DE917684C

DE917684C - Method for charging and operating gas generators working under pressure

Info

Publication number: DE917684C
Application number: DEB5617D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Kranz
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1944-12-05
Filing date: 1944-12-05
Publication date: 1954-09-09

Description

Verfahren zum Aufladen und zum Betrieb von unter Druck arbeitenden Gaserzeugern Es ist bekannt, Gaserzeuger für die Vergasung von, festen Brennstoffen durch Zuführung des Vergasungsmittels unter Druck mit einem höheren als Atmosphärendruck zu betreiben, weil sich auf d:ese Weise nicht nur eine wesentliche Leistungsstec.gerung erzielen läßt, sandern auch der Rauminhalt und die äußeren Abmessungen des Gaserzeugers mit zunehmendem Druck herabgesetzt «-erden.Method of charging and operating under pressure Gas generators It is known gas generators for the gasification of solid fuels by supplying the gasifying agent under pressure at a pressure higher than atmospheric to operate, because in this way not only a significant increase in performance can achieve, sandern also the volume and the external dimensions of the gas generator with increasing pressure "-ground.

Die Vartei:-e der Druckvergasung beschränken sich nicht allein auf die Leistungssteigerung und Herabsetzung der Abmessungen des Gaserzeugers, wie das folgende Anwendungsbeispiel zeigen soll. Wird ein mit Benzin oder Dieselöl betr:eberer Verbrennungsmotor, z. B. Fahrzeugmotor, auf Gaserzeugerbetrieb umgestellt, so tritt zwang-läufig eine Minderung der Motorleistung ein, die zweckmäßig durch Aufladung des Motors ausgeglichen wird. Es ist nun bekannt, nicht nur den Verbrennungsmotor aufzuladen, sondern gleichzeitig auch einen Druckgaserzeuger anzuwenden. Man denkt bei dieser Maßnahme weniger daran, die Abmessungen des Gaserzeugezs zu verringern, als vielmehr daran, daß durch Aufladung des Gaserzeugers der Druck der Brenngase dem Ladedruck des Verbrungsmotcors angeglichen werden kann, so daß das Ladegebläse des Verbrennungsmotors nur die saubere kalte Luft zu verdichten. hat, während bei Anwendung eines mit Atmosphärendruck betriebenen Gaserzeugers auch die heißen, unreinen Brenngase vom Ladegebläse des Verbrennungsm.obors verdichtet werden müssen. Ein weiterer Vorteil der Druckvergasung besteht darin, da:ß eine Brennstoffschicht größerer Höhe .angewendet werden kann, ohne da:ß ein ins, Gewicht fallender Druckverlust der erzeugten Gase eintritt. Durch eine Vergrößerung der Höhe des Brennstoffbettes wird .erreicht, daß das .abziehende Gas seine Wärme in erhöhtem Maße an die Koh:eschicht abgibt und daher in erwünschter Weise mit einer niedrigeren Temperatur als 40o bis 500' C aus dem Gaserzeuger austritt.The Vartei: -e of pressurized gasification are not limited to increasing the performance and reducing the dimensions of the gas generator, such as that the following application example should show. If someone is hit with gasoline or diesel oil Internal combustion engine, e.g. B. vehicle engine, switched to gas generator operation, so occurs inevitably a reduction in engine performance, which is expedient by charging of the motor is compensated. It is now known not just the internal combustion engine to charge, but also to use a compressed gas generator at the same time. One thinks this measure is less concerned with reducing the dimensions of the gas generator, rather than the fact that the pressure of the fuel gases is increased by charging the gas generator the boost pressure of the internal combustion engine can be adjusted, so that the charge fan of the internal combustion engine only to compress the clean, cold air. has while at Use of a gas generator operated with atmospheric pressure also the hot, impure ones Combustion gases from the charge fan of the combustion engine are compressed will have to. Another advantage of pressurized gasification is that: ß a layer of fuel greater height .can be used without: ß a weight dropping pressure of the generated gases enters. By increasing the height of the fuel bed it is achieved that the withdrawing gas transfers its heat to an increased extent to the carbon layer releases and therefore desirably at a temperature lower than 40o to 500 ° C emerges from the gas generator.

