DE911313C

DE911313C - Device for gasifying dust-like or fine-grain fuels

Info

Publication number: DE911313C
Application number: DEK4369D
Authority: DE
Inventors: Joseph Daniels
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1943-11-21
Filing date: 1943-11-21
Publication date: 1954-05-13

Description

Einrichtung zur Vergasung staubförmiger oder feinkörniger Brennstoffe Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Vergasen staubförmiger oder feinkörniger Brennstoffe in der Schwebe mittels vorerhitzter Luft und vorerhitzten Wasserdampfes.Device for gasifying powdery or fine-grain fuels The invention relates to a device for gasifying dusty or fine-grain fuels in suspension by means of preheated air and preheated Water vapor.

Nach der Erfindung wird erstrebt, die Reaktion zwischen den festen und den gas- bzw. dampfförmigen Medien in einem möglichst kleinen Raum durchzuführen. Die bisher bekannten Vorschläge zielten demgegenüber darauf ab, den Reaktionsraum zu vergrößern oder in die Länge zu ziehen; man ging dabei von der irrigen Vorstellung aus, daß schon eine Verlängerung der Berührungszeit genüge, um den Kohlenstoff des Brennstaubes weitgehend zu vergasen. Tatsächlich wird aber der Vergasungsvorgang durch Erhöhung der Temperatur viel stärker beeinflußt als durch Erhöhung der Reaktionszeit. Die Erfindung zeigt einen Weg zur Entwicklung einer Vergasungseinrichtung, bei der die Reaktion bei sehr hohen Temperaturen oder unter hoher Wärmekonzentration durchgeführt werden kann, so daß auf kleinem Raum nicht nur eine große Vergasungsleistung erreicht wird, sondern auch eine weitgehende oder praktisch vollständige Vergasung des zugeführten Kohlenstoffes.According to the invention, the reaction between the solid and to carry out the gaseous or vaporous media in as small a space as possible. The previously known proposals, on the other hand, aimed at the reaction space to enlarge or lengthen; one proceeded from the mistaken notion from the fact that an extension of the contact time is enough to remove the carbon of the To gasify fuel dust largely. In fact, however, the gassing process becomes much more affected by increasing the temperature than by increasing the reaction time. The invention shows a way of developing a gasification device in which the reaction is carried out at very high temperatures or under a high concentration of heat can be so that not only a large gasification performance achieved in a small space is, but also an extensive or practically complete gasification of the supplied Carbon.

Die Einrichtung zum Vergasen staubförmiger oder feinkörniger Brennstoffe mittels Sauerstoffes und Wasserdampfes ist so ausgebildet, daß die Reaktionsräume, in die das Reaktionsgemisch durch Düsen eingeblasen wird, in einen vorzugsweise kugel- oder birnenförmigen Gassammelraum in dessen waagerechter Äquatorialebene einmünden, von der aus der Gassammelraum symmetrisch nach oben und nach unten in gleichachsig zueinander liegende Austrittsöffnungen kleineren Querschnitts übergeht, wobei die Düsen für das Einführen des Reaktionsgemisches mit gleichem Abstand voneinander entweder in einer durchlaufenden ringförmigen oder in je einer der Eintrittsstelle zugeordneten nischenartigen, den Reaktionsraum bildenden Vertiefung der Wandung angeordnet sind.The device for gasifying pulverulent or fine-grain fuels by means of oxygen and water vapor is designed so that the reaction spaces, into which the reaction mixture is blown through nozzles, preferably into one spherical or pear-shaped gas collecting space in its horizontal equatorial plane open out, from which the gas collecting chamber is symmetrical upwards and downwards into equiaxed to each other horizontal outlet openings of smaller cross-section passes over, the nozzles for introducing the reaction mixture with the same Distance from each other either in a continuous ring-shaped or in one each the niche-like recess associated with the entry point and forming the reaction space the wall are arranged.

