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,Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von staubförmigen oder feinkörnigen
Brennstoffen Nach der Patentanmeldung- p 50911 VI/IOa werden staubförmige oder feinkörnige
Brennstoffe mittels im Kreislauf geführter feinkörniger Wärmeträger in der Weise
entgast, daß das Gemisch von Brennstoff und Wärmeträger in geschlossener Schüttun.g
durch den Entgasungsraum geführt wird. Nach dem Durchgang durch den Entgasungsraum
wird der Wärmeträger mittels Luft pneumatisch hochgefördert und gleichzeitig durch
Reaktion des im Wärmeträger enthaltenen Kohlenstoffs mit der Förderluft aufgeheizt.
Das Mischen der heißen Wärmeträger mit dem zu entgasenden Brennstoff erfolgt zweckmäßig
in einer mechanischen Einrichtung, die bewegte Teile hat und den Brennstoff und
die Wärmeträger zwangläufig gegen- und miteinander bewegt. Für die Mischung feinkörniger
Brennstoffe mit feinkörnigem Wärmeträger ist z. B. die Verwendung einer Mischschnecke
.nach Patent 932 789 bereits vorgeschlagen worden. Eine solche Mischschnecke ist
von besonderem Vorteil bei backenden Brennstoffen, die beim Erhitzen auf mittlere
Temperaturen, z. B. zwischen 300 und 40o° C, erweichen und sich beim weiteren
Erhitzen wieder verfestigen.
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Die Erfindung hat zum Ziel, die Wirkung des in .der Mischstufe vorgenommenen
einstufigen Entgasungs- bzw. Vergasungsvorganges zu verbessern, die Betriebssicherheit
des Verfahrens und die Durchsatzleistungen desselben zu erhöhen. Nach der Erfindung
erfolgt die Entgasung von staubförmigem oder feinkörnigem Brennstoff mittels im
Kreislauf
geführter Wärmeträger in zwei Stufen, wobei eine Vorentgasung in einer Mischschnecke
vorgenommen wird, und der teilweise entgaste Brennstoff im Gemisch mit den Wärmeträgern
im freien Fall in einen Schacht unter Bildung einer Gutsäule gelangt, in der die
Entgasung beendet wird. Das Gemisch von Wärmeträger und Entgasungsrückstand wird
abgezogen und in bekannter Weise mittels heißer Luft pneumatisch gefördert ünd während
der Hochförderung durch Verbrennen des mitgeführten Kohlenstoffs durch die Förderluft
aufgeheizt.
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Die Mischschnecke wird zweckmäßig so betrieben, daß der Misch- und
Entgasungsraum für die zweite Entgasungsstufe nicht vollständig mit Gut angefüllt
ist und daß das Gut ohne Hemmung aus der Mischschnecke abfließen kann.. Der freie
Fall zwischen den beiden Stufen sichert insbesondere auch die Mischschnecke vor
Überfüllung und verbessert rückwirkend die Durchmischung des Entgasungsgutes mit
den Wärmeträgern in der Mischschnecke sehr wesendich. Der Fallraum im oberen Teil
des Entgasungsraumes bewirkt gleichzeitig einen Ausgleich zwischen Unregelmäßigkeiten
im Gutdurchgang durch die beiden Entgasungsstufen. Durch das erfindungsgemäße zweistufige
Verfahren wird die Entgasung des Brennstoffs wesentlich beschleunigt, die Mischschnecke
kann kürzer gehalten ,werden und der Brennstoff neigt auch im Entgasungsraum nicht
mehr zu Klumpen- und Ansatzbildung, selbst wenn er stark backende Eigenschaften
aufweist.
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Aus der britischen Patentschrift 62o oa9 ist ein zweistufiges Verfahren
bekannt, bei dem jedoch. keine feinkörnigen Wärmeträger, sondern Kugeln aus Stahl,
Eisen, oder keramischem Material verwendet werden. Diese Wärmeträger werden zwar
auch im Kreislauf geführt, jedoch in drei Zuführungsströme unterteilt, d. h., der
-Wärmeträger aus der ersten Stufe wird von dem vorentgasten Brennstoff abgetrennt,
diesem in der eigentlichen Entgasungsstufe ein höher erhitzter Wärmeträger zugesetzt,
der am Austrag von dem Entgasungsrückstand wieder getrennt wird, während der heiße
Entgasungsrückstand in einer weiteren Stufe mit abgekühltem Wärmeträger zwecks dessen
Rufheizung in Kontakt gebracht wird, um ihn dann in die erste Stufe zurückzuführen.
