DE958235C

DE958235C - Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung eines Gas-Luft-Gemisches von geringem Heizwert, insbesondere zur Verwertung von Grubenwettern

Info

Publication number: DE958235C
Application number: DER14557A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Nistler
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EOn Ruhrgas AG
Priority date: 1954-07-04
Filing date: 1954-07-04
Publication date: 1957-02-14

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung eines Gas-Luft-Gemisches von geringem Heizwert, insbesondere zur Verwertung von Grubenwettern Es sind Verfahren bekannt, die Verbrennungswärme der Grubenwetter zur Wärmeerzeugung auszunutzen, indem man sie zuerst durch einen Rekuperator auf etwa q.oo° vorerhitzt und sie dann in wechselnder Richtung durch einen Regenerator leitet, dessen Gittersteine vorher auf etwa 8oo bis iooo° erhitzt werden. Dieser Proze:B wurde auch unter erhöhtem Druck durchgeführt, indem derartige Regeneratoren zwischen den Kompressor und die Entspannungsmaschine von Gasturbinenanlagen eingebaut wurden.
Es ist auch bekannt, den Flammengasstrom einer Regenerativfeuerung in zwei Teilströme zu teilen, von denen der eine Teilstrom die Nutzwärme liefert, während der andere Teilstrom seine Wärme in eine der beiden Kammern des Regenerators abgibt und Gaszuführung und Verbrennung erst hinter der Regeneratorkammer stattfinden. Hierbei gibt jeweils eine Regeneratorkammer Wärme ab, während die andere Regeneraterkammer Wärme aufnimmt.
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, die Wärmeenergie eines Gas-Luft-Gemisches von geringem Heizwert - z. B. Grubenwettern - bei annähernd atmosphärischem oder auch bei erhöhtem Druck dadurch zu gewinnen, daß das Gas-Luft-Gemisch abwechselnd in eine der beiden Regeneratorkammern eingeführt wird und in ihr verbrennt, und daß der V erbrennungsgasstrom hinter dieser Regeneratorkammer in an sich bekannter Weise in zwei Teilströme geteilt wird, vom. denen der eine seine fühlbare Wärme als Nutzwärme abgibt, während der andere seine fühlbare Wärme an die andere Regeneratorkammer abgibt. Die fühlbare Wärme des heißen Gasteilstromes wird. in bekannter Weise zur Energie-Erzeugung - z. B. in einem Dampfkessel - ausgenutzt. Nach Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Gases bis zum gewünschten oder notwendigen Grad kann dieser Teilstrom ins Freie geleitet werden, er kann aber auch - um die etwa in ihm noch enthaltene fühlbare Wärme auszunutzen - an einer seiner Temperatur entsprechenden Stelle in die abgasführende Kammer des Regenerators wieder zugeführt werden.
Eine besonders geschlossene Form erhält die Anlage, wenn eine Regeneratorkammer innerhalb der anderen. angeordnet ist.
Die Heizflächen des Wärmeverbrauchers (z. B. die Heizfläche eines Dampfkessels) können abgezweigt und innerhalb der Umfassungswände des Zwischenraumes zwischen den Regeneratorkammern liegen und durch dem. abgezweigten Teilstrom umschließende Innenwände abgetrennt sein.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. i veranschaulicht die Wirkungsweise des Verfahrens am Beispiel einer Dampferzeugungsanlage mit Grubenwettern als Brenngas. Durch die Leitung i gelangt der Wetterstrom in einen Regenerator, der mit wärmespeicherndem Material -z. B. mit Schamottebrocken - gefüllt ist und aus den beiden Schächten 2 und 3 besteht. Durch die Leitung ¢ werden die verbrannten Grubenwetter aus der Anlage abgeleitet. Durch geeignetes Umstellen der Klappen 6, 7, 8 und g kann man die Richtung des Wetterstromes durch den Regenerator umkehren. Auf dem Regenerator ist ein Dampfkessel io angeordnet, durch dessen Heizzüge ein Teilstrom der verbrannten., heißen Gase derart geleitet wird, daß die fühlbare Wärme dieses Teilstromes an die Kesselheizfläche abgegeben wird.
Die geringen Mengen brennbarer Gase, z. B. Methan, die z. B. in Grubenwettern enthalten sind, können mit dem Sauerstoff verbrennen, wenn die Temperatur an irgendeiner Stelle auf 8oo bis iooo° ansteigt; dies bewirkt dann eine zusätzliche Temperatursteigerung der Gase von etwa 2oo° C bei einem Methangehalt von o,8%.
Der Vorteil dieser Anordnung besteht nun darin, daß nicht die geringe Temperaturspanne von 2oo° ausgenutzt wird, sondern die hochwertige Wärme des Teilstromes von über iooo°, so daß der Teilstrom nur einen geringen Teil der gesamtenWettermenge enthält und etwaige Wärmeverluste den Wärmehaushalt des Regenerators im Dauerbetrieb nicht wesentlich beeinflussen können. Den durch den Wärmeverwerter - z. B. Kessel io - geleiteten Teilstrom kann man also auch ins Freie treten lassen oder an geeigneten Stellen wieder in den Regenerator zurückleiten. Wünscht man die verfügbare Temperaturhöhe unabhängig vom Gasstrom zu verwerten, so kann der Teilstrom zur Erhitzung von beweglichen Wärmeträgern verwendet werden, er wird dann z. B. in den Erhitzerteil eines Wärmeträgerofens geführt.
Der weitere Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Dampferzeugung bzw. Wärmeverwertung nicht kontinuierlich erfolgen muß, sondern sie kann in Zeiten großen Dampfbedarfs bzw. Wärmebedarfs auch stoßweise erfolgen, da das Material des Regenerators eine sehr erhebliche Wärmemenge speichert. Kurzzeitig kann man sogar mehr Heißgas über Teilstrom absaugen, als Grubenwetter durch die: Leitung z nachströmt; in diesem Fall strömt durch den einen Schacht des Regemerators Grubenwetter, durch den anderen Luft.. Weiter ist die Gasmenge, die über den Dampfkesselteilstrom abgesaugt wird, wegen der Speicherfähigkeit der Regeneratorfüllung vollständig unabhängig vom Umschalten des Wetterstromes, so daß dieser Umschaltvorgang allein durch Zeitschalter oder durch ein Temperaturmeßgerät gesteuert wird, welches dem Umschaltvorgang entsprechend steuert, wenn die Temperatur des Wetterstromes einen bestimmten Wert erreicht.
Durch die Leitung 5 können brennbare Stoffe, z. B. Gase, Öl, Kohlenstaub, in den Regenerator eingeleitet `werden, sei es., um die Anlage aufzuheizen, sei es, um während des Betriebes bei großer Dampfentnahme oder zu niedrigem Methangehalt der Wetter als Zusatzbrennstoff zu dienen. Es ist vorteilhaft den Zusatzbrennstoff nicht kontinuierlich, sondern zeitweise einzuleiten, da dann die Regeneratorfüllung schnell kräftig aufgeheizt wird und die Verbrennung des Methans eine Zeitlang auch ohne Zusatzbrennstoff vollkommen bleibt. Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, daß die Verbrennung des Methans in einem sehr kleinen Temperaturintervall von sehr geringen Werten bis ioo% ansteigt.
Die konstruktive Ausführung einer derartigen Anlage kann variiert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Insbesondere können die beiden Regeneratorschächte zur Verringerung der Wärmeverluste so angeordnet werden, daß der eine Schacht im Innern des zweiten Schachtes liegt, wie dies Fig. 2 zeigt. Auch können mehrere Anlagen zu einer baulichen Einheit vereinigt werden, so daß die zu isolierenden Außenwände möglichst klein bleiben.
Auch die Entnahme der Nutzwärme durch den Teilstrom kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. derart, daß die Heizflächen des Wärmeverbrauchers - z. B. des Dampfkessels - im Innern des Regenerators angeordnet sind, wobei der Teilstrom der heißen Gase, die an der Heizfläche vorbeistreichen, durch geeignete Einbauten hergestellt und durch geeignete Vorrichtungen - z. B. Klappen oder Schieber aus keramischem Material -reguliert werden kann. Als Gase geringen Heizwertes können nach der Erfindung außer Grubenwetter z. B. auch die Abschwaden von Gaskühl- un.d Gaswaschanlagen, die häufig geringeMengen brennbarer Gase, z. B. Methan, Schwefelwasserstoff oder Blausäure enthalten, nutzbringend verarbeitet werden.

