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Anlage zum Vergasen und Entgasen von Kohlenstaub im Gasstrom In dem
Patent 452 015 ist ein Verfahren und eine Anlage zum Vergasen und Entgasen
von staubförmiger oder kleinkörniger Kohle, welche im nachstehenden der Kürze halber
Kohlenstaub genannt werden soll, in einem aufsteigenden Gasstrome angegeben, wobei
es darauf ankommt, daß in der Vergasungskammer ständig eine in den erzeugten brennbaren
Gasen aufgewirbelte, im wesentlichen gleichbleibende, glühende Kohlenstaubmenge
kreist, in welcher die eingeführte Verbrennungsluft mit umgekehrter Flamme zunächst
zu Kohlensäure verbrennt, welche durch die die Flamme umgebenden, in reduzierender
Atmosphäre schwebenden glühenden Kohlenteilchen unter Vergasung dieser letzteren
zu Kohlenmonoxyd reduziert wird und dadurch eine zwischen die Flamme und die Wände
der Vergasungskammer eingeschaltete Abkühlungszone erzeugt.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung dieser Anlage und bezweckt
einerseits die Verminderung der Abmessungen der Vergasungskammer und andererseits
die Erhöhung der Empfindlichkeit der Regelung des Vergasungsvorganges. Bei der in
dem Hauptpatent beschriebenen Anlage bestand die Vergasungskammer aus einem nach
oben erweiterten Schachte. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll dagegen der Boden
der Vergasungskammer mit der Wagerechten einen kleineren Winkel einschließen als
der Böschungswinkel des am Boden der Vergasungskammer sich ablagernden glühenden
Staubes, wobei am Boden- der Kammer Schürvorrichtungen vorgesehen sind, welche das
angesammelte Gut ständig der Bodenöffnung der Vergasungskammer zuführen.
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Die Abbildung zeigt eine Vergasungsanlage in schematischem lotrechten
Schnitt.
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In dem dargestellten Beispiele besitzt die Vergasungskammer i lotrechte
Seitenwände und einen wagerechten Boden 2q., über dem die Schürer 25, 26 hin und
her bewegt werden. - Die Schürer sind zweckmäßig wassergekühlt.
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Im Betriebszustande der Anlage ist die Vergasungskammer i mit einem
brennbaren Gasgemisch (Generatorgas) gefüllt, in welchem glühender Kohlen- bzw.
Koksstaub aufgewirbelt ist, so daß sich in der Kammer i eine mit glühendem Kohlenstaub
gesättigte reduzierende Atmosphäre befindet. Die durch den Kanal 2 und die unter
der Vergasungskammer befindliche Windkammer 6 zugeführte Verbrennungsluft tritt
durch die Bodenöffnung 8 in die Vergasungskammer und bildet in derselben eine umgekehrte
Flamme 27. An der Mantelfläche der Flamme bildet sich Kohlensäure, die durch die
nachströmende Luft und die frischgebildete Kohlensäure weiter nach außen in die
glühende Kohlenstaubatmosphäre getrieben wird und sich an den glühenden Kohlenteilchen
zu Kohlenmonoxyd reduziert, wobei die endothermische Reaktion dieser Reduktion auch
die Strahlungswärme
der Luftflamme verbraucht. Diese Reduktionszone
wirkt also kühlend, so daß die Seitenwände der Kammer z gegen die hohe Temperatur
der Flamme 27 geschützt sind. Dadurch, daß der Neigungswinkel des Bodens kleiner
ist als der Böschungswinkel des in der Vergasungskammer niedersinkenden Staubes,
lagert sich am Boden der niederfallende Kohlenstaub in der Gestalt einer Böschung
28 mit einem gegen die Bodenöffnung 8 der Kammer abfallenden Krater, in welchem
sich die Flamme 27 bildet. Dieser aus Kohle 28 gebildete Krater paßt sich in der
Form dem Gasstrome an und behindert denselben nicht. Breitet sich z. B. die Luftflamme
etwa bei plötzlicher Temperatursteigerung oder Erhöhung der Luftzufuhr aus, so wühlt
sie sich im glühenden Kohlenstaubbette Platz. Der Krater umgibt die Flamme 27 an
den heißesten Stellen, hält einerseits die Flamme zusammen und schützt andererseits
die unteren Teile der Vergasungskammer gegen die Hitze der Flamme. Da die Wände
dieses Kraters aus entgaster Kohle, also Koksstaub bestehen, welcher fortwährend
geschürt und gewechselt wird, so sind dieselben in höchstem Maße hitzebeständig
im Gegensatze zum Schamottemauerwerk, welches schmelzen würde.
