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Verfahren zur fortlaufenden Herstellung von Brenngasen, insbesondere
Wassergas, durch Vergasen kohlenstoffarmer Brennstoffe Es ist bekannt, Brennstoffe
beliebiger Art unter Zuführung von Sauerstoff und Wasserdampf oder Kohlensäure zu
vergasen, wobei je nach der Menge des Sauerstoffs und des Wasserdampfs bzw. der
Kohlensäure ein wasserstoffarmes bvs wasserstoffreiches Brenngas entsteht. Hierbei
kann so gearbeitet «-erden, daß durch Verminderung der Dampf- oder Kohlensäuremenge
die Asche zusammenschmilzt und als flüssige Schlacke abläuft, oder durch Vermehrung
der Dampf- oder Kohlensäuremenge die Temperatur so weit sinkt, daß sich die Asche
im wesentlichen ungeschmolzen abziehen läßt. In der Asche bleiben meist etwa io
bis 15 °/o Kohlenstoff zurück. Da die zu vergasenden Brennstoffe im allgemeinen
aschearm sind, d. h. weniger als io °/o Asche enthalten, fällt diese in feiner Form
oder flüssig an und muß fortlaufend oder in kurzen Zeitabständen möglichst rasch
abgeführt «-erden, damit durch ihre Ansammlung keine Verstopfung des Gasweges eintritt.
Bei der üblichen Arbeitsweise gelangen daher die zugeführten Vergasungsmittel unmittelbar
oder kurz über dem Rost in die heiße Vergasungsschicht. Sehr aschereiche Brennstoffe
lassen sich in dieser Weise nicht vergasen,
wenn man nicht-einen
untragbar hohen Sauerstoffgehalt der Vergasungsmittel in Kauf nimmt.
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Es wurde nun gefunden, daß sich kohlenstoffarme Brennstoffe mit einem
Kohlenstoffgehalt unter 40%, zweckmäßig von etwa 5 bis 20°/0, mit Sauerstoff und
Wasserdampf oder Kohlensäure oder Gestischen derselben bei verhältnismäßig geringem
Sauerstoffverbrauch weitgehend unter Bildung von Brenngasen, insbesondere Wassergas,
vergasen lassen, wenn man unter Verwendung hoher Schachtöfen die Vergasungsrückstände
(Asche) sich in dem Maße ansammeln läßt, daß ihre Schichthöhe mindestens -etwa r
m beträgt, und diese Schicht zur Vorwärmung der durch sie hindurchströmenden Vergasungsmittel
benutzt. Die ausgebrannten Rückstände werden also erst dann entfernt, wenn sie ihre
Wärme an die zugeführten Vergasungsmittel abgegeben haben.
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Für die Vergasung nach dem vorliegenden Verfahren können z. B. aschereiche
Kohle, Rückstände von Kohlewäschen (Waschberge), Feuerungen oder Gaserzeugern, ferner
Ölschiefer, Müll, Rückstände der Schwelung oder Verkokung benutzt werden, die mehr
als 6o °/o aschebildende Bestandteile enthalten; weiter kann man durch Mischen von
Brennstoffen beliebiger Art mit nicht brennbaren Stoffen, wie Asche, Schlacke, Erzen,
wie z. B. Eisenerzen oder Manganerzen, ferner Kalk, Ton, Dolomit, Quarz od. dgl.,
zur Vergasung nach dem vorliegenden Verfahren geeignete Gemische mit dem gewünschten
Kohlenstoffgehalt herstellen. Sofern die kohlenstoffhaltigen Stoffe noch teerbildende
Bestandteile enthalten, werden diese durch die Vergasungsmittel ausgetrieben und
können gewonnen werden.
