DE102010033646B4 - Verfahren und Schachtvergaser zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff in einem vorzugsweise als absteigender Festbettreaktor ausgebildeten Schachtvergaser, wobei der Brennstoff dem Schachtvergaser zugeführt wird, wobei der Brennstoff in einer Entgasungszone des Schachtvergasers unter Zufuhr eines Oxidationsmittels von außen entgast und das so gebildete Pyrolysegas aus der Entgasungszone einer innerhalb eines Vergaserschachts des Schachtvergasers angeordneten und von der Entgasungszone getrennten Oxidationszone zugeführt wird, wobei die Oxidationszone gebildet wird innerhalb einer Oxidationskammer, der das Pyrolysegas über Pyrolysegasöffnungen zugeführt wird, wobei das Pyrolysegas in der Oxidationszone durch Zufuhr eines Oxidationsmittels zumindest partiell oxidiert und thermisch gecrackt wird, wobei das Abgas aus der Oxidationskammer in einer der Oxidationskammer nachgeschalteten Reduktionszone durch den in der Entgasungszone gebildeten Koks unter Wärmeentzug zu einem Brenngas reduziert wird, und wobei, vorzugsweise, der in der Entgasungszone gebildete Reduktionskoks unter Umgehung der Oxidationskammer der Reduktionszone zugeführt wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen Schachtvergaser zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff insbesondere ausgebildet zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, mit einem Vergaserschacht und einer im Bereich einer Entgasungszone des Vergaserschachts angeordneten Oxidationskammer, wobei die Oxidationskammer mit einer Oxidationsmittel-Zuleitung verbunden ist und Pyrolysegasöffnungen für die Zufuhr von Pyrolysegasen aus der Entgasungszone in die Oxidationskammer aufweist.
- Aus der
DE 102 58 640 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff bekannt, wobei das Vergasungsgut in einen Festbettreaktor eingebracht wird und im Festbettreaktor eine autotherme Teilvergasung des eingesetzten Vergasungsgutes im Festbett erfolgt. Als Vergasungsmittel wird Luft mittels Düsen in mittlerer Höhe der Brennstoffschüttung eingebracht. Das sich bildende Vergasungsgas wird in zwei Gasteilströme aufgespalten und nach oben im Gegenstromverfahren und nach unten im Gleichstromverfahren abgeführt. Der nach oben abgeführte Gasteilstrom durchströmt den oberen Teil der Brennstoffschüttung. Das so geführte Gas gibt seine fühlbare Wärme an die Brennstoffschüttung ab und trocknet und pyrolysiert diese dadurch. Anschließend wird der teer- und wasserdampfbeladene, sowie abgekühlte Gasteilstrom in einer außerhalb des Vergaserschachts angeordneten Oxidationskammer als zweiter Verfahrensstufe der Vergasungsanlage durch Zugabe von Verbrennungsluft unterstöchiometrisch oxidiert, so dass langkettige Kohlenwasserstoffverbindungen neben dem Angriff und der Zerstörung durch Sauerstoff und Wasserdampf insbesondere auch der thermischen Zerstörung unterliegen. Die Oxidationskammer ist so ausgelegt, dass die Verweildauer typischerweise kleiner oder gleich 1 s beträgt. Der nach unten abgeführte Gasteilstrom soll sich ebenfalls durch sehr geringe Teerfrachten auszeichnen, was durch die Prozessführung im Festbettreaktor hervorgerufen sein soll. Im Bereich der Luftdüsen des Fettbettreaktors soll sich demnach nur noch Koks des entgasten Brennstoffs befinden, da der aufsteigende Gasteilstrom den Brennstoff bereits pyrolysiert hat und in der Oxidationszone des Festbettreaktors innerhalb der Brennstoffschüttung zudem sehr hohe Temperaturen herrschen. - Der nach unten abgeführte Gasteilstrom dient gleichzeitig als Transportmedium für den in einem separaten nachgeschalteten Reduktionsreaktor benötigten Reduktionskoks. Der Reduktionskoks entstammt der Koksschüttung im unteren Teil des Festbettreaktors und wird pneumatisch von dem Festbettreaktor in den Reduktionsreaktor gefördert, wobei der pneumatische Transport durch die Zuführung der Abgase aus der Oxidationskammer zu dem nach unten abgeführten koksführenden Gasteilstrom unterstützt wird. In dem als Wirbelschicht ausgebildeten Reduktionsreaktor als dritter Verfahrensstufe reagiert das einströmende und koksführende Gas mit dem vorhandenen Reduktionskoks unter Bildung brennbarer Gasbestandteile, Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Dabei wird der Reduktionskoks aufgezehrt. Die erforderliche Energie entstammt der fühlbaren Wärme des Gases, welches sich infolge der Reduktionsreaktion abkühlt. Das somit erzeugte Rohgas dient zur Verwendung in Wärmekraftmaschinen.
