DE102011119386A1 - Method for starting and stopping a gasification plant - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum Anfahren einer Vergasungsanlage umfassend einen Vergasungsreaktor (1) mit einer Reaktionskammer (4) für die autotherme und/oder allotherme Vergasung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zu Nutzgasen soll eine Freisetzung umweltschädlicher Gase auf ein Minimum reduzieren und automatisiert werden können. Dazu umfasst das Verfahren die Verfahrensschritte: – Befüllen der Reaktionskammer (4) mit kohlenstoffhaltigem Brennmaterial; – Einleitung eines Verbrennungsprozesses; – Erhaltung des Verbrennungsprozesses durch Einstellen eines stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Luft-zu-Brennmaterial-Verhältnisses in der Reaktionskammer (4); und – Einleitung eines Vergasungsprozesses durch Einstellen eines unterstöchiometrischen Luft-Brennmaterial-Verhältnisses in der Reaktionskammer (4) nach Erreichen einer vorgegebenen Betriebssolltemperatur.A method for starting up a gasification plant comprising a gasification reactor (1) with a reaction chamber (4) for the autothermal and / or allothermal gasification of carbonaceous fuel to Nutzgasen should reduce the release of environmentally harmful gases to a minimum and can be automated. For this purpose, the method comprises the method steps: filling the reaction chamber (4) with carbonaceous fuel; - initiation of a combustion process; Maintaining the combustion process by adjusting a stoichiometric or superstoichiometric air to fuel ratio in the reaction chamber (4); and - initiation of a gasification process by adjusting a sub-stoichiometric air-fuel ratio in the reaction chamber (4) after reaching a predetermined desired operating temperature.
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zum An- und Abfahren einer Vergasungsanlage umfassend einen Vergasungsreaktor mit einer Reaktionskammer für die autotherme und/oder allotherme Vergasung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zu Nutzgasen.The invention relates to methods for starting and stopping a gasification plant comprising a gasification reactor with a reaction chamber for the autothermal and / or allothermal gasification of carbonaceous fuel to Nutzgasen.
Technischer HintergrundTechnical background
Vergasungsanlagen und Vergasungsreaktoren dienen der Gewinnung von Nutzgas aus festem, kohlenstoffhaltigem Brennmaterial, mit dem beispielsweise ein Verbrennungsmotor zur Stromerzeugung betrieben werden kann. Ein derartiger Vergasungsreaktor mit einem Verfahren zu dessen Betrieb ist beispielsweise ausder noch nicht veröffentlichten
Neben dem Vergasungsreaktor weist eine derartige Vergasungsanlage äufig einen Filter zur Reinigung des gewonnenen Nutzgases auf sowie einen Verbrennungsmotor zur Erzeugung mechanischer Energie aus dem Nutzgas. Das Nutzgas wird somit direkt aus der Reaktionskammer des Vergasungsreaktors über den Filter in den Verbrennungsmotor geleitet.In addition to the gasification reactor, such a gasification plant usually has a filter for cleaning the recovered Nutzgases and an internal combustion engine for generating mechanical energy from the Nutzgas. The useful gas is thus passed directly from the reaction chamber of the gasification reactor via the filter in the internal combustion engine.
Der Vergasungsreaktor arbeitet im laufenden Betrieb mit einem unterstöchiometrischen Luft-zu-Brennmaterial-Verhältnis, d. h. mit weniger Luft als nötig wäre, um das Brennmaterial vollständig zu verbrennen. Eine vollständige Verbrennung ist nämlich hier nicht erwünscht, vielmehr soll noch brennbares Gas gewonnen werden. Dabei entstehen auch umweltschädliche Gase, die nicht in die Atmosphäre dringen dürfen.The gasification reactor operates during operation with a substoichiometric air to fuel ratio, i. H. with less air than needed to completely burn the fuel. A complete combustion is not desirable here, but still combustible gas should be obtained. This also creates environmentally harmful gases that must not penetrate into the atmosphere.
