DE940008C - Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen staubfoermiger Brennstoffe - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen staubfoermiger Brennstoffe

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DE940008C
DE940008C DEP48336A DEP0048336A DE940008C DE 940008 C DE940008 C DE 940008C DE P48336 A DEP48336 A DE P48336A DE P0048336 A DEP0048336 A DE P0048336A DE 940008 C DE940008 C DE 940008C
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gasification
heat transfer
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fuel
heat
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DEP48336A
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English (en)
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Friedrich Dipl-Ing Dr Danulat
Paul Dipl-Ing Schmalfeld
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/482Gasifiers with stationary fluidised bed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • C10J2300/0933Coal fines for producing water gas

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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen staubförmiger Brennstoffe Der bekannte Wassergasprozeß, der in einem periodischen Heißblasen des Brennstoffbettes durch Luft und Vergasen des heißen Brennstoffes mit Dampf besteht, erreicht die Erzeugung eines stickstoffarmen Wassergases ohne Anwendung von Sauerstoff als Vergasungsmittel. Es ist schon vielfach versucht worden, den Wassergasprozeß kontinuierlich zu gestalten, um die Wirtschaftlichkeit der Erzeugung von Wassergas zu steigern. Diese Vorschläge gehen in der Richtung, die Beheizung des Brennstoffes in einem getrennten Schacht vorzunehmen, den aufgeheizten Brennstoff in den Vergasungsschacht überzuleiten und nach der teilweisen Vergasung, die ein Abkühlen bewirkt, wieder in den Aufheizschacht zurückzuführen. Die Anwendung dieses Prinzips auf die Vergasung von staubförmigen Brennstoffen ist ebenfalls bekannt. Nach Patent 564 870 wird Wassergas aus feinkörnigem oder staubförmigem kohlenstoffhaltigem Gut dadurch hergestellt, daß das durch Blasen mit Luft hoch erhitzte Gut ständig und regelbar in und durch einen besonderen dampfdurchströmten Vergasungsraum geführt wird. Aus diesem wird es, nachdem es durch die Bildung von Wassergas abgekühlt worden ist, ausgebracht und erneut in den Raum zum Heißblasen eingeführt. Nach einem anderen bekannten Verfahren werden Brennstoffe zunächst im sprudelnden Bett verkokt. Dann wird der feine Koks mit Luft in einem langgestreckten Rauren unter Erzeugung eines kohlenoxydreichen Gases in die Höhe geblasen und dabei hoch erhitzt. Nach Abscheidung aus dem Gas gelangt der heiße Brennstoff in einen Vergasungsraum, in dem er von entgegengeführtem Wasserdampf durchströmt wird. Die Stelle, an der der Wasserdampf eingeführt wird, liegt in einem Abstand von einem Drittel der Höhe des Vergasungsraumes von seinem Boden; und es wird das -erzeugte Wassergas oben aus dem Vergasungsraum abgezogen. Der durch die Vergasung abgekühlte feine Koks sammelt sich unten im Wassergaserzeuger und wird -mittels Luft in den langgestreckten Erhitzungsraum zurückgeführt, um den Kreislauf aufs neue zu beginnen. Durch ständige Abführung von Koks aus dem Verfahren wird dafür gesorgt, daß der Aschegehalt des Kokses genügend niedrig gehalten wird. Obwohl das Prinzip der kontinuierlichen Wassergaserzeugung aus feinen Brennstoffen im Schwebezustand durch Aufheizen des Brennstoffes und Gasen mit Wasserdampf in getrennten Räumen theoretisch viele Vorteile verspricht, ist doch über eine erfolgreiche Anwendung von Verfahren dieser Art in der Praxis nichts bekanntgeworden. Dies mag darauf zurückzuführen sein, daß die bisherigen Ausführungsformen zuviel Mängel aufwiesen; die die Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit der Verfahren stark beeinträchtigen.
  • Man hat auch schon die für die Vergasung staubförmiger Brennstoffe erforderliche Wärme durch einen erhitzten staubförmigen Wärmeträger in das Verfahren eingebracht, der gesondert erhitzt wurde. Bei der Erhitzung wurde das Gemisch von umlaufenden Wärmeträgern und frischem Brennstoff durch unten in den Erhitzungsraum eingeführte Luft in wirbelnder Bewegung gehalten. Das erhitzte Gemisch gelangte aus dem untersten Teil des Erhitzungsraumes in eine Leitung, durch die es mit Wasserdampf in den Gaserzeugungsraum von unten eingeführt wurde. Aus dem Gaserzeugungsraum wurde ein Teil des Gemisches über einen Überlauf wieder in den Erhitzungsraum zurückgegeben, während der Rest aus dem Verfahren ausgeschieden wurde.