- Von Nachteil bei dem aus der
DE 102 58 640 A1 bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung ist jedoch, dass durch die Anordnung der zur Behandlung des nach oben abgeführten Gasteilstroms vorgesehenen Oxidationskammer außerhalb von dem Vergaserschacht ein großer Teil der bei der Oxidation des Gasteilstroms in der Oxidationskammer freigesetzte Wärmemenge durch Wärmeleitung und Abstrahlung nach außen in die Umgebung abgegeben wird. Durch die Wärmeverluste an die Umgebung kommt es zu einer Verringerung des energetischen Gesamtwirkungsgrades bei der Erzeugung von Brenngas aus festen Brennstoffen mit dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung. Aufgrund der getrennten Anordnung von Festbettreaktor, Oxidationskammer und Reduktionsreaktor weist die bekannte Vorrichtung darüber hinaus einen wenig kompakten Aufbau auf, wobei insbesondere der pneumatische Transport des Kokses aus dem Festbettreaktor in den Reduktionsreaktor verfahrenstechnisch aufwendig ist und zu Problemen führen kann. - Aus der
EP 1 865 046 A1 ist ein weiterentwickeltes Verfahren und eine weiterentwickelte Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist einen als absteigenden Festbettvergaser ausgebildeten Schachtvergaser auf, wobei in einem Vergaserschacht eine zentrale Oxidationskammer angeordnet ist, die von einer Entgasungszone getrennt ist und der in der Entgasungszone erzeugtes Pyrolysegas zugeführt wird. Mit der Oxidationskammer ist eine Oxidationsmittel-Zuleitung verbunden, über die der Oxidationskammer ein Oxidationsmittel zugeführt wird, unter dessen Einwirkung eine partielle Oxidation und ein thermisches Cracken des Pyrolysegases erfolgt. Unterhalb der Oxidationskammer ist eine Reduktionsstufe angeordnet, die das Abgas aus der Oxidationskammer aufnimmt und der bei der Pyrolysegaserzeugung anfallender Reduktionskoks aus der Entgasungszone direkt und unter Umgehung der Oxidationskammer zugeführt wird. Der der Entgasungszone zugeführte Luftstrom kann über mehrere Düsenebenen aufgegeben werden, wobei der über die untere Düsenebene zugeführte Luftstrom zur Erzeugung eines teerarmen Brenngases dienen soll, das eine Barriere für im Bereich der oberen Düsenebene gebildetes Pyrolysegas bildet. An die Reduktionszone schließt sich nach unten eine weitere Vergasungszone an, in welcher Restkoks aus der Reduktionszone durch Zufuhr von Vergasungsmittel in der als Gegenstromvergaser betriebenen Vergasungszone weitgehend vergast wird. Die weitere Vergasungszone ist durch einen beweglichen Rost begrenzt, über den die sich bei der Vergasung ergebene Asche bei geringem Glühverlust abgeschieden wird. - Durch Integration der Oxidationskammer in den Schachtvergaser wird die Oxidationsstufe mit einem staubarmen Pyrolysegas beaufschlagt und kann mit einer vergleichsweise niedrigen Oxidationstemperatur betrieben werden, was auch eine niedrige Gaseintrittstemperatur in die Reduktionsstufe gestattet, wenig Reduktionskoks benötigt und einen einfachen Transport des unzerkleinerten Reduktionskokses aus der Entgasungszone in die Reduktionszone ermöglicht.
- In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass das mit dem aus der
EP 1 865 046 A1 bekannten Schachtvergaser erzeugte Brenngas zum Teil hohe Teerkonzentrationen aufweist. Im Übrigen ist die Brenngaserzeugung prozesstechnisch instabil, was einen kontinuierlichen Betrieb des Schachtvergasers nahezu unmöglich macht. - Aus der
DE 20 2004 011 213 U1 ist ein Gleichstromvergaser mit einem Füllschacht zur Aufnahme von Holz oder einem anderen organischen Brennstoff bekannt, an den sich eine Brennkammer anschließt, wobei sich während der Vergasung in der Brennkammer ein Glutbett ausbildet, welches zumindest teilweise auf einem Rost ruht. Das Produkt wird durch den Rost hindurch abgeführt, wobei die Brennkammer in der Höhe des Glutbetts mindestens eine Lufteintrittsöffnung aufweist, durch die Umgebungsluft oder Sauerstoff in das Glutbett gelangt. Im heißen Glutbett ist mindestens ein Hohlraum ausgebildet, in den die aus der Lufteintrittsöffnung kommende Umgebungsluft oder der Sauerstoff geleitet wird und in den aus dem Holz oder dem organischen Brennstoff austretendes Gas hineingelangt. Dies soll im Ergebnis zu einem Abbau der Teeranteile im Produktgas führen. - Aus der
EP 1 248 828 B1 ist ein Vergaser bekannt, der von oben nach unten eine Trocknungs- und Entgasungszone, eine Pyrolysezone, eine Oxidationszone und eine Reduktionszone aufweist. Der Oxidationszone wird Luft von oben zugeführt. Pyrolysegase aus der Pyrolysezone strömen ebenfalls von oben in die Oxidationszone ein. - Aus der
CA 2 306 889 A1 und derEP 0 278 357 A2 sind Vergaser bekannt, die jeweils eine Oxidationskammer mit einem Einbauteil aufweisen, das eine Strömungsleitfunktion erfüllt. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und einen Schachtvergaser jeweils der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mit denen eine einfache und wirtschaftliche Erzeugung Von teerarmen und staubfreien Brenngasen durch mehrstufige Vergasung von festen Brennstoffen möglich ist, wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Schachtvergaser durch eine höhere prozesstechnische Stabilität auszeichnen und verbesserte Betriebsparameter aufweisen sollen. Das erzeugte Brenngas soll einen hohen Heizwert aufweisen und eine einfache Verwendung in Wärmekraftmaschinen zulassen. Schließlich soll der erfindungsgemäße Schachtvergaser und die erfindungsgemäße Vorrichtung eine weitgehend abwasserfreie Erzeugung von Brenngasen durch mehrstufige Vergasung von festen Brennstoffen zulassen.
- Die vorgenannten Aufgaben sind mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Patentansprüchen genannt.
- Erfindungsgemäß ist bei dem Verfahren, dass das Pyrolysegas zur Verlängerung der Verweilzeit in der Oxidationskammer an wenigstens einem Einbauteil der Oxidationskammer mit Strömungsleitfunktion umgelenkt wird. Durch die Umlenkung des Pyrolysegases in der Oxidationskammer kann die Verweilzeit entsprechend verlängert werden, was zu einer vollständigen Umsetzung bzw. zu einem vollständigen Abbau von unerwünschten, langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen durch (partielle) Oxidation und thermisches Cracken führt. Durch die verlängerte Verweilzeit lassen sich höhere Temperaturen in der Oxidationskammer erreichen, was neben den geringen Teerfrachten auch zu einer Wasserspaltung in der Oxidationskammer führt. Vorrichtungsgemäß weist der erfindungsgemäße Schachtvergaser dementsprechend wenigstens ein Einbauteil in der Oxidationskammer auf, das zur Umlenkung der Pyrolysegase nach dem Eintritt in die Oxidationskammer und zur Verlängerung der Verweilzeit in der Oxidationskammer ausgebildet ist. Das Einbauteil hat eine Strömungsleitfunktion, bei der das Pyrolysegas nach dem Eintritt in die Oxidationskammer nach oben in Richtung zum oberen Ende der Oxidationskammer umgelenkt wird.
