AT518754A2 - Vergasung biogener Stoffe in einem Doppelschneckenreaktor mit Hilfe von Mikrowellen Plasma - Google Patents

Abstract

Die Erfindung umfasst die Vorrichtung eines Doppelschneckenreaktors(9), bestehend aus einer Antrieb(1) mit Untersetzungsgetriebe(2), zwei Schnecken(? ,8), die über ein Stirnradgetriebe(25,26) gekoppelt sind, den Mikrowellengeneratoren(21), den dazugehörigen Modulatoren(19), und den Wellenleitern(16) mit dem Kolben(17) für das durch Mirkowellen erzeugte Gas- und Dampfplasma und der Verteilung des Plasmaeintrages(18,22,23) entlang der Schneckenachse des Reaktors, der Rohgasleitung(24) mit Zyklon(31), der Kohlerückführschnecke(34) aus dem Zyklon(31) in den Kohleaustragsschacht(27), der Kohleaustragsschnecke(58) mit gasdichter Armatur (60) versorgt mit Kohle aus dem angetriebenen zugehörigen Gleichrichter(29), sowie dem Eintragsstutzen(6) für extern zugeführte Gase und Dämpfe. Die Erfindung umfasst zudem das Verfahren der thermochemischen Umwandlung von biogenen feinkörnigen Stoffen mit Hilfe von eingedüsten durch Mikrowellen erzeugtes Plasma(18,22,23) aus Kohlenidoxid(C02) und Wasserdampf(H20) verteilt über die Länge des Reaktors, betrieben im Unterdruck, unter zu Hilfenahme von extern zugeführten Gasen (6) wie Kohlendioxid und Dämpfen wie Wasserdampf, zur Erzeugung von einem Schwachgas(30) und dem aus dem zugeführten biogenen Stoffen verbleibenden Kohlenstoff(C) und die zugehörige Steuerung des Doppelschneckenreaktors(9) mit den Plasmageneratoren(21) zur Regelung des Gasertrages und der Gaszusammensetzung.

Description

Vergasung biogener Stoffe in einem Doppelschneckenreaktor mit Hilfe von Mikrowellen Plasma

Die Erfindung umfasst die Vorrichtung eines Doppelschneckenreaktors(9), bestehend aus einer Antrieb(1) mit Untersetzungsgetriebe^), zwei Schnecken(7,8), die über ein Stirnradgetriebe(25,26) gekoppelt sind, den Mikrowellengeneratoren(21), den dazugehörigen Modulatoren(19), und den Wellenleitern(16) mit dem Kolben(17) für das durch Mirkowellen erzeugte Gasplasma und Dampfplasma und der Verteilung des Plasmaeintrages(18,22,23) entlang der Schneckenachse, der Rohgasleitung(24) mit Zyklon(31), der Kohlerückführschnecke(34) aus dem Zyklon(31) in den Kohleaustragsschacht(27), der Kohleaustragsschnecke(58) mit gasdichter Armatur (60) versorgt mit Kohle aus dem angetriebenen zugehörigen Gleichrichter(29), sowie dem Eintragsstutzen(6) für extern zugeführte Gase und Dämpfe.

Die Erfindung umfasst zudem das Verfahren der thermochemischen Umwandlung von biogenen feinkörnigen Stoffen mit Hilfe von eingedüsten durch Mikrowellen erzeugtes Plasma(18,22,23) verteilt über die Länge des Reaktors unter zu Hilfenahme von extern zugeführten Gasen (6) wie Kohlendioxid(C02) und Dämpfen wie Wasserdampf(H20), zur Erzeugung von einem Schwachgas(30) und dem aus dem zugeführten biogenen Stoffen verbleibenden Kohlenstoff C) und die zugehörige Steuerung des Doppelschneckenreaktors(9) mit den Plasmageneratoren(21) zur Optimierung und Ausregelung des Gasertrages und der Gaszusammensetzung.

Bei den thermochemischen Umwandlungsverfahren gibt es neben der Vergasung auch das Verfahren der Pyrolyse. Unter Vergasung versteht man thermochemisches Umwandlungsverfahren bei denen entweder in einem Festbett oder Wirbelbett mit teilweise Luftsauerstoffzufuhr unter teilweiser Verbrennung von biogener Masse Wärme erzeugt wird. Mit der erzeugten Wärme wird dann die Austreibung der Gase und Dämpfe aus dem biogenen Stoffen, die Trocknung und Verkohlung der biogenen Stoffe durchgeführt. Der zweite Schritt in der Vergasung ist die Nutzung des anfallenden Kohlenstoffes( C), um das ausgetriebene Schwachgas mit dem reaktionsfreudigen Kohlenstoff bei einer Temperatur von 1000°C bis 800°C in Reaktion zu bringen, und um ein sauerstoffarmes(02), Methanarmes(CH4), Kohlenmonoxid(CO) reiches und Wasserstoff(H2) reiches Schwachgas zu erzeugen. Wenn Luft als Träger des Sauerstoffes benutzt wird, wird zu dem ein hoher Anteil an Stickstoff(N2) eingebracht. Das ist bekannt.

Das Verfahren der Pyrolyse ist ebenfalls ein thermochemische Umwandlung und unterscheidet sich nun zu der Vergasung darin, dass kein Sauerstoff aus der Luft eingebracht wird, und in der Folge, daher die benötigte Wärme extern eingebracht werden muss. Das Einbringen von externer Wärme kann auf verschiedene Methoden mit verschiedenen Verfahren erfolgen. Bekannt ist die Verwendung von elektrisch betriebenen Heizstäben, wo elektrische Energie über Widerstandsdrähte in Wärme umgewandelt wird. Bekannt ist die Verwendung von Thermalölen, als Wärmeträger für die benötige Wär me. Bekannt sind Salzschmelzen ( Eutektika ) als Wärmeträger für die benötigte Wärme. Bekannt ist heißes Rauchgas aus einer Verbrennung, die über das Heißgas die benötigte Wärme einbringen.

In der weiteren Betrachtung wird das Verfahren der thermochemischen Umwandlung in Form der Vergasung und Pyrolyse im Zusammenhang mit der Vorrichtung eines Schneckenreaktors betrachtet.

Es ist auch bekannt entweder heissen Sand als Träger von Wärme zu verwenden, oder heisse Keramikkugeln als Träger von Wärme zu verwenden.

