DE102005000768A1 - Pyrolysis apparatus for gasifying biomass includes a funnel shaped vertical gasification chamber arranged inside a combustion chamber and which feeds a gasification residue discharge outlet at its lower end - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Erzeugung von Pyrolysegas gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 11 sowie Verfahren zur Erzeugung von Pyrolysegas gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 18 und 19.The The invention relates to devices for the production of pyrolysis gas according to the preamble of claims 1 and 11 and method for producing pyrolysis gas according to the preamble the claims 18 and 19.
Die Vergasung von Biomasse wie beispielsweise Holzhackschnitzel, Holz-Pellets und dergleichen findet in neuerer Zeit immer häufiger Anwendung, beispielsweise zur Versorgung von Blockheizkraftwerken. Um solche Pyrolyse-Anlagen wirtschaftlich betreiben zu können, muss die eingesetzte Biomasse möglichst effektiv – das heißt möglichst schnell und vollständig – in Pyrolysegas umgesetzt werden. Es ist jedoch schwierig, sowohl einen hohen Durchsatz von Biomasse als auch deren vollständige Verwertung zu erzielen. Beispielsweise wird in der WO 01/02513 A1 eine Vorrichtung zum Erzeugen von Pyrolysegas gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart. Bei dieser Vorrichtung ist der Vergasungsraum neben dem Brennraum von diesem beabstandet angeordnet. Am unteren Ende des Vergasungsraum ist ein mit einer Transportschnecke versehener Verbindungsgang zum Brennraum vorgesehen, durch den kohlenstoffhaltige Rückstände der Pyrolyseprodukte aus dem Vergasungsraum in den Brennraum gefördert werden. Aus der Verbrennungswirbelschicht im Brennraum wiederum wird Wirbelbettmaterial in den Vergasungsraum geführt. Diese Vorrichtung ist kompliziert und groß.The Gasification of biomass such as woodchips, wood pellets and the like is being used more frequently in recent times, for example for the supply of combined heat and power plants. To such pyrolysis plants to operate economically, must the biomass used as possible effective - that is called as fast as possible and completely - in pyrolysis gas be implemented. However, it is difficult, both high throughput biomass and their complete recovery. For example, in WO 01/02513 A1 a device for generating Pyrolysis gas according to the preamble of claim 1 discloses. In this device, the gasification room spaced apart from the combustion chamber. At the bottom The end of the gasification chamber is a provided with a screw conveyor Connecting passage to the combustion chamber provided by the carbonaceous Residues of the Pyrolysis products are conveyed from the gasification chamber into the combustion chamber. The combustion fluidized bed in the combustion chamber in turn becomes fluid bed material led into the gasification room. These Device is complicated and big.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erzeugen von Pyrolysegas zu schaffen, die einfach und bezüglich der Baugröße kompakt aufgebaut ist sowie effizient und möglichst einfach arbeitet. Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, effiziente und einfach durchzuführende Verfahren zum Erzeugen von Pyrolysegas zu schaffen.In contrast, lies The present invention is based on the object, a device to create pyrolysis gas which is simple and with respect to Size compact is constructed and works efficiently and as simply as possible. Furthermore The present invention is based on the object, efficient and easy to perform procedures to create pyrolysis gas.
Diese Aufgaben werden mit Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 bzw. 11 sowie mit Verfahren gemäß Anspruch 18 bzw. 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These Tasks are with devices according to claim 1 or 11 as well as with method according to claim 18 or 19 solved. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Da sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Vergasungsraum innerhalb des Brennraums befindet und gleichsam von diesem umschlossen ist, wird der Vergasungsraum in einfacher Weise von dem Brennraum, in dem durch Verbrennung die Temperatur zum Betreiben des Vergasungsraums erzeugt wird, beheizt. Die Biomasse, die nicht oder nicht vollständig in dem Vergasungsraum durch Pyrolyse zersetzt worden ist, wird durch den Reststoff-Auslass direkt, d.h. ohne Umweg und/oder aufwendige Fördereinrichtung, in den Brennraum geführt, wo sie zur Beheizung des Vergasungsraums verbrannt wird. Durch diesen Aufbau ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr kompakt und einfach aufgebaut.There in the device according to the invention the gasification chamber is located inside the combustion chamber and so to speak enclosed by this, the gasification room becomes easier Way of the combustion chamber, in which by combustion the temperature is generated to operate the gasification chamber, heated. The biomass, not or not completely in the gasification chamber has been decomposed by pyrolysis, is through the residue outlet directly, i. without detour and / or elaborate Conveyor, led into the combustion chamber, where it is burned to heat the gasification room. Through this Construction is the device according to the invention very compact and simple.
