EP0703408B1

EP0703408B1 - Process and apparatus for gasification of solid substances

Info

Publication number: EP0703408B1
Application number: EP95114986A
Authority: EP
Inventors: Manfred Köpke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1995-09-22
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2015-09-22
Also published as: EP0703408A3; EP0703408A2; ATE174417T1

Abstract

The solid material is dried in a gasification heating boiler in a drying zone and above a grate in a gasification zone is gasified with input of air under stoichiometric conditions. The burner chamber (8) is enclosed within a gas collection chamber (5) and a gas burner (19) with a gas-air mixt. chamber and a gas feed tube is provided n the inlet area of the burner chamber. The gas burner is combined with an ignition or support burner. The burner chamber crosses through the gas collection chamber as a tube and is arranged above the ash chamber. Alternatively, it can be arranged beneath the ash chamber.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergasung von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches und auf einen Feststoffvergasungsheizkessel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 2.The invention relates to a method for Gasification of solids according to the generic term of Main claim and a solid gasification boiler according to the preamble of claim 2.

Ein gattungsbildendes Verfahren ist aus der EP-0155 607 bekanntgeworden.A generic method is from the EP-0155 607 has become known.

Bei diesem bekannten Verfahren wird aber das gesammelte Gas unterhalb des Rostes in eine Brennkammer geführt, in der ein Flammrohr angeordnet ist, wobei somit die durch den Rost nach unten hin austretenden Brenngase gezwungen sind, außermittig in das Flammrohr einzutreten, wobei sie dabei an einem innerhalb eines Rohrstutzens angeordneten Stützbrenner vorbeifließen müssen, der zur Zündung der im Flammrohr zu verbrennenden Gase bestimmt ist. In this known method, however, the collected Gas below the grate in a combustion chamber guided, in which a flame tube is arranged, whereby those emerging through the grate downwards Fuel gases are forced off-center in to enter the flame tube, doing so on one Support burner arranged within a pipe socket must flow past, which is used to ignite the im Flame tube to be burned gases is determined.

Bei dieser bekannten Anordnung ist ein sehr großräumiger Brennraum vorhanden, wobei diesem Brennraum natürlich von außen Luft zugeführt werden muß. In diesem Bereich der Luftzuführung können Kurzschlußerscheinungen zwischen der Frischluft und den Brenngasen auftreten, die zu Explosionen im Kessel führen können.In this known arrangement is a very large one Combustion chamber available, this combustion chamber of course, air must be supplied from the outside. Short-circuit phenomena can occur in this area of the air supply between the fresh air and the Fuel gases occur, causing explosions in the boiler being able to lead.

Ein gattungsbildender Kessel wird ebenfalls in der EP 155 607 beschrieben, wobei hier der Brennraum als großer Raum ausgebildet ist, in dem im unteren Bereich die von einem Gebläse beschickte Frischluftleitung einmündet.A generic boiler is also in the EP 155 607 described, here the combustion chamber as large room is formed in the lower Area the fresh air line fed by a blower flows into.

Gegenüber diesem zum Stand der Technik gehörenden Verfahren und dem zur Durchführung des Verfahrens dienenden Kessel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Feststoffvergasungsheizkessel zu schaffen, bei welchem ein Kurzschluß zwischen Luft und Gas vermieden wird und dadurch eine gefahrlose aber geregelte Verbrennung der erzeugten Gase erreicht wird.Compared to this, which belongs to the prior art Procedure and that for carrying out the procedure serving boiler is the object of the invention based on a solid gasification boiler create a short circuit between air and gas is avoided and thereby a safe but controlled combustion of the gases produced is achieved.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.This object underlying the invention will solved by the teaching of the main claim.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch den Feststoffvergasungsheizkessel gemäß Anspruch 2 gelöst und in den Ansprüchen 3 bis 7 sind vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Kessels erläutert. The object underlying the invention also becomes by the solid gasification boiler according to claim 2 solved and in claims 3 to 7 advantageous embodiments of this boiler explained.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei dem erfindungsgemäßen Kessel das Gas unterhalb des Rostes in eine Gassammelkammer fließt. Da diese Gassammelkammer vor dem Gasbrenner liegt, kann sich das Gas ausdehnen und entspannen und die ersten größeren Staubanteile können sich absetzen.In other words, it is suggested that in the inventive method and in the boiler according to the invention the gas below the Rust flows into a gas collection chamber. This one Gas collection chamber in front of the gas burner can the gas expand and relax and the the first large amounts of dust can settle.

