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Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Mischgas aus fein zerstäubten
festen oder flüssigen Brennstoffen in außen geheizten Kammern Bei der restlosen
Vergasung von Kohlenstaub oder fein zerstäubtem flüssigem Brennstoff unter Zumischung
von Wasserdampf in geschlossenen, von außen beheizten Kammern ist eine sehr schnelle,
kräftige Erhitzung des Brennstoffes notwendig, um ihn vollständig zu vergasen, solange
er sich innerhalb der Kammer in der Schwebe befindet. Die Kammer ist daher durch
die äußeren Heizkanäle auf hohe, gleichmäßige Temperaturen zu bringen und auf dieser
Temperaturstufe zu halten. Da die Wärmeverluste mit der angewendeten Temperaturhöhe
erheblich steigen und außerdem von der Größe der nach außen Wärme abstrahlenden
Kammerofenflächen abhängen, so ist-es zur Erzielung eines günstigen Wirkungsgrades
besonders wichtig, die notwendige Hitze in einem möglichst kleinen Raum mit möglichst
hoher Flammentemperatur zu entwickeln.
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Dies ist bei der Beheizung der Kammern mit Generatorgas nicht möglich,
da dieses Heizgas infolge des mitgeführten Ballastes an inerten Gasen sehr heizschwach
ist. Außerdem bringt die getrennte Erzeugung des Heizgases in Einzel- oder Sammelgeneratoren
große Verluste durch Abkühlungen und durch Undichtigkeiten mit sich.
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Aus diesem Grunde ist es bereits vorgeschlagen worden, das zur Beheizung
der Kammer notwendige Gas den in ihr erzeugten Gasmengen zu entnehmen, da dieselben
nur sehr wenig inerte Gase enthalten und infolgedessen wesentlich heizkräftiger
sind. Außerdem besteht hier der - Vorteil, daß das Heizgas ohne Umwege und ohne
Verluste durch Abkühlung und Undichtigkeiten der Leitungen zu den Heizkanälen gelangt.
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Um nun einerseits eine möglichst große Wirtschaftlichkeit des Verfahrens
zu sichern und anderseits den Heizwert des mit dem Verfahren erzeugten Mischgases
weitgehendst zu erhöhen, wird erfindungsgemäß das zur Beheizung dienende Gas den
Kammern an solchen Stellen entnommen, an denen das erzeugte .Gas einen möglichst
niedrigen Heizwert hat. Durch Abzug dieses schlechteren Gasteiles wird der Heizwert
des restlichen Sammelgases erhöht. Das abgezweigte Heizgas ist dabei noch wesentlich
heizkräftiger als Generatorgas, da es ohne Luftzuführung erzeugt ist und deshalb
einen wesentlich geringeren Gehalt an Stickstoff und sonstigen inerten Gasen besitzt.
Es wird zweckmäßig noch heiß, also unter wenigstens teil= weiser Ausnutzung der
ihm innewohnenden Wärmemenge" verbrannt.
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Bei der Wassergaserzeugung aus stückigen Brennstoffen hat man zwar
bereits vorgeschlagen, dem ausschließlich von innen her beheizten Generator einen
Teil des erzeugten Gases an einer Stelle zu entnehmen, wo es nur geringen Heizwert
besitzt, und dieses . Gas zur Überhitzung des benötigten Wasserdampfes in einer
gesonderten Regeneratoranlage zu benutzen. Es war jedoch nicht vorauszusehen, daß
auch
den im wesentlichen leeren Kammern für die Vergasung staubförmiger
Brennstoffe ebenfalls Gase verschiedener Zusammensetzung entnommen werden können.
Auch fallen beim Verfahren der Erfindung die bedeutenden Gas-und Wärmeverluste weg,
die bei einer Verbrennung dieses Gases in gesonderten Anlagen unvermeidlich sind.
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Zur gleichmäßigen undbetriebssicherenDurchführung -des Verfahrens-
gemäß der Erfindung ist selbstverständlich eine peinlich genaue Regelung des Druckes
in der Gasableitung und in den Heizkanälen nötig, was jedoch reit Hilfe der vorhandenen,
auf . Bruchteile von Millimetern Wassersäule genau arbeitenden Regler ermöglicht
werden kann.
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Die Zeichnungen stellen verschiedene Ausführungsarten des Erfindungsgegenstandes
dar. In allen ist gemeinsam, däß der Brennstoff von oben eingeführt wird und die
Entnahme des Nutzgases gleichfalls oben erfolgt, also mehr oder weniger nahe der
Brennstoffzuführung, während die Entnahme des Heizgases stets aus dem unteren Teil
der Kammer stattfindet und ebenso die Verbrennung des Heizgases in der Umgebung
des unteren Kammerteiles erfolgt. Letzteres ist für eine gute Verbrennung zweckmäßig,
damit Rußablagerungvermieden und selbsttätiger Abzug der Verbrennungsgase erreicht
wird. Außerdem aber hat es zur Folge, daß die Vergasungskammer unten stärker erhitzt
wird als irri oberen Teil. Dadurch wird auch der von oben eingeführte Brennstoff
erst nach und nach stärker erwärmt, je mehr er allmählich auf den Boden der Vergasungskammez=
niedersinkt. Somit ergibt sich im Anfang des Vergasungsvorganges im oberen kühleren
Teil der Vergasungskammer zunächst ein Gemisch von Methan und schweren Kohlenwasserstoffen.
