DE938563C

DE938563C - Verfahren und Einrichtung zum Vergasen von Kohlenstaub in der Schwebe

Info

Publication number: DE938563C
Application number: DESCH6212A
Authority: DE
Inventors: Hans Schmalfeldt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-03-31
Filing date: 1951-03-31
Publication date: 1956-02-02

Description

Verfahren und Einrichtung zum Vergasen von Kohlenstaub in der Schwebe Wenn man die Vergasung von Kohlenstaub mit regenerativ auf hohe Temperaturen aufgeheiztem Vergasungsmittel durchführen will, und zwar vorzugsweise unter Druck, so bereitet, ganz gleich, ob es sich um ein Gasumwälzverfahren oder ein Verfahren mit sauerstoffhaltigen Gasen und Wasserdampf als Vergasungsmittel handelt, die Beheizung der hierfür erforderlichen Erhitzer mit Fremdgas Schwierigkeiten. Man muß entweder die Erhitzer drucklos beheizen, und in diesem Falle muß bei hohen Temperaturen und hohen Drucken eine Abdichtung erfolgen, was praktisch kaum durchzuführen ist, oder aber man muß die Erhitzer unter dem Druck beheizen, der im Vergaser herrscht. In diesem Falle hat man zwar bedeutend geringere Abdichtschwierigkeiten, aber die Heizluft und das Heizgas müssen ebenfalls auf den Vergaserdruck gebracht werden. Dies bedeutet apparativ eine erhebliche Komplikation und ergibt eine starke Verteuerung der Anlagekosten. Aus diesem Grunde ist bereits die Vorwärmung des Vergasungsmittels regenerativ unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des erzeugten Gases durchgeführt worden. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art werden die Regeneratoren vom Strom des aus dem Vergaser austretenden erzeugten. Gases beheizt, der immer noch den Reststaub enthält. Für -diesen Zweck werden die Regeneratoren zweckmäßigerweise besonders ausgebildet. Sie bestehen aus schlanken, zylindrischen, stehend angeordneten Gefäßen, die von oben nach unten gehende glatte Kanäle besitzen, die so ausgebildet sind, daß kein oder möglichst wenig Staub hängenbleiben kann. Weiterhin wird " das Steinmaterial so gewählt, daß es eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Da unter höherem Druck die Wärmeübergangszahlen stark ansteigen, so gelingt es bei guter Wärmeleitfähigkeit der Steine und entsprdchender Dicke der Steinschichten, beim Arbeiten unter höherem Druck mit nicht zu großen Oberflächen große Wärmemenge auf einfache Weise in den glatten Kanälen zu speichern. Die Regeneratonen werden periodisch von dem aufzuheizenden Vergasungsmittel, also in erster Linie von der Mischung aus Wasserdampf und Sauerstoff bzw. sauerstoffhaltigen Gasen durchflossen und dabei abgekühlt, nachdem sie abwechselnd vorher von dem heißen erzeugten Gas aufgeheizt worden waren. Da das Vergasungsmittel sich bei einer Druckapparatur ebenfalls unter Druck befindet, so erfolgt die Abkühlung der Regeneratoren sehr wirkungsvoll unter Abgabe großer Wärmemengen aus den aufgeheizten Steinen an das Vergasungsmittel.