Der aus der zweiten Stufe abgetrennte Wärmeträger wird in einem mit dem erzeugten
Gas beheizten Ofen aufgeheizt und wieder in. die zweite Stufe zurückgeleitet. Die
Mischung des zu entgasenden Brennstoffs mit den grobstückigen Wärmeträgern erfolgt
hierbei in Drehtrommeln und die Förderung der Wärmeträger mit mechanischen Elevatoren.
Eine Übertragung dieses mehrstufigen Entgasungsverfahrens auf die Entgasung mit
feinkörnigen Wärmeträgern ist nicht möglich, da durch, die Vorentgasung mit einem
weniger -hocherhitzten Wärmeträger das Gemisch von Wärmeträger und Brennstoff mit
backenden Eigenschaften gerade in jenen Temperaturbereich gelangt, bei dem die backenden
Brennstoffe erweichen. Erfindungsgemäß erfolgt demgegenüber die Vorentgasung mit
besonders heißen Wärmeträgern, so daß der backende Bereich rasch durchschritten
wird. Außerdem wird hier durch die Mischschnecke ein Agglomerieren des Brennstoffs
und der feinkörnigen Wärmeträger sicher verhindert. Ferner ist eine Abtrennung der
Wärmeträger nach der Vorentgasung hier nicht erforderlich, weil der noch vorhandene
Wärmeinhalt der feinkörnigen Wärmeträger ausreicht, um in der zweiten Stufe die
Entgasung zu Ende zu führen.
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Im Verfahren gemäß der Erfindung wird z. B. ein feinkörniger öder
staubförmiger Wärmeträger benutzt, der bei geeignetem zu entgasendem Gut zweckmäßig
aus dem bei der Entgasung anfallenden Koks oder dem im Verfahren entstehenden Rückstand
besteht. Das Gemisch von umlaufende» Wäimeträgern und neugebildetem Koks oder Rückstand,
das ebenfalls feinkörnig oder staubförmig verwendet wird, wird nach Abzug aus dem
Entgasungsraum pneumatisch mittels Luft, gegebenenfalls unter Zusatz anderer Gase,
z. B. Wasserdampf, rückgeführter Verbrennungsgase der Förderluft, Kohlensäure, 'Stickstoff
od. dgl., hochgefördert unter gleichzeitiger Aufheizung, die durch Reaktion der
Förderluft mit dem im Rückstand enthaltenen Kohlenstoff erfolgt. Je nach den eingehaltenen
Temperaturbedingungen und den auftretenden Reaktionsgeschwindigkeiten führt die
Reaktion zu einem unterschiedlichen Verhältnis von Kohlendioxyd zu Kohlenoxyd in
den Reaktionsgasen der Förderluft.
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I@ie Wärmeträger werden nach ihrer Aufheizung von den Reaktionsgasen
in einem Abscheiden getrennt und in den Entgasungsraum zurückgeführt. Der Abscheiden
besteht vorteilhaft aus einem Grob abscheiden, z. B. in Form einer Beruhigungskammer,
in der das Gas eine geringe Geschwindigkeit hat, oder eines einfachen Zyklons, so
daß die feinsten Anteile der im Gas enthaltenen festen 'Stoffe in der Grobabscheidung
nur in beschränktem Maße abgeschieden und größtenteils aus dem Wärmeträgerkreislauf
mit den Reaktionsgasen abgeleitet werden.
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Ist die Form oder Beschaffenheit des anfallenden Kokses oder seiner
Asche ungeeignet, ist er beispielsweise zu fein, so können als Wärmeträger andere
Kokse, Brennstoffaschen, Schamotte, Tonerde, Kieselsäure (Quarz oder andere Modifikationen'),
Silikate, Magnesiumoxyde od. dgl. oxydische Verbindungen oder Gemische derselben
verwendet werden. Die Wärmeträger sollen vorzugsweise nicht zu leichtem Verschleiß,
z. B. durch Zersplittern, Abreiben, schädlichen chemischen Veränderungen od. dgl.
neigen, damit die benötigte Menge und der Anfall an feinem Staub nicht. übermäßig
an wachsen. Gegebenenfalls ist es möglih, fremde Stoffe der genannten Art zusammen
mit 'dem Rückstand des Entgasungsgutes zu verwenden.
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Die Körnung der Wärmeträger liegt vorteilhaft zwischen etwa o, i und,
q. mm. Bei feinerer Körnung als o, r mm ist die Abscheidung der Wärmeträger aus
den Fördergasen meist schwieriger und
verlangt Feinabscheider, die
mit hoher Gasgeschwindigkeit und infolge des hierdurch bedingten Druckverlustes
mit hohem Energieaufwand arbeiten. Andererseits steigt die 'Schwebegeschwindigkeit
mit dem Korndurchmesser an, so daß. sich die Geschwindigkeiten der pneumatischen
Förderung und damit der Energieaufwand und der Verschleiß mit dem Korndurchmesser
erhöhen und bei wesentlich größerem Durchmesser als ¢ mm die Förderkosten für das
Verfahren in unwirtschaftlicher Weise steigen können.
