DE764660C

DE764660C - Gaserzeuger zur Vergasung von feinkoernigen Brennstoffen in der Schwebe

Info

Publication number: DE764660C
Application number: DEG97564D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Gumz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-03-30
Filing date: 1938-03-30
Publication date: 1954-01-25

Description

Gaserzeuger zur Vergasung von feinkörnigen Brennstoffen in der Schwebe Die Erfindung bezieht sich auf einten Gaserzeuger zur Vergasung von feinkörnigen Brennstoffen in der Schwebe,, bei welchem der Brennstoff im Kreislauf geführt wird. Das erzeugte Gas kann für verschiedene Zwecke, insbesondere auch als Synthesegas, verwendet werden.
Untersuchungen des Erfinders haben ergeben, daß bei einem Vergasungsweg von beispielsweise 5 m Länge in einem Um:lau.f Teilchen nur bis zu o,z mm Durchmesser vergast werden können. Bei einem Korngemnisch von o bis 5 mm Du rchmesser ist dies nur ein sehr kleiner Bruchteil des aufgegebenen Gewichts. Fast der gesamte aufgegebene Brennstoff muß daher zahlreiche Kreisläufe ausführen. Unter Zugrundelegung der üblichen Gasgeschwindigkeit von 6 mJSek. kann man annehmen, daß an der Umkehrstelle bei der Gasentnahme Teilchen vom Gasstrom mitgerissen werden, deren Schwebegeschwindigkeit gleich oder kleiner als r mJSek. ist. Bei einer Temperatur von goa° entspricht dies einem Durchmesser der mitgerissenen Teilchen von 0,3 mm.

Wollte man diese Teilchen unter Zuführung weiterer Mengen von Vergasungsmitteln (Luft) vollständig vergasen, so würde man

bei 3 m'S,ek. mittlerer Gasgeschwindigkeit

eine VergasungszOit voll etwa 2 Sekunden.

d. h. einen V°rgasungsweg von etwa io m

bnötigen. Dieser Weg der -Nachvergasung

ist daher wesentlich länger als der Strömungs-

w2g eins ILreislaufes, und der Nachvergaser

würde derart große Abmssungen benötig:n.

daß das Verfahren unwirtschaftlich wäre.

Erfindungsgemäß wird dieser 'Nachteil da-

durch vermieden, daß mehrere Irreinläufe

hinter:hiandergeschaltet sind, wobei d"-i- Strö-

mungsquerschnitt jedes Irreislaufes größer

als der Querschnitt des vorhergehenden Kreis-

laufes ist, und daß am Ende jedes Kreislaufes

eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch welch

die unter einer bestimmten Größe liegenden

Brennstoffkörner in dn näcllstfolg#-nden

Irreislauf übergeführt werden, während di.

darübzrl.iegendeli Korngrößen in dem Kreis-

lauf verbleiben. Durch diese Maßnahme wird

erreicht, daß d--- großen Körner so iat:gz

mehrfach durch d°n Kreislauf geschiclct wer-

den, bis ihre Größe oder ihr Gewicht sich der-

art verringert hat, daß das Korn in den

Nächstfolgenden Kreislauf übergeführt werden

kann. Zur üb::rführung der aus dem Gas am

Ende d.s Kreislaufes ausgeschiedenen groben

Körner in den Anfang des Kreislaufes wird

zwzclzmäßigerweise ein4 Druckschleuse oder

ähnliche Einrichtung verwendet, die verhin-

dE.rt. daß ein Drticlzatisgleicli eintritt.

Es kann zweckmäßig sein, an verschiedenen

Stellen des Vergasungswegs, beispielsweise

am Beginn d@e,r hintereinander-

e>

Kreisläufe, Einlässe für Brennstoff vorzu-

sehen und dem nachgeschalteten Kreislauf

einen Br:mistoft mit feinerem Ilorll zuzu-

führon als dem vorhergehenden Irreislauf.

Dadurch wird der vorherg2=liende Kreislauf

entlastet und der Vergasungsprozeß über die

ganzo Anlage gleichmäßiger verteilt.

Das für die Wärm-zbehandlttng ver,uyendet.

Gas kann ebenfalls an verschicdtnen Stellen

des Strömungsweges zugeführt werden. Es

kann in den na:ligeschalteten Kreisläden

frisches Gas, gegebeneilfalls mit höheren

Temperaturen, eingeführt und dadurch der

Vergas ungsprozeß v ergleichmäß igt und güns tig

beeinflußt werden.

