DE4435906C5

DE4435906C5 - Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Feststoffen

Info

Publication number: DE4435906C5
Application number: DE4435906A
Authority: DE
Inventors: Manfred Koepke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2014-10-08
Also published as: DE59504479D1; DE4435906A1; DE4435906C2

Abstract

Verfahren zur Vergasung von Feststoffen und anschließendem Verbrennen der gewonnenen Brenngase, bei welchem die Feststoffe in einem Vergasungsheizkessel in einer Trocknungszone getrocknet und oberhalb eines Rostes in einer Vergasungszone unter Zugabe von Luft im unterstöchiometrischen Verhältnis vergast werden und die Gase unterhalb des Rostes in einer Gassammelkammer gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase aus der Gassammelkammer zu einem Gasbrenner mit einem Gasführungsrohr und einer Gas-Luft-Mischkammer geführt und das so gebildete Gemisch einer innerhalb der Gassammelkammer angeordneten und gegenüber dieser abgeschlossenen Brennkammer zugeführt und verbrannt wird und die Brennkammer die Gassammelkammer heizt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergasung Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches und auf einen Feststoffvergasungsheizkessel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4.

Ein Verfahren und ein Verbrennungsofen zum Verbrennen von Abfällen ist aus der DE 42 30 311 C1 bekannt. Die Abfälle werden in einem Schacht und einer dem Schacht nachgeschalteten Brennkammer vorgesehenen Engstelle gestaut und durch Erhitzen getrocknet, entgast und teilweise vergast und dann zur vollständigen Vergasung durch eine weitere Engstelle hindurch dem Schachtraum zwischen beiden Engstellen zugeführt. Die entstehenden Brenngase werden nach unten abgezogen und anschließend unter Zuführen von Luft verbrannt.

Nachteilig ist, daß der Verbrennungsofen keine Gassammelkammer aufweist. Nachteilig ist darüber hinaus, daß die Brennkammer außerhalb des Schachtes angeordnet ist.

Ein Verfahren zum Vergasen von Brennstoffen ist aus der EP 0 155 607 B1 bekanntgeworden.

Bei diesem bekannten Verfahren wird aber das gesammelte Gas unterhalb des Rostes in eine Brennkammer geführt, in der ein Flammrohr angeordnet ist, wobei somit die durch den Rost nach unten hin auftretenden Brenngase gezwungen sind, außermittig in das Flammrohr einzutreten, wobei sie dabei an einem innerhalb des Rohrstutzens angeordneten Stützbrenner vorbei fließen müssen, der zur Zündung der im Flammrohr zu verbrennenden Gase bestimmt ist.

Bei dieser bekannten Anordnung ist ein sehr großräumiger Brennraum vorhanden, wobei diesem Brennraum natürlich von außen Luft zugeführt werden muß. In diesem Bereich der Luftzuführung können Kurzschlußerscheinungen zwischen der Frischluft und den Brenngasen auftreten, die zur Explosionen im Kessel führen können.

Ein Vergasungsheizkessel wird ebenfalls in der EP 0155 607 B1 beschrieben, wobei hier der Brennraum als großer Raum ausgebildet ist, in dem im unteren Bereich die von einem Gebläse beschickte Frischluftleitung einmündet.

Gegenüber diesem zum Stand der Technik gehörenden Verfahren und dem zur Durchführung des Verfahrens dienenden Kessel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Feststoffvergasungsheizkessel zu schaffen, bei welchem ein Kurzschluß zwischen Luft und Gas vermieden wird und dadurch eine gefahrlose aber geregelte Verbrennung der erzeugten Gase erreicht wird.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 und 3 erläutert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch den Feststoffvergasungsheizkessel gemäß Anspruch 4 gelöst und in den Ansprüchen 5 bis 9 sind vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Kessels erläutert.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei dem erfindungsgemäßen Kessel das Gas unterhalb des Rostes in eine Gassammelkammer fließt. Da diese Gassammelkammer vor dem Gasbrenner liegt, kann sich das Gas ausdehnen und entspannen und die ersten größeren Staubanteile können sich absetzen.

In die Gassammelkammer wird keine Verbrennungsluft zugeführt, so daß auch hier kein Verbrennen stattfinden kann, sondern das heiße Gas fließt weiter zu einem Gasführungsrohr und zu einer Gas-Luft-Mischkammer. Die Verbrennungsluft wird um das Gasführungsrohr herum der Gas-Luft-Mischkammer zugeführt, wobei vorzugsweise die Fließgeschwindigkeit der Luft im Bereich des Eintritts in die Gas-Luft-Mischkammer dadurch erhöht wird, daß der Luftkanal hier relativ schmal ausgebildet ist. Dadurch, daß die Luft die heißen Gase, die sich im Gasführungsrohr gesammelt haben, umfließt, erfolgt eine Anwärmung der Luft und dadurch, daß gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung die eigentliche Brennkammer die Gassammelkammer durchquert, erfolgt eine Aufheizung der Brenngase, was insgesamt zu einer besseren Verbrennung führt.

