DE22880C - Wassergasofen für continuirlichen Betrieb - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT. ΥΏ

Bis jetzt bekannte, intermittirend arbeitende Wassergasöfen nach Strong'schem und Löweschem System liefern ein Gas, welches noch ca. 7 bis 8 pCt. Kohlensäure enthält, das einen doppelten Kraftverlust herbeiführt.

Es wird nämlich einmal bei der .Erzeugung des Gases eine Quantität Sauerstoff und Kohle nutzlos verschwendet, wobei sich ein indifferentes Gas bildet, welches bei der Verbrennung des Wassergases mit auf die Verbrennungstemperatur gebracht werden mufs und dadurch den zweiten ' Kraftverlust herbeiführt. Die Ursache der Bildimg der Kohlensäure ist nun folgende: Bei seinem Durchgange durch die glühende Kohle wird bei normalem Verlauf des Processes der Wasserdampf zersetzt, es bildet sich Wasserstoff und Sauerstoff. Letzterer bildet mit der Kohle sofort Kohlensäure, welche aber bei ihrer Berührung mit der Kohle bei genügender Temperatur noch ein Atom Kohle aufnimmt und so zwei Molecule Kohlenoxyd bildet. Hat.nun bei intermittirend wirkenden Oefen, bei denen also die Kohle durch directe Berührung mit der Feuerluft zuerst weifsglühend gemacht wird und dann erst der überhitzte Wasserdampf durchgeleitet wird, die Temperatur der Kohle eine gewisse untere Grenze erreicht, so findet die Zersetzung der Kohlensäure nicht mehr an allen Stellen statt und dieselbe gelangt so zum Wassergas.

Vorliegende Erfindung, bezweckt nun die Construction eines Ofens, bei welchem die Kohle stets auf einer bestimmten Temperatur erhalten bleibt, wodurch jenen Uebelständen vorgebeugt wird. Soll nun der Ofen auch öconomisch arbeiten, so müssen, da die Menge des entwickelten Wassergases in einem bestimmten Verhältnifs steht, zum zugeleiteten Wasserdampf, zum Heizgase und der nöthigen Verbrennungsluft und endlich auch von der Menge der sich bildenden Asche abhängig ist, welche allerdings bei den verschiedenen Kohlensorten variirt, Vorrichtungen angebracht werden, welche dieses V&rhältnifs stets aufrecht erhalten. Diese Anordnung gestattet alsdann nicht allein die Constanz des entwickelten Wassergasstromes zu erhalten, sondern sie erlaubt auch die in jedem Augenblick entwickelte Menge Wassergas zu reguliren.

Der auf Blatt I dargestellte Ofen zur Darstellung von Wassergas entspricht vollständig diesen Ansprüchen. Derselbe besteht aus einem Mantel aus feuerfestem Thon, in welchem eine Reihe Rohre und dachartiger Rinnen, gleichfalls aus feuerfestem Thon, in der in Fig. 1 und 2 ersichtlichen Weise angeordnet sind. Zur Erreichung einer gröfseren Haltbarkeit derselben sind die Zwischenwände AA eingefügt. Der Ofen wird bis oben zu mit gemahlener, jedoch durchaus nicht backender Kohle gefüllt. Um Verluste durch Wärmeausstrahlung zu vermeiden, ist der Mantel ringsum in gemessenen Abständen noch von parallelen Wänden umgeben und der Zwischenraum durch horizontale Scheidewände in der dargestellten Weise in Abtheilungen 1 bis 11 getheilt. An der Kopfseite des Ofens ist eine Gasfeuerung angebracht, deren Feuerbrücke F eine Reihe schlangenförmiger Kanäle e besitzt, Fig. 3.

Aas der Kammer G tritt das Gas durch den Kanal c und die Düsen α in den Feuerraum, während zugleich durch Hähne Ji¹, Fig. 1, Ver-