Sand als Träger von Wärme wird erhitzt und dann mit dem biogenen Substrat in Kontakt gebracht. Das ist bekannt und wurde verwendet unter dem Verfahren zur Erzeugung von Stadtgas, wo zermalene Steinkohle mit erhitztem Sand in Kontakt gebracht wurde, und damit eine Entgasung der in der Steinkohle enthaltenen Gase und Dämpfe erfolgt ist. Doch auch dieses Verfahren hat erhebliche Nachteile. Es ist bekannt, dass der Sand, der mit dem Substrat in Kontakt kommt und am Ende des thermochemischen Verfahrens ein Gemisch aus Kohlenstoff und Sand vorhanden ist, wiederum aufwendig getrennt werden muss. Die Durchmischung von Wärmeträger mit dem Substrat ist ein erheblicher Nachteil, der auch das Verfahren in der Effizienz, in der Verweilzeit, in der Umsetzungsrate massiv einschränkt. Dasselbe gilt beim Einsatz von keramischen Kugeln. Hier ist zwar die Auftrennung von Kohle und Keramikkugeln einfacher, aber der erhebliche Aufwand zweier Stoffströme bleibt erhalten.

Thermalöle als Wärmeträger zu verwenden, ist ebenfalls als technische Lösung bekannt. Die Verwendung von Thermalölen limitiert die Temperatur auf T = 400°C, darüber beginnen sich die Thermalöle zu zersetzen. Als Thermalöle kommen in der Regel synthetische öle zum Einsatz. Zudem hat die Verwendung von Fluiden den Nachteil, dass man das Fluid in einem Gefäss führen muss, daher verbleibt nur das Reaktorgehäuse und die Schnecken, die durchströmt werden. Das führt dazu, dass der Wärmeübergang über das Gehäuse und die Schnecken gering ist, das Verfahren der thermochemischen Umwandlung in der Temperatur gerade die Niedertemperatupyrolse bis 350°C zulässt, und Vorrichtung zu geringen Umsetzungswirkungsgraden führt.

Eutektika als Wärmeträger für das thermochemische Verfahren der Pyrolyse zu verwenden ist bekannt.

In der Regel sind es die Salze der Salpetersäure, wie Na(N03)2, K(N03)2, Ca(N03)2, die einen Schmelzpunkt bei einer Temperatur T=130°C und eine Temperaturfestigkeit von T=600°C aufweisen. Auch hier gilt die gleiche Erkenntnis wie bei den Thermalölen. Zudem weisen Werkstoffe, die eine hohe Temperaturfestigkeit haben, eine geringer Wärmeleitfähigkeit auf, und damit beginnt der Verschleiß, wenn Wandstärken reduziert werden, oder bei gleichbleibender Wandstärke, sinkt der Umsetzungswirkungsgrad wegen geringerer Wärmeübertragung.

Rauchgas als Heißgase als Wärmeträger für das thermochemische Verfahren der Pyrolyse zu verwenden in der Anwendung von Schneckenreaktoren, führt zur Vergasung, das in der Regel im Rauchgas ein Restsauerstoff von bis zu 6Vol% enthalten ist, es daher zu einer Oxidationszone im Schneckenreaktor kommen kann. Man beobachtet dann, dass das biogene Substrat im Reaktor verbrennt.

Bei der Verwendung von elektrischen Heizstäben, verbleibt nur die Reaktorschale, die mit elektrischen Heizstäben beheizt wird. Das führt zu hot spots in der Reaktorschale und einen sehr eingeschränkten Wärmeübergang.

Das im Patent DE 101 51 544 A1 dargestellte Verfahren beschreibt das Entgasen von Kunststoffen in der Extrudertechnik. Das Entgasen von Kunststoffen hat nur geringfügig mit der thermochemischen Umwandlung von biogenen Stoffen zu tun, zeigt zudem, dass auf grund der geringen Diffusionsgeschwindigkeit längere Haltphasen zu verwenden sind. Der Nachteil sind die Haltephasen, die zu einem Überhitzen der mechanischen Bauteile wie Schnecken und Gehäuse führen.

Das im Patent DE 10 2011 014 474 A1 dargestellte und beschriebene Vorrichtung basiert auf eine Schnecke mit inneren Kanälen, um eine Wärmeträgerflüssigkeit in den Schneckenkern und in die Schneckenblätter zu leiten. Die Form der Schnecke stammt aus der bekannten Extrudertechnologie und weist die typische Trapezförmige Schraubenwendel auf. Der Nachteil dieser Erfindung ist, dass bei Überhitzen der Wendel, zu einem Überhitzen der Wärmeträgerflüssigkeit kommen kann, und damit zu einem Mehrphasengemisch aus Fluid und Dampf.

Die im Patent DE 10 2012 011 714 A1 beschriebene Vorrichtung umfasst einen Doppelschnecke mit allseitigen Antrieben, schneckenförmigen Zuführungen von Substrat, Schneckenförmiger Abführung von Substrat, die Erwärmung erfolgt mit Stahlkugel oder Sand. Die hier beschriebene Vorrichtung lehnt sich serh stark an das Schnellentgasungsverfahren von Steinkohlen der Fa. Lurgi an und weist erhebliche Nachteile auf. Ein Nachteil ist der Wärmeeintrag über Sand oder Stahlkugeln, der in der Übertragungsleistung limitiert ist, zusätzlichen hohen technischen und anlagentechnischen Aufwand darstellt. Die Zuführung über Schnecken stellt keine Gasdichtheit dar und ermöglicht so die Zuführung von Sauerstoff. Zudem verlangt diese Form der Substratbeladung ein gut aufbereitetes Substrat. Die Ultraschallwellen, die das anhaften des Substrates an den Schnecken verhindern soll, stellen einen weiteren Aufwand dar. Zudem wird die Anlage im Überdruck betrieben, was bedingt dass ein Gasaustritt über Leckagen möglich ist.

Die Aufgabe, die nun gestellt wird, ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren für feinkörniges biogenes Substrat zu finden, das für die Vergasung und die Pyrolyse als thermochemisches Verfahren geeignet ist, das das biogene Substrat in ein Schwachgas, bestehend aus Kohlenmonoxid(CO), Wasserstoff(H2), Kohlendioxid (C02), und Wasserdampf(H20) und in einen verbleibenden Kohlenstoff umwandelt. Die Aufgabe beinhaltet die Anforderung hoher Umsetzungswirkungsgrade, die Anforderung hoher Effizienz, und die Anforderung dass es keine Temperatureinschränkung gibt.

Die Erfindung umfasst einen Doppelschneckenreaktor, der aus zwei Schnecken besteht, wobei eine Schnecke über ein Getriebe mit einem Motor angetrieben wird. Der Antrieb kann entweder elektrisch über ein Elektromotor oder hydraulisch mit einem Hydromotor erfolgen. Das Getriebe hat die Aufgabe die Motordrehzahl auf die benötigte geringere Drehzahl der Schnecke zu reduzieren, ist also ein Untersetzungsgetriebe. Dei Drehzahl des Motors wird von n=250 U/min auf n=1 U/min reduziert.