Durch die Anordnung der Luftzuführung und der Zuführung der Brenngase zu dem Gasbrenner erfolgt eine gute Vermischung der Gase, was für die Verbrennung von Bedeutung ist.

Die eigentliche Brennkammer liegt im Inneren der Gassammelkammer und zwar oberhalb oder unterhalb der Aschekammer.

Der wesentliche Vorteil dem erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß ein Kurzschluß zwischen Luft und Brenngasen nicht erfolgen kann und daß die Strahlungswärme der eigentlichen Brennkammer ausgenutzt werden kann, um einmal die Gase in der Gassammelkammer aufzuheizen, dann aber auch der Vergasungsprozeß oberhalb des Rostes durch die von unten vorhandene Wärme unterstützt wird und daß schließlich die Abstrahlungswärme der Brennkammer bis in die Aschekammer hineinragt, so daß auch die restlichen Kohlenstoffteile in der Asche ausgeglüht werden.

Hierbei kann auch gemäß der Erfindung so vorgegangen werden, daß die Aschekammer oberhalb der Brennkammer liegt, wodurch diese Wärmeeinwirkung auf die Asche noch erhöht wird.

Innerhalb der Wege des Gases und sogar innerhalb der Brennkammer sind Prallbleche angeordnet, die dazu führen, daß Staubpartikelchen innerhalb der Gase leicht abgeschieden werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. Die Zeichnungen zeigen dabei in

1 schematisch einen Aufriß eines Feststoffvergasungsheizkessels, in

2 in größerem Maßstab einen Schnitt durch die Anordnung der Brennkammer innerhalb der Gassammelkammer, in

3 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in 2, in

4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kessels, bei welchem die Aschekammer oberhalb der Brennkammer liegt, in

5 einen erfindungsgemäßen Kessel, bei welchem die Zuführung des Gases aus der Gassammelkammer zur Brennkammer über ein Gaszuführungsrohr erfolgt, in

6 eine Anordnung in größerem Maßstab zur Verdeutlichung der Gaszuführung über ein Gaszuführungsrohr und in

7 in größerem Maßstab die Anordnung der Aschekammer oberhalb der Brennkammer bei Zuführung des Gases über ein Gaszuführungsrohr.

In 1 ist ein Feststoffvergasungsheizkessel dargestellt, der einen Fülltrichter 1 aufweist, an den sich eine Vergasungskammer 2 anschließt, die oberhalb eines Rostes 3 angeordnet ist. In der Zeichnung sind schematisch die im Bereich der Vergasungskammer 2 mündenden Luftzuleitungen 4 erkennbar und der Rost 3 kann als Schwenkrost oder Pendelrost ausgebildet sein. Das Druckausgleichsrohr ist in der Zeichnung nicht zu erkennen.

Unterhalb des Rostes befindet sich eine Brennkammer 8, in der die durch die Vergasung der Feststoffe gebildeten Gase verbrannt werden, wobei unterhalb der Brennkammer 8 eine Aschekammer 6 vorgesehen ist. Soweit ist der Feststoffvergasungsheizkessel entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet und die durch die Verbrennung der Gase entstehenden heißen Abgase werden vorzugsweise durch eine Wärmerückgewin nungsanlage 7 geführt.

Gemäß der Erfindung ist unterhalb des Rostes eine Gassammelkammer 5 ausgebildet und innerhalb der Gassammelkammer 5 die Brennkammer 8 angeordnet, deren Inneres gegenüber der Gassammelkammer 5 abgeschlossen ist, so daß hier keine Kurzschlußströme entstehen können.

Die nähere Ausbildung der Brennkammer 8 ist aus 2 und 3 ersichtlich. In 2 ist die Brennkammer 8 erkennbar, die oberhalb der Aschekammer 6 liegt und innerhalb der Gassammelkammer 5. Die Brennkammer 8 führt zu einem Abgaskamin 9 und an der gegenüberliegenden Seite der Brennkammer 8 ist ein Gasbrenner 19 mit einem Gasführungsrohr 10 vorgesehen, in das die Gase aus der Gassammelkammer 5 durch ein oder mehrere Gaszuführungsrohre 14 geführt werden.

