmnn-stoffes, die

  gleicbz!elitig in die vom Schlieiier aus eindothorm

  reagierenden. Reaktionsmittel umschlosisenen Hohl-

  räume eingeführt wird' und in gleichirr Richitung

  wie der Schleier durch .die Vergasungskammer

  strömt.

  In der Zeichnung ist als B,eiiis.piel ein Aus-

  fiihrung sbeiiispieil der Einsrichtung gemäß der Er-

  findung wiedergeigeben, aus der sich auch weitere

  ''erbesserungen und betriebliche Vorteile der Er-

  findung relrgeben.

  Fiig. i ist eiin senkrechter Schnitt durch den

  Bronnerkopf einer Vergasungskammer:

  Fi.g. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie IPII de-ir

  Fig. i, und,

  Fdg. 3 iisrt ,eines vergröß!eirto Ansicht eines Teildes

  des Düsenkopfes..

  Dieir Breinnerkopf deir Vergasungsapparatur ist

  ein Teil einer Reaktionska.inmar i, die, vorzugs-

  weiszi aus feuerfesten Wänden 2 horgestollt ist und

  im w osentlichen konischen Foirm hat. Dias Ende der

  Reaktionskammer i kann mit einem Staub-

  abschei:der verbunden werden, um die staubförmige

  Asche des festen Brennstoffes von dem hergestellten

  Gas zu trennen. Mehrelfe dheer Reaktionska,mmer-

  bmeinne@rlcöpfe; können mit einem gemeinsamen

  StanbaLs.chaider verbundm. sein. Der staubförm:igel

  feistes Birrenusitoff und die gas- und dampfförmigen

  Reaktionsteilnehmeir werden in das v-elrjüngt;e; Ende

  des Reaktionsraumes z eingeführt. Ein vorgebilde-

  tieis, im wesentlichen h.omog enas Gemisch dies staub-

  förmigen fe!stein Beennstofeis und Sauerstoff, das in

  einer nicht gezeigten Apparatur hergestelllt wird,

  kann durch eine oder mehrlor:i Leitungen 3 in den

  Reaktionsraum i eingeführt w lerd°n. Bei der in d,-fr

  Zeichnung dargestellten Apparatur sind dreh solcher

  Leitungen innerhalb einieis Kühlmanteils .l. ange-

  ordniet. Die Lielitung g dient dazu, ein Küh lmittol

  in den IUih.lman.teil zu führen, da.s danach durch die

  Leitung 6 aus d;--lm Küh.lmanted abfließt, nachdem

  eis um die! Brennstoffei.nfübrungsk,itung 3 strömte.

  Das innere Ende des l#,'-ühlm.an:tels bildet einen Teil

  der Endwand des Reiaktionsraumes i. Das Endei

  des Kühlmantels ¢, das einen Teil der Endwand

  der Reaktionskammsr i bildet, ist von einem feuer-

  feisten Körper 7 umgeben, der de eine Wand dein

  ringfö,rmiigein Düse für die Einführung der endio-

  therm reagierenden Mittel in die Reaktionskammer

  bildet. Der feu erfeis.tei Körper 7 wird voirzu:gsweiise

  aus einem Stück hergie!stellt. In Verbindüng mit

  einem Teil 8 dl:lr fuerfesaein. Wände 2 der Reaktions-

  kammer biildieit dein Körper 7 die ri,ngförmigeiDüse:9,

  deren Auslaßöffnung im wesentlichen gleichachsig

  mit der Längsz,chse der Reiaktionskammer i und

  des Kühlmantels 4. angeordnet ist. Durch die: riing-

  förmiige Düse 9 werden Was,sierdampf, Kohlensäure

  oder Gemische davon in düei Relaktio@nskamm,er elin-

  geführt, aber getrennt von einer Mischung von

  Sanorstoff und festem Brennstoff, der vergast wer-

  don, soll. Zu dieisem Zw:.,clc ist dizi ringförmige

  Düs:ei 9 durch horizontale Kanäle toll und einen

  ringförmigen Kanal io mit der Zuleitung 1i für das

  unter Druck einströmende eindotberme Reaktions-

  mittieil verbunden.

