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Verfahren und Vorrichtung zur Trocknung von Brennstoffen mit Dampf.
Die Trocknung sehr feuchter Brennstoffe, wie z. B. Torf oder sehr feuchter Braunkohle
ist bisher eine praktischwirtschaftlich noch nicht gelöste Frage, weil die zur Trocknung
aufzuwendenden Brennstoffmengen bedeutende sind und sich die Entfernung des Wassers
auf anderem Wege teils als zu umständlich, teils als zu kostspielig erweist.
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Wirtschaftlich kann die Trocknung nur dann durchgeführt werden, wenn
der bei der Trocknung entstehende Dampf zu irgend einem Zwecke ausgenutzt wird (als
Antriebs- oder Heizmittel). Zu diesem Zwecke müßte aber die Übertragung der Wärme
der Heizgase etwa durch eine Rohrgruppe, welche sich in einem geschlossenen Kohlenbunker
befindet, stattfinden und da die Wärmeleitung der festen Kohlenstücke eine sehr
schlechte ist, würde die Leistung pro m2 Heizfläche so ungenügend werden, daß dieses
Verfahren wirtschaftlich nicht standhalten könnte.
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Es ist bekannt, die Trocknung von Brennstoffen durch heiße Gase vorzunehmen,
welche durch den körnigen Brennstoff hindurchgeleitet werden. Es können dies Abgase
sein oder auch nutzbare Gase (Heizgase), welche in heißem Zustande den Trockenbunker
durchströmen. Dabei kann die Erwärmung dieser Gase auf die gewünschte Temperatur
in bekannter Weise durch einen mit feuerfesten Steinen ausgemauerten Überhitzer,
der durch Verbrennung eines Teiles der Heizgase oder durch eine andere Feuerung
angeheizt wird, bewirkt werden.
Bei allen diesen Verfahren wird
aber der aus dem Brennstoff entweichende Wasserdampf mit Gasen gemischt, so daß
er nicht leicht nutzbringend verwertet werden kann.
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Aus dem Patent 343048 der A. G, für Brennstoffvergasung mit dem Zusatzpatent
345490 ist es ferner bekannt, Dampf im Kreislauf durch einen Überhitzer und durch
den feuchten Brennstoff zu schicken, wodurch der Brennstoff getrocknet und ein Dampfüberschuß
erzeugt wird, der für den Feuerungsbetrieb selbst oder anderwärts verwertet werden
kann. Dabei ist jedoch nur an geschlossene Dampfüberhitzer, bei denen die Wärmeübertragung
durch Heizflächen hindurch stattfindet, und an in Dauerbetrieb stehende Anlagen
gedacht.
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Die neue Erfindung beruht nun darauf, den Dampfüberhitzer durch die
Verbrennungsgase des getrockneten Brennstoffes selbst auf so hohe Temperaturen zu
überhitzen, wie dies bei geschlossenen Dampfüberhitzern kaum möglich ist, weil dies
die hierfür gewöhnlich angewendeten eisernen Rohre nicht aushalten. Gemäß der neuen
Erfindung erfolgt vielmehr der Betrieb der Anlage durch abwechselndes Warmblasen
zum Zwecke der Beheizung des Dampfüberhitzers und durch darauffolgendes Dampfeinleiten
zum Zwecke der Trocknung des Brennstoffes, also im Wechselbetrieb, etwa so wie das
abwechselnde Warmblasen und Gasen bei Wassergas-Generatoren üblich ist. Dies bringt
den Vorteil mit sich, daß mit Steinen ausgesetzte (offene) Dampfüberhitzer verwendet
werden können, bei welchen die Wärme von der glühenden Oberfläche direkt auf den
Dampf übertragen wird, so daß Teriiperaturen von 70o bis über iooo° erzielt werden
können. Dadurch bringt der überhitzte Dampf so viel Wärme mit sich, daß der in dem
genannten Patent 343048 genannte Kreislauf durchaus nicht immer notwendig ist. In
diesem Patente ist ein etwa 20maliger Kreislauf des Dampfes vorgesehen, weil eben
bei diesem Verfahren die Überhitzung nur gering sein kann. Nach der vorliegenden
Erfindung hingegen braucht die Zirkulation des Dampfes, wenn eine solche überhaupt
erforderlich ist, nur wenigemale zu erfolgen, wobei auch sehr feuchte Brennstoffe
genügend getrocknet werden können. In günstigen Fällen braucht eine Zirkulation
überhaupt nicht einzutreten und genügt ein einfache; Einleiten des Dampfes in den
Überhitzer und durch den feuchten Brennstoff, um diesen zu trocknen und dabei Dampf
zu gewinnen, der beliebigen Verwendungen zugeführt werden kann.