Der biogene Stoff wird über eine Doppelschleuse(4,5) in den Doppelschneckenreaktor(9) eingebracht. Die Doppelschleuse besteht aus zwei gasdichten und druckfesten Klappen, die pneumatisch angetrieben werden, die seriell nacheinander geöffnet werden und bei Ausfall der Pneumatik, mechanisch redundant geschlossen werden. Die Doppelschleuse erlaubt so einen gesicherten Betrieb und trennt die biogene Stoffförderung gegenüber dem Reaktor auch brandschutztechnisch. Das Doppelschleusensystem befindet sich auch am Kopf des Doppelschneckenreaktors. Das Schleusensystem (4,5) kann inertisiert werden, in dem es mit Kohelndioxid(C02) gespült wird. Dadurch kann der Eintrag an Sauerstoff in den Reaktor weiter vermindert werden. Zwischen den beiden Klappen befindet sich ein Füllvolumen, das mit Substrat gefüllt wird, dann inertisiert wird, und dann das Volumen in den Schneckenreaktor eingebracht wird.

Der Transport des biogenen Substrates, das sehr feinkörnig ist, erfolgt über die beiden Schnecken im Reaktor. Die Feinkörnigkeit des Substrates bedingt eine Größenordnung von dp ~ 2mm bis 5 mm und elaubt so im Zusammenwirken mit dem Transport des biogenen Substrates durch die Schnecken einen raschen Entgasungsprozess. Die Schnecke ist beidseitig gelagert und das Lager wird mit öl gekühlt, um so einen nahezu reibungsfreien und thermischen Drehvorgang der Schnecke zu gewährleisten. Zudem kommt dazu, dass die Schnecke zwei unterschiedliche Wendeln aufweist. Am Reaktorkopf hat die Schnecke eine kleine Steigung und eine Wendel, die in Form einer Schraubenlinie ausgeführt ist. Anschließend an die Schraubenwendel folgt eine Knetwendel, die aus zwei Wendelumdrehungen besteht, um so das biogene Substrat umzuwälzen und zu durchmischen. Die Schnecken werden gegenläufig bewegt, und führen somit im Reaktor in der reaktiven Zone eine Knetbewegung durch.

Am Reaktorende befindet sich der Rohgasaustritt(24), über den das Gasgemisch und Dampfgemisch aus dem Schneckenreaktor abgesaugt wird und in einen Zyklon(31) eingeleitet wird. Der Zyklon(31) dient der Grobreinigung des Rohgases. Die dabei abgeschiedene Kohle, in Form von Kohlepoartikel wird, mit einer Rückführschencke, die gasdicht ausgeführt ist, in den Kohleaustragsschacht rückgeführt.

Am Reaktorende befindet sich ein Kohleaustragsschacht(27), der mit einer Austragsschnecke(58) versehen ist, einem Gleichrichter, der mit einem Motor angetrieben wird. Die Austragschnecke ist gasdicht ausgeführt. Der Gleichrichter (29) hat die Aufgabe das Kohlesubstrat der Schnecke zuzuschieben und so die Brückenbildung zu vermeiden, und zudem die Austragschnecke mit Kohlesubstrat zu versorgen. Der Antrieb des Gleichrichters erfolgt hydraulisch, da mit dem Hydromotor hohe Drehmomente bei kleinen Drehzahlen erreicht werden können.

Die gasdichte Ausführung (60) der Kohleschnecke ermöglicht den Betrieb des Reaktors im Unterdrück. Unter Unterdrück versteht man, dass das Gas Dampfgemisch aus dem Reaktor herausgesaugt wird. Das Heraussaugen bedingt einen geringfügigen Unterdrück in der Größenordnung von - 100 mbar bis -400 mbar, damit die Unterstützung des Ausgasungsprozesses des biogenen Substrates. Der Unterdrück ist auch ein Zeichnen für erhöhte betriebliche Sicherheit, denn Unterdrück bedingt, dass bei Vorhandensein eines Lecks nicht das Gas an die Umgebung dringt, sondern Luft mit dem Gas eingesaugt wird.

Besonderes Augenmerk wird auf die Ausführung der beiden Schnecken gelegt. Im Bereich des Eintrages des biogenen Substrates wird eine geringe Ganghöhe verwendet um so den Transport des feinkörnigen Substrates sicher zu stellen. Im Anschluss an die geringe Ganghöhe folgt eine zweigängige Knetwendel, die das Umwälzen und Umschaufeln des biogenen Substrates ermöglicht. Der zweite Schneckenabschnitt hat die Aufgabe des Umwälzens und nicht der Beförderung des Substrates. Das hat den Vorteil, dass die Verweilzeit des Substrates deutlich erhöht werden kann. Durch die spezielle Form der Schnecke ergibt sich der Vorteil, dass eine entsprechende Substratdicke und Substratdurchmischung gewährleistet ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe, Wärme über ein extern eingedüstes Plasma erzeugt mit Mikrowellentechnologie in den Reaktor einzubringen. Um Mikrowellen für die Plasmaerzeugung erzeugen zu können, wird ein Mikrowellengenerator(21) benötigt, zudem ein Mikrowellenmodulator(19), und die zugehörigen wassergekühlten Wellenleiter (16) zum Verteilen des Mikrowellenenergie, und der Reflektor, der als Kolben ausgebildet ist (17). Damit kann die Überlagerung der elektromagnetischen Wellen eingestellt werden und die Verlustleistung im Zuge der Wellenauslöschung minimiert werden.

Die Verlustleistung beschreibt den Umsetzungsgrad der elektromagentischen Energie im Fluid und in der Mikrowellenanlage:

Pver =2πίΕ2ε0ε>η(δ) [kW]

Pver = [W/m3] f=[hz] E = [V/m] ε0= 8,845 10('12)

Die Dämpfung hängt mit der Absorption und der Eindringtiefe zusammen:

[1/m] X0=c0/f [m]

Die Eindringtiefe s[m] hängt mit der Dämpfung in dem Medium zusammen. Die Dämpfung beschreibt die Absorption der eingebrachten Energie:

[m]

Die Aufheizgeschwindigkeit gibt an wie schnell die eingebrachte elektrische Energie umgewandelt wird.

[°/sec]

Der Zusammenhang zwischen möglichen Frequenzen und Wellenlängen ist für den Banbereich von 400 MHz bis 25,1 GHz gegeben. Dabei werden Mikrowellen nur bei definierten Frequenzen eingesetzt.