  Die ringförmigen Kanäle toll sind baulich. aine

  E;rweiitielrung des rinigförmigein Kanals io. und wer-

  den durch Reibion von, auf Abstand ges-eitztei oder

  genaiu beim;as.san:! Steinig lob gebildefit, durch die die

  Entfernung dein äuß-; ren und innren Wändw der

  Zügel log vo,n,eiiii:anidieir bestimmt wird. Bei der aus

  den Fig. i und 2 eirsichtli.chen Bauart sind diel

  Kanäle log sämtlich mit!eiinander an verschiedenen

  Punkten durch andere ringförmige; Kanäle ioe ver-

  bund;°_n, die ein Gegenstück sind zu dem Kanal io,

  der sich in direkter Verbindung mit der Zuleitung

  i i txetfindiet. D:a, das eind'otherm reagierende Medium

  mit sehr hohen

  eingeleitet wird,

  nicht unter etwa i2ooJ C, werden: die Kanäle! und

  Leitungen i o, in°, ioc und ii vortiailhaft aus feu:er-

  festem, die Wärme schlecht leitendem Material ge,-

  bi:ld et, um soweit wie möglich dem Wärmeübergang

  durch das

  Mauorwerk an dein. Kühl-

  mantel 4 vorzubeugen. Um das endotherm reagie-

  rende Gas oder den Dampf v o-rzuwärmen, kann die

  Zuleitung i i mit irgendeiner zw~eick@entspriechienden

  Einrichtung, z. B. Regmeratoren, Rekuperatoren

  od. dgl., verbunden werden.

  Für vieile Fälle ist einie! einzelne ummantiel.tie;

  Leitung 3 zum Einleiten, des, Bren:ns.toff-Sauerstoff-

  Gemisches in die Reiaktiouskammeir ausreichend.

  Für größere :Einrichtungen, wie in der Zeichnung

  dargestiollt, ist es jedoch ratsam, eine Mehrzahl von;

  Leitungen 3 zu verwenden, die in einem geimi°.iin-

  samen Kühlmantel angeordnet sind. In eimm

  solchen Fall ist es vorteilhaft, diese Leitungen

  symmetrisch zur Längsachse der Reaktionskammer

  anzuordnen. Wenn mehrere dieser Leitungen 3 veir-

  wen@det werden, kann es von besonderem. Vorteil

  sein, eiviel Leitung 13 in leim Raum zwischen den

  Leitungen 3 anzuordnen und durch diese Leitung 13

  eine geringe Menge! eines endotherrn reagierenden

  Mediums diriekt in die Reaktionskammer zu führen,

  um eine zufällige Ansammlung von Asche des festen

  Brennstoffes am Ende des Kühlmantels d. zu

  "arh indem.

  Die ringförmige Düse 9 isst so ausgebildet, da,ß

  das eingeführte end'otherm reagierende Gas oder

  der Dampf in Fomm einer kontinuierlichen Hülle,

  vor allem rund um die p@ri:märe,eLxotherme Reaktions-

  zone verteilt wird!, in der die schnelle Oxydation,

  der Brennstoffteilchen durch Sauerstoff vor sich

  geht. Die Temperaturen, die in dieser exoth--rmPm

  Zone entwickelt wurden, sind sehr hoch und würden

  die feuerfesten Wände, besonders nahe der Mün-

  dung der Brennstoffzuführungslaitungen 3, be-

  schädigen;, wenn diesei Wände. nicht durch die sich

  bewiegende kontinuierliches Hülle des e:nidiothieirm

  reagierenden Gases oder Dampfes. geschützt wären:.

  Ferner können sich die Breinnstoffteilchen mit

  etwaigem Kohlenstoffgeihalt, dler noch nicht in deir

  Zone exothermer Reaktionen: oxydiert worden ist,

  leim Verlassen der endothermen Reaktionszone

  nicht direkt an den Wänden des Reaktionsraumes. i

  absetzen, weil sie erst die; 'Hülle von Dianrpf,

  Kohlensäurei od. dgl. durchlaufen müssen, die enit-

  lang :der Wände des Reaktionsraumes strömt. Beim

  Durchdringen der endothermen Zone, reagiert dein

  restliche Kohlein@stoff, obgleich die Brennstoff-

  teilchen die Tendenz haben, mit dieser Hülle ab-

  zuströmen, endotherm mit Dampf, Kohlensäure

  od. dgl. und wird in Kohlenoxy d übergeführt, wo-

  durch die Temperatur der Gase, in denen sich die

  Brennstoffteilchen in Suspension befinden, wieder

  erniedrigt wird. Die Brennstoffasche wird dann

  aus dem, Reaktionsraum bewegt, während sie immer

  noch in Suspension in dem Gemisch von Gasen oder

  Dämpfleu ist, das durch Diffusion der Produkte aus

  der endothermen und der exothermen; Reaktions-

  zone entsteht.