In die Gassammelkammer wird keine Verbrennungsluft zugeführt, so daß auch hier kein Verbrennen stattfinden kann, sondern das heiße Gas fließt weiter zu einem Gasführungsrohr und zu einer Gas-Luft-Mischkammer. Die Verbrennungsluft wird um das Gasführungsrohr herum der Gas-Luft-Mischkammer zugeführt, wobei vorzugsweise die Fließgeschwindigkeit der Luft im Bereich des Eintritts in die Gas-Luft-Mischkammer dadurch erhöht wird, daß der Luftkanal hier relativ schmal ausgebildet ist. Dadurch, daß die Luft die heißen Gase, die sich im Gasführungsrohr gesammelt haben, umfließt, erfolgt eine Anwärmung der Luft und dadurch, daß gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung die eigentliche Brennkammer die Gassammelkammer durchquert, erfolgt eine Aufheizung der Brenngase, was insgesamt zu einer besseren Verbrennung führt.There is no combustion air in the gas collection chamber fed, so that no burning take place here can, but the hot gas continues to flow a gas pipe and a gas-air mixing chamber. The combustion air is around the gas pipe fed around the gas-air mixing chamber, preferably the flow rate of the air in the area of entry into the gas-air mixing chamber is increased by the fact that the air duct is relative here is narrow. Because the air hot gases that are collected in the gas guide tube have, flows around, the air heats up and in that according to an essential feature of Invention the actual combustion chamber, the gas collection chamber traverses, the Fuel gases, resulting in better combustion leads.

Durch die Anordnung der Luftzuführung und der Zuführung der Brenngase zu dem Gasbrenner erfolgt eine gute Vermischung der Gase, was für die Verbrennung von Bedeutung ist.By arranging the air supply and the supply the fuel gases to the gas burner a good mix of gases, what for combustion is important.

Die eigentliche Brennkammer liegt im Inneren der Gassammelkammer und zwar oberhalb oder unterhalb der Aschekammer. The actual combustion chamber is inside the Gas collection chamber above or below the Ash chamber.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß ein Kurzschluß zwischen Luft und Brenngasen nicht erfolgen kann und daß die Strahlungswärme der eigentlichen Brennkammer ausgenutzt werden kann, um einmal die Gase in der Gassammelkammer aufzuheizen, dann aber auch der Vergasungsprozeß oberhalb des Rostes durch die von unten vorhandene Wärme unterstützt wird und daß schließlich die Abstrahlungswärme der Brennkammer bis in die Aschekammer hineinragt, so daß auch die restlichen Kohlenstoffteile in der Asche ausgeglüht werden.The main advantage of the method according to the invention can be seen in the fact that a short circuit between Air and fuel gases cannot take place and that the radiant heat of the actual combustion chamber can be exploited to once the gases in heating the gas collection chamber, but then also the Gasification process above the grate by the heat present below is supported and that finally the radiant heat of the combustion chamber protrudes into the ash chamber, so that the remaining carbon parts burned out in the ashes will.

Hierbei kann auch gemäß der Erfindung so vorgegangen werden, daß die Aschekammer oberhalb der Brennkammer liegt, wodurch diese Wärmeeinwirkung auf die Asche noch erhöht wird.This can also be done in accordance with the invention be that the ash chamber above the combustion chamber lies, whereby this heat effect on the Ash is still raised.

Innerhalb der Wege des Gases und sogar innerhalb der Brennkammer sind Prallbleche angeordnet, die dazu führen, daß Staubpartikelchen innerhalb der Gase leicht abgeschieden werden.Within the paths of the gas and even within the Combustion baffles are arranged to do this cause dust particles within the gases be easily separated.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. Die Zeichnungen zeigen dabei in

Fig. 1: schematisch einen Aufriß eines Feststoffvergasungsheizkessels, in
Fig. 2: in größerem Maßstab einen Schnitt durch die Anordnung der Brennkammer innerhalb der Gassammelkammer, in
Fig. 3: einen Schnitt gemäß der Linie A - A in Fig. 2, in
Fig. 4: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kessels, bei welchem die Aschekammer oberhalb der Brennkammer liegt, in
Fig. 5: einen erfindungsgemäßen Kessel, bei welchem die Zuführung des Gases aus der Gassammelkammer zur Brennkammer über ein Gaszuführungsrohr erfolgt, in
Fig. 6: eine Anordnung in größerem Maßstab zur Verdeutlichung der Gaszuführung über ein Gaszuführungsrohr und in
Fig. 7: in größerem Maßstab die Anordnung der Aschekammer oberhalb der Brennkammer bei Zuführung des Gases über ein Gaszuführungsrohr.

Further advantageous embodiments of the device according to the invention will become apparent from the following description with reference to the drawings. The drawings show in

Fig. 1: schematically an elevation of a solid gasification boiler, in
Fig. 2: on a larger scale a section through the arrangement of the combustion chamber within the gas collection chamber, in
Fig. 3: a section along the line A - A in Fig. 2, in
Fig. 4: a schematic representation of the boiler according to the invention, in which the ash chamber is above the combustion chamber, in
Fig. 5: a boiler according to the invention, in which the gas is supplied from the gas collection chamber to the combustion chamber via a gas supply pipe, in
Fig. 6: an arrangement on a larger scale to illustrate the gas supply via a gas supply pipe and in
Fig. 7: on a larger scale the arrangement of the ash chamber above the combustion chamber when the gas is supplied via a gas supply pipe.

