Verfahren zur Erzeugung von Steinkohlenmischgas in Kammeröfen. Es ist allgemein üblich, den obern Heiz wert des Steinkohlengases durch Zusatz von Wassergas, von dem ein Teil vorteilhaft in den Kammern selbst erzeugt wird, herabzu setzen.
Vom Anmelder durchgeführte Messungen an einem Vertikal-Kammerofen zeigten, dass die Wassergaserzeugung in einer Kammer, bei einem Dampfdruck von 3 atü, in Funk tion der Ausstehzeit gemäss der in Fig.1 der beiliegenden Zeichnung dargestellten Kurve erfolgt. Die Ausstehzeit in Stunden ist auf der Abszisse und die Wassergaserzeugung in m /h auf der Ordinate aufgetragen. Der Versuch wurde in Kammern von 2 t Einsatz durchgeführt, der Dampf vor dem Versuch abgestellt und dann in verschiedenen Kam mern während etwa 5 Minuten gedämpft, wo bei die Ladungen der Ofenbatterie in zwei stündigen Abständen erfolgten.
Der Dampfeintritt in jede Kammer er folgte durch zwei Düsen von 4 mm Durch messer, eine für jede Heizwand. Temperatur in den Heizzügen 1150 C.
In einigen Kammern, welche sich in der Reihe der nachfolgenden Ladungen unmittel bar folgten, wurde bei 3 atü gedämpft und gemessen. Die Resultate dieses Versuches kön nen tabellarisch wie folgt angegeben werden: Wassergasproduktion (berechnet pro Stunde) bei einem Dampfdruck von 3 atü:
EMI0001.0004
Ausstehzeit <SEP> Erzeugung
<tb> Std. <SEP> m /h
<tb> 8 <SEP> 22
<tb> 10¸ <SEP> 36,6
<tb> 12 <SEP> 50
<tb> 14 <SEP> 70
<tb> 16 <SEP> 110
<tb> 18 <SEP> 75
<tb> 20 <SEP> 52,3
<tb> 21 <SEP> 41 Die Wassergaserzeugungskurve zeigt einen aufsteigenden Teil zwischen der B. und 16. Stunde der Ausstehzeit und einen abnehmen den Teil, wobei zwischen der 14. und 18. Stunde die günstigsten Werte der Erzeu gung liegen.
Der zunehmende Teil bis zur 14. Stunde verläuft weniger steil als der abnehmende, woraus ersichtlich ist, dass es sehr nachteilig ist, wenn die Wassergaserzeugung zu friih begonnen wird oder wenn man die Aussteh- zeit resp. die Dauer des Dämpfens über die 18. Stunde verlängert.
Die drei Zonen können auch durch ihre Eigenschaft hinsichtlich der Wassergaserzeu= gung unterschieden werden. Die Zone bis zur 14. Stunde ist identisch mit dem Gebiet der tiefen 'Temperaturen im Einsatz; die Mittel zone ist der Bereich der optimalen Bedin gungen für Wassergaserzeugung, und die Zone nach der 18. Stunde ist diejenige, in welcher Schrumpfung, Fugenbildung und all mähliche Aschenbildung die Wassergaserzeu gung verschlechtern.
Es ist zu bemerken, dass die Punkte der besprochenen Kurve ausschliesslich Anfangs werte der Wassergaserzeugung betreffen, das heisst, dass jeder Punkt die Erzeugung dar stellt, welche sich ergibt, wenn erst im be trachteten Zeitpunkt mit dem Dämpfen be gonnen wird. Der wirkliche Verlauf der Was sergaserzeugung hingegen, die in jeder Kam mer vom Beginn des Dämpfens bis Ende der Ausstehzeit praktisch durchgeführt werden kann, wickelt sich nach einer Kurve ab, die um so flacher ist, je früher mit Dämpfen begonnen wurde. Dies rührt daher, dass bei zu frühem Beginn des Dämpfens der Zersetzungs grad des Dampfes, wegen der noch zu tiefen Temperatur des Einsatzes, schlecht ist.
Weil anderseits, um den Heizwert des Steinkohlen mischgases auf 4200 kcal/Nm herunterzu bringen, viel Wassergas nötig ist, muss schon dartun, aber auch wegen des erwähnten tiefen Zersetzungsgrades, mehr gedämpft werden.
Ein unter diesen Umständen durchgeführ tes Dämpfen zeigt des weiteren den Nachteil, dass vom Beginn der Dampfeinführung die weitere Erwärmung der Kohle stark gehemmt oder sogar vollkommen aufgehalten wird, wo durch eine unvollkommene Entgasung statt findet. Ausserdem wird auch bei tiefer 'Tem peratur des Einsatzes der Heizwert des Was sergases gering.
Das Gegenstand der vorliegenden Erfin dung bildende Verfahren zur Erzeugung von Steinkohlenmischgas in Kammeröfen be zweckt eine rationelle Erzeugung des Wasser gases in den Kammern mit gleichzeitiger Er füllung der Bedingungen einer zweckmässigen Verkokung.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeich net, dass durch Schrumpfung nach fortge schrittener Verkokung am Umfang des Ein satzes entstandene, eine Zersetzung von Wasserdampf beeinträchtigende Fugen min destens in einer Kammer, mindestens teil weise, durch feinkörnigen Brennstoff gestopft werden und alsdann gedämpft wird. Dabei kann bereits vor der genannten Stopfung ein Dämpfen durchgeführt werden, um vorhandene optimale Bedingungen vor der Entstehung der Fugen auszunützen.
Die erwähnten optimalen Bedingungen sind in bezug auf die Temperatur (nach Schä fer Einrichtung und Betrieb eines Gaswer kes , 4. Aufl. 1929, Seite 311): etwa 7.000 C.
Nachstehend wird das Verfahren unter Bezugnahme auf die Fig.2 bis 4 der beilie genden Zeichnung beschrieben, in welcher eine beispielsweise Ausführungsform einer Vertikalkammer dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Kammer, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 2 und die Fig.4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig.2.
In den Figuren sind gleiche Teile mit glei chen Bezugszeichen bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde nach folgendem Schema gearbeitet:
EMI0002.0013
Stunde <SEP> der <SEP> Ausstehzeit <SEP> Vorgang
<tb> 14. <SEP> bis <SEP> 18. <SEP> Stunde <SEP> erstes <SEP> Dämpfen,
<tb> 18. <SEP> Stunde <SEP> Einschütten <SEP> von <SEP> Klein koks <SEP> und <SEP> Stopfen <SEP> der
<tb> Lücken,
<tb> 18. <SEP> bis <SEP> 19. <SEP> Stunde <SEP> Beheiziing <SEP> des <SEP> nachge schütteten <SEP> Kleinkokes,
<tb> 19. <SEP> Stunde <SEP> bis <SEP> Ende
<tb> der <SEP> Ausstehzeit <SEP> zweites <SEP> Dämpfen.
Die Zeiten sind selbstverständlich je nach der Kammerart oder den Temperaturverhält nissen verschieden und müssen jeweils ange- passt werden.
Es ergaben sieh folgende Resultate: Mittlere stündliche Wassergaserzeugung (ohne Berücksichtigung der bei den Versu chen in den leerstehenden Kammern durch das Wassergas verdrängten Inerten): a) beim ersten Dämpfen: 85 ms/h (während der 14. bis 1'8. Stunde der Ausstehzeit) ; b) beim zweiten Dämpfen: 75 m /h (von der 19.
Stunde an) bei 3 atü Druck vor den Düsen und mit demselben Dampfzufluss, welcher die in der bereits angeführten Ta belle erwähnten Erzeugungen ergab, näm lich 36,6 m /h, wenn man schon nach 10¸ Stunden Ausstehzeit gedämpft hatte, oder 41 m /h in der 21.Stunde nach Ladung, wenn man, nach erfolgtem Dämpfen während der günstigen Zeit, nach der 18.Stunde ohne Stopfung weitergedämpft hätte.
Es empfiehlt sich, die Wassergaserzeugung in den Kammern mit einem kleineren Dampf druck (0,5 bis 1 atü) als den für den soeben beschriebenen Versuch verwendeten durchzu führen.
Wie Fig. 1 zeigt, kann das Dämpfen mit Erfolg von der 14. Stunde ab begonnen wer den, wenn der Einsatz praktisch die Endver- kokungstemperatur erreicht hat und die Kohle schon weit entgast ist. Dieses Dämpfen kann dann (eventuell progressiv) 4 Stunden lang durchgeführt werden.