brennungsluft in die Abtheilung ι eintritt, sich hier und in den Röhren α und β stark erhitzt und endlich^; von der Abtheilung 2 aus durch Düsen b dem Gase entgegen in den Feuerraum tritt. Die Verbrennungsproducte umstreichen die Feuerbrücke, erhitzen dieselbe intensiv und gelangen durch die Thonrohre, y b ε in der durch Pfeile angedeuteten Richtung in den Raum Ji, Fig. 2, und von hier aus in den Schornstein. Auf diesem Wege erhitzen die Gase die die Rohre umgebende Kohle und es bilden sich in der Nähe der Rohre ε Wasserdämpfe, welche von den dachartigen Rinnen ζ aufgefangen und abgeleitet werden. Etwas tiefer, wo die Hitze gröfser ist, scheiden sich Kohlenwasserstoffe aus, die durch Riemen λ abgesogen werden, während durch Rohre γ die Kohlen zum intensivsten Glühen gebracht werden. Zu gleicher Zeit wird von der Vertheilungskammer D, Fig. 3, aus, gespannter Dampf durch Hahn h³, Fig. 1, und Kanäle d und e in die Abtheilung 3 geleitet. Bei seinem Durchgang durch den schlangenförmigen Kanal e der Feuerbrücke F wird -derselbe fast bis zu seiner Zersetzung überhitzt und gelangt in diesem Zustand von 3 aus in die drei über einander liegenden Rinnen η¹, gelangt hier, durch die Kohlen streichend, in die Rinnen η² und die Abtheilung 8 und von hier aus endlich weiter in einen Gasometer. Bei seinem Durchgange durch die glühenden Kohlen findet eine chemische Wechselwirkung statt, indem sich der Wasserdampf zersetzt und der frei werdende Sauerstoff mit der Kohle Kohlenoxydgas bildet. Man erhält also aus einem Volumen Dampf ein Volumen Wasserstoffgas und ein Volumen Kohlenoxydgas. Zur Regulirung der Menge des erzeugten Gases sind sowohl der Feuerraum wie die Abtheilungen 1 und 3 durch verticale Scheidewände s in separate Abtheilungen getheilt und man kann so eine nach der andern derselben aufser Thätigkeit setzen, indem man die zugehörigen Hähne A¹ h² und h^z schliefst. Zugleich mufs alsdann die Abführung ' der Asche verhindert werden, um nicht unverbranntes Material in den Aschenfall gelangen zu lassen. Die in den Fig. i, 4 und 5 dargestellte Anordnung der Aschenabführung gestattet nicht nur ein vollständiges Ausschalten der Abtheilungen, sondern gestattet auch eine öconomische Regulirung der in jeder Abtheilung erzeugten Menge des Gases. Die bei der Erzeugung des Wassergases sich bildende Asche gleitet an den Rinnen und Röhren η¹ und η², β und α herab, gelangt auf die eine Seite des Zellenrades Z und bestrebt durch ihr Eigengewicht dasselbe, nach einer Richtung hin sich zu drehen. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung und damit die Menge der abzuführenden Asche wird jedoch durch ein Eschappement in Verbindung mit einem Pendel regulirt, so dafs die Abführung völlig constant ist und nur von der Länge des Pendels abhängig ist. Das Pendel selbst wird durch ein schweres Gewicht E¹, Fig. 4 und 5, gebildet, das an einem Stahlband befestigt ist. Letzteres geht durch eine Spalte der Welle g der Hemmung und weiter über eine Scheibe JP, welche fest auf der Achse des Dampfabsperrhahnes sitzt. Die Länge des Pendels ist hiermit also von der Stellung des Hahnes und damit von der Dampfzufuhr abhängig gemacht. Giebt man nun der Durchlafsöffnung des Hahnes eine Form derart, dafs sich derselbe proportional mit der Schwingungszahl ändert, und richtet ebenso die der Hähne für Gas- und Luftzufuhr ein, so hat man, indem man in der dargestellten Weise durch Verbindungsstangen k die Stellung dieser von einander abhängig macht, es völlig in der Hand, durch Stellung eines Hahnes die Menge des zu erzeugenden Gases und die Quantitäten der hierzu nöthigen Gase, Dampf, Gas und Luft beliebig zu regeln. Ganz auf dieselbe Weise kann man nun auch diese Arbeit des Ausschaltens von der Stellung des Gasometers abhängig machen und somit von der Menge' des erzeugten Gases. Die Bewegung des Pendels wird in bekannter Weise durch einen gabelförmigen Mitnehmer M auf das Eschappement übertragen. Die mit den erzeugten Gasen abziehende Wärme wird zur Erzeugung des Dampfes nutzbar gemacht, indem dieselbe in Fig. 3 durch ein Schlangenrohr e des Dampferzeugers geleitet werden. Auch können die sich bildenden Kohlenwasserstoffe zur Heizung des Apparates mit Vortheil benutzt werden.

Um nun auch backende Kohle verwenden zu können, hat man nur nöthig, die Rohre und dachartigen Rinnen in einer Reihe vertical über einander anzuordnen, so dafs sich schachtartige Räume bilden, in welchen die Kohle, dem Verbrauch entsprechend, leicht nachsinken kann.

