DE912385C

DE912385C - Verfahren und Vorrichtung zur Druckvergasung fester Brennstoffe

Info

Publication number: DE912385C
Application number: DEM3948D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Danulat
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1941-10-18
Filing date: 1941-10-18
Publication date: 1954-05-28

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Druckvergasung fester Brennstoffe Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem durch Vergasung fester Brennstoffe unter erhöhtem Druck mit einem Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisch als Vergasungsmittel ein methanreiches und deshalb sehr heizkräftiges Gas von der Beschaffenheit des Stadtgases erzeugt wird. Dieses Verfahren wird bereits angewendet, um Ferngas aus Braunkohle zu erzeugen. Auch aus Steinkohle kann auf diese Weise Stadtgas erzeugt werden.
Man hat auch schon feste Brennstoffe unter normalem Druck mit Sauerstoff und Wasserstoff vergast. Dieses Verfahren wurde in einem Abstichgaserzeuger durchgeführt, dem das Vergasungsmittel in zwei übereinanderliegenden Zonen zugeführt wurde. Doch ließ sich damit kein Gas erzeugen, das in seinen Leistungseigenschaften dem Stadtgas entsprach. Insbesondere war sein Heizwert zu gering, weil bei diesem Verfahren eine Metlianbildung während der Vergasung nicht eintrat.
Es wurde nun gefunden, daß der Heizwert des erzeugten Gases bei gegebenem Vergasungsdruck von der Zusammensetzung des Vergasungsmittels derart abhängig ist, daß ein heißer Betrieb des Gaserzeugers durch Verwendung eines sauerstoffreichen Vergasungsmittels eine stärkere Methanbildung ergibt als kalter Betrieb. Dem Heißverfahren ist aber insofern eine Grenze gesetzt, als mit abnehmender Wasserdampfmenge wegen mangelnden Wasserstoffes und zu hoher Reaktionstemperaturen die Methanbildung zurückgeht. Mit zunehmendem Wasserdampfzusatz, also kälterem Betrieb, nimmt, wie die Erfahrung zeigt, ebenfalls wieder die Methanbildung ab. Es gibt demnach für jeden Brennstoff bestimmter Reaktionsfähigkeit eine bestimmte Vergasungsmittelzusammensetzung, die die größte Methanbildung und damit auch den höchsten Gasheizwert ergibt. Diese Erkenntnis auszunutzen, ist allerdings bei der bisher geübten Art der Druckvergasung in den meisten Fällen nicht möglich. Die Zusammensetzung des Vergasungsmittels kann nämlich, wie weiter gefunden wurde, mit Rücksicht auf das Verhalten der Asche meist nicht so eingestellt werden, wie es für das Erreichen eines höchsten Gasheizwertes am zweckmäßigsten wäre. Bei vielen Brennstoffen führt das Einstellen der für die Gasbildung günstigsten Sauerstoffkonzentration bereits zu einem Schmelzen der Asche.
Um die für die :@lethanbildung günstigsten Vergasungsbedingungen unabhängig von den Eigenschaften des Brennstoffes einstellen zu können, wird deshalb nach der Erfindung der Brennstoff derart vergast, daß in einer unteren Zone die Asche schmilzt und flüssig abgezogen werden kann und daß man dem sich hierbei bildenden Gas vor Eintritt in eine obere, zweite Zone so viel Wasserdampf zusetzt, daß die für die Methanbildung günstigsten Bedingungen eingehalten werden. Am Austritt aus der oberen Zone steht dann ein Gas zur Verfügung, das den bei gegebenem Druck höchsten erreichbaren Methangehalt und damit höchsten Heizwert besitzt.
Die dem Vergasungsmittel zugeführte Wasserdampfmenge wird in der unteren Zone nach dem Aschenschmelzpunkt bemessen, wobei, um einen leichteren Fluß der Asche zu erhalten, zu dem Brennstoff Zuschläge, wie Kalk, Flußspat. Eisenerze od. dgl., gegeben werden können, wie dies z. B. von den unteratmosphärischem Druck betriebenen Abstichgaserzeugern her bekannt ist.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Arbeitsweise ist auch vorteilhaft dann zu verwenden, wenn Kohlen mit stark wechselnder Aschenbeschaffenheit vergast werden sollen, da in diesem Falle der bei Abgabe von Ferngas konstant zu haltende Gasheizwert durch die ungünstigste Beschaffenheit der verschiedenen Aschen festgelegt wird.
Die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann in einer in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Vorrichtung folgendermaßen erfolgen: Der in der Abbildung dargestellte Druckgaserzeuger besteht aus dem eigentlichen Druckgaserzeuger i, der Kohlenschleuse :2 und der Aschenschleuse 3.