Im laufenden Betrieb der Vergasungsanlage ist dies unproblematisch, da die entstehenden Gase typischerweise direkt gefiltert und anschließend in den Verbrennungsmotor geführt werden, wo eine vollständige Verbrennung zu ungiftigen, inerten Gasen erfolgt. Problematisch hingegen ist die Entstehung derartiger Gase beim An- und Abfahren der Vergasungsanlage.During operation of the gasification plant this is not a problem, since the resulting gases are typically filtered directly and then fed into the internal combustion engine, where a complete combustion to non-toxic, inert gases takes place. The problem, however, is the formation of such gases when starting and stopping the gasification plant.
Bislang wird ein Vergasungsreaktor typischerweise im unterstöchiometrischen Zustand bis auf Betriebstemperatur aller Komponenten angefahren. Während der Anfahrphase ist ein Betrieb des Verbrennungsmotors noch nicht möglich, so dass dabei große Mengen an Gas freigesetzt werden, was zum einen nicht mit den gesetzlichen Vorschriften konform ist und zum anderen zu großer Geruchsbelästigung führt. Im Stand der Technik werden daher Fackeln eingesetzt, die das vom Reaktor erzeugte Gas verbrennen. Dies ist jedoch teuer und aufwändig, da sichergestellt werden muss, dass auch für das selbstständige Brennen zu geringe Gaskonzentrationen noch sicher verbrannt werden können. Hierfür wäre eine Stützfeuerung in der Fackel notwendig.So far, a gasification reactor is typically started up in the substoichiometric state up to the operating temperature of all components. During the start-up phase, an operation of the internal combustion engine is not yet possible, so that large amounts of gas are released, which on the one hand does not comply with the legal requirements and on the other leads to great odor nuisance. In the prior art, therefore, torches are used which burn the gas produced by the reactor. However, this is expensive and expensive, since it must be ensured that too low gas concentrations can be safely burned even for self-firing. This would require a support fire in the torch.
Auch in der Abfahrphase kann die gewonnene Gasmenge unter die zum Betrieb des Verbrennungsmotors notwendige Menge fallen, so dass ein Weiterbetrieb des Verbrennungsmotors nicht mehr möglich ist und das Gas austritt, mit den oben beschriebenen Nachteilen. Besonders kritisch ist dies in einer Notbetriebssituation, z. B. bei Ausfall des Verbrennungsmotors.Also in the Abfahrphase the amount of gas obtained can fall below the amount necessary for the operation of the engine, so that a further operation of the engine is no longer possible and the gas leaks, with the disadvantages described above. This is particularly critical in an emergency operating situation, z. B. in case of failure of the engine.
Aufgabe und LösungTask and solution
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Verfahren zum An- und Abfahren einer Vergasungsanlage anzugeben, die eine Freisetzung umweltschädlicher Gase auf ein Minimum reduzieren und automatisiert werden können. Diese Aufgabe ist jeweils durch die Merkmalskombinationen der Ansprüche 1, 6, 7 und 9 in erfinderischer Weise gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen der Erfindung.The invention is therefore based on the object to provide methods for starting and stopping a gasification plant, which reduce the release of polluting gases to a minimum and can be automated. This object is achieved in each case by the combination of features of
Der Erfindung liegt eine Vergasungsanlage umfassend einen Vergasungsreaktor mit einer Reaktionskammer für die autotherme und/oder allotherme Vergasung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zu Nutzgasen zugrunde, sowie gegebenenfalls ein einer Gasaustrittseinrichtung der Reaktionskammer nachgeschalteter Verbrennungsmotor.The invention is based on a gasification plant comprising a gasification reactor with a reaction chamber for the autothermal and / or allothermal gasification of carbonaceous fuel to Nutzgasen, and optionally a gas outlet of the reaction chamber downstream engine.
In der Reaktionskammer liegt das kohlenstoffhaltige Brennmaterial im Normalbetrieb ein. Bei festen Brennmaterialien kann eine kontinuierliche Zuführung über ein mit der Reaktionskammer verbundenes Reservoir erfolgen. Der Umsatz zu den Nutzgasen als Summe aller einzelnen Pyrolyse- als auch Vergasungsreaktionen findet daher im Normalbetrieb überwiegend in der Reaktionskammer statt. Der erfindungsgemäße Vergasungsreaktor kann auch vollständig als Reaktionskammer ausgeführt sein.In the reaction chamber, the carbonaceous fuel is in normal operation. In the case of solid fuel materials, a continuous supply can take place via a reservoir connected to the reaction chamber. The conversion to the Nutzgasen as the sum of all individual pyrolysis and gasification reactions therefore takes place in normal operation predominantly in the reaction chamber. The gasification reactor according to the invention can also be designed completely as a reaction chamber.
Als wesentliches Merkmal der Erfindung umfasst das Verfahren zum Anfahren der Vergasungsanlage nach Anspruch 1 die folgenden Verfahrensschritte:
- – Befüllen der Reaktionskammer mit kohlenstoffhaltigem Brennmaterial;
- – Einleitung eines Verbrennungsprozesses;
- – Erhaltung des Verbrennungsprozesses durch Einstellen eines stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Luft-zu-Brennmaterial-Verhältnisses in der Reaktionskammer; und
- – Einleitung eines Vergasungsprozesses durch Einstellen eines unterstöchiometrischen Luft-Brennmaterial-Verhältnisses in der Reaktionskammer nach Erreichen einer vorgegebenen Betriebssolltemperatur.
- - filling the reaction chamber with carbonaceous fuel;
- - initiation of a combustion process;
- Maintaining the combustion process by adjusting a stoichiometric or superstoichiometric air to fuel ratio in the reaction chamber; and
- - Initiation of a gasification process by adjusting a substoichiometric air-fuel ratio in the reaction chamber after reaching a predetermined operating temperature.
Durch ein derartiges Vefahren wird der Vergasungsreaktor nicht im Vergasungsbetrieb angefahren, d. h. mit unterstöchiometrischem Luft-zu-Brennstoff-Verhältnis, sondern vielmehr im überstöchiometrischen Betrieb, bei dem der Brennstoff vollständig verbrannt wird und so keine schädlichen Gase austreten. Zudem wird ein schnelleres Aufheizen des Reaktors erreicht.By such a process, the gasification reactor is not started in the gasification operation, d. H. with a stoichiometric air-to-fuel ratio, but rather in superstoichiometric operation, where the fuel is completely burned and so no harmful gases escape. In addition, a faster heating of the reactor is achieved.
Ist eine vorgegebene Betriebssolltemperatur erreicht, in der der Vergasungsreaktor betriebsbereit ist, wird durch entsprechendes Einstellen von zugeführter Luft- und Brennstoffmenge ein unterstöchiometrisches Luft-zu-Brennstoff-Verhältnis eingestellt und damit in den regulären Vergasungsbetrieb umgeschaltet, in dem Nutzgas erzeugt wird.If a predetermined desired operating temperature is reached, in which the gasification reactor is ready for operation, a substoichiometric air-to-fuel ratio is set by appropriate adjustment of supplied air and fuel quantity and thus switched to the regular gasification operation, is generated in the useful gas.
Vorteilhafterweise wird die Erhaltung eines stöchiometrischen oder überstöchiometrischen Luft-zu-Brennmaterial-Verhältnisses in der Reaktionskammer während des Aufwärmens des Reaktors durch Steuerung der Zufuhrmenge von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial geregelt wird. Insbesondere sollte dabei die zugeführte Brennstoffmenge so klein sein, dass stets ein Luftüberschuss herrscht.Advantageously, the maintenance of a stoichiometric or superstoichiometric air to fuel ratio in the reaction chamber during reactor warm-up is controlled by controlling the amount of carbonaceous fuel feed. In particular, the amount of fuel supplied should be so small that there is always an excess of air.
Vorteilhafterweise wird dabei der Sauerstoffgehalt des an einer Gasaustrittsvorrichtung austretenden Abgases der Reaktionskammer als Regelgröße verwendet. Sinkt dieser wird weniger Brennstoff zugeführt bzw. die Zuführung gestoppt; ist der Sauerstoffgehalt zu hoch wird mehr Brennstoff zugeführt.Advantageously, the oxygen content of the exhaust gas exiting the gas outlet device of the reaction chamber is used as a controlled variable. If this decreases, less fuel is supplied or the supply is stopped; if the oxygen content is too high, more fuel is supplied.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens wird das kohlenstoffhaltige Brennmaterial asymmetrisch der Reaktionskammer zugeführt. Dadurch bleibt ein Teil der Reaktionskammer ungefüllt, so dass ausreichend Raum für den Luftdurchgang bleibt. Dadurch wird die Durchlüftung der Reaktionkammer verbessert und die Verbrennung im überstöchiometrischen Luft-zu-Brennstoff-Verhältnis gefördert.In a further advantageous embodiment of the method, the carbonaceous fuel is supplied asymmetrically to the reaction chamber. As a result, a portion of the reaction chamber remains unfilled, leaving enough room for the passage of air. This improves the aeration of the reaction chamber and promotes combustion in the over-stoichiometric air-to-fuel ratio.
