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Verfahren zum Vergasen feinkörnigen kohlenstoffhaltigen Gutes Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergasen feinkörnigen, kohlenstoffhaltigen-
Gutes, bei ,dem das Vergasungsgut zunächst in einer vom Vergasungsraum räumlich
getrennten, aber mit ihm in Verbindung stehenden Kammer erhitzt und dabei getrocknet
und entgast wird und unmittelbar anschließend in den sich nach oben kegeli.gerweiternden
Vergasungsraum übergeführt und dort in einem aufsteigenden Strom eines heißen Vergasungsmittels
in der Schwebe vergast wird.
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Nach bekannten Verfahren kann die Staubvergasung, die mit Hilfe von
Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen durchgeführt wird, wie von S z i k1 a und
R o z i ne k in Feuerungstechnik, B26, S.97 bis 102, (i938), beschrieben, in der
Schwebe ausgeführt werden. Dabei kann durch örtliche Trennung von der Entgasung
der Frischkohle und der Verbrennung des glühenden Kokses die Vergasung in einem
Kreislaufverfahren durchgeführt werden, wobei die Feststoffe- die beiden Reaktionsräume
nacheinander im Kreislauf durchlaufen. Die Erhitzung des zu vergasenden Materials,
das dem Entgasungsraum zugeführt wird, findet statt in direkter Weise durch Mischung
mit dem umgewälzten heißen Koks. Im Entgasungsraum werden die heißen Koksteilchen
von den Gasen getrennt und nach dem Verbrennungsraum geführt, der sich nach oben
kegelig erweitert. Unten im Verbrennungsraum wird die
Verbrennungsluft
zugeführt, die .die aufsteigenden Koksteilchen: in. der Schwebe zum Teil verbrennt
und das Verbrennungsgas führt den nicht verbrannten Teil des heißen -Kokses mit
nach dem Entgasungsraum.
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In diesem bekannten Verfahren findet die restlose Vergasung dadurch
statt, daß die Koksteilchen so lange umgewälzt werden, bis sie ganz vergast sind.
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Obwohl in der erwähnten Verfahrensbeschreibung keine Vorerhitzung
der Verbrennungsluft angegeben ist, ist eine solche Vorerhitzung wohl bekannt aus
der deutschen Patentschrift 452 oi5, z. B. -durch Verbrennung eines Brennstoffes.
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Es hat sich nun ergeben, daß eine Umwälzung des zu vergasenden Brennstoffes
nicht nötig ist, sondern daß eine restlose Vergasung in der Schwebe erreicht werden
kann.
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Es wurde gefunden ein Verfahren zum Vergasen feinkörnigen kohlenstoffhaltigen
Gutes, bei dem das Vergasungsgut zunächst in einer vom Vergasungsraum räumlich getrennten,
aber mit ihm ih Verbindung stehenden Kammer erhitzt und dabei. getrocknet und entgast
wird und unmittelbar anschließend: in den sich nach oben kegelig erweiternden Vergasungsraum
übergeführt und dort in einem. aufsteigenden Strom eines . heißen Vergasungsmittels
in der Schwebe vergast wirdl Dieses Verfahren: wird gderartig ausgeführt, daß der
im Vergasungsraum aufsteigende Vergasungsmittelstrom aus praktisch sauerstofffreiem
Rauchgas mit einer die Vergasungstemperatur übersteigenden Temperatur besteht (erster
Rauchgasstrom) und die Erhitzung, Trocknung und Entgasung des Vergasungsgutes und'
seine Überführung aus der Erhitzungskammer in den Vergasungsraum mittels eines in
der Erhitzungskammer oder einer ihr vorgeschalteten Kammer durch völlige oder teilweise
Verbrennung eines Brennstoffes, vorzugsweise eines Gases, mittels Sauerstoff oder
sauerstoffhaltiger Gase erzeugten zweiten Rauchgasstromes erfolgt, dem Wasserdampf
und/oder Kohlendioxyd urid!/oder ein anderes Vergasungsmittel, wie anderweitig erzeugtes
Rauchgas, beigemischt werden können.
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In diesem Verfahren wird das Vergasungsgut in der Erhitzungskammer
vörerhitzt,durch direkte Berührung mit dem heißen Gas, das bei hohen Temperaturen,
z. B. igoo bis 2oo0° C unmittelbar bevor hergestellt ist. Dieses heiße Gas dient
weiter als Transportmittel, um das Vergasungsgut nach dem Vergasungsraum zu führen.