Durch diese neuartige grundsätzliche Ausbildung der Vergasungseinrichtung wird eine sehr hohe Wärmekonzentration im Reaktionsraum erreicht. so daß die Umsetzung des festen Kohlenstoffes mit den gasförmigen Reaktionsteilnehmern mit großer Geschwindigkeit und praktisch vollständig vor sich geht. Die nicht vergasten Reste des Brennstaubes (Asche) sinken im Gassammelraum ab und werden. vom Boden der Kammer abgezogen, während das Gas senkrecht nach oben, also entgegen der Fallrichtung der Staubanteile abgeht. Die Reaktion geht in allen Zonen der Vergasungseinrichtung in gleicher Weise vor sich, d. h. die einzelnen Brennstoffeintritte werden weder örtlich überlastet noch ungenügend ausgenutzt. Baulich hat die erfindungsgemäße Lösung den wesentlichen Vorteil, daß die ganze Einrichtung aus vergleichsweise einfach herzustellenden Bauteilen zusammengebaut werden kann.Through this new basic design of the gasification device a very high heat concentration is achieved in the reaction chamber. so that implementation of solid carbon with the gaseous reactants at great speed and is practically complete. The non-gasified remnants of the fuel dust (Ashes) sink in the gas collecting room and become. withdrawn from the bottom of the chamber while the gas goes straight up, i.e. against the direction in which the dust falls. The reaction proceeds in the same way in all zones of the gasification device himself, d. H. the individual fuel inlets are neither locally overloaded nor insufficiently exploited. Structurally, the solution according to the invention has the essential The advantage that the entire device consists of components that are comparatively easy to manufacture can be assembled.

Die Reaktionsteilnehmer «erden in die Reaktionsräume und von dort in den Gassammelraum durch eine Reihe von düsenartigen Einrichtungen eingeführt. Diese liegen in einer Ebene und können daher erfindungsgemäß durch eine Ringleitung verbunden werden, von welcher die vorzugsweise hoch vorgewärmten Vergasungsmittel in regelbarem Strom jeder einzelnen Eintrittsstelle zuströmen. Der zu vergasende Brennstaub wird vorteilhaft jeder Eintrittsstelle durch eine besondere, etwa mechanische Einrichtung, z. B. eine Förderschnecke, zugeleitet. Es ist also möglich, die Menge der Vergasungsmittel und des Brennstaubes an jeder Eintrittsdüse zu beherrschen und dadurch die Reaktion in allen Reaktionsräumen des Vergasers in gleichem Ausmaß herbeizuführen.The reaction participants «ground into the reaction chambers and from there introduced into the gas plenum through a series of nozzle-like devices. These lie in one plane and can therefore, according to the invention, through a ring line are connected, of which the preferably highly preheated gasification means flow in a controllable stream to each individual entry point. The one to be gassed Fuel dust is advantageous to each entry point by a special, for example mechanical Facility, e.g. B. a screw conveyor fed. So it's possible the crowd to control the gasification agent and the fuel dust at each inlet nozzle and thereby the reaction in all reaction chambers of the gasifier to the same extent bring about.

Vorteilhaft wird die aus feuerfestem =Material bestehende Wand des Gassammelraumes außen durch einen Kühlmantel gekühlt. Wand und Kühlmantel haben im Bereich der Eintrittsdüsen nach außen gerichtete Fortsätze, an welchen der bzw. die Flansche für die Zuführeinrichtungen vorgesehen sind.The wall made of refractory material is advantageous The outside of the gas collecting chamber is cooled by a cooling jacket. Have wall and cooling jacket in the area of the inlet nozzles outwardly directed extensions on which the or the flanges for the feed devices are provided.

