-
Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von Kohle Gegenstand der Erfindung
ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgasen von Kohle, bei welchem Kohlenstaub
in der Schwebe entgast wird.
-
Bei den bisher bekanntgewordenen Entgasungsapparaten dieser Art werden
Rohgas und Koksstaub in einem nachgeschalteten Entstauber getrennt, worauf das Rohgas
abgekühlt und Verbrauchern zugeführt wird. Einer allzu großen Wärmeabgabe der Gase
bei der Durchführung des Prozesses sucht man durch entsprechende Isolierung, mitunter
auch durch Zuführung von Wärme von außen her entgegenzuwirken. Die eigentliche Vergasungswärme
wird dabei durch Teilverbrennung erzeugt. Durch Vorwärmung des Trägergases und der
für die Teilverbrennung erforderlichen Luft in besonderen Wärmeaustauschern hat
man versucht, den Wärmebedarf des Prozesses herabzudrücken. Alle bisher bekannten
Verfahren leiden jedoch unter dem Nachteil, daß a) die dem Rohgas innewohnende Wärme
nicht restlos ausgenutzt wird, b) die Wärmezufuhr durch Vorwärmen von Trägergas
und Verbrennungsluft nicht wirtschaftlich genug ist, c) die dem Koks innewohnende
Wärme zum größten Teil verlorengeht.
-
Es ist bereits ein Verfahren zum Vergasen bzw. Entgasen von Kohlenstaub
bekannt, bei dem staubförmige oder kleinkörnige Kohle in einem aufsteigenden Gasstrom
durch einen Vergasungsschacht getrieben und dabei mit beschränkter Sauerstoffzufuhr
vergast bzw. entgast wird, wobei in die Vergasungskammer außer der frischen Kohlenstaubmenge
noch der von dem Gas mitgerissene unvergaste glühende Brennstoffstaub ganz oder
teilweise eingeführt wird, welcher nach Abscheidung aus dem Gasstrom im Kreislauf
in den Vergasungsschacht zurückgelangt.
-
Ferner ist ein Gaserzeuger zur kontinuierlichen Vergasung von körnigen
bzw. staubhaltigen Brennstoffen bekannt, bei dem im unteren Teil ein oder mehrere
unten mit Ejektorvorrichtung versehene
Windtrichter angeordnet sind,
durch die das Vergasungsgut unter teilweiser Vergasung rasch und ungehindert hindurchgeblasen
wird, und seitlich der Windtrichter Sammelbecken zur Ablagerung des Brennstoffes
angebracht sind, aus denen dieser unmittelbar durch die Windtrichter von neuem hochgeblasen
wird.
-
Es ist auch ein Verfahren zum Vergasen staubförmiger oder feinkörniger
Brennstoffe im Schwebezustand mittels Sauerstoff im Gemisch mit Wasserdampf unter
Rückführung von in dem Verfahren erzeugtem Nutzgas zum Gaserzeuger bekannt, bei
dem das rückgeführte Gas in den Sauerstoff-Wasserdampf-Strom eingeführt und verbrannt
wird. Bei diesem Verfahren wird die Rückführung des in den Vorgang wieder einzuführenden
Gases mittels eines Injektors vorgenommen, dessen treibendes Mittel Wasserdampf
und/oder Sauerstoff bildet.
-
In einer anderen bekannten Vergasungsanlage wurde ein Teil des Trägergases
in die Anlage zurückgeführt sowie das entwickelte Gas zum Teil für die Beheizung
des Vorwärmers verwendet.
