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Verfahren zur Erzeugung von Steinkohlenmischgas in Kammeröfen Die
Anpassung des oberen Heizwertes des Steinkohlenmischgases erfolgt durch Zusatz von
Wassergas, von dem ein Teil vorteilhaft in den Kammern selbst erzeugt wird.
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An einem Vertikalkammerofen durchgeführte Messungen zeigten, daß der
Verlauf der Wassergaserzeugung bei einem Dampfdruck von 3 atü in Funktion der Ausstehzeit
sich gemäß der in Fig. 1 dargestellten Kurve abwickelt. Die Ausstehzeit in Stunden
ist auf der Abszisse und die Wassergaserzeugung auf der Ordinate aufgetragen. Der
Versuch wurde in Kammern von 2 t Einsatz und 300 mm mittlerer Kammerbreite durch
Dämpfen von unten und bei einer Temperatur von 1150° an den Brennern durchgeführt.
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Der Verlauf der Kurve der Wassergaserzeugung besteht in einem aufsteigenden
Teil zwischen der B. und 14. Stunde der Ausstehzeit, aus einer Art Konus, der die
günstigsten Werte der Erzeugung enthält, und einem abnehmenden Teil.
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Der Verlauf läßt sich in drei Zonen zerlegen, welche man auch durch
deren respektive Eigenschaft hinsichtlich der Wassergaserzeugung unter sich unterscheiden
kann. Die Zone der Zunahme ist das Gebiet der tiefen Temperaturen im Einsatz, die
Mittelzone die günstige für Wassergas, die Zone der Abnahme ist diejenige der Schrumpfung,
der Fugenbildung und allmählich der Aschenbildung, welche zwei letzteren auch die
Wassergaserzeugung verschlechtern.
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Es ist zu bemerken, daß die Punkte der strichlierten Kurve ausschließlich
Anfangswerte der Wassergaserzeugung betreffen.
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Der wirkliche Verlauf der Wassergaserzeugung hingegen, die in jeder
Kammer vom Beginn des Dämpfens bis Ende der Ausstehzeit praktisch durchgeführt werden
kann, wickelt sich nach einer Kurve ab, die tiefer liegt wie z. B. die ausgezogene
Kurve.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung
von Steinkohlenmischgas in Kammeröfen. Es bezweckt eine rationelle Erzeugung des
Wassergases in den Kammern, wobei die Bedingungen zur zweckmäßigen Verkokung gleichzeitig
erfüllt werden, womit ergänzend eine zweckentsprechende Streckung mit Schwachgas
erfolgen kann.
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Das Verfahren zur Erzeugung von Steinkohlenmischgas in Kammeröfen
ist dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Kammer nach Entgasung der Kohle
die durch Schrumpfung des Einsatzes am ganzen Umfang der Kokssäule gebildeten Fugen,
mindestens teilweise und bei Freilassung des Gassammelraumes, durch sämtliche Füllöcher
mit Koksgrieß gestopft werden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ein Dämpfen während
des Beheizens des nachgefüllten Feinkokses mittels eines unten in der Mittelebene
angeordneten Injektors zwecks Beseitigung der inerten Bestandteile durchgeführt.
Die erwähnten optimalen Bedingungen sind 1000° und ein guter Kontakt zwischen Dampf
und Koks, was jedoch im voraus bedingt ist.
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Nachstehend wird beispielsweise das Verfahren unter Bezugnahme auf
die Fig. 2 bis 4, die eine geeignete beispielsweise Ausführungsform für eine Vertikalkammer
darstellen, beschrieben, wobei Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Kammer, Fig.
3 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 2 und Fig.4 einen Schnitt nach Linie IV-IV
der Fig.2 darstellt.
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In den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In diesem Beispiel wurde nach folgendem Schema gearbeitet:
| Stunde der Ausstehzeit Vorgang |
| 1. 14. bis 18. Stunde erstes Dämpfen |
| 2. 18. Stunde Einschütten von |
| Kleinkoks und |
| Stopfen der Lücken |
| 3. 18. bis 19. Stunde Beheizung des |
| nachgeschütteten |
| Kleinkokses |
| 4. 19. Stunde bis Ende zweites Dämpfen |
| der Ausstehzeit |
Die Zeiten sind je nach der Kammer oder der Temperatur verschieden und müssen jeweils
angepaßt werden.
