In der Patentschrift DRP 437970 vom 28.9.1922 des deutschen Chemikers Fritz Winkler ist die Vergasung von Kohlenstaub in der Wirbelschicht beschrieben.
Der Winklergenerator wird zur Erzeugung von Gasgemischen aus Stein- oder Braunkohlenkoks verwendet, wie z. B. Synthesegas Generatorgas und Heizgas. Die erforderliche Wärmeenergie für diese Reaktionen wird durch die teilweise Oxydation des als Reaktionspartner eingesetzten Kohlenstoffs im Reaktionsapparat selbst erzeugt.

Die fein gemahlene Braunkohle wird über eine Dosierschnecke eingetragen und vom Wasserdampf-Sauerstoff-Gemisch, welches zum Teil als Unterwind eintritt, in ein Fließbett umgewandelt. In diesem Schwebezustand wird der feste Reaktionspartner vergast. Der andere Teil des gasförmigen Reaktionspartners wird als Oberwind eingeblasen und bewirkt eine Nachvergasung der aus der Reaktionszone herauswandernden Feststoffteilchen. Die mitgerissene Flugasche wird aus dem Reaktionsgas durch Zyklone und Wäscher entzogen. Der andere Ascheanteil sinkt nach unten und wird von einer Schnecke ausgetragen.

Die entweichenden Gase haben eine Temperatur von etwa 900 ºC. Diese Wärme wird durch Dampferzeugung und Wärmeaustausch ausgenutzt.
Diese technologische Grundverfahren findet auch in anderen Bereichen Anwendung, zum Beispiel bei der Kühlung, Trocknen, Aktivkohleherstellung, Abrösten von Kiesen und Blenden u.a.m.

Vorteile der Wirbelschicht:

1. 1. Die nutzbare Oberfläche der festen Substanzen wird wesentlich größer.
2. 2. In der Wirbelschicht herrschen einheitliche Temperaturen, es kommt kau zu einer lokalen Überhitzung.
3. 3. Durch die innige Vermischung der Feststoffteilchen benötigen diese Apparate wenige mechanisch bewegliche Teile.
4. 4. Die festen Stoffe können durch das flüssigkeitsähnliche Verhalten der Wirbelschicht wie eine Flüssigkeit geführt werden.

Nachteile:

• 1. Nachschalten eine Zyklons ist erforderlich.
• 2. Stoffe können nicht im Gegenstrom geführt werden.
• 3. Ungeeignet für Materialien, die in der Wirbelschicht stückig werden oder im Verlauf des Prozesses sintern.

Bild: Winklergenerator

1 wassergekühlte Transportschnecken
2 Ascheschacht
3 Brennstoffbunker
4 Generatorgas zum Abhitzekessel und Staubabscheider
5 Stahlmantel
6 feuerfeste Auskleidung
7 Reaktionsraum
8 Oberwind
9 Fliessbett (Wirbelbett)
10 Unterwind
11 Wasserdampf-Sauerstoff- oder Wasserdampf-Luft-Gemisch
12 Ascheabzug

Quelle:

Kaltofen, Rolf; Eckert, Günter; Opitz, Rolf; Allgemeine chemische Technik, 4. Aufl. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1972, S. 263
Schade. W.; Einführung in die chemische Technologie 2. Aufl. Deutscher Verlag der Wissenschaften Berlin 1980, S. 91