All diese Vorteile der Druckvergasung werden nun andererseits durch einen schwerwiegenden Nachteil erkauft. Dieser Nachteil besteht darin, daß beim bruckgaserzeuger besondere Vorrichtungen notwendig sind, um den Brennstoff in den unter Druck stehenden Gaserzeuger einzubringen und die Verbrennungsrückstände (Asche und Schlacke) aus dem unter Druck stehenden Gaserzeuger zu entfernen, ohne daß die unter Hochdruck stehenden Gase ausströmen. Die Abdichtungsvorrichtungen an den öffnungen zum Einbringen des Brennstoffes und zum Austragen, der Asche und Schlacke müssen also so beschaffen sein, daß es gelingt, die festen und körnigen Bestandteiile in, den Gaserzeuger einzubringen oder .aus diesem :auszutragen, ohne daß zwischen den körnigen Teilten die erzeugten Gase austreten. Hierzu sind z. B. dichtschließende Zellenrä,de.r oder Schleusten notwendig, die .aber an ihren Dichtungsflächen einem erheblichen Verschleiß unterliegen und daher die Wirtschaftlichkeit des Betriebs einschränken.All of these advantages of pressurized gasification are now on the other hand due to at a serious disadvantage. This disadvantage is that when Bruckgaserzeuger special devices are necessary to the fuel in the bring in pressurized gas generators and remove the combustion residues (ash and slag) from the pressurized gas generator without the gases under high pressure flow out. The sealing devices on the openings to bring in the fuel and to discharge the ash and slag so be of such a nature that it is possible to convert the solid and granular components into, to bring in the gas generator or .from this: to carry it out without any between the granular parts of the generated gases escape. For this purpose are z. B. tight-fitting Cell cages, de.r or sluices are necessary, but the sealing surfaces make a are subject to considerable wear and tear and therefore the profitability of the operation restrict.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufla@dung und zum Betrieb eines Druckgaserzeugers zu entwickeln, das die geschilderten Schwierigkeiten vermeidet. Nach der Erfindung wird diese Aufgabe :dadurch gelöst, daß die Aufladung periodisch in der Weise :erfolgt, da:ß sich in, sfietem Wechsel jeweils an eine längere Periode, z. B. von 5 bis ao Minuten, während der der Gasterzeuger zur Gaserzeugung unter Druck gehalten wird, eine kürzere Betriebsperiode, z. B. von i bis 3 Minuten, anschließt, während der unter Abschaltung oder Drosselung ,der Zufuhr des Vergasungs@mittels; insbesondere Luft, also in drucklosem oder druckvermindertem Zustand des Gaserzeugers, weiterer Brennstoff in den Gaserzeuger eingebracht und die Asche und Schlacke :aus dem Gaserzeuger ausgetragen. werden. Hierdurch entsteht der Vorteil, daß die Transportvorrichtungen für das Einbringen des Brennstoffes und für das Austragen der Verbrennungsrückstände nur während der drucklosen Periode, die z. B. gleichzeitig für die Spülung des Gaserzeugers benutzt wird, in Betrieb und geöffnet sind, während sie in der Periode des Gasens, solange also im Gaserzeuger der hohe Betriebsdruck herrscht, in Ruhe und fest geschlossen sind.The invention is based on the object of a method for charging and to develop for the operation of a compressed gas generator, which the difficulties described avoids. According to the invention this object is achieved in that the charging periodically in such a way that: ß each time alternates with one longer period, e.g. B. from 5 to ao minutes, during which the gas generator is used to generate gas is kept under pressure, a shorter period of operation, e.g. B. from 1 to 3 minutes, connects, during shutdown or throttling, the supply of the gasifier @; in particular air, i.e. when the gas generator is depressurized or depressurized, further fuel introduced into the gas generator and the ash and slag: off discharged to the gas generator. will. This has the advantage that the transport devices for the introduction of the fuel and for the discharge of the combustion residues only during the pressureless period, the z. B. at the same time for flushing the gas generator in use, in operation and open while in the gassing period, So as long as the high operating pressure prevails in the gas generator, in rest and tightly closed are.