-
Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Entgasen von Kohle aus,
bei welchem die Kohle in Staubform in den Reaktionsraum eingeblasen, mit Hilfe eines
Trägergases durch den Reaktionsraum hindurchgetragen und in schwebendem Zustand
entgast wird, wobei ein Teil des entstandenen, vom Rohgas abgetrennten und durch
den nicht in den Reaktionsraum zurückgeführten Teil des Rohgases aufgewärmten Koksstaubes
dem Trägergasstrom vor seinem Eintritt in den Reaktionsraum beigemischt wird und
ein Teil des bei der Entgasung entstandenen, vom Koksstäub abgetrennten heißen Gases
dem Reaktionsraum als Trägergas wieder zugeführt wird. Erfindungsgemäß wird der
umlaufende Gas- und Koksstrom mit einem über dem Reaktionsraum angeordneten Gebläse
einem Abscheider zugeführt, wobei der hierin abgeschiedene Koks anschließend zur
Aufheizung in unter dem Abscheider angeordnete Kokskanäle fällt, aus deren unteren
Teilen der Koks durch Gas- oder Luftzuführung in den Reaktionsraum zurückbefördert
wird. Bei der Abscheidung wird die Sperrwirkung des in die Kokskanäle gefallenen
Kokses gegen den Gasdurchtritt ausgenutzt. Das entstehende Koksgas kann vor seinem
Wiedereintritt in den Reaktionsraum vorteilhaft zum Aufwärmen des Reaktionsraumes
von außen benutzt werden. Der Koksstaub kann auch stufenweise aufgeheizt werden,
wobei die erste Stufe durch Abgabe von frei werdender Wärme aus dem Rohgas, die
zweite Stufe z. B. durch Verbrennung aufgeheizt wird.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit einer Vorrichtung durchgeführt,
die im wesentlichen aus einem zentral angeordneten, von einem Hohlmantel für die
Gasrückführung umgebenen Reaktionsrohr besteht, wobei der Hohlmantel wenigstens
zufn Teil erweitert und von einzelnen senkrechten Kanälen zum Durchschleusen des
abgeschiedenen Kokses durchsetzt ist. Die Kanäle für die Koksführung gehen an ihrem
oberen Ende in einen nach oben trichterförmig erweiterten Ringkanal über. Der oben
an das Reaktionsrohr angeschlossene Umlenkkanal für das Koks-Gas-Gemisch mündet
in den erweiterten Ringkanal ein, und seine innere gekrümmte Begrenzungswand bildet
gleichzeitig eine Umlenkwand für das von dem Koks sich hier abscheidende Gas. Der
den Reaktionsraum umgebende Hohlmantel ist nur an seinem oberen Ende erweitert und
von den Kokskanälen durchsetzt; im unteren Teil des Entgasungsapparates ist der
innere Hohlmantel von einem äußeren Hohlzylinder umgeben, der ebenfalls von den
Kokskanälen durchsetzt ist und in seinem äußeren Teil durch eine waagerechte Mittelwand
unterteilt ist, die auf der Innenseite nicht bis an die Wand zwischen dem inneren
Hohlmantel und äußeren Hohlzylinder heranreicht. Am unteren Ende des Reaktionsraumes
ist eine Düse für die Zufuhr von Kohlenstaub und Wasserdampf und/oder Gas angeordnet.
Die Kokskanäle münden an ihrem unteren Ende an der Stelle in das untere Ende des
Reaktionsraumes ein, wo von außen Kanäle zur Einführung von Gas und gegebenenfalls
Dampf angeschlossen sind. Zur Verstärkung des Wärmeübergangs sind die Koksführungskanäle'
mit Kühlrippen ausgestattet. Der Reaktionsraum ist am oberen Ende durch ein Axial-Radial-Gebläse
abgeschlossen, dessen Wandung einen Teil der Umlenkwand für das Koksstaub-Gas-Gemisch
bildet, wobei die Gebläseschaufeln - in den Umlenkkanal des Koksstaub-Gas-Gemisches
hineinragen.
-
Mindestens ein Teil des im Reaktionsrohr entstehenden Rohgases wird
nach seiner Trennung von dem Koksstaub unmittelbar an der Außenwand des Reaktionsrohres
entlanggeführt, damit es seine Wärme zum großen Teil wieder an das in Reaktion befindliche
Brennstoff-Gas-Luft-Gemisch im Innern des Reaktionsrohres abgeben kann. Hierdurch
werden unnötige Wärmeverluste sowie eine besondere Wärmezufuhr von äußen an den
im Reaktionsraum vorgehenden endothermen Prozeß vermieden.
