DE219247C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 24 e. GRUPPE

ASMUS JABS in ZÜRICH.

Schachtgenerator für backende Kohle.

Patentiert inr Deutschen Reiche vom 2. Mai 1907 ab.

Der Entgasung backender Kohle im Gaserzeuger stellen sich große praktische Schwierigkeiten entgegen, die zu überwinden auf einfache Weise noch nicht gelungen ist.
Ein regelmäßiger Betrieb des Gaserzeugers ist wohl bei der Verwendung der teuren Stückkohle, nicht aber bei kleinstückiger oder sogenannter Förderkohle möglich. Für die Verarbeitung backender Kohle kommen hauptsächlieh schachtförmige Gaserzeuger in Frage, und sollen daher auch die Vorgänge in diesen nur hier in Betracht gezogen werden.

Bei dem Niedergehen der Beschickung des Schachtgenerators bewirkt die Reibung der Kohlen- und Koksmasse an der feststehenden Schachtwandung eine Auflockerung des Brennstoffes, dessen Abwärtsbewegung an der Schachtwandung durch die Reibung verzögert wird, so daß die Masse in der Mitte geschlossen voreilt, am Umfange dagegen zurückbleibt und zwischen der Wandung und den Kohlen und Koks eine Lockerung des Gefüges entsteht, zufolge welcher hier größere Abstände frei werden, welche den Gasen freien Durchtritt und kleinere Bewegungswiderstände bieten, denen sie naturgemäß auch bei ihrem Aufstieg durch den Generator folgen. Durch diese Vergrößerung der Durchtrittsöffnungen am Umfange des Schachtes finden größere geschlossene Gasmengen dort in kürzerer Zeit Abzug, deren Kohlensäure nur am Umfange der Gasströme in Berührung mit den glühenden Massen reduziert wird, im Innern der erweiterten Gaskanäle aber unverändert bleibt. Im gleichen Sinne unvollständiger Reduktion wirkt die durch Wärmestrahlung nach außen verringerte Temperatur der Generatorwandung ein. Als Beleg dafür dienen die Gasproben, welche bei ihrem Austritt aus dem Brennstoff entnommen werden; sie enthalten an der Wandung des Generators stets mehr Kohlensäure als an Stellen, welche von der Schachtwandung weiter entfernt sind, zuweilen sogar freien Sauerstoff. In einem mit backender Kohle beschickten schachtförmigen Gaserzeuger zeigt sich der Einfluß der Wandung in verstärktem Maße. Die über dem Rost entstandenen Verbrennungsprodukte des schon entgasten Brennmaterials, des Koks, strömen zum größten Teil an den Wandungen hoch, entgasen hier weiter oben die Kohle, sie in Koks überführend. Dieser so gebildete Koks bietet der folgenden Vergasung keine Schwierigkeiten. Derjenige Teil der Verbrennungsgase, der durch die übrige Kohlenmasse zu streichen sucht, erwärmt die Grenzschicht zwischen Koks und Kohle auf vielleicht 4 bis 500° C, sie zum Teil entgasend. Bei dieser Temperatur blähen die Kohlen auf und vergrößern ihr Volumen. Die ganze Masse der Grenzschicht bildet dann unter dem Druck der Beschickung eine feste, für die Verbrennungsgase praktisch undurchlässige Masse. Damit hört die weitere Entgasung des Kohlenkernes durch direkte Wärmeübertragung aus den Verbrennungsprodukten auf; die Entgasung kann nur durch die Wärme geschehen, welche durch Leitung der Kohlenmasse übertragen wird. Dies geht nur sehr langsam von statten, wie die Resultate der Steinkohlendestillation in Koksöfen und Retortenöfen der Gasanstalten zeigen.

In der Zeichnung Fig. 4 zeigt die Schnittfläche i him no den Querschnitt der zusam-

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mengesinterten Kohlenmasse; dieselbe wird von ikl ausgehend weiter entgast, während die, Begrenzung m η ο weiter nach oben rückt. In dem Maße, wie unten Koks verbrannt wird, sinkt die ganze Masse nach; im regelmäßigen Betrieb behält die Zone i kl mn ο ihre Lage im Generator bei. Die Kohle im Kern hat eine niedrige Temperatur, dieselbe erreicht oft'kaum 200° C.

ίο Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß in einem Gaserzeuger für backende Kohlen fast die gesamten Produkte der Vergasung an den Wänden hochsteigen, hier wird die Temperatur also sehr schnell steigen. Sieht man in einen solchen Generator hinein, so bemerkt man an der Wand entlang eine sehr schmal rotglühende Ringzone, der übrige Querschnitt ist ganz dunkel.