  • Nach einem anderen bekannten Verfahren erfolgte die Wiedererhitzung des den Gaserzeuger an seinem unteren Ende verlassenden umlaufenden Gutes in einer Leitung, durch- die das Gut'mit Luft in einen Abscheider geblasen wurde. Nach Trennung von den Verbrennungsgasen wurde das erhitzte Gut mit Wasserdampf in den unteren Teil des Gaserzeugers zusammen mit frischem Brennstoff zurückgeführt. Bei diesem Verfahren war» man bestrebt, die Verbrennungsvorgänge bei der Wiedererhitzung des umlaufenden Gutes so'zu leiten, daß die Verbrennungsgase-möglichst wenig Kohlenoxyd enthielten, was man durch eine Abkürzung der Verbrennungszeit auf weniger als 5 Sekunden; vorteilhaft weniger als i Sekunde, erreichen wollte.
  • Bei einem anderen Wassergaserzeugungsverfah= ren, bei dem umlaufendes Gut im Wirbelbett erhitzt wurde, wollte man geringe Kohlenoxydgehalte im Verbrennungsgas dadurch erzielen, daß der Brennstoffgehalt des Gutes sehr klein, d. h. bei etwa o,i Gewichtsprozent, gehalten wurde.-Die Erfindung hat zum Ziel, die Gaserzeugungsverfahren, die mit umlaufenden Wärmeträgern arbeiten, in der Weise zu verbessern, daß unter Benutzung einer. einfacheren und betriebssicheren Apparatur hohe Gasausbeuten erreicht, die Wärmeausnutzungg vorteilhafter gestaltet und' der - unerwünschte Übertritt von Gasen aus einem Teil der Apparatur in einen anderen verhindert wird. Erfindungsgemäß erfolgt das stetige Herstellen von Wassergas aus staubförmigem Brennstoff mit Hilfe von im Kreislauf verwendeten feinkörnigen Wärmeträgern, bei dem der zur Vergasung verwendete Wasserdampf die Mischung von Wärmeträgern und zu vergasendem Brennstoff in Form eines auf-und abwallenden wirbelnden Bettes bewegt, die erhitzten Wärmeträger und der nach deren Erhitzung ihnen zugesetzte zu vergasende Brennstoff in den unterenTeil des Bettes eingebracht und die kreisenden feinkörnigen Wärmeträger, die den Vergasungsraum verlassen, pneumatisch in einen Abscheider gefördert, während dieser Förderung durch Verbrennen von mitgeführtem Brennstoff mittels für die Förderung verwendeter Luft erhitzt, darauf aus den Verbrennungsgasen abgeschieden und aus dem Abscheider in den Vergasungsraum zurückgeführt werden, in der Weise, daß die abgekühlten Wärmeträger mit dem mitgeführten Brennstoff aus der öberen Schicht der Gaserzeugungsbeschickung abgeführt und nach Abscheidung aus den Verbrennungsgasen durch eine Falleitung aus dem oberhalb des Vergasungsraumes angeordneten Abscheider in den Vergasungsraum zurückgeführt werden. Dabei wird vorteilhaft der Raum, in dem der Brennstoff aus dem Gemisch von Brennstoff und Wärmeträger mittels hindurchgeführtem Wasserdampf vergast wird, z. B. durch einen Überlauf od. dgl., ständig bis zu einer geeigneten Höhe gefüllt gehalten, und es wird das über den Überlauf gehende Gut, das in die Aufheizeinrichtung gelangt, als Abschluß zwischen dem Vergasungsraum und- dem Aufheizraum, z. B. in Form einer Gutsäule, verwendet. Der Wärmeträger .gelangt möglichst nur mit so viel Brennstoff in die Aufheizung, daß dieser Brennstoff bei der Aufheizung ganz oder größtenteils durch den Verbrennungsvorgang zu Kohlendioxyd und Wasserdampf umgewandelt wird und die Bildung von brennbaren Gasen wie Kohlenoxyd und Wasserstoff möglichst unterbleibt.