Der Leistungsbereich ist technisch bei den Magnetron( Mikrowellengenerator) von 1 kW bis 100 kW realisiert. Ab Leistungen von 10 kW wird das Magnetron(Mikrowellengeneratort) wassergekühlt, um ein Überhitzen zu vermeiden. Erfindungsgemäß werden Mikrowellengeneratoren mit einer Leistung von 75 kW eingesetzt.

Bei Gasen und Dämpfen, im speziellen bei Kohlendioxid(C02) und Wasserdampf (H20) ist die Eindringtiefe sehr gross s~ » 1, die Dämpfung sehr gering a~ « 1, die Verlustleistung Pver « 1, die Aufheizgeschwindigkeit dQ/dt ~ » 1. Das bedeutet dass die zur Verfügung gestellte elektromagnetische Energie zur Ionisierung und zur Umwandlung in den Plasmazustand verwendet wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe der gleichmäßigen Erwärmung und der Temperaturverteilung im Knetbereich der Doppelschnecken durch die Verwendung von mehrfachen Plasmageneratoren (18,22,23) über die Länge der Knet- und Umwälzzone des Doppelschneckenreaktors. Damit kann eine gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht werden, damit kann in der Folge der Umsetzungswirkungsgrad erhöht werden, unterstützt von der speziellen Form der Doppelschnecken mit Knetwendel.

Der Plasmagenerator selbst besteht aus einem Mikrowellengenerator(21), mit nachgeschalteten lsolator(20), einem Modulator(19), sowie einem Mikrowellenrohr(16), das dazu dient die Leistung zu verdichten, und so ein Plasma zu erzeugen. Um das Fluid zu einem Plasma umgewandeln muss es in gasförmiger oder dampfförmiger überhitzter Form voriiegen.

Um nun eine thermisch reaktive Zone im Reaktor zu schaffen muss ein reaktives thermisch aufgeheiztes Fluid in den Reaktor eingebracht werden. Das ist erfindungsgemäß in Form eines Wasserdampfplasma und eines Kohlendioxidplasma möglich. Wasserdampfplasma besteht aus Atomen, Radikalen, Jonen und Molekülen H2,02,H20, H+,0',OH' und frei bewegliche Elektronen e\ Das Kohlendioxidplasma besteht aus Atomen, Radikalen, Jonen und Molekülen CO,C,C02, 0' und frei bewegliche Elektronen e\

Die Leistung der Mikrowellengeneratoren richtet sich nach der benötigten Wirkungstiefe, um so die Reaktionszone im Reaktor und seinem Knetbereich ausbilden zu können und richtet sich nach dem benötigten Massenstrom an reaktivem Plasma der in Relation zu dem in der reaktiven Zone vorhandenen biogenen Stoffeintrag. Mit den Plasmaleitern und den Einstrahlrohren entlang der Achse des Doppelschneckenreaktors ist die Wärmezone und die Reaktionszone lagemäßig definiert. Die zugehörige Steuerung der Plasmageneratoren umfasst die Energieversorgung, die elektrischen Gleichrichter und die Messung und Regelung der zugeführten elektrischen Leistung in Form der Stromstärke.

Eine Möglichkeit ist erfindungsgemäß das Eindüsen von Wasserdampfplasma. Wasserdampfplasma besteht aus H2, 02, H+, 0', OH' und H20 das dem Reaktor (18,22,23) zugeführt wird. Besonders reaktionsfreundig sind die H+, 0', und OH' Jonen und die freien Elektronen e', die mit der Biomasse reagieren. Zudem wird 02 zugeführt der ebenfalls mit dem Kohlenstoff der Biomasse reagiert und C02 und CO erzeugt. In der Regel besitzt das Rohgas aus der thermochemischen Vergasung mit Luft eine Zusammensetzung von CO~ 23% und H2~ 20%, C02~12% Rest N2. Man sieht also, dass das molare Verhältnis CO:H2 von 1:1 nicht erreicht wird. Durch das Wasserdampfplasma wird nun H2 zugeführt, sodass eine folgende Zusammensetzung möglich ist: CO~ 40% und H2~ 40%, CO2~20%, also ein molares Verhältnis von 1:1 erreicht werden kann.

Ein weiterer Erfindungsgemäßer Vorteil ist der Umstand, dass mit dem Wasserdampfplasma kein N2 zugeführt wird. Damit wird der störende Stickstoffanteil der bekannten thermochemischen Vergasung vermieden.

Das Wasserdampfplasma erzeugt mit Mikrowellen, ist ein Niedertemperaturplasma, das mit einer fühlbaren Temperatur von 200°C bis maximal 400°C erzeugt wird, und in den Knetbereich des Doppelschneckenreaktors eingedüst wird. Die niedrige Temperatur ist von Vorteil, weil damit die Verflüssigung der Biomasse in Form von Schlacke vermieden wird, und so eine thermochemische Umwandlung in Form der bekannten Vergasung möglich ist, die neben dem Schwachgas bestehend aus Kohlenmonoxid(CO), Wasserstoff(H2), Kohlendioxid(C02) auch Kohle erzeugt.

Durch das mit Mikrowellen erzeugte Wasserdampfplasma eingedüst in die reaktive Zone des Doppelschneckenreaktors kann eine Erwärmung und die damit verbundenen entsprechenden Temperaturen in einem Temperaturbereich von 800°C bis 1200°C erreicht werden. Die entsprechend hohen Temperaturen bedingen die Möglichkeit den Doppelschneckenreaktor in der thermochemischen Umwandlung in einem Temperaturbereich von 400°C bis 800°C zu betreiben.

Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit ist das Eindüsen von Kohlendioxidplasma. Kohlendioxidplasma besteht aus Atomen, Jonen, Molekülen, Radikalen, CO, 02, C, O', und frei bewegliche Elektronen e', die dem Reaktor zugeführt werden. Besonders reaktionsfreundig sind die C, 0' Jonen, die mit der Biomasse reagieren. Zudem wird 02 zugeführt der ebenfalls mit dem Kohlenstoff der Biomasse reagiert und C02 und CO erzeugt. In der Regel besitzt das Rohgas aus der thermochemischen Vergasung mit Luft eine Zusammensetzung von C0~ 23% und H2~ 20%, C02~12% Rest N2. Man sieht also, dass das Molare Verhältnis CO:H2 von 1:1 nicht erreicht wird. Durch das Wasserdampfplasma wird nun C, CO zugeführt, sodass das Ungleichgewicht in der molaren Verteilung von CO und H2 noch verstärkt wird. Durch das Kohlendioxidplasma wird mehr Kohlenstoff zugeführt, sodass eine folgende Zusammensetzung möglich ist: C0~ 40% und H2~ 30%, CO2~30%, also nur ein molares Verhältnis von 1:0,9 erreicht werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Schnecken(7,8), werden Verweilzeiten im Bereich von 1 Minute bis 5 Minuten möglich gemacht. Man kann also die Schnellentgasung wo eine Verweilzeit kleiner als 1 Sekunde verwendet wird, auf eine etwas langsame thermochemische Umwandlung erweitern, und dadurch auch geringere Substratmengen mit dem Reaktor verarbeiten.

