DE732627C

DE732627C - Process for the continuous generation of water gas

Info

Publication number: DE732627C
Application number: DESCH120812D
Authority: DE
Inventors: Dr Simon Schneider
Original assignee: SIMON SCHNEIDER DR
Current assignee: SIMON SCHNEIDER DR
Priority date: 1940-08-06
Filing date: 1940-08-06
Publication date: 1943-07-07

Description

Verfahren zur ununterbrochenen Erzeugung von Wassergas Das Hauptpatent 713 2o9 betrifft ein Verfahren zur ununterbroohenen Wassergaserzeugung aus Schwelkoks, wobei die in der Oxydatio#nszone liegenden metallenen Heizflächen im Betrieb durch ein neutrales oder reduzierend wirkendes Schutzgas bespült und dadurch vor dem Verbrennen geschützt werden.Process for the uninterrupted generation of water gas The main patent 713 2o9 relates to a process for the uninterrupted generation of water gas from smoldering coke, whereby the metal heating surfaces in the oxidation zone are flushed during operation by a neutral or reducing protective gas and thus protected from burning.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine hinsichtlich Wärmeausnützung, Platzbedarf und Herstellungskosten besonders vorteilhafte Ausführung dieses Verfahrens. Nach der Erfindung wird in einem von den Heizgasen allseitig bestrichenen Reaktionsraum ein im wesentlichen aus Wassergas und Schwelgasen gemischtes Kraftgas erzeugt, von dem ein Teilstrom abgezweigt wird, der dann als Schutzgas in Parallelführung an den Heizflüchen entlang streicht. In diesem Falle wird also das Schutzgas im Zuge der Kraftgaserzeugung unmittelbar im Reaktionsraum gewonnen und von hier aus auf dem kürzesten Wege in den Heizraum eingedrückt. Diese Art der Schutzgasbildung ist einfacher als die im Hauptpatent vorgesehene Einschaltung einer Schwelkoksschicht zwischen dem Brennstoff und den Heizflächen oder die UmwäI-zung der dem Heizraum entnommenen Verbrennungsgase. Eine praktische Ausführung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung besteht darin, dem Vergasungsmittel im Reaktionsraum durch Abbrand von unten eine regelbare Durchsatzgeschwindigkeit zu erteilen, so daß an der Sohle überschüssiger Schwelkoks anfällt, der zu Generatorgas verbrennt, das dann als Schutzgas in den Heizraum eingedrückt wird.The subject of the present invention is a heat utilization, Space requirement and manufacturing costs particularly advantageous implementation of this method. According to the invention, in a reaction space which is coated on all sides by the heating gases a fuel gas that is essentially mixed with water gas and carbonization gases is generated by to which a partial flow is branched off, which is then fed in parallel as a protective gas strokes along the heating areas. In this case, the protective gas is in the train the power gas generation gained directly in the reaction space and from here on the shortest way into the boiler room. This type of protective gas formation is simpler than the inclusion of a layer of charcoal coke provided in the main patent between the fuel and the heating surfaces or the circulation of the boiler room extracted combustion gases. A practical implementation of the method according to the present Invention consists in the gasification agent in the reaction chamber by burning off to give a controllable throughput speed below, so that there is excess on the sole Smoldering coke accrues, which burns to generator gas, which is then used as a protective gas in the Is pressed in the boiler room.