Man kann ferner, wie dieses auf Blatt II dargestellt ist, jene Rohre und Rinnen als Kanäle in einer Mauer anordnen und diejenigen für Zu- und Ableitung der gasförmigen Producte durch kleine Oefmungen mit dem Schachtinnern communiciren lassen.

Da nun aber die in der Verbrennungszone sich bildende Flugasche leicht die Kanäle η² verstopft, so sind dieselben bis zum Aschenfall verlängert und stehen mit dem Schachtinnern durch grofse bogenartige Oeffhungen, wie dies in Blatt II, Fig. 1 und 2, ersichtlich ist, in Verbindung. Je zwei Schachträume A und A¹ bilden zusammen einen Aschenfall B, welcher die Asche auf das Zellenrad Z leitet. . Die Asche selbst gelangt durch jene bogenartigen Oeffnungen in den Aschenschacht.

Um nun schliefslich die Wärme der Feuerluft vollkommen auf die Kohle zu übertragen, kann man die Anordnung der Feuerzüge ybz

ähnlich wie die Wassergaszone treffen, so dafs die Feuerluft durch seitliche Oeffnungen des einen Zuges γ¹ bezw. d¹ oder ε¹ in die Kohle gelangt, diese durchstreicht und durch seitliche Oeffnungen eines zweiten Zuges y² <J² und ε² in diesen und weiter abziehen kann, genau so wie der Dampf in der Wassergaszone. Dies bedingt alsdann die Verwerthung stückiger Kohle. Bei Verwendung klarerer Kohle wird eine Anordnung, wonach die Feuerluft durch Oeffnungen in den Seitenwänden der Feuerkanäle mit der Kohle im Schacht communicirt, übrigens aber nicht durch die Kohle, sondern nur an derselben vorbeistreicht, der Transmission wesentlich Vorschub leisten.

Man kann nun endlich auch den Ofen zum Trocknen und zum Verkoken von Kohle jeder Art, überhaupt aller Substanzen verwenden und hat alsdann nur nöthig, die Temperatur im Ofen entsprechend zu vermindern, was ja durch Regulirung der Menge des Heizgases bewirkt werden kann.

Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Regulirvorrichtung für die Abführung der Asche und für die Zuführung des Dampfes, der Luft und des Heizgases sind die auf den Hahnachsen der Hähne h^l k* und A³ die Scheiben W H* H³ aufgesetzt, welche durch die Verbindungsstangen k und k^l so unter einander gekuppelt sind, dafs sie sich beim Drehen eines Hahnes stets alle zugleich um denselben Winkel drehen.

An einer dieser Scheiben, z. B. H^s, ist dann ein Stahlband st befestigt, welches sich auf der Scheibe aufrollt und, durch einen Schlitz in der Welle g der Hemmung gehend, mit dem Gewicht E des Pendels verbunden ist. Durch Drehen eines der Hähne wird dann die Länge des Pendels verändert.

Das Gewicht E besitzt mm eine Schneide P, welche in der tiefsten Stellung des Pendels, wo also die Hähne schon fast ganz geschlossen sind, auf das federnde Gleitstück i auftrifft, dieses eindrückt und so hinter dasselbe gelangt, so" dafs also das Pendel in seiner schrägen Lage festgehalten wird. Wird dann durch Drehen des Hahnes A^s das Pendel wieder emporgezogen, so setzt sich dasselbe zugleich in Bewegung und sorgt für die regelmäfsige Abführung der Asche.

Bei der Verwendung des Ofens zum Trocknen von Kohle jeder Art, entweder durch directe Feuerluft oder durch überhitzten Wasserdampf, kann man die Gaszu- und Ableitungskanäle völlig weglassen und statt derselben weitere Züge für die Feuerluft anordnen. Statt nun weiter diese Feuerzüge durch geschlossene Röhren zu bilden, kann riian auch eine Reihe über einander liegender und eventuell gegen einander um die halbe Entfernung zweier Züge versetzter, dachförmiger Rinnen anwenden, so dafs die Feuerluft in directe Berührung mit der zu trocknenden Kohle gelangt. - ■:

Schliefslich kann man dann auch die Feuerluft oder den überhitzten Dampf in der Weise durch die nasse Kohle streichen lassen, wie es der Dampf bei der Erzeugung des Wassergases thut. . '

