DE911313C - Einrichtung zur Vergasung staubfoermiger oder feinkoerniger Brennstoffe - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Vergasung staubförmiger oder feinkörniger Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Vergasen staubförmiger oder feinkörniger Brennstoffe in der Schwebe mittels vorerhitzter Luft und vorerhitzten Wasserdampfes.
• Nach der Erfindung wird erstrebt, die Reaktion zwischen den festen und den gas- bzw. dampfförmigen Medien in einem möglichst kleinen Raum durchzuführen. Die bisher bekannten Vorschläge zielten demgegenüber darauf ab, den Reaktionsraum zu vergrößern oder in die Länge zu ziehen; man ging dabei von der irrigen Vorstellung aus, daß schon eine Verlängerung der Berührungszeit genüge, um den Kohlenstoff des Brennstaubes weitgehend zu vergasen. Tatsächlich wird aber der Vergasungsvorgang durch Erhöhung der Temperatur viel stärker beeinflußt als durch Erhöhung der Reaktionszeit. Die Erfindung zeigt einen Weg zur Entwicklung einer Vergasungseinrichtung, bei der die Reaktion bei sehr hohen Temperaturen oder unter hoher Wärmekonzentration durchgeführt werden kann, so daß auf kleinem Raum nicht nur eine große Vergasungsleistung erreicht wird, sondern auch eine weitgehende oder praktisch vollständige Vergasung des zugeführten Kohlenstoffes.
• Die Einrichtung zum Vergasen staubförmiger oder feinkörniger Brennstoffe mittels Sauerstoffes und Wasserdampfes ist so ausgebildet, daß die Reaktionsräume, in die das Reaktionsgemisch durch Düsen eingeblasen wird, in einen vorzugsweise kugel- oder birnenförmigen Gassammelraum in dessen waagerechter Äquatorialebene einmünden, von der aus der Gassammelraum symmetrisch nach oben und nach unten in gleichachsig zueinander liegende Austrittsöffnungen kleineren Querschnitts übergeht, wobei die Düsen für das Einführen des Reaktionsgemisches mit gleichem Abstand voneinander entweder in einer durchlaufenden ringförmigen oder in je einer der Eintrittsstelle zugeordneten nischenartigen, den Reaktionsraum bildenden Vertiefung der Wandung angeordnet sind.
• Durch diese neuartige grundsätzliche Ausbildung der Vergasungseinrichtung wird eine sehr hohe Wärmekonzentration im Reaktionsraum erreicht. so daß die Umsetzung des festen Kohlenstoffes mit den gasförmigen Reaktionsteilnehmern mit großer Geschwindigkeit und praktisch vollständig vor sich geht. Die nicht vergasten Reste des Brennstaubes (Asche) sinken im Gassammelraum ab und werden. vom Boden der Kammer abgezogen, während das Gas senkrecht nach oben, also entgegen der Fallrichtung der Staubanteile abgeht. Die Reaktion geht in allen Zonen der Vergasungseinrichtung in gleicher Weise vor sich, d. h. die einzelnen Brennstoffeintritte werden weder örtlich überlastet noch ungenügend ausgenutzt. Baulich hat die erfindungsgemäße Lösung den wesentlichen Vorteil, daß die ganze Einrichtung aus vergleichsweise einfach herzustellenden Bauteilen zusammengebaut werden kann.
• Die Reaktionsteilnehmer «erden in die Reaktionsräume und von dort in den Gassammelraum durch eine Reihe von düsenartigen Einrichtungen eingeführt. Diese liegen in einer Ebene und können daher erfindungsgemäß durch eine Ringleitung verbunden werden, von welcher die vorzugsweise hoch vorgewärmten Vergasungsmittel in regelbarem Strom jeder einzelnen Eintrittsstelle zuströmen. Der zu vergasende Brennstaub wird vorteilhaft jeder Eintrittsstelle durch eine besondere, etwa mechanische Einrichtung, z. B. eine Förderschnecke, zugeleitet. Es ist also möglich, die Menge der Vergasungsmittel und des Brennstaubes an jeder Eintrittsdüse zu beherrschen und dadurch die Reaktion in allen Reaktionsräumen des Vergasers in gleichem Ausmaß herbeizuführen.