Der Druckgaserzeuger besitzt zwei Vergasungszonen, eine untere, mit flüssigem Schlackenabstich betriebene Zone 4. und eine obere Hauptvergasungszone 5. Unterhalb des Abstichloches 6 liegt ein mit Wasser gefüllter Schlackenraum 7. Die Schleusen -- und 3 sind mit dichtschließenden Kegeln 8 gegen den Gaserzeugerinnenraum abschließbar, desgleichen gegen die Atmosphäre durch druckdichte Deckel g. Den Gaserzeugerinnenraum umschließt ein druckfester Mantel io; ein schwächerer, druckentlasteter Behälter i i bildet den inneren Einsatz, dessen Formgebung der Einteilung in die beiden Vergasungszonen entspricht. Zwischen den Wandungen' der Behälter io und i i befindet sich Kühlwasser, das über einen Dampfsammler 12 zirkuliert, der zum Druckausgleich wieder mit der Gasaustrittsleitung 13 in Verbindung steht. Das Mauerwerk 14 schützt vor hohen Temperaturen und Wärmeverlusten. Die Dampferzeugung im Mantel soll möglichst gering sein.
Das Vergasungsmittel wird durch Düsen 15 zugeführt. Eine weitere Leitung 16 führt in den Aschenraum 7. Zwischen den beiden Vergasungszonen ist der Schacht bei 17 eingeschnürt, um eine gute. Verteilung des durch die Düsen 18 eingeführten Zusatzdampfes zu erreichen. Zweckmäßig kann ein von außen bewegbares Verschlußstück ig zum Abschluß des Abstichloches 6 vorgesehen werden. Aschensammelraum und Aschenschleuse sind mit Wasser gefüllt.
Der Brennstoff wird in üblicher Weise aufgegeben und durchwandert die beiden Vergasungszonen abwärts. Durch die Düsen 15 strömt ein sauerstoffreiches Gemisch, das ausreichend hohe Verbrennungstemperaturen für einen flüssigen Schlackenabzug gewährleistet. Die Sauerstoffkonzentration in dem Sauerstoff-Wasserdampf-Gemisch liegt, je nach Schmelztemperatur der Asche, bei etwa 25 bis 35°/a. Der Sauerstoffverbrauch beträgt 0,15 bis o,2 Nm3 Reinsauerstoff je Normalkuhikmeter erzeugtes kohlensäurefreies Gas. Den restlichen Dampf setzt man durch die Düsen 18 zu. Der Gesamtdampfverbrauch beträgt dann, je nach Reaktionsfähigkeit des Brennstoffes, i,o bis 1,6 kg/Nin3 Reingas.
Die Zuleitung 16 dient dazu, das Abstichloch 6 frei zu halten. Stellt man kurzzeitig 16 ab, so kann die Schlacke durch 6 abfließen, sie granuliert im Wasserbad des Raumes 7. Durch die Schleuse 3 wird die granulierte Schlacke in bekannter Weise ausgetragen.
Es kann vorteilhaft sein, auch die den Raum 7 direkt umgebenden Wandungen druckfest, z. B. für 3o atü, auszubilden, da man dann bei Verstopfungen des Abflusses 6 einen über dem Vergasungsdruck liegenden Druck zum Freiblasen anwenden kann. Die Düsen 15 können tangential angeordnet werden.
Mit der Arbeitsweise gemäß der Erfindung gelingt es, auch aus Brennstoffen mit verhältnismäßig niedrigliegendem Aschenschmelzpunkt ein Gas mit optimalem Gehalt an synthetisch gebildetem Methan zu erzeugen. Gleichzeitig werden die Erzeugungskosten für ein solches Gas dadurch erheblich herabgesetzt, daß die Vergasung mit einem geringen Aufwand an Dampf durchgeführt werden kann. Es wird also ein wesentlicher technischer und wirtschaftlicher Fortschritt erzielt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Druckvergasung fester Brennstoffe mittels eines Sauerstoff-Wasserdampf-.Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer bei gegebenem Druck möglichst hohen Menthanbildung und damit eines guten Gasheizwertes die Vergasung in zwei übereinanderliegenden Zonen derart durchgeführt wird, daß die untere Zone mit flüssigem Schlackenabstich und die obere mit zusätzlichem Wasserdampf zur Einregelung der günstigsten Gaszusammensetzung betrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Schlacke durch den Schlackenabstich in einen unter Druck stehenden Raum abgelassen und darin granuliert wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenabstich durch Einführung von Vergasungsmittel in den Raum unter dem Schlackenabstich freigehalten wird und daß beim Abstechen der Schlacke diese Zuleitung unterbrochen wird. q..
Verfahren nach Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet,, daß zum Freiblasen des Schlackenabstiches ein über dem Vergasungsdruck liegender Druck angewendet wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis q., gekennzeichnet durch einen in zwei Zonen unterteilten, druckfesten, doppelmanteligen Behälter (i) mit einer Schleuse (2) zum Einbringen des Brennstoffes, einem Schlackenraum (7), einem Schlackenabstich (6) zwischen Schlackenraum (7) und dem unteren Teil (q.) des Gaserzeugers (i) und einer unter dem Schlackenraum angeordneten Schleuse (3) zum Ausbringen der Schlacke.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenabstich (6) mit einem bewegbaren Verschluß (i9) versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlackenraum (7) mit einer Zuleitung (i6) für ein zum Freihalten des Schlackenabstiches (6)) dienendes Druckmittel ausgestattet ist. B. Vorrichtung nach Ansprüchen 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen Verschlußkegel (8) zwischen der Schleuse (3) zum Austrag der granulierten Schlacke und dem Schlackenraum (7). g. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einschnürung (i7) mit Zuleitungen (i8) für ein Vergasungsmittel, die den Gaserzeuger in zwei Zonen (q. und 5) unterteilt.