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Ein Zweck des Verfahrens besteht in der Durchführung eines Dämpfens
auf der günstigen Periode der Ausstehzeit. Wie Fig. 1 zeigt, kann das Dämpfen mit
Erfolg von der 14. Stunde ab begonnen werden, wenn der Einsatz
praktisch
die Endverkokungstemperatur erreicht hat und die Kohle schon weitgehend entgast
ist. Dieses Dämpfen soll dann (eventuell progressiv) 4 Stunden lang durchgeführt
werden.
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Beim Verkoken, z. B. in- Vertikalkammern, schrumpft aber die über
dem Deckelkoks A befindliche Einsatzsäule 1 zusammen, so daß sich insbesondere Lücken
2 zwischen deren Seiten- und den Kammerwänden bilden, in welchen der Kammerdampf
einen leichten Weg findet und, den unmittelbarsten Weg bis zum Gasantritt im Kammerkopf
3 folgend, durch die Kammerhöhle hinaufströmt, so daß nur ein Teil desselben mit
der Kokssäule 1 in Berührung kommt. Das erste Dämpfen kann deswegen :nur so lange
durchgeführt werden, als der Kontakt zwischen Dampf und Koks noch genügend ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß erst von dem Moment
an, wo die günstigen Voraussetzungen für eine gute Wassergaserzeugung nicht mehr
erfüllt werden, zweckentsprechende Maßnahmen getroffen werden, um denselben wiederum
zu entsprechen.
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In der Annahme, daß die Verkokungstemperatur bzw. die passende Temperatur
für Wassergaserzeugung von 1000° erreicht ist, handelt es sich nur noch um das Erfüllen
der günstigsten Kontaktbedingungen zwischen Dampf und Koks, wobei mit Vorzug eine
auf die ganze Kammerlänge gleichmäßig verteilte Einführung des Dampfes von unterhalb
des Einsatzes Voraussetzung ist. Dies kann man durch folgende Maßnahmen erreichen:
a) Ab der 18. Stunde nach Ladung wird die Beschickungstür 4 geöffnet, und bei einer
Kammer für 2 t Einsatz werden etwa 150 kg Kleinkoks (eventuell Kohlen- oder Kohlen-Koks-Mischung)
-der zweckmäßigen Körnung eingeschüttet. Zweckmäßig verwendet man entstaubten Koksgrieß
1 bis 5 mm zur Stopfung der Fugen 2 an den Seitenwänden bis etwa Z/3 der Kammerhöhe
sowie zur Stopfung der Fugen 5 an den Stirnseiten bis zum Kammerkopf. Für die passende
Verteilung des aus den Bunkern geschütteten Koksgrießes lassen sich Ablenkbleche
verwenden.
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Damit soll erreicht werden, daß der Kammerdampf gezwungen wird, sich
einen Weg längs der Seitenflächen der Kokssäule wirbelnd durch den Koksgrieß zu
verschaffen, -dadurch mit dem Kohlenstoff in Berührung kommt und sich dabei zum
größten Teil zersetzt.
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Man muß darauf achten, daß sich im Kammerkopf keine überlagerte neue
Koksschicht bildet. Eine solche würde eine zusätzliche Abkühlung und Dampfstauung
verursachen, welche die praktische Durchführung einer intensiven Wassergaserzeugung
erschweren würde.
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b) Nach dem Stopfvorgang wird der eingeführte Koksgrieß etwa 1 Stunde
lang beheizt.
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c) Nach Beendigung der Heizperiode, d. h. in der 19. Stunde der Ausstehzeit,
wird das Dämpfen bis zum Ende des Ausstehens durchgeführt.
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Das beschriebene Verfahren kann ergänzt werden durch eine Dampfeinführung
in die Teernaht 6 mittels eines im Unterteil der Kokssäule angeordneten, waagerechten
Inj ektors 7.
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Dieses zusätzliche Dämpfen erfolgt in Form einer Doppelreihe von alternativ
links und rechts der Mittelebene gerichteten Dampfstrahlen, welche aus auf der Länge
des als Injektor verwendeten Gasrohres gleichmäßig verteilten Öffnungen strömen.
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Dadurch wird erreicht, daß die Strahlen jeder Seite in eine Hälfte
des durch die Teernaht 6 geteilten Einsatzes spritzen bzw. eindringen und dieselbe
zur Wassergaserzeugung beanspruchen.
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Das Dämpfen in der Teernaht soll hauptsächlich im Zusammenhang mit
dem Dämpfen an den Seitenflächen angewendet werden. Es empfiehlt sich, das Dämpfen
mit dem Injektor folgendermaßen durchzuführen: a) Zuerst während der Beheizung des
eingeschütteten Kleinkokses, wenn dabei ein schädlicher Leerraum entstehen würde,
wodurch der sonst günstige Einfluß des Verfahrens für die Verdrängung der Inerten
geschwächt wäre.
