DE1062874B - Vorrichtung zur Vergasung von feinkoerniger Kohle und Kohlenstaub - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vergasung von feinkörniger Kohle und Kohlenstaub gemäß Patent 945 534.

Diese Vorrichtung besteht aus einer Kammer mit unterer Vergasungsmitteleinführung und einem umlaufenden Rotationskörper im Kopfteil der Kammer, der dem aufsteigenden Strom von erzeugtem Gas, restlichen Vergasungsmitteln und feinem Brennstoff einen Drall erteilt, aus dessen Kern das erzeugte Gas nach oben abgezogen wird. Durch diesen Drall im oberen Teil des Gehäuses werden die vom Gas getragenen feinen Brennstoff- und Schlacketeilchen nach außen geschleudert, so daß aus dem Kern des Gaswirbels sehr reines Gas abgezogen werden kann. Die ausgeschleuderten Teilchen werden in den unteren Teil des Gehäuses zurückgeführt, wo die restlichen Kohleteilchen vergast werden.

Mit der Erfindung wird eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dieser Vorrichtung zur Vergasung von feinkörniger Kohle und Kohlenstaub geschaffen, und zwar dadurch, daß der Rotationskörper zentral unterhalb der in der Decke der Kammer vorgesehenen Austrittsöffnung für das erzeugte Gas angeordnet ist. Infolge dieser Anordnung des Rotationskörpers wird erreicht, daß das gesamte Gas, also auch dasjenige, das durch die Austrittsöffnung abgezogen wird, den Rotationskörper umströmt und dadurch in Rotation versetzt wird. Hierdurch wird eine besonders gute Ausschleuderung der vom Gas getragenen festen und flüssigen Körper erzielt, so daß das abgezogene Gas sehr rein ist. Man kann deshalb die Kohlenstaubkonzentration in der Kammer sehr weit heraufsetzen und kommt so zu einer hohen Leistung bei einem verhältnismäßig kleinen Vergasungsraum.

Daneben bewirken die in verhältnismäßig großer Menge an die Wandung der Kammer ausgeschleuderten Kohle- und Schlacketeilchen einen guten Wärmeschutz und eine Abschirmung der Wandung gegen freien Sauerstoff im Innern der Kammer. In der Nähe der Wand ist ein hoher Kohlenstoffüberschuß vorhanden, und man kann aus diesem Grund statt einer gekühlten Keramikausmauerung der Kammer, die mit hohen Wärmeverlusten verbunden ist, eine Mauerung aus ungekühlten Kohlesteinen, wie sie im Hochofenbau üblich ist, verwenden. Hierdurch lassen sich die Wärmeverluste erheblich vermindern.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Düsen für die Einführung der Vergasungsmittels nahe dem Boden der Vergasungskammer angeordnet und ihre Achsen so gerichtet, daß das Vergasungsmittel etwa in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Kammer eingeführt wird. Bei dieser Anordnung der Düsen wird die Umwälzung des in dem Gehäuse befindlichen Gemisches und damit die Ausschleuderung Vorrichtung zur Vergasung
von feinkörniger Kohle und Kohlenstaub

Zusatz zium Patent 945 534

Anmelder:

Dr.-Ing. Giovanni Hügers,
Berlin-Zehlendorf, Hochwildpfad 52

Dr.-Ing. Giovanni Hilgers, Berlin-Zehlendorf,
ist als Erfinder genannt worden

und Rückführung der Kohle- und Schlacketeilchen vorteilhaft durch die einströmenden Vergasungsmittel unterstützt. Außerdem werden die sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel bei dieser Anordnung der Düsen so eingeleitet, daß sie nicht in direkte Berührung mit der Wandung der Vergasungskammer gelangen. Es findet dadurch in unmittelbarer Nähe der Wandung keine Verbrennung statt, so daß eine zu starke Erwärmung der Wandung verhindert wird.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Gaserzeugung im Schnitt,

Fig. 2 den Rotationskörper der Vorrichtung im Grundriß,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Gaserzeugung im Schnitt,

Fig. 4 den Rotationskörper der Vorrichtung nach Fig. 3 im Grundriß.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Vergasung von feinkörniger Kohle und Kohlenstaub besteht aus einer zylindrischen Kammer 1, die vorteilhaft mit Kohlesteinen, wie sie im Hochofenbau üblich sind, ausgemauert ist. Im Boden der Kammer befindet sich ein Abzugsrohr 2 für die sich bildende flüssige Schlacke. Im Betrieb der Kammer liegt auf demBoden eine Kohle- und Schlackeschicht 3. Oberhalb dieser Schicht sind in der Wandung der Kammer zwei oder mehr Düsen 4 für die Einführung des Vergasungs-

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mittels vorgesehen. Das Vergasungsmittel wird vorteilhaft unter Druck eingeführt. Die Kammer 1 steht dann unter einem Überdruck, und die erzeugten Gase strömen von selbst ab, ohne daß sie abgesaugt zu werden brauchen. Die Düsen 4 sind vorteilhaft so angeordnet, d. h. ihre Achsen so gerichtet, daß die Vergasungsmittel etwa in einer Ebene eingeleitet werden, die senkrecht auf der Längsachse der Vergasungskammer steht. Im oberen Teil der Brennkammer sind eine oder mehrere Kohlezuführungsöffnungen 5 vorgesehen. Diese öffnungen sind über je eine Transportschnecke 6 mit einem Brennstoffbehälter 7 verbunden.