- Durch das Einbauteil bzw. die Einbauten in der Oxidationskammer soll vorzugsweise eine Verlängerung der Verweilzeit auf 1 bis 7 sec., vorzugsweise zwischen 2 bis 5 sec., erreicht werden, wobei die Verweilzeit bezogen wird auf den Gesamtvolumenstrom gebildet aus dem der Oxidationskammer zugeführten Pyrolysegasstrom und dem der Oxidationskammer zugeführten Oxidationsmittelstrom im Verhältnis zum Volumen der Oxidationszone innerhalb der Oxidationskammer.
- Zur Lösung der oben genannten Aufgaben ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in der Oxidationskammer ein steter Unterdruck (gegenüber Normaldruck) zwischen 5 bis 1.000 Pa eingestellt wird. Durch den in der Oxidationskammer erzeugten Unterdruck wird sichergestellt, dass die im Bereich der Entgasungszone erzeugten Reduktionsgase stets weitgehend vollständig in die Oxidationskammer abgesaugt werden, so dass die Menge der in der Oxidationskammer umgesetzten bzw. abgebauten Kohlenwasserstoffverbindungen zunimmt, was zu höheren Temperaturen in der Oxidationskammer und zu einer verstärkten thermischen Wasserspaltung führt. Dies ermöglicht eine weitgehend abwasserfreie Herstellung von Brenngasen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Schachtvergaser.
- Der erfindungsgemäße Vergaser weist dementsprechend wenigstens eine Unterdruckmessstelle in der Oxidationsmittel-Zuleitung vor dem Eintritt in die Oxidationskammer auf, so dass in einfacher Weise in Abhängigkeit von dem gemessenen Druck in der Oxidationsmittel-Zuleitung die Menge des der Oxidationskammer zugeführten Oxidationsmittels erhöht oder verringert werden kann, um ein bestimmtes Unterdruckniveau in der Oxidationskammer sicherzustellen.
- Um einen prozesstechnisch stabilen Betrieb bei der Vergasung fester Brennstoffe sicherzustellen und damit den kontinuierlichen Betrieb des Schachtvergasers, kann vorgesehen sein, dass das Brenngas im Bereich der Reduktionszone abgesaugt und anschließend in einer Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise in einem Motor oder in einer Brennkammer einer Gasturbine, verbrannt wird, wobei eine Steuerung oder Regelung der dem Schachtvergaser zugeführten Oxidationsmittelströme und des aus dem Schachtvergaser abgesaugten Brenngasstroms in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Leistung der Verbrennungskraftmaschine erfolgt. Im Ergebnis ist eine Tempomatsteuerung vorgesehen, wobei die Leistung der zum Absaugen des Brenngases oder für die Zufuhr der Oxidationsmittelströme zur Entgasungszone vorgesehenen Gebläse in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf der Wärmekraftmaschine gesteuert bzw. geregelt wird. Entsprechend ist eine Steuerung bzw. Regelung auch in Abhängigkeit vom Heizwert des erzeugten Brenngases möglich.
- Zur Sicherstellung hoher Temperaturen in der Oxidationskammer kann die Oxidationskammer im Bereich unterhalb der Pyrolysegasöffnungen, die vorzugsweise in einem Bereich unterhalb von der Entgasungszone des Schachtvergasers angeordnet sind, was letztlich durch die Größe und Anordnung der Oxidationskammer in dem Schachtvergaser festgelegt wird, eine vorzugsweise innen liegende, d. h. auf der Gasseite liegende, Isolierschicht aufweisen.
- Um Wärme für den Reduktionsprozess in der Reduktionszone des Schachtvergasers bereitzustellen, kann im Bereich unterhalb der Reduktionszone eine weitere Vergasungszone vorgesehen sein, die auch als Restkoksvergasungszone bezeichnet wird und die mit zusätzlicher Luft als Gegenstromvergaser betrieben wird. Die zusätzliche Luft kann als Unterluft über einen Einlassstutzen des Schachtvergasers zugeführt werden, der unterhalb eines beweglichen Rosts angeordnet ist. Somit ist eine Totaloxidation des Restkohlenstoffanteils erreichbar. Der Rost kann erfindungsgemäß als drehbarer Pyramidenrost ausgebildet sein, wobei der Pyramidenrost durch in radialer Richtung bereichsweise überlappende und in axialer Richtung voneinander beanstandete Ringabschnitte gebildet wird. Dadurch werden eine gleichmäßige Luftzufuhr über die Ringspalte zur Reduktionszone und gleichzeitig das Abrutschen von Asche in den Bereich unterhalb des Pyramidenrostes gewährleistet. Die Asche rutscht dabei aufgrund der Pyramidenform des Rostes in radialer Richtung nach außen und kann in einfacher Weise aus dem Vergaser abgezogen werden.
