DEP0038725MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 4. April 1949 Bekanntgeniacht am 2. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, und eine Anlage zur Verwertung minderwertiger Kohle für die Befeuerung von Dampferzeugern und öfen; es wird ein. unmittelbar mit dem Dampfkessel usw. verbundener- Abstiehgenerator verwendet. Ein solches Verfahren und eine solche Anlage ermöglichen es, die Schwierigkeiten der Kohlevergasung und der Kesselheizung' zu. meistern,.

Die Anlage weist noch die folgenden, Merkmale auf:

i. Der Abstiehgenerator hat einen rechteckigen Horizontalquerschiniitt. Er hat eine Wand mit diem Kesselraum gemeinsam,. Der Abstichgenerator erstreckt sich normalerweise über die ganze Breite der Kesselwand.

2. Die Einblasedüsen für die Verbrennungsluft befinden sich in horizontaler Reihe auf der dem Kessel abgewendeten Seite dies Generators anr geordneit.

3. Die Gestellweite des Abstichgenerators, d. h. der Abstand der Düsenschnauzeni von der gegenüberliegenden Wand ist wenig größer als da© Eindringtiefe der eingeblasenen Luft. Sie liegt im allgemeinen zwischen: 1 und 1,5 m.

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4. Es wird vorgewärmte Verbrennungsluft eingeblasen. Die Vorwärmung ist vorteilhafterweiee um so höher, je höher der Aschegehalt der Kohle ist.

5. AbstichgeneratoTetii werden normalerweise mit Wasserdampfeimblasung gefahrem, um die überschüssige Wärme der CO-Bild,üng durch Wasserdampf zersetzung auszunutzen. . und bei relativ niedriger Kohleschicht zu einer möglichst: niedrigen Gichtgastemperatur zu kommen. Auf diese Form der Ausnutzung der Überschuß wärme des Vergasungsproizesses wird bei der Kombination, gemäß der Erfindung bewußt und mit Vorteil verzichtet. Die Wasserdampfzersetzung ist mit dem hohen Energieverlust; der Verdampfungswärme des Wassers verbunden^ der auf die stöehiometrische Gleichung des, Umsatzes bezogen nahezu 25 °/o der aufgewendeten. Wärmemenge ausmacht (vgl. die folgenden Gleichungen).

C + H₂O (Dampf) = CO + H₂ = 31,6 kcal
C + H₂O (flüssig) = CO + H₂ = 41, rkcal

Es ist deshalb' grundsätzlich richtiger, dlib bei der Vergasung von Kohle mit Sauerstoff bzw. Luft freigesetzte Wärme als solche auszunutzen, und es ist einer der Vorteile der Verfiahrenskotnbination, daß auf diese Weise die direkte Ausnutzung der Vergasungswärme ermöglicht wird, Die bei der Vergasung entstehende; Wärme steckt zum: kleineren Teil in der flüssigen Schlacke, zum größeren Teil in den im Generatorschacht aufsteigenden, Gasen. Bei dem in Kombination mit einem Kessel arbeitenden, Abstichgenerätor lassen sich beide Wärmemengen auf einfache und direkte Weise für die Kesselheizung' nutzbar machen,. Bei der in dien Gasen enthaltenen Wärme^; erfolgt dies· dadurch, daß die Kohleschicht soi niedrig gehalten wird, wie dies im Interesse einer restlosen. Umsetzung des Sauerstoffes, zu; CO₂ und; der Kohlensäure zu CO notwendig ist. Die Höhe der Kohleschicht über der . Formebene; ist damit ■ meist nicht größer als etwa 2 m. Das nach Durchströmen! der Kohleschicht diese verlassende Gas hat eine hohe Temperatur und wird mit dieser Temperatur direkt in den Verbrennungsraum des Kessels eingeblaseni, woi es mit der gleichfalls vorgewärmten Verbrennungsluft mit sehr heißer Flamme verbrennt, so> daß die erzielten Heizflächenleistungen des Kessels, ungewöhnlich hoch sind.

6. Um die hohen, Austritts temp eraturen des Gases aus dem. Vergaser, zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, daß die Kohle entsprechend voirgewärmt wird, bevor sie in die Vergasungszone eintritt. Besonders,vorteilhaft ist es, diese. Vorwärmung mit einer;. Abschwelutng des Brennstoffeis zu verbinden, Um das wertvolle Bitumen, als Schwel teer zu gewinnen und als hoehbewetrtetes Nebenprodukt zu Värkaufen. Es ist zu diesem Zweck.dem VergaSüngsraum .des Abstichgenerators ein Schwel-,und yoii*wärmra,umi vorgeschaltet. Von dem im Vergasungsraüm ^ erzeugten Gas wird ein Teilstrom abgezweigt und durch den Schwel- und Vorwärmraum geleitet. Dieser auf tiefe Temper ratur abgekühlte Spülgasteilstrom enthält nach Verlassen des Generators die Teerdämpfe. Diese werden in bekannter Weise gewonnen, und das um das heizkräftige Schwelgas vermehrte Spülgais wird in, dem Kesselraum verbrannt.

7. Es muß dafür gesorgt werdem, daß im Ab^ stichgenerator an keiner Stelle Unterdruck herrscht. Die Druckverhältnisse lassen: sich bei der Abstichgenerator-Kessel-Kombination ausgezeichnet regeln, indem man das, Heizgas aus dem Abstichgenieraitorraum nicht frei in den Kesselraum übertreten läßt, sondern dieses durch ein düsenförmiges Zwischen,-aggregat aufstaut. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß das Druckniveau im ganzen Abstichgenerätor gehoben wird, so daß durch die ganze Schwelkammer mit: Überdruck gefahren wird und auch an der Gicht noch ein beliebiger Überdruck eingestellt werden kann. Es ist unter Umständen vorteilhaft, den ganzen · Abstichgenerator unter etwas erhöhtem Druck zu fahren,, da sich die e₅ Leistung je m² Schachtquerschnitt hierdurch erheblich steigern läßt, wie Versuche am Hochofen bewiesen haben. Die Druckerhöhung im Abstichgenerator durch die Überströmdüse hat den weiteren Vorteil, daß sich bei geeigneter Ausführungs- _go form der Düse eine schnelle Mischung des Heizgases mit der Verbrennungsluft und damit eine kurze, heiße Flamme erzielen läßt.

8. Die erforderliche Höhe der Kohleschicht im Abstichgenerator¹ hängt ab von, der. Reaktipns-. festigkeit der Kohle. Es ist daher notwendig, daß die Schichthöhe der Reaktionsfestigkeit der Kohle angepaßt werden kann. Dies, kann' ζ. B. SO' erfolgen, daß an der Stelle des Übertritts der ■ Kohle aus dem Vorwärm- und Schwelraum in den Ver- i_Oo gasungsraum ein schieberartiges Steuerorgan, angeordnet ist.

.9. Ein in Kombination mit einem Kessel arbeitend'er Abstichgenerator kann zufolge der Eigeniart dieser Kombination auch leicht auf die Verwenr dung von backender Kohle eingestellt werden. Die rden Vergasungsraum verlassenden: Gase sind sehr hoch erhitzt. Die Kohlen werden in dem Vorwärm- und Schwelraum nur bis unterhalb' der Temperatur des beginnenden· Backens erhitzt und in diesem Zustand periodisch auf das, Kohlenbett im Vergasungsraum in dünner Schicht aufgestreut. Die Erhitzung vor allem der Außenzone dbr Kohlestücke über die Verkokungstemperatur hinweg erfolgt hierbei so> schnell, daß jedes den Vergasungsprozeß behindernde Backen, vermieden wird.

10. Ein besonderes, Augenmerk wird! bei- dem Verfahren, gemäß der Erfindung dem Umstand beigemessen, daß bei der Vergasung hochaschehaltiger Kohlen große Mengen; flüssiger Schlacken anfallen. Man, sollte, grundsätzlich bei der Behandlung dbr Schlackenfnage bedenken!, daß die Schlacke die gleichen Kosten, verursacht hat wie die Kohle., Vor allem in hocherhitzter Form, ist sie ein mit hohen Kosten. belasteter Stoff. Man sollte sich deshalb bemühen, ..die, Schlacke zu verkaufsfähigen Produk

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ten zu. veredeln. Die Aussichten, solche Schlackenprodukte zu gewinnen, sind beim Anfall derselben in flüssiger Form uingleich größer. Solche Schlackenprodukte, auf die man z. B. durch bestimmte Zuschlage hinarbeiten, kann, sind Schlackensteine!, Schlackensand, Schlackenwolle und' vor allem Zement. Es wurde schon wiederholt: festgestellt, daß Kohlenaschen hydraulische Eigenschaften haben. Die Nutzbarmachung dieses Umstandes für

