DE834402C

DE834402C - Schwelverfahren und dafuer geeigneter senkrechter Schwelofen

Info

Publication number: DE834402C
Application number: DEP5821D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Max Goebel; Dr-Ing Fritz Leithe
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-03-20

Description

Schwelverfahren und dafür geeigneter senkrechter Schwelofen

Es ist ein senkrechter Schwelofen entwickelt worden,

in dem das Schwelgut stetig absinkt und bei dem das

Spülmittel im Querstrom durch den Brennstoff ge-

leitet wird, und zwar von einer beheizten Wand her zu

einer gegenüberliegenden nicht beheizten Abzugswand.

Die bei der mittelbaren Beheizung des Gutes ent-

wickelte Wärme gelangt teilweise durch die Trenn-

wand an den Brennstoff, teilweise wird sie von dem

Spülmittel auf den Brennstoff übertragen; diese

Wärmeübertragung wird noch dadurch gefördert, daB

ein rekuperativer Wärmeaustausch zwischen den Heiz-

gasen einerseits und dem Spülmittel andererseits statt-

findet.

Auf ein mit diesem Ofen auszuführendes Schwelver-

fahren bezieht sich die vorliegende Erfindung, bei der

der senkrechte Schwelofen in eine obere und untere

Zone eingeteilt ist, die bezüglich der.Zuführung des

Spülmittels und der Absaugung der Gase unterschied-

lich betrieben werden. Die obere Zone dient als

Schwelzone, und als Spülmittel, das den Brennstoff im

Querstrom durchzieht, wird Wasserdampf verwendet,

dem ein brennbares Gas beigemischt sein kann; das

Spülmittel wird im Rekuperator erhitzt und beim

Durchstreichen des Brennstoffes, z. B. Ölschiefer,

nimmt es die darin enthaltenen Ölbestandteile auf. Die

untere Zone wird als Vergasungszone benutzt; in

dieser dient, ebenfalls durch die Rekuperatoren vorge-

wärmt, als Spülmittel eine Mischung, von Luft mit

solchen Gasen, die die Verbrennung nicht fördern, also

insbesondere keinen Sauerstoff enthalten, um die

Rückstände aus dem abgeschwelten Brennstoff nicht

zu hoch zu erhitzen. Unter diesen Umständen wird bei

zu geringem C-Gehalt etwas Brenngas zugefügt.

Dem als Spülmittel dienenden Wasserdampf kann,

wie gesagt, ein brennbares Gas zugegeben werden. Als

solches kommt in erster Linie Generatorgas in Frage.

Es wirkt, ebenso wie der Wasserdampf, fördernd und

schonend bei der Entbindung der Ölbestandteile des

Brennstoffes. Ferner kann es im Rekuperator, ohne daß Zersetzungen stattfinden können, beliebig hoch erhitzt werden. Statt des Generatorgases oder zusammen mit diesem kann auch das in der Vergasungszone be; nutzte Spülmittel als Zusatzmittel zum Wasserdampf dienen. Schließlich kann auch das in der Schwelzone anfallende Gas, nachdem es heruntergekühlt ist und die Ölbestandteile daraus entfernt sind, zusammen mit Wasserdampf benutzt werden. Durch eine solche Mischung von Wasserdampf und Brenngas ist es möglich, mit einer geringen Spülgasmenge zu arbeiten im Verhältnis zu den zu gewinnenden Schwelprodukten; daher kommt die Gasreinigungsanlage mit sehr kleinen Apparaten aus.

