Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von Feststoffen

Beschreibung

[0001] 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 2.

[0002] Ein gattungsbildendes Verfahren ist aus der EP-0155 607 bekanntgeworden.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] 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.

[0007] Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Hauptanspruches gelöst.

[0008] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch den Feststoffvergasungsheizkessel gemäß Anspruch 2 gelöst und in den Ansprüchen 3 bis 7 sind vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Kessels erläutert.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] Die eigentliche Brennkammer liegt im Inneren der Gassammelkammer und zwar oberhalb oder unterhalb der Aschekammer.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] Innerhalb der Wege des Gases und sogar innerhalb der Brennkammer sind Prallbleche angeordnet, die dazu führen, daß Staubpartikelchen innerhalb der Gase leicht abgeschieden werden.

[0016] 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.

[0017] 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 mündenden Luftzuleitungen 4 erkennbar und der Rost 3 kann als Schwenkrost oder Pendelrost ausgebildet sein. Das Druckausgleichsrohr ist in der Zeichnung nicht zu erkennen.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] Im Wege der Gase sind einerseits die Prallbleche 17 angeordnet, die dazu führen, daß hier Feststoffpartikelchen abgeschieden werden.

[0023] In der Brennkammer 8 ist ebenfalls ein Prallblech 18 vorgesehen, das der Abscheidung von Staubpartikelchen dient.

[0024] Die heißen Gase fließen dann durch den Abgaskamin 9 zur Wärmerückgewinnungsanlage 7.

[0025] 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.

[0026] 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.

Ansprüche

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 Brennkammer, die innerhalb der Gassammelkammer abgeschlossen gegenüber dieser angeordnet ist, zugeführt, und verbrannt wird.

2. 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.

3. Vergasungsheizkessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner (19) mit einem Zünd- oder Stützbrenner (16) kombiniert ist.

4. Vergasungsheizkessel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) als Rohr die Gassammelkammer (5) durchquert und oberhalb der Aschekammer (6) angeordnet ist.

5. Vergasungsheizkessel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (8) als Rohr die Gassammelkammer (5) durchquert und unterhalb der Aschekammer (6) angeordnet ist.

6. Feststoffvergasungsheizkessel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas-Luft-Mischkammer (15) ein von Frischluft umströmtes Gasführungsrohr (10) vorgeordnet ist, das von Frischluft in Frischluftkanälen (12) umströmt ist.

7. Feststoffvergasungsheizkessel nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Prallbleche (17, 18) im Weg der Gase angeordnet sind.

Claims

1. A process for the gasification of solids and subsequent combustion of the combustible gases obtained, wherein the solids are dried in a drying zone in a gasification heating vessel and are gasified above a grate in a gasification zone with the addition of air in a sub-stoichiometric ratio, and the gases are collected in a gas collection chamber below the grate, characterised in that the gases from the gas collection chamber are fed to a gas burner having a gas conveying pipe and a gas-air mixing chamber, and the mixture which is thus formed is fed to a combustion chamber, which is disposed inside the gas collection chamber and is blanked off from the latter, and is burned.

2. A solids gasification heating vessel having a filling shaft disposed above a movable grate, a gasification chamber adjoining the filling shaft above the grate, a combustion chamber equipped with a pilot burner or auxiliary burner, and having an air feed line in the region of the grate and fed by a blower, and a pressure equalisation pipe for connecting the filling shaft to the region of the incandescent bed above the grate, characterised in that the combustion chamber (8) is disposed inside a gas collection chamber (5) and is blanked off from the latter, and a gas burner (19) comprising a gas-air mixing chamber (15) and a gas conveying pipe (10) is provided in the inlet region of the combustion chamber (8).

3. A gasification heating vessel according to claim 2, characterised in that the gas burner (19) is combined with a pilot- or auxiliary burner (16).

4. A gasification heating vessel according to claim 2 or 3, characterised in that the combustion chamber (8) traverses the gas collection chamber (5) as a pipe and is disposed above the ash chamber (6).

5. A gasification heating vessel according to claim 2 or 3, characterised in that the combustion chamber (8) traverses the gas collection chamber (5) as a pipe and is disposed underneath the ash chamber (6).

6. A solids gasification heating vessel according to any one of claims 2 to 4, characterised in that a gas conveying pipe (10) around which fresh air flows is disposed upstream of the gas-air mixing chamber (15), around which gas conveying pipe fresh air flows in fresh air ducts (12).

7. A solids gasification heating vessel according to any one of the preceding claims 2 to 6, characterised in that baffle plates (17, 18) are disposed in the path of the gases.

Revendications

1. Procédé destiné à la gazéification de solides et la combustion successive des gaz combustibles obtenus, selon lequel les solides d'une chaudière de chauffage de gazéification sont séchés dans une zone de séchage et sont gazéifiés au-dessus d'une grille dans une zone de gazéification sous l'effet de l'ajout d'air dans des proportions sous-stoechiométriques et selon lequel les gaz sont collectés au-dessous de la grille dans une chambre collectrice de gaz, caractérisé en ce que les gaz sont amenés de la chambre collectrice de gaz vers un brûleur à gaz comportant un tube conducteur de gaz et une chambre de mélange gaz-air et en ce que le mélange ainsi formé est amené à une chambre de combustion disposée à l'intérieur de la chambre collectrice de gaz et fermée par rapport à cette dernière, et est brûlé.

2. Chaudière de chauffage de gazéification des solides comportant une goulotte d'alimentation disposée au-dessus d'une grille mobile, une chambre de gazéification contiguë à la goulotte d'alimentation au-dessus de la grille, une chambre de combustion équipée d'un brûleur de démarrage ou d'un brûleur de soutien ainsi que d'une conduite d'admission d'air alimentée par un ventilateur dans la zone de la grille et un tuyau de compensation de pression pour relier la goulotte d'alimentation à la zone du lit d'incandescence au-dessus de la grille, caractérisée en ce que la chambre de combustion (8) est disposée à l'intérieur d'une chambre collectrice de gaz (5) tout en étant fermée par rapport à cette dernière et en ce qu'un brûleur à gaz (19) comportant une chambre de mélange gaz-air (15) et un tube conducteur de gaz (10) est prévu dans la zone d'entrée de la chambre de combustion (8).

3. Chaudière de chauffage de gazéification selon la revendication 2, caractérisée en ce que le brûleur à gaz (19) est combiné avec un brûleur de démarrage ou un brûleur de soutien (16).

4. Chaudière de chauffage de gazéification selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que la chambre de combustion (8) traverse en tant que tube, la chambre collectrice de gaz (5) et est disposée au-dessus de la chambre des cendres (6).

5. Chaudière de chauffage de gazéification selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que la chambre de combustion (8) traverse en tant que tube, la chambre collectrice de gaz (5) et est disposée au-dessous de la chambre des cendres (6).

6. Chaudière de chauffage de gazéification des solides selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la chambre de mélange (15) gaz-air est disposée en amont d'un tube conducteur de gaz (10) autour duquel passe l'air extérieur dans les gaines d'air extérieur (12).

7. Chaudière de chauffage de gazéification des solides selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que des déflecteurs (17, 18) sont disposés sur le parcours des gaz.

Zeichnung