EP0703408A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Feststoffen - Google Patents

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EP0703408A2 EP95114986A EP95114986A EP0703408A2 EP 0703408 A2 EP0703408 A2 EP 0703408A2 EP 95114986 A EP95114986 A EP 95114986A EP 95114986 A EP95114986 A EP 95114986A EP 0703408 A2 EP0703408 A2 EP 0703408A2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/04—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M9/00—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields
    • F23M9/06—Baffles or deflectors for air or combustion products; Flame shields in fire-boxes

Definitions

  • the invention relates to a method for the gasification of solids according to the preamble of the main claim and to a solid gasification boiler according to the preamble of claim 3.
  • the collected gas is guided below the grate into a combustion chamber in which a flame tube is arranged, whereby the fuel gases escaping down through the grate are forced to enter the flame tube off-center, while doing so at an inside of a pipe socket arranged support burner must flow past, which is intended to ignite the gases to be burned in the flame tube.
  • a generic boiler is also described in EP 155 607, here the combustion chamber being designed as a large space in which the fresh air line fed by a blower opens in the lower region.
  • the invention has for its object to provide a solid gasification boiler, in which a short circuit between air and gas is avoided and thereby a safe but controlled combustion of the gases produced is achieved .
  • the gas flows below the grate into a gas collection chamber. Since this gas collection chamber is located in front of the gas burner, the gas can expand and relax and the first large amounts of dust can settle.
  • No combustion air is fed into the gas collection chamber, so that combustion cannot take place here either, but the hot gas continues to flow to a gas guide tube and to a gas-air mixing chamber.
  • the combustion air is fed around the gas guide tube to the gas-air mixing chamber, the flow velocity of the air preferably being increased in the region of the entry into the gas-air mixing chamber in that the air duct is relatively narrow here. Because the air flows around the hot gases that have collected in the gas guide tube, the air is warmed up and because, according to an essential feature of the invention, the actual combustion chamber passes through the gas collection chamber, the fuel gases are heated, resulting in a total of one leads to better combustion.
  • the arrangement of the air supply and the supply of the fuel gases to the gas burner ensure good mixing of the gases, which is important for the combustion.
  • the actual combustion chamber is located inside the gas collection chamber, above or below the ash chamber.
  • the main advantage of the method according to the invention can be seen in the fact that a short circuit between air and fuel gases cannot occur and that the radiant heat of the actual combustion chamber can be used to heat the gases in the gas collection chamber, but then also the gasification process above the grate the heat present from below is supported and that finally the radiant heat of the combustion chamber extends into the ash chamber, so that the remaining carbon parts in the ash are also annealed.
  • Baffles are arranged within the paths of the gas and even within the combustion chamber, which result in dust particles within the gases being easily separated.
  • a solid gasification boiler which has a filling funnel 1, which is followed by a gasification chamber 2, which is arranged above a grate 3.
  • the air supply lines 4 which open out in the region of the gasification chamber 2 are shown schematically and the grate 3 can be designed as a swivel grate or a pendulum grate.
  • the pressure compensation tube cannot be seen in the drawing.
  • combustion chamber 8 in which the gases formed by the gasification of the solids are burned, an ash chamber 6 being provided below the combustion chamber 8.
  • a heat recovery system 7 As far as the solid gasification boiler is designed according to the prior art and the hot exhaust gases resulting from the combustion of the gases are preferably passed through a heat recovery system 7.
  • a gas collection chamber 5 is formed below the grate and the combustion chamber 8 is arranged within the gas collection chamber 5, the interior of which is closed off from the gas collection chamber 5, so that no short-circuit currents can arise here.
  • FIGS. 2 and 3 The closer design of the combustion chamber 8 can be seen in FIGS. 2 and 3.
  • the combustion chamber 8 can be seen, which is above the ash chamber 6 and inside the gas collection chamber 5.
  • the combustion chamber 8 leads to an exhaust gas chimney 9 and on the opposite side of the combustion chamber 8, a gas burner 19 is provided with a gas guide tube 10 into which the gases from the gas collection chamber 5 are guided through one or more gas supply pipes 14.
  • FIG. 3 A section along line 3 - 3 in FIG. 2 is shown in FIG. 3 and it can be seen that the actual gas guide tube 10 on the one hand has a supply line for the gas, but on the other hand this supply line is flowed around by the air to be supplied, the air supply channel at 11 is recognizable.
  • the sectors 12 serve the air supply and the sectors 14 the gas supply, ie through the sectors 14 the gas flows into the gas guide tube 10, but the air through the sectors 12 to a gas-air mixing chamber 15, where there is now one there is an intensive mixture between air and gas.
  • a pilot or auxiliary burner 16 is provided, and it can also be seen in the drawing that the air path tapers from the feed 11 to the gas-air mixing chamber 15 so that the air speed increases here and thereby the mixing and cooling of the burner is improved.