Um eine Mischung des Kraftgases mit dem el el Generatorgas im Reaktionsraum zu vermeiden, wird das Kraftgas abgeführt, bevor es in den Heizraum gelangen kann. Zu diesem el kl Zwecke ist zwischen dem Reaktionsraum und einem als Hilfsgeiierator arbeitenden Verbrennungsraum für den überschüssigen Schwelkoks eine Öffnung angeordnet, durch die das Kraftgas unter dem eigenen Druck abzieht. Eine Mischung der beiden im Gegenstrom aufeinandertreffenden Gase kann praktisch verhindert und deren Trennung dadurch erleichtert werden, daß man zwischen dein Abzug des Kraftgases und dem Hilfsgenerator im Reaktionsraum eine als Drossel wirkende Verengung einschaltet. Eine getrennte Erzeugung lind Abführung des Kraft- und Generatorgases bietet auch die Möglichkeit, den Gaserzeuger ausschließlich mit Gas zu beheizen, so daß eine besondere Heizkoksfüllung wegfallen kann. Zu diesem Zwecke ist lediglich der Hilfsgenerator so groß zu bemessen, daß die erzeugte Generatorgasmenge t' ZD auch zur Beheizung des Reaktionsraunies ausreicht. Dadurch entfällt auch die sonst erforderliche zeitweise Entfernung der Schlacke aus dem Heizraum, die besonders bei beweglichen Gaserzeugern lästig ist.To mix the fuel gas with the el el generator gas in the reaction chamber to avoid, the fuel gas is discharged before it in the boiler room can get. For this el kl purposes is between the reaction space and an as A working combustion chamber for the excess smoldering coke Arranged opening through which the power gas withdraws under its own pressure. One Mixing of the two countercurrent gases can be practically prevented and their separation can be facilitated by the fact that one between the withdrawal of the power gas and the auxiliary generator in the reaction chamber switches on a constriction acting as a throttle. Separate generation and discharge of the power and generator gas is also possible the possibility of heating the gas generator exclusively with gas, so that a special heating coke filling can be omitted. For this purpose there is only the auxiliary generator to be dimensioned so large that the generated amount of generator gas t 'ZD is also used for heating of the reaction room is sufficient. This also eliminates the otherwise required part of the time Removal of the slag from the boiler room, especially with moving gas generators is annoying.

Es sind zwar bereits Gaserzeuger bekannt, bei denen ein von außen beheizter, zur steti--en Wasser- . :# gaserzeugung dienender Retortenschacht nach unten in einen Vergasungsschacht übergeht, in dem Generator-as erzeugt wird. Dabei müssen die Drücke in den beiden Schüchten so geregelt werden, daß ein kleiner Teilstrom des Wassergases in das Generatorgas übergeht. Dieses Gasgemisch dient aber ausschließlich zur Beheizung der Retorte, deren Wandung zudem nicht aus Metall besteht. Im Gegensatz hierzu wird bei vorliegender Erfindung der abgezweigte Teilstrorn des Gas,-einisches primär als Schutzgas verwendet und erst sekundär zur Beheizung der metallenen Heizflächen des Reaktionsraumes ausgenützt.Gas generators are already known in which an externally heated, for constant water . : # retort shaft serving gas generation merges down into a gasification shaft in which generator as is generated. The pressures in the two ducts must be regulated so that a small partial flow of the water gas passes into the generator gas. However, this gas mixture is used exclusively to heat the retort, the walls of which are also not made of metal. In contrast to this, in the present invention the branched off partial flow of the gas is used primarily as a protective gas and only secondarily used to heat the metal heating surfaces of the reaction space.

Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnun- in einem Längsschnitt beispielsweise veranschaulicht.The subject of the invention is on the drawing in a longitudinal section for example illustrated.