Die obere Stirnwand 8 der Kammer 1 weist eine Austrittsöffnung9 für den Abzug des erzeugten Gases auf. Durch dieseöffnung tritt das Gas in den Sammelraum 10, aus dem es über einen Wärmeaustauscher zum Verbraucher abgeleitet werden kann.

Zentral unterhalb der Abzugsöffnung 9 ist ein kegeliger Rotationskörper 11 vorgesehen, der mit mehreren radialen Flügeln 12 versehen ist und über eine Welle 13 in Drehung versetzt wird. Die Größe und Anordnung des Rotationskörpers sind so gewählt, daß zwischen dem Rotationskörper und dem Rand der Austrittsöffnung 9 in der oberen Stirnwand ein ringförmiger Kanal für den Abzug des erzeugten Gases frei bleibt.

Die in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile geben die Strömung des Gases im Innern der Vergasungskammer wieder. Hierbei beziehen sich die Pfeile auf der linken Seite der Fig. 1 auf den Strömungsverlauf in axialen Ebenen und die Pfeile der rechten Seite auf die Strömung in radialen Ebenen. Durch die Wirkung des Rotationskörpers wird das Medium in der Vergasungskammer, das sich aus dem erzeugten Gas, restliehen Vergasungsmitteln und unvergasten Kohlesowie Schlacketeilchen zusammensetzt, in Rotation versetzt. Die Kohle- und Schlacketeilchen werden dabei herausgeschleudert, so daß sie sich an der Wandung der Kammer sammeln und sich auf dieser langsam nach unten hin bewegen. Das gasförmige Medium strömt, soweit es nicht durch die Austrittsöffnung abgezogen wird, auf einer schraubenförmigen Bahn nahe der Wandung des Gehäuses nach unten und steigt im Innern, ebenfalls einer Schraubenlinie folgend, wieder auf. Diese Strömung kann man sich vereinfacht als Überlagerung von zwei Strömungen vorstellen, und zwar einmal einer reinen Drehbewegung um dieLängsachse der Vergasungskammer — dieser Bewegung entsprechen die Pfeile auf der rechten Hälfte der Fig. 1 — und einer im wesentlichen axial gerichteten Bewegung, der die Pfeile aus der linken Hälfte der Fig. 1 entsprechen. Diese Strömung wird unterstützt durch die Strömung des Vergasungsmittels, das durch die Düsen in einer radialen Ebene eingeleitet wird.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die gröberen Kohle-und Schlacketeilchen in Richtung auf die zylindrische Wand des Gehäuses ausgeschleudert werden. Sie bilden dort eine Schutzschicht, welche die Wandung vor einer zu starken Erwärmung und vor dem Zutritt von Sauerstoff schützt, so daß man zur Ausmauerung statt eines gekühlten keramischen Stoffes ungekühlte Kohlesteine verwenden kann. Außerdem wird verhindert, daß die unvergasten Kohleteilchen mit dem erzeugten Gas durch die Austrittsöffnung 9 entweichen. Die Kohle- und Schlacketeilchen nehmen den Weg an der Kammerwandung nach unten hin und werden auf diesem Wege erneut der Vergasung ausgesetzt oder von der Gasströmung erfaßt und auf dem oben beschriebenen schraubenförmigen Weg nochmals herumgeführt.

Dieser Vorgang kann sich mehrmals wiederholen, so daß eine gute Vergasung in einem verhältnismäßig kleinen Vergasungsraum erreicht wird.

Der Rotationskörper, der bis in die Oxydationszone der Vergasungskammer hineinreicht, wird mit Wasser gekühlt. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn sich auf dem Rotationskörper eine Schlackehaut zur Verringerung der Wärmeverluste absetzt. Zu diesem Zweck werden die Flügel des Rotationskörpers in an sich bekannter Weise aus dem Kesselbau mit Stiften versehen. An Stelle der Stifte kann man auch Leisten verwenden, die zur Erreichung einer besseren Haftwirkung schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind und achsparallel verlaufen. Die Schlacke setzt sich nur auf der Vorderseite der Flügel ab; deshalb werden auf der Rückseite vorteilhaft Platten aus keramischen oder anderen Isolierstoffen angebracht. Wird durch die Förderschnecke 6 nur Staubkohle und keine stückige Kohle zugeführt, so wird sich auf dem Boden keine Kohleschicht 3 bilden. In diesem Fall wird der Boden der Brennkammer zweckmäßig aus einem keramischen Stoff hergestellt und gekühlt. Bei Verwendung von aschereicher Kohle wird sich jedoch eine mehr oder weniger starke Schlackehaut auf dem Boden bilden, so daß in diesem Fall auch Kohlensteine für die Auskleidung des Kammerbodens verwendet werden können. Es kann auch eine Ausmauerung derVergasungskammer mit keramischen Stoffen und eine Kühlung derselben in unmittelbarer Nähe der Düsen 4 vorteilhaft sein.

Um einen weiteren Schutz der Kammer durch die fließende Schlacke zu erreichen, gibt man den in der Zeichnung zylindrischen Wänden der Vergasungskammer vorteilhaft die Form eines sich nach unten verjüngenden Kegels. Ebenso kann auch der Boden der Verbrennungskammer vorteilhaft die Form eines spitzen oder stampfen Kegels erhalten.

Es ist auch möglich, daß die Düsen zur Einführung der Vergasungsmittel nicht unmittelbar am Rande des Kammerbodens angebracht, sondern im Boden selbst weiter zur Mitte desselben hin angeordnet sind. Ferner kann es vorteilhaft sein, die Düsen so anzuordnen, daß das Vergasungsmittel etwa tangential in die Kammer eingeführt wird. Hierdurch erhält man eine weitere Unterstützung der schraubenförmigen Bewegung des Gases im Innern der Vergasungskammer. Schließlich kann die Wandung der Vergasungskammer innen, und zwar besonders in der Nähe der Düsen 4 für die Vergasungsmittel, zwecks Bildung einer Schlackehaut vorteilhaft mit Stiften, Leisten od. dgl. versehen sein.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung entspricht im wesentlichen der der Fig. 1. Jedoch ist hier zum Schutz des Rotationskörpers eine aus isolierendem Stoff bestehende Platte 14 zwischen dem Rotationskörper und der eigentlichen Vergasungskammer vorgesehen. Die Platte 14 ist mittels Rippen 17, die zur Steigerung des Dralles der Gase schräg gestellt sein können, in der Vergasungskammer befestigt. Ein Teil der rückzuführenden Gas- und Kohlemenge wird, wie die eingezeichneten Pfeile angeben, vor der Platte, der größere Teil jedoch hinter derselben umgelenkt. Die öffnung in der ringförmigen Platte sowie der Spalt zwischen der Platte und der Kammerwandung können beliebige Formen erhalten, die nach den jeweiligen strömungstechnischen Verhältnissen gewählt werden. Der eigentliche Vergasungsraum befindet sich unterhalb der Platte, während der Raum oberhalb derselben hauptsächlich der Gas- sowie der Kohle- und Schlacketeilchenrückführung dient. Er kann im Verhältnis zu

Claims (6)

dem Vergasungsraum auch höher ausgebildet werden, als es die Fig. 3 zeigt. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Vergasung von feinkörniger Kohle oder Kohlenstaub, bestehend aus einer Kammer mit unterer Vergasungsmitteleinführung und einem umlaufenden Rotationskörper im Kopfteil der Kammer, der dem aufsteigenden Strom von erzeugtem Gas, restlichem Vergasungsmittel und feinem Brennstoff einen Drall erteilt, aus dessen Kern das erzeugte Gas nach oben abgezogen wird, nach Patent 945 534, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper zentral unterhalb der in der Decke der Kammer vorgesehenen Austrittsöffnung für das erzeugte Gas angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen, für die Einführung des Vergasungsmittels nahe dem Boden der Vergasungskammer angeordnet und ihre Achsen so gerichtet sind, daß das Vergasungsmittel etwa in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Kammer eingeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Rotations-

körpers eine ringförmige Platte als Strahlungsschutz vorgesehen ist, welche mittels Rippen od. dgl. fest mit der Kammerwandung verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel des Rotationskörpers auf ihrer Vorderseite zwecks Bildung einer Schlackehaut mit Stiften, Leisten od. dgl. versehen sind und auf ihrer Rückseite feste Platten aus keramischen oder anderen Isolierstoffen aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Bildung einer Schlackehaut die Innenfläche der Vergasungskammer, insbesondere im Bereich der öffnungen für das Vergasungsmittel, mit Stiften, Leisten od. dgl. versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Vergasungskammer sich nach unten kegel- oder kegelstumpfförmig verjüngt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 038 657.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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