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b) Dann auch sofern nach der 18. Stunde der Ausstehzeit, wenn eine
intensive rekuperative Wassergaserzeugung erwünscht ist.
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Eine senkrechte Anordnung des Injektors kommt bei Vertikalöfen in
Frage, wenn, wie üblich, ein Balken des Ofengerüstes die Zugänglichkeit zur Teernaht
und damit die Einführung eines waagerechten Injektors verhindert. Es können dann
je nach Bedarf ein bis drei Injektoren eingesetzt werden. Es wurden mit einer solchen
Anordnung Versuche angestellt.
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Man kann auch die Anwendung von einer oder mehreren »besonderen Kammern«
für Wassergaserzeugung bei verlängerter Ausstehzeit in Betracht ziehen. Dabei würden
die meisten Kammern für die Steinkohlengaserzeugung und mit dem ganzen ersten Dämpfen
arbeiten (18 Stunden bei Tna l150°), während eine oder mehrere (dem Bedarf entsprechend)
nach der Stopfung die weitere Wassergaserzeugung übernehmen.
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Das Verfahren bietet mehrere Vorteile: A. Technische Vorteile 1. Gute
Ausnützung des Kammerdampfes.
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0 2. Gute Ausnützung der ganzen Heizfläche der Kammer für die Wassergaserzeugung.
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3. Gute Ausnützung der ganzen Koksmasse, einschließlich des nachgefüllten
Koksgrießes für die Wassergaserzeugung.
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5 4. Die kühlende, die Entgasung störende Wirkung eines großen unzersetzten
Dampfdurchflusses wird vermieden.
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5. Der Einsatz erreicht eine durchschnittliche hohe Endverkokungstemperatur,
da der Beginn des Dämpfens o zurückverschoben werden kann.
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6. Erreichen und Beibehaltung eines hohen Temperaturstandes in der
Wassergaserzeugungszone.
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7. Herabsetzung der angesaugten Inerten durch eine bessere Füllung
reit Koks und eine gleichmäßigere 5 Verteilung von Dampf und Gas in der Kammer.
B. Betriebstechnische Vorteile als Folge der unterA erwähnten technischenEinzelvorteile
1. Hohe Ausbeute an Steinkohlenmischgas dadurch erreichbar, daß eine hohe Ausbeute
an Steinkohlengas durch das ermöglichte Verzögern des Beginns des Dämpfens erzielt
wird, da sich letzteres auf kürzeste Zeitstrecke mit erhöhtem. Dampfdruck und rekuperativer
Wirkung konzentrieren und intensiv durchführen läßt. Dabei steigt auch der Heizwert
des Wassergases wegen der anfänglich herrschenden hohen Temperatur der Koksmasse
und der Verdrängung der inerten Gase.
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2. Verminderung des spezifischen Dampfverbrauches auf etwa 0,5 bis
0,6 kg pro Nm3 Wassergas.
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3. Verminderung des spezifischen Koksbedarfs für die Unterfeuerung.
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4. Passende Regulierungsmöglichkeit der Erzeugung. C. Wirtschaftliche
Vorteile Aus den bereits erwähnten günstigen Merkmalen ergeben sich- folgende wirtschaftliche
Vorteile 1. Herabsetzung des spezifischen Koksbedarfs (pro Nm3 Produktionsgas) für
die Unterfeuerung.
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2. Verminderung des spezifischen Verbrauchs von teurem Koks in der
Kammer für die Dampfzersetzung,
da ein Teil des Bedarfs durch die
Vergasung des billigen Koksgrießes gedeckt wird.
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3. Verminderung des spezifischen Dampfbedarfs für Wassergas, der auf
0,5 bis 0,6 kg pro Nm3 herabgesetzt wird.
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4. Für jedes Produktionsprogramm ergibt sich der minimale Kohlenverbrauch,
der durch die hohe Gasausbeute erreicht wird.
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5. Möglichkeit die Koksgewinnung dem Absatz anzupassen.
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Die vorstehende Beschreibung über die Anwendung des Verfahrens wurde
für den Fall eines Vertikalofens ausgestellt.
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Das Verfahren läßt sich aber auch an anderen Öfen anwenden, und zwar
insbesondere an den Horizontalkammeröfen mit Oberfüllung.