Am Boden wird der Gassammelraum mit einer gleichachsig zur Symmetrieachse liegenden Aschenabzugsöffnung versehen, die vorteilhaft einen wassergekühlten Kragen besitzt und in einen feststehenden senkrechten Kühlmantel übergeht, in welchem ein wassergekühlter, drehbarer Zylinderkörper so angeordnet ist, daß ein verhältnismäßig schmaler Zwischenraum verbleibt, in dem die Kühlung der von oben nach unten rutschenden Asche erfolgt. Der drehbare Zylinderkörper wird vorzugsweise mit einem kegeligen Kopfstück versehen und kann an seinem Mantel Brechleisten erhalten, um etwa zusammengefrittete Schlackenschlampen zu zerkleinern. Ein weiteres Merkmal des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß der Gassammelraum zusammen mit den Düsen unabhängig von der Austrageeinrichtung für die Asche abgestützt und die gasdichte Verbindung zwischen beiden durch den an die Aschenaustrageöffnung sich anschließenden Kühlmantel hergestellt wird, der an die ringförmige, dünnwandig ausgebildete und bewegliche Abdekkung der Aschenaustrageeinrichtung angeschlossen wird. Die Abdeckplatte wirkt dabei als Kompensator zum Ausgleich von Dehnungsdifferenzen zwischen dem eigentlichen Vergaser und der Aschenaustrageeinrichtung.On the floor, the gas collecting space becomes coaxial with the axis of symmetry Lying ash vent, which advantageously has a water-cooled collar possesses and merges into a fixed vertical cooling jacket, in which a water-cooled, rotatable cylinder body is arranged so that a relatively narrow gap remains in which the cooling of the sliding from top to bottom Ashes ensued. The rotatable cylinder body is preferably with a conical Head piece provided and can get breaking strips on its coat, around fryed together To crush slag sluts. Another feature of the subject matter of the invention is that the gas collecting space together with the nozzles are independent of the discharge device for the ashes and the gas-tight connection between the two by the to the ash discharge opening subsequent cooling jacket is produced, the to the ring-shaped, thin-walled and movable cover of the ash discharge device is connected. The cover plate acts as a compensator to compensate for Expansion differences between the actual carburetor and the ash discharge device.

Die Höhe des Aschenaustragemantels wird so gewählt, daß die Asche beim Durchgang durch den ringförmigen Zwischenraum in genügender Weise gekühlt wird.The height of the ash discharge jacket is chosen so that the ash is cooled sufficiently when passing through the annular gap.

In der Zeichnung ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vergasungseinrichtung in einem senkrechten Schnitt dargestellt.In the drawing is a gasification device designed according to the invention shown in a vertical section.

Mit i ist der Gassammelraum bezeichnet, welcher aus einem halbkugelförmigen Teil 2 und einer sich daran anschließenden, etwa konischen Erweiterung 3 besteht. Der Gassammelraum wird gebildet von einem feuerfesten Mauerwerk q., etwa aus Silika- oder Magnesitsteinen oder einem anderen geeigneten Material, welches in einem Doppelmantel 5 angeordnet ist, der zum Durchleiten eines Kühlmittels (Wasser) eingerichtet ist. In einer zur Mittelachse 6 des Gassammelraumes senkrechten Ebene sind eine Reihe von kegeligen Nischen 7 vorgesehen, die symmetrisch zur Achse 6 angeordnet sind. Die Nischen werden gebildet von feuerfestem Mauerwerk 8, welches in radialen Fortsätzen 9 des Kühlmantels 5 liegt. An das feuerfeste Mauerwerk 8 schließt sich außen eine Düse io an, in welcher die Vergasungsmedien (hoch vorgewärmte Luft bzw. Sauerstoff und Dampf) mit dem Brennstaub in Berührung kommen. Die Vergasungsmedien werden durch die feuerfest ausgekleideten Rohrleitungen i i zugeführt, die von einer Ringleitung 12 ausgehen und mit Einrichtungen zur genauen Einstellung der durchströmenden Menge der Vergasungsmedien versehen sind.With i the gas collection chamber is referred to, which consists of a hemispherical Part 2 and an adjoining, approximately conical extension 3 consists. The gas collecting space is formed by a fireproof masonry q., For example made of silica or magnesite bricks or any other suitable material enclosed in a double jacket 5 is arranged, which is set up for the passage of a coolant (water). In a plane perpendicular to the central axis 6 of the gas collecting space there are a row provided by conical niches 7 which are arranged symmetrically to the axis 6. The niches are formed by refractory masonry 8, which in radial extensions 9 of the cooling jacket 5 is located. At the refractory masonry 8 closes on the outside Nozzle io, in which the gasification media (highly preheated air or oxygen and steam) come into contact with the fuel dust. The gasification media are through the refractory lined pipelines i i fed by a ring main 12 go out and with facilities for precise adjustment of the flow rate the gasification media are provided.