Der zylindrische innere Heizraum a ist uminantelt von einem Reaktionsraum b, der nur eine dünne Schwelkoksschicht faßt. Nach oben spitzen sich Heizraum a und Reaktionsraum b kegelförmig zu. Hierauf erweitert sieh der Reaktionsraum b zu einem Vorrats- und Schwelraum c, der feinkörnige Braunkohle enthält. Die Braunkohle wird durch Einfüll-Öffnimigen d zugespeist und durch eine berechnete Menge Druckwasser berieselt, das durch die Leitung e zuströmt. Die Spitze des den Heizraum a umgebenden Kegelmantels wird von einem Rohr f durchsetzt. Durch dieses Rohr f und durch Züge g und h, die durch eine Doppelwandung des BraunkohIenvorratsraumes c -ebildet werden, gelangen die Verz3 brennungsgase- aus dem Hcizratiina in einen Sammelraum i, um von -hier aus bei 1, al;-zuziehen. Im Rohrf ist ein zweite,; Rohrin angeordnet, durch das Frischluft zugeführt Z, z# wird. Nach unten wird der Reaktionsrauni b durch eine kegelförmige Erweiterung des Heizrauines a, zu einem ringsuinlaufenden Schlitz n veren 'gt. H ier ist die äußere Wandung des Reaktionsraumes b abgesetzt, so daß das von oben nach unten strömende Kraftgas in einen durch die Waild o gebildeten Ringrauni p gelangen und bei q' abziehen kann. Unterhalb des Schlitzes ii, mündet der Reaktionsraum b in einen als Hilfsgenerator arbeitenden Teil j-, der durch eine drehbare Bodenplatte s mit einem zylindrischen Aufsatz t und durch eine Zwischenwand it be-renzt e wird. Die Bodenplatte s -leitet init Rollen v auf einer mit:,Aschenklappeu! versehenen Abschlullplatte x und hat einen tellerförinig aufgebogenen Rand y, der als feinmaschiger Gitter#ost ausgebildet und zum Anzünden des auf der Bodenplatte s anfallenden Schwelkolses durch die Feuertür z von außen zugänglich ist. Durch den Rost #, tritt die zur Generatorgasbildung erforderliche Frischluft zu, die bei i eingeblasen und in dem MantelratIM 2 vorgewärmt wird. Ein Teil der durch den Rost y ein-eblasenen Frischluft gelangt in den Zwischenraum 3 und von hier in einen ringfÖrmigen Abzug-1, um hier das im Hilfsgenerator r erzeugte Schutz- und Heizgas zu verbrennen.The cylindrical inner heating space a is encased by a reaction space b, which only holds a thin layer of smoldering coke. At the top, heating chamber a and reaction chamber b taper conically. The reaction space b then widens to form a storage and smoldering space c, which contains fine-grained brown coal. The lignite is fed in through the filling opening d and sprinkled with a calculated amount of pressurized water that flows in through the line e. The tip of the conical jacket surrounding the boiler room a is penetrated by a tube f. Through this pipe f and through ducts g and h, which are formed by a double wall of the lignite storage space c, the combustion gases from the Hcizratiina get into a collecting space i in order to draw from here at 1, al; In the pipe is a second one; Rohrin arranged through which fresh air is supplied Z, z #. At the bottom, the reaction space b is narrowed by a conical widening of the heating space a to form a slot n running around it. H ere is discontinued, the outer wall of the reaction space b so that the reach flowing downward force gas into an o formed by the Waild Ringrauni p from above and can deduct in q '. Below the slot ii, the reaction space b opens into a part j- which works as an auxiliary generator and which is delimited by a rotatable base plate s with a cylindrical attachment t and by a partition it. The base plate s leads with rollers v on one with: 'Ash flapeu! provided closure plate x and has a plate-shaped, bent-up edge y, which is designed as a fine-meshed grid # ost and is accessible from the outside through the fire door z to ignite the smoldering pebble that falls on the base plate s. The fresh air required for generating gas enters through the grate #, which is blown in at i and preheated in the jacket IM 2. Part of the fresh air blown in through the grate y reaches the space 3 and from here into an annular vent-1 in order to burn the protective and heating gas generated in the auxiliary generator r here.