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Die an den Seitenflächen des Kraters sich etwa bildenden Schlackenklumpen
gleiten entweder unmittelbar der Öffnung 8 zu oder ge-. langen infolge der Wirkung
der Schürer 25, 26 allmählich in tiefere kältere Teile der Böschung 28, in welcher
die Schlackenklumpen mit Kohlenstaub umhüllt werden, so daß sie nicht festbacken
können. Die Schürwirkung fördert diese durch den Kohlenstaub isolierte Schlackenklumpen
allmählich der Öffnung 8 zu, durch welche sie auf den Rost 7 fallen. Am Rost werden
die Schlackenklumpen mit der über bzw. durch den Rost streichenden Frischluft vollständig
ausgebrannt.
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Diese Einrichtungen gestatten die Temperatur der Flamme ohne Gefährdung
der Kammerwandungen weitgehend zu erhöhen, so daß die Flamme auf ein Mindestmaß
zusammenschrumpfen kann, wodurch die Abmessungen der Vergasungskammer, insbesondere
die Höhenabmessung, weitgehend vermindert werden.
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Das Verkürzen der Flamme kann noch durch in den Flammenzaum eingebaute;
wassergekühlte Flammenteiler 37 begünstigt werden. Falls die obere Fläche dieser
Flammenteiler eine geringere Neigung besitzt als der Böschungswinkel des Staubes,
sammelt sich Kohlenstaub bei 38 an, welcher durch eine Rührvorrichtung 39 der Flamme
zugeführt wird.
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Obwohl der Boden 24 der Vergasungskammer in der Abbildung wagerecht
angegeben ist, kann derselbe selbstverständlich auch gegen die Seitenwände der Kammer
oder gegen die Bodenöffnung. 8 mehr oder Weniger abfallend sein. Der Neigungswinkel
des Bodens muß aber unbedingt kleiner sein als der Böschungswinkel des Kohlenstaubes,
damit ein Ansammeln des Staubes am Boden stattfindet.
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Bei der beschriebenen Ausführung der Vergasungskammer, bei welcher
eine Ablagerung des Vergasungsgutes am Schachtboden stattfindet, wird die Absetzkammer
9, aus welcher der abgeschiedene Staub wieder der Vergasungskammer zurückgeführt
wird, derart ausgeführt, daß die Staubsammelräume der Absetzkammer und der Vergasungskammer
durch eine das Schürwerk durchlassende, aber durch den angesammelten Staub verdeckte
Öffnung miteinander in unmittelbarer Verbindung stehen, so daß das Schürwerk den
in der Absetzkammer angesammelten Staub der Vergasungskammer bzw. deren Bodenöffnung
zuschiebt.
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Würde gasreiche Kohle in den Bereich der Luftflamme 27 eingeführt,
so würde infolge der hier herrschenden hohen Temperatur der Kohlenstaub explosionsartig
entgast und das Gas sofort mit der Luft verbrannt werden. In der Luftflamme soll
aber lediglich der Kohlenstoff verbrennen, wogegen die brennbaren Entgasungsprodukte
möglichst unversehrt in den erzeugten Generatorgasstrom gelangen sollen. Deshalb
wird der frische Kohlenstaub an Stellen eingeführt, an denen kein freier Sauerstoff
vorhanden ist. Zweckmäßig mündet daher der Speisekanal 3o des den frischen- Kohlenstaub
enthaltenden Bunkers 29 in den Staubsammelraum 32 der Absetzkammer g. Die Speisung
der Frischkohle erfolgt nach Maßgabe des Kohlenverbrauches ohne bewegliche Speisevorrichtungen
selbsttätig. Der- in der Absetzkammer 9 angesammelte Kohlenstaub verschließt nämlich
die untere Mündung 33 des Kanals 30 und bewirkt eine Rückstauung des Kohlenstaubes
im Kanal 30. Wird aber der in der Absetzkammer 9 angesammelte Kohlenstaub
so weit verbraucht, daß die Mündung 33 des Kanals 30 freigegeben wird, so
fließt wieder frischer Kohlenstaub nach. Dieser gelangt mit dem glühenden Kohlenstaub
der Absetzkammer 9 in Berührung und wird mit diesem durch das Schürwerk 26 vermischt.
