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Verfahren zum Betriebe von Wassergaserzeugern mit wechselnder Gaserichtung
Die Vergasung von reaktionsstarken Brennstoffen, wie porösem Gaskoks, Koksklein,
Halbkoks u. dgl., zu Wassergas befriedigt zunächst recht wenig, weil, im Gegensatz
zu reaktionsträgem Brennstoff, - z. B. Hüttenkoks oder Anthrazit, der Verbrauch
an C auf die Einheit Wassergas unverhältnismäßig groß ist- und weil das erzeugte
Wassergas wegen seines hohen CO2-Gehaltes nur Beinen geringen Heizwert hat. Der
Grund für den hohen C-Verbrauch ist der ungünstige Wirkungsgrad des Heißblasevorganges,
der sich daraus ergibt, daß die den Gaserzeuger verlassenden Heißblasegase reich
an C O und arm an CO,
sind, hervorgerufen durch den Umstand, daß beim Heißblasen
zunächst unten in der Brennstoffsäule, in der Nähe des Windzutritts, C 02 erzeugt
wird, die bei ihrem Durchgang durch die oberen heißen Schichten in Berührung mit
dem reaktionsstarken Brennstoff zu C O reduziert wird. Beim Heißblasen von reaktionsträgen
Brennstoffen überwiegt jedoch der Gehalt an CO, in den Heißblasegasen. Der
mäßige Heizwert des Wassergases hat überdies seine Ursache in einem allzu guten
Dampfzersetzungsgrad während der Gaseperiode mit der Wirkung -einer ungünstigen
Zusammensetzung (hoher C02-Gehalt) des entstehenden Wassergases.
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Ist man auf die Vergasung von reaktionsstarken Brennstoffen angewiesen,
so kann man sich mit dem hohen C-Verbrauch @einigermaßen abfinden, keinesfalls jedoch
mit der geringen Qualität des Wassergases, sofern die betreffende Wassergasanlage
mit Einrichtungen zur Ausnutzung der fühlbaren und gebundenen Wärme der Heißblasegase
versehen ist, sei es, daß ein Abhitzekessel hintergeschaltet ist oder Beine zu heizende
Kammer für das Karburieren des Wassergases. Hier findet der ungünstige Heißblasewirkungsgrad
zum Teil einen Ausgleich in der Dampferzeugung oder der Vergasung und Fixierung
des Karburiermittels. In jedem Falle aber bleibt als Nachteil die Erzeugung eines
geringwertigen Wassergases bestehen.
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Anders ist es bei Wassergasanlageneinfachster Bauart, die nicht auf
Ausnutzung der Heißblasegaseeingerichtet sind. Dort treten die Nachteile im Gefolge
der Vergasung von reaktionsstarken Brennstoffen, nämlich hoher C-Verbrauch und Erzeugung
geringwertigen Wassergases, recht unangenehm in Erscheinung, da sie die Wirtschaftlichkeit
der betreffenden Anlage stören.
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Die Erfindung hilft dem ersten Mangel ab, indem in Wassergasanlagen
mit wechselnder Gaserichtung die Temperaturverteilung in der Brennstoffsäule so
hergestellt wird, daß auch bei Vergasung von reaktionsstarken Brennstoffen die Zusammensetzung
der Heißblasegase sich derjenigen angleicht, die beim
Heißblasen
eines reaktionsträgen Brennstoffs erreicht wird, mit der Wirkung einer Verminderung
des spezifischen C-Verbrauchs.
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Das geschieht, indem beim Aufwärtsgasen, wie üblich, Dampf unten in
den Schacht zugeführt wird, wobei das in der Brennstoffsäule erzeugte Wassergas
oben den Gaserzeuger verläßt; dagegen wird beim Abwärtsgasen oben in den Schacht
nicht Dampf eingeleitet, sondern es wird Wassereingesprüht. Die Wirkung dieser Maßnahme
ist diese: Die im Oberteil des Schachtes und der oberen Schicht der Brennstoffsäule
aus den aufsteigenden Heißblasegasen und dem Wassergas zurückgehaltene und aufgespeicherte
Wärme wird für die Verdampfung des eingesprühten Wassers verbraucht, wodurch die
Temperatur oben im Brennstoff wesentlich zurückgeht. Beim nachfolgenden Heißblasen
findet die unten um den Brennstoff primär entstehende C02 in den abgekühlten Oberschichten
keine Möglichkeit einer Reduktion zu CO, und die Heißblasegase werden infolgedessen
mit überwiegendem CO.-Gehalt und abgekühlt entweichen. Beim nächsten Aufwärtsgasen
und folgenden Heißblasen wird der größere Anteil der fühlbaren Wärme der aufsteigenden
Gase in der kalten oberen Schicht zurückgehalten, so däß beim nächsten Abwärtsgasen
sich oben wiederum ein Wärmevorrat vorfindet, ausreichend für die Verdampfung des
eingesprühten Wassers.
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Es kann auch so verfahren werden, daß unabhängig von dem Wechsel im
Aufwärtsgasen mit Dampf und Abwärtsgasen mit Wasser vor Schluß des Aufwärtsgasens
die Gaserichtung gewechselt und kurz für das Abwärtsgasen Wasser ,eingesprüht wird,
um in jedem Falle beim Heißblasen eine durch Wasser abgekühlte obere Schicht der
Brennstoffsäule zur Verfügung zu haben.
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Es steht auch nichts im Wege, zur Einstellung der geeigneten Temperaturverteilung
das Abwärtsgasen so zu unterteilen, daß anfänglich oben Dampfeingeführt und danach
Wasser eingesprüht wird oder umgekehrt, zuerst Wasser und danach Dampf.
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Das Wasser kann kalt oder heiß eingesprüht werden; zweckmäßig wird
das heiß vom Skrubber ablaufende Wasser verwendet. Auch kann das Wasser mittels
eines Triebmittels, C02, Dampf o. dgl., eingesprüht werden.
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Dem zweiten Mangel, Entstehung von geringwertigem Wassergas, hilft
die Erfindung in der Weise ab, indem beim Aufwärtsgasen die stark abgekühlte obere
Schicht des reaktionsstarken Brennstoffes die Grundlage zur Entstehung von C H4
aus dem durchströmenden Gase im Kontakt mit dem Brennstoff bietet. Die Wirkung kann
verstärkt werden, wenn beim Abwärtsgasen zugleich mit dem Wasser die Lösung eines
katalysierenden Mittels eingeführt wird, welches bei der Verdampfung des Wassers
als Niederschlag auf dem Brennstoff das Entstehen von CH, in der abgekühlten
oberen Brennstoffschicht begünstigt.
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Das praktische Ergebnis der gekennzeichneten Betriebsweisen gemäß
der Erfindung ist folgendes: Herabsetzung des C-Aufwandes pro Einheit Wassergas;
Ersparnis an Dampf und Verbesserung des Heizwertes des erzeugten Wassergases. Die
Anreicherung des Gases mit C H,1, hängt ab von der Art und Struktur des Brennstoffes
und von der Temperatur der heruntergekühlten oberen Brennstoffschicht sowie von
der Geschwindigkeit des durchströmenden Gases und dem Grad des Dampfüberschusses.
Hierzu kommt noch die Anregung bzw. Begünstigung dieses Vorganges durch das mit
dem Wassereingeführte katalysierende Mittel.
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Die C-Ersparnis errechnet sich aus der Gegenüberstellung der mittleren
Zusammensetzung der Heißblasegase: a) bei der bisherigen Betriebsweise
CO, = 12 0I0 CO - 15 ojo, b) bei dem Betrieb gemäß Erfindung
CO, - 15 °%o CO - i Unter Berücksichtigung der bei diesen Betriebsweisen
auf die Einheit verblasenen Menge der Heißblasegase erweist die Gegenüberstellung,
daß bei dem Betrieb nach der Erfindung die Blasegase, auf i cbm Wassergas gerechnet,
etwa 6o g C weniger in Form von CO forttragen, die für die Gaserzeugung gewonnen
sind.
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An Dampf erfordert die Erzeugung von i cbm Wassergas üblich o,$ kg,
wovon beim Betrieb nach der Erfindung je die Hälfte auf Dampf für das Aufwärtsgasen
und auf Wasser für das Abwärtsgasenentfällt; es wird also je Kubikmeter Wassergas
o,q.kg Dampf erspart. Für das Verdampfen des oben eingesprühten Wassers reicht die
von den Heißblasegasen und dem aufsteigenden Wassergas in . die obere Schicht der
Brennstoffsäule zurückgelassene Eigenwärme gut aus. Übrigens sind die bei der Arbeitsweise
gemäß der Erfindung den Schacht abgekühlt verlassenden Heißblastgase noch reich
genug, um bei restloser Verbrennung in einem der Wassergasanlage angeschlossenen
Abhitzekessel die noch fehlende Dampfmenge zu erzeugen. Das neue Verfahren arbeitet
außerdem auch vorteilhaft bei Anwendung
von reaktionsträgen Brennstoffen;,
denn @es wird damit auf jeden Fall eine Ersparnis an Dampf erreicht, und das Entstehen
von CH4 wird begünstigt.