Der Doppelschneckenreaktor(9) bietet eine zweite Möglichkeit, in dem erfindungsgemäß extern Wasserdampf und Kohlendioxid zugeführt wird. Das erfolgt vor der reaktiven Zone in Form eines Flansches (6) an der Reaktorschale. Nun zeigt sich, dass die Betriebsweise des Unterdruckes im Doppelschneckenreaktor zusammen mit den Doppelschnecken mit der Form der Knetwendel das extern zugeführte Fluid gut mit der grossen Susbstratoberfläche und der vorhandenen Kohle reagieren lässt.

Durch extern zugeführtes Kohlendioxid kann kann die thermochemische Reaktion des Wasserdampfplasma unterstützt werden. Das Kohlendioxid kann nun mit dem Kohlenstoff und den Sauerstoffradikal 0' reagieren. Um den Umsetzungsgrad des Kohlendioxides mit dem Kohlenstoff und Sauerstoffradikal 0' zu verbessern sind Temperaturen in der reaktiven Zone in einem Bereich von T=800°C bis 1000°C notwendig. Damit kann der Anteil an Kohlenmonoxid deutlich erhöht werden und es kann ein molares Konzentrationsverhältnis von CO : H2 in der Größenordnung von 1: 1 erreicht werden.

Durch extern zugeführten Wasserdampf kann die thermochemische Reaktion des Kohlendioxidplasma durch der Wassergaserzeugung ( Reaktion von Kohlenstoff mit Wasserdampf ) bei einer Reaktortemperatur T=500°C erweitert werden, indem Wasserdampf mit dem Kohlenstoff reagiert und sich Kohlenmonoxid(CO), Wasserstoff(H2) und Kohlendioxid(C02) bildet. Damit kann wiederum ein molares Konzentrationsverhältnis von CO : H2 in der Größenordnung von 1:1 erreicht werden.

Die Anwendung dieser Erfindung ermöglicht es feinkörniges biogenes Substrat mit Hilfe der hier beschriebenen Vergasung thermochemisch zu verwerten. Damit spart man sich die Pelletierung oder Briquettierung des feinkörnigen Substrates. Der Aufwand zur Pelletierung steigt an, wenn biogene Substrate wie Spelzen, Schalen,... verwendet werden, die kein Lignin besitzen, wodurch das Pelletieren und Briquettieren dieser Stoffe alleine nicht so einfach möglich ist. In der Regel wird ein synthetischer Kleber verwendet, und damit die biogene Struktur des Substrates verfälscht. Der technische Aufwand für diese Verfahren ist beträchtlich, und ein Nachteil, der durch diese Erfindung vermieden wird.

Eine weitere Anwendung dieser Erfindung liegt in der Erweiterung der Verwendung von Substraten mit unterschiedlichem Wassergehalt, das nun mit dem entsprechenden Plasmagas zu der gewünschten Rohgaszusammensetzung umgewandelt werden kann. Die so gewonnene Flexibilität in der Verwertung von Substraten führt das thermochemische Verfahren der Pyrolyse über in das Verfahren der Vergasung. Das ist ein erheblicher Vorteil, weil damit die Rohgasqualität gegenüber der Pyrolyse verbessert werden kann.

Die Grenzen dieser Anwendung liegen der Materialbelastbarkeit der Doppelschnecken, höhere Temperaturen als mit T=800°C wird man nicht fahren können. Aber das ist verfahrenstechnisch nicht notwendig, denn mit dem Doppelschneckenreaktor erzeugt man schnell und effizient ein hochqualitatives Rohgas, das in der Folge in einem Kohlereaktor reduziert werden kann. Das ist ein erheblicher Vorteil gegenüber dem klassischen bekannten Schachtreaktor, der die beiden Verfahrensschritte in einem Reaktor umsetzt. Mit dem Doppelschneckenreaktor wird die Auftrennung in zwei Verfahrensschritte ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist die Verwertbarkeit der hochwertigen Rohgases in Richtung flüssiger Treibstoffe Dimethylether(DME) und Diethylether(DEE).

Leistungen und Größenordnungen solcher Anlagen sind im Bereich von elektrischer Leistung von 50 kW eie bis 500 kW eie gegeben, in der dezentralen Versorgung und erneuerbaren Energie gegeben, aber auch in dem erweiterten Reycling von biogenen Abfallstoffen.

Abbildungen Abbildung 1

Die Abbildung 1 zeigt einen Querschnitt des Doppelschneckenreaktors bestehend aus dem

Antriebsmotors (1), dem Aufsteckgetriebe (2), der biogenen Masse (3), die über ein

Doppelschleusensystem (4,5), dem Eintragsstutzen für extern zugeführte Gase oder Dämpfe (6), der Schnecke (8), dem Doppelschneckenreaktorgehäuse (9), dem Anschlussstutzen für die Plasmaleiter ( 18.22.23) . Das Rohgas (24) aus dem Reaktor (9) wird in einen Zyklon (31) geleitet und das so gereinigte Schwachgas (30) abgeleitet. Die so sbgeschiedene Kohle (32) wird in eine Rückführschnecke (34) geleitet, angetrieben mit dem Motor (33) in den Kohleaustragschacht (27) eingebracht, wo ein Gleichrichter (28) mit Motor (29) vorhanden ist.

Abbildung 2

Die Abbildung 2 zeigt einen Querschnitt des Doppelschneckenreaktors bestehend aus dem

Antriebsmotors (1), dem Aufsteckgetriebe (2), der biogenen Masse (3), die über ein

Doppelschleusensystem (4,5), dem Eintragsstutzen für extern zugeführte Gase oder Dämpfe (6), der Schnecke (8), dem Doppelschneckenreaktorgehäuse (9), dem Anschlussstutzen für die Plasmaleiter ( 18.22.23) . Das Rohgas (24) aus dem Reaktor (9) wird in einen Zyklon (31) geleitet und das so gereinigte Schwachgas (30) abgeleitet. Die so sbgeschiedene Kohle (32) wird in eine Rückführschnecke (34) geleitet, angetrieben mit dem Motor (33) in den Kohleaustragschacht (27) eingebracht, wo ein Gleichrichter ( 28) mit Motor (29) vorhanden ist. Die Plasmageneratoren werden mit einer Fluidleitung (54) versorgt, die Volumenströme zu den einzelnen Plasmageneratoren erfolgt über Regelventile (11,33,34,).

