DE865624C - Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von festen Brennstoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von festen Brennstoffen

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DE865624C
DE865624C DEM3961D DEM0003961D DE865624C DE 865624 C DE865624 C DE 865624C DE M3961 D DEM3961 D DE M3961D DE M0003961 D DEM0003961 D DE M0003961D DE 865624 C DE865624 C DE 865624C
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DE
Germany
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gasification
oxygen
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gasifying
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Expired
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DEM3961D
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Inventor
Otto Dr Hubmann
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von festen Brennstoffen Soweit man nicht in manchen Fällen Abstichgaserzeuger benutzt hat, für die aber nur großstückige, standfeste Brennstoffe verwendbar sind, wurden feste Brennstoffe bisher vorwiegend in Drehrostgaserzeugern vergast. Hierbei mußte dem Vergasungsmittel so viel Dampf zugegeben werden, daß die Asche des Brennstoffes entweder gar nicht oder nur soweit zum Schmelzen kam, daß die Zerkleinerung der sich bildenden Schlacke durch den Drehrost noch möglich war. Bei Brennstoffen mit niedrigem Aschenschmelzpunkt und eisenhaltiger Asche war daher die Vergasung nur mit einem erheblichen Aufwand an Wasserdampf möglich, der zur Erzeugung eines wasserstoffreichen Gases führte. Für viele Zwecke, z. B. die Metallerzeugung, ist ein solches Gas wenig geeignet.
  • Ganz besondere Bedeutung gewinnt der Zusatz an Wasserdampf jedoch bei der Vergasung mit Sauerstoff oder stauerstoffangereicherter Luft, besonders wenn die Vergasung unter höherem Druck erfolgt, da in diesem Fall die Abführung einer stark geschmolzenen Asche aus dem Gaserzeuger ohne Unterbrechung des Betriebes unmöglich ist. In allen Fällen erhöht ein hoher Wasserdampfzusatz zum Vergasungsmittel die Erzeugungskosten des Gases, und der unzersetzte Teil des Wasseramp e- *führt zü erhöhtem Anfall an Abwasser, d - 'f s das einer kostspieligen Reinigung unterzogen werden muß.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung gestattet die Erzeugung eines methan- und kohlenoxy dreichen Gases durch Vergasung mit verhältnismäßig geringem Zusatz von Dampf oder Kohlensäure oder beider Stoffe, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Brennstoffasche in geflossenen Klumpen anfällt. Diese Wirkung wird erzielt durch Vergasung des Brennstoffes in zwei bzw. mehreren übereinanderliegenden Zonen, von denen die erste, in der der Kohlenstoff im Überfluß vorhanden ist, -verhältnismäßig heiß, d. h. mit einer hohen Konzentration des Sauerstoffes im Vergasungsmittel, betrieben wird, während in die folgende Zone bzw. die folgenden Zonen ein Vergasungsmittel mit geringerer Konzentration des Sauerstoffes, d. h. mit einer höheren Zugabe von wärmebindeäden Gasen, wie Wasserdampf und Kohlensäure, eingeleitet wird. In besonderen Fällen kann sogar auf die Zugabe von Sauerstoff in der zweiten bzw. , letzten Zone ganz verzichtet werden.
  • Bei dem neuen Verfahren trifft das Vergasungsmittel mit höherer Sauerstoffkonzentration auf einen Brennstoff, dessen Aschengehal.t.noch nicht so hoch ist, daß die Asche zum Zusammenschmelzen oder Zusammensintern gelangen kann. Trotz der höheren Reaktionstemperaturen, die durch die höhere Sauerstoffkonzentration des Vergasungsmittels in dieser Zone eingehalten werden können, kann nämlich eine Bildung geschmolzener Aschenkuchen nicht erfolgen, da das Vorhandensein von reichlich unvergastem Kohlenstoff das Entstehen einer zusammenhängenden Schlacke nicht zuläßt.
  • Der verbliebene Kohlenstoff, der je nach dem Aschengehalt der Kohle z. B. ro bis 5o% des gesamten zugeführten Kohlenstoffes betragen kann, wird dann in einer folgenden Zone durch Zuführen eines Vergasungsmittels von geringerer Sauerstoffkonzentration zu Ende vergast. Hier wird ein Zusammenschmelzen der Asche infolge der niedrigeren Reaktionstemperatur vermieden, -die sich entsprechend dem Einfluß des - wärmebindenden Wasserdampfes und gegebenenfalls der geringeren Vergasungsleistung (Feuerraumbelastung) einstellt.
  • Es gelingt auf diese Weise, den Vergasungsvor= gang in der oberen Zone der Vergasung wesentlich heißer, d. h. mit einer höheren Sauerstoffkonzentration durchzuführen, als dies bei der üblichen einstufigen Vergasung der Fall ist. Aber auch in der nachfolgenden zweiten Stufe, die stärker zur Verschlackung neigen kann, kann mit verhältnismäßig hoher Sauerstoffkonzentration gearbeitet werden, weil durch die vorhergehende Vergasung eines Teiles des Kohlenstoffes die Querschnittsbelastung, ausgedrückt in Kilogramm vergastem Kohlenstoff je Quadratmeter und Stunde, in der zweiten Stufe relativ niedrig gehalten werden kann. Diese Bedingungen bewirken eine geringere Konzentration an unzersetztem Wasserdampf und eine höhere Konzentration an Kohlenoxyd in dem primär gebildeten Gas und damit auch eine stärkere Bildung von Methan entsprechend den- höheren Teildrücken von Kohlenoxyd und Wasserstoff.
