DE975423C - Vorrichtung zur Vergasung von staubfoermigen festen Brennstoffen mit Verfluessigung der Asche - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Vergasung von staubförmigen festen Brennstoffen mit Verflüssigung der Asche Es sind Vorrichtungen zur Vergasung staubförmiger Brennstoffe bekannt, bei denen mit so hohen Temperaturen gearbeitet wird, daß die Asche sich verflüssigt und im flüssigen Zustand abgezogen wird. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art werden Brennstoffe und Vergasungsmittel (Luft, Sauerstoff, Wasserdampf, Kohlensäure oder Gemische aus diesen und anderen Gasen) mittels Düsen tangential in einen zylindrischen Verbrennungsraum eingeführt, so daß das Gemisch von Brennstoff und Vergasungsmittel in der Brennkammer kreist, wobei die verflüssigte Asche gegen die Brennkammerwand geschleudert wird, von der sie zu der Abzugsöffnung abläuft. Um die Brennkammerwand gegen die zerstörenden Einflüsse der ablaufenden flüssigen Asche zu schützen, muß sie so stark gekühlt werden, daß sich auch hier eine feste Schicht erstarrter Asche bildet, auf der dann die flüssige Asche abläuft und die auf diese Weise die Brennkammerwand vor der Berührung mit der flüssigen Asche schützt. Diese Kühlung der Brennkammerwand ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß dadurch der Heizwert des erzeugten Gases und der Wirkungsgrad der Vorrichtung stark vermindert wird.
• Die Erfindung bezweckt, die mit der Kühlung der Brennkammerwände verbundenen Nachteile zu vermindern. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß auch bei Sauerstoffmangel zunächst, soweit der Sauerstoff reicht, eine vollkommene Verbrennung des mit dem'Sauerstoff in- Berührung# kommenden Brennstoffes -und danach eine Reaktion der 'Ver--p brennungsgase mit dem noch unverbrannten Brennstoff sich vollzieht und daghaher. der Tem'ptratu'rverlauf des Getnischstromes so ist, daß die Temperatur des Gemisches nach der Zündung zunächst ansteigt, his der Verbrennungsprozeß beendet ist, sodann infolge der Wärme verbrauchenden Reaktion der Verbrennungsgase mit dem noch unverbrannten Brennstoff schnell absinkt.
• Die Erfindung besteht daher in erster Linie darin, daß die Gemischdüsen auf den Umfang der Brennkammer verteilt und die brennenden Gemischströme so gerichtet sind, daß sie nach- dem Auftreffen auf den Boden der Brennkäml Iner zu einem' im Raumkern der Brennkammer aufsteigenden Strom sich vereinigen. HierEdi,#li w- ird.-err-C.i#llt, daß die beim Auftreffen auf den- Boden.,der Btennkammer gegeneinanderstoßenden Gemischströnie einander zwangläufig scharf nach oben um--lenken-und verhindern, daß das brennende Gemisch über den Boden hinwegstreicht, vor die Wandung:.der Brennkammer schlägt und an dieser flüssige Schlacke absetzt. Durch die scharfe Umlenkung der Gemischströme wird weiter erreicht, daß die gegen den Boden geschleuderte flüssige Asche dem umkehrenden Strom nicht zu folgen vermag und in der den Boden bedeckenden flüssigen Ascheschicht niedergeschlagen wird.
• Durch geeignete Bemessung des Abstandes der Gemischdüsen vom Boden der Brennläunmer wird erreicht, daß die Temperatur der Flamme beim so hoch ist, daß die Asche geschmolzen ist und sich bei der Umkehr des Gemischstromes aus diesem abscheidet und auf dem Boden der Brennkammer zu der Abzugsöffnung für die flüssige Asche abläuft.
• Um die Abscheidung flüssiger Ascheteilchen zu begünstigen, die sich in dem vom Brennkammerboden aufsteigenden Gemischstrom noch befinden, empfiehlt es sich, die Düsen tangential zu einem zylindrischen Raumkern in der Achse:der Brennkammer zu richten, so daß der von der Brennkammer abziehende Gemischstrom in Drehung versetzt wird. Dabei werden die flüssigen Ascheteilchen herausgeschleudert und geraten in den auf den-Brennkammerboden gerichteten Gemischstrom, aus dem sie bei seiner Umkehr am Brennkammerboden abgeschieden werden.