  • Gemäß der Erfindung enthält deshalb die Mischung von Wärmeträger und Brennstoff, die aus der Wassergaserzeugüng abgeführt wird, nur verhältnismäßig geringe Brennstoffmengen, - die zweckmäßig unter 2o bis 30'/0, z. B. bei io bis 5 °/o" liegen und nach der Analyse der Verbrennungsgase eingestellt werden. Weitere erfindungsgemäße Maßnahmen betreffen die Verwendung des Brennstoffes und des Wärmeträgers in geeigneten Korngrößen, die für den Brennstoff zweckmäßig unter i mm und für den Wärmeträger vorteilhaft zwischen o,i bis z mm liegen, und die Abscheidung des aufgeheizten Wärmeträgers aus den Fördergasen, bei der zweckmäßig dafür gesorgt wird," daß nur die gröberen Teile in den Vergasungsraum zurückkehren und die feinsten Anteile von den Gasen mitgeführt werden. Durch die Erfindung wird eine hohe Wirtschaftlichkeit und eine große Betriebssicherheit der Herstellung von Wassergas durch Staubvergasung erreicht. Sie hat den weiteren Vorteil, daß infolge der Verwendung von aus dem Vergasungsraum abgezogenen Brennstoffes zur Aufheizung der Wärmeträger und Vermeidung der Verwendung von frischem Brennstoff hierfür der aus dem frischen Brennstoff entwickelte Teer für die Wassergaserzeugung nutzbar gemacht wird.
  • Die pneumatische Förderung großer Mengen eines staubförmigen Wärmeträgers mit Förderluft, deren Menge durch die von den Arbeitstemperaturen festgelegte Aufheizung des Wärmeträgers begrenzt ist, und die Abscheidung des Wärmeträgers aus den Verbrennungsgasen, die die Rufheizung bewirken, machen das Einhalten von bestimmten Körnungsgrenzen des Wärmeträgers zweckmäßig. Besitzt der Wärmeträger höhere Anteile an feinerem Staub, so verlangt die Abscheidung des heißen Wärmeträgers aus den Verbrennungsgasen Einrichtungen, die mit hohen Gasgeschwindigkeiten arbeiten, so daß hohe Druckverluste und ein starker Verschleiß der Einrichtungen die Folge sind. Aus diesen Gründen liegt bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die günstigste Körnung des Wärmeträgers bei Durchmessern zwischen etwa o, i bis i mm, und es werden für die Abscheidung des aufgeheizten, im Kreislauf geführten Wärmeträgers aus den Verbrennungsgasen zweckmäßig Grobabscheider, z. B. in der Art von Beruhigungskammern oder von Zentrifugalabscheidern mit geringen Gasgeschwindigkeiten, angewendet. Die feineren Anteile fließen mit den Verbrennungsgasen durch den Grobabscheider hindurch und werden ständig aus dem Kreislauf des Wärmeträgers abgeleitet. Sie können gesondert aus den Verbrennungsgasen abgeschieden werden. Andererseits soll die Körnung des Wärmeträgers nicht zu grob sein, da sonst die Schwebegeschwindigkeit des Wärmeträgers stark ansteigt und höhere Fördergeschwindigkeiten angewendet werden müssen, die den Energieaufwand und den Verschleiß stark heraufsetzen. Auch die Anteile über etwa i mm Korn werden aus diesem Grunde zweckmäßig ausgehalten oder sollen nur gering sein.
  • Das erfindungsgemäß erzeugte Wassergas führt im wesentlichen nur feinen Staub mit sich, der noch höhere Anteile an unvergastem Kohlenstoff enthalten kann. Zweckmäßig wird dieser feine Staub bei hoher Temperatur durch einen Feinabscheider aus dem erzeugten Gas gewonnen und wiederum in den Wassergasprozeß bzw. in die Überlaufleitung zur pneumatischen Förderleitung zurückgeführt.
