DE960375C

DE960375C - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngasen aus koernigen bis staubfoermigen Brennstoffen

Info

Publication number: DE960375C
Application number: DEP33997A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Altstaedt; Dr Ernst Bartholome; Dr Erwin Lehrer
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1949-02-13
Filing date: 1949-02-13
Publication date: 1957-03-21

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngasen aus körnigen bis staubförmigen Brennstoffen Es ist bekannt, körnige bis staubförmige Brennstoffe in einer rotationssymmetrischen Kammer, einer sogenannten Zentrifugalbrennkammer, zu verbrennen, die in der Weise betrieben wird, daß die Brennstoffe mit einem Trägergas, als welches ein Teil der Verbrennungsluft selbst verwendet werden kann, tangential eingeführt werden und durch weitere tangential eingeführte Verbrennungsluft so lange in Rotation gehalten werden, bis die festen Brennstoffe praktisch vollständig verbrannt sind. Aus einer zentral gelegenen Austrittsöffnung treten nur Gase mit keinem oder nur geringfügigem Staubgehalt aus der Verbrennungskammer aus. Führt man die Verbrennung bei so hohen Temperaturen durch, daß die Asche schmilzt, so kann die flüssige Schlacke an einer geeigneten Stelle am Umfang der Brennkammer abgezogen werden. Versucht man, die beschriebene Zentrifugalbrennkammer zur Vergasung von körnigen bis staubförmigen Brennstoffen anzuwenden, so tritt die Schwierigkeit auf, daß das Verhältnis von gasförmigen Vergasungsmitteln zu festem Brennstoff erheblich kleiner ist als bei der vollständigen Verbrennung. Bei der Vergasung mit Luft wird für eine gegebene Brennstaubmenge nur die Hälfte der zur vollständigen Verbrennung notwendigen Luft gebraucht, bei der Vergasung mit Luft und Sauerstoff und endotherm reagierenden Vergasungsmitteln, wie Wasserdampf und Kohlensäure, ist das Verhältnis von gasförmigen Vergasungsmitteln zu festem Brennstoff noch erheblich kleiner. Um trotz der kleineren Gasmenge dem festen Brennstoff einen genügend großen Drehimpuls zu geben, müßte man den Brennstoff mit dem Trägergas mit einer sehr hohen Eintrittsgeschwindigkeit in die Zentrifugalbrennkammer einführen. Nun besitzen aber Staubflammen eine verhältnismäßig kleineLöschgesch-,vindigkeit, so daß bei zu großer Eintrittsgeschwindigkeit die Flamme abreißt. Die große Eintrittsgeschwindigkeit hat weiter zur Folge, daß die festen Brennstoffteilchen sehr schnell an den Umfang der Kammer befördert werden; dort kann aber nur verhältnismäßig wenig Vergasungsmittel in die Zentrifugalvergasungskammer eingeführt werden. Das hat zur Folge, daß der Vergasungsgrad der festen Brennstoffe in untragbarem Maß herabgesetzt wird.
Es wurde gefunden, daß sich die erwähnten Schwierigkeiten beheben lassen, wenn man den festen Brennstoff schon vor Eintritt in die eigentliche Vergasungskammer, die sogenannte Zentrifugalvergasungskammer, in einer unmittelbar vorgeschalteten Vorkammer mit einem Teil des Vergasungsmittels teilweise vergast. Bei einer Vergasung mit Luft beträgt der bereits in der Vorkammer vergaste Brennstoffanteil zweckmäßig mehr als --o0/" bei einer Vergasung mit endotherm reagierenden Vergasungsmitteln zweckmäßig mehr als 5o°/, des insgesamt eingeführten Brennstoffes. Durch die teilweise Vergasung in der Vorkammer wird das Verhältnis von Gas zu Festteilchen am Eintritt in die Zentrifugalvergasungs-_kammer so stark erhöht, daß die Menge des aus erzeugtem Gas und etwa noch vorhandenem Vergasungsmittel bestehenden Gasgemisches ausreicht, um der um den bereits vergasten Teil verringerten Brennstoffmenge einen hinreichend großen Drehimpuls zu verleihen. Die Größenverhältnisse der Vorkammer werden vorteilhaft so gewählt, daß ein sicherer Sitz der Flamme an der Brennermündung in der Vorkammer gewährleistet ist. Durch Veränderung des Verhältnisses der Vergasungsmittelmenge zur Brennstoffmenge und durch Änderung der Länge der Vorkammer hat man es in der Hand, in dieser die Vorvergasung bis zu dem gewünschten Umfange durchzuführen. Mindestens gegen Ende der Vorkammer kann ihr Querschnitt trichterförmig verjüngt werden, so daß das Gemisch aus unvergastem Brennstoff, erzeugtem Brenngas und etwa noch vorhandenem unverbrauchtem Vergasungsmittel mit der gewünschten Eintrittsgeschwindigkeit tangential in die Zentrifugalvergasungskammer eintritt.
