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Verfahren zur ununterbrochenen Erzeugung von Wassergas Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur ununterbrochenen Wassergaserzeugung aus Schwelkoks (Halbkoks),
wobei die erforderlicheBildungswärme durch raumabschfießende Heizflächen aus Metall
von außen zugeführt wird.
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Die Wirtschaftlichkeit einer Wassergaserzeugung mit Außenheizung hängt
wesentlich von dem Wärmedurchgang durch die Heizwände ab. Heizflächen aus einem
feuerfesten Werkstoff, wie Schamotte, konnten sich nicht durchsetzen, weil der schlechte
Wärmedurchgang und die schwierige Formgebung der Heizkammern- zur Erzielung auch
nur bescheidener Leistungen umfangreiche und teuere Anlagen erfordern. Dem Austausch
keramischer Massen durch Werkstoffe aus Metall stand zunächst die Schwierigkeit
entgegen, <das metallene Heizflächen als Wärmeträger von der Heizkammer zum Reaktionsraum
schon nach kurzer Zeit verbrennen. Man hat daher hitzebeständige Stähle als Baustoff
vorgeschlagen. Dadurch wurde zwar der Wärmedurchgang wesentlich erhöht, die Formgebung
der Heizzellen erleichtert und auch ein geringerer Platzbedarf erzielt. Ein Nachteil
des hitzebeständigen Stahls gegenüber Eisen ist aber die schwierige Verarbeitung
und vor allem der viel höhere Preis; der sich auf die Herstellungskosten hauptsächlich
kleinerer Anlagen fühlbar auswirkt und die Einführung von Wassergaserzeugern für
allgemeine Zwecke erschwert.
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Nach der Erfindung wird die Verwendung dünnwandiger Heizflächen aus
Eisen oder einem anderen Baustoff aus Metall dadurch ermöglicht, daß die in der
Oxydationszone liegenden Heizflächen im Betrieb durch eine neutrale oder reduzierend
wirkende Gasschicht vor dem Verbrennen geschützt werden. Dieser Zweck ,ist auf verschiedene
Weise erreichbar. Man kann z. B. den Wassergaserzeuger nach Art eines Gasgenerators
ausbilden und zwischen ,den Heizflächen und dem die Bildungswärme erzeugenden Brennstoff
in der gefährdeten Zone eine Schwelkoks-
Schicht mit zweckmäßig
getrennter Luftzuführung einschalten. Da Schwelkoks sehr aktiv ist, wird der durchgehende
Sauerstoff schon bei einer sehr schwachen Koksschicht restlos in Kohlendioxyd oder
sogar Kohlen-. monoiyd verwandelt, so daß wiederum eine Schutzgashülle für die anliegenden
Heizflächen entsteht. Diese Schutzart ist allerdings auf Fälle beschränkt, bei denen
die Zuführung der Schwelkokszwischenlage nicht baulichen Schwierigkeiten begegnet.
Ein allgemein anwendbares Verfahren zum Schutze der Heizflächen besteht darin, daß
die Heizwände von einem im Kreislauf bewegten Schutzgas bespült werden, das zweckmäßig
der Brennstoffsäule entnommen wird.
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Die dem Reaktionsraum zugekehrte Wandung der Heizflächen bedarf keines
besonderen Schutzes, da die oxydierende Wirkung des eingeleiteten Wasserdampfes
durch die Reduktionsfähigkeit des Vergasungsmittels (Schwelkoks) und des erzeugten
Wassergases wechselweise ausgeglichen wird.
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Die Wärmeübertragung durch gasbespülte I-1 etallwände ermöglicht den
Bau von billigen Gaserzeugern, die auch bei kleinsten Abmessungen noch wirtschaftlich
arbeiten und sich daher auch für Beleuchtungs- und Beheizungszwecke in Siedelungshäusern
oder für den Betrieb von Fahrzeugmotoren eignen. Eine hinsichtlich Wärmeausnutzung,
Platzbedarf und Herstellungskosten besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin,
daß zvlindrische Heizflächen in konzentrischer Anordnung eine ringförmige Heizkammer
mit Doppelwandung bilden, die das Vergasungsmittel aufnimmt und sich an einen Ringraum
zur Führung des Schutzgases anschließt, das an der Sohle der Heizkammer eingeblasen
und durch Auslässe in der Heizkammerummantelung abgesaugt wird. Bei solcher Führung
wirkt das Schutzgas gleichzeitig ausgleichend auf die Temperaturen der Heizkammer,
indem es die untere Zone abkühlt und die obere Zone erwärmt.