- Die vorgenannten Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie die nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung können realisiert werden, auch wenn dies nicht im einzelnen beschrieben ist. Hier kann jedem beschriebenen Merkmal oder Aspekt eigenerfinderische Bedeutung zukommen. Weitere Vorteile, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schachtvergasers, -
2 eine Oxidationskammer des in1 dargestellten Schachtvergasers in einer ersten Seitenansicht, -
3 eine Oxidationskammer des in1 dargestellten Schachtvergasers in einer zweiten Seitenansicht, -
4 eine Querschnittsansicht eines Pyramidenrostes des in1 dargestellten Schachtvergasers und -
5 eine Teilansicht auf den in4 dargestellten Pyramidenrost von oben. -
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schachtvergaser1 , der als absteigender Festbettvergaser ausgebildet ist und einen aufrecht stehenden zylindrischen Vergaserschacht2 aufweist. Im wesentlich entspricht der dargestellte und beschriebene Schachtvergaser1 dem aus derEP 1 865 046 A1 beschriebenen Schachtvergaser. Der in1 dargestellte Schachtvergaser ist jedoch nicht auf die Merkmale des aus der EP 1 865 046 A1 bekannten Schachtvergasers beschränkt. - Dem in
1 dargestellten Schachtvergaser1 wird über ein Schleusensystem3 ein fester Brennstoff von oben zugeführt. Dabei kann es sich um Holz, Kohle oder andere holzartige Biomassen handeln. Auch Stroh kann als Biomasse eingesetzt werden. Der zugeführte Brennstoff wird in zerkleinerter Form zugeführt. - Am Umfang des Vergaserschachts
2 befindet sich ein Düsensystem, das wenigstens eine oder mehrere Düsenebenen umfassen kann, die eine Vielzahl von über den Umfang des Vergaserschachts2 verteilte Düsen4 aufweisen, die über einen Ringknal5 mit einem Oxidationsmittelstrom6 , bei dem es sich um Frischluft handeln kann, beschickt werden. Hierzu ist ein Gebläse7 vorgesehen. Durch jede der Düsen4 wird ein Teilstrom der für eine autotherme Teilvergasung des Brennstoffs benötigten Luft in den Vergaserschacht2 über Einlassstutzen8 eingeleitet. Es versteht sich, dass auch lediglich ein Ringkanal5 oder auch mehr als zwei Ringkanäle5 vorgesehen sein können. - In der Brennstoffschüttung findet durch partielle Oxidation eine Wärmeentwicklung statt, die in der Folge während einer vorgegebenen Verweildauer in einer Entgasungszone
9 eine Entgasung des Brennstoffes10 bewirkt. Das hierbei in der Entgasungszone9 gebildete Pyrolysegas ist reich an langkettigen Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf. Das so gebildete Pyrolysegas11 wird aus der Entgasungszone9 einer innerhalb des Vergaserschachts2 angeordneten und von der Entgasungszone9 getrennten Oxidationszone12 zugeführt, wobei die Oxidationszone12 gebildet wird innerhalb einer Oxidationskammer13 , der das Pyrolysegas11 über Pyrolysegasöffnungen14 in einer Außenwandung15 der Oxidationskammer13 zugeführt wird. In der Oxidationszone12 erfolgt durch Zufuhr eines Oxidationsmittelstroms16 eine zumindest partielle Oxidation der Pyrolysegase11 , wobei die Pyrolysegase11 auch thermisch gecrackt werden. Die Zufuhr des Oxidationsmittelstroms16 erfolgt über eine Oxidationsmittel-Zuleitung17 mit einem Gebläse18 . - Die Außenwandung
15 der Oxidationskammer13 weist einen zylindrischen mittleren Abschnitt auf, der nach oben durch einen konischen Teil19 und nach unten durch einen weiteren konischen Teil20 begrenzt wird. Der obere konische Teil19 ist geschlossen und wird durchsetzt von der Oxidationsmittel-Zuleitung17 . Der konische Teil20 ist nach unten offen, so dass Abgas21 aus der Oxidationskammer13 austritt und in einer der Oxidationskammer13 nachgeschalteten Reduktionszone22 durch den in der Entgasungszone9 gebildeten Koks unter Wärmeentzug zu einem Brenngasstrom23 reduziert wird, der mit einem Gebläse24 aus dem Schachtvergaser1 abgesaugt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform gelangt der in der Entgasungszone9 gebildete Reduktionskoks unter Umgehung der Oxidationskammer13 zur Reduktionszone22 , so wie dies in derEP 1 865 046 A1 beschrieben ist. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Reduktionskoks zumindest zum Teil durch die Oxidationskammer13 zur Reduktionszone22 geführt wird. - Die Reduktionszone
22 wird durch einen Rost25 begrenzt, der beweglich und insbesondere als Drehrost ausgebildet ist und durch den die beim Reduktionsvorgang entstehende Asche von der Reduktionszone22 abgetrennt und über eine Austrittsöffnung26 abgeführt wird. Zum Antrieb des Rostes25 ist ein nicht dargestellter Elektrogetriebemotor vorgesehen. Der Rost25 kann höhenverstellbar angeordnet sein. - Nachfolgend werden insbesondere die Unterschiede zwischen dem in
1 dargestellten Schachtvergaser1 und dem aus derEP 1 865 046 A1 bekannten Schachtvergaser hervorgehoben, wobei die nachfolgend beschriebenen Merkmale jeweils Aspekte darstellen, denen eigenerfinderische Bedeutung zukommen kann, auch wenn dies nicht im einzelnen beschrieben ist. - Zur Verlängerung der Verweilzeit des Pyrolysegases
11 bzw. des Gasgemisches gebildet aus dem Pyrolysegas11 und dem Oxidationsmittelstrom16 ist in der Oxidationskammer13 wenigstens ein Einbauteil27 vorgesehen, das eine Strömungsleitfunktion erfüllt. Durch Verlängerung der Verweilzeit in der Oxidationskammer13 kann der Umsatz von langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen erhöht werden, so dass ein sehr teerarmes Abgas21 aus der Oxidationskammer13 austritt. - Durch eine entsprechende Ausbildung der Einbauten bzw. des Einbauteils
27 in der Oxidationskammer13 kann die Verweilzeit, bezogen auf den (Gesamt-)Volumenstrom gebildet aus dem der Oxidationskammer13 zugeführten Pyrolysegasstrom und dem der Oxidationskammer13 zugeführten Oxidationsmittelstrom16 und bezogen auf das Volumen der Oxidationszone12 im Inneren des Einbauteils27 zwischen 1 bis 7 sec., vorzugsweise zwischen 2 bis 5 sec., betragen. Durch diesen Aspekt der Erfindung wird ein nahezu vollständiger Umsatz der langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen gewährleistet. - Bei dem dargestellten Schachtvergaser