Der Betrieb des Gaserzeugers vollzieht sieh in der folgenden Weise: Als Ausgangsmaterial wird am besten feinkörnige Braunkohle verwendet, doch können auch Sägespäne, getrocknete Obstkerne, getrocknete Fischabfälle oder andere kohlenstofireiche organische Stofie Verwendung :finden, die beim Schwelen eine chemisch aktive Kohlenmasse hinterlassen. Die Braunkohle wird durch die Einfüllöfinungen d zugeschüttet und hierauf der am Rand der Bodenplatte s hervorquellende Überschti!., durch die Feuertür z hindurch mittels einer geeigneten Anzündmasse entflammt. Die von unten durch den Rost y zutretende Frischluft drückt dann die Flamme in den Raum r, wirbelt den hier befindlichen Schwelkoks durcheinander und bringt ihn zum Glühen. Das auf diese Weise erzeugte Generatorgas strömt als Schutzgas einerseits in den iiiiieren Heizraum a und andererseits in den äußeren Heizraum -1, wo es an der Berührungsfläche mit Frischluft durch mitgerissene Funken entzündet wird und so noch als Heizgas verwendbar ist. Die zutretende Frischluftmenge ist durch Drosselung so bemessen, daß der Luftsauerstoff mit Sicherheit verbraucht ist, bevor er an die äußeren Heizflächen gelangen kann. Das gleiche gilt auch für die in den inneren Heizraum a zugeführte Fr - ischluft. An der unteren Mündung des Rohres m entstehen Luftwirbel,_die den Luftsauerstoff gegen die inneren Heizflächen blasenund dadurch letzteregefährdenkönnen. Um das zu vermeiden, werden die Luftwirbel innerhalb des Aufsatzes 1 unschädlich ge- macht.The operation of the gas generator is carried out as follows: Fine-grained brown coal is best used as the starting material, but sawdust, dried fruit pits, dried fish waste or other carbon-rich organic substances can also be used, which leave behind a chemically active mass of coal when smoldering. The lignite is poured in through the filling openings d and then the overhang, which protrudes from the edge of the base plate s, is ignited through the fire door z by means of a suitable ignition material. The fresh air entering from below through the grate y then pushes the flame into the room r, whirls up the coke that is located here and makes it glow. The generator gas generated in this way flows as a protective gas into the heating room a on the one hand and into the outer heating room -1 on the other hand, where it is ignited by sparks carried along at the contact surface with fresh air and can thus still be used as heating gas. The incoming amount of fresh air is measured by throttling in such a way that the atmospheric oxygen is definitely used up before it can reach the outer heating surfaces. The same is true for those in the inner boiler room a supplied Fri - ischluft. At the lower mouth of the pipe m, air eddies arise, which blow the atmospheric oxygen against the inner heating surfaces and thereby endanger the latter. To avoid this, the air swirls makes inside the tower one harmless overall.

Die durch das mittlere Rohr f und die doppelte Wandung g, h des Braunkohlenvorratsraumes c abziehenden Verbrennungsgase verwandeln das durch die Leitunge zuströmende Wasser in Dampf, der dann nach abwärts in den zylindrischen Teil des Reaktionsraumes b vordringt. Gleichzeitig wird dabei die Braunkohle durch die schwache Abwärme geschwelt. Die Schwelgase und der entstehende Teer drücken durch den Reaktionsraum b, dessen Schwelkoksinhalt hier bei 7oo bis 8oo' C glüht. Infolge der hohen Reaktionsfähigkeit des Schwelkokses genügt diese verhältnismäßig niedrige Temperatur, uni den Schwelkoks in Wassergas umzuwandeln. Gleichzeitig wird der Teer gekrackt. Das so erzeugte Kraftgemisch staut sich an der Verengung it des Reaktionsraumes b und zieht dann durch den kingraum p ab. Eine Mischung mit dem im Hilfsgenerator r entwickelten Generatorgas wird durch den Gegendruck des Kraftgasgemisches verhindert. Die im Hilfsgenerator r anfallende Asche wird unter dem Druck der durch den Rost y zutretenden Frischluft in den inneren Heizraum geblasen und fällt von hier aus in den Aschensack t, von wo aus sie durch die Aschenklappe w entnommen werden kann.The combustion gases withdrawn through the middle tube f and the double wall g, h of the lignite storage space c convert the water flowing in through the conduit into steam, which then penetrates downwards into the cylindrical part of the reaction space b. At the same time, the lignite is smoldered by the weak waste heat. The carbonization gases and the resulting tar push through the reaction space b, the carbonization content of which glows here at 700 to 800 ° C. Due to the high reactivity of the low-temperature coke, this relatively low temperature is sufficient to convert the low-temperature coke into water gas. At the same time the tar is cracked. The force mixture generated in this way accumulates at the narrowing it of the reaction space b and then withdraws through the king space p . Mixing with the generator gas developed in the auxiliary generator r is prevented by the counter pressure of the fuel gas mixture. The ash accumulating in the auxiliary generator r is blown into the inner boiler room under the pressure of the fresh air entering through the grate y and from here falls into the ash bag t, from where it can be removed through the ash flap w.