• Vorteilhaft wird die aus feuerfestem =Material bestehende Wand des Gassammelraumes außen durch einen Kühlmantel gekühlt. Wand und Kühlmantel haben im Bereich der Eintrittsdüsen nach außen gerichtete Fortsätze, an welchen der bzw. die Flansche für die Zuführeinrichtungen vorgesehen sind.
• Am Boden wird der Gassammelraum mit einer gleichachsig zur Symmetrieachse liegenden Aschenabzugsöffnung versehen, die vorteilhaft einen wassergekühlten Kragen besitzt und in einen feststehenden senkrechten Kühlmantel übergeht, in welchem ein wassergekühlter, drehbarer Zylinderkörper so angeordnet ist, daß ein verhältnismäßig schmaler Zwischenraum verbleibt, in dem die Kühlung der von oben nach unten rutschenden Asche erfolgt. Der drehbare Zylinderkörper wird vorzugsweise mit einem kegeligen Kopfstück versehen und kann an seinem Mantel Brechleisten erhalten, um etwa zusammengefrittete Schlackenschlampen zu zerkleinern. Ein weiteres Merkmal des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der Gassammelraum zusammen mit den Düsen unabhängig von der Austrageeinrichtung für die Asche abgestützt und die gasdichte Verbindung zwischen beiden durch den an die Aschenaustrageöffnung sich anschließenden Kühlmantel hergestellt wird, der an die ringförmige, dünnwandig ausgebildete und bewegliche Abdekkung der Aschenaustrageeinrichtung angeschlossen wird. Die Abdeckplatte wirkt dabei als Kompensator zum Ausgleich von Dehnungsdifferenzen zwischen dem eigentlichen Vergaser und der Aschenaustrageeinrichtung.
• Die Höhe des Aschenaustragemantels wird so gewählt, daß die Asche beim Durchgang durch den ringförmigen Zwischenraum in genügender Weise gekühlt wird.
• In der Zeichnung ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vergasungseinrichtung in einem senkrechten Schnitt dargestellt.
• Mit i ist der Gassammelraum bezeichnet, welcher aus einem halbkugelförmigen Teil 2 und einer sich daran anschließenden, etwa konischen Erweiterung 3 besteht. Der Gassammelraum wird gebildet von einem feuerfesten Mauerwerk q., etwa aus Silika- oder Magnesitsteinen oder einem anderen geeigneten Material, welches in einem Doppelmantel 5 angeordnet ist, der zum Durchleiten eines Kühlmittels (Wasser) eingerichtet ist. In einer zur Mittelachse 6 des Gassammelraumes senkrechten Ebene sind eine Reihe von kegeligen Nischen 7 vorgesehen, die symmetrisch zur Achse 6 angeordnet sind. Die Nischen werden gebildet von feuerfestem Mauerwerk 8, welches in radialen Fortsätzen 9 des Kühlmantels 5 liegt. An das feuerfeste Mauerwerk 8 schließt sich außen eine Düse io an, in welcher die Vergasungsmedien (hoch vorgewärmte Luft bzw. Sauerstoff und Dampf) mit dem Brennstaub in Berührung kommen. Die Vergasungsmedien werden durch die feuerfest ausgekleideten Rohrleitungen i i zugeführt, die von einer Ringleitung 12 ausgehen und mit Einrichtungen zur genauen Einstellung der durchströmenden Menge der Vergasungsmedien versehen sind.
• Der Brennstaub wird jeder Vergasungsstelle getrennt durch je eine Förderschnecke 13 zugeleitet, die den Staub in ein senkrechtes Fallrohr 14. abgibt, von welcher er durch die Leitung 15, gegebenenfalls unter Mitwirkung eines Teilstromes kalter bzw. mäßig vorgewärmter Vergasungsmedien, an die gekühlte Düse io gefördert wird. Der Brennstaub kommt aus den Vorratsbunkern 16.
• In dem Mantel des Gassammelraumes können Öffnungen 17 zur Überwachung der Vorgänge innerhalb desselben vorgesehen werden.
• Das erzeugte Nutzgas wird durch eine symmetrisch zur Achse 6 liegende Deckenöffnung 18 abgezogen, an die sich ein von dem Kühlmantel gebildeter Teil ig anschließt, in welchem die Temperatur der Gase etwas erniedrigt wird. Die Gase treten dann in eine Kammer 2o ein, in die unter Umständen durch die Öffnungen :2i kaltes Gas zwecks Kühlung der Gase eingeleitet werden kann. Die kegelige untere Erweiterung 3 des Gassammelraumes i begrenzt die AschenaustrageöffnUng 22, an «-elche sich ein gekühlter Kragen 23 anschließt. An letzterem ist der Kühlmantel 24 befestigt, in welchem drehbar ein zylindrischer gekühlter Körper 25 angeordnet ist. Der kegelige Kopf 26 des Teiles 25 bildet mit den benachbarten Schrägflächen des gekühlten Kragens 23 eine Brecheinrichtung zur Zerkleinerung von Aschenklumpen.
