DEP0004334DA - Method and device for the gasification of solid fuels with the gradual addition of the gasification agent - Google Patents

Method and device for the gasification of solid fuels with the gradual addition of the gasification agent

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DEP0004334DA
DEP0004334DA DEP0004334DA DE P0004334D A DEP0004334D A DE P0004334DA DE P0004334D A DEP0004334D A DE P0004334DA
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Paul Dipl.-Ing. Bad Homburg Schmalfeld
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Metallgesellsschaft AG, Frankfurt/M.
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Kr0 228Kr 0 228

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, den 4« August 1948, August 4, 1948

Frankfurt (Main)Frankfurt (Main)

Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von festen Brennstoffen unter stufenweise? Zugabe des VergasungsmittelseMethod and device for gasification of solid fuels under gradual? Addition of the gasification agent

Die Vergasung von festen Brennstoffen durch ein oxydierendes Vergasungsmittel, wie es z0 B4, Luft oder Sauerstoff oder eine Mischung beider im Gemisch mit Wasserdampf darstellt} ergibt infolge der exothermen Wärmetönung bei der Umsetzung des freien Sauerstoffes eine hohe Temperatur in der Verbrennungsund Vergasungszoneo Die Höhe der Temperatur wird in der Hauptsache durch die Konzentration bestimmt, mit der der Sauerstoff im Vergasungsmittel^" neuen anderen Faktoren, wie Z0 B0 V©rwärmung des Vergasungsmittels,„und des Brennstoffes, Wärmeverlusten O0 dgl ο Je nach dem'Erweichungs- und Schmelzpunkt der Asche des Brennstoffes kann es in der Verbrennungszone des Gaserzeugers zu einem Sintern, Erweichen, Schmelzen oder 3?lüssigwerden der Asche kommen« Demgemäß hat sich die Konzentration des Sauerstoffes im Vergasungsmittel vor allem danach zu richten, dass die Asche keine Betriebsschwierigkeiten verursacht» Wird die Asche im festen Zustand ausgetragen, so darf sie nur leicht gesintert oder in einzelnen Stücken leicht zusammengeschmolzen sein, damit die Schwierigkeiten beim Austrag nicht zugross werden» Die Konzentration des freien Sauerstoffes im Vergasungsmittel darf also eine bestimmte obere Grenze nicht iTbersteigeno Bei einem Gaserzeuger mit flüssigem Schlackenabstich muss wiederum die Konzentration des Sauerstoffes im Vergasungsmittel so hoch gewählt werden, gegebenenfalls unterstützt durch die Vorwärmung des Vergasungsmittels, dass die Asche gut zum Schmelzen kommt und der Schmelzfluss erhalten bleibt, bis die. Schlacke abgestochen ist»The gasification of solid fuels by an oxidizing gasification agent as z 0 B 4, air or oxygen or a mixture of both in the mixture with water vapor represents} yields due to the exothermic heat of reaction in the reaction of free oxygen at a high temperature in the combustion and gasification zone o height of the temperature is determined in the main by the concentration at which the oxygen in the gasification agent ^ "new other factors such rwärmung 0 B 0 V © of the gasification agent," and the fuel, heat losses O 0 like ο Depending dem'Erweichungs - and the melting point of the ashes of the fuel, sintering, softening, melting or liquefying of the ashes can occur in the combustion zone of the gas generator “If the ashes are discharged in the solid state, they can only be sintered slightly t or be slightly melted together in individual pieces so that the difficulties during discharge do not become too great »The concentration of free oxygen in the gasifying agent must therefore not exceed a certain upper limit are, if necessary supported by the preheating of the gasification agent, that the ash melts well and the melt flow is maintained until the. Slag is tapped »

Ist somit in einem Gaserzeuger mit Austrag fester Asche ein Brennstoff mit niedrigem Aschenerweiohungspunkt zu vergasen, so muss man die Konzentration des Sauerstoffes niedrig halten, was de.n Nachteil hat, dass der Wirkungsgrad der Vergasung stark absinkt und ein Vergasungsgas geringer Qualität mit oft unerwünschter Zusammensetzung gewonnen wirdo Bei der Schwachgaserzeugung durch ein Luft-Wasserdampf-Gemisch wird der Tau-If a fuel with a low ash expansion point is to be gasified in a gas generator with discharge of solid ash, the concentration of oxygen must be kept low, which has the disadvantage that the efficiency of the gasification drops sharply and a gasification gas of low quality with an often undesirable composition is obtained o When lean gas is generated by an air-water vapor mixture, the dew

Ur0 228Ur 0 228

METALLGESELLSCHAi1TMETALLGESELLSCHAi 1 T

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Frankfurt (Main)Frankfurt (Main)

punkt des Vergasungsmittels zwischen 50 und 60° 0 gehalten, was Sauerstoffgehalt en zwischen 16,8 und 18,4 °/> im Vergasungsmittel entspricht* Bei Brennstoffen mit niedrigen Aschenerweichungspunkten muss durch stärkeres Zumischen von Wasserdampf der Taupunkt, Zo B. zwischen 70° und 75°. G, eingestellt werden, entsprechend Sauer stoff gehalten zwischen 12,7 und 14S.3 im Vergasungsmittel» Hiermit fällt der Vergasungswirkungsgrad von zo B0 82$ auf l&fo und der obere Heizwert des erzeugten Gases von Z0B0 1300 auf 1150 Wärmeeinheiten je Nur Gas (auf 0° 0 und 760 mm QS bezogen) Opoint of the gasifying agent is kept between 50 and 60 ° 0, which corresponds to oxygen content between 16.8 and 18.4 ° /> in the gasifying agent 75 °. G, to be set, according to oxygen kept between 12.7 and 14 S .3 f ° in the gasifying agent »Hereby the gasification efficiency falls from z o B 0 82 $ to l & fo and the upper calorific value of the generated gas of Z 0 B 0 1300 1150 thermal units per gas only (based on 0 ° 0 and 760 mm QS) O

Bei der Herstellung von stickstoffa.rmen Gasen, ζ« B, von Wasserstoff- und kohlenoxydreichen Gasen für Synthesezwecke, durch die Vergasung mit Sauerstoff- Wasserdampf-Gemisehen wirkt sich eine geringe Konzentration des Sauerstoffes im Vergasungsmittel vor allem durch einen gesteigerten Verbrauch an Sauerstoff, ?/asserdampf und Kohlenstoff aus» Liegen die Verbrauchszahlen bei der Vergasung mit einem Gemisch von 18 Vol. fo Sauerstoff und 82 Vol. fo Wasserdampf, zo B0 beiIn the production of nitrogen-poor gases, ζ «B, of hydrogen and carbon-oxide-rich gases for synthesis purposes, through the gasification with oxygen-water vapor mixtures, a low concentration of oxygen in the gasification agent has an effect mainly through an increased consumption of oxygen,? / asserdampf and carbon from "If the consumption figures in the gasification with a mixture of 18 vol. fo oxygen and 82 vol. fo steam, z o 0 B at

0,22 Nm5 Sauerstoff je Nm5 H2 + 00 0,81 kg V/asserdampf " » "0.22 Nm 5 oxygen per Nm 5 H 2 + 00 0.81 kg V / water vapor "» "

0,39 kg Eeinkohle " * "0.39 kg carbon "*"

so steigen die Verbrauchszahlen mit einem Gemisch von 13 Vol. fo Sauerstoff und 87 Vol. fo Wasserdampf als Vergasungsmittel unter derVoraussetzung sonst gleicher Vergasungsbedingungen auf etwaso the consumption figures with a mixture of 13 vol. fo oxygen and 87 vol. fo water vapor as a gasifying agent increase to about the assumption that the gasification conditions are otherwise the same

0,27 Wm3 Sauerstoff je Km5 Hp + 00 1,40 kg Wasserdampf " » 0,41 kg Beinkohle " "0.27 Wm 3 oxygen per km 5 Hp + 00 1.40 kg water vapor "» 0.41 kg leg charcoal ""

Daneben steigt der Gehalt an Kohlensäure im erzeugten Gas an, was den Aufwand bei der. Entfernung der Kohlensäure aus dem Gas erhöht, Audi verschiebt sich das Volumenverhältnis Wasserstoff zu Kohlenoxyd im erzeugten Gas von z„ B0 1,4 auf 2,4, was Z0 B0 für viele Synthesezwecke, ungünstig ist*In addition, the content of carbonic acid in the gas generated increases, which increases the cost of. Removal of carbonic acid from the gas increased, Audi shifts the volume ratio of hydrogen to carbon oxide in the gas produced from eg "B 0 1.4 to 2.4, which Z 0 B 0 is unfavorable for many synthesis purposes *

Wird die Vergasung unter erhöhtem Druck betrieben, so verlaufen die Verbrennungs- und auch die Vergasungsvorgänge viel schneller, sodass in der Verbrennungszone des Gaserzeugers die Temperaturen erheblich ansteigen und die Asche schmelzen wurden, würde nichtIf the gasification is operated under increased pressure, the combustion and also the gasification processes run much faster, so that in the combustion zone of the gas generator the temperatures would rise considerably and the ash would melt, would not

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MB TALLGESELIiSOHAPTMB TALLGESELIiSOHAPT

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Frankfurt (Main)Frankfurt (Main)

der Sauerstoffgehalt im Vergasungsmittel noch stärker erniedrigt werden« Erfahrungsgemäß muss bei den üblichen Brennstoffen und einem Vergasungsdruck von z„ B0 20 atü der Bauer stoff gehalt au.f 7,5 bis 12j5 VoI«. fö im Vergasungsmittel ermässigt werden, /Bainit Asche Schwierigkeiten vermieden werden* Dadurch werden sämtliche Verbrauchszahlen noch erheblich ungünstiger, würde niclit die mit höherem Druck verstärkt einsetzende Methanbildung zum Teil ausgleichend einwirken»the oxygen content in the gasification agent can be reduced even more. «Experience has shown that with the usual fuels and a gasification pressure of, for example,“ B 0 20 atmospheres, the material content must be 7.5 to 12.5% by volume ”. fö can be reduced in the gasification agent / bainite ash difficulties are avoided