  • Die Verbrennung des von dem Wärmeträger mitgeführten Kohlenstoffes mit der Förderluft verläuft zu Kohlensäure, solange der Kohlenstoffanteil gering ist und weitgehend aufgezehrt wird. Die Verbrennung verläuft jedoch zu Kohlenoxyd bei höherem Anteil von Kohlenstoff im Wärmeträger. Es ist, von Ausnahmefällen abgesehen, erwünscht, den Kohlenoxydanteil in den Abgasen gering zu halten. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß, damit der Wärmeträger kohlenstoffarm zur Rufheizung gelangt, z. B. die Menge des frisch in den Wassergasprozeß eingeführten Brennstoffes entsprechend niedrig bemessen und vorteilhaft die Asche des vergasten Brennstoffes als umlaufender Wärmeträger benutzt. Hiermit ist der weitere Vorteil verknüpft, daß der angewendete Brennstoff aschereich sein darf. Falls der Brennstoff eine zu feine Asche liefert, die nicht als umlaufender Wärmeträger geeignet ist, so können dem System zusätzlich Wärmeträger in Form von Körnern aus abrieb- und feuerfestem Material, wie Schamotte, Tonerde, Kieselsäure, Silikaten, Magnesiumoxyd od. dgl. oder auch Mischungen dieser Stoffe, vorteilhaft in einer Korngröße von etwa i mm, zugeführt werden. Der in den Vergasungsschacht eingeführte Brennstoff kann z. B. derart dosiert werden, daß die vom umlaufenden Wärmeträger mitgeführte Kohlenstoffmenge die Verbrennung der Förderluft bis auf einen geringen Restgehalt von Sauerstoff in den Verbrennungsgasen gestattet. Der Sauerstoffgehalt der Verbrennungsgase kann gesteigert werden, falls z. B. für die Förderung des Wärmeträgers durch den Erhitzungsraum mehr Förderluft verwendet werden soll, als für die Rufheizung des Wärmeträgers erforderlich ist. Es kann aber auch der Luftüberschuß durch Rückführung einer entsprechenden Menge von Verbrennungsgasen oder Einführung anderer sauerstoffreicher oder -armer Gase, z. B. Abgase von Feuerungen, ersetzt werden.
  • Mit Vorteil werden die Förderluft und der Vergasungsdampf in stark erhitztem Zustande verwendet, da sich durch die auf diese Weise eingebrachte Wärme die Wärmewirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich verbessert. Zweckmäßig wird für die Rufheizung der Förderluft und des Vergasungsdampfes die fühlbare Wärme der Verbrennungsgase und des erzeugten Gases ausgenutzt. Außerdem kann die restliche fühlbare Wärme der Verbrennungsgase und des erzeugten Gases z. B. in einem Abhitzekessel zur Erzeugung von Dampf ausgenutzt werden.
  • Der aus den Verbrennungsgasen in aufgeheiztem Zustande abgeschiedene Wärmeträger wird zweckmäßig gemeinsam mit dem zu vergasenden Brennstoff in den Unterteil des Vergasungsschachtes eingeführt. In den Schacht wird von unten durch einen Rost od. dgl., z. B. durch einen mit vielen feinen Löchern versehenen horizontalen Siebboden, der Vergasungsdampf eingeleitet, dessen Geschwindigkeit vorteilhaft so begrenzt wird, daß die aus dem Gemisch von Wärmeträger und Brennstoff bestehende Schachtfüllung stark durchwühlt wird, jedoch nicht in erheblichem Maße vom Vergasungsdampf bzw. vom entstehenden Gas in den freien Raum mitgerissen wird.
  • Die Zuführung des aufgeheizten Wärmeträgers und auch die des Brennstoffes erfolgen zweckmäßig durch einen seitlich vom Vergasungsschacht angeordneten Fallschacht, derart, daß das Gut entsprechend seiner Schütthöhe im Fallschacht und der Höhe der durchwühlten Schüttung im Vergasungsschacht ohne jedes besondere Zuführungs- oder Absperrorgan in den Vergasungsschacht nachfließen kann. Das Gut im Fallschacht übernimmt entsprechend seiner Schütthöhe die. Absperrung des Vergasungsdampfes bzw. -gases von den Verbrennungsgasen in der Einrichtung für die Abscheidung des erhitzten Wärmeträgers.
  • Der durch den Vergasungsvorgang abgekühlte Wärmeträger wird aus der oberen Schicht der Füllung des Vergasungsraumes, zweckmäßig auf der der Zuführung des Wärmeträgers entgegengesetzten Seite des Schachtes oder in geeignetem Abstand von der Zuführung, durch einen Überlauf aus dem Vergasungsschacht abgezogen und durch eine Falleitung der pneumatischen Förderung zugeführt. Vor dem Einlauf in die Förderung wird vorteilhaft eine Drosselvorrichtung . od. dgl. angebracht, die die Menge des umlaufenden Wärmeträgers zu regeln gestattet. Diese Vorrichtung wird entsprechend tiefer als der Überlauf angeordnet und ermöglicht durch die Schüttung des Wärmeträgers zwischen der Drosselvorrichtung od. dgl. und dem Überlauf die Ausbildung eines Gasabschlusses zwischen dem Vergasungsschacht und der pneumatischen Förderung. Die Einführung der Förderluft in die Förderung und die Zugabe des Wärmeträgers aus der überlaufleitung kann z. B. mittels einer Inj ektordüse erfolgen, die es gestattet, den Druck an der Zugabestelle und damit im Unterteil der Überlaufleitung kleiner zu halten als im Unterteil der Förderleitung.