Eine besonders einfache Überleitung der Biomasse aus dem Vergasungsraum in den Brennraum ergibt sich, wenn das untere Ende des Vergasungsraums trichterförmig ist und den Reststoff-Auslass bildet, wodurch die Biomasse zu einem Verbrennungsrost geführt werden kann, der im Brennraum angeordnet ist. Wenn dabei an das untere Ende des Trichters ein Rohrstutzen angeformt ist, der oberhalb des Verbrennungsrosts mündet und dessen oberes und unteres Ende jeweils durch eine unabhängig voneinander betätigbare Schleuse mit kegelförmigen Schließflächen schließbar und öffenbar ist, kann die Dosierung der in den Brennraum zu fördernden Biomasse sehr einfach und sehr gut gesteuert werden.A particularly easy transition the biomass from the gasification room into the combustion chamber, when the lower end of the gasification chamber is funnel-shaped and the residue outlet, whereby the biomass to a Burn grate out can be located in the combustion chamber. When doing so to the lower end of the funnel, a pipe socket is formed, which is above the Combustion grate opens and its upper and lower ends each by one independently actuated Lock with conical closing surfaces can be closed and opened is, the dosage can be promoted to the combustion chamber Biomass is very easy and very well controlled.
Der Abzug des erzeugten Pyrolysegases kann dadurch vereinfacht und verbessert werden, wenn in dem Vergasungsraum ein Gassammelrohr angeordnet ist, außerhalb dem die Biomasse von oben zugeführt wird und dessen unteres Ende bis fast zum Trichter hinabreicht, wobei dessen oberes Ende in den Pyrolysegas-Auslass mündet bzw. diesen bildet. Eine besonders gute Durchmischung der Biomasse und damit eine besonders effiziente Vergasung kann dadurch erzielt werden, dass das Gassammelrohr ein stehender Zylinder ist, der um seine Achse gedreht wird. An dessen Außenseite ist eine sich radial und ggf. zusätzlich axial erstreckende Mitnahmeeinrichtung in Form von beispielsweise Etagenböden, Transportschnecken etc. ausgebildet. Durch die Mitnahmeeinrichtung wird die Biomasse gut zur beheizten Außenwand des Vergasungsraums geführt.Of the Deduction of the generated pyrolysis gas can be simplified and improved be, if arranged in the gasification room, a gas collection tube is, outside the biomass is supplied from above and its lower end reaches down almost to the funnel, the upper end of which opens into the pyrolysis gas outlet or this forms. A particularly good mixing of the biomass and thus a particularly efficient gasification can be achieved by that the gas collection tube is a standing cylinder, which is about its axis is turned. On the outside is a radially and possibly additionally axially extending entrainment device in the form of, for example, floors, transport screws, etc. educated. By the entrainment device, the biomass is good to the heated outside wall led the gasification room.
Es ist vorteilhaft, das Gassammelrohr durch eine Welle anzutreiben, in deren Innerem eine in das Gassammelrohr reichende Luftleitung vorgesehen ist, die im oberen Bereich des Trichterabschnitts über Lufteinlassöffnungen in den Vergasungsraum mündet. Dadurch kann einerseits die Antriebswelle gekühlt werden und andererseits die in dem Vergasungsraum herrschende Temperatur von etwa 600 bis 800 °C auf höhere Temperaturen von mehr als 900 bis 1000 °C oder sogar noch weit darüber erhöht werden, was insbesondere die Teer-Crackung ermöglicht.It is advantageous to drive the gas collection tube by a shaft, in the interior of an air line reaching into the gas collection pipe is provided in the upper area of the funnel section via air inlet openings flows into the gasification room. As a result, on the one hand, the drive shaft can be cooled and, on the other hand the prevailing in the gasification temperature of about 600 to 800 ° C on higher Temperatures of more than 900 to 1000 ° C or even far above are increased which allows in particular the tar cracking.
Zur Reinigung des Trichterabschnitts von dort abgelagerten Partikeln ist es günstig, am unteren Ende des in Rotation versetzbaren Gassammelrohrs mindestens einen Trichterabstreifer anzubringen, der am Trichterabschnitt angreift.To clean the funnel portion of particles deposited there, it is advantageous to attach at least one funnel scraper at the lower end of the rotatable gas collection tube, the at the funnel section attacks.
Um eine möglichst gute Dosierung der Biomasse im Brennraum unabhängig von dem Durchsatz der Biomasse im Vergasungsraum zu erzielen, ist es vorteilhaft, einen zusätzlichen Biomasseeinlass in den Brennraum vorzusehen.Around one possible Good dosage of biomass in the combustion chamber regardless of the throughput of To achieve biomass in the gasification room, it is advantageous to have a additional Provide biomass inlet into the combustion chamber.