• Bei einer bekannten Vorrichtung werden Brennstoff und Luft in oder durch ein feuerflüssiges Filterbad von hocherhitzten ges'chinolzenen Stoffen geblasen, wobei die Düsen entweder in das Filterbad münden oder flach auf dessen Oberfläche gerichtet sind. Im-ersteren Fall wird nicht vermieden, daß brennendes Gemisch über den Boden des Filterbades hinwegtreicht, vor die Wandungen der Vorrichtung schlägt und diese mit flüssiger Asche bedeckt. Auch liegt der Abstand der Düsenmündung, an der sich das Gemisch entzündet, so dicht über der Filteröberfläche, daß unverbrannte oder nur teilweise ausgebrannte Brennstoffteilchen in dem Filterbad niedergeschlagen und mit diesem abgezogen -werden, wodurch die Ausnutzung- - des Brennstoffs und damit der Wirkungsgrad der Vorrichtung stark vermindert wird. Dies trifft insbesondere bei.. indas Filterbad mündenden Düsen zu. Ferner sind die Düsen der hohen Temperatur des Filterbades ausgesetzt und unterliegen daher einem schnellen Verschleiß.
• Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird die Zone höchster Temperatur auf den über dem Kamnierboden befindlichen Teil des Brennkammerraumes beschränkt, so daß die Brennkammerwände ungekühlt bleiben können, insbesondere dann, wenn oberhalb der Zone der Abscheidung der verflüssig---ten Asche noch Düsen zur Einführung staubförmiür' f&ster Brennstoffe in den aufsteigenden Gasstrom vorgesehen sind, wobei diese festen Brennstoff(#,-vörg-es'chw-ell Werden und dadurch die Temperatur.. des, Gasstromes herabgesetzt wird. Der vorgeschwelte, entgaste Brennstoff wird nach dem Verlassen der Brennkammer aus dem Gasstrom abgeschieden und den Düsen zugeführt, durch die er dann'in den Gemischstrom eingeführt und teilweise verbrannt wird.
• Der Brennstoff kanlü auch mit eisenhaltiger Asche oder Eisenerzstaub vergast und unterhalb des Ab- zugsloches für die verflüssigten Bestandteile ein Wasserbad zur Granulierung der Schlacke angeordnet werden. Es ist bekannt, staubförmige Erze mit staubförmigen Brennstoffen dadurch zu verhütten, daß sie in einem flüssigen Schlackenbad zur Reaktion gebracht werden, wobei die flüssige Schlacke als Träger der Wärme und der Reaktion dient. Demgegenüber erfolgt -beim -vorliegenden Verfahren die Reaktion in der Schwebe, da sich infolge des stetigen Ablaufes der Schlacke kein Schlackenbad bildet.
• In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung# nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt -- -Fig. i einen senkrechten Schnitt durch einen Gaserzeuger, Fig.:2 einen Schnitt nach der LinieIII-III der Fig. 12-Fig. 3 den gleichen Schnitt, jedoch mit anderer Anordnung der Düsen.
• -Der Gaserzeuger besteht aus dem Schacht i, an den sich die gegenüber dem Schacht i erweiterte Brennkammer 2 anschließt. Beide Teile sind aus wärmeisolierendem, hitzebeständigem Mauerwerk errichtet. Die Brennkammer.2 trägt die DÜsen 3, deren Anzahl beliebig sein kann. Die DÜsen 3 sind an eine gemeinsame Leitung 4 angeschlossen, durch die das erhitzte Vergasungsmittel zugeführt wird. Der Brennstoffstaub wird durch die Rohrleitung 5 eingeführt. In den Düsen 3 werden Brennstoffstaub und Vergasungsmittel gemischt und entzündet. Die aus den Düsen 3 austretenden brennenden Gemischströme sind infolge der Schrägstellung der Düsen 3 so gegen den Boden 6 der Brennkammer gerichtet, daß sie scharf nach oben umgelenkt werden und das entstandene Gas in den Schacht i strömt, von wo aus es durch die Leitung 7 abgeführt wird. Durch die Anordnung nach der Erfindung ist das aus den Düsen austretende Gemisch gezwungen, den heißesten Teil der Brennkammer zweimal zu durchlaufen, und es wird dabei erreicht, daß der gesamte Sauerstoff des Gemisches verbraucht und die Temperaturspitze bereits überschritten ist, wenn der Gasstrom in den Schacht i eintritt, dessen Wände daher nicht gekühlt zu werden brauchen. Von den Seitenwänden der Brennkammer 2 wird die flüssige Asche durch die Richtung der Düsen 3 ferngehalten. Infolgedessen braucht auch der obere Teil der Brennkammer 2 nicht gekühlt zu werden. Durch geeignete Bemessung des Abstandes der Düsen 3 vom Boden 6 der Brennkammer ist die Temperatur der Flamme bei der Umlenkung am Boden 6, bereits so hoch, daß die Asche im wesentlichen geschmolzen ist, wenn der Gasstrom umgebogen wird. Dadurch wird die flüssige Asche ausgeschleudert, sammelt sich am Boden 6 und fließt durch die Öffnung 8 ab. Der Boden 6 bleibt hierbei jedoch ständig mit einer Schicht flüssiger Asche bedeckt.