Dasselbe Gas, nach Anfüllung mit .einem herbeigeführten ebenfalls heißen Rauchgasstrom,
dient weiter als Vergasungsmittel im Vergasungsraum.
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Die hohe Temperatur in der Erhitzungskammer hat nicht nur eine schnelle
Vorerhitzung zur Folge, sondern es wird dadurch auch eine Zerkleinerung dier Teilchendes
Vergasungsgutes erzielt, wodurch die Reaktion im Vergasungsraum rasch vor sich geht.
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Außerdem wird durch die hohe Temperatur in der Erhitzungskammer erreicht,
daß die flüchtigen Bestandteile des Vergasungsgutes nicht als Teer, sondern durch
Aufspaltung des Teeres als teerfreies Gas dem Vergasungsmittel beigemischt werden.
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Weiterhin wird bei diesen Temperaturen, wie bekannt; die Asche verflüssigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit verschiedenen Vorrichtungen
durchgeführt werden, wobei. die Vergasung sowohl nach dem Gleichstrom-, wie auch
nach dem Gegenstromprinzip erfolgen kann. In den Zeichnungen sind einige für die
Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtungen schematisch dargestellt.
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Fig. i stellt eine nach dem Gleichstromprinzip arbeitende Vornnichtung
,dar. Aus .dem Behälter i wird der feinkörnige Brennstoff, z. B. mit einer Korngröße
von o bis io mm mittels einer Zufuhrvorrichtung 2 in einen Trockenautoklaven 3 überführt,
der von der Spule 4 elektrisch geheizt wird. Die elektrische Energie dazu wird von
der Gasturbine 26 erzeugt. Der Autoklav ist mit einer Vorwärmungskammer 9 verbunden,
in der das zu vergasende Material - von flüchtigen Bestandteilen befreit und durch
den Rauchgasstrom, der aus der Verbrennungskammer 5 kommt, auf nahezu die Reaktionstemperatur
gebracht wird. In dieser Verbrennungskammer 5 wird das durch die Leitung 8 zuggeführte
Gas mit Hilfe der aus den Leitungen 6 und 7 kommenden Luft bzw. des Sauerstoffes
verbrannt, wobei Wasserdampf und/oder Kohlensäure zugefügt werden. Das erzeugte
Gemisch wird aus der Kammer 9 in den Vergasungsraum io, geführt, und: zwar in den
unteren Teil io@Q desselben. In den Raum iod. wird gleichfalls ein in der Kammer
i i erzeugter , Rauchgasstrom eingeführt, d'°n man durch Verbrennung eines durch
die von der Leitung 8 abgezweigten Leitung 14 zugeführten Gases erzeugt. Durch die
Leitung 12 wird Luft und/oder Sauerstoff und,d(urch die Leitung 13 Wasserdampf und/oder
Ko'hlensäuregas in die Kammer i i eingeführt.
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Der Vergasungsraum ro ist trichterförmig gestaltet, was zur Folge
hat, daß die Gasgeschwindigkeit von unten nach oben: abnimmt, wobei es weiterhin
möglich ist, -die Gasgeschwindigkeit je nach der Größe der zu vergasenden Teilchen
zu regulieren. Auf diese Weise erreicht man durch eine einfache Konstruktion eine
Verlängerung der Aufenthaltszeit der größeren Teilchen und eine Erhöhung der relativen
Geschwindigkeit der Teilchen gegenüber dem Gasstrom.
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Durch die auch als Brenner zu konstruierenden Einlaßöffnungen.15 und
16 können eventuell andere Gasgemische und sonstiges zu vergasendes Material in
dem. Vergasungsraum eingeführt werden. Zur Umwandlung des Gases im Vergasungsraum
kann bei 17 durch Verteilungsvorrichtungen Wasser in Nebelform zugeführt werden,
während bei i8 pulverförmige Katalysatoren eingebracht werden. können. Das erzeugte
Gasgemisch verläßt den Vergasungsraum durch. den Auslas i9 und gelangt über die
Leitung 2o in den Staubabscheider 2i, aus dem dlie abgetrennten Teilchen über eine
Schleuse bei 22 abgelassen werden, während das Gasgemisch über
die
Leitung 23 und den Wärmeaustauscher (Dampfkessel) 24 in die Leitung 25 gelangt,
aus der ein Teil des Gases an die Leitung 8 abgegeben wird, während der übrige Teil
nach der Gasturbine 26 gelangt, aus deren Auslaß 27 das Endprodukt austritt.