  • Eine Herabsetzung der Temperatur in der oberen, heißgehenden Zone kann gegebenenfalls dadurch bewirkt werden, daß die Zufuhr der Vergasungsmittel zu den beiden Zonen in räumlich abwechselnden Sektoren des Schachtes periodisch wechselt. Beispielsweise wird die Vergasungsmittelzufuhr zum ersten, dritten usw. Sektor des Schachtes in der oberen Zone zeitweise abgestellt oder gedrosselt, während diese Sektoren in der unteren Zone beaufschlagt werden, und zeitweise dein ersten, dritten usw. Sektor in der oberen Zone Vergasungsmittel zugeführt und die Vergasungsmittelzufuhr zu diesen Sektoren in der unteren Zone unterbrochen. Man kann aber auch die untere Zone -ständig mit- dem. zugehörigen Vergasungsmittel betreiben und nur die Zufuhr des Vergäsungsmfttels zu den räumlich abwechselnden Sektoren der oberen Zone periodisch wechselnd ein- und ausschalten. Es wird auf diese Weise abwechselnd mit starker Erhitzung eine erhöhte Abführung der Reaktionswärme der oberen Zone durch die Reaktionsprodukte der unteren Zone bewirkt, so daß gegebenenfalls die der oberen Zone zugeführte Menge . Wasserdampf noch weiter verringert werden kann.
  • Zweckmäßig geschieht die Zuführung des Vergasungsmittels durch in z. B. zwei übereinanderliegenden Gruppen angeordnete Einströmöffnungen. Den Öffnungen der oberen Gruppen wird ein sauerstoffreiches. Vergasungsmittel zugeführt, während die der unteren mit einem Vergasungsmittel geringeren Sauerstoffgehalts bedient werden. Die Einströmöffnungen der beiden Gruppen sind versetzt zueinander angeordnet, so daß den einzelnen Sektoren des Brennstoffbettes zeitlich abwechselnd das eine oder das andere Vergasungsmittel zugeführt wird. Man kann die Vergasungsmittel z. B. durch einen Rost oder durch in zwei übereinanderliegenden Ebenen im Mantel des Gaserzeugers angeordnete Düsen oder Öffnungen zuleiten, die z. B. entweder gleichzeitig blasen oder derart abwechselnd betrieben werden, daß voll zwei übereinanderliegenden Düsen entweder nur die obere oder nur die untere bläst.
  • Um die Gefahr eines Ansetzens von Schlacke am Rost unter allen Umständen auch bei unachtsamer Bedienung zu vermeiden, kann weiter der Rost gekühlt werden. Zum Beispiel geschieht dies durch eine doppelwandige- Ausbildung des Rostmantels, derart, daß darin eine Wasserkammer gebildet wird, die mit Durchbrüchen für das Vergasungsmittel versehen ist. Der in der Wasserkammer gebildete Dampf kann durch Öffnungen direkt in die Vergasungszone übergeführt werden.
  • Bei der Vergasung von festen Brennstoffen mit Luft hat man schon das Vergasungsmittel an zwei in der Höhenlage verschiedenen Stellen in den Gaserzeuger eingeführt. Dadurch wollte man zwei Vergasungszonen schaffen, von denen die eine, in die der Brennstoff zuerst gelangt, mit hoher und die zweite, in der die restliche Vergasung vor sich ging, mit niedrigerer Temperatur betrieben «erden sollten. Der Zweck dieser Maßnahme war die Verhinderung der Klinkerbildung. Indessen war es schwierig, bei der bekannten Anordnung die an-"Cr ebenen Bedingungen auch tatsächlich im praktischen Betrieb mit Sicherheit einzuhalten. Erst durch die Erfindung gelingt es, diese Schwierigkeiten mit Sicherheit zu beseitigen, da durch die höhere Stauerstoffkonzentration in der ersten und die niedrigere Sauerstoffkonzentration in der zweiten Zone die Temperaturen in den beiden Vergasungszonen nunmehr völlig beherrscht werden können. Darüber hinaus wird ein Gas von bestimmter, wertvoller Zusammensetzung gewonnen.
  • Eine für die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung, insbesondere zur Gaserzeugung unter Druck, geeignete Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.