Wird die Erfindung sowohl bei der Ver-

schwelung als auch bei der Vergasung des

Brennstoffes angewendet, so kann man die für

diese Prozesse verwendeten Einrichtungen in

einfachster Weiz dadurch kombinieren, da.ß

der Verschwelungs- und V vrgasungsprozeß

in unmittelbar hintereinand@rgeschalteten

Kreisläufen stattfindet. Erford; rlichenfalls

kann d--r- 1'erschwelungsstufe noch eine Alte-

rungsstuz vorgeschaltet werden, in der die

Kohle thermisch oder chemisch vorb@hand:lt

wird.

Bei der Herstellung y:@n Synthesegas aus

Luftgas und Wassergas kann das Luftgas und

Wassergas in zwei getrennten, aber so dicht

neben:inanderliegenden Strömen Ürzetigt wer-

den, daß ein Wärmeaustausch zwischen diesen

beiden Strömen stattfindet. Bekanntlich ist

zur Erzcugung von Wassergas die Zufuhr von

Wärme durch besondere Mittel, z. B. durch

Cberhitzung des eingeblasenen Wasser-

dampfes oder durch besondere Ile:iz-cinrich-

tungen. erforderlich. Diese besonderen Mittel

können verringert werden oder ganz in

fall kommen. -,wenn man Wärnie aus dem Luft-

gasstrom auf den Wassergasstrom überträgt.

Bei dieser Ausführung ist es möglich. Ixi der

Wassergaserzeugung Wasserdampf im Cl,-r-

schuß zuzugeben, um dadurch die Ver-

gasungsgeschwindigkeit zu steigern.

In den Abb. i bis 6 sind Ausfülirungs-

be@sp@e@e des Erhndungsgegenst<indes darge-

stellt.

Abb. i zeigt e:nl# -#-ergastingsaillage mit

drei Stufen. bei der jede Stufe aus einem al>-

steigenden und -eirein ansteigenden Teil b,;-

steht; in den

Abb. 2 und 3 ist eine andere Ausführungs-

forin dargestellt, bei der der Kreislauf mit

eitlem aufsteigenden Teil beginnt;

Abb. d. zeigt eine Anlage, be:i d: r der Ve r -

schwelungs- und Vergasungsprozeß mitein-

ander kombiniert sind; nach

Abb. 3 ist der Scliwelstttfz ; ine Alts r ungs-

stufe vorgeschaltet; in

Abb. (@ ist ein Kanalquerschnitt für die Her-

stellung von Synthesegas aus Luft- und

i\-assergas dargestellt.

In den Abbildungen l):d2tttet ;3 (1e11 B:nii-

stoit, I" das ergasungsmittel tin(1 .@ das

Sch-,velmittel, A das Alterungstnittel und S 1i

das Schwelgas.

In Abb. i ist eine Vergasungseinrichtung

h-,schrieben. die aus drei Stufen I. 1I find 111

bzstelit. Die Erfindung ist nicht an eine 1)--

stimmte Stufenzahl gel>nnden. Die Stufen I

und 1I st-llen gescüiossene Kreisläufe dar,

dis Stufe IIl dagegen endet mit einem `iditer

zur Flugaschena.bscheidung und zur Ab-

führung des fertigen, vorn groben Stahl) he-

,reiten Gases.

In der Stufe I wird der Brennstoff 1i durch

die @rennst#3ffschleuse i, das Vergasungs-

lrittel t- durch das Rohr 3 in das Fallrohr =

eingeführt. In diesem Fallrohr 2 sowie in dein

aufsteigenden Ast I. dessen Querschnitt sich

iin Verlauf des Weges konisch erweitert. geht

die Vergasung vor sich. Am Ende des Kreis-

laufes I ist der Sichter 5 vorgesehen. der das

grobe Korn durch die Leitung (@ und die

Schleuse; alt den @usgangshunla d:s Kreis-

laufes zum Fallrohr 2 zurückbringt. %yälirend

das Vergasungsmittel gemischt iiiit denn er-

zeugten Gas und, dem Feinkorn der Stufe, I durch das Rohr 8 und die Leitung 9 in die Vergasungsstufe II übergeführt wird.

Die Stufe II besteht ebenfaills aus einem Fallrohr i o, in das an der Stelle i i weiterer Brennstoff zugeführt werden kann, einer Überleitung 12 und einem konisch erweiterten Steigrohr 13, Am Ende der Stufe II sitzt der Sichter 14 mit dem Auslauf 15 und der Schleuse 16, durch welche das grobe Korn aus dem Sichter 14 in, das Fallrohr io zurückgebracht wird. Da als Traggas für die Schwebebeförderung in den Kreisläufen nur das Vergasungsmittel und, das gebildete Gas zur Verfügung stehen, aber besonders bei sehr grobem Brennstoff und bei einer geringen Anzahl von Stufen die einzelnen Brennstoffteilchen einen vielfach wiederholten Kreislauf durch die Stufe nehmen müssen, kann es, vorkommen, daß sich eine solche Anreicherung von festen Stoffen in diesem Kreislauf ergibt, daß das Traggas. bzw. dessen, Druck für die Förderung nicht mehr ausreich. Es ist daher vorteilhaft, die Sichber 5, 14 u@sw. so, einstellbar auszubilden, daB es möglich ist, von Zeit zu Zeit einen Teil der Anreicherung in die nächste Stufe herüberzuleite@n, um auf diese Weise den vorhergehenden Kreislauf zu, entlasten.
Das Vergasungsmittel, gemischt mit dem in den Stufen I und II erzeugten Gas und dem Feinkorn, wird durch die Rohre 17, 18 in die Vergasungsstufe III übergeführt. Diese Stufe besteht wiederum aus einem Fallrohr i9, einem Überleitungsrohr 2o und einem konisch erweiterten Steigrohr .2 i. Am Ende der ganzen Anlage befindet sich der Abscheider 22, in dem eine Trennung der Flugasche von dem Reingas vorgenommen wird. Das gereinigte Gas tritt durch die Leitung 25 aus.
Die Flugasche, die fein genug ist, um die ganze Einrichtung zu durchwandern, wird aus cl--m Filter bzw. Sichter 22 durch die im Rohr 23 angeordnete Schleuse 24 nach außen abgeführt. Diejenigen Aschenbestandteile, die durch Zusammenschmelzen zu, grob werden, um noch durch das Vergasungsmittel mitgerissen zu werden, können durch die aan unteren Ende der Fallrohre angeordneten Aschen- bzw. Schlackentrichter 26, 27, 28, entfernt werden. Falls der Prozeß bei so hohen Temperaturen durchgeführt wird, d@aß die Schlacke flüssig wird, kann sie in den Schlackentrichtern 26, 27,:28 entweder granuliert oder in flüssiger Form abgestochen werden.
In den Abb. 2 und 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands dargestellt. Die Vergasungsanlage besteht, wie die in Abb. i dargestellte, aus drei Stufen I, II und III. Das Vergasungsmittel V tritt in den Kreislauf I durch die Leitung 33 ein. Der Brennstoff B wird durch das Rohr 31 aufgegeben. Der Gasstrom, steigt zunächst :in dem Kanal 3.2 nach oben an und wird durch den Kanal 34 wieder nach unten geführt. Am Ende des Fallrohres 34 ist eine einfache Abscheidevorrichtung 36 vorgesehen, die aus einer Klappe besteht und die die Einstellung auf einen: verschiedenen Abscheidungsgrad ermöglicht. Die groben Körner werden im Trichter 37 ausgeschieden und durch die Fördervorrichtung 38 an den Anfang des Kreislaufes zurückgeführt. Der Kreislauf II besteht aus dem aufsteigenden Rohr 39 und dem Fallrohr 40, an dessen Endre ebenfalls eine Klappe 42 angebracht Ist. Die ausgeschi:edenen Brennstoffteilchen werden durch die Förderschlange 43 an den Anfang des Steigrohries 39 zurückgefördert. Am Ende der Stufe III ist ein Abschei-der 46 vorgesehen. Die Flugasche wird durch die Schleuse 47 ausgeschieden und das Gas durch die Leitung 48 entnommen.
Bei dieser Anlage ist die Vergrößerung dies Ouerschnittes in den einzelnen Stufen in der Weise ausgeführt, daß die Anzahl der Kanäle eines Kreislaufes gegenüber dem vorhergehenden Kreislauf verdoppelt ist, was aus Abb. 3 ohne weiteres ersichtlich ist. Der aus der Stufe I durch die Leitung 35 austretende Strom teilt sich in zwei parallele Ströme mit je einem aufsteigenden Rohr 39 und, je einem absteigenden Rohr 4o. Diese durch die Leitungen 41 austretenden Teilströme werden in der Stufe III abermals in je zwei Einzelströme unterteilt, so. daß in dieser Stufe vier aufsteigende Rohrre 44 vorhanden sind. Nach Abb. 3 ist an den Enden 45 eines jeden der vier Teilströme ein Abscheider 46 vorgesehen. Es ist an sich auch möglich, für zwei oder alle Teilstiröme einen gemeinsamen großen Abscheider zu verwenden.