  Die ,Düse 9 ist derart konstruiert, daß der entlo-

  therm reagierende Strom in den Reaktionsraum in

  Form einer wirbelnden, konisch geformten Hülle

  einströmt. Die, Suspeinsion, dies gapulv.erten: Brenn-

  stoffes wird in den hohlen Teil dieser Hülle ein-

  geführt, wo: sie in kurzer Entfernung von der Mün-

  dung dizir Zuführungsleitung 3 sofort unreir teil-

  w(e!iIs11r Oxydation des Kohlenstoffgehaltes des

  Brennstoffes zündet.

  Einer der wesentlichen Gründe, der gasförmigen

  oder dampfförmigen Hülle die beschri@eibme Form

  zu. goil),-:n, isst, eine - zu frühe Diffusion des euridotherm

  reagierenden Stromes in die exotherme Primärzone

  zu verhindern und eine solche Diffusion zu ver-

  zögern, bis im wesentlichen der gesamte Sauer-

  stoff für diel Oxyd'@ation .des. Binaunsto:ffes :darin auf-

  g,ibrauchtworden ist. Eine. zu frühe Mischung d°_e

  endotherm reagierendm Stromes mit dein Reak-

  ticnsteilnie@hm@°:rn aus der exothermen Zone würde

  einen schädlichem Einfluß auf dgn Vergasungs-

  prozeß haben, d,. h. es würde den verwandiwten

  Sauersito:ff verdünnen und in unierwünschter Weise

  die Teimpera:twr reduzieren, die sonst in der exo-

  thierm:en Zone erreichbar wäre., und wü:rdiei dadurch

  weiitgehend den Wirkungsgrad der Vergasung

  herabsetzen.

  Wie schon gcoagt, sind die Wände der ring-

  förmigen Düse 9 aus feuerfesten Steinen 8 und diem

  feuerfeisten Körper 7, der vergrößert in Fig. 3 dar-

  gestellt ist, zusammengesetzt. Dor Körpor 7 ist im

  weisentldchien wie: ein Ke:g:il ausgeführt und mit

  einer zentralem. Öffnung vorsehen, in. die der Kühl-

  rnant:el für die Brennstoffeinführungsleitungen 3

  eiingeführt weirdinm kann. Dieisie zentiraliei Öffnung

  solltei vo@rzu;gsw;.ii@s"i von einem solchen. Durchmes:setr

  sein, daß unter normalen Betriebsbedingungen eine

  Berührung zwischen d= Kühlmanel und den

  Wänden der zentralen Öffnung stattfindet. Auf dar

  äußeren" konischen: Oberfläche des fenerfestwn

  Körpers. 7 ist ein.ei Reihe von parallelen Rippen 12

  vorgesehen;, diel in Form von Schraubenlinien ver-

  laufen. Diese Rippen unterteilen die ringförmige

  Düse 9 in eine Anzahl kleiiner Kanäle, die dein

  ,eind otherm reagierenden Strom., der dwrch sie gehst,

  in eine rotieren.d:i schraubenl.iniienförmige Be-

  wegung versetzen. Die endobherm reagierenden:

  Gasei strömen in: Form eines sich ausdehnenden

  hohlen Kegels in den Reaktionsraum und bewegen

  sich entlang der konischen. Oberfläche diieisieis

  Raumes. Die schraubenlinienförmige Bewegung des

  Stromeis. setzt sich auf dien Weilte von dcir

  ringförmigen. Düse bis, zum anderen Endie des

  Reaktionis.ra,umeis und. schliießlich bis zum Staub-

  abscheider fort. Der Strom der endotheirm reagieren-

  den Medien wird auf diese Weise geh.indei-t, in die

  zentrale Zona des Reaktionsraumes einzudringen

  und die Zone der exothermen Reaktion zu unter-

  brechen odeir zu durchstoßen.