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Der angewandte Brennstoff hat zweckmäßig ebenfalls eine maximale Körnung
von q. mm. Er kann aber auch etwas gröber sein, da durch den Entgasungsvorgang eine
Schrumpfung bzw. Verminderung des spezifischen Gewichtes des Kornes eintritt. Die
jeweils vorteilhafte Körnung des Brennstoffes ist leicht durch Absieben zu erreichen
bzw. bei Anlieferung von grobem Korn leicht durch einfaches Zerkleinern zu erzeugen
und verlangt keinen erhöhten Mahlaufwand, wie er häufig bei der normalen Staubfeuerung
bzw. Staubvergasung wegen der Forderung nach einem feinst aufgemahlenen Staub auftritt.
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Der Umlauf der Wärmeträger wird zweckmäßig dadurch geregelt, daß am
Einlauf der erhitzten Wärmeträger in die Mischeinrichtung ein Zuteil-und Regelorgan
für die Wärmeträger, z. B. ein Drosselschieber od. dgl., angebracht ist, der eine
stetig gleichmäßige -Menge ari Wärmeträgern durchläßt. Ebenfalls ist am Einlauf
der Wärmeträger in die pneumatische Förderung ein Zuteil- und Regelorgan für die
Wärmeträger in gleicher oder anderer Art angeordnet. Diese beiden Regelorgane ermöglichen
die Einstellung der umlaufenden Menge an Wärmeträgern und das Abstimmen der Standhöhe
der Wärmeträger im Entgasungsraum und im Sammelbunker vor Einlauf der Wärmeträger
in die Mischeinrichtung.
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Beim Durchgang der Wärmeträger durch den Entgasungsraum nehmen die
Wärmeträger den Entgasungsrückstand auf. Nach der pneumatischen Förderung wird der
feinkörnigste Anteil zum Teil aus den Wärmeträgern abgetrennt und aus dem Kreislauf
der Wärmeträger ausgeschieden. Steigen die Standhöhen der Wärmeträger im Entgasungsraum
und im 'Sammelraum an, so wird der dieser Zunahme entsprechende überschuß an Wärmeträgern
stetig oder periodisch abgestoßen. Ist der Anteil an abgehendem feinem Staub und
an verbranntem Kohlenstoff in der pneumatischen Förderung größer als der Zugang
an Entgasungsrückstand, so werden zweckmäßig zur sicheren Aufrechterhaltung der
Standhöhen im Entgasungsraum und im Sammelbunker zusätzlich Wärmeträger in den Kreislauf
eingebracht, beispielsweise zusammen mit dem zu entgasenden Gut. Der Entgasungsraum
wird von der pneumatischen Förderung und dem Abscheideraum für die erhitzten Wärmeträger
vorteilhaft durch Gutsäulen abgetrennt.
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Die geschlossene Gutsäule mit der Drosselvorrichtung oberhalb der
Mischeinrichtung bis zum Sammelbunker einerseits und von der Drosselvorrichtung
am Einlauf in die pneumatische Förderung bis zum Entgasungsraum andererseits hindert
eine Gasströmung zwischen dem Gasraum des Entgasungsraumes einerseits und dem Förderraum
und bzw. oder Ab:scheideraum für die Wärmeträger andererseits. Vorteilhaft wird
der Druck im Entgasungsraum in einer konstanten Abhängigkeit vom Druck in der pneumatischen
Förderung bzw. im Raum für die Ahscheidung der umlaufenden Wärmeträger aus den Reaktionsgasen
der Förderluft gehalten. Zum Beispiel werden der Druck im Entgasungsraum und der
Druck im Abscheideraum etwa auf gleiche Höhe eingestellt, so daß zwischen diesen
beiden Räumen praktisch keine Gasströmung auftreten. kann. Dann ist ohne Anwendung
besonderer Maßnahmen, die dem entgegenwirken, der Druck im Unterteil des Förderraumes
höher als im Entgasungsraum, so daß eine gewisse, verhältnismäßig kleine Menge Luft
bzw. von Verbrennungs-oder Vergasungsprodukten durch die Gutsäule hindurch in den
Entgasungsraum strömt. Hierdurch wird das Entgasungsgas mit etwas !Stickstoff angereichert.
Das läßt sich gewünschtenfalls z. B. dadurch unterbinden, daß eine gewisse, verhältnismäßig
kleine Menge an Entgasungsgas oder eines anderen geeigneten Gases, z. B. Kohlensäure,
Wasserdampf od. dgl., die etwa der sonst hindurchströmenden Menge Luft entsprechen
würde, in den Unterteil der Gutsäule zwischen Förderraum und Entgasungsraum eingeführt
wird. Dieses Gas strömt dann. aufwärts durch die Gutsäule in den Entgasungsraum
zurück und bewirkt eine sichere'Sperre zwischen dem Förderraum und dem Entgasungsraum.