Wenn der Vergasungsweg in zahlreiche Kreisläufe unterteilt ist, so kann man unter Umstän:dien auf die Ausbildung konischer Strömungswege in den einzelnen Kreisläufen verzichten und dafür, wie in Abb. 3 dargestellt, mehrere unterteilte Parallelströme von gleichem Querschnitt verwenden. Dadurch ergibt sich eine einfachere und billigere Herstellung der Anlage.
In Abb. 4 ist eine Anlage beischrieben, bei der in hinterein@andergeschalteten Kreisläufen eine Verschwelung und eine Vergasung des Brennstoffes in der Schwebe vorgenommen wird. In. den Kreislauf I werden der Brennstoff B und das Schwelmittel S, z. B.. hocherhitzter Wasserdampf, eingeführt. Der absteigende Ast 51 ist durch den Krümmer 52 mit dem aufsteigenden" sich konisch erweiternden Ast 53 verbunden. Wenn notwendig, kann die Schwelstufe 1 auch mehrstufig ausgebildet werden, was davon abhängt, wie weit der Brennstoff vorzerkleinert wird. Im Grobabscheider 5.4 wird das Grobkorn durch das Rohr 5 5 und die Schleuse 56 in das Fallrohr 51 zurückgeleitet, während das Schwelgas SG mit dem fertig abgeschwelten Gut durch das Rohr 57 in den Feinabscheider 58 geleitet wird. Das Schwelgas SG wird hier durch das Rohr 59 abgeführt, während der Schwelkoks durch die Schleuse 6o in das Fallrohr 61 des Vergasungskreislaufes II geleitet wird. Der Kreislauf 1I besteht aus dem Fallrohr 61, dem Krümmer 0,2, dem konisch erweiterten Steigrohr 63, dem Aschentrichter 64 und dem Sichtur 65, der das Grobkorn durch das Rohr 66 und die Schleuse 67 in das Fallrohr 61 zurückführt. Daran schließen sich nach Bedarf weitere Stufen an. Im Beispiel der Abb. i besteht der Schwebevergaser aus zwei Stufen II und III. In der Stufe III, die aus den Rohrteilen 68,69,71 und 72, dem Aschentrichter 7o und dem Sichter 73 besteht, wird die Flugasche durch die in Rohr 7q. angeordnete Schleuse; 5 nach außen abgezogen, während aus dem Rohr ; 6 das fertige Gas entnommen wird.
Bei der Verarbeitung von stark backender Kohle kann es zweckmäßig sein, die Kohle einer thermischen oder oxydativen Vorbehandlung (Alterung) zu unterwerfen, um ihr die Backfähigkeit zu nehmen. Zwar bietet die N"erschwelung in der Schwebe bereits ein ausgezeichnetes Mittel, die Schwelung starkbackender Kohle bei der an sich wirtschaftlichsten Schwelmethode, der Spülgasschw-elung, in einfachster Weise zu lösen:; es könnte jedoch vorkommen, daß Kohle durch Backen oder Ankleben an den Wandungen Störungen verursacht. In diesem Falle wird dem Schwelkreislauf einAlterungskreislauf vorgeschaltet. Abb. 5 zeigt eine solche Einrichtung. Der Brennstoff B wird in das Fallrohr 8i des Alterungskreislaufes I" eingeführt, während das Alterungsmittel A, z. B. Rauchgas, mit mäßigem Sauerstoffgehalt teils neu durch das Rohr 82, teils im Kreislauf durch das Rohr 85 zugegeben wird. Nach Durchlaufen des Rohres 8.4, welches einen gleichbleibenden Querschnitt haben kann, falls die Menge des Alterungsmittels (des Traggases) der Körnung genau angepaßt wird oder welches konisch ausgeführt werden kaml, wenn das Alterungsmittel im f:7berschuß zugegeben wird, wird im Sichter 83 der Brennstoff vom Traggas getrennt und durch das Rohr 87 und die Schleuse 88 dem Fallrohr 89 des Sch,#velkreislaufes I zugeführt. Der überschuß an verbrauchtem oder unwirksam gewordenem Alterungsmittel kann durch das Rohr 86 abgeführt «-erden. Der Schwelkreislauf kann seinerseits wieder mehrstufig sein; an ihn kann sich auch ein ein- oder mehrstufiger Vergasungskreislauf anschließen.
Abb.6 zeigt den Querschnitt durch einte Kanal, der zur Herstellung von Synthesegas aus Luft- und 'Wassergas dient. Der Kanalquerschnitt ist durch die Scheidewand S' in zwei Teile TI' und L unterteilt, und zwar strömt durch den Teilquerschnitt W das Wassergas und durch den Teilquerschnitt L das Luftgas. Der Wärmeübergang zwischen den beiden Strömen erfolgt durch die Trennwand S'. Die dargestellte Bauart zeichnet sich durch große Einfachheit aus, und die Aufteilung des Querschnittes zwischen dem Wassergas- und dem Luftgasstrom kann in einfachster Weise durch entsprechende Verschiebung der Trennwand S' erfolgen.