ίο die Zementindustrie war bisher nur in beschränktem Umfang gegeben, weil die Zusammensetzung dieser Aschen, die vor allem den Kohlenstaubfeuerungen entstammen!, _ zu ungleich, war. Im Abstichgenerator wird ein völlig homogenes Schlackenprodukt gewonnen, das durch geeignete Zuschläge auf einen Ausgangsstoff für die Zementindustrie gebracht werden kann. Darüber hinaus hat man aber noch die weitere Möglichkeit, durch Zuschlag einer entsprechenden Menge Kalk zur Vergasungskohle einen Schmelzzement unmittelbar im AbstichgeneratoT zu. gewinnen. Dieser bedientet eine besonders hochwertige Ausnutzung der anfallenden Schlacke. Allerdings muß man bei dieser Fahrweise dafür Sorge tragen, daß die Temperatur im Gestell des Generators hoch genug ist, um die Freilauf temperatur der Zementschlacke zu erreichen. Die Mittel hierzu sind Luftvorwärmung und unter. Umständen Verwendung sauerstoffangereicherter Luft. Bei Verwendung von Sauerstoff

30' ist es vorteilhaft, um die Menge desselben möglichst klein zu halten, unterhalb der Düsenebene für die Lufteinblasedüsen- weitere Düsen anzuordnen, durch die eine geringe Menge Sauerstoff ein-

.. geblasen wird, dessen Aufgabe es lediglich ist, die zusätzliche Temperatursteigerung für das Dünnflüssigmachen der Schlacke.zu erzielen.

11. Die in der dünnflüssigen Schlacke enthaltene Wärmemenge ist nur ein kleiner Bruchteil des Heizwertes der Kohle. Selbst wenn der Asche-.-gehalt der Kohle 25°/o ist, erreicht der Wärmeirihalt der Schlacke kaum 3°/o> der bei der Verbrennung der Kohle freigewordenen Wärme. Immerhin, kann es bei, noch höheren Aschegehalten der Kohlen von einiger Bedeutung sein, daß die in der flüssigen Schlacke ausgebrachte Wärme dem Verdampfungsproizeß wieder zugeführt wird. Dies kann, z. B. so¹ erfolgen, daß die Schlacke im Kesselraum an geeigneter Stelle mit einer den kontinuierlichen Anfall der Schlacke berücksichtigenden Einrichtung gekühlt wird. Man, kann auch besonders einfach die Schlackenkühlung für die Luftvorwärmung benutzen.

12. Der Betrieb¹ von Abstichgeneratoren mit Kohle als Brennstoff macht bei einigen Kohlen Schwierigkeiten!. Dies ist besonders dann, der Fall, wenn, die Kohlen beim Erhitzen zu, einem feinen Koks zerfallen. Es bildet sich dann eine flüssige Mischung von Koks und Asche im Gestell des Abstichgenerators, die zu Ansätzen führt und Abstich des Generators unmöglich- macht. In solchen, Fällen hat es sich als ein vorzügliches Mittel erwiesen, um den ungestörten Ofengang sicherzustellen, der Vergasungskohle Eisenerz beizumischen. Das in der Schlacke gelöste Eisenoxyd reagiert mit den von der Schlacke eingeschlossenen feinen Kohlepartikelchen, die von dem eingebliaisenen Sauerstoff durch, ihre Schlackenumhüllung nicht erreicht werden können, von dbm Erzsauerstoff aber zwangläufig aufgezehrt werden. Die Gefahr der Herausbildung eines steifen Schlacke-Kohle-Gemisches im Gestell des Abstichgenerators ist um so größer, je höher der Aschegehalt der Kohle ist, soi daß in diesem Fall die Beifügung von, Erz und Kohle eine wichtige! Maßnahme zur Sicherung des ungestörten Ofeiniganges ist. Viele Kohlenaschen enthalten größere Mengen Eisenoxyd, so daß sie keinen oder nur einen geringen Erzzusatz erfordern!.

Ein besonderer Vorteil der Kolevergasung im Abstichgenerator ist es, daß das eingebrachte Eisenoxyd reduziert und Roheisen gewonnen wird.

Die Vorteile der in den Punkten. 1 bis 12 beschriebenen Einrichtung für die Nutzbarmachung aschereicher Kohle zur Kesselfeuerung sind' gegenüber den, sonstigen bekannten Einrichtungen die folgenden;: Störungsfreier Betrieb¹ selbst bei sehr hohem Aschegehalt; keine unverbrannten Kohle- ■ rückstände in der Asche; größte Durchsatzleistung bei kleiner Grundfläche; einfacher und, billiger Aufbau der Anlage; hohe Flammentemperaturen g₀ im Kesselraum; Gewinnung hochwertiger Nebenprodukte. ■ .

Die Zeichnung stellt ein Ausf ührungsbeispiel der Anlage gemäß der, Erfindung (Vergasungsanlage für eine Kesselfeuerung) vereinfacht: dar. A ist der Abstichgenerator, und B ist der Feuerungsraum des Damperzeugers. In, der Beschickungseinifichtung ι des Abstichgenerators werden die Kohle und unter Umständen, die Zuschläge aufgegeben. Das mit den aus der Kohle abgeschwelten Teerdämpfen angereicherte Spülgas tritt aus dem Abzug 2 aus. Das Spülgas wird nach der Abscheidung des Schwelteers in den Kesselraum eingeblasen. Der Trocken- und Schwelraum 3 wird von dem heißen Spülgas durchströmt. Das Spülgas ist ein Teil strom des. im Vergasungsraum gebildeten Gases. Aus dem Vergasungsraum· 4 strömt der größte Teil des gebildeten Gases in heißem- Zustand in den Feuerungsraum ab, während ein kleiner Teil als Spülgas durch den Trocken- und n₀ Schwelraum 3 des Abstichgenerators A geleitet wird. 5 sind die Einblasedüsen für die Vergasungsluft. 6 ist die Austrittsöffnung für die flüssige Schlacke, die in diesem Fall zur Abkühlung in den Feuerungsraum geleitet wird, Der Übertritt der Kohle vom Schwelraum 3 in- den Vergasunigsraum 4 wird durch einen in der Höhe verstellbaren. Schieber 8 gesteuert, so daß die Höhe des Brennstoffbettes im Verglasungsrautn 4 entsprechend der Reaktionsfähigkeit der Kohle eingestellt werden kann. Der Schieber ist mit Duirchtrittsöffhiungen für das Spülgas versehen. Verbrennungsluft und Heizgas werden durch düsenförmige öffnungen 9 und' 10 in, den. Kesselraum B eingeblasen.

Der Gegenstand, der Erfindung kann auf alle Einrichtungen angewendet: werden, die Heizgas

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verbrennen, ζ. Β. Gaserhitzer, Herdöfen, Kalzinier ■^; rungsöfen usw.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Verfahren für die Befeuerung von Dampferzeugern¹ und öfen mit minderwertiger Kohle, dadurch gekennzeichnet, daß eint unmittelbar mit dem Dampferzeuger oder Ofen verbundener¹ ,Abstichgenerätor verwendet wird.

   ίο 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch geh

   kennzeichnet, daß die Kohleschicht im Abstichr generator so niedrig gehalten wird, daß das erzeugte Gas mit hoher Temperatur aus dem Vergaser in den Verbrennungsraum übertritt.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und, 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung backender Kohle diese periodisch in dünner Schicht kalt oder in bis zum beginnenden Backen; vorgewärmtem: Zustand auf das Kohlenbett im Vergasungsraum aufgestreut wird!.

   4. Verfahren, nach einem d'er Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dlaß der Vergasungskohle Zuschläge wie Sand:, Kalk, Bauxit usw. zugefügt werden, um bestimmte Schlaekenprodukte, wie Schlackensteine, Zement usw., zu erhalten.

   5. Verfahren! nach, eimern der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungskohle Eisenerz zugefügt; wird.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch, gekennzeichnet, daß dem Ofen Eisenerz zugeführt wird, z. B. durch Einblasen von Eisenerzstaub mit der Vergasungsluft.

   7. Verfahren nach einem der' Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluft mit Sauerstoff angereichert wird.

   8. Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurdb gekennzeichnet:, daß unterhalb der Ebene, in der die Hauptluftdüsen. (5) liegen, höher konzentrierter Sauerstoff eingeblasen wird'.

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Schlacke im Feuerungsraum abgekühlt wird.

   10. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, diadurch gekennzeichnet, daß ein Abstichgenerator (A) verwendet wird, der mindestens eine Wand: mit dem Verbrennungsraum (B) gemeinsam hat.

   11. Anlage mach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen! Vergaser (4) und Verbrennungsraum (B) eine düsenförmige Öffnung (9) angeordnet , ist, um eine gute Durchmdschung der Verbrennungsluft mit: den Heizgasen- zu, gewährleisten.

   12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichniet, daß dem Vergasungsraum (4) ein, VoTwärm- und Abschwelraum (3) für die Kohle vorgeschaltet ist, der von. einem Teil des im, Vergasungsraum (4) erzeugten Gases als Spülgas durchströmt! wird.

   13. Anlage nach, einem der Ansprüche 10 bis· 12, dadurch gekennzeichnet, daß an, der Stelle des Übertritts, der Kohle aus· diem Vorwärm- und Abschwelraum (3) in den Vergasungsraum (4) ein Steuerglied (8) zur Einstellung der Schichthöhe der Kohle im Vergasungsraum (4) vorgesehen, ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Zeitschrift »Feuerungstechnifc«, 1928, Heft 20, S. 229 bis 235.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen