DE911314C

DE911314C - Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von heizkraeftigem Brenngas aus staubfoermigen Brennstoffen

Info

Publication number: DE911314C
Application number: DEK5988D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Totzek
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1939-04-19
Filing date: 1939-04-19
Publication date: 1954-05-13

Description

Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von heizkräftigem Brenngas aus staubförmigen Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von heizkräftigem Brenngas aus staubförmigen und feinkörnigen Brennstoffen, wie beispielsweise Steinkohle, Braunkohle oder Braunkohlenschwelkoks, wobei der Brennstoff mit kohlensäurereichen Gasen, die beispielsweise in einer Kohlenstaubfeuerung durch Verbrennen eines Teils des Brennstoffes erzeugt werden, und Wasserdampf in Berührung gebracht wird.
Hierbei wird in den heißen Verbrennungsgasen enthaltene Kohlensäure mit dem Kohlenstoff mehr oder weniger zu Kohlenoxyd reduziert, so daß ein brennbares Gasgemisch entsteht.
Es ist bekannt, die Reduktion der Kohlensäure zu Kohlenoxyd mit der Bildung von Wassergas zu verbinden, indem den heißen, mit Kohlenstoff versetzten Verbrennungsgasen gleichzeitig Wasserdampf zugesetzt wird. Die Wassergasreaktion verläuft also gleichzeitig mit der Umsetzung von Kohlenstoff und Kohlensäure zu Kohlenoxyd. Die Einstellung des Wassergleichgewichtes geht demnach in einem stark kohlensäurehaltigen Gasgemisch vor sich.
Die Erfindung bezweckt nun, ein heizkräftiges Brenngas aus staub- oder feinkörnigen Brennstoffen durch Umsetzen mit kohlensäurehaltigen Gasen dadurch zu erhalten, daß die heißen kohlensäurehaltigen Verbrennungsgase zunächst mit dem zu vergasenden Brennstoff innig gemischt werden und erst darauf das Gemisch mit Wasserdampf versetzt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt also die Wassergasreaktion erst nach der Bildung des Kohlenoxyds aus den kohlensäurehaltigen Gasen und dem Kohlenstoff. Dadurch soll erreicht werden, daß bei der Umsetzung des Kohlenoxyds mit Wasserdampf nur eine geringe Menge Kohlensäure gebildet wird und demnach das Enderzeugnis ein Gas mit hohem Kohlenoxydgehalt ist.
Dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dieheißen, kohlensäurereichen Verbrennungsgase mit ihrer höchsten Temperatur zunächst mit dem Kohlenstoff vermischt werden, verläuft die Reduktion der Kohlensäure zu Kohlenoxyd schneller. Die Reaktion zwischen Kohlenstoff und Kohlensäure bewirkt eine vergleichsweise schnelle Senkung der sehr hohen Temperatur, mit welcher die Verbrennungsgase aus der Kohlenstaubfeuerung austreten. Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Wandung des Vergasungs- bzw. Reaktionsraumes gegen Überhitzung geschützt. Der durch die Reduktion der Kohlensäure nicht verbrauchte Teil des Brennstoffes wird dann mit Wasserdampf vergast unter Bildung von Wassergas.
Gemäß der Erfindung wird dabei vorzugsweise dem Gemisch aus heißen Verbrennungsgasen der Kohlenstaubfeuerung und Brennstoff vor dem Zusatz von Wasserdampf ein Teil des vorher entstandenen Brennstoff-Gas-Dampf-Gemisches im Kreislauf zugesetzt. Durch diese wiederholte Behandlung des Brenstoffes mit den heißen Feuerungsgasen und Wasserdampf wird eine sehr weitgehende Ausnutzung des in dem Brennstoff enthaltenen Kohlenstoffes erreicht.
Die Erfindung erstreckt sich weiter auf eine zur Ausführung des neuen Vergasungsverfahrens geeignete Einrichtung, die beispielsweise in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt und Abb. 2 einen senkrechten Querschnitt nach Linie 11-II der Abb. i.
Wie die Zeichnung zeigt, besitzt die Gaserzeugereinrichtung einen von feuerfestem Mauerwerk i gebildeten Reaktionsraum 2, der im wesentlichen die Form eines liegenden Zylinders hat. Am oberen Ende des Reaktionsraumes 2 ist annähernd tangential die Mündung 3 einer üblichen Kohlenstaubfeuerung d. angeordnet. Der Kohlenstaubfeuerung 4 wird der Brennstofft durch die Rohrleitung 5 und Verbrennungsluft durch die Rohrleitung 6 zugeführt. An der Kohlenstaubfeuerung 4 können ferner geeignete Mittel zum Zuführen von Sekundärluft angeordnet werden. Die in der Kohlenstaubfeuerung 4 entstehende Asche sammelt sich in dem Trichter 7 und kann durch das Rohr 8 abgezogen werden.
Die in der Kohlenstaubfeuerung 4 erzeugten heißen Verbrennungsgase strömen durch den Mündungskanal 3 mit vergleichsweise großer Geschwindigkeit tangential in den zylindrischen Reaktionsraum 2. Die Wandung des Mündungskanals 3 kann mit Kühlrohren 9 versehen werden, durch die beispielsweise das zur Erzeugung von Wasserdampf dienende Wasser zwecks Vorwärmung geleitet wird.
An der Mündung des Verbindungskanals 3 in den Reaktionsraum 2 ist ein Brennstoffzuführungsrohr oder -schlitz io vorgesehen. Brennstoff wird dem Schlitz io aus dem Vorratsbehälter ii zugeführt.