Claims

PATEN TANSPR i: CHF: i. Gaserzeuger zur Vergasung von feinkörnigen Brennstoffen in der Schwebe, bei welchem der Brennstoff im Kreislauf geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Kreisläufe hintereinandergeschaltet sind, wobei der Strömungsquerschnitt jedes Kreislaufes größer als der Querschnitt des vorhergehenden Kreislaufes ist, und daß am Ende jedes Kreislaufes eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch welche die unter einer bestimmten Größe liegenden Brennstoffkörner in den nächstfolgenden Kreislauf übergeführt werden; während die darüberliegenden Korngrößen in dem Kreislauf verbleiben. Gaserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung des Strömungsquerschnittes in den einzelnen Kreisläufen gegenüber dem vorhergehenden Kreislauf durch Vergrößerung der Anzahl der Strömungskanäle erfolgt, indem beispielsweise der aus einem Kreislauf austretende Strom im folgenden Kreislauf in zwei parallele Teilströme gleichen Querschnittes unterteilt ist. 3. Gaserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende eines jeden Kreislaufes ein derart verstellbarer Sicht-er oder Abscheider (5, i-1, Abb. i) vorgesehen ist, daß zeitweise größere Brennstoffteilchen in den nachfolgenden Kreislauf übertreten können und dadurch der vorhergehende Kreislauf entlastet wird. Gaserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Kreisläufen Einlässe (i i . Abb. i) für die zusätzliche Aufgabe von Brennstoff verschiedener Korngröße vorgesehen sind. 5. Gaserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Kreisläufen Einlässe für die zusützl.iche Zufuhr des Wärmebeha,ndl@ungsmittels (V; Abb. 4) vorgesehen sind.. 6. Gaserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daiß in jedem Kreislau,f eine Entaschungs.voririchtung (26, 27, 28; Abb. i) vorgesehen ist, die vorzugsweise am Ende eines absteigenden Astes des Kreislaufes angeordnet ist. 7. Gaserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den zur Vergasung dienenden Kreisläufen ein Kreislauf vorgeschaltet ist, in dem der Brennstoff in der Schwebe entgast wird, wobei gegebenenfalls der Verschwelungsstufe noch ein Alter-ungskreisdauf vorgeschaltet sein kann. B. Gaserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der gleichzeitigen Erzeugung von Luftgas und Wassergas bei der Wassergaserzeugung ein Überschuß von Wasserdampf zugegeben und nach der Herstellung des Wassergases vor oder nach der Vermischung mit dem gleichzeitig erzeugten Luftgas durch Abkühlen des Gases ausgeschieden; wird. g. Gaserzeuger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Vergasungsanlage vor der Vermischung ein Wärmei;ch zwischen dem Wassergas und dem Luftgas, z. B. durch eine in einem: Kanal angeordnete Längswand (S'; Abb. 6) stattfindet. i o. Gaserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Einrichtungen, durch welche das Vergasungsmitte l und der Brennstoff in die hintereinandergeschalteten; Kreisläufe aufgegeben wird, im oberen Teil dies Fallrohres angeordnet sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 138 341, 395 648. 452 0i5, 479 793. 5o4497 5o8 648, -51i 658, 5i8 922, 553 909, 586 i82, 590 o'5o, 604 864; USA.-Patentschrift Nr. 901 232.