Es sei noch erwähnt, daß leine periodische Betriebsweise bei Gaserzeugern an sich bekannt ist, so z. B. bei der Wassergaserzeugu;n,g, bei der sieh an die Periode des Heißblasens die Perioden des Griens in zwei Richtungen als Aufwärtsgasen sowie als Abwärtsgasen anschließen. Unter Aufwärtsgasen versteht man dabei eine Führung des Vergasungsmittels von unten nach :oben durch die Brennstoffschicht, während das Vergasungsmittel beim Abwärtsgasen von loben nach unten durch die Brennstoffschicht geblasen wird.It should also be mentioned that there is no periodic operation in gas generators is known per se, so z. B. with the water gas production; n, g, with the look at the Period of hot blowing the periods of griening in two directions as upward gassing as well as downward gases. Upward gases are understood to mean a Guide the gasification agent from bottom to: top through the fuel layer, while the gasifying agent when gassing down from praise down through the fuel layer is blown.

Im Gegensatz zur Erfindung wird ein nach dem bekannten Verfahren betriebener Gasterzeuger bei allen Betriehsperioden unter Druck gehalten, wobei dieser Betriebsdruck ,aber mit Rücksicht auf die oben erläuterten Schwierigkeiten beim Einbringen des Brennstoffes und beim Austragen der Asche und Schlacke unter Druck nur unwesentlich über Atmosphärendruck gehalten wird. Dagegen erlaubt das Verfahren nach der Erfindung, bei dem sich jeweils an die eigentliche, unter Druck stattfindende Vergasung eine drucklose oder druckverminderte Beschickungsperiode anschließt, ohne Schwierigkeiten nie Anwendung von hohen Betriebsdrücken, z. B. von i 5o at und mehr. Hierin ist ein bedeutender Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung zu sehen, da man mit steigendem Aufladedruck außer einer entsprechenden. Leistungssteigerung eine wesentliche Verbesserung des Wirkungsgrades des Gaserzeugers erzielt. Dazu kommt, daß durch diese Wirkungsgradverbesserung nunmehr jauch verhältnismäßig minderwertige Brennstoffe bei genügender Wirtschaftlichk feit in Gaserzeugern verarbeitet werden können.In contrast to the invention, one is operated according to the known method Gas generators kept under pressure during all operating periods, this operating pressure , but in view of the difficulties explained above when introducing the Fuel and when discharging the ash and slag under pressure only insignificant is kept above atmospheric pressure. In contrast, the method according to the invention allows in each of which the actual gasification taking place under pressure is a unpressurized or reduced pressure loading period follows without difficulty never use of high operating pressures, e.g. B. from i 50 at and more. Is in here to see a significant advantage of the method according to the invention, since with increasing Boost pressure except for a corresponding one. Increase in performance is a major improvement the efficiency of the gas generator achieved. In addition, this improvement in efficiency now yes, relatively inferior fuels with sufficient economic efficiency can be processed in gas generators.

Bei dem obererwähnten bekannten Verfahren zur Wassergaserzeugung verwendet man im allgemeinen relativ niedrige Brennistoffschichten, großen Winddruck und große Windgeschwindigkeiten. Betreibt man dagegen einen Gaserzeuger für die Erzeugung von Wassergas nach dem Verfahren der Erfindung, so kann mit wesentlich höheren Brennstoffschichten gearbeitet werden. Infolge der höheren Brennstoffschicht wird die Ausbeutle an Wassergas wesentlich gesteigert.Used in the above-mentioned known method for generating water gas one generally has relatively low fuel strata, high wind pressure, and large Wind speeds. If, on the other hand, you operate a gas generator for the generation of water gas according to the method of the invention, so can with much higher fuel layers to be worked. As a result of the higher fuel layer, the yield of water gas is reduced significantly increased.

Bei Gaserzeugungsprozessen,. bei denen man, wie bei .der obererwähnten Wassergaserzeugung, ohnehin zwischen verschiedenen Betriebsperioden, z. B. dem Aufwärtsgasen und dem Abwärtsgasen, unterscheidet, wird das Verfahren nach der Erfindung zweckmäßig so angewendet, daß der Gaserzeuger nur während der leinen Betriebsperiode, z. B. Abwärtsgasung, ;mit Aufladung, d. h. mit höherem Betriebsdruck, betrieben wird, während er bei der anderen Betriebsperiode, z. B. der Aufwärtsgasung, ohne diese Druckerhöhung betrieben wird. Das während dieser drucklosen oder druckverminderten Betriebsperiode erzeugte Gas wird dann zweckmäßig einem .anderen Verwendungszweck zugeführt.In gas generation processes. in which one, as in the case of the above-mentioned Water gas generation, anyway between different operating periods, e.g. B. the upward throttle and downward gassing, the method according to the invention is expedient applied so that the gas generator only during the linen operating period, z. B. Downward gassing,; with supercharging, d. H. is operated at a higher operating pressure, while in the other operating period, e.g. B. the upward gassing without this Pressure increase is operated. That during this pressureless or reduced pressure The gas generated during the operating period is then expedient for another use fed.