Das Verfahren gemäß der Erfindung beseitigt die Nachteile der Vergasung mit niedrigen Sauerstoffkonzentrationen im Vergasungsmittel und vergast auch Brennstoffe mit niedrigen Asche-Erweichungspunkten im Endergebnis mit hohen Sauerstoffkonzehtrationen des Vergasungsmittels, sodass die günstigsten Betriebsbedingungen hinsichtlich niedrigster Verbrauchszahlen und bestimmter Zusammensetzung des erzeugten Gases, dies vor allem im Hinblick auf ein bestimmtes Volumenverhältnis des Wasserstoffes zum Kohlenoxyd, eingehalten werden können,, Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht eine stufenweise Zugabe von Vergasungsmittel vor, wobei in der ersten Stufe wie üblich ein Vergasungsmittel mit einer so niedrigen Konzentration an Sauerstoff in den Gaserzeuger eingeleitet wird, dass keine Ascheschwierigkeiten durch Sintern oder Schmelzen auftreten,, Nach der Vergasung in der ersten Stufe wird dem vorteilhaft nicht abgekühlten Vergasungsgas soviel Sauerstoff} sauerstoff angereicherte Luft oder Luft beigemischt, dass das Vergasungsgas durch Teilverbrennung auf eine für die Vermeidung von Ascheschwiwrigkeiten noch zulässige Temperatur erhitzt wird. Dieses erhitzte Vergasungsgas wird als reduzierendes Vergasungsmittel im Brennstoffbett der zweiten Stufe verwendet und vergast einen weiteren Teil des Kohlenstoffes. Nach Abklingen der Vergasungsreaktionen und der damit verbundenen Temperaturerniedrigung des Gases kann das Gas in einer dritten und gegebenenfalls in weiteren Stufen wiederum durch Beimischung von Sauerstoff } sauerstoffangereicherter Luft oder Luft unter Teilverbrennung aufgeheizt und durch das Brennstoffbett dieser weiteren Stufen geleitet werden» In allen Stufen ausser der ersten wird also Sauerstoff, sauerstoffange- ' reicherte Luft oder Luft konzentriert ohne Beimischung von Wasserdampf dem Gas zugemischt« Eine zu hohe Gastemperatur wird durchThe method according to the invention eliminates the disadvantages of gasification with low oxygen concentrations in the gasification agent and also gasifies fuels with low ash softening points in the end result with high oxygen concentrations of the gasification agent, so that the most favorable operating conditions in terms of lowest consumption figures and certain composition of the gas generated, especially in the With regard to a certain volume ratio of hydrogen to carbon oxide, the process according to the invention provides for a gradual addition of gasifying agent, whereby in the first stage, as usual, a gasifying agent with such a low concentration of oxygen is introduced into the gas generator, that there are no ash problems due to sintering or melting. After the gasification in the first stage, the gasification gas, which is advantageously not cooled, is given as much oxygen} oxygen-enriched air or air mixed so that the gasification gas is heated by partial combustion to a temperature that is still permissible to avoid ash clouds. This heated gasification gas is used as a reducing gasification agent in the fuel bed of the second stage and gasifies a further part of the carbon. After the gasification reactions and the associated lowering of the temperature of the gas have subsided, the gas can be heated in a third and, if necessary, in further stages again by admixing oxygen} oxygen-enriched air or air with partial combustion and passed through the fuel bed of these further stages »In all stages except the First of all, oxygen, oxygen-enriched air or air is concentrated in the gas without the addition of water vapor

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METALLGS SELLSOIiAi1TMETALLGS SELLSOIiAi 1 T

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Prankfurt (Main)Prankfurt (Main)

die genaue Dosierung des Verbrennungsmittels verhindert<> Wasserdampf oder auch Kohlensäure o. dgl β kann dem Verbireanungsmittel in solchen Mengen zugesetzt werden, als es die Bücksicht auf die Haltbarkeit der Baustoffe, vor allem der Zuleitmngskanäle des Verbrennungsmittels verlangt» Doch empfiehlt es sich, den Zusatz von Wasserdampf ο. dglo möglichst gering zu !aalten, da dadurGh der beabsichtigte Effekt der stufenweisen. Vergasung durch Erhöhung der Sauerstoffkonzentration des Vergasungsniittels teilweise oder ganz aufgehoben wird oder mehr Stufen, als sonst notwendig, vorgesehen werden müssen0 the exact dosage of the combustion agent prevents water vapor or carbonic acid or the like can be added to the connective agent in such quantities as the durability of the building materials, especially the supply ducts of the combustion agent, requires of water vapor ο. etc. o minimum to aalten! dadurGh as the intended effect of gradual. Gasification is partially or completely canceled by increasing the oxygen concentration of the gasification medium or more stages than otherwise necessary must be provided 0

Durch das Verfahren der stufenweisen Vergasung gemäß der Erfindung wird erreicht, dass auch bei Vorliegen eines Brennstoffes mit niedrigem Aschen-Erweicherungspunkt oder auch bei der Vergasung unter höherem Druck das Vergasungsmittel in seiner Gesamtheit eine hohe Sauerstoffkonzentration aufweisen kann, ο tine dass es zu einem Sintern oder Schmelzen der Asche und damii zu einer Gefährdung der Betriebssicherheit kommt. Hierdurch wird der Vergasungswirkungsgrad verbessert, auch der spezifische Verbrauch an Sauerstoff, Wasserdampf und Kohlenstoff reduziert und ein Gas mit höherem Heizwert und niedrigerem Verhältnis Wasserstoff zu Kohlenoxyd gewonnen«By the method of the step-by-step gasification according to the invention it is achieved that even when a fuel is present low ash softening point or in the case of gasification under higher pressure, the gasification agent in its entirety may have a high concentration of oxygen, ο tine that it leads to sintering or melting of the ashes and damii to a There is a risk to operational safety. This increases the gasification efficiency improves, the specific consumption of oxygen, water vapor and carbon is also reduced and a Gas with a higher calorific value and a lower ratio of hydrogen to carbon oxide obtained "

Beispielt Braunkohlen-Schwelkoks wird bei 20 atii mit einem Gemisch von 7>5 VoIo fo Sauerstoff und 92,5 Vol. $ Wasserdampf vergast, wobei gerade die Asche leicht sintert, sodass noch keine Schwierigkeiten bei der Beseitigung der Asche auftreten. Unter geeigneten Vergasungsbedingungen hinsiciitlich Vorwärmung des Vergasungsmittels und des Brennstoffes, Wärmeverlusten bei der Vergasung, Reaktionsfähigkeit des Brennstoffes, Brennstoff-Schütthöhe u. SbWo entsteht ein Gas folgender Zusammensetzung; Samples T brown coal coke is gasified at 20 ATII with a mixture of 7> 5 Voio fo oxygen and 92.5 vol. $ Water vapor, wherein just the ash sinters easily, so that no difficulties occur even in the removal of ash. Under suitable gasification conditions with regard to preheating of the gasification agent and the fuel, heat losses during gasification, reactivity of the fuel, fuel bed height and so on, a gas of the following composition is produced;

Yiasserstoff: 7,7 Vol. i Yiasserstoff: 7.7 i Vol.