  • Der durch den ständigen Neuarifalt von Asche aus dem vergasten Brennstoff entstehende überschuß an Wärmeträger wird erfindungsgemäß oberhalb des Überlaufes aus dem Vergasungsschacht durch eine Überschußleitung abgeführt. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß auch in der Überlaufleitung zur pneumatischen Förderung und auch im Fallschacht für die Zuführung des aufgeheizten Wärmeträgers in den Vergasungsraum ständig Wärmeträger vorhanden sind, die den Gasabschluß zwischen dem Vergasungsraum einerseits und der pneumatischen Förderung mit ihrem Abscheider andererseits gewährleisten. Aus Sicherheitsgründen wird zweckmäßig ständig aus der Überschußleitung zum mindesten eine kleine Menge von Wärmeträger abgestoßen.
  • Bildet der verarbeitete Brennstoff nicht ausreichend grobkörnige Asche, die als Wärmeträger verwendbar ist, und werden zusätzlich Wärmeträger in Form von Körnern aus abrieb- und feuerfestem Material zugeführt, so können die aus dem Überschuß abgeleiteten Wärmeträger wieder in den Prozeß zurückgeführt werden. Falls sich bei besonderen Brennstoffen oder Aschen Zusammenballungen von einzelnen Körnern zu größeren Körnern einstellen, die nicht mehr .über die Überlaufleitung aus dem Vergasungsschacht ausgetragen werden, so wird mit Vorteil im Unterteil des Vergasungsschachtes eine zweckmäßig gekühlte Schnecke angeordnet, die das Abziehen dieser zu großen Körner gestattet.
  • Der Druck im Vergasungsschacht soll nur in geringem Maße von dem Druck der pneumatischen Förderleitung bzw. in dem Abscheider abweichen, damit die durch die Schüttungen von Wärmeträger im Fallschacht und in der Überlaufleitung gebildeten Gasabschlüsse ausreichen. Mit Vorteil werden darum beide Drücke durch einen Gasdruckregler in Abhängigkeit voneinander, z. B. die Abgabe an Vergasungsgas entsprechend dem Druck in der pneumatischen Förderung bzw. in dem Abscheider, geregelt. Zweckmäßig wird der Druck im Vergasungsschacht etwas größer gehalten als in der pneumatischen Förderung bzw. dem Abscheider. Hierdurch strömt z. B. bei ausbleibender pneumatischer Förderung des Wärmeträgers, bei der sich der Fallschacht entleeren kann, gegebenenfalls Dampf in den Abscheider ab, so daß der Betrieb nicht gefährdet wird. Andererseits wird z. B. bei ausbleibendem Vergasungsdampf die Abgabe an erzeugtem Gas durch den Gasdruckregler vollständig eingestellt, da sich gegenüber der pneumatischen Förderung kein Überdruck mehr im Vergasungsraum aufrechterhalten lätt. Die Überlaufleitung zur pneumatischen Förderung könnte sich entleeren, und es könnte wohl auch rückwärts durch die überlaufleitung Luft in den Vergasungsschacht eindringen. Dadurch, daß der Gasdruckregler die Gasabgabe absperrt, wird jedoch das Nachströmen der Luft zu den Gasverbrauchsstellen verhindert.
  • Die Apparatur kann zusätzlich .dadurch gesichert werden, daß durch einen Mengenregler die zugeführte Menge an Luft für die pneumatische Förderung und Aufheizung des Wärmeträgers in einem konstanten Verhältnis zur zugeführten Menge Vergasungsdampf gehalten wird. Hierdurch wird bei einem Ausbleiben des Vergasungsdampfes die Förderluft automatisch verringert bzw. abgestellt, so daß auch keine Überhitzung des Wärmeträgers auftreten kann. - Zweckmäßig wird eine weitere Sicherheitsmaßnahme gewählt, die darin besteht, daß durch eine Meßeinrichtung das Verhältnis der Menge des erzeugten Vergasungsgases zur Menge des zugeführten Vergasungsdampfes fortlaufend festgestellt wird und daß beim Abweichen dieses Verhältnisses über gewisse Grenzen vom normalen Wert die Luft- bzw. Dampfzufuhr und die Gasabgabe automatisch abgesperrt werden.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch unter Druck von z. B. z bis 2o at und mehr angewendet werden und gestattet dann durch die Vergasung mit reinem Wasserdampf eine höhere Bildung von Methan, als es bei der bekannten, mit Sauerstoff und Wasserdampf durchgeführten Druckvergasung möglich ist. Es kann durch diese Ausführungsform der Erfindung ein Vergasungsgas mit hohem Heizwert, welches für Stadtgaszwecke geeignet ist, auf besonders günstige Weise erzeugt werden.