Bei anderen Gaserzeugungsprozessen, bei denen das Vergasungsmittel die Brennstoffschicht während des Griens nur in einer Richtung beaufschlagt, wird in Weiterbildung der Erfindung während der drucklosen oder druckverminderten Beschickungsperiode zweckmäßig Luft oder gegebenenfalls ein anderes Vergasungsmittel geringen, Druckes in gleicher oder entgegengesetzter Richtung in das Brennstoffbett eingeblasen. Der damit erreichte Vorteil liegt darin, daß man außer einer guten Durchspülung des Gaserzeugers auch während dieser B,eschickungsperiode ein Gas mit erheb'Uchem Wärmeinhalt erzeugen kann, das verschiedenen Zwecken zugeführt werden kann.In other gas generation processes in which the gasification agent the fuel layer is only acted upon in one direction during the grating in a further development of the invention during the pressureless or pressure-reduced charging period expediently air or possibly another low pressure gasification agent blown into the fuel bed in the same or opposite direction. Of the The advantage achieved in this way is that, in addition to a good flushing of the Gas generator during this delivery period a gas with considerable heat content can be generated, which can be used for various purposes can.

Die Verdichtung des Vergasungsmittels auf den Betriebsdruck des Gaserzeugers wird mittels Verdichtern (Ladern) vorgenommen. Der Antrieb der Lader erfolgt mit Vorteil durch eine Gasturbine, zu deren Betrieb die Energie eines Teiles der im Gaserzeuger erzeugten, Gase, z. B. ein Teil ihrer Druckenergie, ausgenutzt werden kann. Als Treibmittel für diese Gasturbine können mit Vorteil auch die bei der Druckverrnnnderung bzw. während der Beschickungsperiode anfallenden Gasmengen verwendet werden.The compression of the gasification agent to the operating pressure of the gas generator is carried out by means of compressors (superchargers). The loader is driven with Advantage through a gas turbine, for whose operation the energy of part of the im Gas generators generated, gases, e.g. B. a part of their pressure energy can be used can. The propellant for this gas turbine can also be used with advantage when the pressure is changed or gas quantities occurring during the charging period are used.

Dienen die im Gaserzeuger gewonnenen Gase zum Betrieb eines Verbrennungsmotors, so können gegebenenfalls auch dessen Abgase unter Zuhilfenahme eines Abgasturbaaufladegebläses zur Verdichtung der für den Betrieb des Gaserzeugers benötigten Luft herangezogen werden.If the gases obtained in the gas generator are used to operate an internal combustion engine, so, if necessary, its exhaust gases can also be used with the aid of an exhaust turbo supercharger used to compress the air required to operate the gas generator will.

Claims

PATENT CLAIMS: i. A method for charging and operating gas generators working under pressure, in which the operation is carried out periodically in such a way that a longer period, during which the gas generator is kept under pressure to generate gas, is constantly changing. is followed by a shorter charging period, characterized in that during the shorter operating period with shutdown or throttling = ung the supply of the gasification agent, in particular air, i.e. in the unpressurized or reduced state of the gas generator, further fuel is introduced into the gas generator and the ashes and the Slag can be discharged from the gas generator. z. A method according to claim i, characterized in that a gas turbocharger compressor is used to compress the gasification agent to the operating pressure of the gas generator, for the operation of which part of the energy of the gases generated in the gas generator, for example part of their pressure energy, is used . 3. The method according to claim i or z, characterized in that the gases released during the charging period or the exhaust gases of the internal combustion engine operated with the generator gas generated are used to drive the compressor. q .. Method according to one of claims i to 3, characterized in that during the charging period air moderately another gasifying agent is blown through the fuel bed in the direction necessary for gas generation or in the opposite direction. Referenced publications: German patent specification No. 556603.