Bei einer Arbeitsweise; wie sie oben beschrieben wurde, wird also das Vergasungsmittel durch das erzeugte Gas vorgewärmt. Da jedoch der Wärmeinhalt des erzeugten Gases erheblich größer ist als diejenige Wärme, die selbst bei vollständigem Temperaturausgleich beim Wärmeaustausch vom Vergasungsmittel aufgenommen werden kann, so gestattet die obige Arbeitsweise nicht, die Abwärme des erzeugten Gases möglichst vollständig auszunutzen. Andererseits ist man gezwungen, um möglichst viel der verfügbaren Abwärme aus dem erzeugten Gas in das vorzuwärmende Vergasungsmittel hineinzubringen, die Vorwärmung des Vergasungsmittels recht weitgehend zu treiben, also einen möglichsten Angleich der Vorwärmetemperatur des Vergasungsmittels an die Temperatur des heißen erzeugten Gases bei Austritt aus dem eigentlichen Vergasungsraum zu erreichen. Dadurch vermindern sich die Temperaturdifferenzen beim Wärmeübergang, und man ist gezwungen, verhältnismäßig große Oberflächen und Steinmaterialien vorzusehen. Man muß aber berücksichtigen, daß der ganze Vergasungsvorgang trotz des großen Aufwandes nicht mit größtmöglicher Wirtschaftlichkeit arbeiten kann, weil der Kohlenstaub kalt in den Vergasungsraum eingetragen wird.
Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, mit der Abwärme des aus dem Vergaser heiß austretenden erzeugten Gases den Kohlenstaub regenerativ vorzuwärmen. Dabei wird die Vorwärmung so weit getrieben, daß gleichzeitig eine Schwelung des Kohlenstaubes vorgenommen wird, und die heißen Schwelprodukte gelangen dann einzeln oder getrennt in den Vergasungsraum. Auch dieses Verfahren arbeitet nicht mit größtmöglicher Wirtschaftlichkeit; denn bei der Vorwärmung nur des Kohlenstaubes durch das erzeugte Gas in regenerativer Form wird noch weniger Wärme nutzbringend wieder in den Prozeß zurückgebracht als bei der Vorwärmung allein des Vergasungsmittels. Andererseits muß man bei der Staubvorwärmung auch verhältnismäßig große Heizflächen, also große Steinmassen vorsehen, die- die Temperaturdifferenzen am heißen Ende, wenn *man eine einigermaßen befriedigende Lösung erreichen will, wiederum klein und damit die Heizflächen und Steinmassen groß werden.
Eine befriedigende Lösung gelingt erfindungsgemäß nur dadurch, daß man mit dem heißen erzeugten Gas aus dem mit staubförmiger Kohle beschickten Gaserzeuger beides vorwärmt, d. h. sowohl das Vergasungsmittel als auch den einzusetzenden Kohlenstaub, wobei letzterer, soweit es die verfügbare Wärme hergibt, ganz oder teilweise geschwelt werden kann. 'Bei den beiden vorerwähnten Verfahren, nämlich der Vorwärmung des Vergasungsmittels allein oder der Vorwärmung und Schwelung des Kohlenstaubes allein in regenerativer Form mittels der Wärme des erzeugten Gases, war der Wasserwert der anzuwärmenden Medien immer erheblich kleiner als der des abzukühlenden Mediums, also des erzeugten Gases. Aus diesem Grunde konnte niemals eine befriedigende Wirtschaftlichkeit erreicht werden. Andererseits ist -und das ist eine neue und in diesem Zusammenhang wertvolle Erkenntnis - der Wasserwert von Vergasungsmittel-fKohlenstaub zusammen mindestens so- groß wie der Wasserwert des erzeugten Gases; meistens ist der Wasserwert des erzeugten Gases etwas kleiner. Aus diesem Grunde gelingt es leicht, eine größere Temperaturdifferenz am heißen Ende der Regeneratoren zu erreichen, wenn sowohl der Kohlenstaub als auch das Vergasungsmittel durch je ein Regeneratorpaar, das abwechselnd von dem erzeugten. Gas durchflossen wird, aufgeheizt werden.