Als Spülmittel in der Vergasungszone kann eine Mischung von Luft und Wasserdampf verwendet werden oder auch eine Mischung von Luft mit verbrannten Gasen. Das Verfahren kann so geleitet werden, daß der im Vergasungsmittel enthaltene Sauerstoff unter Erwärmun- des Brennstoffes an Kohlenstoff gebunden, die übrigen Bestandteile des Vergasungsmittels, insbesondere Wasserdampf und Kohlensäure, teilweise reduziert werden, so daß das durch den Brennstoff ge-IeiteteVergasungsmittel ein brennbares Gas darstellt; es kann entweder als Spülmittel in der Schwelzone dienen oder zur Beheizung des Systems verwendet werden.
Die dem Vergasungsmittel beigegebene Luftmenge wird so bemessen, daß eine Überhitzung des Brennstoffes vermieden wird. Man kann in verschiedenen Höhenlagen den Sauerstoffgehalt des Vergasungsmittel: verschieden gestalten, um ein stufenweises Abbrennen des verschwelten Gutes sicherzustellen.
Die Wärme der verbrannten Heizgase kann im Rekuperator nicht nur zur Vorwärmung der verschiedenen Spülmittel sowohl der Schwelzone als auch der Vergasungszone dienen, sondern auch zur Vorwärmung der Verbrennungsluft benutzt werden. Die verbrannten Gase, die den Rekuperator verlassen, haben eine so hohe fühlbare Wärme, daß sie noch verschiedenen Zwecken dienen können, ehe sie in den Kamin gelangen.. Zunächst ist es möglich, die darin enthaltene Wärme zur Erhitzung von Dampf auszunutzen, vorzugsweise desjenigen Dampfes, der in Mischung mit einem brennbaren Gas als Spülmittel in der Schwelzone dient. Die dann noch vorhandene Wärme der verbrannten Gase kann in einem der Schwelzone des Ofens vorgeschalteten Trockner ausgenutzt werden, um den Wassergehalt des Brennstoffes vor dem Eintritt in die Schwelzone herabzusetzen.
Bezüglich der baulichen Anordnung der Rektiperatorenist esbekannt, die Spülmittel durch waagerechte Kanäle zuzuleiten, die den einzelnen Höhenlagen des Schwelschachtes zugeordnet sind; in diesem Falle läßt sich von der Außenwand her die Zuführung der Spülmittel zu den einzelnen Zonen weitgehend regeln. Für die Verbrennungsgase sind zweckmäßig senkrechte Heizzüge vorgesehen, gegebenenfalls mit mehrmaliger Zugumkehr innerhalb des Rekuperators. Eine solche senkrechte Führung im Rekuperator kann aber auch für die Spülmittel und die ebenfalls vorzuwärmende Verbrennungsluft benutzt werden. Die Verteilungsräume für das aufgewärmte Spülmittel sind in diesem Falle zweckmäßig zwischen dem Heizzug und der Schwelkammer angeordnet; dabei hndet die Wärmeübertragung vom Heizzug an da` Schwelgut in der Hauptsache durch Konvektion statt.
Da die Wirtschaftlichkeit des `'erfahrens in erster Linie durch die Erzeugungskosten des als Spülmittel dienenden Dampfes beeinflußt wird, so empfiehlt es sich, die in Mischung mit Wasserdampf einzuführenden Spülmittel mit diesem zii beladen und etwa überschüssige Wärme zum \-ortrocknen des Schwelgutes zu benutzen. Bei einer besonderen Ausführungsform des neuen Schwelofens ist ein Wasserdampfkreislauf durch die Trockenzone vorgesehen, bei dem der Wasserdampf durch ein in den Rekuperator eingebautes Dampfschlangensvstem immer wieder- erhitzt und der bei der Trocknung des Gutes anfallende überschüssige Dampf abgezogen und im Ofenbetrieb verwendet wird, beispielsweise als Spülmittel oder zur Kühlung des glühenden Brennstoffes.
Bei der Durchführung des Erfindungsgedankens, den senkrechten Ofen in eine obere Schwelzone und eine untere Vergasungszone zu unterteilen, ergibt sich die Schwierigkeit, die Aufenthaltszeit des Brennstoffes in der Schwelzone einerseits, in der Vergasungszone anderseits aufeinander abzustimmen. Die Schwelgeschwindigkeit und die Vergasungsgeschwindigkeit werden natürlich im wesentlichen bestimmt durch die Wärmemengen, die mittelbar oder unmittelbar dem Brennstoff zugeführt werden. Uni den Schwelvorgang und die Vergasung voneinander mci1"lichst unabhängig zu machen, ist gemäß der weiteren Erfindung der Querschnitt des Ofens in der Vergasungszone gegenüber demjenigen in der Schwelzone ei weitert, und zwar dadurch, daß die zur Gasabsaugung dienende Wand beim Übergang vom Schwelteil zum Vergasungsteil erheblich zurückspringt und unter Belassung einer oberen Abzugsöffnung für da; bei der Vergasung anfallende Gas durch Schrägstellung einen nach unten sich verjüngenden Querschnitt der Vergasungszone ergibt. Durch die Schrägstellung der einen Längswand in der Vergasungsz0@ne b<ischt sich der bereits verschwelte Brennstoff entsprechend ;einem .Schüttwinkel auf und ergibt eine breite Oberfläche für das Abziehen des Vergasungsmittels. Die als Vergasungsmittel dienende Luft bzw. ein Gemisch von Luft und verbrannten Gasen treten im mittleren und unteren Teil der Vergasungszone ein und durchstreichen in mehr oder weniger schräg aufwärts gerichtetem Strom den Brennstoff. Dabei ergibt sich bei den zunächst der Vergasung unterworfenen oberen Schichten eine höhere Strömungsdichte als bei den bereits weiter abgesunkenen Brennstoffschichten.

