DE1038227B - Verfahren zur Ent- oder Vergasung vorwiegend staubfoermiger Brennstoffe - Google Patents

Description

• Verfahren zur Ent- oder Vergasung vorwiegend staubförmiger Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ent- oder Vergasung vorwiegend staubförmiger Brennstoffe in einer Kammer mit zentrischer Gasabführung aus dem Kammerinneren. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden die :Medien einer Mehrzahl von abwechselnd übereinanderliegenden Verbrennungs- und Entgasungszonen der Eiitgasungskammer zugeführt. Diese an der Gaserzeugung beteiligten Medien, Kohlenstaub, Heizgas und Sauerstoff, werden dabei jeweils 4n einer Senkrechtebene spiralig durcheinandergewirbelt. Der Kohlenstaub und das Heizgas-Sauerstoff-Gemisch treffen sich auf dem kürzesten Wege im Inneren der Kammer, und das entstehende Gas entweicht in im wesentlichen ungeregelter Strömung sehr schnell aus der Öffnung der Kammer. Der Brennweg ist also kurz.
• Bei der Durchführung eines anderen Verfahrens ist die Strömung innerhalb der Kammer ebenfalls ungeregelt. Sauerstoff und ein Kohlenstaub-Dampf-Gemisch treten zwar tangential in die Kammer ein, aber die Heizgase strömen fast parallel zur Mittellängsachse der Kammer in die Kammer hinein. Der den Kohlenstaub tragende Dampf findet durch Heizgase keine Stütze, sondern er wird zusammen mit dem Kohlenstoff verwirbelt und gelangt mit ihm äußerst schnell zu einem axialen Austrittsrohr. Die entstandenen Gase durchströmen dieses sehr enge Rohr in axialer Richtung (keine schraubenförmige Strömung). - Bei beiden Kammern ist ein großer Raumbedarf notwendig.
• Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Ent- oder Vergasung vorwiegend staubförmiger Brennstoffe in einer Kammer mit zentrischer Gasabführung aus dem Kammerinneren vorgeschlagen, bei dem das Brennstoff-Luft-Gemisch einen Zyklon axial erst außen von oben nach unten und dann innen von unten nach oben wendelförmig durchströmt und anschließend das erzeugte Gas aus dem Zykloninneren, gleichsinnig wendelförmig umlaufend, abgeführt wird. Bei diesem Verfahren legen die zu ent-oder vergasenden Brennstoffteilchen, von der Trägerluft in der Schwebe gehalten, einen sehr weiten Weg zurück, so daß viel Zeit zur Durchführung des Prozesses zur Verfügung steht. Der Raumbedarf des Zyklons ist sehr gering, da der weite Weg in Form einer Doppelspirale verläuft, die nur geringen Raum beansprucht.
• Die Erhitzung des zu ent- bzw. vergasenden Brennstoffes kann in verschiedenartiger Weise erfolgen. Man kann den Brennstoff vor seinem Eintritt in den 7yklon dadurch erhitzen, daß man heiße Trägerluft beimischt. Hierbei ist dafür Sorge zu tragen, daß die heiße Trägerluft in ihrer Menge und/oder in ihrer Temperatur so bemessen wird, daß im Zyklon gerade die für die Entgasung erforderliche Endtemperatur erreicht wird. Statt dessen oder zusätzlich hierzu kann die Erhitzung des Brennstoffes auch in der Weise erfolgen, daß ein dem Zyklon entnommener und wieder zugeführter Teil des im Zyklon erzeugten Gases oder in an sich bekannter Weise ein zusätzliches Heizgas im Zyklon verbrannt wird. Die Verbrennung dieser Gase ist dabei vorteilhaft unter Luftmangel durchzuführen, wobei sich die Luftmenge insbesondere nach der Einsatzmenge des Brennstoffes und der gewünschten Gaszusammensetzung bestimmt. Das Gas wird mit Vorteil, wie an sich bekannt, zur Drehwirkungsverstärkung bezüglich des Umlaufs in gleichem Sinne wie das Brennstoff-Luft-Gemisch in den Zyklon z. B. tangential eingeblasen. Unter Benutzung dieser Einblaseart erfolgt das Einblasen des Gases in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der Erfindung in verschiedenen Senkrechtebenen des Zyklons.