1 ist als weiterer Aspekt vorgesehen, dass das Pyrolysegas11 nach dem Eintritt in die Oxidationskammer13 nach oben in Richtung zum oberen Ende der Oxidationskammer13 bzw. in Richtung zu dem konischen Teil19 umgelenkt wird. Anschließend kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Pyrolysegas11 in einem Bereich28 im konischen Teil19 der Oxidationskammer13 oberhalb von der Eintrittsstelle29 des Oxidationsmittelstroms16 in die Oxidationskammer13 geleitet und anschließend in Richtung zur Eintrittsstelle29 umgelenkt wird. Das Pyrolysegas11 tritt dann im Bereich der Einirittsstelle29 mit dem Oxidationsmittel in Kontakt, so dass es zu einer vorzugsweise unterstöchiometrischen Verbrennung des Pyrolysegases11 in der Oxidationszone12 kommt. Eine gleichmäßige Verbrennung wird gefördert durch die konzentrische Anordnung der Oxidationsmittel-Zuleitung17 zur Längsachse30 des Schachtvergasers1 . Nicht dargestellt ist, dass eine Mischkammer an der Austrittsöffnung der Oxidationsmittel-Zuleitung17 vorgesehen sein kann, in der das Pyrolysegas11 und der Oxidationsmittelstrom16 miteinander vermischt werden können. - Im Ergebnis wird das Pyrolysegas
11 von oben mit der gleichen Strömungsrichtung wie der Oxidationsmittelstrom16 der Oxidationszone12 zugeführt, wobei für eine Oxidation des Pyrolysegases11 im wesentlichen der gesamte Längenabschnitt von der Austrittsöffnung der Oxidationsmittel-Zuleitung17 bis zum unteren Ende des konischen Teils20 der Oxidationskammer13 zur Verfügung steht. - Ein weiterer Aspekt betrifft die Ausbildung des Einbauteils
27 . Vorzugsweise wird durch das Einbauteil27 ein von einem Oxidationsraum31 , der die Oxidationszone12 bildet, getrennter Gasleitraum32 für das Pyrolysegas11 gebildet. Das Einbauteil27 ist lediglich nach oben und nach unten hin geöffnet ist, so dass der Gasleitraum32 am oberen Ende der Oxidationskammer13 oberhalb der Austrittsöffnung der Oxidationsmittel-Zuleitung17 an den Oxidationsraum12 angrenzt bzw. in den Oxidationsraum12 übergeht. Ein Ende der Oxidationsmittel-Zuleitung17 ist von oben durch den Gasleitraum32 hindurch in den Oxidationsraum12 geführt, wobei, vorzugsweise, die Austrittsöffnung der Oxidationsmittel-Zuleitung17 lediglich geringfügig von dem oberen stirnseitigen Rand33 des Einbauteils27 beabstandet ist. Hier kann vorgesehen sein, dass sich die Oxidationsmittel-Zuleitung17 lediglich 5 bis 7 cm weit in die Oxidationskammer13 erstreckt, wobei dann, weiter vorzugsweise, die Austrittsöffnung der Oxidationsmittel-Zuleitung17 lediglich 1 bis 3 cm vom oberen Rand33 des Einbauteils27 beabstandet ist. Der obere Rand33 kennzeichnet den Übergang des Gasleitraums32 zum Oxidationsraum31 . - Als weiterer Aspekt kann der Schachtvergaser
1 ein kegelstumpfförmig gebogenes Leitblech aufweisen, das das Einbauteil27 bildet, wobei durch das Leitblech ein innenliegender konisch nach oben zulaufender Oxidationsraum31 gebildet wird. Der Gasleitraum32 wird dann nach außen durch den zylinderförmigen Abschnitt und dem konischen oberen Teil19 der Außenwandung15 und in radialer Richtung nach innen durch das Leitblech begrenzt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Pyrolysegase11 nach dem Eintritt in die Oxidationskammer3 in jedem Fall im Gasleitraum32 umgelenkt werden, bevor sie nach der Umlenkung in den Oxidationsraum31 eintreten und im Oxidationsraum31 mit dem Oxidationsmittel verbrannt werden. Dies trägt zu einer stärkeren Aufheizung der Pyrolysegase11 nach dem Eintritt in die Oxidationskammer13 bei, was zu höheren Temperaturen bei der Verbrennung und zu einem vollständigen Umsatz der unerwünschten langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen in der Oxidationszone12 führt. - Um eine weitgehend vollständige Erfassung von Pyrolysegasen
11 zu gewährleisten, treten die Pyrolysegase11 vorzugsweise im Bereich der unteren Grenze der Entgasungszone oder im Bereich unterhalb der Entgasungszone9 in die Oxidationskammer13 ein. Die untere Grenze der Entgasungszone9 ist durch eine Strichlinie34 in1 schematisch angedeutet und wird festgelegt durch den Strömungsweg des über die Düsen4 zugeführten Oxidationsmittelstroms6 . Die Entgasungszone9 wird nach unten begrenzt durch die Höhenlage, auf der dem Brennstoff Luft oder ein anderes Oxidationsmittel von außen zugeführt wird. Durch Anordnung der Pyrolysegasöffnungen14 unterhalb von der Entgasungszone9 oder auf gleicher Höhe wird sichergestellt, dass alle Gase weitgehend erfasst und in die Oxidationskammer13 einströmen können. Dies führt zu einer größeren Wärmefreisetzung in der Oxidationskammer13 bei der (partiellen) Oxidation der Pyrolysegase11 . Es versteht sich, dass die Pyrolysegasöffnungen14 dementsprechend höher oder tiefer in der Außenwandung15 der Oxidationskammer13 angeordnet sein müssen, wobei die Höhenlage der unteren Grenze der Entgasungszone9 durch Art und Stückigkeit des Brennstoffs4 sowie durch die Betriebsführung des Schachtvergasers1 , d. h. durch die zu- und abgeführten Gasströme und die zugeführte Brennstoffmenge, (mit)bestimmt wird. - Pyrolysegasöffnungen
14 sind vorzugsweise lediglich im Bereich des Gasleitraums32 vorgesehen, so dass der Oxidationsraum31 keine unmittelbare Öffnung zur Entgasungszone9 aufweist. Die Pyrolysegase11 strömen somit in jedem Fall zunächst in den Gasleitraum32 ein, in dem sie anschließend umgelenkt und dabei aufgeheizt werden. Wie sich insbesondere aus den2 und3 ergibt, können nebeneinander liegende und in axialer Richtung als Langlöcher ausgebildete Pyrolysegasöffnungen14 über den Umfang der Pyrolysekammer13 verteilt angeordnet sein. Durch die Langlöcher wird eine ausreichend hohe Stabilität der Oxidationskammer13 gegen Zugbelastung nach unten gewährleistet. Das Öffnungsverhältnis kann wenigstens 40%, vorzugsweise 50% oder mehr betragen, bezogen auf den Anteil der gebeten Durchtrittsbereiche an dem Gesamtflächenanteil eines streifenförmigen, die Pyrolysegasöffnungen aufweisenden Außenwandabschnitts35 der Oxidationskammer13 , der schematisch in2 dargestellt ist. - Die Pyrolysegasöffnungen
14 sind vorzugsweise unterhalb von der Mittelquerachse36 der Oxidationskammer13 vorgesehen, weiter vorzugsweise im unteren Drittel der Oxidationskammer13 . Dadurch wird eine ausreichend lange Verweilzeit der Pyrolysegase11 in dem Gasleitraum32 sichergestellt. - Durch konstruktive Auslegung der Oxidationskammer