  • In Sonderfällen, z. B. wenn reiner Sauerstoff billig zur Verfügung steht, kann es aber auch von Nutzen sein, dem Vergasungsdampf Sauerstoff beizugeben, welcher durch Verbrennung von Kohlenstoff zu Kohlensäure und Kohlenoxyd Wärme frei macht. Entsprechend können der Kreislauf und die Aufheizung des Wärmeträgers eingeschränkt werden. Auch ist es möglich, dem Vergasungsdampf Luft beizugeben, wenn z. B. eine für die Ammoniaksynthese geeignete Zusammensetzung des Vergasungsgases erzielt werden soll.
  • Eine für das Verfahren geeignete Vorrichtung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Die Abb. i, 2 und 3 zeigen verschiedene senkrechte Schnitte und die Abb. q. und 5 verschiedene waagerechte Schnitte durch den neuen Gaserzeuger, und zwar ist die , Abb. i ein Schnitt nach Linie C-C, Abb. 2 ein Schnitt nach Linie D-D und Abb. 3 ein Schnitt nach Linie E-E in Abb. q.; die Abb. 4 zeigt einen Schnitt nach Linie A-A und die Abb. 5 einen Schnitt nach Linie B-B in Abb. i. Der Gaserzeuger, der im wesentlichen aus dem Mantel 15 und der feuerfesten Auskleidung 16 besteht, ist in einen Vergasungsschacht i, in einen Verbrennungs- und Förderschacht 2, zwei mit dem Vergasungsschacht in Verbindung stehende Überlaufleitungen 3, einen Staubabscheideraum q. und eine Falleitung 5 unterteilt. Durch die Leitung 6 wird Wasserdampf unter den Rost 7 geblasen, der den Vergasungsschacht unten abschließt. 8 ist die Zuführung für frischen Brennstoff, g der Abzug für Wassergas, 13 die Zuführung für die Verbrennungsluft und 14 die Ableitung für die Verbrennungsgase aus dem Staubabscheider q.. Die Überlaufleitungen 3 sind gegen den Vergasungsschacht durch das Wehr io od. dgl. abgeschlossen. i i ist eine Ableitung für den Wärmeträger, durch die das Brennstoffbett auf gleichbleibender Höhe gehalten wird. Durch die Regelorgane 12 wird der Zufluß des Wärmeträgers aus dem Vergasungsschacht durch die Überlaufleitungen zum Förder-und Verbrennungsschacht geregelt. Statt des Abscheideraumes q. oder außer diesem Raum können z. B. Zentrifugalabscheider od. dgl. Staubabscheideeinrichtungen mit Rückführungen für das abgeschiedene Gut in den Gaserzeugungsprozeß verwendet werden.
  • In der Leitung 2 wird der Wärmeträger auf Temperaturen erhitzt, die zweckmäßig unterhalb des Erweichungs- bzw. Sinterungspunktes des Wärmeträgers und der Asche des Wärmeträgers, vorteilhaft bei iioo bis 1q.00° C, z. B. i2oo° C, liegen. Der erhitzte, in der Kammer q. von den Verbrennungsgasen getrennte Wärmeträger fließt in der Falleitung 5 nach unten und tritt von unten in den Vergasungsschacht i ein. Außerdem wird durch die Anschlußleitung 8 der zu vergasende Brennstoff in den Fallschacht 5 vorteilhaft in stetigem gleichmäßigem Zufluß eingespeist. Die Anschlußleitung 8 kann auch an einen gesonderten Fallschacht angeschlossen werden. Es kann auch der Brennstoff z. B. durch eine Schnecke direkt in den Vergasungsschacht eingespeist werden. Der Brennstoff wird vorteilhaft in getrocknetem und gegebenenfalls erhitztem Zustand zugeführt, wobei gegebenenfalls die fühlbare Wärme der Verbrennungsgase, die in der Leitung 2 entstehen, direkt zur Vortrocknung und Vorerhitzung des Brennstoffes herangezogen werden kann. Durch die Anschlußleitung 6 wird zweckmäßig auf Temperaturen von etwa i50 bis iooo° C überhitzter, z. B. auf 50o° C aufgeheizter Wasserdampf zugeführt, der durch den mit zahlreichen Löchern versehenen Siebboden 7 von unten in den Vergasungsschacht i einströmt und die aus dem Gemisch von Wärmeträger und Brennstoff bestehende Schachtfüllung durchwühlt. Der Dampf spaltet sich hierbei weitgehend unter Umsetzung mit Kohlenstoff zu Kohlenoxyd und Wasserstoff auf. Das entstehende Gas verläßt mit einer Temperatur von etwa 75o bis iooo° C, z. B. goo° C, den Vergasungsschacht durch die Anschlußleitung g. Der mitgerissene Staub wird zweckmäßig in einem nachgeschalteten Staubfilter abgeschieden und in den Vergasungsschacht zurückgeleitet, falls er noch einen größeren Anteil an unverbranntem Kohlenstoff enhält. Anschließend kann die fühlbare Wärme des erzeugten Gases z. B. zur Überhitzung des Vergasungsdampfes und der Förderluft bzw. zur Dampferzeugung od. dgl. herangezogen werden..