Beim Verkoken schrumpft aber die über dem Deckelkoks g befindliche Einsatzsäule 1 zusammen, so dass sich insbesondere Lücken 2 zwischen deren Seiten- und den Heizflächen bilden, durch welche der Kammerdampf, der durch die mit seitlichen Schlitzen versehenen Rohre 10 (Fug. 3 und 4) in den untern Teil der Kammer eingeführt wird, ziemlich leicht senkrecht den Kammerwänden entlang bis in den Kammerkopf 3 steigen kann, so dass nur ein Teil des Dampfes mit der Kokssäule 1 in Berührung kommt. Das erste Dämpfen kann deshalb nur so lange mit guter Aus beute durchgeführt werden, als der Kontakt zwischen Dampf und Koks noch genügend ist.
Ein Zweck des Verfahrens besteht nun darin, beim Aufhören der günstigen Voraus setzungen für eine gute Wassergaserzeugung Massnahmen zu treffen, um diese Voraus setzungen wieder herzustellen. Falls, wie an genommen werden kann, die Verkokungstem peratur bzw. die passende Temperatur für Wassergaserzeugung von 1000 C erreicht ist, handelt es sich bei diesen Massnahmen noch um die Wiederherstellung der günstigen Kontaktbedingungen zwischen Dampf und Koks, wobei eine möglichst gleichmässige Ver teilung des Dampfes auf die ganze Kammer länge erwünscht ist. Dies kann beim vorlie genden Ausführungsbeispiel folgendermassen erreicht werden Bei der 18.
Stunde nach Ladung wird die Beschickungstüre 4 geöffnet und etwa 150 kg Kleinkoks (eventuell Feinkohle oder Kohlen- Koks-Mischung) einer zweckmässigen Kör nung eingeschüttet. Vorzugsweise verwendet man entstaubten Koksgriess 1 bis 5 mm zur Stopfung der Fugen 2 an den Seitenwänden bis etwa zwei Drittel der Kammerhöhe sowie zur Stopfung der Fugen 5 an den Stirnseiten bis zum Kammerkopf. Für die passende Ver teilung des aus den Bunkern geschütteten Koksgriesses lassen sich Ablenkbleche verwen den.
' Damit wird der Kammerdampf gezwun gen, sich seinen Weg längs der,Seitenflächen der Kokssäule wirbelnd durch den Koksgriess zu verschaffen, wobei er mit dem Kohlen stoff in innige Berührung kommt und sich dabei zum grössten Teil zersetzt.
Hierbei ist zweckmässigeiweise darauf zu achten, dass sich im Kammerkopf keine über lagerte neue Koksschicht bildet. Eine solche würde eine zusätzliche Dampfstauung verur sachen, welche wiederum eine -intensive Was sergaserzeugzmg erschweren würde.
Nach dem Stopfvorgang wird der einge führte Koksgriess zweckmässigerweise etwa. eine Stunde lang beheizt und nach dieser Heizperiode, das heisst in der 19-Stunde der Ausstehzeit, kann das zweite Dämpfen, und zwar bis zum Ende des Ausstehens, durchge führt werden.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Einführung des Dampfes zusätz lich zu den Rohren 10 auch in die Teernaht 6 (Fug. 3 und 4) erfolgen, und zwar mittels eines im Unterteil der Kokssäule angeord neten, waagrechten Injektors 7, der aus einem auf seiner Länge zweckentsprechend gelochten Rohr 8 besteht. Die Lochung besteht aus einer Reihe von Löchern 9, welche auf die ganze Länge und in regelmässigen Abstän den voneinander entfernt, verteilt sind. Ausser dem werden dieselben alternativ schräg nach rechts und nach links gerichtet.
Die Achsen der nach rechts und diejenigen der nach links gerichteten Öffnungen liegen je in derselben Ebene. Die beiden Ebenen bilden unter sich einen Winkel von etwa 60 . Dadurch wird erreicht, dass die Strahlen jeder Seite in eine Hälfte des durch die Teernaht 6 geteilten Einsatzes eindringen und diesen zur Wasser gaserzeugung beanspruchen.
Das Dämpfen in der Teernaht empfiehlt sieh hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Dämpfen an den Seitenflächen, und zwar ans folgenden Gründen: a) Die ausschliessliche Anwendung des Dampf einspritzens in der Teernaht kann beim Übertreiben an den durch die Dampf strahlen beanspruchten Stellen lokale An Sammlungen von Asche bzw. eine Verzer rung des Kokses zur Folge haben.
b) Die Temperatur in der Mittelebene ist tiefer als an den Seitenflächen unmittel bar gegenüber den Heizflächen.
c) Ausserdem erfolgt die Zufuhr von Wärme bis in die Mittelebene schwer, so dass der Unterhalt einer intensiven Wassergaserzeu- gung guter Qualität nicht möglich ist. d) Eine mässige Wassergaserzeugung in der Teernaht bietet hingegen noch den Vorteil, dass die Dampfstrahlen einen Teil des sich hauptsächlich im Koksgriess der Teernaht angesammelten restlichen Flüchtigen mit reissen, wodurch eine karburierende Wir kung des Wassergases erfolgt.
Das Dämpfen mit dem Injektor 7 wird vorzugsweise schon während der Beheizung des eingeschütteten Kleinkokses durchgeführt, da sonst ein schädlicher Leerraum entstehen würde, der den sonst günstigen Einfluss des Verfahrens auf die Verdrängung der Inerten schwächen würde.
Ein senkrechter Injektor kann bei Verti kalöfen dann zur Anwendung gelangen, wenn, wie üblich, ein Balken des Ofengerüstes die Zugänglichkeit zur Teernaht und damit die Einführung eines waagrechten Injektors ver hindert. Es können in diesem Fall je nach Bedarf ein bis drei Injektoren eingesetzt wer den.
Man braucht nicht alle Kammern einer Ofenbatterie für die Wassergaserzeugung bei verlängerter Ausstehzeit in Betracht zu zie hen. Dabei würden die meisten Kammern für die Steinkohlengaserzeugung und mit dem ganzen ersten Dämpfen arbeiten (18 Stun den bei 1150 C Temperatur in den Heizzü- gen), während je nach Bedarf eine oder meh rere nach der Stopfung die weitere Wassergas erzeugung übernehmen.
Das beschriebene Verfahren, durch welches eine hohe Ausbeute an Steinkohlenmischgas bei hoch bleibendem Heizwert erreicht werden kann, bietet in ausgesprochener Weise die Möglichkeit, die Ausbeute durch Verwendung eines Generatorgases (Schwachgas) zu strek- ken.
Mit einer solchen Zumischung von Genera torgas kann bei gleichbleibendem Gasbedarf und steigendem Koksbedarf die Koksgewin- nung erhöht werden, Hierzu kann zunächst ein Ofengas von 4300 bis 4700 kcal/Nm erzeugt und demsel ben Generatorgas zugemischt werden, um den Heizwert dem vorgeschriebenen ,Stadtgasheiz- wert von durchschnittlich 4200 ( 500) kcal/Nm3 anzupassen.
Dabei wird die Gas ausbeute pro 100 kg Kohle kleiner als bei ausschliesslicher Verwendung von Wassergas als Komplement, und infolgedessen muss die Anzahl der Kohlenladungen zur Erreichung der erforderlichen Stadtgaserzetigung erhöht werden.
Die Erhöhung der Koksausbeute pro Koh lenladung wird erzielt durch die sich bei Ver wendung von Generatorgas ergebende Ver minderung des spezifischen Koksbedarfes und durch Erhöhung der Anzahl Kohlenladungen.
Das Generatorgas kann in einer unabhän gigen Gaserzeugeranlage, zum Beispiel in einem Gaserzeuger für Kleinkoks oder Koks, oder in einem Holz- und Holzkohlengas-Gene- rator zur Erzeugung von Generatorgas (als Mischgas: Luftgas-Wassergas) erzeugt wer- den, oder hilfsweise in einem angebauten Ofengenerator, wobei jedoch auf den Vorteil der einwandfreien Vergasung des billigen Kleinkoksanfalles verzichtet werden muss.
Bei Verwendung einer unabhängigen Gas- erzeugeranlage kann diese zur Erzeugung des Zusatzgases zum Ofengas und zur Ofen- beheizuug dienen, wobei entweder ausschliess lich der Kleinkoksanfall 5 bis 25 mm fort laufend im Gaserzeuger vergast wird, womit man sich auf eine blosse Beteiligung an der Unterfeuerung beschränken muss, oder aber die vollkommene Durchführung der Ofen beheizung vollzogen wird, wobei, da der Kleinkoksanfall im allgemeinen nicht aus reicht, ausserdem Sortenkoks oder zusätzlicher Kleinkoks zur Deckung des Generatorbedarfs verwendet werden muss.