Die Vergasung nicht backender Kohle in

einem Schachtgenerator bietet keine besonderen Schwierigkeiten, wie die vielfältige Benutzung von Anthrazit- und Koksgeneratoren zur Erzeugung von Kraftgas für Explosionsmotoren zeigt. Hier fallen, wie Fig. 5 zeigt, die beiden Zonen ikl und mn 0 zusammen, d. h. die Verbrennungsgase können im Zentrum des Gaserzeugers ebenfalls hochsteigen und die Kohle im Kerne ebenfalls entgasen. Die Temperaturzone ikl für backende Kohle geht bei Anthrazit und Koks in die flach verlaufende Zone f q über. Der schädliche Einfluß der Generatorwandung auf die niedergehende Beschickung tritt alsdann nicht in dem Maße in den Vordergrund wie bei backenden Kohlen.
Aus dem Gesagten geht hervor, daß diese Kohlen mit Leichtigkeit zu vergasen wären, wenn man die Überführung derselben in Koks oder magere Kohlen durchführen könnte, bevor der Brennstoff in den eigentlichen Gaserzeuger eintritt, oder wenn man das Zusammenbacken nach Möglichkeit verhindern kann. Beide Wege sind mit mehr oder weniger Erfolg versucht worden.

Die vorliegende neue Einrichtung beruht auf dem in den Fig. 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnung veranschaulichten Prinzip, dem Vergasungsraum, d. h. dem eigentlichen Gaserzeuger, das Brennmaterial schon so weit entgast zuzuführen, daß das Zusammenbacken desselben bereits ausgeschlossen ist, dem Vergasungsraum also ein dem Gaskoks ähnliches Material zugeführt wird. Zu dem Zweck wird zur Entgasung der Kohlen, d. h. zu ihrer Überführung in Koks, der Oberteil des Generators in vertikale oder geneigte Teilschächte zerlegt, die dem Vergasungsraum aufgesetzt werden können (Fig. 1, 2, 3, 7, 8 und 9).

Die zur Entgasung nötige Wärme liefern die den Vergasungsraum verlassenden Generatorgase durch direkte Wärmeübertragung an die Kohlen. Da, wie bei backenden Kohlen weiter oben auseinandergesetzt, die Feuergase nur an den Wänden hochsteigen und die Entgasung des Kohlenkernes zum größten Teil nur durch Wärmeleitung durch die Kohlenmasse geschieht, also langsam vonstatten geht, sind die Querschnitte der Teilschächte so zu bemessen, daß die Stärke des Kohlenkuchens im Querschnitt nur eine mäßige ist (unter normalen Bedingungen 20 bis 30 cm), damit auch der Kern des Retorteninhalts in einigen Stunden mögliehst entgast ist.

In der Zeichnung ist ein zur Veranschaulichung der Einrichtung dienender Gaserzeuger schematisch dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. ι den Längsschnitt durch einen viereckigen Generator,

Fig. 2 einen Querschnitt in verkleinertem Maßstabe durch die Teilschächte,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Teilschächte für einen runden Generator,

Fig. 4 und 5 ein Schema zur Veranschaulichung des Vorgangs,

Fig. 6 bis 9 Einzelheiten.

In den Gaserzeuger α gemäß Fig. 1 sind bei der dargestellten Ausführungsform 9 Teilschächte b über dem Entgasungs- oder Verbrennungsraum c eingebaut. Die Teilschächte b werden mit dem Beschickungsraum d durch Füllschlote e verbunden (Fig. 6), welche ringsum Schlitze f für den Austritt der Gase in den Kanal g freilassen, welcher nach außen Rohrstutzen h erhält, von denen hier nur einer gezeichnet ist. Wie die Schnittfigur 3 zeigt, können bei runden Apparaten die Teilschächte b jede beliebige Form, z. B. auch die von Rechtecken, haben. In Fig. 7 ist der Querschnitt gleichförmig, in Fig. 8 ist derselbe unten stetig erweitert und in Fig. 9 abgesetzt. Die Generatorgase als Produkte der Vergasung von Koks verlassen den Räum c mit einer Temperatur von etwa 700 bis 800 ° C. Indem sich dieselben gleichmäßig auf die einzelnen Teilschächte b verteilen und in diesen an den Wänden hochsteigen (I bis n), geben sie ihre Wärme an den Inhalt und an die Wände der Teilschächte ab und entgasen bei dem kleinen Querschnitt derselben die Kohle schon so weit, daß dieser die flüchtigen Bestandteile zum größeren Teil bereits hier entzogen werden. Selbst wenn von ursprünglich in der Kohle enthaltenen 30 Prozent flüchtigen Bestandteilen noch 5 bis 10 Prozent beim Austritt aus den Teilschächten b in dem Brennmaterial verblieben wären, so würde diese koksartige Kohle im Generator doch ohne Schwierigkeiten zu vergasen sein, Zusammensintern würde nicht mehr eintreten. Ob die Teilschächte von oben bis unten gleichen Querschnitt haben können, ob sie unten erweitert oder verengt zu konstruieren sind, hängt in erster Linie von den Eigenschaften der zu entgasenden Kohle bei der Entgasungstemperatur ab; z. B. für Kohlen, die blähen, wäre der

Querschnitt nach unten hin zu erweitern, um ein gleichmäßiges Nachsinken der Beschickung zu gewährleisten.

Der in Koks übergeführte Brennstoff wird je nach der Art der Kohle, den Temperatur- und Druckverhältnissen entsprechend die Teilschächte in mehr oder weniger größeren Stücken verlassen. Beim Übertritt aus den Teilschächten b in den Generator c werden durch die

ίο plötzliche Querschnittserweiterung die Kokskuchen aufgelockert und teilweise auseinanderfallen. Unter den Teilschächten entstehen Hohlräume r, die einer gleichmäßigen Gasverteilung über alle Teilschächte günstig sind.

Die Teilschächte können wie die Gasretorten geformt und zusammengestellt sein, oder, wie in den Figuren angenommen, aus Formsteinen oder gewöhnlichen feuerfesten Steinen aufgebaut sein. Die letzteren haben den Vorteil, daß die Wände infolge ihrer größeren Masse einen großen Wärmespeicher darstellen und infolgedessen einen günstigen Einfluß auf den regelmäßigen Gang des Gaserzeugers ausüben. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Zwischenwände der Teilschächte an einzelnen Stellen zu durchbrechen, damit für die Gase ein Druckausgleich geschaffen wird, der in einigen Fällen nützlich sein kann.
Teilschächte in den Oberteil des Generators einzuhängen oder der Vergasungszone des Generators aufzusetzen, ist zwar bereits bekannt; aber keine der bekannten Anordnungen bezweckt und bewirkt dadurch das, was durch die vorliegende Erfindung bezweckt und bewirkt wird. Bei den bekannten Gaserzeugern werden die Brennstoffe nicht direkt, sondern indirekt durch die Retortenwände nach außen beheizt, infolgedessen wird entsprechend der kleinen Heizfläche und geringen Wärmeleitung der dicken Schamottewandungen nur' wenig Wärme, bei Eisenwandung etwas mehr Wärme auf die Außenfläche des Brennstoffes in den Retorten übertragen, aber der ganze innere Kern des Brennstoffes wird nur nach Maßgabe seiner schlechten Wärmeleitung von außen nach innen zu erwärmt, die Entgasung in den Retorten ist daher der dort niedrigen Temperatur entsprechend gering.

Die Anordnung von Teilschächten in dem Oberteil des Generators für feste Brennstoffe, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, hat dagegen den anderen Zweck und die neue Wirkung, die Heizgase in und durch die Teilschächte zu leiten und hier mit dem Brennstoff in direkte Berührung zu bringen, welcher ihnen nach Maßgabe seiner Teilung und stückigen Beschaffenheit eine entsprechend größere Heizfläche darbietet. Zu dem Zweck werden die Abgase nicht etwa am Unterende, sondern am Oberende der Teilschächte (s. Fig. 1 bis 6, Öffnungen f) abgesaugt, also durch die Teilschächte b hindurchgesaugt. Die in den Teilschächten hochsteigenden Heizgase geben dabei den größeren Teil ihrer Wärme als Nutzwärme an den Brennstoff ab, nehmen unter hochgradiger Vorwärmung und Entgasung desselben dessen Entgasungsprodukte auf und werden dabei in Gegenströmung mit dem abwärts gleitenden Brennstoff aufwärts steigend unter vermehrter Abgabe von Nutzwärme stetig mehr gekühlt, so daß ihre Ausgangstemperatur bis auf ioo° ermäßigt werden kann, wogegen bei der indirekten Beheizung der Teilschächte die Gase mit einer Temperatur von im Mittel 650 ° den Generator verlassen.

Die gegebenenfalls auch bei dieser Einrichtung vorteilhafte, an sich bekannte untere Erweiterung der Schächte (Fig. 8 und 9) bewirkt, in dem unteren Teil der Schächte den Eintritt und die Verteilung der Gase zu erleichtern und die Gase mit höchster Temperatur am längsten mit dem Brennstoff in Berührung zu bringen, dessen Bewegungsgeschwindigkeit im Verhältnis der Verengung des Querschnittes aufwärts stetig zunimmt, im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen, bei denen nur die Luft, von welcher der Brennstoff durchsetzt und umgeben ist, in die Retorten gelangt; dort sich mehr oder weniger staut und nur wenig wirksame Wärmebewegungen vermittelt.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Schachtgenerator für backende Kohle, dadurch gekennzeichnet, daß sein Oberteil in eine Anzahl Teilschächte geteilt ist, die die in ihnen aus der Vergasungszone aufsteigenden Gase und die ihr abwärts zuströmenden Brennstoffe in ebensoviel Teilmassen von entsprechend kleinerem Querschnitt zerlegen. .

2. Schachtgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllschächte (e), die den oberen Beschickungsraum (ä) mit den Teilschächten (b) verbinden, zwischen diesen und sich Öffnungen ff) freilassen, durch die die Gase nach dem Gasabführungskanale strömen.

3. Schachtgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschächte (b) sich nach unten erweitern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.