Die Qualität des bei der Vergasung entstehenden Gases ist besonders bei niedrigem Gehalt des Brennstoffes an brennbaren Bestandteilen so gering, daß die anderweitige Verwertung der in dem Gas enthaltenen latenten Wärme unzweckmäßig ist. Gemäß der weite reg Erfindung wird daher vorgeschlagen, das aus der abgeböschten Brennstoffoberfläche austretende Gas durch Zusatz von Luft unmittelbar zu verbrennen und die fühlbare Wärme der Verbrennungsgase in einem Dampfkessel oder in anderer «'eise zur Erzeugung des als Spülmittel dienenden Dampfes auszunutzen. Als

Spülmittel für die Vergasungszone dient zweckmäßig

ein Teil der Abhitze der für die mittelbare Beheizung

des Ofens dienenden Gase unter Beifügung von Luft

mit erheblicher Sättigung von Wasserdampf.

Das in der Vergasungszone gebildete Gas enthält

naturgemäß erhebliche Mengen von Staubteilchen. Um

diese zur Abscheidung zu bringen, wird das Gas zu-

nächst in senkrechten Schächten abwärts geführt und

erst dann seitlich aus dem Ofen gezogen. Unterhalb

der senkrechten Schächte sind Staubsäcke angeordnet.

Das neue Schwelverfahren und der zu seiner Durch-

führung geeignete senkrechte Schwelofen sind in den

Zeichnungen erläutert, auf denen

Abb, i einen senkrechten Schnitt durch einen Schwel-

ofen zeigt, wobei im oberen und unteren Teil der

Schnitt durch einen Heizzug, im mittleren Teil durch

die Zuführungskanäle der Spülmittel gelegt ist,

Abb. 2 bis 4 einen anderen Ofen darstellen, wobei

die Abb. 2 einen senkrechten Schnitt entsprechend

11-1I von Abb. 4, Abb. 3 einen senkrechten Schnitt

durch einen Teil des Ofens entsprechend III-III von

Abb. 4, Abb. 4 einen waagerechten Schnitt ent-

sprechend IV-IV von Abb. 2 zeigen;

Abb. 5 ist ein waagerechter Schnitt durch die

Schwelzone bei einer anderen Ausführungsform des

Ofens entsprechend I-1 von Abb. 8,

Abb. 6 ein waagerechter Schnitt durch den Gasab-

gang der Vergasungszone entsprechend II-II von

Abb 8,

Abb. 7 ein waagerechter Schnitt durch den mittleren

Teil der Vergasungszone entsprechend III-111 von

Abb. 8, während

Abb. 8 ein senkrechter Schnitt durch den Ofen ent-

sprechend der Schnittlinie IV-IV von Abb. 7 ist.

Bei dem in Abb. i dargestellten Ofen gelangt der

Brennstoff aus einem Vorratsbunker durch eine Brenn-

stoffschleuse i in die Trockenkammer 2, sodann in die

Schwelzone 3 der Kammer, von wo er allmählich in die

Vergasungszone 4 und sodann in die Kühlkammer 5

absinkt, aus der er mittels der Austragvorrichtung 6

entfernt wird.

Die Beheizung dieses Systems erfolgt durch Schwel-

gas, das durch die Leitung 7 verteilt wird. In die Zu-

führungsleitung 8 ist ein Injektor 9 eingebaut, mittels

dessen das in der Zone .4 benutzte Vergasungsmittel

angesaugt wird. Die Verbrennungsluft gelangt zu-

nächst in eine nicht dargestellte Kammer des Reku-

perators und fällt dann in dem Zuge io ab, an dessen

Fuß sie -sich mit der Mischung von Schwelgas und Spül-

gas vereinigt und im Zuge i i aufbrennt. Die verbrann-

ten Gase ziehen durch die Rekuperatorkammer 12

abwärts zum Rauchgassammelkanal 13. Von hier

ziehen sie durch einen Dampferhitzer, der zur Vor-

wärmung der benutzten Spülmittel dienen kann, und

gelangen dann in die Leitung 14; ihre fühlbare Wärme

wird im Trockner 2 zur Trocknung des Schwelgutes

benutzt; sie ziehen dann durch die Leitung 13 ab.