Im unteren heißeren Teil der Kammer a. dagegen bildet sich an Stelle dessen ein
solches aus Kohlenoxyd und Wasserstoff, teils dadurch, daß für die Vergasung des
Brennstoffes hier längere Zeit zur Verfügung steht und höhere Temperatur wirksam
ist, teils dadurch, daß das im oberen Teil gebildete Kohlenwasserstoffgemisch hier
zu C O und H weiter zersetzt wird. Im einzelnen zeigt Abb. = das Grundprinzip der
neuen Einrichtung, .
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Abb. z und 3 besondere Anordnungen, welche die beabsichtigten Wirkungen
roch verstärken. In Abb. z wird die allseitig geschlossene Kammer a von außen durch
die Heizkanäle b
auf höhe Temperatur erhitzt. Der Kohlenstaub oder der fein
zerstäubte flüssige Brennstoff wird durch das Rohr c von oben ungefähr in. der Mitte
der Kammer eingeführt. - Der zur Vergasung erforderliche Wasserdampf wird bei d.
unten in die Kammer eingelassen und mischt sich im Innern mit der von oben kommenden
Brennstoffwolke. -Das erzeugte' Gas wird zum größten Teil zur weiteren Reinigung
und Verwendung im oberen Teil der Kammer bei f abgesaugt.
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Ein Teil des im Innern der Kammer erzeugten Gases wird durch die unteren
Öffnungen s in die Heizkanäle b abgesaugt und hier nach Zutritt von Verbrennungsluft
durch die Kanälet verbrannt.
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Abb. 2 zeigt eine besondere Ausbildung der Kammer in der Nähe der
Heizgasabgänge s. Durch die Wände u ist hier ein besonderer Raum von der Kammer
abgetrennt. Die; Verbindungsöffnung kann zweckmäßig dadurch verengt Werden;. daß
mit den Scheidewänden as schräge oder waagerechte Vorsprünge v verbunden werden,
oder daß besondere Platten w in beliebiger, dem Zweck entsprechender Form und Größe
in oder vor -die Verbindungsöffnung mit dem übrigen Teil der Kammer, der eigentlichen
Vergasungskammer, eingebaut werden. Durch diese Verengung soll ein künstlicher Widerstand
vor die Heizgasabgänge s zu dem Zwecke eingeschaltet werden, das Mitreißen zu großer
Gasmengen in die Heizkanäle bei Schwankungen des Unterdruckes in den Heizkanälen
und in der Gasableitung zu erschweren und das Arbeiten der obenerwähnten genauen
Druckregler zu erleichtern.
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Die der Verengung dienenden Einbauten v und w können zweckmäßig geneigt
oder lotrecht mit ihren Hauptflächen angeordnet werden, so daß sich mitgerissener
Staub nur in geringem Maße an ihnen festsetzen kann und leicht in den, darunterliegenden
Kammerrahm herunterfällt.
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Als weitere empfehlenswerte Einrichtung ist noch die Zuführung verhältnismäßig
geringer Mengen von Luft oder Sauerstoff in den abgetrennten Raum in der Nähe der
Heizgas-' s durch die Kanäle x vorgesehen. Der hier eingeführte Sauerstoff
soll nur eine restlose Vergasung von Brennstoffresten, die unter Umständen ungenügend
vergast bis in die Nähe von s gelangen, zu C O sicherstellen. Eine nennenswerte
Verbrennung soll innerhalb der Kammer nicht stattfinden. Die Menge der zugeführten
Luft öder des Sauerstoffes muß also klein sein..
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Abb. 3 stellt die Ausführung der Neuerung bei langen horizontalen
Kammern dar. Der Brennstoff tritt links oben bei c in die Vergasungskammer ein,
während @ der Hauptgasabgang rechts oben bei f angebracht ist. Der zur Zersetzung
nötige Wasserdampf tritt durch eine oder mehrere Öffnungen d in den unteren Teil
der Kammer ein. In bekannter Weise sind verschiedene Trennungswände k,
l usw. eingebaut; die die Kammer in mehrere Abteilungen na, n, o usw.
,teilen und den Brennstoff zwingen, bei der Zerlegung einen möglichst
langen
Weg in der Kammer bis zum Gasausgang f zurückzulegen. Ferner ist ein Zwischengasabgang
p vorgesehen, der in ebenfalls bekannter Weise das in den ersten Abteilungen der
Kammer entstandene heizkräftigere Gas getrennt abführt.
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Der in der Nähe der Heizgasabgänge s gelegene Kammerteil ist ähnlich
wie bei Abb. 2 durch die Wand ac und durch die den Durchflußquezschnitt verengenden
Einbauten v und w von der eigentlichen Vergasungskammer abgetrennt.
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Die Öffnungen d können in verschiedener Weise in den Seitenwänden
oder Böden oder Verschlüssen der Kammer und in den Abteilungen m undloder
n und/oder o angebracht sein.