DE479431C - Verfahren zur Vergasung staubfoermiger, kohlenstoffhaltiger Brennstoffe - Google Patents

Description

• Verfahren zur Vergasung staubförmiger, kohlenstoffhaltiger Brennstoffe Die Vergasung staubförmiger Brennstoffe, also besonders des Kohlenstaubes, d. h. die Erzeugung eines für die verschiedensten Zwecke der Technik verwendbarem. brennbaren Gases aus Kohlenstaub, ist eine der wichtigsten Aufgaben der modernen Gastechnik.
• Die Vergasung des Brennstaubes führt nur dann zum Ziele, wenn dafür Sorge getragen wird, daß einerseits die für die wirtschaftliche Durchführung des chemischen Prozesses erforderlichen Temperaturen ohne besonderen zusätzlichen Wärmeaufwand erreicht und andererseits das bei der günstigsten Temperatur eingetretene chemische Gleichgewicht festgehalten wird, so daß bei der Abkühlung der Gase keine Rückbildung mehr eintreten kann.
• Diese Bedingungen sind durch die bekannt gewordenen Verfahren und Vorrichtungen nicht genügend erfüllt worden, weshalb diese auch keine praktische Bedeutung erlangt haben.
• Vorliegende Erfindung stellt eine Lösung der Aufgabe dar, welche den im vorstehenden genannten Forderungen gerecht wird und dies mit verhältnismäßig einfachen Mitteln erreicht.
• Das Verfahren ist folgendes: Ein Teil des Brennstoffes wird in einer Kammer, beispielsweise nach Art der bekannten Kohlenstaubfeuerungen, mit Luft oder Sauerstoff verbrannt, so daß der darin enthaltene Kohlenstoff unter Wärmeentwicklung zu Kohlendioxyd oxydiert und ein Gasstrom von hoher Temperatur entsteht. Der übrige Brennstoff (Kohlenstaub) wird im an sich bekannten Gegenstrom zum Hauptgasstrom geführt, aber so, daß er ihm möglichst viel Wärme entzieht und sich selbst möglichst stark erwärmt. Hat dieser Brennstoff die gewünschte Temperatur erreicht, so tritt er in. einer Temperaturzone, die am besten über i 4oo° abs. liegen soll, in den Hauptgasstrom ein, vermischt sich mit diesem unter starker Wirbelbewegung und nimmt dessen Richtung an. Es erfolgt hierauf die Reduktion des im Hauptgasstrom enthaltenen Kohlendioxyds durch den eingebrachten Kohlenstoff zu Kohlenoxyd unter Wärmebindung. Die Reduktion wird durch besondere Vorkehrungen so beschleunigt, daß sie bei ungefähr i 3oo° abs. oder mehr beendet ist. Bei dieser- Temperatur ist nämlich das chemische Gleichgewicht des Gemisches so beschaffen, daß alles Kohlendioxyd zu Kohlenoxyd reduziert ist, d. h. also, daß ioo Kohlenoxyd und o % Kohlendioxyd vorhanden sind. Der Wirkungsgrad der Vergasung ist in diesem Punkte theoretisch = i, praktisch liegt die zur Erreichung dies günstigsten Wirkungsgrades erforderliche Temperatur noch wesentlich höher. - Hinter dieser Zone mit etwa i-3oo° abs. wird dem Gasstrom dann so viel Wärme pro Zeiteinheit entzogen, daß das chemische Gleichgewicht einfriert. Es geschieht dies dadurch, daß. das Gas in sehr kurzer Zeit von ungefähr r 3oo° abs. auf ungefähr 7oo bis 8oo° abs. abgekühlt wird. Unter 7oo bis -8oo° abs. tritt keine wesentliche Änderung des chemischen Gleichgewichtes mehr ein.
• Die Wärmeentziehung erfolgt einerseits durch die Wärmeabgabe an den sich dem Hauptgasstrom entgegenbewegenden Brennstoffstrom, anderseits durch Einbau geeigneter Vorrichtungen zum Entziehen der Wärme in den Hauptgasstrom, z. B. eines Dampferzeugers, überhitzers o. dgl., oder durch Einführen wärmeaufnehmender Stoffe. Zweckmäßig wird die Anordnung so getroffen, daß der Brennstoffstrom den Hauptgasstrom einhüllt.
• Die Reduktion des Kohlendioxyds durch Kohlenstoff zu Kohlenoxyd kann in bekannter Weise beschleunigt werden, durch Herstellung verstärkter Wirbelbewegung im Gasstrom oder durch Einführung geeigneter Katalysatoren.
• Die Bewegung des Hauptgasstrornes erfolgt am besten in einem gut isolierten, feuerbeständigen Schacht, der beispielsweise senkrecht steht, von unten nach oben. Die Bewegung des Brennstoffes im Gegenstrom zum Hauptgasstrom unter Wärmeaufnahme des ersteren erfolgt derart, daß der Brennstoff am Umfange des Schachtes in entgegengesetzter Richtung zum Gasstrom eingeblasen wird und durch seine lebendige Kraft sowie seine Schwere sich an den Schachtwandungen entlang konzentrisch zum Gasstrom nach unten bewegt. Um diesen Vorgang zu erleichtern, kann auch ein feuerfestes Rohreingebaut werden, welches den Hauptgasstrom von dem ihn umgebenden Brennstoffstram trennt und die Wärmeübertragung vermittelt. Dieses Rohr endet dann in der Gegend der Zone von etwa r loo° abs. Statt dessen kann auch eine Reihe von aus feuerfesten Stoffen gebildeten Kanälen angeordnet werden, die den Schacht umgeben und in denen der Brennstoffstrom sich vorwärts bewegt. Der Brennstoff kann auch statt in genau dem Gasstrom entgegengesetzter Richtung in bekannter Weise unter einem gewissen Winkel zu diesem eingeblasen werden, so daß er sich in Schraubenlinien in dem in diesem Falle am besten kreisrunden Schacht bewegt. Die--e Form der Bewegung kann auch zwangläufig gestaltet werden, indem der Brennstoff in schraubengangartigen Führungen um den Hauptgasstrom herumgeführt wird.
• Das Einblasen des Brennstoffes wird in b.e. kannter Weise entweder dadurch bewerkstelligt, daß der Brennstoff selbst unter Druck gesetzt wird und infolge dieses Druckes ähnlich wie eine Flüssigkeit aus geeigneten Mundstücken (Düsen) ausfließt, oder mit Hilfe verdichteter Luft oder indifferenter Gas<: nach Art der Strahlgebläse.
• Es sei noch bemerkt, daß das Verfahren natürlich nicht an die angegebenen Temperaturen streng gebunden ist, sondern, wenn auch diese für den Regelfall als die günstigsten anzusehen sind, in manchen Fällen auch bei anderen Wärmegraden durchgeführt *werden kann. Auch sind die angegebenen Temperaturen theoretische, die wirklich erforderlichen Temperaturen liegen noch erheblich höher.
• Unter Brennstoffen im Sinne der Erfindung sind naturgemäß auch beispielsweise bituinenhaltige Gesteinsarten, wie ölschiefer, oder auch Gemenge von solchen mit Kohle zu verstehen.
• In der Zeichnung (Abb. z und 2) ist ein Gaserzeuger dargestellt, welcher zur Durchführung des Verfahrens dienen soll. Der Schacht gliedert sich in drei Hauptabschnitte oder Zonen, nämlich die Oxydationszone, die Reduktionszone und die Einfrierzone. Zur ersteren gehört der gekühlte Brenner a und der untere Teil des Schachtes b mit Schlakkenabführurig, in welchem fein Teil des staubförmigen Brennstoffes mit Luft gemischt verbrannt wird und der nach oben gerichtete Gasstrom entsteht. Zum Einblasen von Wasserdampf ist eine Düse c vorgesehen. Die Reduktionszone beginnt da, wo die um den Schacht herum angeordneten Kanäle d, durch welche der übrige Brennstoff in den Hauptgasstrom eingeführt wird, in das Schachtinnere münden. Zur Reduktionszone gehören ferner die Prellflächen e und das erforderlichenfalls anzubringende Gitter f (Katalysator) aus sehr feuerbeständigem Stoff. Unmittelbar darüber beginnt die Einfrierzone. Diese enthält insbesondere eine Vorrichtung zum Entziehen der Wärme g, beispielsweise im Wasserrohrkessel oder einen @b:rhit7er-Sie w?rd seitlich begrenzt durch die wärmedurchlässigen Wandungen der Kanäle d aus feuerfestem Stoff, durch welche dem Hauptgasstrom Wärme entzogen wird. Der von oben kommende Brennstoff tritt durch das Rohr h in den Ringraum (Düsenkasten) i und von dort durch Düsen k in die Kanäle d. Diese 1-!'innen parallel zur Schachtachse laufen oder aber in Schraubenwindungen um diese. Das erzeugte Generatorgas wird durch das Rohr l abgeführt, die Schlacken durch die öffnung m.