Claims

PATENTANSPRUCnE: i. Verfahren zur Verwertung eines Gas-Luft-Gemisches von geringem Heizwert, inbesondere zur Verwertung von Grubenwettern, durch Verbrennung innerhalb,der Kammern eines Regenerators, dessen. Kammern sich dabei teilweise-auf die Verbrennungstemperatur des Gernrisches erhitzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-Luft-Gemisch abwechselnd in eines der beiden Regeneratorkammern eingeführt wird und in ihr verbrennt und: da13 der Verhrennungsgasstrom hinter dieser Regenzratorkammer in. an sich bekannter Weise in zwei Teilströme geteilt wird, von. denen, der eine seine fühlbare Wärme als Nutzwärme abgibt, während der andere seine fühlbare Wärme an die andere Regeneratarkammer abgibt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da;B der Teilstrom nach Ausnutzung seiner fühlbaren. Wärme an einer seiner Temperatur entsprechenden Stelle in die abgasführende Regeno--ratorkammer eingeführt. wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, d:a;durch gekennzeichnet, daß die eine Kammer des Regeneratoms innerhalb der anderen Kammer angeordnet ist. q.. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i his 3, dadurch gekennzeichnet, da,ß die Heizflächen des Wärmeverbrauchers innerhalb der Umfassungswände, des Zwischenraumes zwischen den' Regeneratorkammern liegen: und durch. den abgezweigten Teilstrom umschließende Innenwände: abgetrennt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 31207j.