  • Der durch den endothermen Vergasungsvorgang auf unter etwa iioo° C, z. B. g50° C, abgekühlte Wärmeträger strömt über die Überlaufkante io in die beiden Überlaufleitungen 3, die beispielsweise zu beiden Seiten der pneumatischen Förderleitung 2 angeordnet sind. Durch. die Abführung des überschüssigen Wärmeträgers durch die Leitung i i, welche oberhalb der Überlaufkante io angeschlossen ist, wird erreicht, daß der Vergasungsschacht i und die Überlaufleitungen 3 ständig mit Material gefüllt sind. Durch diese Gutsäulen in den Leitungen 3 wird der Übertritt von Gas vom Vergasungsraum i zur Leitung :2 und in umgekehrter Richtung mit Sicherheit gesperrt. Der Wärmeträger fließt über die Drosselvorrichtung 12, die seine Umlaufmenge regelt, in die Förderleitung 2 und wird durch die auf etwa Zoo bis iooo° C, z. B. 50o° C, erhitzte Förderluft, welche aus der Leitung 13 zugeführt wird, erfaßt, in der Förderleitung 2 hochgerissen und in die Kammer q. gefördert. Gleichzeitig mit der pneumatischen Förderung ist die Verbrennung des von dem Wärmeträger mitgeführten Kohlenstoffes mit der Förderluft verbunden, welche die Aufheizung des Wärmeträgers auf die angegebenen Temperaturen bewirkt. Der in der Kammer q. aus den Verbrennungsgasen abgeschiedene Wärmeträger sammelt sich in dem Fallschacht 5 und wird wiederum dem Vergasungsschacht i zugeführt. Die etwa iioo bis i5oo° C, z. B. 1200° C, heißen Verbrennungsgase werden durch die Leitung 14 abgezogen.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet die Verarbeitung von Brennstoffen mit Korngrößen, vorteilhaft bis maximal etwa i mm, zur Erzeugung eines kohlensäure- und stickstoffarmen Wassergases im kontinuierlichen Prozeß bei Vergasungswirkungsgraden zwischen etwa 70 und 8o 0/a, wobei der Dampf- und Energieaufwand durch die fühlbare Wärme der erzeugten Gase gedeckt werden kann. Von besonderem Vorteil ist es, daß der Brennstoff einen hohen Ascheanteil aufweisen darf und der Prozeß keine Feinmahlung des Brennstoffes erfordert.

Claims (7)

  1. PATENTANSP-RÜCHE:: i. Verfahren zum stetigen Herstellen von Wassergas aus staubförmigem Brennstoff mit Hilfe von im Kreislauf verwendeten feinkörnigen Wärmeträgern, bei dem der zur Vergasung verwendete Wasserdampf die Mischung von Wärmeträgern und zu vergasendem Brennstoff in Form eines auf- und abwallenden wirbelnden Bettes bewegt, die erhitzten Wärmeträger und der nach deren Erhitzung ihnen zugesetzte zu vergasende Brennstoff in den unteren Teil des Bettes eingebracht und die kreisenden feinkörnigen Wärmeträger, die den Vergasungsraum verlassen, pneumatisch in einen Abscheider gefördert, während dieser Förderung durch Verbrennen von mitgeführtem Brennstoff mittels für die Förderung verwendeter Luft erhitzt, darauf aus den Verbrennungsgasen abgeschieden und aus dem Abscheider in den Vergasungsraum zurückgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die abgekühlten Wärmeträger mit dem mitgeführten Brennstoff aus der oberen Schicht der Gaserzeugerbeschickung abgeführt und nach Abscheidung aus den Verbrennungsgasen durch .eine Falleitung aus dem oberhalb des Vergasungsraumes angeordneten Abscheider in den Vergasungsraum zurückgeführt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisende Wärmeträger aus dem Brennstoffbett durch einen Überlauf abgeführt und in der Ablaufleitung zu einer geschlossenen Säule gestaut wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger vorteilhaft in Körnungen von etwa o,1 bis i mm angewendet wird und z. B. überwiegend aus dem Aschenrückstand des vergasten Brennstoffes besteht.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere bei Vergasung von Brennstoffen, die überwiegend feine Aschen` liefern, Wärmeträger oder zusätzlich Wärmeträger in Form von Körnern aus abrieb- und feuerfestem Material, wie Schamotte, Tonerde, Kieselsäure, Silikaten, Magnesiumoxyd u. dgl. oder Mischungen dieser Stoffe, vorteilhaft in einer Größe von etwa i mm, eingeführt werden.