Dadurch wird der frische Kohlenstaub entgast, und die dabei entwickelten brennbaren
Gase gelangen unmittelbar in den Abzugskanal q.. Aus dem Kanal 30 wird um so mehr
Kohle ausfließen, je weniger Rücklaufgut in, der Absetzkammer vorhanden ist, und
umgekehrt wird der Kohlenzufluß abnehmen, wenn das Rücklaufgut in der Absetzkammer
zunimmt, weil dadurch der Ausfluß aus dem Kanal, 30 zurückgestaut wird. Hierdurch
findet also eine selbsttätige Regelung der Kohlenzufuhr statt.
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Hinter der Scheidewand 31 der Absetzkammer 9, also iri der Flugaschenkammer
9d gelangen die am stärksten ausgebrannten Teilchen,
da sie eine
große Oberfläche bei geringem Gewichte besitzen. Dies bietet eine Möglichkeit, die
Schlacke und Asche aus dem Kreislauf auszuscheiden. Zu diesem Zwecke soll die in
der Kammer gd angesammelte Flugasche zwecks vollständigen Ausbrennens mit der Frischluft
auf den Rost 7 gelangen. Bei der Überführung der Flugasche auf den Schlackenrost
muß aber vermieden werden, daß Luft aus der unter höherem Druck stehenden Windkammer
6 in die unter niedrigerem Druck stehende Flugaschenkammer gd gelangt. Zwischen
den beiden Kammern muß also für einen Luftabschluß gesorgt werden. Dies könnte z.
B. mittels einer Schleuse erfolgen. Einfacher und vorteilhafter wird aber gemäß
der Erfindung zu diesem Zwecke zwischen die Flugstaubkammer g,- und eine über den
Rost 7 mündende Öffnung 35 der Windkammer 6 ein siphonartiger Staubsack 34 eingeschaltet,
der tiefer als die Öffnung 35 liegt, so daß der sich im Staubsack 34 ansammelnde
Staub einen Gasverschluß bildet, der den unmittelbaren Übertritt der Gase aus der
Windkammer 6 in den Abzugskanal 4 verhindert. Ein in dem der Öffnung 35 zugekehrten
Schenkel des Staubsackes angeordneter, aufwärts wirkender Schürer 36 oder eine andere
Hebevorrichtung fördert den Staub nach Maßgabe des Zuflusses aus dem Staubsack allmählich
durch die Öffnung 35 auf den Rost 7. Dieses Überfließen auf den Schlackenrost 7
findet jedoch nur so lange statt, als aus der Flugstaubkammer g d Gut nachfließt,
Ist die Flugstaubkammer leer, so hört das Überfließen auf den Rost 7 auf, doch bleibt
der Staubsack 34 ständig gefüllt und ergibt den erwünschten Luftabschluß.
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Die Vorrichtung wirkt also wie ein Wasserverschluß, wobei das Schürwerk
das Aufwärtssteigen des Wassers ersetzt.
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Die hin und her gehenden Schürer können durch beliebige andere Schür-
oder Fördervorrichtungen ersetzt werden.
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Die verschiedenen Schürvorrichtungen werden von einer Antriebswelle
durch Gestänge angetrieben, in die zweckmäßig an allen in Betracht kommenden Stellen
die Veränderung des Hubes der Schürvorrichtungen gestattende Glieder, z. B. Kulissen
40, eingeschaltet sind.
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Die Menge des erzeugten Gases ist von der der Luftflamme 27 zugeführten
Luftmenge abhängig. Zur Regelung dieser Luftmenge ist gemäß der Erfindung an der
Bodenöffnung 8 der Vergasungskammer ein einstellbarer Schieber 42 vorgesehen, der
gegenüber dem feststehenden Teil 24a des Bodens der Vergasungskammer verschoben
werden kann. Sowohl der Schieber, als der Schieberspiegel sind zweckmäßig wassergekühlt.
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Die Regelung des Luftschiebers 42 kann auch selbsttätig, beispielsweise
nach Maßgabe der Dampfentwicklung erfolgen, wenn das erzeugte Gas zur Beheizung
eines Dampfkessels dient. Zu diesem Zwecke ist gemäß der Abbildung ein mit dem Stellwerk
des Schiebers 42 verbundener, vom Kesseldruck beherrschter Kolben 44 vorgesehen,
auf dessen eine Seite die Feder 45 und auf dessen andere Seite der Druck des mit
dem Dampfkessel in Verbindung stehenden Zylinders 46 wirkt.
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Wird die Luftzufuhr mittels des Schiebers 42 vergrößert oder verringert,
so -steigt oder fällt dementsprechend der Kohlenverbrauch, und es muß auch die Kohlenzufuhr
dementsprechend gesteigert bzw. herabgesetzt werden. Zu diesem Zwecke wird durch
Verstellen der Hebel 41 in den Kulissen 4o der Hub der Schürer 25 und 26 vergrößert
oder verkürzt, wodurch mehr bzw. weniger Kohlenstaub dem durch die Bodenöffnung
8 eintretenden Luftstrom zugeführt wird.
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Die Anordnung des Schiebers 42 vermindert nun die Trägheit der Regelung.
Wird nämlich zwecks Vergrößerung der Luftzufuhr der Schieber 42 entgegengesetzt
der Richtung des Pfeiles 43 verschoben, so streift die Kante des Bodens 24s zunächst
eine gewisse Menge des am Schieber angesammelten Staubes in den Luftstrom und bewirkt
eine sofortige Steigerung der Kohlenzufuhr, bis die träger wirkende Vergrößerung
des Hubes der Schürer 25, 26 zur Geltung kommt. Wird dagegen zwecks Verringerung
der Gaserzeugung der Schieber 42 in der Richtung des Pfeiles 43 vorgeschoben, so
fängt der Schieber zunächst einen Teil des durch den Schürer 25 vorgeschobenen Kohlenstaubes
auf, bis die Verminderung des Hubes der Schürer in Wirkung tritt.
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Auch der Hub der Schürer kann selbsttätig geregelt werden, indem die
Stangen 48, welche das Verstellen der Pleuelstangen 41 in den die Schürer antreibenden
Kulissen 4o bewirken, an den Regelkolben 44 angeschlossen werden.
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Erfolgt die Zuführung des Kohlenstaubes in die Vergasungskammer durch
eine mechanisch angetriebene Schnecke 49, so kann der Kolben 44 mittels des Gestänges
auch auf ein Wechselgetriebe 5o einwirken und dadurch die Kohlenstaubzufuhr dem
jeweiligen Bedarfe entsprechend regeln. - Durch Anordnung eines in den Staubsammelraum
32 der Absetzkammer g mündenden Kohlenspeisekanals 30 wird aber eine solche
mechanische Kohlenspeisung überflüssig.
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Der Zufluß der Luft in den Kanal 2 wird durch die Einstellung des
Schiebers 42 geregelt.
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Die Bodenöffnung 8 der Vergasungskammer Z wird zweckmäßig schlitzförmig
ausgebildet. Durch diese Schlitzform wird das Eindringen der schwebenden glühenden
Kohlenteilchen in die Flamme begünstigt, es wird die Flamme kürzer, und auch die
Wärmestrahlungsverhältnisse an die Kammerwände fallen günstiger aus.
Statt
eines Schlitzes können auch deren .zwei oder mehrere vorgesehen sein.
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Die wagerechte Anordnung des Bodens der Vergasungskammer ermöglicht
eine dermaßen bedeutende Verminderung der Abmessungen der Vergasungskammer, insbesondere
deren Bauhöhe, daß ohne nennenswerten Verlust dieses Vorteiles die Weiten- und Höhenabmessungen
der Kammer in Verhältnis zur Bodenöffnung 8 gewünschtenfalls noch immer genügend
groß gewählt werden können, um zu erreichen, daß der größte Teil des durch den aufsteigenden
Luftstrom mitgerissenen Staubes sich in der Vergasungskammer, in der Nähe der Seitenwandungen
am Boden der Vergasungskammer ansammelt. In diesem Falle kann die Absetzkammer g
fortfallen, und es genügt, eine zur Ablagerung des auf den Rost zurückzuführenden
Flugstaubes dienende Flugstaubkammer gd hinter der Vergasungskammer anzuordnen.