Die Zeichnung zeigt das Grundsätzliche des neuen Verfahren. a1 und a2 sind zwei Vergasungsräume, die bei -b unten- miteinander verbunden sind, und r1 und r2 zwei Regeneratoren zur Aufheizung des Vergasungsmittels. Diese beiden Regeneratoren sind an ihren heißen Enden durch die Kanäle f1 bzw. f2 -jeweils mit den. Räumen a1 bzw. a2 des Gaserzeugers verbunden. Zwei Regenerätoren v1 und v2 wärmen den Kohlenstaub vor. Diese kann man zweckmäßigerweise unmittelbar oben auf die Räume a1 und a2 des Gaserzeugers aufsetzen, so daß der Kohlenstaub, der abwechselnd bei d1 und d2 eingetragen wird, zusammen mit etwas Tragdampf in den senkrechten Kanälen herunterfließt und vorgewärmt bzw. vorgewärmt und geschwelt in die Vergasungsräume a1 bzw. a2 eintritt, um hier sich mit dem bei f 1 bzw. f 2 eintretenden Vergasungsmittel umzusetzen, d. h. zu vergasen. Das abgekühlte erzeugte Gas tritt aus den Regeneratoren für die Vorwärmung des Vergasungsmittels bei c1 und c2 aus und aus den Regeneratören für die Vorwärmung des Kohlenstaubes bei e1 und e2. Durch entsprechende Ventil- bzw. Drosselklappeneinstellung an den kalten Enden der Regeneratoren können die Gasströme und damit die Austrittstemperaturen eingestellt werden, wobei vorzugsweise auf gleiche Austrittstemperaturen aus den Regeneratoren für die Vorwärmung des Vergasungsmittels und für die Vorwärmung des Kohlenstaubes hingearbeitet wird. Bei m1 und m2 tritt abwechselnd das Vergasungsmittel ein, um vorgewärmt zu werden, und bei d1 und d2, wie bereits erwähnt, der vorzuwärmende Kohlenstaub zusammen mit etwas Tragdampf.
Der besondere Vorteil der neuen Arbeitsweise liegt nun darin, daß eine ausgezeichnete Wärmewirtschaftlichkeit erreicht wird, ohne daß die konstruktiven Mittel hierfür zu groß werden. Man hat zwar die doppelte Anzahl von Regeneratoren, aber die Steinmassen in diesen Regeneratoren können insgesamt kleiner sein, als wenn man beispielsweise nur das Vergasungsmittel vorwärmen würde. Eben wegen des erheblich größeren Wasserwertes der vorzuwärmenden Medien im Falle des Verfahrens nach der Erfindung kann man einen erheblich größeren Teil der Wärme zurückgewinnen als bei den früheren Arbeitsweisen, und trotzdem werden die Regeneratoren klein eben wegen der größeren Temperaturdifferenzen, die sich wegen des größeren Wasserwertes der anzuwärmenden Medien einhalten lassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Vergasen von Kohlenstaub unter Druck in der Schwebe mit vorerhitztem Vergasungsmittel, vorzugsweise Sauerstoff und Wasserdampf oder sauerstoffhaltigen Gasen und Wasserdampf, unter Ausnutzung der fühlbaren Wärme des erzeugten Gases zur regenerativen Vorwärmung von Vergasungsteilnehmern, dadurch gekennzeichnet, daß das den. Gaserzeuger verlassende, mit dem Reststaub beladene, noch heiße Gas seine Wärme an zwei Paar parallel zueinander an den Gaserzeuger angeschlossene Regeneratoren abgibt, von denen das eine Paar zur Vorwärmung des Vergasungsmittels und das andere Paar zur Vorwärmung und Schwelung des Kohlenstaubes dient.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeneratoren, die den Kohlenstaub vorwärmen und schwelen, oberhalb des Vergasungsraumes angeordnet sind und aus glatten durchgehenden Kanälen bestehen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 438 843, 496 343, 535 535, 801 24; österreichische Patentschrift Nr. 134 617; schweizerische Patentschriften Nr. 271 588, 274 479; britische Patentschriften Nr. 242 744 321 422, 366 o66; USA.-Patentschrift Nr. 1 718 830; H. Brückrier, »Handbuch der Gasindustrie«, Bd. i, »Generatoren«, München und Berlin, 1940, Teil i, S. 112 bis 118.