Kohlenoxyd: 0,9 "Carbon Oxide: 0.9 "

Kohlensäure: 10,5 "Carbon dioxide: 10.5 "

Wasserdampf: 80,9 "Water vapor: 80.9 "

mit einem Verbrauch vonwith a consumption of

0,83 Nm5 Sauerstoff je Im3 H2 + CO 8,3 kg Wasserdampf " l9 0,71 " Eeinkohle " "0.83 Nm 5 oxygen per Im 3 H 2 + CO 8.3 kg water vapor " l9 0.71" Eeinkohle ""

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Die Gaszusanrmensetzung ist also sehr ungünstig, die Verbrauchs-, zahlen liegen sehr hoch. Wird erfindungsgemäß ohne Abkühlung diesem Gas in zweiter Stufe soviel Sauerstoff zugemischt, dass es siGh durch Teilverbrennung um Z0 B. 300° erhitzt, welches gerade möglich ist, ohne die Sinterungsgrenze der Asche zu überschreiten, so sind hierzu etwa 0,027 Nur Sauerstoff je Nirr Vergasungsmittel der ersten Stufe erforderliche Hiermit steigt durch Addition des Vergasungsmittels der ersten beiden Stufen der Sauerstoffgehalt des Vergasungsmittels auif 9,9 VoI0 $. Wird das aufgeheizte Gas durch das Brennstoffbett der zweiten Stufe geleitet, so entsteht ein Gas folgender Zusammensetzung:The gas composition is therefore very unfavorable, the consumption figures are very high. Is admixed to the present invention without cooling this gas in the second stage so much oxygen that Sigh 0, 300 ° heated by partial combustion by Z, which is just possible without exceeding the Sinterungsgrenze the ash, so for this purpose are about 0.027 only oxygen per NIRR gasifying agent the first stage required hereby increases by adding the gasification agent of the first two stages of the oxygen content of the gasifying agent auif 9.9 VoI $ 0. If the heated gas is passed through the fuel bed of the second stage, a gas with the following composition is produced:

Wasserstoffs 19,7 VoI- Kohlenoxyd! 5,1 "19.7% of hydrogen - 1 ° of carbon oxide! 5.1 "

Kohlensaures 16,1 "Carbonate 16.1 "

Wasserdampfs 59sl "Water vapor 59 s l "

mit einem Gesamtverbrauch vonwith a total consumption of

3535

00.00.

Sauerstoff je Mel5 H + 2,6 kg, Wasserdampf " " 0,46 kg Reinkohle n » Oxygen per Mel 5 H + 2.6 kg, water vapor "" 0.46 kg pure coal n »

Die Zusammensetzung des Gases und die Verbrauchszahlen besserten sich also durch die zweite Stufe erheblich.*,The composition of the gas and the consumption figures improved considerably through the second stage. *,

Wird erfindungsgemäß diesem Gas in einer dritten Stufe wiederum so viel Sauerstoff zugemischt, dass es sieb, durch Teilverbren-If, according to the invention, so much oxygen is again mixed in with this gas in a third stage that it sieves, through partial combustion

o ' 3o '3

nung um 300 erhitzt, so sind hierzu etwa 0,030 Nm Sauerstoff •z tion heated by 300, this requires about 0.030 Nm of oxygen • z

je Nm Vergasungsmittel der ersten Stufe erforderlich« Resultierend steigt hiermit der Sauerstoffgehalt des gesamt zugeführten Vergasungsmittels auf 12,5 VoI9 $. Beim Durchleiten des aufgeheizten Gases durch das Brennstoffbett der dritten Stufe entsteht folgendes Gassdepending Nm gasification agent of the first stage requires "a result herewith the oxygen content increases the total supplied gasifying agent to 12.5 by volume $ 9. When the heated gas is passed through the fuel bed of the third stage, the following gas is produced

Wasserstoff! 26?9 "VoI #Hydrogen! 26 ? 9 "VoI #

Kohlenoxid; ' 10,4- M Carbon oxide; '10.4 M.

Kohlensaures 18,4- "Carbonic acid 18.4- "

Wasserdampfs 44s3 "Water vapor 44 s 3 "

mit einem Gesamtverbrauch vonwith a total consumption of

0,27 Nm5 Sauerstoff je Fm3 H2 + 00 1,54 kg Wasserdampf " " 0,41 kg Reinkohle n "0.27 Nm 5 oxygen per Fm 3 H 2 + 00 1.54 kg water vapor "" 0.41 kg pure carbon n "

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Bei einer vierten Stufe sind etwa 0,032 Nur Sauerstoff notwendig, 'wodurch sich resultierend der Sauerstoffgehalt auf 15,0 VoI0 fo im gesamt zugeführten Vergasungsmittel steigerte Das erzeugte Gas hat die Zusammensetzung!In a fourth stage, only about 0.032 oxygen are necessary, 'whereby a result of the oxygen content to 15.0 VoI 0 fo the total supplied gasifying agent boosted The produced gas has the composition!