• Der Zylinderkörper 25 steht auf einer drehbaren Schüssel 27, deren innere Verzahnung mit einem über die Welle 28 angetriebenen Antriebsritzel 29 kämmt. Die Asche wird aus der Schüssel 27 mittels einer Schaufel 30 in das Fallrohr 31 gefördert, an welches sich das als Schleuse ausgebildete Sammelgefäß 32 anschließt.
• Wesentlich für die Ausbildung des Gassammelraumes i ist die symmetrische Anordnung der Eintrittsdüsen für die Reaktionsmedien, der die Wärme reflektierenden Wandfläche und des Gas- und des Aschenaustrittes. Vorteilhaft erhält der Raum i eine solche Form, daß die Wärme von den Wandflächen möglichst auf einen Punkt in der Mitte der Kammer i reflektiert wird. Die Anzahl der Düsen und der Durchmesser des Kreises, auf dem sie angeordnet sind, richtet sich nach der geforderten Vergasungsleistung. Die Düsen selbst und die zu ihnen gehörige Einrichtung können für sich hergestellt und in der erforderlichen Weise mit einem Gassammelraum der gewünschten Abmessungen verbunden werden, d. h. sie sind auch für Vergasungseinrichtungen verschiedener Größe brauchbar.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Vergasung staubförmiger oder feinkörniger Brennstoffe in der Schwebe mit Luft (Sauerstoff) und Wasserdampf, bei der das Reaktionsgemisch durch Düsen in mehrere Reaktionsräume eingeblasen wird., dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsräume in einen vorzugsweise kugel- oder birnenförmigen Gassammelraum in dessen waagerechter Äquatorialebene einmünden, von der aus der Gassammelraum symmetrisch nach oben und nach unten in gleichachsig zueinander liegende Austrittsöffnungen kleineren Querschnitts übergeht, wobei die Düsen für das Einführen des Reaktionsgemisches mit gleichem Abstand voneinander entweder in einer durchlaufenden ringförmigen oder in je einer der Eintrittsstelle zugeordneten nischenartigen, den Reaktionsraum bildenden Vertiefung der Wandung angeordnet sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsdüsen für das Reaktionsgemisch und der Brennpunkt der Wärmerückstrahlung von den Gassammelraumwänden in derselben Ebene liegen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten des Reaktionsgemisches, nämlich die gas- bzw. dampfförmigen Reaktionsteilnehmer und der Brennstaub den einzelnen Eintrittsdüsen getrennt regelbar zugeführt werden. q..
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassammelraum von einem mit feuerfestem Material ausgekleideten Kühlmantel umschlossen ist, der radiale, gekühlte Befestigungsstutzen für die Zuführmittel der Reaktionsteilnehmer besitzt.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß sich an die gleichachsig zur Symmetrieachse im Boden des Gassammelraumes liegende Aschenabzugsöffnung ein senkrechter, wassergekühlter Schacht anschließt, in dem ein gekühlter Zylinderkörper drehbar angeordnet ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassammelraum und die Aschenaustrage- und -kühleinrichtung unabhängig voneinander abgestützt sind.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Kühlzylinder auf einer drehbar gelagerten Austrageschüssel auflagert, welche ihrerseits in an sich bekannter Weise von einer gasdichten, sich an das untere Ende des gekühlten Schachtmantels anschließenden Abdeckung umgeben wird, deren obere, die Verbindung mit dem Schachtmantel herstellende Anschlußringplatte als dünnwandige Kompensatorplatte für die Aufnahme der Dehnungsdifferenzen zwischen dem Gassammelraum und dem Schüsselgehäuseboden dient. B. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauhöhen des äußeren feststehenden Kühlschachtes und des zentralen, drehbaren Kühlzylinders so gewählt sind, daß eine genügende Kühlung der Asche bei ihrem Durchgang durch den ringförmigen Zwischenraum erzielt wird.