Abbildung 3

Die Abbildung 3 zeigt Querschnitt durch den Schneckenreaktor (9) mit den beiden Schnecken ( 7,8,) dem Anschlussstutzen (18), dem Mikrowellengenerator (21), der Fluidzuführung (10), dem Regelventil ( 11) und der mittigen Anordnung des Mikrowellenplasmagenerators.

Abbildung 4

Die Abbildung 4 zeigt den Aufbau des Mikrowellenplasmasystemes. Das Fluid (10) wird über ein Regelventil ( 11) in eine Vorkammer geleitet, dort über einen Swirrler ( 14), einer Düsenkammer ( 15) und dem Plasmarohr (18) geleitet. Kondensat wird über das Ventil (13) abgeleitet. Die Mikrowellen werden in einem Generator ( 21) erzeugt, gefolgt von einem Isolator (20), einem Modulator(19), einem Wellenleiter ( 16) mit einem einstellbaren Kolben (17). Wellenleiter (16) und Plasmarohr (18) sind wassergekühlt.

Abbildung 5

Die Abbildung 5 zeigt die Steuerung der Mikrowellenplasmageneratoren (18,22,23). Das Fluid wird in einem Tank (51) gelagert. Das Fluid wird mit einer Pumpe (39) einem Verdampfer (41) zugeführt, wobei die Wärme extern zugeführt wird ( 42). Der Dampf wird mit einem Überhitzer (31) vorgewärmt und der überhitzte Dampf (54) in die einzelnen Volumenströme (37,36,35) aufgeteilt werden. Die Aufteilung erfolgt über die Regelarmaturen ( 11,33,34 ). Die Messtechnische Umsetzung erfolgt über die Druckmessung ( 40), die Temperaturmessung (43), die Druckmessung (44), Temperaturmessung (45), Volumenstrommessung (46). Die elektrische Energieversorgung (53) versorgt die AC/DC Konverter ( 50,51,52) und die Versorgung der Mikrowellengeneratoren mit elektrischer Energie. Die Messung der elektrischen Leistung erfolgt mit (47,48,49).

Abbildung 6

Die Abbildung 6 zeigt die Ausführungsform der beiden Schnecken (7,8 ) des Doppelschneckenreaktors (9). Die Schnecken weisen eine klassische Wendel auf, um das Substrat fördern zu können, gefolgt von einem Knetquerschnitt, der die Umwälzung des Substrates ermöglicht.

Symbole und Zeichen 1 Antriebsmotor (elektrisch, hydraulisch ) 2 Untersetzungsgetriebe 3 biogene Stoffe 4 Schleuse 5 Schleuse 6 C02 Stutzen ( Eintrag ) 7 Schnecke 8 Schnecke 9 Gehäuse Doppelschnecken Reaktor 10 Wasserdampf, Kohlendioxid 11 Regelarmatur 12 Kammer 13 Kondensatableiter 14 Swirrl 15 Düse 16 Mikrowellenleiter 17 Kolben (MW) 18 Plasmarohr 19 Modulator 20 Isolator 21 Mikrowellengenerator 22 Plasmarohr 23 Plasmarohr 24 Rohgas 25 Stirnrad 26 Stirnrad 27 Kohleaustragsschacht 28 Gleichrichter 29 Antrieb Gleichrichter 30 Rohgas 31 Zyklon 32 Kohle 33 Antrieb Rückführschnecke 34 Rückführschnecke 35 Kohlendioxid, Wasserdampf 36 Kohlendioxid, Wasserdampf 37 Kohlendioxid, Wasserdampf 38 Tank 39 Pumpe 40 Druckmessung 41 Verdampfer 42 Wärmezuführung 43 Temperaturmessung 44 Druckmessung 45 Temperaturmessung 46 Volumenstrommessung 47 elektr. Leistungsmessung 48 elektr. Leistungsmessung 49 elektr. Leistungsmessung 50 AC / DC Konverter 51 AC / DC Konverter 52 AC / DC Konverter 53 Energieversorgung 54 Regelarmatur 55 Regelarmatur 56 Überhitzer 57 Rohgas 58 Schnecke ( Kohle) 59 Antrieb der Schnecke 60 gasdichte Armatur 61 überhitzes Gas oder Fluid

Claims (5)

