DE960223C

DE960223C - Verfahren zur Erzeugung brennbarer und/oder reduzierender Gase

Info

Publication number: DE960223C
Application number: DER1147A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Sommers
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1950-03-07
Filing date: 1950-03-07
Publication date: 1957-03-21

Description

Verfahren zur Erzeugung brennbarer und/oder reduzierender Gase Es sind Verbrennungssysteme bekannt, bei. denen die bei der Verbrennung entstehende Drucksteigerung eine akustische Schwingung im Verbrennungsraum erzeugt, durch welche sowohl im Bereich des Druckmaximums der Ausstoß der Verbrennungsgase als auch im Bereich des Druckminimums die Einführung des für den nächsten Verbrennungsvorgang benötigten Gemisches sowie im ersten Teil des nächsten Bereiches des Druckmaximums die Verdichtung und Selbstzündung des Gemisches erfolgt. Bei diesen Verbrennungssystemen, die als selbstschwingende Verbrennungssysteme bezeichnet werden, hat im Falle der Verbrennung von Kohlenstaub die Schwingung, der die spezifisch schwereren Kohlenstaubteilchen nicht zu folgen vermögen, eine Relativbewegung der gasförmigen gegenüber den festen Bestandteilen des Verbrennungsgemisch-es zur Folge, durch die die Verbrennungsreaktion beschleunigt und so die Belastbarkeit des Verbrennungsraumes stark erhöht wird. Bei den bekannten selbstschwingenden Verbrennungssystemen wird entweder die kinetische Energie der aus dem Verbrennungsraum austretenden Verbrennungsgase oder deren fühlbare Wärme nutzbar gemacht, und es wird mit einem solchen Verhältnis von Sauerstoff zu Brennstoff gearbeitet, daß eine möglichst vollkommene Verbrennung des Brennstoffes erzielt wird.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß derartige selbstschwingende Verbrennungssysteme auch mit einem solchen Sauerstoffgehalt des umzusetzenden Gemisches betrieben werden können. der nur zu einer teilweisen Verbrennung des Brennstoffes ausreicht, sofern gleichzeitig dafür Sorge getragen wird, daß die Wärmeabgabe durch die Wandungen des Verbrennungsraumes möglichst gering gehalten wird, andernfalls die durch die Verbrennung erzeugte Energie nicht ausreicht, da, schwingende Verbrennungssystem in Betrieb zu halten. Das gilt insbesondere dann, wenn das schwingende Verbrennungssystem, wie es der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, zur Erzeugung brennbarer und/oder reduzierender Gase verwendet wird und infolgedessen angestrebt wird, daß nur ein solcher Teil des umzusetzenden Gemisches verbrennt, der zur Aufrechterhaltung des schwingenden Verbrennungsprozesses und zur Erzeugung eines hochwertigen Endgases erforderlich ist.
Die Vermeidung einer unzulässigen Wärmeabgabe durch die Wandungen des Verbrennungsraumes nach außen kann z. B. dadurch erzielt werden, daß man den Verbrennungsraum außen von heißen Gasen umspülen läßt. Hierzu können die im Verbrennungsraum erzeugten Gase verwendet -,verden, bevor oder nachdem sie zu Brenn- oder Reduktionszwecken verwendet worden sind, solange sie noch eine so hohe Temperatur besitzen, daß sie das Wärmegefälle in den Wandungen des von ihnen umspülten Verbrennungsraumes klein zu halten vermögen.
Die Wärmeabgabe nach außen kann aber auch dadurch verringert werden, daß der Verbrennungsraum mit einer Wärmeisolation umgeben wird.
Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es natürlich erforderlich, daß der Verbrennungsraum aus einem hochhitzebeständigen Werkstoff hergestellt wird. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, ihn aus hochhitzebeständigen keramischen Werkstoffen herzustellen oder damit auszukleiden, da die keramischen Werkstoffe eine große Wärmeisolationsfähigkeit besitzen.
Der mit der Erfindung verfolgte Zweck kann auch dadurch erzielt -,verden, daß man die Wärmeabgabe nach außen, die durch die Wandungen des Verbrennungsraumes vor sich geht, durch Wärmezufuhr von außen, z. B. durch Vorwärmung der umzusetzenden Stoffe, ersetzt. Das kann durch Vorwärmung der Verbrennungsluft, der Brennstoffe oder des Brennstoffluftgemisches erfolgen. Dadurch vollzieht sich der gesamte Verbrennungsvorgang auf einem höheren Temperaturniveau. Hierdurch wird nun nicht nur die zur Selbstzündung erforderliche Kompressionsendtemperatur erreicht, sondern auch, wie sich überraschenderweise gezeigt hat, eine wesentliche Steigerung des Heizwertes der Endgase.
Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, bei der Verwendung fester Brennstoffe die Brennstoffe vorzuwärmen, weil man erkannt hatte, daß der Ver brennungsprozeß, namentlich bei hoher Frequenz des Systems, zu kurz ist, um kalt eingeführte Brennstoffstäube auf die zur vollkommenen Verbrennung erforderliche Temperatur zu bringen. Es ist aber bisher nicht erkannt worden, daß bei nur teilweiser Verbrennung in einem schwingenden Verbrennungssystem zur Erzielung brennbarer und oder reduzierender Gase der Heizwert der erzielten Endgase durch die Vorwärmung der umzusetzenden Stoffe wesentlich gesteigert werden kann.
Der Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung liegt in der Gewinnung eines brennbaren und/oder reduzierenden Gases mittels eines einfachen und billig zu erstellenden Gerätes, das ohne äußere Hilfseinrichtungen, wie z. B. Gebläse, arbeitet und in dem ein hoher Durchsatz erzielbar ist. Durch die Eigenart des Schwingbetriebes bedingt verlassen die Endgase das System mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und hoher Temperatur. Dadurch können sie in besonders vorteilhafter Weise für die Durchführung bestimmter chemischer Verfahren, wie z. B. Reduktionen, als auch für- Verbrennungsprozesse ausgenutzt werden. So können sie z. B. bei Feuerungen zur Einführung des Brennstoffes in den Feuerraum verwendet werden, wobei sie dann durch ihre Wärmeabgabe an den beförderten Brennstoff dessen Zündfähigkeit und die erzielte Verbrennungstemperatur erhöhen. Die Bewegungsenergie der nach dem vorliegenden Verfahren erzielten Gase kann auch z. B. zur Förderung oder Auflockerung des mit dem Gas zu behandelnden feinkörnigen Gutes ausgenutzt werden.
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft durch die Verwendung staubförmiger fester Brennstoffe, z. B. Kohlenstaubs, gestalten. Dabei ist es zur Erleichterung der Zündung zweckmäßig, neben dem Kohlenstaub noch wenige Prozent gasförmige oder flüssige Brennstoffe dem System zuzuführen. Bei der Verwendung flüssiger Zusatzbrennstoffe erfolgt dabei die Mischung des Brennstoffes mit dem Kohlenstaub zweckmäßig erst im Verbrennungsraum des Systems, weil ein Gemisch von Kohlenstaub rund flüssigem Brennstoff die Ventile, durch die der Kohlenstaub in den Verbrennungsraum eingeführt wird, leicht verschmutzt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung brennbarer und/ oder reduzierender Gase, dadurch gekennzeichnet, daß selbstschwingende Verbrennungssysteme an sich. bekannter Art mit einem Sauerstoffgehalt des umzusetzenden Gemisches betrieben werden, der nur zu einer teilweisen Verbrennung des Brennstoffes ausreicht, und gleichzeitig die Wärmeabgabe durch die Wandungen des Verbrennungsraumes möglichst gering gehalten wird oder durch Wärmezufuhr von außen, z. B. durch Vorwärmung der umzusetzenden Stoffe, ersetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß als Brennstoff -ein Gemisch von festen Brennstoffen, z. B. Kohlenstaub, und einem erst im Verbrennungsraum zugesetzten flüssigen Brennstoff verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorwärmung der bei der Verbrennung umzusetzenden Stoffe die Wärme der erzeugten Gase ausgenutzt wird, bevor oder nachdem sie als Brenn- oder Reduktionsgas verwendet worden sind.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische Energie der erzeugten Gase zur Auflockerung und/oder zum Transport feinkörniger Brennstoffstäube ausgenutzt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum von heißen Gasen umspült ist.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß derVerbrennungsraumwärmeisoliert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Verbrennungsgasen in Berührung kommenden Teile des Systems aus hochhitzebeständigen keramischen Werkstoffen bestehen oder damit ausgekleidet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 472 8I2, 523. 655, 696 467; schweizerische Patentschrift Nr. 196 3I2; Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, 92 (1950), S. 393 bis 399; Chaleur et Industrie, 29 (1948), S.74 bis 76; 30 (1949), S. 203 bis 2o6 und 304 bis 308; »Stahl und Eisen«, 63. Jahrgang, 1943 S. 240, 241; »Glückauf«, 83. Jahrgang, 1949, S. 21.