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Statt eines trichterförmigen Verbrennungsraumes, kann erfindungsgemäß
auch eine Vorrichtung gemäß Fig.2, gegebenenfalls mit einer trichterförmigen Ausbildung
des Raumes kombiniert, verwendet werden. Die Fig. 2 stellt den unteren Teil des
Gaserzeugers dar, in dem das zu vergasende Material und der Gasstrom über den Einlaß
9 und den Raum ioa in den unteren Teil des Vergasungsraumes io geführt werden, während
ein aus der Kammer i i kommendes Verbrennungsgasgemisch gleichfalls über den Raum
ioa in den unteren Teil des Vergasungsraumes io eingeführt wird.
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In dem Vergasungsraum io ist eine Anzahl feuerfester Platten übereinander
angebracht, von denen die Platten 28 und 29 im folgenden besprochen werden. Die
größeren Teilchen des zu vergasenden Materials prallen unten gegen Platte 28 an,
wodurch sie zurückfallen und meistens zerfallen. Der Gasstrom führtdie zurückgefallenen
Teilchen wieder mit, so daß diese sich so lange zwischen dem Einlaß und der Platte
28 hin und her bewegen, bis sie so weit verkleinert und vergast worden sind, daß
sie vom Gasstrom um die Platte 28 herum nach oben mitgeführt «,-erden.
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Da der Vergasungsraum zwischen den Platten 28 und 29 (usw.) verengt
ist, prallen die über die Platte 28 hinaus mitgeführten Teilchen gegen die Platte
29, wodurch sie, zurückfallen und sich teilweise auf der Oberseite der Platte 28
sammeln, wo sie vergast werden. Die vom Gasstrom über die Platt-. 29 hinaus mitgeführten
Teilchen prallen gegen die nächste Platte, so daß eine Wiederholung der genannten
Vorgänge eintritt.
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Die Platten können z. B. auf innen gekühlte Eisenrohre, die mit feuerfestem
Material bekleidet und gegen Abnutzung geschützt sind, gestützt werden, die mittels
der Streben 3o an der Wand des Vergasungsraumes befestigt sind.
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Gegebenenfalls kann durch den Einlaß 15 ein Teil des zu vergasenden
Materials und ein Gasgemisch von gleicher Zusammensetzung, wie das bei 9 eingeführte
Gemisch oder ein davon abweichendes Gemisch in den Vergasungsraum eingeführt werden.
Außerdem können zwei oder mehrere Einführungsöffnungen 15 auf verschiedener Höhe
verwendet werden. Diese können derart angeordnet sein, daß eine radiale oder tangentiale
Einführung ermöglicht wird, wobei sie außerdem entweder waagerecht oder abwärts
gerichtet sein können. Die Zuführungsöffnungen 15 werden vorzugsweise an jenen Stellen
angebracht, wo der Vergasungsraum verengt ist.
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Nach dem Gegenstromprinzip kann die Vergasung gemäß der Erfindung
mit einer in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung ausgeführt werden. Durch die Zuführungsöffnung
9 wird das zu vergasende Material von oben in den Vergasungsraum io geblasen, während
der Gasstrom aus dem Raum i i von unten in den Vergasungsraum eingeführt wird. Die
zu vergasenden Teilchen fallen in dem Vergasungsraum nach unten, wobei ihre Fallgeschwindigkeit
vom Gasstrom vermindert wird. Da der Vergasungsraum trichterförmig ist, findet der
oben an Hand der Fig. i dargestellte Vorgang statt, wenn die Gasgeschwindigkeit
je nach der Größe der Teilchen in der oben beschriebenen Weise reguliert wird. Durch
den Brenner 15 kann, vorzugsweise tangential', eine weitere Menge von Vergasungsmitteln
in den Gaserzeuger eingeführt werden. Die hier beschriebene Vorrichtung hat noch
den Vorteil, daß die Teilchen, nachdem sie vom Gasstrom aufgefangen und in steigender
Richtung mitgeführt worden sind, gegen die von oben kommenden neuen Teilchen anprallen,
wodurch die vorteilhafte Wirkung des Gaserzeugers noch gesteigert wird.