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Um das aus den Durchlässen .der Heizkammerummantelung nach Zuführung
von wenig vorgewärmter Frischluft gerade noch brennend ausströmende Schutzgas nicht
nur zur Erhitzung der Reaktionsräume von außen, sondern auch zur Dampferzeugung
und Vorwärmung des Speisewassers ausnützen zu können, ist an den Ringraum
zur Rückführung des Schutzgases ein ebenfalls ringförmiger, an der Sohle
mit -dem Reaktionsraum verbundener Dampfraum angeschlossen, der von einem anliegenden
Druckwasserbehälter mit großer Oberfläche und möglichst kleinem Fassungsvermögen
gespeist wird. Diese Anordnung hat .den Vorteil, daß die Dampfbildung beschleunigt
und Wärmeverluste durch Strahlung nach außen möglichst @-ermieden werden. Auch kann
eine Kessel_-steinbildung im Druckwasserbehälter nicht auftreten, weil das in dünner
Schicht auf-3ieigende Speisewasser nur der Dampfwärme aus, gesetzt ist.
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Die Wirkung des Schutzgases in der Heizkammer kann schließlich durch
einen im Querschnitt kegelförmigen Ringrost unterstützt «erden, an dessen Grat die
Verbrennungsluft vorzugsweise zutritt. Dadurch erhalten die Ränder des Rostes zu
wenig Luft, so daß die angrenzenden Heizflächen auch dann nicht gefährdet sind,
wenn an Stelle eines Gebläses mit Kaminzug gearbeitet wird.
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Ein Gaserzeuger nach der Erfindung ist auf der Zeichnung in einer
Ausführung schematisch veranschaulicht.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt und Fig. 2 einen Schnitt nach der
Linie 2-2 der Fig. i.
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Das unter Druck stehende Speisewasser a wird über eine absperrbare
und mit Rückschlagventil versehene Leitung b in einen Ringraum c gepreßt, in dem
es in möglichst dünner Schicht ansteigt, um sich in dem anschließenden Ringraum
d in Dampf zu verwandeln. Der Dampf durchzieht zwei rrngförm.ige, konzentrisch angeordnete
Reaktionsräume e und f, deren obere Teile kegelförmig zueinander geneigt
und dadurch miteinander verbunden sind. .Die Reaktionsräume sind mit Schwelkoks
g gefüllt, der durch Einfüllöffnungen h (Fig. 2) von oben her zugeschüttet wird.
Das durch Einwirkung des Wasserdampfes auf den glühenden Schwelkoks gebildete Wassergas
zieht nach den angegebenen Pfeilrichtungen bei i konzentrisch ab, wird an einer
Prallfläche k in dem doppelkegeligen Sammelraum in entstaubt und verläßt den Erzeuger
durch ein Rohr n. Durch ein Leitblech o im Schwelkoksvorratsraum g wird die Umführung
des Wassergases an der Verbindungsstelle :der Reaktionsräume e, f erleichtert.
Die Reaktionsräume e, f schließen eine ringförmige Heizkammer p allseitig
ein, so.daß die von dem Brennstoff, im gegebenen Fall Heizkoks, entwickelte Wärme
v ollkommen zum ununterbrochenen Aufheizen des Vergasungsmittels (Schwelkoks) ausgenützt
wird. Die Brennstoffsäule ruht auf einem im Querschnitt .dächförmi(gen Ringrost
q, unter dessen Grat die im Regelfall unter Druck zugeführte Verbrennungsluft vorzugsweise
eintritt. Dadurch wird vermieden, daß an die angrenzenden Wandungen der " Reaktionsräume
e, f zu viel Sauerstoff gelangt, wenn das Gebläse abgestellt oder ein solches
nicht vorhanden ist und nur mit Kaminzug gearbeitet wird. Der Kegelringrost besteht
aus mehreren Abschnitten und ist zur Reinigung
der Heizkammer p
in die gestrichelte Lage q'
versenkbar. Die Zuspeisung -des Brennstoffs erfolgt
durch Einfüllöffnungen r (Fig. 2) in einen ringsum laufenden Schacht s, der durch
Einlässe t in dem äußeren Reaktionsraum.*e mit der Heizkammer p in Verbindung steht.'