Bei der Trocknung der Kohle durch überhitzten Wasserdampf kann man den durch einen Dampferzeuger gebildeten und durch eine in der Feuerung liegende Schlange überhitzten Dampf von oben her, also in derselben Richtung, in der die Kohle im Trockenofen herabgleitet, durch die Kohle treten lassen und ihn von hier aus, nachdem er sich mit Wasser gesättigt, wieder durch einen Injector absaugen und in die Ueberhitzungsschlange zurückpressen.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   -i. An Apparaten zur Darstellung eines constanten Wassergasstromes die Ueberhitzung des nöthigen Wasserdampfes dadurch, dafs man ihn durch schlangenförmige oder sonst entsprechend gestaltete Kanäle e leitet, die in der Feuerbrücke F des Verbrennungsraumes angeordnet sind.

   2. An jenen Apparaten die schichtenweise Entgasung und Entdämpfung der Kohle dadurch, dafs man die Heizgase, der Bewegung der Kohle entgegen, durch Rohre streichen läfst und die in den einzelnen Schichten sich bildenden Gase durch dachförmige, nach unten gekehrte Rinnen oder Kanäle mit Seitenlöchern sich aufsammeln läfst und sie hier getrennt ableitet.

   3. An jenen Apparaten die Anordnung der Rinnen und Röhren vertical über einander bezw. Anordnung derselben in Form von Kanälen in verticalen Wänden, so dafs schachtartige Räume entstehen, in welchen die Kohle ohne grofsen Widerstand, dem Verbrauch entsprechend, nachsinken kann, wie auf Blatt II dargestellt ist.

   4. An jenen Apparaten die Absaugung der sich bildenden Dämpfe und Gase durch dachförmige Rinnen mit nach unten gekehrter Oeffnung bezw. Röhren mit kleinen Oeffnungen, endlich durch Kanäle in einer Mauer, welche seitlich kleine Löcher be-

   . sitzen.

   5. Die Anordnung der Feuerzüge derart, dafs die Feuerluft von einer Anzahl Rinnen bezw. Kanälen aus die Kohle durchstreicht und nach einer zweiten Serie von Rinnen und Kanälen gelangt, von wo aus sie abziehen kann bezw. dafs die Wände der Feuerzüge Oeffnungen nach den Kohlenschächten erhalten, um die Feuerluft an den Kohlen vorbeistreichen zu lassen und die Wärmetransmission zu vermehren.

   An jenen Apparaten die Abführung der Asche dadurch, dafs man letztere auf die eine Seite eines Zellenrades Z fallen läfst, welches durch das Gewicht der Asche gezwungen wird, sich zu drehen und dieselbe, der Geschwindigkeit des Rades entsprechend, nach unten fallen läfst.
   An jenen Apparaten die Regulirung der abzuführenden Aschenmenge durch Regulirung der Geschwindigkeit des Zellenrades vermittelst einer mit Pendel E versehenen Hemmvorrichtung in der Art, dafs man die Geschwindigkeit der Pendel durch Aenderung seiner Länge regulirt.
   Die Einrichtung, die Länge des Pendels von der Hahnstellung der Zufiufsröhren für Gas, Luft und Wasserdampf abhängig zu machen, im wesentlichen bestehend aus einem das Pendelgewicht E tragenden Bande , welches durch die Achse der Hemmung g, von hier weiter nach einer auf der Hahnachse festsitzenden Scheibe H^% geführt wird, wo es befestigt ist, so dafs beim Drehen des Hahnes dieses Band sich auf der Scheibe aufrollt und somit die Pendellänge verändert.

   9. In Combination mit dieser Einrichtung die Anwendung von Hähnen, deren Durchlafsöffnung eine derartige Form besitzt, dafs sich beim Drehen des Hahnes dieselbe proportional der Schwingungszahl des zugehörigen Pendels ändert.

   10. Die Arretirung des Pendels bei bestimmter Länge, bestehend aus einer mit Nase versehenen Feder i, hinter welche die am Pendelgewicht E befindliche Schneide i^l gleitet, sobald die Länge des Pendels und damit die Stellung der Hähne eine bestimmte Grenze erreicht hat.

   11. Die Anwendung dieses Ofens zum Trocknen und Verkoken von Kohlen jeder Art.

   12. In jenem Apparate die Trocknung der Kohle in der Art, dafs man überhitzten Wasserdampf in abfallenden Zügen durch die Kohle leitet und den gesättigten Dampf von hier aus durch.einen Injector wieder in die Ueberhitzungsschlange zurückdrängt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

   BERLIN. GEDRUCKT IN DER REICHSDRUCKEREI. ,