1. Ansprüche

   1. Das erfindungsgemäße Verfahren zur thermochemischen Umwandlung mit Mikrowellen erzeugtes Plasma umfassend den Doppelschneckenreaktor (9), den Mikrowellengenerator (21), lsolator(19), den Modulator(19), den Wellenleiter(16), die Fluidzuführung (10), die Regelarmatur(11), der Vorkammer (12), den Swirrl (14), Düse (15), Plasmarohr (18), Gekennzeichnet dadurch, dass das biogene Substrat (3) eine Körnung und Stückigkeit aufweist mit einem mittleren Durchmesser minimal dp =0,5 mm bis maxmial dp=10 mm aufweist, bevorzugt dp =3mm, der Wassergehalt des biogenen Substrates(3) minimal m-wt%=5%, maximal 75%, bevorzugt m-wt%=30% beträgt, als Fluid(10), das in einen Plasmazustand übergeführt werden soll, Kohlendioxid(C02) und Wasserdampf(H20) anwendbar sind, bevorzugt Wasserdampf(H20), der Doppelschneckenreaktor (9) im Unterdrück betrieben wird, minimal p=10mbar, maximal p=400 mbar, bevorzugt p=100mbar gegenüber dem Umgebungsdruck und das Rohgas aus dem Reaktor daher gesaugt wird, die Temperatur in der reaktiven Zone im Doppelschneckenreaktor minimal T=120°C, maximal T=800°C, bevorzugt T=550°C beträgt, der Volumenstrom des Fluides(10) im umgewandelten Plasmazustandes zwischen V=1Nm3/h bis V=100 Nm3/h liegt, bevorzugt bei V=25 Nm3/h, über dem Stutzen(6) Kohlendioxid(C02) und Wasserdampf(H20) vor der reaktiven Plasmazone in den Doppelschneckenreaktor eingebracht werden kann, die Temperatur der über den Stutzen (6) eingebrachten Gase und Dämpfe zwischen T=100°C bis maximal T=200°C liegt, bevorzugt bei T=150°C liegt, der Druck der über den Stutzen (6) eingebrachten Gase und Dämpfe zwischen p=5 mbarü bis maximal p=100mbarü liegt, bevorzugt bei p=10 mbarü gegenüber dem Umgebungsdruck liegt, mit der Regelarmatur (11,54,55) der Massenstrom des Fluides(10) vor dem Plasmarohr reduziert werden kann, in einem Betriebsbereich von minimal m-wt= 30% bis maximal m-wt=80%, bevorzugt in einem Betriebsbereich von m-wt=50%, der über die Doppelschleuse (4,5) eingebrachte biogene Stoffstrom (3) minimal m=50 kg/h bis maximal m=500 kg/h, bevorzugt m=300 kg/h beträgt.
2. 2. Die erfindungsgemäße Verrichtung zur thermochemischen Umwandlung mit Mikrowellen Plasma in einem Doppelschneckenreaktor (9) bestehend aus, Antriebsmotor (1), einem Untersetzungsgetriebe, den Schnecken (7,8), der Doppelschleuse (4,5), der Plasmarohren (18,22,23), dem Stirnradgetriebe (25,26), dem Zyklon (31), der Rückführschnecke (34), dem Schaber (28) mit Kohlenschacht (27), dem Stutzen (6) Gekennzeichnet dadurch, dass das Plasma über die Plasmarohre (18,22,23) entlang der Fortbewegung des Substrates, auf der Reaktorschale, zwischen den beiden Schnecken (7,8) eingebracht wird, die beiden Schnecken (7,8) über ein Stirnradgetriebe (25,26) drehzahlmässig, drehrichtungsmässig gekoppelt sind, die Drehung der beiden Schnecken gegenläufig sind, die Drehzahl der Schnecken(7,8) minimal 1 U/min, maximal 200 U/min, bevorzugt 5 U/min gegeben ist, das feinkörnige Substrat(3) über eine Doppelschleuse(4,5) ausgeführt als Doppelklappen eingebracht wird, die Doppelklappen (4,5) je Klappe mit zwei pneumatisch angetriebenen Zylinder bewegt werden und jeder Klappe einen Öffnungswinkel von 90° aufweist, die Doppelklappen (4,5) technisch gasdicht ausgeführt sind, die Doppelklappen (4,5) druckfest ausgeführt sind, für einen Überdruck von minimal p= 6 barü bis maximal p=15 barü, bevorzugt p = 10 barü gegenüber dem Umgebungsdruck, auf der Eintragseite des Reaktors die Schnecke eine Wendel mit einem Aussendurchmesser minimal D=50 mm bis maximal D=400 mm, bevorzugt D=150 mm aufweist, auf der Eintragseite des Reaktors die Schnecke eine Wendel mit der Steigung minimal H=50 mm bis maximal H=400 mm, bevorzugt H=100 mm aufweist, in der Reaktormitte die Schnecke eine eine Wendel mit der Steigung minimal 1-1=500 mm, maximal H=1500 mm, bevorzugt H=1000 mm aufweist, die Schnecken beidseitig über Wälzlager in Form von Pendelrollenlager gelagert sind und über eine Ölkühlung zum Schutz vor Überhitzung verfügen, der Reaktoraum bei den Schnecken über Stopfbüchsen technisch gasdicht ist, das Rohgas (24)über einen Zyklon(31) zur Grobabscheidung der Kohle (32) geführt wird, die Kohle (32) aus dem Zyklon über eine Rückführschnecke(34) in den Kohleschacht (27) des Reaktors geführt wird, im Kohleschacht (27) des Reaktors ein Schaber (29) vorhanden ist, der extern mit einem hydraulischen Motor angetrieben wird, und die Kohle der Schnecke (58) zuführt, der Antrieb (1) der Schnecke(7) über einen hydraulischen Motor erfolgt, minimale Leistung 1 kW, maximale Leistung 300 kW, bevorzugt 75 kW, der Antriebsmotor (1) eine Drehzahl von minimal n=150 U/min, maximal n=750 U/min, bevorzugt n=250 U/min aufweist, der Antriebsmotor(l) mit einem Untersetzungsgetriebe (2), das an die Schnecke(7) angebunden ist, hat eine Untersetzung von minimal 1:10, maxmimal 1:500, bevorzugt 1:250
3. 3. Die erfindungsgemäße Verrichtung zur thermochemischen Umwandlung mit Mikrowellen erzeugtem Plasma bestehend aus einem Mikrowellengenerator (21), lsolator(20), Modulator(19), Wellenleiter(18), Kolben(17), Regelarmatur (11), Vorkammer (12), Armatur(13), Swirrl (14), Düse (15) und einem Plasmarohr(18) Gekennzeichnet durch, als Fluid(10), das in den Plasmazustand übergeführt wird, Kohlendioxid(C02) und überhitzter Wasserdampf(H20) verwendet werden, bevorzugt überhitzter Wasserdampf, die Temperatur des Fluides(10) vor der Umwandlung in den Plasmazustand zwischen T=100°C bis maximal T=200°C liegt, bevorzugt bei T=150°C, der Druck des Fluides(10) vor der Umwandlung in den Plasmazustand zwischen p=100 mbarü bis maximal p=2000 mbarü liegt, bevorzugt bei p=1000 mbarü gegenüber dem Umgebungsdruck, die elektrische Leistung des Mikrowellengenerators zwischen P=10 kW bis P=100 kW liegt, bevorzugt bei P=75 kW, der Volumenstrom des Fluides(10) vor der Umwandlung in den Plasmazustand zwischen V=1Nm3/h bis V=100 Nm3/h