Die als Doppelwandung der Heizkammer p angeordneten Reaktionsräume e, f werden
durch konzentrische dünnwandigeHeizflächen aus Metall gebildet. Um diese vor dem
Verbrennen zu schützen, wird mittels eines Gebläses 2i Kohlenoxyd und Stickstoff
(Generatorgas) umgewalzt. Das Schutzgas wird der Heizkammer p im oberen Teil durch
Auslässe v' entnommen, die mit den darüber befindlichen Einlässen t in einer Ebene
liegen, so daß das Nachrutschen .des Schwelkokses nicht behindert wird. Von den
Auslässen v' gelangt das Schutzgas durch den Reaktionsraum e hindurch in den Ringraum
v, wird von hier aus in die Ringleitung w geblasen und dann in der Richtung der
Pfeile x am inneren und äußeren Rand des Kegelringrostes q vorbei an der Sohle oder
Brennstoffschicht wieder in die Heizkammer p zurückgedrückt. In der Ringkammer v
gibt .das mit Luftmangel brennende Schutzgas seine Wärme an die äußere Wandung des
Reaktionsraums e ab wie auch an die benachbarte Dampfkammer d, die ihrerseits das
Speisewasser c aufheizt.
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Selbstverständlich könnten die Reaktionsräume e, fauch in parallel
geschaltete Zellen unterteilt oder durch Rohre in entsprechender Anordnung ersetzt
wer=den. In letzterem Falle .wird wegen der Vergrößerung,derHeizfläche ein erhöhter
Wärmedurchgang erzielt und damit die Gasausbeute verbessert. Man muß aber dabei
wegen der schwierigen Herstellung der Anlage größere Anschaffungskosten in Kauf
nehmen.
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Eine Besonderheit des beschriebenen Gaserzeugers besteht darin, 4aß
neben Wassergas auch Generatorgas anfällt, das aus der Heizkammer p durch einige
in der Ebene der Durchlässe t und v' angeordnete Rohrstutzen y in
einen Ringraum z eintritt und von hier aus verwertet werden kann.
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Die beschriebene Ausführung eignet sich mit einigen Änderungen auch.
zur Bildung einer Schwelkoksschicht zwischen den Heizflächen des Reaktionsraums
e, f und dem Brennstoff in der - Kammer p. Zu diesem Zwecke kann man @die
Entstauhungskammerm als Vorratsraum für Grudekoks benutzen, der durch den erweiterten
Kanal i und etwa in Höhe der Linie 2-2 quer durch den Reaktionsraum f geführte Durchlässe
in die Heizkammer p gelangt. Das Wassergas kann durch das unter die Linie 2-2 herabgezogene
Rohr n abziehen. Die Zuführung von Grudekoks an dem äußeren Randdes Rostes q kann
von einem Vorratsbehälter erfolgen, der an der Stelle des Isoliermantels 3 angeordnet
jst. und etwa in der Höhe der Sohle ,des Aschenraums q. in die diesenfalls etwas
tiefer herabgezogene Heizkammer p mündet. Der Grudekoks mischt sich dann an den
mit Pfeilen bezeichneten Eintrittsstellen des Schutzgases, statt dessen man Verbrennungsluft
für den Grwdekoks getrennt von der Verbrennungsluft für den Heizkoks zuführt. Durch
den Abbrand der Grude-Heizkoks-Mischung wird der Sauerstoff der Verbrennungsluft
verbraucht, so daß kein Sauerstoff an die Heizflächen gelangen kann. Die Entwicklung
von Schüttgas durch den Abbrand des Gru.dekokses erfolgt alsbald, da die Brennstoffhöhe,
innerhalb der aller Sauerstoff zur Bildung von Kohlendioxyd bz.w. Kohlenmonoxyd
verbraucht wird, bei Schwelkoks bedeutend kleiner ist als bei Gaskoks. Bei der geschilderten
Ausführung ist ein Gebläse entbehrlich. Das Generatorgas kann z. B. durch den Saughub
einer Kraftmaschine abgezogenwerden, während der Raum v unter Kaminzug steht.