Vorteilhafterweise wirdan der bzw. einer Gasaustrittsvorrichtung austretende Abgas der Reaktionskammer mittels eines Wärmetauschers gekühlt wird. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Anlage verbessert. Das erwärmte Strömungsmedium aus dem Wärmetauscher kann auch zum Vorheizen weiterer Bestandteile der Vergasungsanlage genutzt werden.Advantageously, exhaust gas of the reaction chamber exiting from the gas outlet device is cooled by means of a heat exchanger. As a result, the efficiency of the system is improved. The heated flow medium from the heat exchanger can also be used for preheating other components of the gasification plant.
Als wesentliches Merkmal der Erfindung wird bei dem Verfahren zum Anfahren der Vergasungsanlage nach Anspruch 6 ein einer Gasaustrittseinrichtung der Reaktionskammer nachgeschalteter Verbrennungsmotor nach Einleitung eines Vergasungsprozesses mittels eines Asynchrongenerators, insbesondere mit einem Sanftanlaufgerät und/oder Umrichter, gestartet wird.An essential feature of the invention is in the method for starting the gasification plant according to claim 6, a gas outlet device of the reaction chamber downstream engine after initiation of a gasification process by means of an asynchronous generator, in particular with a soft starter and / or inverter is started.
Seit jeher hat man Probleme mit dem Anspringen des Verbrennungsmotors bei Holzvergasungsanlagen. Normalerweise werden hierfür Anlasser eingesetzt. Aufgrund der am Anfang möglicherweise noch nicht optimalen Gasqualität und der Tatsache, dass sich der Verbrennungsmotor das Gas erst aus dem Reaktor heraussaugen muss, und es quasi hierbei erst erzeugt wird, gestaltet sich das Anspringen als schwierig und schwer zuverlässig automatisierbar.Since time immemorial, one has problems with the start of the internal combustion engine in wood gasification plants. Normally starters are used for this purpose. Due to the possibly not yet optimal gas quality at the beginning and the fact that the internal combustion engine only has to suck the gas out of the reactor, and it is virtually produced in the process, the light-off is difficult and reliably automated.
Zur Lösung dieses Problems schlägt die Erfindung einen Asynchrongenerator mit Sanftanlaufgerät und/oder Umrichter vor. Hierzu wird der Verbrennungsmotor statt mit dem Anlasser über den Asynchrongenerator angetrieben, welcher nun als Motor funktioniert und vom Stromnetz angetrieben wird. Das Sanftanlaufgerät sorgt nun dafür, dass der Asynchrongenerator langsam beschleunigt werden kann. Der Einsatz eines Sanftlaufgeräts für einen Asynchrongenerator ist zudem von Vorteil, da ab einer gewissen Größe diese Maschinen nicht mehr direkt aus dem Stromnetz anlaufen können. Ein Umrichter ermöglicht es, den Asynchrongenerator unabhängig von der Drehzahl am Stromnetz zu betreiben.To solve this problem, the invention proposes an asynchronous generator with soft starter and / or inverter. For this purpose, the internal combustion engine is driven instead of the starter via the asynchronous generator, which now works as a motor and is powered by the power grid. The soft starter now ensures that the asynchronous generator can be accelerated slowly. The use of a soft starter for an asynchronous generator is also advantageous, since from a certain size these machines can no longer start directly from the mains. A converter makes it possible to operate the asynchronous generator independently of the speed on the power grid.
Im Gegensatz zum Anlasser, der den Verbrennungsmotor nur auf ca. 200 U/min beschleunigt, kann der Sanftanlauf den Verbrennungsmotor auf 1500 U/min, d. h. Synchrondrehzahl beschleunigen. Im Gegensatz zum Anlasser, der den Motor nur für wenige Sekunden beschleunigen kann, kann der Verbrennungsmotor vom als Motor funktionierenden Asynchrongenerator dauerhaft betrieben werden. Der dadurch entstehende Saugzug im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors ermöglicht nun der vorgeschalteten gaserzeugenden Anlage rasch verbrennungstaugliches Gas zu produzieren, nachdem die entsprechenden Ventile geöffnet wurden.In contrast to the starter, which accelerates the internal combustion engine only to approx. 200 rpm, the soft start can reduce the internal combustion engine to 1500 rpm, i. H. Speed up synchronous speed. In contrast to the starter, which can only accelerate the engine for a few seconds, the internal combustion engine can be operated permanently by the asynchronous generator functioning as a motor. The resulting induced draft in the intake tract of the engine now allows the upstream gas generating plant to produce rapidly combustible gas after the corresponding valves have been opened.
In dem Maße, wie brennbares Gas am Verbrennungsmotor ankommt, hilft die nun im Motor stattfindende Verbrennung dem als Motor funktionierenden Asynchrongenerator bei der Aufrechterhaltung der Drehzahl von 1500 U/min. Schliesslich ist der Verbrennungsmotor über das ihm zugeführte Brenngas in der Lage, mehr Drehmoment an seiner Welle abzugeben als es zur Deckung seiner Reibungsverluste notwendig wäre, so dass keine Leistung aus dem Stromnetz über den als Motor funktionierenden Asynchrongenerator mehr benötigt wird. Der Verbrennungsmotor beginnt den Asynchrongenerator zu treiben und damit Energie ins Stromnetz einzuspeisen. Damit ist der Verbrennungsmotor in seinem normalen Betriebszustand angekommen. Der Asynchronmotor arbeitet nun im generatorischen Betrieb.As combustible gas arrives at the internal combustion engine, the combustion now taking place in the engine helps the asynchronous generator functioning as a motor to maintain the speed of 1500 rpm. Finally, the internal combustion engine via the fuel gas supplied to it is able to deliver more torque on its shaft than would be necessary to cover its friction losses, so that no power from the power supply via the functioning as a motor asynchronous generator is more needed. The internal combustion engine begins to drive the asynchronous generator and thus energy into the Supply power. Thus, the internal combustion engine has arrived in its normal operating condition. The asynchronous motor now operates in generator mode.
Als wesentliches Merkmal der Erfindung umfasst das Verfahren zum Abfahren der Vergasungsanlage nach Anspruch 7 die folgenden Verfahrensschritte:
- – Beenden der Zufuhr von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zur Reaktionskammer (
4 ); - – Trennen der Gaszufuhr von der Gasaustrittseinrichtung (
6 ) zum Verbrennungsmotor sobald die Leistung des Verbrennungsmotors unter einen vorgegebenen Grenzwert sinkt; und - – Abstellen des Verbrennungsmotors.
- Terminating the supply of carbonaceous fuel to the reaction chamber (
4 ); - Separating the gas supply from the gas outlet device (
6 ) to the internal combustion engine as soon as the power of the internal combustion engine falls below a predetermined limit; and - - Shut down the internal combustion engine.
Durch ein derartiges Verfahren wird garantiert, dass sämtliche in der Reaktionskammer erzeugten Nutzgase tatsächlich noch in den Verbrennungsmotor gelangen, damit verbrannt werden und nicht in die Umwelt entweichen.By such a method it is guaranteed that all useful gases generated in the reaction chamber actually get into the internal combustion engine, so that they are burned and do not escape into the environment.
Vorteilhafterweise wird dabei eine vorgegebene Mindestdrehzahl des Verbrennungsmotors mittels eines Asynchrongenerators bis zum Abstellen des Verbrennungsmotors erhalten. Dadurch kann auch bei einer bereits nicht mehr zum Betrieb des Verbrennungsmotors ausreichenden Gasmenge weiteres Gas aus der Anlage durch Ansaugen des Verbrennungsmotors entfernt werden.Advantageously, a predetermined minimum rotational speed of the internal combustion engine is obtained by means of an asynchronous generator until the internal combustion engine is switched off. As a result, further gas can be removed from the system by sucking in the internal combustion engine even if the gas quantity is no longer sufficient for operating the internal combustion engine.