• Weiterhin kann gemäß der Erfindung bei der Entgasung die Erhitzung des Brennstoffes durch die im Zyklon abgeschiedenen festen Brennstoffteile erfolgen, indem diese vorzugsweise im Umlauf mit dem dem Zyklon zuzuführenden Brennstoff-Luft-Gemisch mittelbar oder unmittelbar in Berührung gebracht werden. Die festen Brennstoffteile können dabei mit hoch vorgewärmtem Trägergas, z. B. mit Luft oder Rauchgasen, zurückgeführt werden, und zwar mit Vorteil mittels eines Strahlgebläses.
• Die bei der Entgasung des Brennstoffes im Zyklon abgeschiedenen festen Brennstoffteile, insbesondere Koksteile, werden aus dem Zyklon abgeführt und in einer nachgeschalteten Feuerung z. B. vollständig verbrannt. Der Entgasungsprozeß kann auf diese Weise mit einer Feuerung, beispielsweise mit der Feuerung eines Dampferzeugers, gekoppelt werden. Das bei der Entgasung gewonnene Gas kann dann beispielsweise zum Betrieb einer Gasturbine dienen, die ihrerseits finit einer vom Dampferzeuger versorgten Dampfkraftanlage gekoppelt sein kann. In allen Fällen empfiehlt es sich, die Ent- bzw. Vergasung des Brennstoffes im Zyklon unter Druck durchzuführen, der entsprechend dem Druck des Leitungsnetzes, in das das erzeugte Gas abgegeben werden soll, regelbar ist.
• Die Zeichnung zeigt in der Fig. 1 in einem Längsschnitt und in den Fig.2 und 3 in einem Längsschnitt und einem Querschnitt schematisch den Aufbau je eines für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Zyklons.
• Über die Leitungen 1 wird von zwei gegenüberliegenden Eintrittsstellen ein Kohlenstaub-Luft-Gemisch an den Zyklon herangeführt und durch tangential angebrachte Düsen 2 in diesen eingeblasen, so daß das Kohlenstaub-Luft-Gemisch im Zyklon eine nach unten gerichtete wendelförmige, also Schraubenbewegung ausführt. Durch die Heizgasleitung 3 wird das zur Erzeugung der erforderlichen Ent- bzw. Vergasungstemperatur benötigte Heizgas zugeführt. und zwar durch Tangentialdüsen 6, die mit den Düsen 2 bezüglich des Umlaufs gleichgerichtet sind. so daß die Heizgaseinströmung die Schraubenbewegung des Kohlenstaub-Luft-Gemisches unterstützt. Die Reihen der Düsen 6 und die Reihen der Düsen 2 sind dabei derart angeordnet, daß abwechselnd auf eine Düsenreihe 2 eine Düsenreihe 6 folgt. Das Einblasen des Heizgases und des Brennstoff-Luft-Gemisches erfolgt also abwechselnd in verschiedenen Senkrechtebenen des Zyklons.
• Als Heizgas wird im vorliegenden Falle das erzeugte Gas selbst benutzt, indem ein Teil desselben aus dem zentralen Abzugrohr 8 durch die Leituni; 4 mittels des Gebläses 5 abgesaugt und von diesem in die Leitung 3 gedrückt wird. In der Leitung 4 kann gegebenenfalls ein Wärmetauscher zur Kühlung des Heizgases angeordnet sein. Das Anfahren kann mittels eines zusätzlichen Heizgases erfolgen, das beispielsweise durch die Leitung 7 eingeführt wird.