  Dieir Vergasungsapparat dier vorliegenden Erfin-

  dung macht eiirre kontinuierliche Harsteillung oineis

  brennbaren, Gases, das eine hohe Konzentration an

  Kohlenoxyd und auch an. Wasserstoff hast, :aus fein

  verteilten festem Brenustoffun möglich. Er kann

  vorteilhaft und in ähnlicher Weise für die Vergasung flüssiger Brennstoffe verw endest werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Erzeugung von Kohlen- oxyd und gegeibenien:fall.s Waisserstaff enthalten- dien Gasen durch Vergasen foin: verteilter fester Brennstoffe (Brennstaub) in der Schweb-,! mit Sauerstoff und mit endotherm r@eagi:erend;e@i1 gasförmigen Mitteln, mit seinem Reaktionsra:um uv.t eüner Düsie zum Einführen des Gemisches aus Brennstaub und Sauerstoff und tnit Mittieln zum Einführen der endotherm reagierenden Mittel derart, d'aß diese dies Reaktionsraum- wände in einer zusammenhängenden Schicht beideicken" mach Anspruch 3 des Patents goo 986, dadurch gd",ennizeichneit, daß .die Mittel zum Einführen dar endotherm. reiagieren.Jen Mittel die Düse zum Einführen des Brennstaub-Sauer- stoff-Gemisches derart umgeben, daß die enda- therm reagierenden Mittel den Wänden des keaktionsraumes in einer mit dieir 13.2:wegung des B#rennstaulyeis in Richtung deir Längsachse des Reaktionsraumes gleichsinnigen, geigeh:inen- fallis: schraubanlinienförmi@gen St.römungsricli- tung folgern. a. Einrichtung nach Anispruch i, gekenn- zeichnet durch eine ringförmige Düse als Mitt-"1 zum Einführen, der endothorm reagierenden Vergasungsmittel. 3. Einrichtung nach Anspruch a, dadurch ge- kennzeichnet, daß die ringförmige! Düse; in eine Anzahl von KanäIon, unterteilt ist, die in der N ähe ihrer Mündung in den Reaktionsrau m, so geneigt sind, d.aß ihre Achsen zueinander und zu der Längsachse dies Reuktionsrau-mes wind- schi,efei Geraden bilden:, so daß die =streitenden Strahlen aus .endotherm reagi.erandem Mittel eines sch:raubenlinienförmigü Bewegung längs der Reaktionsraumwand vollführen. q. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da ,- durch gekennzeichnet, daß die innere Begren- zung der Rin:gdüsie vom, eiinieim ringförmigen. ke,ram,is:ch:e;n Körper gebildet wird, :der auf sei.neir Außen;fiächei l@edsteinfärmi;ge V orsprünga aufweist, .durch dies des- Strom des eadotberm reagierenden Vergasungsmittels gelenkt wird. 5. Einrichtung nach Anspruch .l, dadurch @e- kennzeichnet daß diar rin:gförmi.gie: keramische Körper einteilig ausgeführt ist. 6. Einrichtung nach Anspruch .l oder 5, @ da- durch gekennzeichnet, daß die[ Zuführung für das Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch von einem Kühlmantel umgeben ist, dessen Stirnwand den Reaktionsraum begrenzt und der außen von der Innenfläche dels keramischen Körpers um- schlossen wird. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekenn- zeichnet durch mehrere in Form eines Bündels innerhalb :desselben Kühlmantels liegende Lei- tungen: zur Zuführung des B.renn:stoff-Saueirstoff- Gemisches. in :den Reiaktionsraum. B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gei- kenuzteichneit, :daß zw iischen den Mündungen deir Zuführungsleitungen. für das Bre!uns.to@ff-Sauie,r- stoff-Gemisch in der Stirnwand des Kühl- mantels zusä;tzfich& Zuleitungen für ein.dothieirm reagierende! Vergasungsmititeil münden. g. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis ä, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Reaktio:n:sraum von den Vergasungsmittel:ein- trittsöffnungen an erweitert. io. Einrichtung nach Anspruch g, dadurch ,gekennzeichnet, :daß der Reaktionsraum im wesentlichen legelförrnig ausgeb@iIdelt ist.