Als wesentliches Merkmal der Erfindung umfasst das Verfahren zum Notabfahren der Vergasungsanlage nach Anspruch 1 die folgenden Verfahrensschritte:
- – Erkennen eines Notbetriebszustandes;
- – Beenden der Zufuhr von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zur Reaktionskammer; und
- – Luftdichtes Verschließen der Reaktionskammer.
- - detecting an emergency operating state;
- Terminating the supply of carbonaceous fuel to the reaction chamber; and
- - Airtight closing of the reaction chamber.
Das Notabfahren wird z. B. notwendig, wenn die Vergasungsanlage vom Netz geht, der Motor nicht mehr läuft oder bei einer Safety-Störung wie z. B. einem Stromausfall. Dies sind Beispiele für einen Notbetriebszustand.The emergency shutdown is z. B. necessary if the gasification system is off the grid, the engine is no longer running or in a safety incident such. B. a power failure. These are examples of an emergency mode.
Bei Stromausfall, Druckluftausfall oder einer anderen gravierenden Störung, bei der das Gas nicht mehr im Motor verbrannt werden kann, wird das Gas durch den in dem Verfahren vorgesehenen luftdichten Verschluß in der Anlage praktisch eingefroren. Die Brennstoffzufuhr und die Luftzufuhr werden gestoppt und die Anlage so abgeschlossen, dass lediglich ein noch durch Ausgasung entstehender Überdruck durch einen Kamin abgeleitet wird. Da keine Luft mehr in die Anlage eindringen kann, kann auch kein Abgas zum Kamin entweichen, es sein denn es entsteht Gas in der Anlage. Da die Temperaturen im Reaktor jedoch schnell abklingen, ist dies nur für einen sehr kurzen Zeitraum der Fall. Es kommt zu keiner gefährlichen Freisetzung von Gas, es tritt keine Geruchsbelästigung auf. Die Anlage kühlt ab und kann anschließend gespült werden.In the event of a power outage, compressed air failure or other serious failure in which the gas can no longer be burned in the engine, the gas is virtually frozen by the airtight closure provided in the process. The fuel supply and the air supply are stopped and the system is completed so that only a still resulting from outgassing pressure is discharged through a chimney. Since no more air can penetrate into the system, no exhaust gas can escape to the fireplace, unless there is gas in the system. However, as temperatures in the reactor rapidly subside, this is only the case for a very short period of time. There is no dangerous release of gas, no odor nuisance occurs. The system cools down and can then be rinsed.
Vorteilhafterweise wird die Reaktionskammer mit einem Inertgas beaufschlagt. Dies wird vorteilhafterweise auch mit den weiteren Bestandteilen der Vergasungsanlage durchgeführt. Dadurch wird die Gefahr einer unkontrollierten Verbrennung in der Anlage oder einer Explosion erheblich vermindert. Also Inertgase kann insbesondere CO2 zur Anwendung kommen.Advantageously, the reaction chamber is charged with an inert gas. This is advantageously carried out with the other components of the gasification plant. This significantly reduces the risk of uncontrolled combustion in the system or explosion. Inert gases can be used in particular CO 2 .
In vorteilhafter Ausgestaltung wird ein Vergasungsreaktor mit den genannten Verfahren betrieben.In an advantageous embodiment, a gasification reactor is operated with the mentioned method.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die vorgeschlagenen Verfahren für transiente Betriebszustände der Vergasungsanlage Gasaustritte von Nutzgas sicher minimiert werden. Die Anlage wird sicher an- und abgefahren.The advantages achieved by the invention are, in particular, that gas leaks of useful gas are safely minimized by the proposed method for transient operating conditions of the gasification plant. The system is safely started and stopped.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show it:
Gleiche Teile sind stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical parts are always provided with the same reference numerals.