-
Der abgeschiedene Koks wird mindestens teilweise unter Beibehaltung
der ihm innewohnenden Wärme dem Reaktionsrohr wieder zugeführt und dort unter Zusatz
von Wasserdampf und/oder Gas, gegebenenfalls auch Sauerstoff, weiter vergast. Auf
diese Weise bleibt auch die dem Koksstaub innewohnende Wärme dem Prozeß erhalten,
wodurch sich dieser wärmewirtschaftlich noch günstiger gestaltet.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann der Wärmehaushalt
des Verfahrens dadurch noch verbessert werden, daß der Koksstaub auf seinem Weg
vom "Abscheider bis zum Wiedereintritt in das Reaktionsrohr aufgeheizt wird. Er
kann auf diese Weise noch als Wärmeträger dienen und zusätzlich Wärme in den Reaktionsprozeß
einführen, die anderenfalls durch einen höheren Grad der Teilverbrennung bewirkt
werden müßte. Zum Aufwärmen des Koksstaubes verwendet man zweckmäßig einen Teil
des im Reaktionsraum erzeugten Rohgases, das nach Abgabe eines. Teiles
seiner
Wärme anderen Verbrauchern zugeführt werden kann.
-
Wenn die dadurch erzielte Aufwärmung des Koksstaubes noch nicht ausreicht,
so kann man nach einem weiterenErfindungsgedanken als zweite Stufe den Koksstaub
durch den Hohlzylinder leiten, in welchem Brennstoff und Luft während der Verbrennung
die Kokskanäle umspülen und diesen Raum als Rauchgas nach Abgabe eines großen Teiles
der entstandenen Wärme verlassen.
-
Ordnet man diese zweite Auswärmungsstufe konzentrisch zu dem den Reaktionsraum
umgebenden, vom abgeschiedenen Gas durchströmten Hohlmantel an, so wird ein Teil
der Verbrennungswärme auf das rückströmende Gas übergehen und auch von diesem mit
in das Reaktionsrohr genommen werden. Es besteht auch die Möglichkeit, zwischen
die angegebenen beiden Stufen zum Aufwärmen des Koksstaubes weitere Stufen einzuschalten,
die man beispielsweise nochmals von dem aus der letzten Stufe austretenden Rauchgas
durchströmen lassen kann.
-
Die geschilderten und weitere Einzelheiten der Erfindung werden in
der Zeichnung an dem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des
beschriebenen Verfahrens erläutert: An das Reaktionsrohr i ist oben ein Gebläse
2 angeschlossen, das in einen Ringkanal 3 übergeht. Das Reaktionsrohr i ist mit
einem Hohlmantel .I umgeben und wird am unteren Ende durch ein Bodenstück 5 abgeschlossen,
in welchem eine Düse 6 für die Einführung von Kohlenstaub und Gas und/oder Wasserdampf
vorgesehen ist. In seinem oberen Teil 14 ist der Hohlmantel q. erweitert und an
dieser Stelle von verschiedenen zylindrischen Kokskanälen 7 durchdrungen, die unter
einer ringförmigen Rinne 8 angeordnet sind. Die Rinne 8 ist oben etwas breiter gehalten
als der Ringkanal 3,
so daß ein Abscheider entsteht, durch den das aus dem
Kanal 3 austretende, mit Koksstaub beladene Gas unter Umströmen des Innenrandes
13 des Ringkanals und des Innenrandes 18 der Rinne in den Hohlmantel q. abgeschieden
wird. Der obere Mantelteil 14 besitzt einen Stutzen 2q., durch den das im Reaktionsrohr
i erzeugte Rohgas abströmen kann. An ihrem äußeren Umfang sind die zylindrischen
Kokskanäle 7 mit Kühlrippen 17 versehen. Im unteren Teil ist der Hohlmantel q. von
einem Hohlzylinder 9 umgeben, der durch eine waagerechte Mittelwand i9 unterteilt
und ebenfalls von zylindrischen Kokskanälen io durchzogen ist, welche mit Kühlrippen
2o besetzt sind. Die Kokskanäle io sind an ihrem oberen Ende durch Bohrungen i i,
21 mit den Kokskanälen 7 verbunden. Am unteren Ende schließen sich an die Kanäle
io gekrümmte Führungskanäle 12 an, die mit ihrem unteren Ende in den gasführenden
Hohlmantel d. einmünden. An dieser Stelle münden in das Ende derFührungskanäle 12
Bohrungen 15 ein, durch die Luft oder Gas eingeblasen und der Koks wieder in das
Reaktionsrohr i gefördert wird. An den Hohlzylinder 9 ist ein Zuführungsstutzen
16 und ein Abführungsstutzen 26 angeschlossen. Um den überschüssigen Koks abführen
zu können, sind an das obere Ende der Rinne 8 Abführkanäle 22 angeschlossen.