In Fig. 1 ist ein Feststoffvergasungsheizkessel dargestellt, der einen Fülltrichter 1 aufweist, an den sich eine Vergasungskammer 2 anschließt, die oberhalb eines Rostes 3 angeordnet ist. In der Zeichnung sind schematisch die im Bereich der Vergasungskammer 2 mündenden Luftzuleitungen 4 erkennbar und der Rost 3 kann als Schwenkrost oder Pendelrost ausgebildet sein. Das Druckausgleichsrohr ist in der Zeichnung nicht zu erkennen.In Fig. 1 a solid gasification boiler is shown which has a hopper 1 to which there is a gasification chamber 2, which is above a grate 3 is arranged. In the drawing are schematically those in the area of the gasification chamber 2 opening air supply lines 4 recognizable and the grate 3 can be used as a swivel grate or a pendulum grate be trained. The pressure compensation tube is in the Drawing not recognizable.

Unterhalb des Rostes befindet sich eine Brennkammer 8, in der die durch die Vergasung der Feststoffe gebildeten Gase verbrannt werden, wobei unterhalb der Brennkammer 8 eine Aschekammer 6 vorgesehen ist. Soweit ist der Feststoffvergasungsheizkessel entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet und die durch die Verbrennung der Gase entstehenden heißen Abgase werden vorzugsweise durch eine Wärmerückgewinnungsanlage 7 geführt. There is a combustion chamber below the grate 8, in which by the gasification of the solids formed gases are burned, being below an ash chamber 6 is provided in the combustion chamber 8 is. So far is the solid gasification boiler trained in accordance with the prior art and by burning the gases emerging hot exhaust gases are preferably by a heat recovery system 7 out.

Gemäß der Erfindung ist unterhalb des Rostes eine Gassammelkammer 5 ausgebildet und innerhalb der Gassammelkammer 5 die Brennkammer 8 angeordnet, deren Inneres gegenüber der Gassammelkammer 5 abgeschlossen ist, so daß hier keine Kurzschlußströme entstehen können.According to the invention is one below the grate Gas collection chamber 5 formed and within the Gas collecting chamber 5 the combustion chamber 8 is arranged, the inside thereof opposite the gas collection chamber 5 is completed, so that there are no short-circuit currents can arise.

Die nähere Ausbildung der Brennkammer 8 ist aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich. In Fig. 2 ist die Brennkammer 8 erkennbar, die oberhalb der Aschekammer 6 liegt und innerhalb der Gassammelkammer 5. Die Brennkammer 8 führt zu einem Abgaskamin 9 und an der gegenüberliegenden Seite der Brennkammer 8 ist ein Gasbrenner 19 mit einem Gasführungsrohr 10 vorgesehen, in das die Gase aus der Gassammelkammer 5 durch ein oder mehrere Gaszuführungsrohre 14 geführt werden.The closer design of the combustion chamber 8 is off Fig. 2 and Fig. 3 can be seen. 2 is the Combustion chamber 8 can be seen above the ash chamber 6 lies and within the gas collection chamber 5. The combustion chamber 8 leads to an exhaust gas chimney 9 and on the opposite side of the combustion chamber 8 is a gas burner 19 with a gas guide tube 10 provided in which the gases from the gas collection chamber 5 through one or more gas supply pipes 14 are performed.

Einen Schnitt gemäß der Linie 3 - 3 in Fig. 2 zeigt Fig. 3 und es ist erkennbar, daß das eigentliche Gasführungsrohr 10 einerseits eine Zuleitung für das Gas aufweist, andererseits diese Zuleitung aber von der zuzuführenden Luft umströmt wird, wobei der Luftzuführungskanal bei 11 erkennbar ist. Wie die Schnittzeichnung zeigt, dienen die Sektoren 12 der Luftzuführung und die Sektoren 14 der Gaszuführung, d. h. durch die Sektoren 14 fließt das Gas in das Gaführungsrohr 10, die Luft aber durch die Sektoren 12 zu einer Gas-Luft-Mischkammer 15, wo nunmehr eine intensive Mischung zwischen Luft und Gas erfolgt. In der Mitte dieser Anordnung ist ein Zünd- oder Stützbrenner 16 vorgesehen, und außerdem ist in der Zeichnung zu erkennen, daß der Luftweg sich von der Zuführung 11 bis zur Gas-Luft-Mischkammer 15 so verjüngt, daß hier die Luftgeschwindigkeit erhöht wird und dadurch die Vermischung und die Kühlung des Brenners verbessert wird.A section along the line 3 - 3 in Fig. 2 shows Fig. 3 and it can be seen that the actual Gas pipe 10 on the one hand a feed line for the Has gas, but on the other hand this feed line from the air to be supplied is flowed around, the Air supply duct is recognizable at 11. As the Shows sectional drawing, serve the sectors 12 of the Air supply and the sectors 14 of the gas supply, d. H. through the sectors 14, the gas flows into the Gafleitungsrohr 10, but the air through the sectors 12 to a gas-air mixing chamber 15, where now a there is an intensive mixture between air and gas. In the middle of this arrangement is an ignition or Support burner 16 is provided, and is also in the Drawing to recognize that the airway is different from the Feed 11 to the gas-air mixing chamber 15 so rejuvenates that the air speed increases here and thereby the mixing and cooling of the Brenners is improved.