Der Zusatz von Generatorgas gestattet dem Betrieb in wirtschaftlicher wie auch in prak tischer Hinsicht eine wertvolle Anpassungs- bzw. Regulierungsfähigkeit. Es ist zum Bei spiel möglich, den Betrieb so anzupassen, dass bei einer rationellen Durchführung der Grunderzeugung von Steinkohlenmischgas in den Öfen gerade so viel Generatorgas zuge setzt wird, damit die resultierende Ausbeute an Stadtgas unter Beibehaltung des gewünsch ten Heizwertes die Anforderungen des ge genwärtig zu sichernden Gasbedarfes deckt. Ausserdem kann die Koksausbeute derart ge regelt werden, dass ihr jährlicher Wert dem Bedarf an verkäuflichem Sortenkoks ent spricht.
Übrigens kann die erwähnte Regulierungs fähigkeit den lokalen Betriebsbedingungen irgendwelcher Art entsprechen. Bei Anwen dung eines Drehrostgaserzeugers bei Reku- perativöfen, der für die Besorgung eines Teils der Unterfeuerung verwendet wurde, erreichte man eine Entlastung des eingebauten Ofen- generators, die insbesondere bei Überbelastung des letzteren wertvoll war.
Bei der sich da durch ergebenden geringeren Höhe der Koks- schicht und der reduzierten Zufuhr der Pri märluft erfolgte eine bessere Verteilung der letzteren auf dem Bett des Vergasungsmate rials und eine bessere Zugänglichkeit für die Luft zum vorhandenen Kohlenstoff. Dadurch wurde ein besserer Vergasungswirkungsgrad des Ofengenerators und eine zusätzliche Er sparnis an Sortenkoks erreicht, die den Vor teil der Verwendung von billigem Brenn stoff im unabhängigen Gaserzeuger ergänzt.
In ähnlicher Weise kann Zusatzgas mit Hilfe von Sauerstoff oder einer an Sauer stoff angereicherten Luft erzeugt werden. Da durch ergibt der Generator ein Oxy-Genera- torgas .
Wenn eine ausgedehnte Streckung mit Generatorgas resp. Oxygas vorgesehen ist, zum Beispiel zwecks besonderer Erhöhung des Leistungsvermögens des Ofens (oder der Ofenbatterie) für ständigen Betrieb oder vor übergehend zur Spitzendeckung, wird eine Karburierung durch Öl oder Teer unerlässlich. Dieselbe lässt sich durch Einführung von Öl in eine oder einige Kammerköpfe oder durch Verwendung eines Retortenofens für Ölgas- erzeugung nach System Pintsch durchführen.
Das beschriebene Verfahren weist eine Reihe wesentlicher Vorteile auf. Als tech nische Vorteile können genannt werden: Die gute Ausnützung des Kammerdampfes sowie der ganzen Heizfläche der Kammer für die Wassergaserzeugung. Die kühlende, die Entgasung störende Wirkung eines grossen urzersetzten Dampfdurchflusses kann ver mieden werden. An den Seitenwänden der Kokssäule kann eine hohe Temperatur er reicht und beibehalten werden.
Der Einsatz kann eine hohe, durchschnittliche Endver- kokungstemperatur erreichen. Die in den leeren Kammern angesaugten Inerten werden durch die Gegenwirkung der zu fördernden Rohgasströmimg auf die leeren Kammern her abgesetzt.
Als Folge der eben erwähnten tech nischen Einzelvorteile ergeben sich als be- triebstechnische Vorteile eine gute Ausbeute an Steinkohlenmischgas mit hohem Heizwert (durch hohe Ausbeute an Steinkohlengas und Erzeugung eines Wassergases mit hohem Heiz wert, bei Wegfallen der Inerten aus dem Ofenbetrieb), wobei das Ofengas die Bereit schaft zur Aufnahme- eines gewünschten An teils an Generatorgas besitzt.
Als weitere betriebstechnische Vorteile sind zu nennen: Eine Verminderung des Dampfverbrauches auf etwa 0,5 bis 0,6 kg pro Nm3 Wassergas, die Möglichkeit einer Verminderung des spe zifischen Koksbedarfs für die Unterfeuerung, eine passende Regulierungsmöglichkeit der Erzeugung.
Schliesslich können sich noch eine Reihe wirtschaftlicher Vorteile ergeben, wie Herab setzung der Gestehungskosten des Produktions- gases durch Verminderung des spezifischen Koksbedarfes für die Unterfeuerung und Wegfallen einer zusätzlichenDampferzeugung, da normalerweise die rekuperierte Dampf gewinnung ausreicht, ferner die Möglichkeit einer Anpassung der Gewinnung des ver käuflichen Kokses an den Bedarf.