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Die Vergasung wird in aufrecht stehenden, z. B. mehr als 5 m hohen
Behältern, z. B. Rohren, ausgeführt, wobei diese mit den kohlenstoffhaltigen Stoffen
gefüllt und die sauerstoffhaltigen Vergasungsmittel von unten oder von oben eingeleitet
werden. Sauerstoff ist dabei stets in solchen Mengen zuzusetzen, daß die Vergasung
fortlaufend ohne weitere Wärmezufuhr stattfindet. Die Brennstofffüllung wird an
der Einleitungsstelle der Vergasungsmittel, z. B. durch Zünden von Kohle, Koks oder
Gas, auf Vergasungstemperatur gebracht, und die Vergasung schreitet nun unter Bildung
einer hohen Ascheschicht in Strömungsrichtung der Vergasungsmittel langsam durch
die Brennstoffschicht vorwärts. Hierbei wird die überschüssige Wärme, die bei dem
mit Sauerstoff durchgeführten Vergasungsvorgang entsteht, auf die sich bildenden
Vergasungsrückstände übertragen, die nun ihrerseits ihre fühlbare Wärme wieder an
die zugeführten gas- und dampfförmigen Vergasungsmittel abgeben, so daß die überschüssige
Reaktionswärme weitgehend für den Vergasungsprozeß nutzbar gemacht wird. Damit eine
leichte gasdurchlässige Ascheschicht entsteht, wird der Ausgangsstoff vor seiner
Verwendung durch Absieben von zu feinen Stoffen befreit, und zu große Stücke werden
entsprechend zerkleinert. Der Schachtofen kann in der Weise betrieben werden, daß,
die Vergasungszone, je nachdem die Vergasungsmittel von unten nach oben oder umgekehrt
geführt werden,-in der Brennstoffschicht durch den ganzen Ofenschacht hindurch von
unten nach oben oder umgekehrt wandert. Zweckmäßig werden die Vergasungsmittel von
oben eingeführt, weil dann der ausgebrannte Rückstand lockerer zu liegen kommt als
bei der üblichen Einführung der Gase von unten, bei der die ganze Last der Beschickung
auf dem ausgebrannten Rückstand ruht und dadurch denselben zerdrückt und den Gasdurchgang
stört. Bei Einführung der Vergasungsmittel von unten wird, nachdem die Schichthöhe
der Vergasungsrückstände genügend hoch ist, um als wirksamer Wärmeaustauscher wirken
zu können, was erst möglich ist, wenn die Schicht mindestens r m hoch ist, zweckmäßig
ein Teil der durch Abgabe der fühlbaren Wärme abgekühlten Asche fortlaufend oder
zeitweise entfernt. Bei nicht fortlaufendem Ascheaustrag können besonders hohe Gaserzeuger
verwendet werden, z. B. solche bis zu 15 m Höhe und mehr, bei einem Durchmesser
von z. B. r bis 5 m. Die Vergasung kann auch in fahrbaren bzw. auf Fahrzeugen befindlichen
Behältern, die in Tunnelöfen gebracht werden, vorgenommen werden, wobei die Vergasungsmittel
jedem einzelnen fahrbaren Behälter bzw. jedem einzelnen Fahrzeug zugeführt und die
erzeugten Gase aus den verschiedenen Behältern in den Tunnelofen gehen, aus dem
sie gemeinsam abgeleitet werden.
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Je nach dem Verhalten des ausgebrannten Rückstandes in der Wärme gegen
Zerkleinerung oder Zusammenschmelzen können Zuschläge, wie Asche, Schlacke, Eisenerz,
Manganerz, Kalk, Dolomit, Ton, Quarz od. dgl., zugesetzt werden.
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Das Verfahren bietet die Möglichkeit, sehr kohlenstoffarme Stoffe
unter Gewinnung von Wassergas oder kohlenoxydreichen Gasen zu vergasen, wobei trotz
des geringen Kohlenstoffgehaltes ein weitgehender Ausbrand der verwendeten Brennstoffe
erzielt wird. Beispiel r Asche aus der Vergasung von Schwelkoks in einem Wassergaserzeuger
mit 14% Kohlenstoff wird in einer Körnung von 5 his 2o mm in einen aufrecht stehenden
rohrförmigen Behälter von 30o mm 0 12 m hoch eingefüllt. Auf die Ascheschichtwird
eine kleine Menge Schwelkoks gegeben, der unter Durchsaugen von Luft zur Entzündung
gebracht wird. Hierauf wird von oben stündlich ein Gemisch von 12, ms Sauerstoff
und 36 m3 Wasserdampf eingeblasen. Die Vergasungszone wandert langsam nach unten,
und zwar je Stunde um etwa 5o cm. Es werden je Stunde etwa 5o m3 eines Wassergases
gewonnen, das folgende Zusammensetzung hat: 551/o H2, 37°/o C02, 6% CO, r °/o CH4,
r % N2. Nach 22 Stunden Betriebsdauer ist die Brennstoffschicht vollkommen ausgebrannt.
Im Rückstand befinden sich noch 0,5 °/o Kohlenstoff. Beispiel e In einem
Rohr von ä m Höhe, das unten mit einem Ausdrehteller versehen ist, wird gebrochener
Ölschiefer
von 5 bis 30 mm Größe eingefüllt. Der Ölschiefer ergibt beider Analyse nach
F i s c h e r I2 % Öl und enthält nach dem Austreiben des Öls noch 15 % Kohlenstoff.
Unter Durchleiten von Luft wird der Ölschiefer unten über dem Drehteller zur Entzündung
gebracht, und hierauf wird stündlich ein Gemisch von ioo 1n3 Sauerstoff und .40o
m3 Dampf eingeleitet. Die Vergasungszone wandert langsam nach der Mitte des Rohres,
worauf der Ausdrehteller in Tätigkeit gesetzt und nunmehr fortlaufend so viel Asche
ausgedreht wird, daß sich die Vergasungszone etwa in der Mitte hält. Entsprechend
der ausgedrehten Asche wird fortlaufend Ölschiefer zugesetzt, und zwar je Stunde
etwa '/2 m3. Die Temperatur der ausgedrehten Asche beträgt etwa 1000, und
der Ölschiefer wird vorerhitzt. Der gebildete Teer wird mit den Gasen abgeführt
und durch Kondensation abgeschieden. Je Stunde entstehen etwa 6o kg Teer und 420
m3 Gas, das folgende Zusammensetzung hat: 58/o H2, 33 °/o C0.3, 5 % CO. 3 % CH4,
1 % 'N72.