  • In dein Gaserzeugerschacht i, der mit einer Kohlenschleuse :2 versehen ist, ist unten ein Rost 3 drehbar angeordnet, der in verschiedenen Höhen zwei Gruppen von Rostschlitzen 4. und 5 aufweist, von denen die eine Gruppe .4 etwa am oberen Rand des Rostes und die zweite Gruppe 5, versetzt zur ersten, am unteren Rand des Rostes angeordnet ist. Der Antrieb des Rostes erfolgt durch eine hohle Welle 6, die gleichzeitig zur Zuführung des Vergasungsmittels zur oberen Gruppe der Rostschlitze dient. Unter dem Rost ist ein Aschenräumer 7 auf der Hohlwelle angeordnet, der die Asche einer Aschenschleuse 8 zuführt.
  • Das Vergasungsmittel für die untere Stufe kann den Schlitzen 5 unmittelbar durch den Aschenraum mittels der Leitung 9 zugeführt werden. Die Welle 6 wird mittels eines Schneckengetriebes io gedreht.
  • Zur Erzeugung von Stadtgas durch restlose Vergasung von Magerkohle mittels Sauerstoff und Wasserdampf wird beispielsweise folgendermaßen gearbeitet: Die Magerkohle wird entsprechend dem durch die Vergasung eintretenden Abbrand durch die Schleuse 2 periodisch zugeführt. Durch die Hohlwelle b und die obere Gruppe der Rostschlitze 4 wird ein Vergasungsmittel, bestehend aus 3 Raumteilen Wasserdampf und i Raumteil Sauerstoff, in das Brennstoffbett eingeführt, während durch die Leitung 9 und die Rostschlitze 5 ein Vergasungsmittel, bestehend aus 5 Teilen Wasserdampf und i Teil Sauerstoff, zugeführt wird. Gleichzeitig wird die Welle 6 mittels des Getriebes io gedreht, so daß die während der Vergasung entstehende Asche der Aschenschleuse ä zugeführt wird. Der Brennstoff wird in der Zone der Schlitze 4, wo noch Kohlenstoff im LTberfluß vorhanden ist, unter Erzeugung eines methan- und kohlenoxydreichen Gases heißgeblasen und dann in der Zone der Schlitze 5 verhältnismäßig kalt zu Ende vergast. Der Vergasungsvorgang kann daher mit einem wesentlich geringeren Aufwand an Wasserdampf durchgeführt werden als bei der normalen bekannten Arbeitsweise, bei der der Dampfzusatz entsprechend dem Schmelzpunkt der Asche im ganzen auf das Verhältnis r- Teil Sauerstoff zu 5 Teilen Wasserdampf eingestellt werden muß. Neben der erheblichen Dampfersparnis ergibt sich infolge der höheren Temperaturen im Brennstoffbett und des geringeren Anteils an unzersetztelr. Wasserdampf eine höhere Methanbildung und ein besserer Heizwert des erzeugten Gases. Der Druck, unter dem vergast wird, kann bis auf etwa ioo at und mehr bemessen werden. Im Beispiel wurde mit 2o at vergast.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Vergasen von festen Brennstoffen, insbesondere mit Sauerstoff oder mit sauerstoffangereicherter Luft und Wasserdampf und/oder Kohlendioxyd in zwei Zonen, von denen die eine, in die der Brennstoff zuerst gelangt, mit hoher und die folgende mit niedrigerer Temperatur betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines methan-und kohlenoxydreichen Gases, insbesondere bei der Vergasung unter Druck, die erste Zone mit Luft oder mit Sauerstoff od. dgl. mit einem geringen Zusatz von wärmebindendem Wasserdampf bzw. Kohlendioxyd und die folgende oder folgenden mit einem stärkeren Zusatz des wärmebindendere Mittels betrieben werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß den räumlich abwechselnden Sektoren des Schachtes zeitlich abwechselnd das eine und das andere Vergasungsmittel zugeführt wird.
  3. 3. Drehrostgaserzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Drehrost in verschiedenen Höhen zwei oder mehr zur Zuführung der Vergasungsmittel dienende Gruppen von Öffnungen angeordnet sind, wobei gegebenenfalls die Öffnungen jeder Gruppe gegen die der anderen Gruppen versetzt sind. Gaserzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantel in verschiedenen Höhen zwei oder mehr Gruppen von gleichmäßig auf den Umfang verteilten, zur Zuführung der Vergasungsmittel dienenden Öffnungen angeordnet sind, von denen gegebenenfalls die einander nicht benachbarten an je eine gemeinsame Vergasungsmittelzuleitung angeschlossen sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. -215 382, 291 279, 580 566; britische Patentschrift 'N r. 364 4o7.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2856059A1 (de) * 1978-12-23 1980-07-10 Rheinische Braunkohlenw Ag Verfahren und vorrichtung zum kuehlen fester vergasungsrueckstaende

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE215382C (de) *
DE291279C (de) *
GB364407A (en) * 1930-03-10 1932-01-07 Metallgesellschaft Ag Process of and apparatus for the production of gas of high calorific power, and by-products, by gasification with oxygen under elevated pressure
DE580566C (de) * 1928-02-29 1933-07-12 S I R I Soc It Ricerche Ind Verfahren zur Gewinnung von Gasen mit hohem Kohlenoxydgehalt durch Vergasung eines festen Brennstoffs mittels Sauerstoffs und Wasserdampfs bzw. Kohlensaeure

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