Einen Schnitt gemäß der Linie 3-3 in 2 zeigt 3 und es ist erkennbar, daß das eigentliche Gasführungsrohr 10 einerseits eine Zuleitung für das Gas aufweist, andererseits diese Zuleitung aber von der zuzuführenden Luft umströmt wird, wobei der Luftzuführungskanal bei 11 erkennbar ist. Wie die Schnittzeichnung zeigt, dienen die Sektoren 12 der Luftzuführung und die Sektoren 14 der Gaszuführung, d. h. durch die Sektoren 14 fließt das Gas in das Gasführungsrohr 10, die Luft aber durch die Sektoren 12 zu einer Gas-Luft-Mischkammer 15, wo nunmehr eine intensive Mischung zwischen Luft und Gas erfolgt. In der Mitte dieser Anordnung ist ein Zünd- oder Stützbrenner 16 vorgesehen, und außerdem ist in der Zeichnung zu erkennen, daß der Luftweg sich von der Zuführung 11 bis zur Gas-Luft-Mischkammer 15 so verjüngt, daß hier die Luftgeschwindigkeit erhöht wird und dadurch die Vermischung und die Kühlung des Brenners verbessert wird.

Im Wege der Gase sind einerseits die Prallbleche 17 angeordnet, die dazu führen, daß hier Feststoffpartikelchen abgeschieden werden.

In der Brennkammer 8 ist ebenfalls ein Prallblech 18 vorgesehen, das der Abscheidung von Staubpartikelchen dient.

Die heißen Gase fließen dann durch den Abgaskamin 9 zur Wärmerückgewinnungsanlage 7.

4 zeigt bei einer den 1 bis 3 entsprechenden Ausführung die Anordnung der Aschekammer 6 oberhalb der eigentlichen Brennkammer 8. Bei der Anordnung gemäß 5 ist wiederum die Aschekammer 6 unterhalb der Brennkammer 8 vorgesehen, aber das Gas wird nunmehr über ein Gaszuführungsrohr 14 dem Brenner 19 zugeführt, wobei diese Ausbildung die Darstellung in 6 in größerem Maßstab zeigt.

Schließlich zeigt die Ausführungsform gemäß 7 die Ausführung der Gas- und Luftführung gemäß 5 und 6, aber bei dieser Darstellung ist die Aschekammer 6 oberhalb der Brennkammer 8 vorgesehen.

Claims

Verfahren zur Vergasung von Feststoffen und anschließendem Verbrennen der gewonnenen Brenngase, bei welchem die Feststoffe in einem Vergasungsheizkessel in einer Trocknungszone getrocknet und oberhalb eines Rostes in einer Vergasungszone unter Zugabe von Luft im unterstöchiometrischen Verhältnis vergast werden und die Gase unterhalb des Rostes in einer Gassammelkammer gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase aus der Gassammelkammer zu einem Gasbrenner mit einem Gasführungsrohr und einer Gas-Luft-Mischkammer geführt und das so gebildete Gemisch einer innerhalb der Gassammelkammer angeordneten und gegenüber dieser abgeschlossenen Brennkammer zugeführt und verbrannt wird und die Brennkammer die Gassammelkammer heizt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer zusammen mit der Gassammelkammer eine darunter gelegene Aschekammer heizt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer zusammen mit der Gassammelkammer eine über der Brennkammer gelegene Aschekammer heizt.
Feststoffvergasungsheizkessel mit einem oberhalb eines beweglichen Rostes angeordneten Füllschacht, einer sich an den Füllschacht oberhalb des Rostes anschließenden Vergasungskammer, einer mit einem Zünd- oder Stützbrenner ausgerüsteten Brennkammer sowie einer von einem Gebläse beschickten Luftzuleitung im Bereich des Rostes und ein Druckausgleichsrohr zur Verbindung des Füllschachtes mit dem Bereich des Glutbettes oberhalb des Rostes, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) innerhalb einer Gassammelkammer (5) abgeschlossen gegen diese angeordnet ist und ein Gasbrenner (19) mit einer Gas-Luft-Mischkammer (15) und einem Gasführungsrohr (10) im Eingangsbereich der Brennkammer (8) vorgesehen ist.
Feststoffvergasungsheizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner (19) mit einem Zünd- oder Stützbrenner (16) kombiniert ist.
Feststoffvergasungsheizkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) als Rohr die Gassammelkammer (5) durchquert und oberhalb der Aschekammer (6) angeordnet ist.
Feststoffvergasungsheizkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) als Rohr die Gassammelkammer (5) durchquert und unterhalb der Aschekammer (6) angeordnet ist.
Feststoffvergasungsheizkessel nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Luft-Mischkammer (15) ein von Frischluft umströmtes Gasführungsrohr (10) vorgeordnet ist, der von Frischluft in Frischluftkanälen (12) umströmt ist.
Feststoffvergasungsheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Prallbleche (17, 18) im Weg der Gase angeordnet sind.