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Verfahren zur Brenngaserzeugung durch Vergasen von Brennstoffen in
einem Fliehkraftgaserzeuger Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Brenngaserzeugung
durch Vergasen stückiger bis feinkörniger Brennstoffe in Fliehkraftgaserzeugern.
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Es ist ein Fliehkraftgaserzeuger bekannt, bei welchem das Vergasungsgut
durch Zentrifugalkraft an der rotierenden Wand gehalten wird und das Vergasungsmittel
von außen nach innen durch das Vergasungsgut strömt. Die sich bei der Vergasung
bildende Schlacke wird dabei von der Wand mittels eines Schabers durch einen Schlitz
nach unten laufend ausgetragen. Die Austragung der Schlacke mittels Schabers ist
aber sehr schwierig, weil einmal der Schaber in einer sehr heißen Zone arbeiten
muß, dann aber auch weil in dieser Zone infolge der angestrebten hohen Zentrifugalkraft
die Zusammenpressung der Brennstoffschicht am größten ist und die Schlacke infolge
der hohen Zentrifugalkraft auch an der rotierenden Wand fest angepreßt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schlackenabfluß so zu
gestalten, daß er einfach und sicher ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Vergasungsmittel
(exotherm reagierende Vergasungsmittel, wie Luft, Sauerstoff oder sauerstoffangereicherte
Luft, und gegebenenfalls endotherrn reagierende Vergasungsmittel, wie Wasserdampf)
dem Vergasungsgut so, zugeführt werden, daß in der Nähe der Gaserzeugerwand zur
Verflüssigung der Schlacke ausreichende Temperaturen entstehen und die Schlacke
im flüssigen Zustand stetig abgezogen wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch den Mittelteil (linke Hälfte)
einer ersten Ausführungsform eines Fliehkraf tgaserzetigers, Abb. 2 einen Querschnitt
nach Linie B-B, Abb. 3 einen teilweisen Längsschnitt durch den unteren Teil
des Gaserzeugers nach Linie C-C, Abb. 4 einen Längsschnitt durch den Mitte#lteil
(linke Hälfte) einer zweiten Ausführungsform eines Fliehkraf tgaserzeugers, Abb.
5 einen Querschnitt nach Linie D-D.
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Die in den Zeichnungen wiedergegebenen beiden Gaserzeuger sind für
den Betrieb von stückiger Kohle gedacht, und zwar der in Abb. 1 bis
3 dargestellte für Kohle mit geringen Beimischungen kleinkörniger Bestandteile
und der in Abb. 4 und 5 dargestellte mit einem hohen Anteil hiervon.
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In Abb. 1 wird die als stückig angenommene Kohle in an sich
bekannter Weise durch Fliehkraft an die Wand eines rostartigen, sich um seine Achse
A-A drehenden Zylinders geschleudert. Die Kohle bildet dort eine Schicht
d, deren Dickenverlauf von der Drehzahl abhängt und z. B. von oben bis unten
gleichbleibend gestaltet werden kann. Um einen Schlackenabzug in flüssiger Form
zu erreichen, wird über getrennte Düsengruppen b bzw. c Luft bzw. Sauerstoff
und Dampf der Kohle zugeführt. Der Zylinder selbst wird aus Mantelstücken a und
den Düsen b und c ge-
bildet. Das Mantelstück a, ist gleichzeitig
der Sammelraum für die flüssige Schlacke, an dessen Wänden diese in axialer Richtung
nach unten abfließen kann. Diese. Mantelstücke bilden die eigentlichen Schmelzräume,
die von den Luftdüsen begrenzt und durch außenliegende Rippen gekühlt werden. Die
innerhalb dieser Schmelzräume liegende Kohle wird also von zwei Seiten mit Luft
beblasen, wobei man durch entsprechende Bemessung der Luftmengen die zur Schlackeschmelzung
benötigten Temperaturen einstellen kann. Durch die Zentrifugalbeschlennigung flie#ßt
die flüssige Schlacke gegen den Mantel, wo sie zunächst wegen der niedrigeren
Manteltemperatur an diesem granuliert. Mit zunehmender Stärke dieser Granulationsschicht
wird die Wärmeableitung zur Wand hin immer geringer, bis von einer gewissen Schichtstärke
ab die Schlacke ihren flüssigen Aggregatzustand beibehält. Aus dem Schmelzraum ziehen
die heißen Gase in radialer Richtung zur Zylindermitte hin, von wo sie nach oben
abgezogen werden. Auf diesem Wege nun erst findet der Dainpfzusatz durch die bereits
erwähnten Dampfdüsen c statt. Gleichzeitig erfolgt hierbei eine Temperaturherabsetzung
zur Mitte hin. Die Strömungsrichtung von Luft und Dampf geben die Pfeile (Abb. 2)
an. Im ganzen wird die Luft dem rotierenden Zylinder und den Luftdüsen von außen
her, und zwar über den Einströmstutzen h, den Einströmkanal i in das Gehäuse
k,
über die Öffnungen f und f', zugef ührt. Der Dampf hingegen
wird in die Dampfdüsen c über die in einem Zapfen befindliche Bohrung e und über
die Kanäle e', die sich in der Bo#denplatte des Zylinders befinden, zugeleitet.
Man kann natürlich, wenn die Erfordernisse es gestatten, auch bereits der Vergasungsluft
gewisse 'Mengen Dampf genauso wie umgekehrt auch dein Dampf gewisse Mengen Vergasungsluft
zusetzen. Wichtig ist nur. daß in Wandnähe die Temperatur herrscht, die eine Schlackeaustragung
in flüssiger Form ermöglicht. Fernerhin können auch in Achsrichtung das Dampf-Luft-Verhältnis
sowie die absoluten Mengen verändert werden. Zu diesem Zweck ist, wie Abb.
1 zeigt, der Kanal i durch Drosselklappen - unterteilt, denen am rotierenden
Zylinder entsprechende Dichtungsringe gegenüberstehen. Die Einströmöffnung lb kann
hierbei sowohl oben als unten liegen, je nachdem in welcher Richtung der
Druckabfall erfolgen soll. Da-, Mantelstück a, wird, wie in Abb. 2 zu erkennen ist,
wie bereits erwähnt, zur Einhaltung der aus Festigkeitsgründen erforderlichen Materialtemperatur
mittels Rippen, an denen die Frischluft vorbeiströrnt, gekühlt. Die Kühlung kann
naturgemäß auch durch Wasser erfolgen, wobei dann Kühlrohre in den Mantel einzubauen
wären. Der Zylinder kann getragen und angetrieben werden durch mehrere Rollen oder
ein unter dein - Zylinderboden befindliches Zentrallager. Am Ende des Zylinders
erweitert sich in axialerVerlängerung des Schmelzraumes der Mantel nach außen hin
zu einem kegeligen Ansatz a' und bildet mit dem Boden 1 einen Ringspalt.
Durch diesen Ringspalt fließt die Schlacke ab und granuliert entweder am Gehäusemantel
k in dort leicht ablösbarer Form oder wird in einem Wasserrilig od. dgl. geschleudert,
Da unter dem sogenannten Schüttwinkel, wie in der Abb. 3 angedeutet ist,
auch Kohlestücke in den Ringspalt gelangen, erfordert dieser eine gewisse Ausdehnung
in axialer Richtung und auch gegebenenfalls eine Beschickung mit Luft. Zu diesem
Zweck: kann über die unterste Drosselklappe und die Öffnung f' (Abb. l) Luft auch
über den Ringspalt in das Zylinderinnere gelangen, durch die eine Nachverbrennung
eventuell nicht vergaster Kohle im Ringspalt stattfindet. Gegebenenfalls können
auch Verbrennungsgase aus der Randzone, sei es zur Auftauung eventuell erstarrter
Schlacken oder zur Nachvergasung der in der Schlacke noch enthaltenen unvergasten
Bestandteile. durch den Ringspalt ausgelassen werden. Diese Gasmengen wären später
dem Gas oder der Luft bzw. dem Dampf wieder zuzusetzen. Die Frischkohle wird von
oben her über eine trichterförrnige Füllvorrichtung m eingeführt, die ebenfalls
von außen mit Luft. Dampf od. dgl. gekühlt werden kann.
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In den Abb. 4 und 5 ist eine Vorrichtung dargestellt, in der
Kohle mit einem hohen Anteil an fein-oder staubförmigen Bestandteilen vergast werden
soll. Bei einem derartigen Gemisch ist damit zu rechnen, daß die feinkörnigen Bestandteile
im Luftstrom melir den Charakter einer Flüssigkeit annehmen. Somit gehorchen sie
nicht mehr den Gesetzen, denen Schüttniassen unterliegen, sondern es wird sich im
rotierenden Zylinder eine parabelfi#rinige Oberfläche der Kohle ausbilden. wie es
bei rotierenden Flüssigkeiten der Fall ist. Es wird sich im übrigen bei Anwesenheit
eines hohen Anteiles staubförmiger Bestandteile nicht vermeiden lassen, daß ein
Teil hiervon mit dem abziehenden Gasstrom, anfänglich noch unvergast, initgerissen
wird. Diesem Unistand trägt die in Abb. 4 dargestellte Batiart Rechnung. indem zunächst
der Fliehkraft-aserzellger aus dem zuvor beschriebenen Ro,tationsteil und einem
hohen trichterförmigen Aufsatz m besteht. Letzterer ist ebenfalls als Vergaserteil
anzusehen.
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Wie Abb. 5 zeigt, besteht der rotierende Zylinder wie bei der
zuerst beschriebenen Ausführung aus Mantelteilen a, die gleichzeitig die Schmelzräume
bilden -und mit Kühlrippen od. dgl. versehen sind. sowie den Luftdüsen b. Die Luftdüsen
aber blasen nicht gegenläufig, sondern tangential in einer Richtung. Die Unterteilung
der Düsen, die Möglichkeiten der Luftregelulig u. dgl. bleiben, wie beschrieben.
Der erforderliche Dampf wird aber hier nicht über den Zylinder, sondern über eine
im Zvlinderboden angeordnete Dralldüse c bzw. über einen Düsensatz unter Druck zugeführt.
Unter dein Einfluß der Zentrifugalkraft werden sich ni-in die grobkörnigen Teile
an den Mantel a anlegen. Die feinkörnigeren Teile werden die be-
reits erwähnte
parabelförtnige Oberfläche, wie sie die Linie d andeutet, bilden. Die aus
den Luftdüsen austretende Luft tritt zum Teil unverbrannt, zum Teil als Verbrennungs-
bzw. Vergasungsprodukt den Pfeilen entsprechend in die Kohleschicht ein und verinischt
sich dort mit dem aus den Dralldüsen c kornmenden Dampf. Hierbei kann durch Wahl
des Düsenradius die Mischgrenze weitgehend beherrscht werden, so daß vor allem im
unteren Bereich des Zylinders in Mantelnähe genügend hohe Schmelztemperattiren erreicht
werden. Die zusätzliche Ro#tationsbewegung wird in vorliegendem Fall in erster Linie
die Dralldüse im Boden bewirken. Außerdem sind an der Trennstelle zwischen dem rotierenden
Zylinder und dem Aufsatz in weitere Düsen c angeordnet. Diese können mit Dampf oder
Luft oder einer Mischung au, beidein beschickt werden und induzieren ebenfalls auf
das aufströniende Gas einen Drall. Durch diesen soll ein zusätzliches Ausschleudern
der noch in dem Gas enthaltenen festen Bestandteile erreicht werden. An der Wandung
des Aufsatzes in rutschen die ausgeschiedenen Teile, unterstützt durch die Sogwirkung
der schräg nach unten blasenden Düsen c, wieder in den Hauptvergaserteil zurück.
Da im Aufsatzteil die Temperaturen unter der Schmelzgrenze der Schlacken liegen,
findet ein Festsetzen von Schlacken dort nicht statt. Ur n die in Pf eilrichtung
angedeutete Rückwärtsbewegung der in den Aufsatz gelangten Kohlenteilchen zu unterstützen,
können auf der Einströmseite der Luftdüsen feststehende Blenden angebracht werden.
die je Umdrehung eine teilweise oder vollständige Abschaltung der Düsen und
damit eine periodische Verzerrung des Strömungsbildes bewirken. Der Schlackeabzug
erfolgt wie bei der zuerst beschriebenen Ausführung. Die Kohle wird auf den oberen
Rand des Aufsatzes aufgegeben. Antrieb und Zentrierung des Zylinders, die Luftregelung
usw. bleiben, wie schon f)eschrieben. Die Beimischung von Dampf zur Luft und unigekehrt
auf die einzelnen Düsengruppen kann ebenfalls wiederum den Erfordernissen entsprechend
variiert werden.