liegt, bevorzugt bei V=25 Nm3/h, der Modulator (19) eine Abstimmung auf die Frequenz der Mikrowellen von f=2450 MHz ermöglicht der Swirrler (14) dazu dient, dem Fluid vor der Düse einen Drall zu verleihen, die Düse (15) eine Beschleunigung des Fluides auf eine Schallgeschwindigkeit zwischen M=1,5 bis M=7 ermöglicht, bevorzugt M=5 (fünfache Schallgeschwindigkeit), nach der Düse (15) im Plasmarohr (18) Stosswellen erzeugt werden und durch die Düse weitergeleitet werden und so der bevorzugte und angestrebte thermodynamische Nichtgleichgewichtszustand im strömenden Gas erreicht wird, sodass eine Umwandlung der elektromagentischen Energie in den Plasmazustand unterstützt wird, über dem Stutzen(6) Kohlendioxid(C02) und Wasserdampf(H20) vor der reaktiven Plasmazone in den Doppelschneckenreaktor(9) eingebracht werden kann, die Temperatur der über den Stutzen (6) eingebrachten Gase und Dämpfe zwischen 100°C bis maximal 200°C liegt, bevorzugt bei 150°C, der Druck der über den Stutzen (6) eingebrachten Gase und Dämpfe zwischen p= 5 mbarü bis maximal p= lOOmbarü liegt, bevorzugt bei p= 10 mbarü gegenüber dem Umgebungsdruck liegt, im Doppelschneckenreaktor(9) ein Unterdrück herrscht minimal p=5 mbar bis maximal p=400 mbar, bevorzugt bei p=100 mbar gegenüber dem Umgebungsdruck , mit der Regelarmatur (11,54,55) der Massenstrom (35,36,37) des Fluides vor dem Plasmarohr reduziert werden kann, in einem Betriebsbereich von minimal m-wt=30% bis maximal m-wt%=70&, bevorzugt in einem Betriebsbereich von m-wt%=50%, der über die Doppelschleuse (4,5) eingebrachte biogene Stoffstrom(3) minimal m=50 kg/h bis maximal m=500 kg/h, bevorzugt m=300 kg/h beträgt, der über die Doppelschleuse (4,5) eingebrachte biogene Stoffstrom einen Wassergehalt minimal m-wt=5% bis maximal m-wt=75%, bevorzugt m-wt=35% hat.
4. 4. Die erfindungsgemäße Verrichtung zur Steuerung der thermochemischen Vergasung mit Mikrowellenplasma nach Anspruch 4, umfassend einen Tank(38), einer Fördereinrichtung(39), einem Wärmetauscher (41), einer Druckmessung (40,44), einer Temperaturmessung (43,45), einer Volumenstrommessung ( 46), Regelarmaturen (11,54,55), der Energieversorgung (53), der AC/DC Konverter (50,51,52), der elektr. Leistungsmessung (47,48,49) Gekennzeichnet dadurch, dass das Fluid, das im Tank (38) gespeichert wird Wasser(H20) ist, Das Tankvolumen(38) minimal V=1m3, maximal V=5 m3, bevorzugt V=2m3, die Fördereinrichtung (39) eine Wasserpumpe, in Form einer Kreiselpumpe ist, die das Wasser aus dem Tank zum Verdampfer fördert, der Wärmetauscher (41) ein Verdampfer ist, der Sattdampf erzeugt, der Wärmetauscher(41) elektrisch beheizt wird (42), der Wasserdampf aus dem Verdampfer(41) als Sattdampf erzeugt wird, mit einer Temperatur (43) minimal von T=100°C bis T=200°C, bevorzugt T=120°C, einem Sattdampfdruck von p=100 mbarü bis p=2000mbarü, bevorzugt p=1000mbarü gegenüber dem Umgebungsdruck, überschüssiges Wasser (39) dem Tank(3() rückgeführt wird, der Sattdampf mit einem Wärmetauscher (56), der die latente Wärme im Rohgas (30) ausnützt, überhitzt wird, der überhitzte Wasserdampf eine Temperatur (45) von minimal T=120°C, maximal T=200°C , bevorzugt T=150°C aufweist, der überhitzte Wasserdampf über Regelarmaturen (11,54,55) im Volumen geregelt wird, minimal V=1m3/h maxmial V=50 m3/h, bevorzugt V=10 m3/h, die Mikrowellengeneratoren (18,22,23) mit elektrischer Energie über die AC/DC Konverter (50,51,52) versorgt werden,die eine elektrische Leistung haben von minimal P=10 kW, maximal P=75 kW, bevorzugt P=30 kW, die AC/DC Konverter(50,51,52) von einer elektrischen Energieversorgung(53) gespeist werden, minimal mit P=30 kW maximal mit P=300 kW, bevorzugt P=150 kW, das Wasserdampfplasma(18) eine Temperatur aufweist minimal T=150°C, maximal T=600°C, bevorzugt T=400°C, die Druckmessung (40) nach der Pumpe einen Messbereich aufweist, minimal p=0 barü, maximal p=6 barü gegenüber dem Umgebungsdruck, die Temperaturmessung (43) nach dem Verdampfer einen Messbereich aufweist, minimal T=0°C bis maximal T=200°C, die Temperaturmessung (45) nach dem Überhitzer einen Messbereich aufweist, minimal T=0°C, maximal T=200°C, die Druckmessung (44) nach dem Überhitzer(56) einen Messbereich aufweist, minimal p=0barü, maximal p=6 barü gegenüber dem Umgebungsdruck, die Volumenstrommessung (46) einen Messbereich aufweist, minimal V=0 Nm3/h, maximal V=100Nm3/h, die elektrische Leistungsmessung (47,48,49) eine Messbereich aufweist, minimal P=0 kW bis maximal P=100 kW
5. 5. Die erfindungsgemäße Verrichtung zur Steuerung nach Anspruch 4 Gekennzeichnet dadurch, dass das Fluid, das im Tank(38) gespeichert wird, Kohlendioxid(C02) ist, der Druck im Tank(38) minimal p=1barü, maximal p=70barü, bevorzugt p=10 barü gegenüber dem Umgebungsdruck ist, das Kohlendioxid(C02) im Tank(38) in gasförmiger Phase vorliegt, die Temperatur des Kohlendioxides(C02) im Tank(38) minimal T=10°C, maximal T = 50°C, bevorzugt T=35°C hat, der Wärmetauscher (41) ein Vonwärmer ist, der elektrisch beheizt wird (42), die Temperatur (43) des vorgewärmten Kohlendioxid minimal T=50°C, maximal T=200°C, bevorzugt T= 100°C aufweist, die Fördereinrichtung (39) eine Entspannungsvorrichtung ist, die den Druck vom Tank auf einen Druck vor dem Vonwärmer entspannt, der Druck minimal p=1barü, maximal p=10barü, bevorzugt p=3 barü gegenüber der Umgebung ist, kein überschüssiges Kohlendioxid (39) anfällt, das rückgeführt werden muss, das Kohlendioxid(C02) mit einem Wärmetauscher (56), der die latente Wärme im Rohgas ausnützt, überhitzt wird , das erhitzte Kohlendioxid(C02)(61)eine Temperatur von minimal T=120°C, maximal T=200°C , bevorzugt T=150°C aufweist, das erhitzte Kohlendioxid(61) über Regelarmaturen (11,54,55) im Volumen geregelt wird, minimal V=1m3/h bis maxmial V=50 m3/h, bevorzugt V=10 m3/h , das Kohlendioxidplasma (18,22,23) eine Temperatur aufweist minimal T=150°C, maximal T=600°C, bevorzugt T=400°C