In der Schwelzone 3 dient als Spülmittel eine

Mischung von Generatorgas und Wasserdampf, die

durch die Leitung i6 verteilt wird. Das Generatorgas

ist bereits mit Wasserdampf gesättigt worden und

wird nach Zugabe weiteren Dampfes zunächst durch

den Dampferhitzer geleitet, ehe es in die Leitung 16

eintritt, von wo es in den oberen Spülgasverteilungs-

raum 17 gelangt, der nach unten durch eine Wand 18

begrenzt ist. In den waagerechten Kanälen i9 wird

das Spülmittel erhitzt, strömt quer durch den Brenn-

stoff in der Schwelzone 3 und wird durch die Öffnungen

der gegenüberliegenden Wand 20 in den Gassammel-

raum 21 und von dort zur Vorlage 22 abgezogen. Von

hier gelangt es zur Kondensation. Ein Teil des ge-

reinigten Gases gelangt in die Leitung 7.

In die Leitung 23 wird eine Mischung von Dampf

und Luft gegeben, die über den unteren Verteilungs-

raum 24 auf die waagerechten Kanäle 29 verteilt wird.

Durch eine besondere Luftleitung 27 kann mittels der

Rohre 28 noch zusätzlich Luft auf die einzelnen Ab-

schnitte des Raumes 24 verteilt werden. Das Ver-

gasungsmittel strömt durch die Zone 4, wird durch

entsprechende Öffnungen der Wand 20 in einen

Sammelraum 25 abgezogen und gelangt nach Passieren

des Staubabscheiders 26 in den Injektor 9.

Bei dem Ofen nach Abb. 2 bis 4 gelangt der Brenn-

stoff ebenfalls durch eine Brennstoffschleuse 31 zu-

nächst in einen Trockner 32, sodann in die Wasser-

dampfspülzone 33, in die Gasspülzone 34, in die Ver-

gasungszone 35, in die Kühlkammer 36, um dann durch

die Vorrichtung 37 ausgetragen zu werden. Die Be-

heizung dieses Ofens erfolgt durch Schwelgas, das

durch die Leitung 38 zugeführt wird und durch die

Kanäle 39 in die senkrechten Heizzüge 4o eintritt.

41 sind Lufteinführungen. Die im Zuge 42 abströmen-

den Brenngase durchziehen dann die von Dampfrohren

durchsetzte Erhitzerkammer 43 und gelangen zum

Kamin 44. Zwischen den aufbrennenden Zügen 40

befinden sich Doppelzüge 45; in den dem Ofen ab-

wandten wird Luft eingeleitet, die, auf diese Weise

vorgewärmt, durch die Öffnungen 46 in den Ver-

teilungsraum 47 eintritt, in den gegebenenfalls zur

Regulierung der Temperatur kalte Luft zusätzlich ein-

geführt werden kann. Die in die Züge 45 eingeführte

Luft ist so weit mit Wasserdampf angereichert, um die

Temperaturerhöhung des Brennstoffes in der Verga-

sungszone 35 in den gewünschten Grenzen zu halten.

Durch die Schlitze der Wand 48 gelangt das Verga-

sungsmittel in die Kammer 49, von hier durch das

Rohr 5o in den Verteilungsraum 51 und durchsetzt nun-

mehr den Brennstoff noch einmal in der Schwelzone 34.

Dem Zuge 52 wird Wasserdampf zugeführt, dort erhitzt

und in den oberen Teil 33 der Schwelzone geleitet. Die

durch die Zonen 33 und 34 strömenden Spülmittel

gelangen, mit dem aus dem Brennstoff entbundenen

0l beladen, durch die Öffnungen der Wand 48 in den

Sammelraum 53 und von hier zur Vorlage 54.