  • baffle plates 17 are arranged in the path of the gases, which lead to the fact that solid particles are separated here.
  • a baffle plate 18 is also provided in the combustion chamber 8 and serves to separate dust particles.
  • the hot gases then flow through the exhaust stack 9 to the heat recovery system 7.
  • FIG. 4 shows the arrangement of the ash chamber 6 above the actual combustion chamber 8 in an embodiment corresponding to FIGS. 1 to 3.
  • the ash chamber 6 is again provided below the combustion chamber 8, but the gas is now supplied via a Gas supply pipe 14 fed to the burner 19, this design showing the illustration in FIG. 6 on a larger scale.
  • FIG. 7 shows the design of the gas and air duct according to FIGS. 5 and 6, but in this representation the ash chamber 6 is provided above the combustion chamber 8.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergasung von Feststoffen und auf einen Feststoffvergasungsheizkessel, wobei die Gassammelkammer (5) unterhalb des Rostes (3) ist oder auch unterhalb der Aschekammer (6) und die Gase aus der Gassammelkammer zu einem Gasbrenner (19) mit einem Gasführungsrohr und eine Gas-Luft-Mischkammer (15) sowie einem Zünd- und Stützbrenner (16) geführt werden und daß das so gebildete Gemisch einer gegenüber der Gassammelkammer abgeschlossenen Brennkammer (8) zugeführt und verbrannt wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergasung von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches und auf einen Feststoffvergasungsheizkessel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 3.
  • Ein gattungsbildendes Verfahren ist aus der EP 155 607 bekanntgeworden.
  • Bei diesem bekannten Verfahren wird aber das gesammelte Gas unterhalb des Rostes in eine Brennkammer geführt, in der ein Flammrohr angeordnet ist, wobei somit die durch den Rost nach unten hin austretenden Brenngase gezwungen sind, außermittig in das Flammrohr einzutreten, wobei sie dabei an einem innerhalb eines Rohrstutzens angeordneten Stützbrenner vorbeifließen müssen, der zur Zündung der im Flammrohr zu verbrennenden Gase bestimmt ist.
  • Bei dieser bekannten Anordnung ist ein sehr großräumiger Brennraum vorhanden, wobei diesem Brennraum natürlich von außen Luft zugeführt werden muß. In diesem Bereich der Luftzuführung können Kurzschlußerscheinungen zwischen der Frischluft und den Brenngasen auftreten, die zu Explosionen im Kessel führen können.
  • Ein gattungsbildender Kessel wird ebenfalls in der EP 155 607 beschrieben, wobei hier der Brennraum als großer Raum ausgebildet ist, in dem im unteren Bereich die von einem Gebläse beschickte Frischluftleitung einmündet.
  • Gegenüber diesem zum Stand der Technik gehörenden Verfahren und dem zur Durchführung des Verfahrens dienenden Kessel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Feststoffvergasungsheizkessel zu schaffen, bei welchem ein Kurzschluß zwischen Luft und Gas vermieden wird und dadurch eine gefahrlose aber geregelte Verbrennung der erzeugten Gase erreicht wird.
  • Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 und 3 erläutert.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch den Feststoffvergasungsheizkessel gemäß Anspruch 4 gelöst und in den Ansprüchen 5 bis 9 sind vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Kessels erläutert.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt wird vorgeschlagen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei dem erfindungsgemäßen Kessel das Gas unterhalb des Rostes in eine Gassammelkammer fließt. Da diese Gassammelkammer vor dem Gasbrenner liegt, kann sich das Gas ausdehnen und entspannen und die ersten größeren Staubanteile können sich absetzen.
  • In die Gassammelkammer wird keine Verbrennungsluft zugeführt, so daß auch hier kein Verbrennen stattfinden kann, sondern das heiße Gas fließt weiter zu einem Gasführungsrohr und zu einer Gas- Luft-Mischkammer. Die Verbrennungsluft wird um das Gasführungsrohr herum der Gas-Luft-Mischkammer zugeführt wobei vorzugsweise die Fließgeschwindigkeit der Luft im Bereich des Eintritts in die Gas-Luft-Mischkammer dadurch erhöht wird, daß der Luftkanal hier relativ schmal ausgebildet ist. Dadurch, daß die Luft die heißen Gase, die sich im Gasführungsrohr gesammelt haben, umfließt, erfolgt eine Anwärmung der Luft und dadurch, daß gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung die eigentliche Brennkammer die Gassammelkammer durchquert, erfolgt eine Aufheizung der Brenngase, was insgesamt zu einer besseren Verbrennung führt.