Die Gaserzeugung im Reaktionsraum b muß so bemessen sein, daß dauernd mindestens so viel Kraftgas geliefert wird, -als der Motor in seiner Spitzenleistung absaugt. Dadurch wird verhindert, daß aus dem Hilfsgenerator r als Schutz- und Heizgas benötigtes Generatorgas mitgesaugt wird. Das überschüssige Kraftgas aus dem Reaktionsraum, das der Motor nicht absaugt, drückt in den inneren und äußeren Heizraum a und 4 und verbrennt hier zusammen mit dem Generatorgas. Dadurch erhält der Generator eine große Pufferfähigkeit, weil bei vermindertem Gasverbrauch oder Leerlauf d#s Motors die Temperatur im Heizraum nicht sinkt und daher im Gegensatz zu bekannten Generatoren mit Saugbetrieb auf längeren Leerlauf sofort eine -Spitzenleistung folgen kann. Soll der Motor längere Zeit stillstehen, so wird die Feuertür geöffnet, so daß der Hilfsgenerator r wie ein gewöhnlicher Ofen durch natürlichen Zug langsam weiterbrennt. Selbst wenn die Feuertür - geschlossen bleibt, kann man nach einigen Stunden Wartezeit durch bloßes Einschalten des Gebläses den ganzen Generator sofort wieder in Tätigkeit bringen, weil ja bekanntermaßen Braunkohlenasche ihre Glüh- hitze sehr lange beibehält.The gas generation in the reaction chamber b must be dimensioned in such a way that at least as much fuel gas is continuously supplied as the engine sucks in at its peak power. This prevents the generator gas required as protective and heating gas from being sucked in from the auxiliary generator r. The excess fuel gas from the reaction chamber, which the engine does not suck in, presses into the inner and outer heating chambers a and 4 and burns here together with the generator gas. This gives the generator a great buffering capacity, because with reduced gas consumption or idling of the engine, the temperature in the boiler room does not fall and therefore, in contrast to known generators with suction operation, peak power can immediately follow longer idle times. If the engine is to stand still for a long time, the fire door is opened so that the auxiliary generator r continues to burn slowly by natural draft like an ordinary stove. Even if the fire door - remains closed, after a few hours' waiting, you can immediately start the entire generator again by simply switching on the fan, because it is well known that lignite ash retains its glowing heat for a very long time.