13 und durch eine entsprechende Betriebsführung bzw. Steuerung und Regelung der dem Schachtvergaser1 zugeführten und abgeführten Gasströme bzw. Feststoffmengen wird eine Temperatur in der Oxidationszone12 von vorzugsweise wenigstens 1.100°C bis 1.400°C, weiter vorzugsweise zwischen 1.200°C bis 1.300°C, erreicht. Die Temperatur in der Oxidationszone12 ist insbesondere durch Steuerung der Zufuhr des Oxidationsmittelstroms16 in die Oxidationskammer3 und durch die Verweilzeit der Gase in der Oxidationskammer3 beeinflussbar. Die Temperatur an der Außenseite der Außenwandung15 kann im Bereich des konischen Teils20 ca. 900°C bis 1.100°C, vorzugsweise ca. 1.000°C, betragen. Durch das hohe Temperaturniveau in der Oxidationskammer13 können ein nahezu teerfreies Abgas21 erzeugt und die Wasserspaltung begünstigt werden. Die Temperatur des Brenngases beim Austritt aus dem Schachtvergaser1 beträgt zwischen 750°C bis 850°C. - Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft den Betrieb der Oxidationskammer
13 bei Unterdruck (gegenüber Normaldruck) von vorzugsweise 5 bis 1.000 Pa. Der Unterdruck in der Oxidationskammer13 wird durch Absaugen des Brenngasstroms23 mit dem Gebläse24 erzeugt, wobei aufgrund des in der Koksschüttung herrschenden Strömungswiderstandes für das Pyrolysegas11 dieses vorzugsweise durch die Pyrolysegasöffnungen14 in die Oxidationskammer13 einströmt, welche einen nur vernachlässigbaren Strömungswiderstand aufweist. Dabei erzeugt das Gebläse24 einen Unterdruck (gegenüber Normaldruck) von ca. 1.500 bis 3.000 Pa, wobei die vorgenannten Werte nicht beschränkend sind. Durch eine Brenngasabsaugung unterhalb von der Oxidationskammer13 im Bereich der Reduktionszone22 und die entsprechende Einstellung des Oxidationsmittelstroms16 , der der Oxidationskammer13 zugeführt wird, und der Oxidationsmittelströme6 , die der Entgasungszone9 zugeführt werden, kann ein steter Unterdruck in der Oxidationszone12 gewährleistet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Pyrolysegase11 weitgehend vollständig aus der Entgasungszone9 in die Oxidationskammer13 abgesaugt werden. Dies führt zu höheren Temperaturen in der Oxidationskammer13 und damit zu einem sehr wirkungsvollen Teerabbau. - In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise eine automatische Steuerung oder Regelung des der Oxidationskammer
13 zugeführten Oxidationsmittelstroms16 in Abhängigkeit vom Druckniveau in der Oxidationskammer13 vorgesehen. Der Druck des Oxidationsmittels in der zur Oxidationskammer13 führenden Oxidationsmittel-Zuleitung17 kann vor dem Eintritt in die Oxidationskammer13 gemessen werden, wobei in Abhängigkeit von dem Druckniveau der Volumenstrom des Oxidationsmittels gesteuert und/oder geregelt wird. Vorrichtungsgemäß weist der Schachtvergaser1 als einen weiteren Aspekt eine Unterdruckmessstelle37 in der Oxidationsmittel-Zuleitung17 vor dem Eintritt in die Oxidationskammer13 auf. - Nicht im einzelnen dargestellt ist, dass die Oxidationskammer
13 im Bereich unterhalb der Pyrolysegasöffnungen14 bzw. unterhalb der unteren Grenze der Entgasungszone9 isoliert sein kann, um eine Wärmeabstrahlung nach außen möglichst zu verringern und ein hohes Temperaturniveau im Inneren der Oxidationszone12 zu gewährleisten. Hier kann eine innen liegende Isolierschicht aus einem keramischen Material im Bereich des zylindrischen Wandabschnitts und im Bereich des unteren konischen Teils20 der Außenwandung15 vorgesehen sein. - Der Brenngasstrom
23 kann vorzugsweise im Bereich der Reduktionszone22 abgesaugt und anschließend in einer Verbrennungskraftmaschine verbrannt werden. Hierbei kann eine Steuerung oder Regelung der dem Schachtvergaser1 zugeführten Oxidationsmittelströme6 und des aus dem Schachtvergaser1 abgesaugten Brenngasstroms23 in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Leistung der Verbrennungskraftmaschine erfolgen. Die Steuerung oder Regelung umfasst vorzugsweise auch einen weiteren Oxidationsmittelstrom38 , der mit einem Gebläse39 unterhalb des Rostes25 zugeführt wird und durch den Rost25 nach oben in die Reduktionszone22 aufsteigt. Dies führt zur Ausbildung einer Restkoksvergasungszone40 unterhalb der Reduktionszone22 oberhalb von dem Rost25 . Die Absaugleistung des Absauggebläses24 wird im Ergebnis erhöht, bis eine bestimmte geforderte Motorleistung erreicht wird. Die Motorleistung ist also die Führungsgröße für eine Steuerung bzw. Regelung der Absaugleistung. Entsprechend wird dann das Gebläse7 zum Zuführen des Oxidationsmittelstroms6 zur Entgasungszone9 und das Gebläse39 (falls vorgesehen) zum Zuführen eines Oxidationsmittelstroms38 zur Restkoksvergasungszone40 in Abhängigkeit von der Motorleistung bzw. in Abhängigkeit von der Absaugleistung des Absauggebläses24 gesteuert oder geregelt. Das Gebläse18 zum Zuführen eines Oxidationsmittelstroms16 zur Oxidationskammer13 wird dagegen vorzugsweise geregelt bzw. gesteuert in Abhängigkeit vom ermittelten Unterdruck in der Oxidationszone12 . Grundsätzlich könnte aber auch dieses Gebläse in Abhängigkeit von der Motorleistung bzw. der Absaugleistung gesteuert oder geregelt werden. Dadurch ist ein prozesstechnisch stabiler Betrieb des Schachtvergasers1 möglich, was eine kontinuierliche und strömungsarme Brenngaserzeugung zulässt. - Nicht im Einzelnen dargestellt ist, dass eine Brenngasabsaugung über den Umfang des Vergaserschachts
2 verteilt erfolgen kann. Hierzu kann ein entsprechend ausgebildeter Ringkanal vorgesehen sein, der über Öffnungen die Entnahme von Brenngas aus dem Schachtvergaser1 zulässt. - Darüber hinaus kann der Brenngasstrom
23 vor der Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine gekühlt werden, wobei die bei der Brenngaskühlung freigesetzte Wärmemenge zumindest zum Teil zur Trocknung des Brennstoffs4 eingesetzt werden kann. Wird beispielsweise Holz als Brennstoff4 eingesetzt, kann die Holzfeuchte von beispielsweise 40 bis 50 Gew.-% auf vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% verringert werden. Dies trägt zusammen mit der thermischen Wasserspaltung in der Oxidationskammer13 zu einer weitgehend wasserfreien Brenngaserzeugung mit dem beschriebenen Schachtvergaser1 bei. - Die Brenngaskühlung kann auf 25 bis 30°C erfolgen, d. h. unter die Kondensationstemperatur von Verbindungen aus der Gruppe der aromatischen Kohlenwasserstoffe, insbesondere unter die Kondensationstemperatur von Benzol. Dadurch wird eine sichere Abscheidung der vorgenannten Verbindungen gewährleistet.