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Die Menge der Förderluft bestimmt die Wärme, die den Wärmeträgern
durch Reaktion der Förderluft mit dem im Rückstand befindlichen Kohlenstoff zugeführt
wird. Reicht die für die Verbrennung erforderliche Luft nicht aus, um die Förderung
der Wärmeträger durchzuführen, so werden zweckmäßig andere, nicht an der Reaktion
teilnehmende Gase zugesetzt, wie z. B. Verbrennungsgase oder auch 'Stickstoff. Sollen
die am Auslauf des Sammelbunkers abgezogenen Wärmeträger Rückstände mit wesentlichen
Kohlenstoffgehalten nicht enthalten, so kann man der Förderluft Wasserdampf oder
Kohlendioxyd oder auch beide zumischen. Hierdurch wird für die Aufheizung nicht
verbrauchter überschüssiger Kohlenstoff des Rückstandes zu Kohlenoxyd und Wasserstoff
umgesetzt. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn man die Fördergase nach dem Verlassen
der pneumatischen Förderung und der Abscheidung der umlaufenden Wärmeträger weiterverwendet,
beispielsweise den Verbrennungseinrichtungen einer Gasturbine zuführen will.
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Die Vergasung des im Entgasungsrückstand enthaltenen Kohlenstoffes
in der pneumatischen Förder-und Aufheizstrecke kann gegebenenfalls dadurch begünstigt
werden, daß die Fördergeschwindigkeit auf der ganzen Länge oder auf einem Teil der
Strecke möglichst niedrig gewählt wird. So kann z. B. im ersten Teil die Aufheizstrecke
bei geringen Gasgeschwindigkeiten als ein auf- und abwallendes,
kochendes
Bett des Gemisches aus Wärmeträgern und Entgasungsrückstand ausgebildet sein, in
dem die Umsetzung der Förderluft mit brennbaren Bestandteilen des Gemisches zu 'Schwachgas
und die Aufheizung der Wärmeträger erfolgt.
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Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, daß das zugeführte
zu entgasende Gut in konzentriertes Entgasungsgas, in Schwachgas und Staub in hocherhitzter
Form übergeführt wird. Das Verfahren läßt sich somit vorteilhaft mit Staubfeuerungen,
z. B. für Dampfkessel, kombinieren, um konzentriertes Entgasungsgas, z. B. für Stadtgaszwecke,
und flüssige Kohlenwasserstoffe zu erzeugen und den restlichen Koks in 'Schwachgas
und Staub in feinster Form mit hoher Temperatur umzuwandeln, die in dieser aufgeschlossenen
Form mit großem Vorteil für die Verfeuerung in Dampfkesseln eingesetzt werden können.
Das Verfahren kann aber auch mit großem Erfolg z. B. in Verbindung mit Röst- und
Sinteröfen oder anderen metallurgischen Verfahren verwendet werden.
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Die Ausnutzung der fühlbaren und chemisch gebundenen Wärme der Fördergase
und des mitgeführten feinen Staubes erfolgt zweckmäßig ebenfalls in einem Dampfkessel
od. dgl., wenn der Kohlenstoff des Entgasungsrückstandes nicht restlos vergast wird,
sondern ein Teil als körniger-Rückstand an der überlaufleitung abgezogen wird.
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Für den Fall, daß der feine Staub bei der Verbrennung der Reaktionsgase
in dem nachgeschalteten Dampfkessel oder sonstigen Einrichtungen stört, z. B. zur
Bildung von Ablagerungen neigt oder starken Verschleiß hervorruft, können die Gase
auch durch Feinabscheider, z. B. in hochwirksamen Multiklonen od. dgl., weitgehend
entstaubt werden. Durch die Feinentstaubung wird es möglich, höhere Gasgeschwindigkeiten
im Dampfkessel oder auch z. B. in einer Gasturbine anzuwenden. Der abgeschiedene
feine 'Staub kann alsdann dem Wärmeträgerkreisla.uf oder anderen Verwendungszwecken,
z. B. einem gesonderten Dampfkessel, einem 'Sinterband od. dgl., zugeführt werden,
z. B. um den in ihm gegebenenfalls enthaltenen Kohlenstoff auszunutzen.
