Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vergasung Feststoffen
gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches und auf einen Feststoffvergasungsheizkessel
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4.
Ein Verfahren und ein Verbrennungsofen zum Verbrennen von Abfällen
ist aus der DE 42 30 311 C1 bekannt.
Die Abfälle werden in einem Schacht und einer dem Schacht nachgeschalteten Brennkammer
vorgesehenen Engstelle gestaut und durch Erhitzen getrocknet, entgast und teilweise
vergast und dann zur vollständigen Vergasung durch eine weitere Engstelle hindurch
dem Schachtraum zwischen beiden Engstellen zugeführt. Die entstehenden Brenngase
werden nach unten abgezogen und anschließend unter Zuführen von Luft verbrannt.
Nachteilig ist, daß der Verbrennungsofen keine Gassammelkammer aufweist.
Nachteilig ist darüber hinaus, daß die Brennkammer außerhalb des Schachtes angeordnet
ist.
Ein Verfahren zum Vergasen von Brennstoffen ist aus der
EP 0 155 607 B1 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 auftretenden Brenngase gezwungen sind, außermittig
in das Flammrohr einzutreten, wobei sie dabei an einem innerhalb des Rohrstutzens
angeordneten Stützbrenner vorbei fließen 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 zur Explosionen im Kessel führen können.
Ein Vergasungsheizkessel wird ebenfalls in der EP
0155 607 B1 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 dem 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
1 schematisch einen Aufriß eines Feststoffvergasungsheizkessels,
in
2 in größerem Maßstab einen Schnitt durch
die Anordnung der Brennkammer innerhalb der Gassammelkammer, in
3 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in
2, in
4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Kessels, bei welchem die Aschekammer oberhalb der Brennkammer liegt, in
5 einen erfindungsgemäßen Kessel, bei
welchem die Zuführung des Gases aus der Gassammelkammer zur Brennkammer über ein
Gaszuführungsrohr erfolgt, in
6 eine Anordnung in größerem Maßstab
zur Verdeutlichung der Gaszuführung über ein Gaszuführungsrohr und in
7 in größerem Maßstab die Anordnung der
Aschekammer oberhalb der Brennkammer bei Zuführung des Gases über ein Gaszuführungsrohr.
In 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.
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
2 und 3 ersichtlich. In
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 2
zeigt 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 Gasführungsrohr
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.
4 zeigt bei einer den 1
bis 3 entsprechenden Ausführung
die Anordnung der Aschekammer 6 oberhalb der eigentlichen Brennkammer
8. Bei der Anordnung gemäß 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 6
in größerem Maßstab zeigt.
Schließlich zeigt die Ausführungsform gemäß 7
die Ausführung der Gas- und Luftführung gemäß 5 und
6, aber bei dieser Darstellung ist die Aschekammer
6 oberhalb der Brennkammer 8 vorgesehen.