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Abb. i zeigt als Beispiel die Trocknung eines Brennstoffes (z. B.
Torf) unter Gewinnung von Dampf. Der Trockenschacht r steht liier in unmittelbarer
Verbindung mit der darunter befindlichen Feuerung, die in beliebiger Weise als Planrost,
Schachtrost, Treppenrost oder, wie in Abb. i angenommen, als Generatorfeuerung ausgebildet
ist; bei ii tritt Luft ein, die im Generator 5 oder in der hier angeordneten beliebigen
Feuerung Kohlenoxyd entwickelt, das durch Einblasen von Oberluft bei 15 verbrannt
wird. Die Wärme wird im Dampfüberhitzer (Regenerator) 4 aufgespeichert und die abgekühlten
Abgase entweichen bei 6 durch die geöffnete Schornsteinklappe. Durch den doppelt
verschließbaren Fülltrichter 2 wird der feuchte Brennstoff regelmäßig nachgefüllt.
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Sobald der Überhitzer 4 genügend heiß ist, wird die Klappe 6 geschlossen
und der Dampfabgang 13 geöffnet und durch den Dampfzutritt 23 Dampf eingeleitet.
Dieser überhitzt sich in 4, durchstreicht den feuchten Brennstoff bei i, verdampft
das Wasser von dort und der auf diese Weise bedeutend vermehrte Dampf tritt durch
13 zu einer beliebigen Verwendungsstelle aus, beispielsweise kann er zum Betrieb
einer Abdampfturbine benützt werden.
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Ist das einfache Durchstreichen des Dampfes nicht genügend, so kann
durch den Gassauger Dampf aus i abgesogen und bei 9 im Kreislauf wieder in den Loberhitzer
geblasen werd(-n. In diesem Falle kann auch das Zuführen von frischem Dampf bei
23 entfallen. -Ist der Brennstoff sehr feucht, so wird er in 5 verbrannt werden
müssen, um das ganze Wasser in i zu verdampfen; dann stellt das vorliegende Verfahren
ein Mittel dar, um aus st hr feuchten Brennstoffen, wie z. B. Torf mit $o Prozent
Wasser, Dampf zu erzeugen, ohne einen Dampfkessel zu benötigen. Ist der Brennstoff
jedoch weniger feucht, so bleibt in der Feuerung 5 ein Überschuß von getrocknetem
Brennstoff. der durch die Türe 24 in glähendem Zustande, oder durch eine weiter
oben liegende Türe 25 in kälterem, nur getrockneten, entgastem oder halbentgastem
Zustande entnommen werden kann.
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Abb. 2 zeigt eine andere Anordnung einer nach dem Verfahren arbeitenden
Anlage. Das Trockengut befindet sich in der Kammer zweckmäßig auf einem Schrägrost,
es wird durch den Fülltrichter 2 eingefüllt und kann nach vorgenommener Trocknurg
durch die dicht schließende Türe 3 abgezogen werden. An diese Trockenkammer ist
mit 2 Röhren der Regenerator 4 angeschlossen, der mit feuerfesten Steinen ausgesetzt
ist und durch die Rostfeuerung 5 oder durch irgendeine andere Feuerung (am zweckmäßigsten
Gasfeuerung) geheizt wird. Während des Heizens entweichen die Abgase durch den Schornstein
6. Sobald der Regenerator genügend erhitzt ist, wird der Schornstein 6 dicht abgeschlossen
und ebenso die Türe 7 der Feuerungsanlage 5 oder bei Gasfeuerung die Gas- und Lufteinlaßventile
dicht
verschlossen und es wird nun eine Bewegungsvorrichtung 8, z. B. ein Gassauger oder
Dampfstrahler, in Betrieb gesetzt.
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. Die im Regenerator 4 befindlichen Verbrennungsgase und die in der
Trockenkammer i befindliche Luft treten nun einen Kreislauf an, vom Regenerator
4 durch das Rohr g und durch das Trockengut in i durch die Bewegungsvorrichtung
8 nach dem Regenerator 4 zurück. Dabei wird durch die heißen Gase in i Dampf entwickelt,
so daß der Druck in der ganzen Anlage zunimmt, wenn das Dampfventil io geschlossen
bleibt. Wird es jedoch geöffnet, so entweicht zunächst ein Gemisch von Abgasen,
Luft und Dampf. Allmählich werden jedoch durch die in i entstehende große Menge
Dampf die ganze Luft und auch di: Abgase in 4 verdrängt, so daß schließlich aus
io reiner Dampf entweicht. Dieser kann nun in beliebiger Weise nutzbar gemacht werden,
sehr zweckmäßig durch Anschluß einer Abdampfturbine; je nach der Geschwindigkeit
des Kreislaufes kann er auch in überhitztem Zustande aus ro austreten.
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Die Ableitung des überschüssigen Dampfes braucht nicht gerade an dieser
Stelle zu erfolgen,- sie kann äuch beispielsweise durch Anschluß eines Rohres an
g erfolgen, wobei der Überschußdampf hoch überhitzt gewonnen wird. Die Wärmeausnützung
für die Dampfüberhitzung ist dabei eine viel bessere und die Temperatur des überhitzten
Dampfes kann viel höher gesteigert werden als in den gewöhnlichen geschlossenen
Dampfüberhitzern mit Schlangenröhren, die nur eine bescheidene Temperatur aushalten.
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Da das Verfahren wegen des zeitweise erforderlichen Anheizens des
Dampfüberhitzers 4 ein ununterbrochenes ist und der Dampfüberhitzer zweckmäßig mit
Heizgasen zu beheizen ist, eignet sich das Verfahren besonders für Gasgeneratoren
mit Wechselbetrieb (Wassergas, Döppelgas, Trigas). In diesem Falle wird der Überschußdampf
zweckmäßig für den Generatorbetrieb verwendet und er kann hier, wie oben erwähnt,
in hoch überhitztem Zustande angewendet werden. Die Trocknung des Brennstoffes kann
dabei durch den überhitzten Dampf in dem Fülltrichter des Generators vorgenommen
werden, so daß kein eigener Trockenbunker erforderlich ist.
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Das Verfahren kann beispielsweise in einer Vorrichtung ausgeführt
werden, welche in Abb. 3 dargestellt ist. Der feuchte Brennstoff befindet sich im
Fülltrichter 2, der durch das Rohr g mit dem Dampfüberhitzer in Verbindung steht
und anderseits eine Rohrverbindung mit der Vorrichtung 8 besitzt. In der Zeichnung
ist angenommen, daß es sich um einen Doppelgasgenerator handelt. Es befindet sich
dann in ja Koks, in der darüber befindlichen Schwelretorte die getrocknete
Kohle, die dort entgast wird. Beim Warmblasen durch das Rohr ir entweichen die Heizgase
durch den geöffneten Schieber i2 zum Dampfüberhitzer 4, nachdem sie durch Oberwind
von 13 her verbrannt wurden. Die Abgase entweichen durch 14 in den Schornstein.
Sobald die Anlage genügend warm geblasen ist, werden 11, 12 und 14 geschlossen und
die Vorrichtung 8 in Tätigkeit gesetzt. Die in 4 befindlichen Verbrennungsgase kreisen
nun in hoch überhitztem Zustande durch das Rohr g, den Fülltrichter 2, den Ventilator
8, zum Überhitzer 4 zurück. Dabei entsteht in 2 aus dem feuchten Brennstoffe Dampf,
der zufolge der Volumvermehrung durch das Rohr io, anfänglich gemischt mit den Abgasen,
später, sobald diese verdrängt sind, in reinem Zustande, in den Generator ja gelangt
und als Doppelgas durch das Entnahmerohr 15 entweicht. Sobald der Dampfüberhitzer
4 zu weit abgekühlt ist, wird wieder, wie vorher erörtert, warm geblasen.