Wasserstoffs 31,1 VoI0 fo Hydrogen 31.1 vol. 0 fo

Kohlenoxyds 16s3 "Carbon dioxide 16 s 3 "

Kohlensäure? 18,8 "Carbonic acid? 18.8 "

Wasserdampfs 33,8 H Water vapor 33.8 H

mit einem Gesamtverbrauch vonäwith a total consumption of approx

0,24 Nm3 Sauerstoff je. Nm3 H2 + GO 1,10 kg Wasserdampf " " 0,40 kg Reinkohle π π 0.24 Nm 3 oxygen each. Nm 3 H 2 + GO 1.10 kg water vapor "" 0.40 kg pure coal π π

Bei einer fünften Stufe ergeben sich folgende Zahlen: Sauerstoffaufwand 0,035The following figures result for a fifth level: Oxygen consumption 0.035

SauerstoffgehaltOxygen content

resultierend für dasresulting for that

gesamte Vergasungsmittel 17,7 VoI« whole gasifying agent 17, VoI 7 «i °

erzeugtes Gasigenerated gasi

Wasserstoffs 33,3 VoI,Hydrogen 33.3 vol,

Kohlenoxyd! 22,3 "Carbon dioxide! 22.3 "

Kohlensaures 18,1 "Carbonate 18.1 "

Wasserdampfs 26,3 "Water vapor 26.3 "

mit einem Gesamtverbrauch vonwith a total consumption of

0,23 Nm3 Sauerstoff je Um5 H2 + CO 0,86 kg Wasserdampf " " 0,39 kg Reinkohle » M 0.23 Nm 3 oxygen per Um 5 H 2 + CO 0.86 kg water vapor "" 0.39 kg pure carbon » M

Bei diesem Beispiel wurde die Vergasung so geleitet, dass sich keine nennenswerte Methanbildung einstellte, sodass die Methanbildung bei den Zahlenangaben nicht berücksichtigt zu werden brauchte,» Aus den vorstehenden Zahlen ist gut zu erkennen, dass durch stufenweises Zuführen von konzentriertem Sauerstoff in das in der ersten Stufe erzeugte Gas im Endeffekt ein Vergasungsmittel hohen Sauerstaffgehaltes geschaffen werden kann0 Hierdurch bessert sich die Zusammensetzung des erzeugten Gases und sinken die Verbrauchszahlen erheblich,, Bei Medrigen Sauerstoffgehalten ist die Aufbesserung sehr stark und nimmt mit steigendem Sauer-In this example, the gasification was conducted in such a way that there was no significant methane formation, so that methane formation did not have to be taken into account in the figures In the end, a gasification agent with a high oxygen content can be created. 0 This improves the composition of the gas generated and the consumption figures drop

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Frankfurt (Main)Frankfurt (Main)

stoffgehalten ab, sodass oft vorteilhaft nur mit drei bis fünf Stufen gearbeitet wird« Bemerkenswert ist auoh die Änderung des Volumenverhältnisses Wasserstoff zu. Kohlenoxyd im erzeugten Gas, welches zo B0 von 8S6 auf 1,5 sinkt, dessen genaue Einstellung auf einen bestimmten Wert für manche Synthesen wichtig ist» Durch weitere Stufen könnte dieses Verhältnis noch weiter gesenkt werden»substance content, so that it is often advantageous to work with only three to five stages. ”Also noteworthy is the change in the volume ratio of hydrogen to. Carbon oxide in the gas produced, which z o B 0 drops from 8 S 6 to 1.5, the exact setting of which to a certain value is important for some syntheses »This ratio could be reduced even further by further steps»

Mit den einzelnen Stufen wächst auch der Anteil des Wasserstoffes im Gas«, Da die Methanbildung neben anderen Paktoren von der Höhe der Wasserstoff-Teildrücke im Gas abhängt-, so kann sich auch durch das Verfahren gemäß der Erfindung eine Steigerung der Methanbildung in den einzelnen Stufen ergeben, wenn der Methanreaktion eine ausreichende Zeit, z„Bo durch entsprechende Bemessung der BrennstoffSchichthöhen gegeben wird* Hiermit steigt auch der Heizwert des anfallenden Gases, sodass das Verfahren der stufenweisen Vergasung gemäß der Erfindung mit Vorteil eingesetzt werden kann, um ein Gas hohen Heizwertes, Z0B0 für Stadtgaszwecke, durch Druckvergasung mittels Sauerstoff und Wasser— .dampf als Vergasungsmittel zu erzeugen» I1Ur diesen Zweck sind normal nur wenige Stufen erforderlich?, da der höchste Heizwert des Gases bei einem Vergasungsmittel mit einem Sauerstoffgehalt zwischen 12 und 15 VoI0 liegt„The proportion of hydrogen in the gas also increases with the individual stages. Since methane formation depends on the level of the partial hydrogen pressures in the gas, along with other factors, the method according to the invention can also lead to an increase in methane formation in the individual stages result, when the methane reaction is z "B o given by appropriate dimensioning of the fuel layer heights sufficient time * hereby also the calorific value increases of the resulting gas, so that the process of the gradual gasification of the invention can be used with advantage in accordance with, high a gas heating value , Z 0 B 0 for town gas purposes, by pressurized gasification using oxygen and water -. To be generated as gasifying agents »I 1 Only a few stages are normally required for this purpose? 15 VoI 0 i » lies"