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Die Entgasung kann wahlweise bei hohen, mittleren oder auch niedrigen
Temperaturen durchgeführt werden. Die Temperatur richtet sich vorwiegend nach der
gewünschten Beschaffenheit der Entgasungsprodukte. Wird bei einer hohen Entgasungstemperatur
von z. B. iooo° gearbeitet, so wird der vom Entgäsungsgut entbundene Teer weitgehend
zersetzt und in Gas übeTgeführt und werden die flüchtigen Bestandteile des Entgasungsgutes
weitgehend ausgetrieben. Es bleibt hierbei nur eine geringe Koksmenge als Rückstand.
Entgast man dagegen bei niedriger Temperatur von z. B. 6oo°, so bleibt der vom Entgasungsgut
entbundene Teer weitgehend -erhalten und wird von dem Entgasungsgas aus dem Entgasungsraum
mitgenommen. Die Menge des Entgasungsgases ist geringer als bei der Hochtemperaturentgasung,
das Gas weist aber im allgemeinen einen höheren Heizwert auf; auch ist die Menge
des Rückstandes größer, da ein Teil der flüchtigen Bestandteile im Koks verbleibt.
Die in' der Mischeinrichtung erzeugten Gase können getrennt von den Gasen der zweiten
Entgasungsstufe abgezogen werden. Weiterhin lassen sich zwei Mischeinrichtungen
hintereinanderschalten, wobei der ersten Mischeinrichtung nur ein Teil der erhitzten
Wärmeträger zugeführt wird, während ein anderer Teil erst in die zweite Mischeinrichtung
eingebracht wird. Die Temperatur in der ersten.- Mischeinrichtung ist niedriger
als in der -zweiten, so daß z. B. die Entgasung des Brennstoffes in der ersten Mischeinrichtung
bei niedrigeren Temperaturen erfolgen und erst in der .zweiten Mischeinrichtung
die vollständige Entgasung des Brennstoffes bewirkt werden kann. Die Gase aus beiden
Entgasungsstufen können getrennt abgeführt und getrennt verwertet werden. Diese
Arbeitsweise ermöglicht z. B. die weitgehende Gewinnung des Teers in der ersten
Mischeinrichtung ohne starke Krackung oder Zersetzung des Teers. Zweckmäßig werden
beide Mischeinrichtungen voneinander durch eine Gutsäule des Gemisches an Wärmeträgern
und Entgasungsrückstand getrennt, die die gegenseitige Absperrung beider Mischeinrichtungen
bzw. Entgasungsstufen bewirkt.
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Will man vermeiden, daß Koks für die Rufheizung der Wärmeträger verbraucht
wird, so kann man mit Vorteil der Förderluft Heizgase zusetzen, um die erforderliche
Wärmemenge für die Rufheizung der Wärmeträger durch Verbrennung der Heizgase aufzubringen.
Auch kann man der Förder-und Aufheizstrecke eine Feuerung vorschalten, in der z.
B. Kohlenstaub oder auch körnige Kohle oder flüssige oder gasförmige Brennstoffe
od. dgl. mit der Förderluft verbrannt werden. Die hierbei gebildeten. Verbrennungsgase
hoher Temperatur werden in die Förder- und Aufheizstrecke eingeführt, um die Rufheizung
und Förderung der Wärmeträger zu bewirken. Die vorgeschaltete' Feuerung kann beispielsweise
mit einem flüssigen Schlackenabstich betrieben werden.
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In gewissen Fällen kann es erwünscht sein, dem Entgasungsgas Wassergas
. beizumengen, z. B. um die Gasmenge zu steigern oder auch, um den Heizwert des
Gases zu senken, damit das Mischgas z. B. die Normen. für das 'Stadtgas erfüllt.
Die Erzeugung von Wassergas kann mit der Entgasung gekuppelt werden, z. B. dadurch,
daß in den unteren Teil das Entgasungsraumes Dampf eingeleitet wird, der die Mischung
von Brennstoff und umlaufenden Wärmeträgern hoher Temperatur, die sich im Entgasungsraum
befindet, durchströmt. Der Dampf setzt sich zum Teil mit dem Kohlenstoff des Brennstoffes
um und erzeugt durch Spaltung entsprechend den Gleichgewichtsbedingungen überwiegend
Kohlenoxyd und Wasserstoff neben Kohlensäure.
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Die Einstellung des Heizwertes des Gases kann auch durch andere Mittel
erfolgen, z. B. -dadurch, daß mit dem Dampf oder statt des Dampfes Luft, Sauerstoff
oder sauerstoffangereicherte Luft od. dgl. eingeblasen werden. - Das Einblasen von
Dampf od. dgl. und die Erzeugung von Wassergas erhöhen die durch die Schüttung strömende
Gasmenge, so daß das Gas '.Staub mitreißen kann. Es
ist deshalb
in vielen Fällen vorteilhaft, das Wassergas in einer getrennten Apparatur zu erzeugen,
gegebenenfalls in einem dem Entgasungsraum nachgeschalteten Raum und das Wassergas
nach seiner Reinigung dem Entgasungsgas zuzumischen.