• Der Grundriß nach Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. i und 2, und zwar sind hierbei die DÜsen 3 so angeordnet, daß die Flammen sowohl schräg als auch tangential zu einem gedachten zylindrischen Raumkern 9 auf den Boden auftreffen. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß dadurch der gesamte Inhalt des Gaserzeugers in drehende Bewegung versetzt und die Abscheidung des im aufsteigenden Gasstrom etwa noch vorhandenen Restes flüssiger Schlacke erleichtert wird.
• Bei Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung kann zur Erhöhung des Heizwertes des erzeugten Gases in den Gasstrorn Wasserdampf eingeführt werden, wodurch die Temperatur des Gasstromes herabgesetzt wird, was wiederum die Wände des Schachtes i schont. Die unter hoher Temperatur sich vollziehende Reaktion in der Brennkammer 2 wird dadurch in keiner Weise gestört. Die Temperatur der im Schacht i aufsteigenden Gase kann ferner noch dadurch herabgesetzt werden, daß, wie Fig. i zeigt, durch die Leitung io Brennstoffstaub in den Gasstrom eingeführt wird und dessen fühlbare Wärme zur Schwelung dieses Brennstoffstaubes ausgenutzt wird. Der vorgeschwelte, von seinen flüchtigen Bestandteilen befreite Brennstoffstaub, der mit dem Gasstrom durch die Leitung 7 abzieht, wird aus ihm in einem Abscheider abgezogen und den Düsen 3 zugeleitet.
• Es hat sich gezeigt, daß bei eisenhaltiger Brennstoffasche oder bei Zusatz von Eisenerzstaub zum Brennstoff infolge der reduzierenden Atmosphäre, die nach dem Verbrauch des Sauerstoffs im Innern des Gaserzeugers herrscht, metallisches Eisen in flüssiger Form anfällt, das gemeinsam mit der Schlacke durch das Abzugsloch am Boden der Kammer abläuft. Läßt man nun die mit dem flüssigen Eisen ablaufende Schlacke in ein unterhalb des Abzugsloches angeordnetes Wasserbad tropfen, scheidet sich das Eisen überraschenderweise von der Schlacke ab und erstarrt zu praktisch vollkommen schlackenfreien Kugeln oder Fäden, während die Schlacke zu Schlackensand granuliert von dem das Eisen durch einfache Mittel, z. B. durch Magnetscheidung, getrennt werden kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Vergasung von staubförmigen festen Brennstoffen mit Verflüssigung der Asche, bei der die Gemischdüsen auf eine auf dem Boden der Brennkammer befindliche Schicht der verflüssigten Asche zu gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischdüsen auf den Umfang der Brennkammer verteilt und die brennenden Gemischströme so gerichtet sind, daß sie nach dem Auftreffen auf den Boden der Brennkammer zu einem im Raumkern der Brennkammer aufsteigenden Strom sich vereinigen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die brennenden Gemischströme tangential zu dem Raumkern der Brennkammer verlaufen, so daß sie sich zu einem rotierenden Strom vereinigen. 3. Vorrichtung nach Anspruch i oder :2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Zone der Abscheidung verflüssigter Asche Düsen zur Einführung staubförmiger fester Brennstoffe in den aufsteigenden Gasstrom vorgesehen sind. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 3 zur Vergasung von Brennstoffen mit eisenhaltiger Asche oder einem Gemisch von Brennstoff- und Eisenerzstaub, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Abzugsloches für die verflüssigten Bestandteile ein Wasserbad zur Granulierung der Schlacke angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 54995, 45046o, 716 716; britische Patentschrift Nr. 394 119; USA.-Patentschriften Nr. 901 232, go6 441, 1439 957, 1948 697, 2 357 303; deutsche Patentanmeldung K 162,477 V/ 24 e (Fiat-Berichte, Bd. 9, S. 301); Zeitschrift »Brennstoff, Wärme, Kraft«, 3. Jahrgang, 19 5 1, S. 5 und 6. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 975 085.