Das Zumischen des Sauerstoffes, der sauerstoffangereicherten Luft ©der der Luft zum Gas und die Teilverbrennung des Gases erfolgen vorteilhaft unter Dächern, die im Brennstoffbett angeordnet sind. Diese Dächer bestehen aus Seitenwänden, die geneigt zueinander oder auch parallel angeordnet sein können und über denen mit Abständen Hauben vorgesehen sind, sodass das im Brennstoffbett emporströmende Gas bevorzugt durch die Dächer nach oben strömt und unter den Hauben wieder in die ' Brennstoffschüttung austritt» Die Hauben verhindern dabei gleichzeitig, dass der Brennstoff von oben in die von den Dächern gebildeten Räume gelangen kamu Die Dächer können vollständig oder teilweise aus keramischem Material oder Stahl 0. dgl» bestehen» Sie werden bei runden Schächten vorteilhaftThe admixing of the oxygen, the oxygen-enriched air © or the air to the gas and the partial combustion of the gas are advantageously carried out under roofs that are arranged in the fuel bed. These roofs consist of side walls that are sloping can be arranged to one another or in parallel and over which hoods are provided at intervals so that the gas flowing up in the fuel bed preferably flows up through the roofs and back under the hoods into the ' Bulk fuel escapes »At the same time, the hoods prevent the fuel from above into the roofs formed spaces get kamu The roofs can be completely or partially made of ceramic material or steel 0. The like »exist» They become advantageous with round shafts

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Prankfurt (Hain)Prankfurt (Grove)

ringförmig angeordnet, bei eckigen Schächten zweckmässig parallel nebeneinander gelegto Die Dächer der einzelnen Stufen sollen, vorteilhaft stets versetzt zu den darunter und darüber liegenden. Dächern angeordnet sein, um eine gewisse Querströmung der G-ase durch das Brennstoffbett zu erzielen,, Mit Vorteil werden als Baustoffe Schamottesteine verwendet, die durch gekühlte Stahlrohre getragen werden8 wobei die Stahlrohre als Zuleitungen . für das Verbrennungsmittel - Sauerstoff, sauerstoffangreicherte Luft oder Luft - benutzt werden können» Bei gewissen Brennstoffen genügt es,'gekühlte Stahlrohre als Zuleitung für das Verbrennung smitt el durch das Brennstoffbett ohne weitere Ausbildung von Dächern zu legen, um eine ausreichend gleichmässige Aufheizung des Gases zu erzielen» Als Kühlung für die Rohre können Y/asser, Dampf, Luft, aber auch das zugeführte Verbrennungsmittel selbst, dienen*Arranged in a ring, in the case of angular shafts it is advisable to lay them parallel to each other o The roofs of the individual steps should always be offset from those below and above. Roofs should be arranged in order to achieve a certain cross flow of the gases through the fuel bed. It is advantageous to use fireclay bricks as building materials, which are supported by cooled steel pipes 8 with the steel pipes as feed lines. for the combustion agent - oxygen, oxygen-enriched air or air - can be used »With certain fuels, it is sufficient to put cooled steel pipes as a feed line for the combustion agent through the fuel bed without any further roofing in order to ensure that the gas is heated up sufficiently evenly Achieve »Y / ater, steam, air, but also the supplied combustion agent itself, can serve as cooling for the pipes *

Verschiedene Ausführungsformen der stufenweisen Vergasung zeigen, beispielsweise und schematisch die Abbildungen 1 - 3° In Abb. 1 ist ein runder Schacht-Gaserzeuger dargestellte 1 ist der Schaalitmantel, 2 die Austragvorrichtung für die Vergasungsrückstände, 3 und 4 sind die Dächer o. dgl. Einbauten für die Zuführung von Vergasungsmittel der zweiten und dritten Stufe0 Das Vergasungsmittel der ersten untersten Stufe wird mit einer niedrigen Konzentration an Sauerstoff, Z0B0 durch die Hohlwelle 5 der Austragvorrichtung 2{ unter den Rost geleitet und-verteilt sich über den ganzen Schachtquerschnitt» Nach seiner Umsetzung am Brennstoff durchströmt das Gas stark bevorzugt die Gasräume 6 der Einbauten 3 und wird durch Zusetzen von an Sauerstoff konzentrierterem Vergasungsmittel Z0 B0 durch wassergekühlte Zuführungsrohre 7 und Teilverbrennung vorteilhaft auf eine Temperatur dicht unter dem Erweichungspunkt der Asche aufgeheizte Die Einbauten 3 sind im runden Schacht ringförmig gebaut» Sie bestehen z*Bo aus Schamottesteinen, die durch wassergekühlte Rohre 8 und gegebenenfalls durch die Zuführungsrohre 7 getragen werden« Die Einbauten besitzen DaGhhauben 9> ZoB. aus Schamottesteinen, die das Gas ungehindert abströmen, jedoch den Brennstoff niGht in die Gasräume eindringen lassen«. Das aufgeheizte Gas strömt unter den Dachhauben 9 hervor in die zweite Vergasungsstufe 10 und vergast weiteren Brennstoff, wobei seine Temperatur en*t-Various embodiments of the step-by-step gasification show, for example and schematically, Figures 1 - 3 ° In Figure 1, a round shaft gas generator is shown, 1 is the Schaalit jacket, 2 is the discharge device for the gasification residues, 3 and 4 are the roofs or similar fixtures for the supply of gasification agent of the second and third stage 0 The gasification agent of the first lowest stage is passed with a low concentration of oxygen, Z 0 B 0 through the hollow shaft 5 of the discharge device 2 { under the grate and -distributed over the whole shaft cross-section » After its conversion to the fuel, the gas flows through the gas spaces 6 of the internals 3 and is advantageously heated to a temperature just below the softening point of the ash by adding gasifying agent Z 0 B 0 more concentrated in oxygen through water-cooled feed pipes 7 and partial combustion built ring-shaped in the round shaft » They consist, for example , of firebricks, which are carried through water-cooled pipes 8 and, if necessary, through the supply pipes 7. made of fireclay bricks, which allow the gas to flow out unhindered, but which do not allow the fuel to penetrate into the gas chambers «. The heated gas flows out from under the roof hoods 9 into the second gasification stage 10 and gasifies further fuel, whereby its temperature en * t-