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Wenn eine möglichst restlose Gewinnung des im Brennstoff enthaltenen
Teers insbesondere unter Anwendung niedriger Entgasungstemperaturen gewünscht wird,
kann das Einleiten von geringen Mengen Dampf oder auch Gas in den Entgasungsraum
von Vorteil sein, um durch die damit erzielte Spülwirkung eine schnellere Abführung
der Teerdämpfe zu erreichen und Teerzersetzungennoch weiter entgegenzuwirken. Wärmewirtschaftliche
Vorteile können in vielen Fällen noch dadurch erzielt werden, daß die Luft für die
pneumatische Förderung der umlaufenden Wärmeträger und/oder der frisch zugeführte
Brennstoff vor oder bei ihrem Eintritt in die pneumatische Förderung erhitzt werden.
Füi# die Erhitzung der Luft und/oder des Brennstoffes kann vorteilhaft die Wärme
des heiß abziehenden Entgasungsgases und/oder der Reaktionsgase nach der Abscheidung
der umlaufenden Wärmeträger benutzt werden, wobei der Brennstoff vorgetrocknet und
auch gegebenenfalls seine Backfähigkeit durch eine thermische Vorbehandlung beseitigt
werden kann.
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Um eine gleichmäßige und innige Mischung mit den aufgeheizten Wärmeträgern
in der Mischeinrichtung zu erreichen, werden die Wärmeträger und auch das zu entgasende
Gut stetig und in gleichmäßigem Strom in die Mischeinrichtung eingespeist. Es wird
z. B. etwa die 5- bis 50fache, vorteilhaft die 15- bis 25fache Gewichtsmenge an
Wärmeträgern, bezogen auf den frisch zugeführten Brennstoff, angewendet, so daß
das einzelne Brennstoffkorn von den Wärmeträgern gut umhüllt und schnell aufgeheizt
wird.
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Infolge der Magerung des Brennstoffes mit den umlaufenden Wärmeträgern,
der Bewegung in der Mischeinrichtung und am Einlauf in den Entgasungsraum und der
schnellen Rufheizung kommt es auch bei backenden Brennstoffen zu keinen größeren
Zusammenbackungen und Kuchenbildungen, so daß das Verfahren gemäß der Erfindung
für alle Brennstoffe unabhängig von ihren Backvermögen gut geeignet ist. Geringe
Zusammenbackungen, die in besonderen Fällen auftreten können, sind unschädlich,
da sie infolge der Kreislaufführung vorwiegend in der pneumatischen Förderleitung
wieder zerstört werden.
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Das neue Verfahren wird vorteilhaft m einer Apparatur durchgeführt,
in der der Entgasungsraum, die Mischeinrichtung und der Raum für die Abscheidung
der erhitzten Wärmeträger aus den Fördergasen sich übereinander befinden, so daß
die aufgeheizten Wärmeträger sich durch ihr Eigengewicht abwärts durch die drei
Räume bewegen können. Mischeinrichtungen und Abscheideraum werden miteinander durch
einen vorzugsweise engen Schacht für die Hindurchführung der aufgeheizten Wärmeträger
verbunden. Ebenso steht der Ablauf der Wärmeträger aus dem Entgasungsraum durch
einen vorzugsweise engen Schacht mit dem Unterteil der pneumatischen Förderstrecke
in Verbindung. Die Förderstrecke Wird vorzugsweise außerhalb der Entgasüngsapparatur
angeordnet.
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In der Abbildung ist eine für das neue Verfahren geeignete Vorrichtung
beispielsweise und schematisch dargestellt.