• Durch das Einsatzrohr 8 strömt das erzeugte Gas gleichsinnig mit der Außenschraube umlaufend zentral ab, während der Koksstaub nach unten in den Austrittsstutzen 9 fällt und anschließend in einer nachgeschalteten Staubfeuerung verbrannt werden kann. Durch Zurückführung eines Teiles des heißen Kokses aus dem Entgasungszyklon und Beimengung zu dem zu entgasenden Kohlenstaub besteht die Möglichkeit, Heizgas einzusparen. Zu diesem Zweck wird ein Teil des anfallenden heißen Koksstaubes mittels eines Strahlgebläses od. dgl. aus dem Koksaustrittsstutzen 9 des Zyklons abgesaugt und mit dem vermengt. Dabei gibt der Koksstaub seine Wärme ab. Die Absaugung ist möglichst mit Rauchgasen vorzunehmen, damit im Zyklon kein Luftüberschuß eintritt, der durch zusätzliche Verbrennung eine Verschlechterung des erzeugten Gases herbeiführen würde.
• Dem Zyklon gemäß den Fig.2 und 3 wird das Brennstoff-Luft-Gemisch über die Kanäle 1 und das Heizgas über die Kanäle 6 tangential zugeführt. Die Zuführungen liegen abwechselnd in verschiedenen Senkrechtebenen. Die äußere Schraubenlinie 10 und die innere Schraubenlinie 11, deren Übergang im Schnitt der Fig. 3 als Spirale 12 erscheint, zeigen den Bewegungsverlauf der den Zyklon durchströmenden Medien.
• Bei beiden Zyklonen reicht das Einsatzrohr 8 weit in den Außenzylinder hinein, und ferner weist es relativ zum Innendurchmesser des Außenzylinders einen nicht zu kleinen Innendurchmesser auf. Beides trägt zur äußerst einwandfreien Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung bei, ist aber nicht unbedingt erforderlich.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Ent- oder Vergasung vorwiegend staubförmiger Brennstoffe in einer Kammer mit zentrischer Gasabführung aus dem Kammerinneren, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoff-Luft-Gemisch einen Zyklon axial erst außen von oben nach unten und dann innen von unten nach oben wendelförmig durchströmt und anschließend das erzeugte Gas aus dem Zykloninneren. gleichsinnig wendelförmig umlaufend, abgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des zu ent- oder vergasenden Brennstoffes vor seinem Eintritt in den Zyklon durch Beimischung heißer Trägerluft erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des zu ent- oder vergasenden Brennstoffes durch Verbrennung eines dem Zyklon entnommenen und wieder zugeführten Teiles des im Zyklon erzeugten Gases oder in an sich bekannter Meise durch Verbrennung eines zusätzlichen Heizgases im Zyklon erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung dieser Gase im Zyklon unter Luftmangel durchgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem das Gas zur Drehwirkungsverstärkung bezüglich des Umlaufs im gleichen Sinne wie das Brennstoff-Luft-Gemisch in den Zyklon eingeblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Einblasen des Gases und des Brennstoff-Luft-Gemisches abwechselnd in verschiedenen Senkrechtebenen des Zyklons erfolgt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Entgasung im Zyklon abgeschiedenen festen Brennstoffteile aus dem Zyklon abgeführt und in einer nachgeschalteten Feuerung verbrannt werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ent- bzw. Vergasung des Brennstoffes im Zyklon unter Druck durchgeführt wird. der entsprechend dem Druck des Leitungsnetzes, in das das erzeugte Gas abgegeben werden soll, regelbar ist. B. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Entgasung die Erhitzung des Brennstoffes durch die im Zyklon abgeschiedenen festen Brennstoffteile erfolgt, indem diese vorzugsweise im Umlauf mit dem dem Zyklon zuzuführenden Brennstoff-Luft-Gemisch mittelbar oder unmittelbar in Berührung gebracht werden. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch Bekenn zeichnet, daß die festen Brennstoffteile mit hoch vorgewärmtem Trägergas, z. B. mit Luft oder Rauchgasen, zurückgeführt werden. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung der festen Brennstoffteile mittels eines Strahlgebläses erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 675 918; USA.-Patentschrift Nr. 2 655 443.