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sprechend den endothermen Vergasungsreduktionen abnimmt o Anschliessend streicht es durch die Einbauten 4> die in ähnlicher Art wie die Einbauten 3, jedoch zu diesen versetzt, aufgebaut sind, wird durch Zugabe von an Bauerstoff konzentrierterem Vergasungsmittel aus den wassergekühlten Rohren 11 unter Teilverbrennung wieder aufgeheizt und vergast in der dritten Stufe 12 weiteren Brennstoffe Je naoh Bedarf können sich der dritten Stufe noch weitere Stufen anschliessen«In terms of the endothermic gasification reductions , it then passes through the internals 4> which are constructed in a similar way to the internals 3, but offset from them, is reheated and gasified by adding more concentrated gasification agent from the water-cooled pipes 11 with partial combustion in the third stage 12 additional fuels Depending on the need, the third stage can be followed by further stages «

Abbildung 2 stellt einen eckigen Sehacht-Gaserztiger dar mit zwei Reihen 13 und 14 von vier parallel nebeneinander liegenden Einbauten, um jeweils das Gas aus der Brennstoffschicht zusammenzufassen und im freien Baum 15 der Einbauten durch Zugabe von an Sauerstoff konzentrierterem Vergasungsmittel durch die Verteilerrohre 16 und Teilverbrennung wieder aufzuheizenö Die Austragvorrichtung für die Asche und die erste untere Vergasungsstufe sind nicht gezeichnet,ferner sind in der Zeichnung alle weiteren Einzelheiten, die, wie an sich bekanntp ausgebildet sein können, fortgelassen*,Figure 2 shows a square Sehacht gas tiger with two rows 13 and 14 of four internals lying parallel to each other, in order to combine the gas from the fuel layer and in the free tree 15 of the internals by adding gasifying agent more concentrated in oxygen through the distribution pipes 16 and partial combustion to be reheated ö The discharge device for the ash and the first lower gasification stage are not shown, furthermore all further details which, as known per se, can be omitted in the drawing *,

Abbildung 5 gibt eine vereinfachte Ausfuhrungsform der neuen Stufenvergasung wieder, wie sie vorteilhaft bei kleinkörnigen Brennstoffen anwendbar ist» 17 stellt den runden oder eckigen Schachtmantel des Gaserzeugers dar, bei dem die BesGhickeinrichtung, Austragvorrichtung und die Zuführung des Vergasungsmittels der ersten Vergasungsstufe ebenfalls fortgelassen sindo Die Bohre 18 der untersten'Reihe sind wassergekühlte Zuleitungsrohre für das an Sauerstoff konzentriertere Vergasungsmittel der zweiten Stufe0 Das Vergasungsmittel wird, zweGkmässig nach unten oder seitlich, in die Brennstoffschicht eingeblasen und mischt sich unter Tei!verbrennung des GasesFigure 5 shows a simplified embodiment of the new stage gasification, as it can be used advantageously with small-grain fuels »17 shows the round or angular shaft casing of the gas generator, in which the loading device, discharge device and the supply of the gasification agent of the first gasification stage have also been omitted 18 of the untersten'Reihe are water-cooled feed pipes 0 the gasification agent is for the concentrated oxygen gasifying agent of the second stage, zweGkmässig blown downward or laterally in the fuel layer and mingles with Tei! combustion of the gas

und teilweiser Verbrennung des Brennstoffes, sodass das Gas als reduzierendes Vergasungsmittel der zweiten Stufe 19 dienen kann«, Nach der zweiten Stufe befindet sich, vorteilhaft versetzt angeordnet? eine zweite Reihe 20 für die Zuführung des Vergasungsmittels zur dritten Stufe 21« Durch das zugeführte Vergasungsmittel wird das Gas wiederum unter Teilverbrennung aufgeheizt» Je nach Bedarf können noch weitere Rohrreihen für weitere Stufen angeordnet sein* Die Rohre jeder Rohrreiheand partial combustion of the fuel so that the gas serves as a reducing gasifying agent of the second stage 19 can «, after the second stage is, advantageously arranged offset? a second row 20 for feeding the Gasification agent for the third stage 21 «Due to the gasification agent supplied, the gas is again under partial combustion heated »Depending on requirements, additional rows of tubes can be arranged for additional stages * The tubes of each row of tubes

Nr0 228No. 0 228

MEIALlGESELLSCBAi1IMEIALlGESELLSCBAi 1 I.

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werden vorteilhaft eng zusammengelegt? z»B.' auf einen lichten" Abstand von 50 - 100 mm, um eine ausreichende und schnelle Mischung des neu zugeführten Vergasungsmittels mit dem Gas zu ermöglicheno are advantageously put together closely ? z »B. ' to a clear "distance of 50-100 mm, in order to enable sufficient and rapid mixing of the newly supplied gasification agent with the gas o

Erheblich einfacher ist die Durchführung der stufenweisen Vergasung gemäß der Erfindung bei staubförmigen Brennstoffen im Schwebezustand, Die Zuführung des Verbrennungsmittels zur Aufheizung des Gases in den einzelnen Stufen kann hierbei durch ein einfaches Einblasen des Verbrennungsmittels in das staub"beladene Gas, welches normal einen von Einbauten freien Schacht durchströmt, erfolgen,, An sich ist die stufenweise Zuführung von Vergasungsmittel bei der Vergasung von staubformigen Brennstoffen im Schwebezustand bekannt, jedoch hat man hierbei in den der ersten Stufe folgenden Stufen niGht mit konzentriertem Verbrennungsluft el gearbeitet und nicht die Wirkung eines Vergasungsmittels erzielt, welches resultierend mit den Stufen eine höhere Konzentration an Sauerstoff aufweist«Considerably simpler to carry out the gradual gasification according to the invention with pulverized fuels in the floating state, the supply of the oxidizer to heat the gas in the individual stages can in this case by a simple injection of the combustion agent into the dust "laden gas which normally a free of internals The step-by-step supply of gasifying agent in the gasification of pulverulent fuels in suspension is known, however, in the stages following the first stage, no concentrated combustion air was used and the effect of a gasifying agent was not achieved resulting in a higher concentration of oxygen with the stages «