Wenn eine Gasreinigungsvorrichtung zum Reinigen des Pyrolysegases vorgesehen ist, ist es hinsichtlich des Material- und Energieeinsatzes besonders effizient, ein brennbares Filtermaterial wie beispielsweise Aktivkohle zu verwenden und diese mittels einer Transportvorrichtung aus der Gasreinigungsvorrichtung in den Brennraum zu fördern, so dass das Filtermaterial bestmöglich ausgenutzt wird.If a gas cleaning device is provided for purifying the pyrolysis gas is special, in terms of material and energy use efficient, a combustible filter material such as activated carbon to use and these by means of a transport device from the Gas purifier to promote the combustion chamber, so that the filter material best possible is exploited.
Eine besonders einfache Ausgestaltung der Transportvorrichtung bei nebeneinander angeordneter Gasreinigungsvorrichtung und Brennraum kann erzielt werden, wenn die Transportvorrichtung als Rohr, vorzugsweise mit einem Gefälle zum Brennraum hin, ausgebildet ist, das vom unteren Ende der Gasreinigungsvorrichtung zum Verbrennungsrost führt. Falls das untere Ende der Gasreinigungsvorrichtung trichterförmig ausgebildet ist, braucht keine eigene Vorrichtung zum Sammeln des zu transportierenden Filtermaterials vorgesehen sein. Das gesonderte Öffnen und Verschließen des oberen und des unteren Endes eines sich unten an den Trichter anschließenden Rohrabschnitts erfolgt in vorteilhafter Weise mit einer ähnlichen Schleuse mit kegelförmigen Schließflächen, wie sie in Verbindung mit dem Transport der Biomasse vom Vergasungsraum in den Brennraum vorgesehen ist.A particularly simple embodiment of the transport device in side by side arranged gas cleaning device and combustion chamber can be achieved be when the transport device as a tube, preferably with a gradient towards the combustion chamber, formed from the lower end of the gas purification device leads to the combustion grate. If the lower end of the gas cleaning device funnel-shaped is does not need its own device for collecting the transported Filter material may be provided. The separate opening and closing of the upper and lower ends of a pipe section adjoining the hopper at the bottom takes place in an advantageous manner with a similar lock with conical closing surfaces, such as they in connection with the transport of biomass from the gasification room is provided in the combustion chamber.
Die Gasreinigungsvorrichtung ist selbstreinigend, wenn sie nach Maßgabe von Anspruch 16 ausgestaltet ist. Bei Ausgestaltung gemäß Anspruch 17 kann das Gas ferner mittels eines Fluids gekühlt werden. Eine derartige Gasreinigungsvorrichtung kann unabhängig von der Pyrolyse und unabhängig von der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch zur Behandlung anderer Gase eingesetzt werden.The Gas purifier is self-cleaning when used in accordance with Claim 16 is configured. In the embodiment according to claim 17, the gas can also be cooled by means of a fluid. Such Gas purification device can be independent of the pyrolysis and regardless of the Device according to the invention also be used for the treatment of other gases.
Weitere Vorteile, Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung anhand der nicht maßstabsgetreuen und nicht als beschränkend anzusehenden Zeichnungen.Further Advantages, features and peculiarities of the invention arise from the following detailed Description of advantageous embodiments of the invention with reference to the not to scale and not as restrictive to be viewed drawings.
Es zeigen:It demonstrate:
In
An
der Außenwand
des Gassammelrohrs
Der
Trichterabschnitt
Um
den Fluss der Reststoffe aus dem Vergasungsraum
Die
von oben eintretende Biomasse
Eine
Vorerwärmung
der im Vorratsbehälter gelagerten
und dann in der Transportschnecke
Das
Pyrolysegas
Die
Prallbleche
In
der Regel wird das Pyrolysegas
Wie
erwähnt,
durchströmt
das Pyrolysegas
Bei
herkömmlichen
Gasreinigern wird die Aktivkohle nach deren Verwendung, wie vollständig und/oder
effizient diese auch immer sei, aus dem Gasreiniger entnommen. Bei
der Gasreinigungsvorrichtung
Die
vorstehend beschriebene Vorrichtung kann mit sehr geringem Platzbedarf
gebaut werden. So weist gemäß einer
bevorzugten, sehr kompakten Ausführungsform
das Gassammelrohr
Durch
die beiden Doppelschleusen
Unterhalb
des Verbrennungsrosts
Um
die gewünschten
bzw. erforderlichen Druckverhältnisse
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise Einzelheiten des Vergasungs- und des Brennraums sowie der Gasreinigungsvorrichtung, der Transporteinrichtung und der Schleusen, oder andere konstruktive Besonderheiten sowie die Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Gasreinigungsvorrichtung, auch bei anderen Ausführungsformen vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet.It It should be noted that with reference to individual embodiments described features of the invention, such as details of Gasification and combustion chamber and the gas purification device, the transport device and the locks, or other constructive Special features and possible uses of the gas cleaning device according to the invention, also in other embodiments can be present except if otherwise stated or for technical reasons forbids itself.
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