Mittels des Gebläses 55 wird ein Kreislauf des

Wasserdampfes hergestellt, der zunächst durch das

Rohrsystem der Erhitzerkammer 43 tritt, alsdann

durch die Leitung 56 und die Rohre 57 in die Trocken-

zone 32 des Brennstoffes gelangt, von wo er durch die

Rohre 58 wieder abgezogen wird. In die Rohre 58

gelangt über das Rohr 59 auch derjenige Wasser-

dampf, der beim Kühlen des Brennstoffes mittels

Wasser in der Kühlkammer 36 gebildet wird. Hinter

dem Sauger 55 wird der Überschußdampf abge-

nommen und über das Rohr 6o dem Zuge 52 zu-

geleitet. Auch bei der Ausführungsform nach den

Abb. 5 bis 8 hat die senkrechte Ofenkammer in der

Schwelzone 61 einen rechteckigen Querschnitt. Von

der einen Längsseite her wird die Kammer mittelbar

durch nicht dargestellte Züge beheizt, und durch die

Kanäle 62 wird das Spülmittel, beispielsweise eine

Mischung von Wasserdampf und Generatorgas, erhitzt

zugeleitet. Das gebildete Gas zieht durch die zwischen

den Steinen 63 verbleibenden Gasdurchzugsöffnungen

schräg aufwärts in den Gassammelraum 64, an dessen

oberem Ende es durch das Rohr 65 zum Abwärme-

kesse] und darauf zur Kühlung gelangt. Beim Über-

gang in die Vergasungszone 66 springt die Gasabsaug-

wand plötzlich zurück und verläuft dann bis zum

unteren Ende des Ofens als Schrägwand 67.

Hierdurch tritt eine Verbreiterung der Vergasungs-

zone gegenüber der Schwelzone ein, und für das Aus-

treten des bei der Vergasung entstehenden Gases ergibt

sich die große Oberfläche 68 des hier aufgeböschten

Brennstoffes. Das durch die Kanäle 69 zugeführte

Vergasungsmittel strömt schräg aufwärts durch den

Brennstoff; das dabei gebildete Gas gelangt in den

Raum 70 und zieht je nach der Stellung der Schieber 71

und 72 (vgl. Abb. 6) in einen der Schächte 73, 74, die

unten in den Staubsammelraum 75 münden. Der

Abzug der Gase erfolgt durch das Rohr 76. 1h:rch

Luftzufuhr in den Raum 7o kann eine Verbrennung

der gebildeten Gase unter Erhitzung derselben er-

folgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betriebe eines senkrechten Schwelofens mit Querstromspülung und einseitiger Beheizung mit rekuperativem Wärmeaustausch zwischen verbrannten Heizgasen und Spülmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen in Schwel- und Vergasungszone unterteilt ist, wobei in der Schwelzone `'Wasserdampf, gegebenenfalls zusätz- lich auch ein brennbares Gas, in der Vergasungs- zone eine Mischung von Luft und für die Ver- brennung iner@ter, gegebenenfalls brennbarer Gase als Spülmittel dienen. 2. Verfahren zum Betriebe eines senkrechten Schwelofens nach Anspruch i, dadurch gekenn- zeichnet, daß als Heizgas das in der Vergasungszone benutzte Spülmittel unter Zusatz von gereinigtem, in der Schwelzone anfallendem Gas dient.

3. Verfahren zum Betriebe eines senkrechten Schwelofens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülmittel in der Schwel- zone eine Mischung von Wasserdampf und Gene- ratorgas dient. 4. Verfahren zum Betriebe eines senkrechten Schwelofens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülmittel in der Schwel- zone eine Mischung von Wasserdampf mit dem in der Vergasungszone benutzten Spülmittel dient. 5. Verfahren zum Betriebe eines senkrechten Schwelofens nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verbrannten, den Rekupe- rator verlassenden Heizgase, gegebenenfalls nach Durchgang durch einen Dampferhitzer, durch einen der Schwelzone des Ofens vorgeschalteten Trockner geleitet werden. 6. Senkrechter, Schwelofen mit Querstrom- spülung und einseitiger Beheizung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Brenngase als auch die vorzuwärmenden Spülmittel senkrecht, ge- gebenenfalls mit mehrmaliger Zugumkehr, den Rekuperator durchströmen. Senkrechter Schwelofen mit Querstrom- spülung und einseitiger Beheizung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Heizzügen und den Schwelkammern die Verteilungsräume für das erhitzte Spülmittel angeordnet sind. B. Senkrechter Schwelofen mit Querstrom- spülung und einseitiger Beheizung, dadurch gekenn- zeichnet, daß durch Zurückspringen der Gas- absaugwand beim Übergang von der Schwel- zur Vergasungszone sich der Ofenquerschnitt er- weitert und erst allmählich wieder verengt. 9. Senkrechter Schwelofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ofen in der Vergasungszone auf der Absaugscite begrenzende `Fand von unten schräg ansteigt und oben eine Abzugsöffnung bildet. io. Senkrechter Schwelofen nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Abzugsöffnung abwärts gerichtete Gaskanäle an- schließen und unterhalb derselben ein Staubsack angeordnet ist.