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i ist ein senkrechter, zweckmäßig runder Schacht, in dem die Entgasung
durchgeführt wird, 2 die pneumatische Förder- und Aufheizungsstrecke, in der die
Wärmeträger unter gleichzeitiger Rufheizung hochgefördert werden, und 3 der Grobabscheider
zum Abscheiden der aufgeheizten Wärmeträger aus den Gasen, der hier die Form einer
Kammer hat, die die Gase mit geringer Geschwindigkeit durchströmen. In der Mischschnecke
q. werden die erhitzten Wärmeträger innig mit dem zu entgasenden Gut gemischt. Da
in der Regel in allen Apparateteilen mit Temperaturen von mehr als 40o° C gearbeitet
wird, erhalten diese Teile einen Blechmantel mit feuerfester Ausmauerung. Der Abscheider
3 befindet sich oberhalb der Mischschnecke q. und ist mit dieser durch einen engen
Kanal 5 verbunden, in dem die aufgeheizten Wärmeträger mit einer Temperatur von
etwa q.oo bis 120o° C, z. B. g50° C, je nach den Erfordernissen, aus dem Abscheider
3 in die Mischschnecke q. stetig nachsinken. Im Kanal 5 ist nahe der Mischschnecke
ein Zuteil- und Regelorgan, - z. B. ein Drosselschieber 6, angebracht, der den stetigen
gleichmäßigen Zulauf der Wärmeträger in die Mischschnecke steuert. Die Mischschnecke
q. ist beispielsweise in der Form einer Paddelschnecke ausgebildet. Diese besteht
aus einer wassergekühlten Welle, auf die einzelne Paddeln z. B. in Form von Rundeisenstäben,
Flacheisen od. dgl. aufgeschweißt sind. Die Welle kann horizontal oder je nach den
Erfordernissen auch leicht abwärts oder auch aufwärts geneigt sein. Die Flacheisen
können gerade oder ,schräg aufgeschweißt sein, um das Gut vorwärts zu schieben oder
seinen Durchfluß zu hemmen. In die Mischschnecke wird durch die Leitung 7 das zu
entgasende Gut eingeführt, wobei es durch einfachen Fall oder mit Blasegas durch
diese Leitung 7 flitßt. Das Blasegas besteht vorteilhaft aus eigenem erzeugtem Entgasungsgas,
das zweckmäßig gereinigt und von bei normalen Temperaturen kondensierenden Bestandteilen
befreit worden ist. In der Mischschnecke gibt das zu entgasende Gut bei ständiger
Bewegung und Durchmischung mit den aufgeheizten Wärmeträgern und unter Wärmeaufnahme
seine flüchtigen Bestandteile ab und fällt, teilweise entgast, im Gemisch mit den
Wärmeträgern am Auslauf der Mischschnecke abwärts durch das Fallrohr 8 in den Entgasungsraum
i. Im Entgasungsraum bildet das Gemisch eine Schüttung oder geschlossene Gutsäule,
in der das zu entgasende Gut weiter Wärme von den Wärmeträgern aufnimmt und sich
praktisch die Temperaturen der Wärmeträger und des Gutes einander angleichen.
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Dabei findet eine Nachentgasung des Gutes statt. Die flüchtigen Bestandteile,
die in der Mischschnecke
q. und dem Entgasungsraum i frei werden,
strömen z. B. durch die an den obersten Teil des Entgasungsraumes i angeschlossene
Leitung in eine Kühl-, Kondensations-- und Reinigungsapparatur bekannter Bauart.
Es können aber auch die in der Mischschnecke frei werdenden flüchtigen Bestandteile
getrennt, z. B. durch die Leitung io, abgezogen werden. Dies ist beispielsweise
zweckmäßig, wenn die bei der ersten Entgasung frei werdenden Teerdämpfe möglichst
umersetzt gewonnen werden sollen.
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Die ;Schüttang aus dem Gemisch von Wärmeträgern und entgastem Gut
mit einer Temperatur von ,etwa 40o bis iooo° C, z. B. 9oo° C, entsprechend den gewählten
Bedingungen, sinkt irn Entgasungsraum i langsam nach unten und strömt durch den
vorteilhaft .engen 'Schacht i i in den unteren Teil 12 der pneumatischen Förderung
2. Am Auslauf aus dem Schacht i I ist ein Regelargan, z. B. Drosselschieber 13,
angebracht, der die in die Förderleitung 2 fließende Menge an Wärmeträgern regelt.
Der Querschnitt des unteren Teiles 12 der pneumatischen. Förderleitung wird vorzugsweise
weiter gehalten als der der anschließenden Förderstrecke. In den Teil 12 wird unten
durch die Leitung 14 die z. B. im Vorwärmer 15 auf etwa Zoo bis 400° C erhitzte,
zum Aufheizen und Hochfördern der Wärmeträger erforderliche Luft eingeführt. Die
Vorwärmung kann hierbei z. B. mit dem heißen Entgasungsgas oder den heißen Verbrennungsgasen
der Förderluft oder auch mit einer beliebig fremden Wärmequelle durchgeführt werden.
Im Teil i2 erfolgt die Reaktion des 'Sauerstoffes der Luft mit dem Kohlenstoff des
Entgasungsrückstandes, wobei je nach den Bedingungen, der Temperatur, der verfügbaren
Menge an Kohlenstoff und der Reaktionszeit Kohlendioxyd und Kohlenoxyd in wechselndem
Verhältnis erzeugt werden. Die Reaktion macht Wärme frei, die die Wärmeträger z.
B. auf iooo° C aufheizt. Die Reaktionsgase fördern die Wärmeträger in den Abscheideraum
3.