Die Durchsatzgeschwindigkeit im Reaktionsraum b hängt ab von der Leistung des Hilfsgenetators r, also von dem Frischluftanteil, der ihn bei y durcli7ieht. Da Schwelleoks sehr aktiv ist, genügt eine ganz geringe Schütthöhe, um in dem Hilfsgenerator heizkräftiges Generatorgas züi erzeugen. Das aus dem Hilfsgenerator r in die Heizräume a und 4 eintretende Generatorgas bestreicht die glühenden Heizwände von außen, wobei es die Frischluft beiseitedrückt und etwa noch durchgewirbelten Sauerstoff durch Verbrennung unschädlich macht. Dadurch werden die Heizflächen vor dem Verbrennen schützt. Dagegen wirkt auf die dem glühenden Schwelkoks im Reaktionsraum b zugekehrte Seite der Heizflächen Wasserdampf oxydierend ein. Dem steht aber die reduzierende Wirkung des Schwelkokses und Kraftgases entgegen, so daß sich die Einzelwirkungen aufheben. Wohl aber findet eine Inkohlung statt, weil das glühende Eisen Kohlenstoff aufnimmt. In der Folge davon überzieht sich das Eisen auf der dein Schwelkoks zugekehrten Seite mit einer harten schwarzen Masse, die nicht abblättert und eine eigene Schutzschicht über das darunterliegende blanke Eisen bildet.The throughput rate in the reaction space b depends on the output of the auxiliary generator r, i.e. on the proportion of fresh air that passes through it at y. Since Schwelleoks is very active, a very low dump height is sufficient to generate heat-generating generator gas in the auxiliary generator. The generator gas entering from the auxiliary generator r into the heating rooms a and 4 brushes the glowing heating walls from the outside, pushing the fresh air aside and rendering any oxygen still swirled harmless by combustion. This protects the heating surfaces from burning. On the other hand, water vapor has an oxidizing effect on the side of the heating surfaces facing the glowing low-temperature coke in reaction space b. However, this is counteracted by the reducing effect of the low-temperature coke and power gas, so that the individual effects cancel each other out. But coalification does take place because the glowing iron absorbs carbon. As a result, the iron on the side facing your coke is coated with a hard black mass that does not peel off and forms its own protective layer over the bare iron below.

Selbstverständlich könnte der Gaserzeuger auch mit festem Brennstoff beheizt -werden. In diesem Falle hätte man nur etwa in der Höhe der Linie 5 - 5 einen Rost anzubringen, der den Heizrauma nach unten abschließt. Der Vorratsraum.für den Heizkoks könnte wie im Hauptpatent konzentrisch um den Braunkohlenvorratsraum c angeordnet und der Heizkoks durch taschenförmilge Durchlässe im kegeligenTeil des Reaktionsraumes b zugeführt werden. In diesem Falle %vürde d--r unter dem Rost liegende Hilfsgenerator r in verkleinerter Ausführung nur zum Anzünden des Heizkokses und zur Lieferung des Schutzgases dienen.Of course, the gas generator could also be heated with solid fuel. In this case, a grate would only have to be attached approximately at the level of line 5 - 5 , which closes the boiler room at the bottom. The storage space for the heating coke could, as in the main patent, be arranged concentrically around the lignite storage space c and the heating coke could be fed through pocket-shaped passages in the conical part of the reaction space b. In this case, the auxiliary generator r located under the grate, in a reduced version, would only serve to ignite the heating coke and supply the protective gas.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the uninterrupted generation of water gas from smoldering coke according to patent 713 209, whereby the metal heating surfaces located in the oxidation zone are flushed during operation by a neutral or reducing protective gas and thereby protected from burning, characterized in that in a reaction space coated on all sides by the heating gases (b ) a mainly composed of water gas and carbonization gases is generated, from which a partial flow is branched off, which then sweeps as a protective gas in parallel along the heating surfaces. : 2. Process according to Claim i, characterized in that the gasification agent in the reaction chamber (b) is given a controllable throughput rate by burning from below, so that excess low-temperature coke accumulates at the bottom, which burns to form generator gas, which then enters the heating chamber (a, 4) is pushed in. 3. The gas generator for carrying out the method according to claims I and 2, characterized g in 9 characterized in that the reaction chamber (b)> continues in a alsHilfsgenerator operating combustion chamber (r) for the Z excess coke, wherein the force gas through a between the two chambers (b , r) removes the arranged opening (p) under its own pressure. 4. Gas generator according to claim 3, characterized in that the fuel gas developed in the reaction space (b) and the lean gas generated in the auxiliary generator (r) meet in a constriction (n) acting as a throttle in countercurrent, which makes mixing of the two gases difficult and facilitates their separation will. 5. Gas generator according to claim 3, characterized in that the auxiliary generator (r) arranged under the reaction chamber (b) is dimensioned such that the amount of generator gas generated is sufficient to heat the reaction chamber (b).