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Im Fülltrichter 2 Abb. 3 würde bei diesem Vorgange Druck entstehen,
der die Widerstände der Brennstoffsäule in ia, des Gasabganges 15 und der daran
angeschlossenen Gasreiniger zu überwinden hat. Der Kegel dieses doppelt verschließbaren
Fülltrichters schließt praktisch nie vollständig dicht ab. Es ist daher notwendig,
den Druck im Fülltrichter 2 so zu halten, daß er nicht höher ist als im Gasabgangsrohr
15. Dies gelingt durch Einschaltung einer Drosselscheibe bei i6, welche in ihrer
Größe so zu wählen ist, daß ein die Druckdifferenz zwischen Fülltrichter und Gasabgangsrohr
anzeigendes Diff erenzialmanometer 17 auf dem Nullpunkt stehenbleibt. Es geht dann
kein Dampf ungenützt verlören, sondern er wird unter diesen Umständen vom Ventilator
8 vollkommen durch das Rohr io in den Generator ja geblasen. Hier kann ebenfalls
eine Drosselscheibe angebracht sein, welche die Menge des in den Generator einströmenden
Dampfes durch ein Differenzialmanometer 18 abzulesen gestattet.
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Aber nicht nur für Gasgeneratoren mit Wechselbetrieb, sondern auch
für gewöhnliche Gasgeneratoren, bei welchen Dampf und Luft gemischt unter den Rost
geblasen werden, läßt sich das Verfahren, verwenden. Es muß dabei allerdings, wenn
man keinen geschlossenen @Dampfüberhitzer, aus Schlangenrohren o. dgl. bestehend,
verwenden will, ein Regenerator angeschlossen werden, der zeitweise warm geblasen
werden muß. In Abb. 4 stellt wieder 4 den Regenerator dar, der am zweckmäßigsten
durch Generatorgasfeuerung zu beheizen ist, indem bei ig Generatorgas und bei 2o
Verbrennungsluft eingeblasen «erden, während die Abgase durch den Schornstein f>
entweichen. Ist der überhitzer 4 genügend heiß, so werden
ig, 2o
und 6 abgeschlossen und die Vorrichtung 8 wird in Tätigkeit gesetzt. Die Verbrennungsgase
im Überhitzer 4 kreisen dann durch das Rohr 9 und den Fülltrichter 2 durch den Ventilator
8 zurück zum Überhitzer 4. Der in 2 entstehende Dampf verdrängt allmählich die Verbrennungsgase
und sein Überschuß entweicht durch das Rohr io in den Generatorunterteil und mischt
sich dort mit der bei ii eingeblasenen Luft. Das Generatorgas entweicht durch das
Rohr 15. Auch hier werden zweckmäßig die Druckverhältnisse durch Einschaltung von
Drosse:scheiben bei 16 und io so gehalten, daß kein Dampf durch den undichten Ventilkegel
in die Gasleitung 15
entweicht. Selbstredend kann hier die Generatorgasfeuerung
auch durch eine beliebige andere Feuerung ersetzt werden, wie dies schon in Abb.
2 angedeutet war. Die für den Betrieb eines solchen Generators erforderliche Luft
kann auch in den Überliitzer eingeblasen werden. Sie wird dadurch vorgewärmt und
verträgt einen höheren Dampfzusatz, gibt also ein besseres Gas, ohne den Generator
stark abzukühlen.
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An Stelle der in den Abb. 3 und 4 angegebenen Fülltrichter kann natürlich
auch ein Trockenbunker, wie ein solcher in Abb. 2 unter i angegeben ist, verwendet
werden. In diesem Falle muß jedoch die Entnahmetüre 3 bei jedem Einbringen von frischem
Brennstoff in den Generator geöffnet werden und der heiße Brennstoff kommt hier
mit Luft in Berührung, was besonders bei Braunkohle und bei Torf leicht zu Entzündungen
führen kann. Es ist deshalb viel zweckmäßiger, den Brennstoff im Fülltrichter zu
trocknen. Die gewöhnlichen Fülltrichter sind jedoch dazu nicht geeignet, weil sie
den Dampf nicht in entsprechender Weise durch den ganzen Brennstoff verteilen würden.
Es muß daher eine besondere Vorrichtung als Fülltrichter verwendet werden, welche
in Abb. 5 dargestellt ist. Der durch das Rohr 9 eintretende Dampf verteilt sich
hier in dem Ringraum 21 gleichmäßig über den ganzen Umfang der durch den Brennstoff
gebildeten Böschung, steigt hier gleichmäßig durch den ganzen Brennstoff auf und
entweicht durch das Rohr 22.