Claims (1)

Nr0 228No. 0 228 ICETAILGESELLSOHAPTICETAILGESELLSOHAPT AktiengesellschaftCorporation Prankfurt (Main)Prankfurt (Main) Patentansprüche Claims t 't ' 1») Verfahren zur stufenweisen Vergasung von festen Brennstoffen aaduro.ii gekennzeichnet, dass in der ersten Stufe die Höhe des Sauerstoffgehaltes des Vergasungsmittels so niedrig gewählt wirdj, dass die Asche sich gutartig verhält, und dass in weiteren Stufen so viel an Sauerstoff konzentrierterem Vergasungsmittel dem heissen, vorteilhaft nicht abgekühlten Vergasungsgas unter Teilverbrennung des Vergasungsgases zugemischt wird, wie es das AsGheverhalten des Brennstoffes zulässt, und dass geweilig das aufgeheizte Vergasungsgas als reduzierendes-Vergasungsmittel© in dem Brennstoffbett der folgenden Stufe verwendet wird.1 ») Process for the gradual gasification of solid fuels aaduro.ii characterized that in the first stage the amount the oxygen content of the gasification agent is chosen so low that the ash behaves benign, and that in further stages so much more oxygen concentrated gasifying agent the hot, advantageously not cooled down Gasification gas is admixed with partial combustion of the gasification gas, as allowed by the AsGhe behavior of the fuel, and that the heated gasification gas is used as a reducing gasification agent © in the fuel bed of following stage is used. 2ό) Verfahren nach Anspruch 1 dado gek*, dass ,-soviel Stufen verwendet werden, wie notwendig sind, um ein Gas mit einem niedrigen Verhältnis der Mengen Wasserstoff zu Kohlenoxyd zu erzeugenο2ό) Method according to claim 1 dado gek * that, -as many stages are used as are necessary to produce a gas with a to generate a low ratio of the amounts of hydrogen to carbon dioxide 3«) Verfahren nach Anspruch 1 dad» gek0, dass soviel Stufen verwendet werden, wie notwendig sind, um ein Gas mit dem Höchstmöglichen Heizwert zu erzeugen«,3 «) Method according to claim 1 dad» gek 0 , that as many stages are used as are necessary to generate a gas with the highest possible calorific value «, 4») Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1-3, gekennzeichnet durch Kanäle, schmale Kammern Oodgl» im Gaserzeuger, die unten offen und oben von Hauben abgedeckt sind, durch die das erzeugte Gas bevorzugt hindurchströmt, und duroh Verteileinrichtungen in den Kanälen Oodgl0 für die Zuführung von an Sauerstoff konzentrierterem Vergasungsmitteln4 ») Device for carrying out the method according to claims 1-3, characterized by channels, narrow chambers Oodgl» in the gas generator, which are open at the bottom and covered by hoods at the top, through which the generated gas preferably flows, and duroh distribution devices in the channels Oodgl 0 for the supply of gasifying agents that are more concentrated in oxygen 5.) Vorrichtung nach Anspruch 4 da.do gek., dass die Verteileinrichtungen aus Stahlrohren bestehen, die mit einem Mantel zur Durchleitung eines Kühlmittels ausgerüstet sind und in gleichmässigem Abstand mit Schlitzen oder Bohrungen für die gleichmässige Zumischung des an Sauerstoff konzentrierterem Vergasungsmittel zum Vergasungsgas versehen sindo 5.) Device according to claim 4 da.d o gek. That the distribution devices consist of steel pipes which are equipped with a jacket for the passage of a coolant and evenly spaced with slots or holes for the uniform admixture of the oxygen-concentrated gasification agent to the gasification gas are provided o 6«) Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5 dado geke, dass die. gekühlten Verteileinrichtungen als Tragorgan für die Kanäle o»dglo 6 «) device according to claim 4 and 5 dado gek e that the. cooled distribution devices as a support element for the channels o "like o Nr0 228No. 0 228 METAIiLGESELLSOHAi1TMETAIiLGESELLSOHAi 1 T AktiengesellschaftCorporation !Frankfurt (Main)! Frankfurt (Main) dienen, wobei als Kühlmittel, Z0B4 Wasser, gegebenenfalls unter Dampferzeugung, Dampf, Luft oder das Vergasungsmittel selbst verwendet wird»serve, where the coolant, Z 0 B 4 water, if necessary with steam generation, steam, air or the gasifying agent itself is used » Vorrichtung n.Anspruch 4-6 dada gek0, dass die Kanäle o.dglo jeder Stufe versetzt zu den darunter oder darüber befindlichen Kanälen ο ο dglD der Nachbarstufen angeordnetApparatus according to claim 4-6 dad a gek 0 that the channels or the like o each stage offset to the channels below or above it ο ο the like D of the neighboring stages 8o) Vorrichtung naoh Anspruch 4-7, dad. .geko , dass die Kanäle ο β dgl» bei runden Gaser zeugern ringförmig ausgebildet sind«.8o) device naoh claim 4-7, dad. .geko that the channels ο β like "are ring-shaped in the case of round gas generators".

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