- Wie sich insbesondere aus den
4 und5 ergibt, ist der Rost25 als Pyramidenrost ausgebildet, der durch in radialer Richtung bereichsweise überlappende und in axialer Richtung voneinander beabstandete Ringabschnitte41 gebildet wird. Dadurch wird das Aufsteigen des Oxidationsmittels von unten durch den Rost25 in die Restkoksvergasungszone40 erleichtert und gleichzeitig das Nachrutschen von Asche aus der Restkoksvergasungszone40 nach unten gewährleistet. Durch die überlappenden Ringabschnitte41 rutscht die Asche dabei in radialer Richtung nach außen und kann dann in einfacher Weise über die Austrittsöffnung26 abgezogen werden. Um den Gasdurchtritt zwischen den Ringabschnitten41 bei möglichst geringem Strömungswiderstand einerseits und das Abrutschen der Asche in radialer Richtung nach außen andererseits gleichermaßen sicherzustellen, kann die Breite des axialen Abstandes B zwischen zwei Ringabschnitten41 kleiner oder gleich der Länge L der Überlappung von zwei Ringabschnitten41 in radialer Richtung sein. Dies ist in4 dargestellt. - Nicht dargestellt ist, dass der Schachtvergaser
1 eine Notfackel aufweisen kann, über die gegebenenfalls zusätzlich Oxidationsmittel (Luft) in den Vergaserschacht2 angesaugt werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Schachtvergaser1 nach oben vorzugsweise atmosphärisch geschlossen, was eine entsprechende Ausbildung des Schleusensystems3 voraussetzt.
Claims (9)
- Verfahren zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff (
4 ) in einem Schachtvergaser (1 ), wobei der Brennstoff (4 ) dem Schachtvergaser (1 ) zugeführt wird, wobei der Brennstoff (4 ) in einer Entgasungszone (9 ) des Schachtvergasers (1 ) unter Zufuhr eines Oxidationsmittels (6 ) von außen entgast und das so gebildete Pyrolysegas (11 ) aus der Entgasungszone (9 ) einer innerhalb eines Vergaserschachts (2 ) des Schachtvergasers (1 ) angeordneten und von der Entgasungszone (9 ) getrennten Oxidationszone (12 ) zugeführt wird, wobei die Oxidationszone (12 ) gebildet wird innerhalb einer Oxidationskammer (13 ), der das Pyrolysegas (11 ) über Pyrolysegasöffnungen (14 ) zugeführt wird, wobei das Pyrolysegas (11 ) in der Oxidationszone (12 ) durch Zufuhr eines weiteren Oxidationsmittels (16 ) zumindest partiell oxidiert und thermisch gecrackt wird, wobei das Abgas (21 ) aus der Oxidationskammer (13 ) in einer der Oxidationskammer (13 ) nachgeschalteten Reduktionszone (22 ) durch den in der Entgasungszone (9 ) gebildeten Koks unter Wärmeentzug zu einem Brenngas reduziert wird, und wobei, vorzugsweise, der in der Entgasungszone (9 ) gebildete Reduktionskoks unter Umgehung der Oxidationskammer (13 ) der Reduktionszone (9 ) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Pyrolysegas (11 ) zur Verlängerung der Verweilzeit in der Oxidationskammer (13 ) an wenigstens einem Einbauteil (27 ) der Oxidationskammer (13 ) mit Strömungsleitfunktion umgelenkt wird wobei das Pyrolysegas (11 ) nach dem Eintritt in die Oxidationskammer (13 ) nach oben in Richtung zum oberen Ende der Oxidationskammer (13 ) umgelenkt, anschließend in einen Bereich (28 ) der Oxidationskammer (13 ) oberhalb von der Eintrittsstelle (29 ) des weiteren Oxidationsmittels (16 ) in die Oxidationskammer (13 ) geleitet und weiter anschließend in Richtung zur Eintrittsstelle (29 ) umgelenkt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit bezogen auf den Volumenstrom gebildet aus dem der Oxidationskammer (
13 ) zugeführten Pyrolysegas (11 ) und dem der Oxidationskammer (13 ) zugeführten weiteren Oxidationsmittel (16 ) und auf das Volumen der Oxidationszone (12 ) zwischen 1 bis 7 s, vorzugsweise zwischen 2 bis 5 s, beträgt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pyrolysegas (
11 ) im Bereich der unteren Grenze der Entgasungszone (9 ) oder im Bereich unterhalb der Entgasungszone (9 ) in die Oxidationskammer (13 ) eintritt. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oxidationskammer (
13 ) ein steter Unterdruck zwischen 5 bis 1000 Pa eingestellt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Brenngas (
23 ) abgesaugt und anschließend in einer Verbrennungskraftmaschine verbrannt wird, wobei eine Steuerung oder Regelung von dem Schachtvergaser (1 ) zugeführten Oxidationsmitteln (6 ,38 ) und des aus dem Schachtvergaser (1 ) abgesaugten Brenngases (23 ) in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Leistung der Verbrennungskraftmaschine erfolgt. - Schachtvergaser (