-
Beim- Betrieb werden Kohlenstaub und Gas und/oder Wasserdampf durch
die Düse 6 in das Reaktionsrohr i eingebracht und dort entzündet. Dabei wird Verbrennungsluft
oder Sauerstoff durch die Bohrungen 15 zugeführt. Der entstandene Koks und das Gas
werden mit Hilfe des Gebläses 2 am oberen Ende des Reaktionsrohres i abgesaugt.
und in den Umlenkkanal3 geblasen. Der Koks wird unter der ringförmigen Rinne 8 in
die zylindrischen Kokskanäle 7 abgeschieden, während das Gas über den Rand 18 der
Rinne 8 nach innen strömt und in den oberen Teil des Hohlmantels q. gelangt. Ein
Teil des Gases umströmt die Kokskanäle 7, gibt dabei die Wärme teilweise an den
herabrinnenden Koks ab und tritt durch den Stutzen 24 aus der Anlage heraus. Nach
entsprechender Reinigung kann das Gas einer beliebigen Verwendung zugeführt werden.
Ein Teil des Gases gelangt durch den Hohlmantel .I nach unten an das Eintrittsende
des Reaktionsrohres i, vermischt sich dort mit dem durch die Düse 6 eingeblasenen
Kohlenstaub-Gas- und/oder Wasserdampf-Gemisch und der durch die Kanäle 15 zugeführten
Verbrennungsluft bzw. dem dort zugeführten Gas, um im weiteren Verlauf des Verfahrens
den Kohlenstaub während der Reaktion nach oben zu tragen, wobei dieser in der Schwebe
entgast wird.
-
Durch den durch die Teile 3, 8, 13 und 18 gebildeten Abscheider gelangt
der Koksstaub in die Kokskanäle 7, wo er vorgewärmt wird, dann durch die Öffnungen
ii und 21 in die Kanäle io, die durch die in den Hohlzylinder 9 eingeführten heißen
Gase bzw. durch die hier stattfindende Verbrennung von Gasen weiter aufgeheizt werden,
so daß der Koks in sehr heißem Zustand durch die Bohrungen 15 an das Eintrittsende
des Reaktionsrohres i gelangt. Die Verbrennung im Zylinder 9 ist so geführt, daß
Verbrennungsluft und Brennstoff durch den Zuführungsstutzen 16 eingeführt werden.
Die heißen Gase bzw. die Verbrennungsgase treten im unteren Teil des Hohlzylinders
g zwischen den Kanälen io hindurch nach innen, strömen dann an derAußenwand des
Hohlmantels q. entlang nach oben und gelangen um-die Zwischenwand i9 herum - nun
nochmals die Kanäle io umströmend - wieder nach außen, wo sie den Hohlzylinder 9
durch den Abführungsstutzen 26 verlassen.
-
Der Hauptvorteil des Verfahrens besteht darin, daß man mit normaler
Luft als Verbrennungsluft arbeiten kann, ohne daß sich Gas und Luft wesentlich miteinander
mischen. Ferner besteht die Möglichkeit, die ganze Apparatur unter Druck zu betreiben,
wodurch diese nicht nur erheblich kleiner gebaut werden kann, sondern auch eine
starke Anreicherung an Methan erreicht wird. Man kann mit der Anlage, wenn es gewünscht
wird, auch zu einer nicht unbeträchtlichen Teilvergasung der Kohle und damit einer
wesentlichen Erhöhung der Gasausbeute kommen.
Das Verfahren gemäß
der Erfindung bietet die Möglichkeit, alle Kohlensorten - auch stark backende Kohle
- zu entgasen und auch zum Teil zu vergasen, wobei der Heizwert des Ferngases erreicht
werden kann.
-
Der anfallende Koksstaub wird zum Teil im Reaktionsrohr wieder vergast.
Da indessen eine beträchtliche Menge an Koksstaub in fester Form übrigbleibt, so
ergibt sich eine zweckmäßigeLösung dann, wenn man die Entgasungsanlage mit einem
Kessel kombiniert und den Koksstaub in der Feuerung verbrennt: Dabei kann auch ein
Teil des erzeugten Gases oder auch das ganze Gas unter dem Kessel verbrannt werden.