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß überwiegend die gröbere Körnung des. pneumatisch hochgeförderten. Wärmeträgers aus dem Fördermittel abgeschieden und zum Vergasungsschacht geleitet wird und daß die feinere Körnung öder ein Teil derselben aus dem Kreislauf des Wärmeträgers ausscheidet.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungsdampf und bzw. oder die Förderluft zweckmäßig durch .Wärmeaustausch mit dem heißen Vergasungsgas und bzw. oder mit den heißen Verbrennungsgasen stark erhitzt eingeführt werden.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschluß des Vergasungsraumes gegen den Verbrennungsraum und den Raum, in dem der Wärmeträger aus den Verbrennungsgasen abgeschieden wird, durch Schichten von Wärmeträgern bewirkt wird. B. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des umlaufenden -Wärmeträgers durch Drosselung des Einlaufes in die pneumatische Förderung geregelt wird. g. Verfahren nach einem, der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssiger Wärmeträger durch eine Leitung oberhalb des Überlaufes für den abgekühlten Wärmeträger aus demVergasungsschachtabgeleitetwird. io. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis. 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderluft rückgeführte Verbrennungsgase, inerte Gase od. dgl. zugesetzt werden. ri. .Verfahren nach einem der Ansprüche i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Vergasungsschacht in einer konstanten Abhängigkeit vom. Druck in der pneumatischen Förderung bzw. dem Abscheider für den kreisenden Wärmeträger aus den Verbrennungsgasen gehalten wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Luft für die pneumatische Förderung und Aufheizung des Wärmeträgers in einem konstanten Verhältnis zur Menge des zugeführten Vergasungsdampfes gehalten wird. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Meßeinrichtung -das Verhältnis der Menge des zugeführten Vergasungsdampfes zur Menge der zugeführten Förderluft festgestellt wird und daß bei zu großem Abweichen dieses Verhältnisses vom normalen Wert die Luft- und Dampfzufuhr und die Gasabgabe, vorteilhaft automatisch, abgesperrt werden. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 13, dadurch gekennzeichnet, .daß außer Wasserdampf Luft oder Sauerstoff bzw. Sauerstoff angereicherte Luft in den Vergasungsvorgang eingeführt werden. 15. Verfahren nach einem der. Ansprüche i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß staubförmige feste Stoffe, die im erzeugten Gas enthalten sind, aus dem. Gas abgeschieden und in die Vergasung zurückgeführt werden. 16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der. Ansprüche i, bis -i5, gekennzeichnet durch die Unterteilung des Gaserzeugers in, einen Vergasungsraum (i), einen höher liegenden Abscheideraum (4), einen Verbrennungs- und Förderraum (2), der von dem Vergasungsraum z. B. durch eine Wärmeträgersäule (3),getrennt ist, die durch das Wehr (io) und zweckmäßig eine Drosseleinrichtung (I2) geschaffen wird, und durch eine Falleitung (5) für den im Raum (4) abgeschiedenen Wärmeträger, die in den unteren Teil des Vergasungsraumes mündet. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (7) für die Einführung von Wasserdampf in den Vergasungsraum, durch die dieser unten begrenzt wird. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bestandteile (I bis 5, 7, io, 12) der Vorrichtung in einem gemeinsamen Mantel (I5, 16) untergebracht sind. i9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Zuführung des heißen Wärmeträgers in den Vergasungsraum (i) und die Einrichtung für seine Abführung aus dem Vergasungsraum in wesentlichen Abständen voneinander angeordnet sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 443 445, 496 343, 535672, französische Patentschrift Nr. 946 957; britische Patentschriften Nr. 578 711, 582 055, 58639I, 593 iSo, 621 512; USA.-Patentschrift Nr. 538 9o8; Zeitschrift »Ind. Engg. Chem.«, 40 (i948), S. 559 bis 582.
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