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Den Abscheideraum 3 durchströmen die Feuergase mit geringer Geschwindigkeit,
so daß der größte Teil der Wärmeträger bis auf den feinsten Staub ausfällt und sich
im unteren Teil des Raumes 3 sammelt. Die Fördergase ziehen aus dem oberen Teil
des Abscheideraumes 3 ab und strömen durch eine Feuerung 16, in der mit Zweitluft
das Kohlenoxyd und die brennbaren Bestandteile des mitgeführten feinen 'Staubes
verbrannt werden. Die Feuerung kann z. B. einem Dampfkessel, einem Sinterofen, einer
Gasturbine od. dgl. angehören, so daß die freie und gebundene Wärme der in der Förderluft
enthaltenen brennbaren 'Stoffe nutzbringend verwendet wird.
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Die erhitzten Wärmeträger gelangen aus dem Abseheideraum 3 wieder
durch die Leitung 5 abwärts in die Mischeinrichtung 4. Am Abscheideraum 3 ist eine
Leitung. 17 mit Schieber 2o angebracht, -aus der gegebenenfalls überschüssige
Wärmeträger, z. B. Koks, stetig oder periodisch aus dem Kreislauf abgezogen werden
können. Dieser Koks kann ebenfalls der Feuerung 16 oder einer anderen Verwertungsstelle
zugeführt werden. Bildet der Brennstoff keinen überschüssigen Koks od. dgl., so
werden in den Kreislauf vorteilhaft zusätzliche Wärmeträger aus z. B. 'Sand, Kohlenasche
od. dgl. eingespeist.
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Die 'Standhöhen der Wärmeträger im Abscheideraum 3 und Entgasungsraum
werden zweckmäßig laufend kontrolliert und durch Steuern der Drosselschieber 6 und
13 in annähernd gleicher Höhe gehalten. Die Kontrolle der Standhöhen kann z. B.
durch Messen mit einer eingeführten Eisenstange oder durch Differenzdruckmessung
an zwei übereinander befindlichen 'Stellen der Schüttang, falls oberhalb und unterhalb
der Schüttang unterschiedliche Gasdrücke herrschen, oder durch Meßgeräte elektrischer
Art od. dgl. vorgenommen werden.
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18 ist ein im unteren Teil des Entgasungsraumes angeordneter Rost,
der einerseits das Gewicht der Schüttang über dem Einlauf in die verengte Leitung
i i abfängt und andererseits die Einführung von Dämpfen oder Gasen, z. B. Wasserdampf,
durch die Leitung i9 ermöglicht. Der in den Entgasungsraum eingeführte Dampf oder
auch z. B. Kohlensäure od. dgl. bewirkt eine Bildung von Vergasungsgas am Entgasungsrückstand
bzw. auch eine Spülung des Raumes, um das mit den Teerdämpfen beladene Entgasungsgas
schneller aus dem Raum herauszubringen.
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Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann die Entgasung von feinkörnigen
oder staubförmigen Brennstoffen auch backender Art durchgeführt werden. Das Verfahren
und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind besonders für die Erzeugung von Gas
hohen Heizwertes., z. B. für Stadtgaszwecke bzw. für die anschließende Gewinnung
von gasförmigen Kohlenwasserstoffen aus dem Gas oder für die Ge-
winnung von
Teer in Verbindung mit der Energieerzeugung, zu der mit besonderem Vorteil die mit
der Förderluft gebildeten Reaktionsgaise und der feine 'Staub mit hoher Temperatur
verwendet werden, oder für die Gewinnung von staubförmigen Magerungsmitteln zur
Beimischung zu einer in einer Kokerei einzusetzenden Kohle unter gleichzeitiger
Teergewinnung, geeignet. Durch die Einfachheit des Aufbaues und die schnelle Betriebsbereitschaft
der Vorrichtung kann das Verfahren mit besonderem Vorteil auch für die Deckung von
'Spitzenbedarf eingesetzt werden. Zur Deckung von besonderen Spitzen im Gas- und
Energiebedarf, die zu verschiedenen Zeiten auftreten, kann neben einer dem erforderlichen
Bedarf angepaßten Einstellung der Betriebsbedingungen zweckmäßig auch der anfallende
Teer herangezogen werden. Durch Zurückleiten des Teers in den Entgasungsraum und
Zersetzen desselben kann die Gasausbeute erhöht werden oder man kann durch Verbrennen
des Teers, beispielsweise in einem Dampfkessel, den Energieanfall steigern.
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Die Vorrichtung ist von geschlossener Bauart und kann auch unter höheren
Drücken betrieben werden, z. B. zur besseren Ausnutzung von unter Überdruck anfallenden
heißen Fördergasen, beispielsweise in Gasturbinen, oder zur Erzeugung eines
Entgasungsgases
unter Überdruck, der die Reinigung und Fortleitung des Gases erleichtert.