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Verfahren zum Vergasen von staubförmigen Brennstoffen mit Umwälzgas.
Bei der Vergasung von staubförmigen Brennstoffen ergeben sich folgende grundsätzliche Schwierig- keiten :
Die Hauptschwierigkeit liegt darin, dass eine Trennung von unvergaster und vergaster Kohle aus der Natur der Sache heraus im Vergaser nicht gelingen kann, u. zw. wegen der im Vergaser nötigen ständigen Bewegung des mit Kohlenstaub vermischten Umwälzgases. Es treten also die im verschiedenen
Vergasungszustand befindlichen Staubteilehen, wie sehr wenig vergaste Staubteilchen neben fast vollständig vergasten Staubteilchen, mit dem Umwälzgasstrom zusammen aus dem Vergaser aus. Aus diesem
Grunde ist es sehr schwierig, eine vollkommene Vergasung des Kohlenstaubes zu erreichen. Die Vergasung erfordert mit zunehmendem Vergasungsgrad sehr stark ansteigende Zeiten und damit grosse
Vergasungsräume.
Der Staub wird jedenfalls nach dem Vergasen von dem Gasstrom getrennt.
Eine weitere Schwierigkeit, die aber durch entsprechenden apparativen Aufwand leichter behoben werden kann, liegt ferner darin, dass das Umwälzgas wieder entstaubt werden muss, bevor es von neuem aufgeheizt wird, einmal um überhaupt den ausreagierten Staub zu entfernen, hauptsächlich jedoch, um eine Verstaubung desjenigen Teiles der Vergasungsanlage zu verhindern, die die Aufheizung des Umwälzgases besorgt. Zum Aufheizen des Umwälzgases kann man entweder Rekuperatoren oder Regeneratoren anwenden. Endlich muss eine Abtrennung der immer entstehenden Asche erfolgen, was, wie ohne weiteres klar ist, einen besonderen Apparaturaufwand erfordert.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Verfahren zur Herstellung von Halbkoks mit einem
Verfahren zur Vergasung in der Weise zu kombinieren, dass die bei der Schwelung entstehenden Gase mit dem Wassergas zur Wasserdampferzeugung benutzt werden und dass entschwelte Kohle für den Wassergasprozess eingesetzt wird. Das erzeugte Wassergas entschwelt die Kohle und trocknet sie zusammen mit dem Schwelgas vor, vorzugsweise auf indirektem Wege, da eine direkte Trocknung aus der Natur der Sache heraus (Gegenstrom und viel zu kurzer Berührungsweg) praktisch unmöglich ist. Über die Regelung des Aschgehaltes bei dem beschriebenen Verfahren ist nichts bekannt, mit dem abzuziehenden Halbkoks kann jedenfalls nur ein unbedeutender Teil der bei der Vergasung entstehenden Asche entfernt werden.
Erfindungsgemäss kann nun eine bedeutende Verbesserung und auch Vereinfachung bei der Vergasung von Staubkohlen mit Umwälzgas unter gleichzeitiger Verwendung eines Umlauftrockners für die Erzeugung der trockenen Staubkohle Platz greifen, wenn folgendermassen verfahren wird :
Der staubförmige Brennstoff, welcher aus verhältnismässig leicht zerfallenden Rohbrennstoffen hergestellt worden ist, wird mit Hilfe von hocherhitzte Umwälzgas im kontinuierlichen Kreislauf vergast, wobei die Vortrocknung durch Einführung des Rohbrennstoffes in den den Vergaser verlassenden mit dem ganz oder teilweise vergasten Staub beladenen Umwälz-bzw. Produktionsgasstrom erfolgt. Dadurch wird lediglich eine Trocknung und Zerkleinerung des Brennstoffes bewirkt, die gegebenenfalls durch mechanische Mittel unterstützt werden kann.
Ferner wird dauernd aus dem Kreislauf ein Teil des getrockneten und zerkleinerten Brennstoffes abgezogen und hiedurch die aus der Vergasung stammende Asche dauernd teilweise entfernt wird. Beispielsweise arbeitet man wie folgt :
In einer Vergasungszone wird der feinverteilte Brennstoff (Holzkohle, Braunkohle, Torf, Stein- kohle u. dgl. ) mit bis auf 700-16000 erhitztem Umwälzgas (welches immer Wasserdampf enthält,
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z. B. zusammen mit Wassergas verschiedener Zusammensetzung oder Wasserstoff und Kohlensäure oder Generatorgas) vergast.
Die aus dieser Vergasungszone abgehenden, mit ganz oder teilweise vergastem Staub beladenen Gase werden nun dazu verwendet, um die notwendige Brennstoffmenge zu trocknen, indem der Rohbrennstoff in den fliessenden Gasstrom eingeführt wird ; durch die dadurch bewirkte scharfe Trocknung wird der Brennstoff gleichzeitig zerkleinert ; jedoch tritt keine weitere Behandlung der Kohle ein. Diese Zerkleinerung kann gegebenenfalls durch mechanische Mittel unterstützt werden. Darauf wird das Gasbrennstoffgemisch durch geeignete Mittel getrennt und in diesem Stadium ein Teil des erhaltenen Staubes (z. B. 10-50% des gesamten durch Trocknung und Zerkleinerung erzeugten Staubes) aus dem Kreislauf entfernt, um auf diese einfache Weise den Aschegehalt des Kreislaufs auf einer tragbaren Höhe zu halten ohne durch besondere Vorkehrungen die Asche als solche abzuscheiden.
Der andere Teil des Staubes wird zur Vergasungszone zurückgeführt.