Es sind Verfahren zur Erzeugung von- Brenngasen aus körnigen bis staubförmigen Brennstoffen unter Verwendung einer rotationssymmetrischen Vergasungskammer (Zentrifugalvergasungskammer) bekannt. Nach diesem bekannten Verfahren findet die Vergasung im wesentlichen an zwei Stellen statt, nämlich erstens in der Zentrifugalvergasungskammer und zweitens in dem Verbindungskanal zu einer zweiten Rotationskammer. In dem Verbindungskanal werden die aus der ersten Rotationskammer mit den Brenngasen mitgeführten gröberen Brennstoffteile abgeschieden und zum Teil vergast. Demgegenüber wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Vorkammer der Brennstoff nur teilweise vergast und der gesamte aus der Vorkammer mit den Gasen mitgeführte, nicht vergaste Brennstoff unmittelbar in die Zentrifugalvergasungskammer eingeführt. Das beschriebene Verfahren sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Abb. I und III zeigen zwei lediglich in der Ausbildung der Zentrifugalvergasungskammer voneinander abweichende Vorrichtungen zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung in Seitenansicht, Abb. II und IV sind Ansichten in Richtung der Achse der Zentrifugalvergasungskammern.
Der feste Brennstoff tritt, innig durchgemischt mit einem Trägergas, als welches zweckmäßig ein Teil des Vergasungsmittels gewählt wird, durch die Leitung i in die Vorkammer 3, 4. Durch die zentral in 1 angeordnete Leitung 2 tritt zweckmäßig sauerstoffreiches Vergasungsmittel ein. An der Mündung von 2 wird das Gemisch gezündet. Die Vorkammer besteht aus einem zylindrischen Teil 3 und einem trichterförmigen Teil 4. Bei 5 tritt das die Vorkammer verlassende Brennstoff-Gas-Gemisch tangential in die Vergasungskammer 6 ein. Durch die am Umfang der Kammer angeordneten Düsen 7 werden weitere Anteile des Vergasungsmittels tangential zugeführt. Die praktisch feststofffreien Brenngase verlassen die Zentrifugalvergasungskammer durch die zentral gelegene Öffnung 8, während die gegen den Umfang geschleuderte flüssige Schlacke bei schwacher Neigung der Kammer an ihrem tiefsten Punkt durch die Öffnung 9 abgezogen wird. Beispiel 5 t/h getrockneter Braunkohlenstaub tritt, durchmischt mit 94o Nm3/h Wasserdampf, durch die Leitung i in die Vorkammer 3, 4. Durch die zentral um i angeordnete Leitung 2 treten 1125 Nm3/h 0, und 289o Nm3/h Luft ein. Die Vergasungsmittel sind auf 5oo° vorgewärmt. An der Mündung von 2 wird das Gemisch gezündet. Das Gemisch von Brenngas, unvergastem Braunkohlenstaub und nicht verbrauchtem Vergasungsmittel tritt mit einer Temperatur von i7oo° bei 5 tangential in die Vergasungskammer 6 ein. Durch die am Umfang der Kammer angeordneten Düsen 7 wird das auf 5oo° erwärmte Gemisch von 29o Nm3/h Dampf, 375 Nm3/h 02 und 96o Nm3/h Luft tangential zugeführt. Durch die zentral gelegene Öffnung 8 treten 125oo Nm3/h Gas aus mit der Zusammensetzung: 560/, C O und H2, 7,o0/, CO, und H2 0 und 24 °/o N2. .Die Temperatur dieses Gases beträgt 170o°. Durch die am tiefsten Punkt der Zentrifugalkammer angebrachte Öffnung 9 werden 6oo kg/h Schlacke flüssig abgezogen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen aus körnigen bis staubförnügen Brennstoffen unter Verwendung einer rotationssymmetrischen Vergasungskammer (Zentrifugalvergasungskammer), in die der Brennstoff mittels eines in einer der Vergasungskammer vorgeschalteten Kammer (Vorkammer) erzeugten Traggasstromes tangential eingeleitet und dort, gegebenenfalls unter tangentialer Zugabe von Vergasungsmitteln, so lange in Rotation gehalten wird, bis er praktisch vollständig vergast ist, und aus der das erzeugte Gas zentral abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff mit dem oder einem Teil des Vergasungsmittels in die Vorkammer eingeleitet und dort teilweise vergast und das Gemisch aus allem noch unvergastem Brennstoff, Brenngas und etwa noch vorhandenem Vergasungsmittel in die unmittelbar anschließende Vergasungskammer eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergasung bei so hohen Temperaturen durchgeführt wird, daß die am Umfang der Vergasungskammer sich abscheidende Schlacke flüssig abgezogen werden kann.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer mindestens gegen das Ende zu trichterförmig verjüngt ist und ihre einzige Austrittsöffnung tangential in die Vergasungskammer einmündet. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 302 156, 2 302 157, 2 311 40, 2 344 007.