Der aus dem Schlitz io in den Reaktionsraum i fallende Brennstoff wird von dem Strom heißer Verbrennungsgase, welche aus der Mündung 3 in den Reaktionsraum 2 übertreten, erfaßt und in Richtung des Pfeiles 12 durch den Reaktionsraum :2 bewegt. Die heißen, kohlensäurereichen Verbrennungsgase der Kohlenstaubfeuerung 4 mischen sich innig mit dem durch die Zuführung io eingebrachten Brennstoff, wobei die indem Gas enthaltene Kohlensäure weitgehend durch Umsetzung mit Kohlenstoff zu Kohlenoxyd reduziert wird.
Die Reaktionsmedien gelangen dann längs der Wandung des Reaktionsraumes 2 zu einer Reihe von Dampfeintrittskanälen 13, die an der dem Verbindungskanal 3 gegenüberliegenden Wandung des Reaktionsraumes 2 und am Boden desselben vorgesehen sind.
Die Dampfeinführungskanäle 13 gehen von einem gemeinsamen Verteilkanal i¢ aus, welcher parallel zu der zylindrischen Wandung des Reaktionsraumes 2 verläuft. Der Kanal 14 wird bei 15 an die Dampfzuleitung angeschlossen. Der der Mündung 3 der Kohlenstaubfeuerung unmittelbar gegenüberliegende Teil des Verteilkanals 14 ist, wie bei 14a angedeutet, als Vorwärmkanal für den Wasserdampf ausgebildet. Durch die Vorwärmung des Wasserdampfes wird die Reaktion des Wasserdampfes mit dem Kohlenstoff verbessert und gleichzeitig eine vorteilhafte Kühlung der Reaktionsraumwand gegenüber der Mündung der Kohlenstaubfeuerung erreicht.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, verlaufen die Dampfeintrittskanäle 13 annähernd tangential zur zylindrischen Wand des Reaktionsraumes 2, und zwar in Richtung der in dem Reaktionsraum herrschenden Gasströmung. Dadurch werden die Brennstoffkörner, die durch die Reduktion der Kohlensäure und durch Umsetzung mitWasserdampf nicht sofort verbraucht werden, im Sinne der Drehrichtung des Uhrzeigers durch den Reaktionsraum 2 bewegt. Ein mehr oder weniger großer Anteil des unverbrauchten Brennstoffes wird ferner, wie durch den Pfeil r6 angedeutet, wiederholt vor die Mündung des Verbindungskanals 3 gebracht, .um dort auf hohe Temperatur erhitzt zu werden, welche die Reaktion zu Ende führt.
Der Verteilkanal 14 ist unten mit einer Abzugsöffnung i7 versehen, durch welche Brennstoffanteile, die etwa durch die Dampfeintrittskanäle 13 in den Verteilkanal 14 gelangen, abgezogen werden können.
Der Reaktionsraum-" wird an den Enden durch senkrechte Stirnwände 18, i9 abgeschlossen. Vorzugsweise in der einen Stirnwand i9 ist der Abzug 2o für Nutzgas vorgesehen, und zwar in der Längsachse des Reaktionsraumes 2. Nahe der Stirnwand 19, in welcher der Nutzgasabzug 2o angeordnet ist, geht vom Boden des Reaktionsraumes 2 der Abzug 21 für die Achse aus.
Wie Abb. 2 zeigt, verlaufen die Datnpfeintrittskanäle 13 nicht nur tangential zum zylindrischen Reaktionsraum 2, sondern sind auch in der Riebtung auf den Ascheaustritt hin axial geneigt, wobei vorzugsweise diese axiale Neigung der Dampfeintrittskanäle 13 von der dem Ascheaustritt 21 gegenüberliegenden Reaktionsraumstirnwand 18 zu dem Ascheaustritt hin zunimmt. Dadurch wird erreicht, daß sich die am Boden des Reaktionsraumes 2 ansammelnde Asche allmählich axial in Richtung des Ascheautritts 21 bewegt, was durch die gleichsinnige Strömungsrichtung des entstehenden Nutzgases erleichtert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i . Verfahren zur Erzeugung von heizkräftigem Brenngas aus staubförmigen Brennstoffen, wie beispielsweise Steinkohle, Braunkohle oder Braunkohlenschwelkoks, durch teilweise Verbrennung des Brennstaubes und Umsetzen des restlichen Brennstaubes mit den dabei entstehenden kohlensäurereichen Gasen und Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen, kohlensäurereichen Verbrennungsgase mit dem Brennstoff gemischt werden und darauf das Gemisch mit vorzugsweise überhitztem Wasserdampf versetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus heißen Verbrennungsgasen. und Brennstoff vor dem Zusatz von Wasserdampf ein Teil des vorher entstandenen Brennstoff-Gas-Dampf-Gemisches im Kreislauf zugesetzt wird.
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i oder 2, gekennzeichnet durch einen Reaktionsraum in Form eines waagerechten Zylinders, an dessen einem Ende die kohlensäurereichen Gase mit dem zu vergasenden Brennstaub tangential eingeführt werden und durch dessen am anderen Ende angeordnete Stirnwand das erzeugte Nutzgas abgezogen wird, wobei eine Reihe tangential gerichteter Kanäle zur Einführung von Wasserdampf über den zylindrischen Umfang des Reaktionsraumes derart verteilt ist, daß in ihm eine den Brennstaub in Bewegung haltende schraubenlinienförmige, Gasströmung herrscht.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ascheabzug am Boden des Reaktionsraumes nahe derjenigen Stirnwand liegt, in der der Nutzgasaustritt angeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder q., dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkanäle für den Wasserdampf schräg zur Längsachse des Reaktionsraumes in Richtung auf die Ascheaustrittsöffnung geneigt sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Einlaßkanäle für den Wasserdampf von der dem Ascheaustritt gegenüberliegenden Stirnwand des Reaktionsraumes zum Aschenaustritt hin zunimmt.