  • Durch die Anordnung der Luftzuführung und der Zuführung der Brenngase zu dem Gasbrenner erfolgt eine gute Vermischung der Gase, was für die Verbrennung von Bedeutung ist.
  • Die eigentliche Brennkammer liegt im Inneren der Gassammelkammer und zwar oberhalb oder unterhalb der Aschekammer.
  • Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß ein Kurzschluß zwischen Luft und Brenngasen nicht erfolgen kann und daß die Strahlungswärme der eigentlichen Brennkammer ausgenutzt werden kann, um einmal die Gase in der Gassammelkammer aufzuheizen, dann aber auch der Vergasungsprozeß oberhalb des Rostes durch die von unten vorhandene Wärme unterstützt wird und daß schließlich die Abstrahlungswärme der Brennkammer bis in die Aschekammer hineinragt, so daß auch die restlichen Kohlenstoffteile in der Asche ausgeglüht werden.
  • Hierbei kann auch gemäß der Erfindung so vorgegangen werden, daß die Aschekammer oberhalb der Brennkammer liegt, wodurch diese Wärmeeinwirkung auf die Asche noch erhöht wird.
  • Innerhalb der Wege des Gases und sogar innerhalb der Brennkammer sind Prallbleche angeordnet, die dazu führen, daß Staubpartikelchen innerhalb der Gase leicht abgeschieden werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. Die Zeichnungen zeigen dabei in
    • Fig. 1
    schematisch einen Aufriß eines Feststoffvergasungsheizkessels, in
    Fig. 2
    in größerem Maßstab einen Schnitt durch die Anordnung der Brennkammer innerhalb der Gassammelkammer, in
    Fig. 3
    einen Schnitt gemäß der Linie A - A in Fig. 2, in
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kessels, bei welchem die Aschekammer oberhalb der Brennkammer liegt, in
    Fig. 5
    einen erfindungsgemäßen Kessel, bei welchem die Zuführung des Gases aus der Gassammelkammer zur Brennkammer über ein Gaszuführungsrohr erfolgt, in
    Fig. 6
    eine Anordnung in größerem Maßstab zur Verdeutlichung der Gaszuführung über ein Gaszuführungsrohr und in
    Fig. 7
    in größerem Maßstab die Anordnung der Aschekammer oberhalb der Brennkammer bei Zuführung des Gases über ein Gaszuführungsrohr.
  • In Fig. 1 ist ein Feststoffvergasungsheizkessel dargestellt, der einen Fülltrichter 1 aufweist, an den sich eine Vergasungskammer 2 anschließt, die oberhalb eines Rostes 3 angeordnet ist. In der Zeichnung sind schematisch die im Bereich der Vergasungskammer 2 münden den Luftzuleitungen 4 erkennbar und der Rost 3 kann als Schwenkrost oder Pendelrost ausgebildet sein. Das Druckausgleichsrohr ist in der Zeichnung nicht zu erkennen.
  • Unterhalb des Rostes befindet sich eine Brennkammer 8, in der die durch die Vergasung der Feststoffe gebildeten Gase verbrannt werden, wobei unterhalb der Brennkammer 8 eine Aschekammer 6 vorgesehen ist. Soweit ist der Feststoffvergasungsheizkessel entsprechend dem Stand der Technik ausgebildet und die durch die Verbrennung der Gase entstehenden heißen Abgase werden vorzugsweise durch eine Wärmerückgewinnungsanlage 7 geführt.
  • Gemäß der Erfindung ist unterhalb des Rostes eine Gassammelkammer 5 ausgebildet und innerhalb der Gassammelkammer 5 die Brennkammer 8 angeordnet, deren Inneres gegenüber der Gassammelkammer 5 abgeschlossen ist, so daß hier keine Kurzschlußströme entstehen können.
  • Die nähere Ausbildung der Brennkammer 8 ist aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich. In Fig. 2 ist die Brennkammer 8 erkennbar, die oberhalb der Aschekammer 6 liegt und innerhalb der Gassammelkammer 5. Die Brennkammer 8 führt zu einem Abgaskamin 9 und an der gegenüberliegenden Seite der Brennkammer 8 ist ein Gasbrenner 19 mit einem Gasführungsrohr 10 vorgesehen, in das die Gase aus der Gassammelkammer 5 durch ein oder mehrere Gaszuführungsrohre 14 geführt werden.