Im Wege der Gase sind einerseits die Prallbleche 17 angeordnet, die dazu führen, daß hier Feststoffpartikelchen abgeschieden werden.The baffles 17 are on the one hand in the way of the gases arranged, which lead to solid particles here be deposited.

In der Brennkammer 8 ist ebenfalls ein Prallblech 18 vorgesehen, das der Abscheidung von Staubpartikelchen dient.A baffle plate 18 is also in the combustion chamber 8 provided that the separation of dust particles serves.

Die heißen Gase fließen dann durch den Abgaskamin 9 zur Wärmerückgewinnungsanlage 7.The hot gases then flow through the exhaust stack 9 to the heat recovery system 7.

Fig. 4 zeigt bei einer den Fig. 1 bis 3 entsprechenden Ausführung die Anordnung der Aschekammer 6 oberhalb der eigentlichen Brennkammer 8. Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 ist wiederum die Aschekammer 6 unterhalb der Brennkammer 8 vorgesehen, aber das Gas wird nunmehr über ein Gaszuführungsrohr 14 dem Brenner 19 zugeführt, wobei diese Ausbildung die Darstellung in Fig. 6 in größerem Maßstab zeigt.Fig. 4 shows one of Figs. 1 to 3 corresponding Execution the arrangement of the ash chamber 6 above the actual combustion chamber 8. When arranging 5 is again the ash chamber 6 provided below the combustion chamber 8, but the gas is now the burner via a gas supply pipe 14 19 fed, this training the representation 6 shows on a larger scale.

Schließlich zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 7 die Ausführung der Gas- und Luftführung gemäß Fig. 5 und 6, aber bei dieser Darstellung ist die Aschekammer 6 oberhalb der Brennkammer 8 vorgesehen.Finally, the embodiment according to FIG. 7 shows the execution of the gas and air guidance according to FIG. 5 and 6, but in this representation the ash chamber is 6 provided above the combustion chamber 8.

Claims

A process for the gasification of solids and subsequent combustion of the combustible gases obtained, wherein the solids are dried in a drying zone in a gasification heating vessel and are gasified above a grate in a gasification zone with the addition of air in a sub-stoichiometric ratio, and the gases are collected in a gas collection chamber below the grate, characterised in that the gases from the gas collection chamber are fed to a gas burner having a gas conveying pipe and a gas-air mixing chamber, and the mixture which is thus formed is fed to a combustion chamber, which is disposed inside the gas collection chamber and is blanked off from the latter, and is burned.
A solids gasification heating vessel having a filling shaft disposed above a movable grate, a gasification chamber adjoining the filling shaft above the grate, a combustion chamber equipped with a pilot burner or auxiliary burner, and having an air feed line in the region of the grate and fed by a blower, and a pressure equalisation pipe for connecting the filling shaft to the region of the incandescent bed above the grate, characterised in that the combustion chamber (8) is disposed inside a gas collection chamber (5) and is blanked off from the latter, and a gas burner (19) comprising a gas-air mixing chamber (15) and a gas conveying pipe (10) is provided in the inlet region of the combustion chamber (8).
A gasification heating vessel according to claim 2, characterised in that the gas burner (19) is combined with a pilot- or auxiliary burner (16).
A gasification heating vessel according to claim 2 or 3, characterised in that the combustion chamber (8) traverses the gas collection chamber (5) as a pipe and is disposed above the ash chamber (6).
A gasification heating vessel according to claim 2 or 3, characterised in that the combustion chamber (8) traverses the gas collection chamber (5) as a pipe and is disposed underneath the ash chamber (6).
A solids gasification heating vessel according to any one of claims 2 to 4, characterised in that a gas conveying pipe (10) around which fresh air flows is disposed upstream of the gas-air mixing chamber (15), around which gas conveying pipe fresh air flows in fresh air ducts (12).
A solids gasification heating vessel according to any one of the preceding claims 2 to 6, characterised in that baffle plates (17, 18) are disposed in the path of the gases.