Claims (1)

1. PATL.NTANSPILÜCFIL: r. Verfahren zur Vergasung staubförmiger, kohlenstoffhaltiger Brennstoffe, bei welchem ein Teil des Brennstoffes zu Kohlendioxyd verbrannt und der andere Teil dem entstandenen Gasstrom zwecks Reduktion des Kohlendioxyds zu Kohlenoxyd in entgegengesetzter Richtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktionsbrennstoff vor der Vermischung mit dem Gasstrom im Gegenstrom zu diesem geführt wird und ihm '\.Värme ,entzieht, bis er sich in einer über r 3oo° abs. liegenden Temperaturzone mit ihm vereinigt und seine Richtung annimmt, worauf die Reduktion des im Gasstrom enthaltenen Kohlendioxyds bei einer möglichst nicht unter z 3oo° abs. liegenden Temperatur erfolgt und dann durch starke Wärmeentziehung das chemische Gleichgewicht ungefähr i 3oo° abs. eingefroren wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der sich entgegengesetzt dem Hauptgasstrom bewegende Brennstoffstrom entweder mit diesem in unmittelbarer Berührung steht oder durch eine feuerbeständige, zur Wärmeübertragung geeignete Wand von ihm getrennt ist. 3. Verfahren nach Anspruch i und z_ dadurch gekennzeichnet, daß der dem Hauptgasstrom zuzuführende Brennstoffstrom den Hauptgasstrom umhüllt. a. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter Nutzbarmachung der fühlbaren Wärme des Brenngases die Wärmeentziehung durch solche Wärmeaustauscher erfolgt, welche , die Wärmeentziehung rasch durchführen. 5. Verfahren nach Anspruch i bis dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoffstrom in an sich bekannter Weise unter irgendeinem Winkel zum aufsteigender. Gasstrom, beispielsweise auch schraubenförmig um diesen, geführt wird. 6. Gaserzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i mit Einführung des Brennstaubes und der Vergasungsmittel unten und Abzug des Gases oben, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einführung des Brennstoffes in die Reduktionszone und zur Vorwärmung desselben den Schacht umgebende Kanäle, denen der Brennstoff durch das Rohr (h), den Düsenkasten (i) und die Düsen @(k ) zugeführt wird, und ferner zur Wärmeentziehung in der Einfri@erzone die Wärmeaustauschvorrichtung (g) und die wärmedurchlässigen Wandungen der Kanäle (d vorgesehen sind. BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI