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Außen beheizter Vertikalkammerofen zur Gewinnung von Gas und Koks
nach dem Gleichstromverfahren Es ist bekannt, bituminöse Brennstoffe, u. a. Braunkohle,
zur Herstellung von Stadtgas oder Synthiesegas in außen beheizten Vertikalkammeröfen
derart zu verarbeiten, daß die entstehenden Gase und Dämpfe im Gleichstrom mit dem
Brennstoff nach unten wandern, wobei die Kohlenwasserstoffe und andere im Gas unerwünschte
Bestandteile an dem sich bildenden glühenden Koks bis zum gewünschten Grade aufspalten.
Gleichzeitig wird von unten her gesättigter oder überhitzter Wasserdampf eingeleitet,
um den entgasten Koks ganz oder teilweise zu Wassergas zu vergasen, welches sich
etwa in Kammermitte mit dem von oben her gelangenden Entgasungs- -und Zersetzungsgas
mischt, in Reaktion tritt und gemeinsam als fertiges Stadtgas oder Synthesegas je
nach den angewandten Betriebsbedingungen abgezogen wird.
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Zur Absaugung von Gasen aus senkrechten Retorten ist vorgeschlagen,
in lldieKammerwand in verschiedenen Höhen einzelne Gasabzugsschlitze einzubauen,
die in Gassammelschächte münden, die etwa bis zur Kammermitte herunterreichen. Diese
Gasauslässe sollen die erzeugten Gase aus den entsprechenden Zonen abführen, ohne
die heiße Beschickung in dem übrigen Teil der Retorte zu durchlaufen. Weiter sind
zurr Absaugung des fertigen Gases bisher Abzugkanäle gebaut, die an der Breitseite
der Kammer durch die Heizung hindurchgeführt werden. Ferner sind bekannt an den
Schmalseiten der Kammer bis etwa zur Kammermitte reichende Gassammelschächte darstellende
Schürzen, die teilweise am unteren Ende mit Schlitzen versehen sind. Hierbei wird
das Gas nach oben zu den oberhalb des Kammerkopfes befindlichen Liegerohren geleitet.
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Alle diese Vorschläge haben den Nachteil, daß die Absaugung des Gases
nur in verhältnismäßig :engem Bereich der Kammerhöhe möglich ist und daß eine Veränderung
der Größe der :einzelnen Ofenzonen, z. B. der Spaltzone, unmöglich ist. Dies ist
u. a. wichtig für die wahlweise Benutzung des Ofens für die Herstellung von Stadtgas
und Synthesegas bzw. bei Verwendung verschiedener Brermstoffe.
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Erst die gemäß der Erfindung über die ganze Höhe der Kammer verteilten,
wahlweise durch Stopfensteine verschließbaren Gasabzugsschlitze gestatten, das Gas
an jeder beliebigen Stelle der Kammer zu entnehmen. Normalerweise sind hierbei mit
Ausnahme von zwei oder .drei Schlitzpaaren sämtliche anderen Schlitze durch die
Stopfensteine geschlossen, so daß die Gase im Gleichstrom mit der Kohle bis zum
Gasaustritt ziehen.
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Die Gase treten durch die Schlitze in an sich bekannte Gassammelkanäle,
die sich aber gemäß der Erfindung über die ganze Höhe der Kammer erstrecken und
oben und unten verschließbare Öffnungen besitzen, durch welche die Reinigung der
Sammelkanäle bequem :ermöglicht wird.
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Die Kanäle können durch Schieber in zwei oder mehr Abschnitte, von
denen jeder .ein Gasabzugrohr erhält, getrennt werden. Zwar
sind
derartige Schieber für Sammelschächte bekannt, jedoch haben sie bei dem Gleichstromverfahren
nicht den Zweck, allgemein eine getrennte Absaugung aus den Ente;, stehun-szonen
zu ermüglichen, sondern cfiie=': nen dazu, den Gleichstromprozeß, wenn erforderlich
, zu unterteilen, ohne. daß von dem. Gleichstromprinzip ab-gewichen wird. Beispielsweise
erfährt die Herstellung von Synthesegas nach dem Gleichstromverfahren durch Abziehen
von Schwelgas eine außerordentliche Verbesserung, weil die Menge der im Gleichstrom
abzuspaltenden Kohlenwasserstoife dadurch beschränkt -wird und daher ein S@-nthesegas
mit niedrigem Gehalt an Kohlenwasserstotfen erzielt -wird.
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Die nachstehend beschriebene Anordnung ist eine besonders einfache
bauliche Lösung der gestellten Aufgaben, die -weitgehende Änderungen des Betriebes
erlaubt.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt der Kammer, Äbll.2 einen Querschnitt
mit zwei benachbarten Kammern; die Abb.3 und, 4. sind Zeichnungen der seitlichen
Kammeröffnungen in vergrößertem Maßstabe.
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Der in Abb. i und 2 dargestellte Ofen besteht aus einem Aufgabetrichter
5, einer Einführungsschleuse 6, dem eigentlichen Kammerraum 7, der in eine Trocknungs-,
Schwel-, Entgasungs-, Krack- und Wassergaszone zerfällt. Unten schließen sich die
durch einen Wassermantel 8 gebildete Kokskühlzone 9 und die Koksaustragschleuse
i o an; zum Abtransport des Kokses ist ferner ein Transportband i i dargestellt.
In der Mitte der Kammer befindet sich der Trennpfeiler 12 mit den in verschiedenen
Höhen befindlichen Wasserdampfeinführungsöffnungen 12«, die auch nach Bedarf in
der Kammerwand (Abb. 2) angeordnet sein können.
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An den Schmalseiten der Kammer sind innerhalb des 1-Iatierwerks von
oben nach unten durchgehende Gassammelschächte 13 angeordnet, die am Kammerkopf
und Kammerfußa mit Verschlüssen 1.1 zu versehen sind, damit sie gereinigt und gedichtet
-verdenkönnen. Die die Schmalseiten der Kammer abschließende Kammerwand 15 ist voll
zahlreichen über die Höhe der Kammer verteilten schlitzartigen Öffnungen 16 durchbrochen,
die das Abziehen der Gase in jeder beliebigen Höhe gestatten. Zur \'ermeidting von
Verstopfungen -werden die Schlitze bekannterweise vom Kammerinnern ausgehend ansteigend
ausgebildet und haben nach der Schachtseite zii erfindungsgemäß einen -waagerechten
Ansatz (Abb.3) als Auflage für den Stopfenstein 17, mit dem die Öffnungen verschlossen
-werden können.
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Um jeden Gasabzugsschlitz 16 zwischen dem Kammerinnern 7 und dem Gassammelschacht
13 wahlweise verschließen zu können, ist an der Außenseite der Kammer in entsprechenden
Höhen eine gleiche Anzahl von öffnungen i 8 in dem den Gassammeischacht nach .außen
abschließenden Mauerwerk i 9 angebracht. Durch diese Öffnungen 18 hindurch können
Stopfensteine eingeführt werden, die man mittels Einführungsstangen 2o durch den
Gassammelschacht 13 hindurch bis in den waagerechten Ansatz der Schlitze 16 schiebt.
Die Einführungsstangen 2o sind so gebaut, daß sie innerhalb des Gassammelschachtes
dem vertikalen Gasdurchgang möglichst wenig Widerstand entgegensetzen. Zur Abdichtung
des Gassammelschachtes nach außen werden die Öffnungen 18 entweder zugemauert oder
mit Dichtungen 21 versehen, durch welche die Einführungsstangen mittels Stopfbuchsen
hindurchgeführt -werden.
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Die Ausmauerung i 9 wird ferner durchbrochen von Öffnungen, welche
die Gasabzugrohre 22 (Abb. i) enthalten und die normalerweise waagerecht angeordnet
sind. Außerhalb der Kammer münden die Gasabzugrohre, die mit Schiebern 23 versehen
werden können, in die Vorlagen 2.1, aus denen' das Gas den Verbrauchsstellen zugeführt
wird. Der Anschluß der Gasabzugrohre an die obere oder untere Öffnung der Gassammelschächte
13 ist nicht zweckmäßig, da, wie gesagt, diese Öffnungen zur Reinigung und Instandsetzung
des Gassammelschachtes benötigt werden.
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Um verschiedene Gase aus dem Ofen abziehen zu können, ist es erforderlich,
die Gassammeischächte durch waagerecht einzuführende Schieber 25 (Abb. 3) in zwei
oder mehrere übereinanderliegende, getrennte Gassammelräume zu unterteilen, aus
deren jedem ein Gasabzugrohr 22 (Abb. i) abgeht. Um die Schieber einzuführen, muß
die Kammeraußenmauer i9 -waagerechte Schlitze 26 (Abb.3) haben. Damit die Mauer
nicht durch Öffnungen zu sehr geschwächt -wird, empfiehlt es sich, die Öffnungen
18 für die Einführung der Stopfensteine 17 nach Bedarf gleichzeitig für die Einführung
von Schiebern zu benutzen. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Stein 27 (Abb.4)
Stopfenstein und Schieber 25 bildet. Die Aufteilung der Stirnwände durch Gasabzugsschlitze
erlaubt also, die im wesentlichen auf eine oder zwei Zonen der Kammerhöhe beschränkte
Gasentnahme an jede beliebige Stelle der Kammerhöhe zu verlegen. Dabei sind die
Schlitze vorwiegend geschlossen und nur diejenigen offen, an denen gerade das in
der Kammer im Gleichstrom geführte Gas entnommen werden soll.
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Will man beispielsweise nur auf Synthesegas arbeiten, ohne daß die
wasserdanipf- und kohlensäurereiche Fraktion aus dem obersten Teil der Kammer abgezogen
werden soll, so
müssen sämtliche Schlitze mit Stopfensteinen verschlossen
sein, mit Ausnahme beispielsweise des vierten von unten gemäß Abb. r. Die durch
die Erhitzung,der Brennstoffe oberhalb dieser Schlitze entwickelten Gase und Dämpfe
müssen dann so lange im Gleichstrom mit dem festen Brennstoff nach unten wandern,
bis sie den vierten Gasabzugsschlitz von unten erreichen. Erst dann können sie die
Kammer verlassen. Will man die wasserdampfhaltige Fraktion getrennt ableiten, so
wird beispielsweise ein Schieber in Form von 25 oder 27 nach den Abb.3 und 4 zwischen
den beiden Gasabgängen 22 (Abt. i) eingesetzt und,der -unmittelbar oder weiter darüber
liegende Stopfenstein aus dem Schlitz entfernt, so daß er Wasserdampf an dieser
Stelle nach der obersten Vorlage 24 abgeleitet werden kann. Die übrigen Gase und
Dämpfe, die weiter unten aus dem festen Brennstoff frei werden, wandern mit diesem,
wie oben angegeben, zu dem vierten Gasabzugsschlitz von unten und gelangen so zur
zweiten Vorlage 24.
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Beim Absaugen der im Oberteil der Kammerentstehenden Gase und Dämpfe
ergab sich die Schwierigkeit, daß sie bereits durch die hohe Temperatur der Kammerwandung
weitgehend aufgespalten waren. Wenn es sich daher darum handelt, linzersetztes Schwelgas
zu gewinnen, werden vom Kammerkopf her durchlochte Gasabzugrohre 28 (Abt. i und
2) inmitten der Kammerfüllung eingehängt. Um nicht nur die unmittelbar neben den
Gasabzugrohren 28, sondern alle im Kammeroberteil entstehenden Gase und Dämpfe abzusaugen,
sind die in der Abb. 2 im Querschnitt dargestellten rechteckigen Taschen oder Glokken
29 im Oberteil der Kammer vorgesehen, die sich über die ganze Länge der Kammer erstrecken;
sie sind an ,der Unterseite geöffnet, tragen an den Wandungen der Breitseiten Schlitze
oder Löcher und reichen an den offenen Schmalseiten bis an die durch Stopfensteine
verschließbaren Gasaustrittsschlitze der Kammerwand heran.
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Auf der Oberseite sind sie dachförmig abgeschrägt, -um den Durchgang
der Kohle nach beiden Seiten zu erleichtern. Sie sind genau in der Kammerachse aufgehängt
und so schmal gehalten, daß sie nur wenig Raum einnehmen. Durch die eingehängten
Kästen wird eine Querschnittsvenengungerreicht, und dadurch wird die hindurchrutschende
Kohle schnell erwärmt, getrocknet und entschwelt. Die dabei entstehenden Gase und
Dämpfe, wie Wasserdampf, Kohlensäure und zum Teil Teerdämpfe und Schwelgase, können,
wenn es gewünscht wird, sie von den übrigen Ent-und Vergasungserzeugnissen getrennt
zu gewinnen, im Oberteil der Kammer abgezogen werden, ünd zwar :derart, daß sie
schnell durch .die zahlreichen Öffnungen des eingehängten Kastens abgeführt werden.
Die Gase treten durch die Gasabgänge an den Schmalseiten der Kammer in die Gassammelschächte
ein, wo sie, durch die Schieber 25 oder 27 (Abb.3 und q.) von den im Unterteil der
Kammer entstehenden Gasen getrennt, durch die Gasabzugrohre 22 (Abt. i) abgeführt
werden.