  • Einen Schnitt gemäß der Linie 3 - 3 in Fig. 2 zeigt Fig. 3 und es ist erkennbar, daß das eigentliche Gasführungsrohr 10 einerseits eine Zuleitung für das Gas aufweist, andererseits diese Zuleitung aber von der zuzuführenden Luft umströmt wird, wobei der Luftzuführungskanal bei 11 erkennbar ist. Wie die Schnittzeichnung zeigt, dienen die Sektoren 12 der Luftzuführung und die Sektoren 14 der Gaszuführung, d. h. durch die Sektoren 14 fließt das Gas in das Gaführungsrohr 10, die Luft aber durch die Sektoren 12 zu einer Gas-Luft-Mischkammer 15, wo nunmehr eine intensive Mischung zwischen Luft und Gas erfolgt. In der Mitte dieser Anordnung ist ein Zünd- oder Stützbrenner 16 vorgesehen, und außerdem ist in der Zeichnung zu erkennen, daß der Luftweg sich von der Zuführung 11 bis zur Gas-Luft-Mischkammer 15 so verjüngt, daß hier die Luftgeschwindigkeit erhöht wird und dadurch die Vermischung und die Kühlung des Brenners verbessert wird.
  • Im Wege der Gase sind einerseits die Prallbleche 17 angeordnet, die dazu führen, daß hier Feststoffpartikelchen abgeschieden werden.
  • In der Brennkammer 8 ist ebenfalls ein Prallblech 18 vorgesehen, das der Abscheidung von Staubpartikelchen dient.
  • Die heißen Gase fließen dann durch den Abgaskamin 9 zur Wärmerückgewinnungsanlage 7.
  • Fig. 4 zeigt bei einer den Fig. 1 bis 3 entsprechenden Ausführung die Anordnung der Aschekammer 6 oberhalb der eigentlichen Brennkammer 8. Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 ist wiederum die Aschekammer 6 unterhalb der Brennkammer 8 vorgesehen, aber das Gas wird nunmehr über ein Gaszuführungsrohr 14 dem Brenner 19 zugeführt, wobei diese Ausbildung die Darstellung in Fig. 6 in größerem Maßstab zeigt.
  • Schließlich zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 7 die Ausführung der Gas- und Luftführung gemäß Fig. 5 und 6, aber bei dieser Darstellung ist die Aschekammer 6 oberhalb der Brennkammer 8 vorgesehen.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Vergasung von Feststoffen und anschließendem Verbrennen der gewonnenen Brenngase, bei welcher die Feststoffe in einem Vergasungsheizkessel in einer Trocknungszone getrocknet und oberhalb eines Rostes in einer Vergasungszone unter Zugabe von Luft im unterstöchiometrischen Verhältnis vergast werden und die Gase unterhalb des Rostes in einer Gassammelkammer gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase aus der Gassammelkammer zu einem Gasbrenner mit einem Gasführungsrohr und einer Gas- Luft-Mischkammer geführt und das so gebildete Gemisch einer gegenüber der Gassammelkammer abgeschlossenen Brennkammer zugeführt und verbrannt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer innerhalb der Gassammelkammer angeordnet ist und die Gassammelkammer und eine darunter gelegene Aschekammer heizt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer innerhalb der Gassammelkammer angeordnet ist und somit die Brennkammer, die Gassammelkammer und eine über der Brennkammer gelegene Aschekammer heizt.
  4. Feststoffvergasungsheizkessel mit einem oberhalb eines beweglichen Rostes angeordneten Füllschacht, einer sich an den Füllschacht oberhalb des Rostes anschließenden Vergasungskammer, einer mit einem Zünd- oder Stützbrenner ausgerüsteten Brennkammer sowie einer von einem Gebläse beschickte Luftzuleitung im Bereich des Rostes und ein Druckausgleichsrohr zur Verbindung des Füllschachtes mit dem Bereich des Glutbettes oberhalb des Rostes, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) innerhalb einer Gassammelkammer (5) abgeschlossen gegen diese angeordnet ist und ein Gasbrenner (19) mit einer Gas-Luft-Mischkammer (15) und einem Gasführungsrohr (10) im Eingangsbereich der Brennkammer (8) vorgesehen ist.
  5. Vergasungsheizkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner (19) mit einem Zünd- oder Stützbrenner (16) kombiniert ist.
  6. Vergasungsheizkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) als Rohr die Gassammelkammer (5) durchquert und oberhalb der Aschekammer (6) angeordnet ist.
  7. Vergasungsheizkessel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) als Rohr die Gassammelkammer (5) durchquert und unterhalb der Aschekammer (6) angeordnet ist.
  8. Feststoffvergasungsheizkessel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Luft-Mischkammer (15) ein von Frischluft umströmtes Gasführungsrohr (10) vorgeordnet ist, der von Frischluft in Frischluftkanälen (12) umströmt ist.
  9. Feststoffvergasungsheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Prallbleche (17, 18) im Weg der Gase angeordnet sind.
EP95114986A 1994-09-26 1995-09-22 Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Feststoffen Expired - Lifetime EP0703408B1 (de)

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EP0703408A3 EP0703408A3 (de) 1997-01-15
EP0703408B1 EP0703408B1 (de) 1998-12-09

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