1 ) zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff (4 ), insbesondere ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Vergaserschacht (2 ) und einer im Bereich einer Entgasungszone (9 ) des Vergaserschachtes (2 ) angeordneten Oxidationskammer (13 ), wobei die Oxidationskammer (13 ) mit einer Oxidationsmittel-Zuleitung (17 ) verbunden ist und Pyrolysegasöffnungen (14 ) für die Zufuhr von Pyrolysegas (11 ) aus der Entgasungszone (9 ) in die Oxidationskammer (13 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oxidationskammer (13 ) wenigstens ein Einbauteil (27 ) zur Umlenkung des Pyrolysegases (11 ) nach dem Eintritt in die Oxidationskammer (13 ) nach oben und zur Verlängerung der Verweilzeit in der Oxidationskammer (13 ) angeordnet ist, wobei durch das Einbauteil (27 ) ein von einem Oxidationsraum (31 ) der Oxidationskammer (13 ) getrennter Gasleitraum (32 ) für das Pyrolysegas (11 ) gebildet ist und wobei der Gasleitraum (32) am oberen Ende der Oxidationskammer (13 ) oberhalb einer Austrittsöffnung der Oxidationsmittelzuleitung (17 ) in den Oxidationsraum (31 ) übergeht. - Schachtvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterdruckmessstelle (
37 ) in der Oxidationsmittel-Zuleitung (17 ) vor dem Eintritt in die Oxidationskammer (13 ) vorgesehen ist. - Schachtvergaser (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationskammer (13 ) im Bereich unterhalb der Pyrolysegasöffnungen (14 ) eine Isolierschicht aufweist. - Schachtvergaser (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb von der Oxidationskammer (13 ) ein drehbarer Pyramidenrost (25 ) vorgesehen ist, wobei der Pyramidenrost (25 ) durch in radialer Richtung bereichsweise überlappende und in axialer Richtung voneinander beabstandete Ringabschnitte (41 ) gebildet wird.
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DE202012008777U1 (de) * | 2012-09-13 | 2015-10-06 | Big Dutchman International Gmbh | Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff |
DE102012223567A1 (de) * | 2012-12-18 | 2014-06-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Entfernung von im Rahmen der Pyrolyse von organische Verbindungen enthaltenden Stoffen gebildeten Teerverbindungen aus einem Pyrolysegas |
AT514524B1 (de) * | 2013-07-01 | 2016-05-15 | Gelhart Josef | Reaktor zum Vergasen von Biomasse, insbesondere Holz |
CZ26592U1 (cs) * | 2013-12-18 | 2014-03-10 | Tarpo Spol.S R.O. | Zařízení pro vícestupňové zplyňování uhlíkatých paliv |
DE102015208923B4 (de) * | 2015-05-13 | 2019-01-03 | Entrade Energiesysteme Ag | Zyklonabscheider sowie Festbettvergaser zum Erzeugen eines Produktgases aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen mit einem solchen Zyklonabscheider |
DE102015210826A1 (de) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Autark Energy Gmbh | Wärmetauscherbauteil, Wärmetauschersystem mit einer Mehrzahl von solchen Wärmetauscherbauteilen und Vorrichtung zur Erzeugung eines brennbaren Produktgases aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen mit einem solchen Wärmetauschersystem |
CN105219438B (zh) * | 2015-09-28 | 2017-11-14 | 张立军 | 一种生产生物质炭的气化炉 |
CN109579290B (zh) * | 2018-11-23 | 2021-04-23 | 兖矿集团有限公司 | 一种预热解式民用采暖炉及其采暖方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0278357A2 (de) * | 1987-02-09 | 1988-08-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Erzeugen von Rauchgas zum Antreiben einer Gasturbine |
CA2306889A1 (en) * | 1997-10-28 | 1999-05-06 | Bodo Wolf | Method and device for producing combustible gas, synthesis gas and reducing gas from solid fuels |
EP1248828B1 (de) * | 2000-01-10 | 2004-06-23 | Adrian Fürst | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von brenngasen |
DE10258640A1 (de) * | 2002-12-13 | 2004-06-24 | Björn Dipl.-Ing. Kuntze | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus festen Brennstoffen |
DE202004011213U1 (de) * | 2004-07-16 | 2004-11-04 | Kuntschar, Walter | Gleichstromvergaser |
EP1865046A1 (de) * | 2006-06-08 | 2007-12-12 | Hörmann Energietechnik GmbH & Co. KG | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff |
Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
JP3153091B2 (ja) * | 1994-03-10 | 2001-04-03 | 株式会社荏原製作所 | 廃棄物の処理方法及びガス化及び熔融燃焼装置 |
LU85468A1 (fr) * | 1984-07-16 | 1986-02-12 | Cockerill Mech Ind Sa | Dispositif de gazeification de dechets |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0278357A2 (de) * | 1987-02-09 | 1988-08-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Erzeugen von Rauchgas zum Antreiben einer Gasturbine |
CA2306889A1 (en) * | 1997-10-28 | 1999-05-06 | Bodo Wolf | Method and device for producing combustible gas, synthesis gas and reducing gas from solid fuels |
EP1248828B1 (de) * | 2000-01-10 | 2004-06-23 | Adrian Fürst | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von brenngasen |
DE10258640A1 (de) * | 2002-12-13 | 2004-06-24 | Björn Dipl.-Ing. Kuntze | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus festen Brennstoffen |
DE202004011213U1 (de) * | 2004-07-16 | 2004-11-04 | Kuntschar, Walter | Gleichstromvergaser |
EP1865046A1 (de) * | 2006-06-08 | 2007-12-12 | Hörmann Energietechnik GmbH & Co. KG | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus einem festen Brennstoff |
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