Der Brennstaub wird jeder Vergasungsstelle getrennt durch je eine Förderschnecke 13 zugeleitet, die den Staub in ein senkrechtes Fallrohr 14. abgibt, von welcher er durch die Leitung 15, gegebenenfalls unter Mitwirkung eines Teilstromes kalter bzw. mäßig vorgewärmter Vergasungsmedien, an die gekühlte Düse io gefördert wird. Der Brennstaub kommt aus den Vorratsbunkern 16.The fuel dust is separated from each gasification point by one Conveyor screw 13 supplied, which releases the dust into a vertical downpipe 14., from which he passes through line 15, optionally with the participation of a partial flow cold or moderately preheated gasification media, fed to the cooled nozzle io will. The fuel dust comes from the storage bunkers 16.

In dem Mantel des Gassammelraumes können Öffnungen 17 zur Überwachung der Vorgänge innerhalb desselben vorgesehen werden.Openings 17 for monitoring can be provided in the jacket of the gas collecting space the processes within the same are provided.

Das erzeugte Nutzgas wird durch eine symmetrisch zur Achse 6 liegende Deckenöffnung 18 abgezogen, an die sich ein von dem Kühlmantel gebildeter Teil ig anschließt, in welchem die Temperatur der Gase etwas erniedrigt wird. Die Gase treten dann in eine Kammer 2o ein, in die unter Umständen durch die Öffnungen :2i kaltes Gas zwecks Kühlung der Gase eingeleitet werden kann. Die kegelige untere Erweiterung 3 des Gassammelraumes i begrenzt die AschenaustrageöffnUng 22, an «-elche sich ein gekühlter Kragen 23 anschließt. An letzterem ist der Kühlmantel 24 befestigt, in welchem drehbar ein zylindrischer gekühlter Körper 25 angeordnet ist. Der kegelige Kopf 26 des Teiles 25 bildet mit den benachbarten Schrägflächen des gekühlten Kragens 23 eine Brecheinrichtung zur Zerkleinerung von Aschenklumpen.The useful gas generated is through a symmetrical to the axis 6 lying Ceiling opening 18 withdrawn, to which a part ig formed by the cooling jacket adjoins, in which the temperature of the gases is lowered somewhat. The gases kick then into a chamber 2o, into which, under certain circumstances, through the openings: 2i cold Gas can be introduced for the purpose of cooling the gases. The conical lower extension 3 of the gas collecting space i delimits the ash discharge opening 22, to which a cooled collar 23 is attached. The cooling jacket is on the latter 24 fixed, in which a cylindrical cooled body 25 is rotatably arranged is. The conical head 26 of the part 25 forms with the adjacent inclined surfaces of the cooled collar 23, a crushing device for crushing lumps of ash.

Der Zylinderkörper 25 steht auf einer drehbaren Schüssel 27, deren innere Verzahnung mit einem über die Welle 28 angetriebenen Antriebsritzel 29 kämmt. Die Asche wird aus der Schüssel 27 mittels einer Schaufel 30 in das Fallrohr 31 gefördert, an welches sich das als Schleuse ausgebildete Sammelgefäß 32 anschließt.The cylinder body 25 stands on a rotatable bowl 27, the inner toothing of which meshes with a drive pinion 29 driven via the shaft 28. The ash is conveyed from the bowl 27 by means of a shovel 30 into the downpipe 31 , to which the collecting vessel 32, designed as a sluice, is connected.

Wesentlich für die Ausbildung des Gassammelraumes i ist die symmetrische Anordnung der Eintrittsdüsen für die Reaktionsmedien, der die Wärme reflektierenden Wandfläche und des Gas- und des Aschenaustrittes. Vorteilhaft erhält der Raum i eine solche Form, daß die Wärme von den Wandflächen möglichst auf einen Punkt in der Mitte der Kammer i reflektiert wird. Die Anzahl der Düsen und der Durchmesser des Kreises, auf dem sie angeordnet sind, richtet sich nach der geforderten Vergasungsleistung. Die Düsen selbst und die zu ihnen gehörige Einrichtung können für sich hergestellt und in der erforderlichen Weise mit einem Gassammelraum der gewünschten Abmessungen verbunden werden, d. h. sie sind auch für Vergasungseinrichtungen verschiedener Größe brauchbar.The symmetrical one is essential for the formation of the gas collecting space i Arrangement of the inlet nozzles for the reaction media, which reflect the heat Wall surface and the gas and ash outlet. The room i such a shape that the heat from the wall surfaces to one point as possible in the center of the chamber i is reflected. The number of nozzles and the diameter of the circle on which they are arranged depends on the required gasification performance. The nozzles themselves and the equipment belonging to them can be manufactured for themselves and, as required, with a gas plenum of the desired dimensions be connected, d. H. they are also different for gasifiers Size usable.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the gasification of dusty or fine-grained ones Fuels in suspension with air (oxygen) and water vapor, in which the reaction mixture is blown through nozzles into several reaction spaces., characterized in, that the reaction spaces in a preferably spherical or pear-shaped gas collection space open into its horizontal equatorial plane, from which the gas collecting chamber symmetrically upwards and downwards in equiaxed outlet openings smaller cross-section passes, the nozzles for introducing the reaction mixture equidistant from each other either in a continuous annular or in a niche-like niche that is assigned to the entry point and forms the reaction space Recess of the wall are arranged.

2. Device according to claim i, characterized characterized in that the inlet nozzles for the reaction mixture and the focal point the heat reflection from the gas collecting chamber walls lie in the same plane.

3. Device according to Claim i or 2, characterized in that the components of the reaction mixture, namely the gaseous or vaporous reactants and the fuel dust can be fed separately to the individual inlet nozzles in a controllable manner. q ..

Device according to one of Claims i to 3, characterized in that the Gas collecting space enclosed by a cooling jacket lined with refractory material is, the radial, cooled fastening stub for the feed means of the reactants owns.

5. Device according to one of claims i to q., Characterized in that that is located on the coaxial to the axis of symmetry in the bottom of the gas collecting space Ash vent is connected to a vertical, water-cooled shaft in which a cooled cylinder body is rotatably arranged.

6. Device according to claim 5, characterized in that the gas collecting space and the ash discharge and cooling device are supported independently of each other.

7. Device according to claim 6, characterized characterized in that the central cooling cylinder is mounted on a rotatably mounted discharge bowl Auflagert, which in turn in a known manner by a gas-tight, itself surrounded by the lower end of the cooled shaft jacket adjoining cover is, the upper, the connection with the manhole casing producing the connecting ring plate as a thin-walled compensator plate to absorb the expansion differences between the gas collecting space and the bowl housing base is used. B. Setup after a of claims 5 to 7, characterized in that the overall heights of the outer fixed Cooling shaft and the central, rotatable cooling cylinder are chosen so that one Sufficient cooling of the ashes as they pass through the annular space is achieved.