Das Ausführungsbeispiel in
Der Vergasungsreaktor
Die Seitenwand
Das Reservoir
Der Vergasungsreaktor
Der Vergasungsreaktor in diesem Ausführungsbeispiel ist für ein BHKW, also für die Wärme- und Stromversorgung ausgelegt. Eine schematische, vereinfachte Darstellung einer derartigen Vergasungsanlage
In der Vergasungsanlage
Mit der dargestellten Vergasungsanlage
Das Anfahren der Vergasungsanlage
Anschließend wird der Vergasungsreaktor
Anschliessend übernimmt eine Lambdaregelung die automatische Zuführung von Brennstoff, so dass der Vergasungsreaktor immer im überstöchiometrischen Bereich (d. h. Luftüberschuss) gehalten wird. In diesem Zustand arbeitet die Anlage im Prinzip als Ofen. Die entstehende Wärme wird genutzt, indem das Ofenabgas mittels – nicht dargestellter – Wärmetauscher gekühlt wird und das so aufgewärmte Wasser zum Heizen verwendet wird.Subsequently, a lambda control takes over the automatic supply of fuel, so that the gasification reactor is always kept in the superstoichiometric range (that is, excess air). In this condition, the system works in principle as a furnace. The resulting heat is used by the furnace exhaust gas is cooled by - not shown - heat exchanger and the thus heated water is used for heating.
Der oben beschriebene Betriebszustand wird als überstöchiometrischer Betrieb oder Ofenbetrieb bezeichnet. Damit dieser Betriebszustand optimal gefahren werden kann, wird der Brennstoff asymmetrisch in den Vergasungsreaktor eingeführt, damit immer Teiles der Rückhaltevorrichtung
Für den weiteren Anfahrvorgang wird der Filter
Wenn diese Arbeitsschritte abgeschlossen sind, wird in der Anlagensteuerung vom Ofenbetrieb in den Vergasungsbetrieb umgeschaltet. Nach dem Umschalten wird durch die Anlagensteuerung die Brennstoffzufuhr erhöht, bis im Reaktor unterstöchiometrische Verhältnisse herrschen, d. h. der Brennstoff wird nicht mehr vollständig verbrannt. Die Vergasung beginnt.When these operations are completed, the plant control switches from furnace operation to gasification operation. After switching, the fuel supply is increased by the plant control until sub-stoichiometric conditions prevail in the reactor, ie. H. the fuel is no longer completely burned. The gasification begins.
Ist dies der Fall, kann der Verbrennungsmotor
Nachdem der Verbrennungsmotor
Zum Abfahren der Vergasungsanlage
Wenn der Vergasungsreaktor
Wenn das BHKW vom Netz geht, der Motor nicht mehr läuft oder bei einer Safety-Störung wie z. B. einem Stromausfall, ist ein schnelles Notabfahren notwendig, das einen unzulässigen Gasaustritt dennoch zuverlässig verhindert.If the CHP is disconnected from the mains, the engine is no longer running or in the event of a safety fault, such as a As a power failure, a quick emergency shutdown is necessary, which reliably prevents an inadmissible gas leakage.
Bei Stromausfall, Druckluftausfall oder einer anderen gravierenden Störung, bei der das Gas nicht mehr im Motor verbrannt werden kann, wird das Gas nicht über den Kamin
Durch die beschriebenen Verfahren ist in jedem transienten Betriebszustand sichergestellt, dass es zu keiner gefährlichen Freisetzung von Gas kommen kann und keine Geruchsbelästigung auftritt.The described method ensures in every transient operating state that no dangerous release of gas can occur and no odor nuisance occurs.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vergasungsreaktorgasification reactor
- 22
- Zwischenbodenfalse floor
- 33
- Reservoirreservoir
- 44
- Reaktionskammerreaction chamber
- 55
- Zwischenbodenfalse floor
- 66
- Aschekastenash tray
- 77
- RückhaltevorrichtungRestraint
- 88th
- Gasaustrittgas outlet
- 99
- SeitenwandSide wall
- 1010
- Regelungseingangcontrol input
- 1111
- Ringleitungloop
- 1212
- Stegverbindungweb connection
- 1313
- Düseneingangnozzle inlet
- 2020
- Vergasungsanlagegasification plant
- 2222
- Filterfilter
- 2424
- VentilValve
- 2626
- Kaminfireplace
- 28 28
- VentilValve
- 3030
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 3232
- VentilValve
- 3434
- AsynchrongeneratorInduction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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