Das Gas selbst wird, eventuell nachdem es gewaschen und von den letzten Staubanteilen befreit ist, wieder erhitzt und von neuem der Vergasungszone zugeführt. Auf dem Wege dorthin wird ein Teil des erzeugten Gases abgezogen ; dieses produzierte Gas geht zu den Verbrauchern. Die Menge des abgezogenen Gases entspricht natürlich der Menge des durch einmaligen Umlauf erzeugten Gases.
Der aus dem Kreislauf entfernte Brennstoff kann dazu benutzt werden, das Umwälzgas vor seinem Eintritt in die Vergasungszone wieder zu erhitzen. Man kann ihn aber auch dazu benutzen, um einen Lufterhitzer zu betreiben, der die Verbrennungsluft für die Regeneration vorwärmt : Vorzugsweise wird der aus dem Kreislauf zu entfernende Staub im Falle der Verwendung mehrerer Staubabscheider aus jenem entnommen, der den höchsten Aschgehalt aufweist.
Beispielsweise kann folgendermassen gearbeitet werden : Fig. 1 : in den Vergaser a wird der zu vergasende Staub bei b eingeführt. Die Menge des im Vergasungsraum befindlichen Brennstoffes muss so bemessen sein, dass er sich in Schwebe befindet und dass die für die Vergasung notwendige Temperatur gehalten werden kann. Bei c tritt das heisse Umwälzgas ein, während bei d der mehr oder weniger vergaste Staub zusammen mit dem abgekühlten Umwälzgas austritt. Nunmehr werden diese mit den mehr oder weniger vergasten Staubteilchen beladenen Umwälzgasmengen dazu benutzt, um die frische Kohle nach dem Umlauf verfahren zu trocknen und zu zerkleinern.
Zu diesem Zweck wird aus dem Bunker e durch eine Vorrichtung (in der Figur eine Schnecke) t, die eventuell vorzerkleinerte Kohle in den Strom des heissen Umwälzgases eingegeben und in zum Teil beschriebener Weise auf die erforderliche Feinheit zerkleinert und getrocknet. Die Zerkleinerungswirkung, die mit der Trocknung automatisch verbunden ist, kann unterstützt weiden durch eine Schlägermühle, die die rücklaufenden zu grossen Teile durch eine kurze kräftige Schlägerwirkung zerschmettert. Die trockene und vorzugsweise staubfeine Kohle wird nun durch mehrere hintereinandergesehaltete Entstaubungsvorrichtungen abgeschieden, u. zw. in der Figur zunächst durch einen Zyklon g und sodann durch eine elektrische Staubabscheidung c. Die aus 7c austretenden Gase gelangen sodann in einen Wäscher !, um hier gleichzeitig abgekühlt und von den letzten Spuren Staub befreit zu werden.
Die in dem Wäscher benutzten Waschflüssigkeiten können z. B. die folgenden sein : Wasser oder eine Aufschlämmung von Kohlenstaub in Wasser. Aus I werden die Umwälzgase abgesaugt und durch einen Ventilator oder ein Gebläse m verdichtet. Danach werden sie wieder in die Vorrichtung n gedrückt, wo die Wiedererhitzung des Umwälzgases stattfindet. Von n aus gelangen die hocherhitzte Umwälzgase in den Vergaser, womit der Kreislauf geschlossen ist. Das Produktionsgas wird bei p abgezogen.
Der erzeugte Staub gelangt durch die Leitungen ql und q2 aus den Staubabscheidern in ein Staubsilo mit Überlauf o. Die grösste Menge des Staubes wird nun von einer Staubpumpe, z. B. von einer Fullerpumpe r abgezogen und durch die Staubleitung a bei b in den Vergaser gedrückt. Ein gewisser Teil des insgesamt erzeugten Staubes wird jedoch bei t durch eine besondere Leitung abgezogen und gelangt an irgendeine besondere Verbrauchsstelle von Kohlenstaub.
Erfindungsgemäss kann daher die an sich bekannte Vergasung mit einer besonderen Arbeitsweise zur Trocknung des Brennstoffes vereinigt werden. Durch Einführung des Rohbrennstoffes in den aus der Vergasungszone kommenden Gasstrom wird gleichzeitig eine Trocknung und Zerkleinerung des stückigen Rohbrennstoffes erzielt, worauf ein Teil des so erzeugten Brennstoffstaubes, u. zw. nach der Trennung vom Gas und vor der Zurückführung in die Vergasungszone abgezogen wird. Die Zerkleinerung des Rohbrennstoffes, der dem Strom des aus der Vergasungszone abziehenden Gases zugesetzt wird, kann auch durch mechanische Mittel unterstützt werden, wobei die mechanische Zerkleinerung gleichzeitig mit der Trocknung des Brennstoffes oder anschliessend daran bewirkt werden kann.
Die Vorteile, die mit der Erfindung verbunden sind, sind folgende : 1. Die Apparatur wird bedeutend einfacher als bei Verwendung von normaler Umlauftrocknung und normaler Staubvergasung mit Umwälzgas. Während nämlich bei der Normalausführung sowohl die Umlauftrocknung als auch die Staubvergasung je eine sorgfältig durchgebildete Entstaubung besitzen muss, ist nunmehr statt der beiden Entstaubungen nur eine einzige, u. zw. hinter der Umlauftrocknung nötig.
2. Die Vergasungsapparatur kann bedeutend kleiner gehalten werden, da es nunmehr nicht mehr auf eine möglichst weitgehende Vergasung des Kohlenstaubes ankommt. Wenn nämlich der
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