DE102013009950A1 - Verfahren und Anlage zur Aufbereitung und thermischen Vergasung von wasserhaltigem organischem Einsatzmaterial - Google Patents

Verfahren und Anlage zur Aufbereitung und thermischen Vergasung von wasserhaltigem organischem Einsatzmaterial Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Aufbereitung und thermischen Vergasung von wasserhaltigem organischem Einsatzmaterial (C) vorgeschlagen, das umfasst, das wasserhaltige organische Einsatzmaterial (C) einem Biotrocknungsverfahren zu unterwerfen und danach zumindest teilweise durch die thermische Vergasung zu wenigstens einem gasförmigen Vergasungsprodukt (F) umzusetzen. Das Verfahren umfasst ferner, ein Oxidationsgas (O) mit zumindest 25 Volumenprozent Sauerstoff bereitzustellen und mit einem ersten Anteil hiervon das wasserhaltige organische Einsatzmaterial (C) in dem Biotrocknungsverfahren zu beaufschlagen und einen zweiten Anteil bei der thermischen Vergasung einzusetzen. Eine Anlage, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist, ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung und thermischen Vergasung von wasserhaltigem organischem Einsatzmaterial.
  • Stand der Technik
  • Verfahren zur Herstellung von unterschiedlichen Gasgemischen aus organischem Einsatzmaterial, auch kurz als Vergasungsverfahren bezeichnet, sind bekannt. Beispielsweise wird in derartigen Vergasungsverfahren Biomasse als Einsatzmaterial verwendet. Beispielsweise können hierbei Alt- und Waldrestholz oder sogenannte Energiehölzer, aber auch Agrarreststoffe wie Stroh oder Häcksel verwendet werden. Auch können beispielsweise nach entsprechender Trocknung organische Bestandteile aus Hausmüll oder aus industriellen Abfällen oder Klärschlämme eingesetzt werden.
  • Durch eine Vergasung von Biomasse zu Synthesegas und nachgeschaltete Verfahrensschritte (sogenannte Biomass-to-Liquids-Verfahren, BTL) kann beispielsweise synthetischer Biokraftstoff gewonnen werden, der in seinen physikochemischen Eigenschaften bekannten Gas-to-Liquids-(GTL-) und Coal-to-Liquids-(CTL-)Kraftstoffen ähnlich ist. Ein Beispiel einer Anlage zur Herstellung von BTL-Kraftstoffen ist bei Kiener, C. und Bilas, I.: Synthetischer Biokraftstoff der zweiten Generation. Weltweit erste kommerzielle BTL-Produktionsanlage. Energy 2.0, Juli 2008, S. 42–44, gezeigt. Verfahren und Anlagen zur Vergasung von organischem Einsatzmaterial sind auch z. B. aus der EP 0 745 114 B1 , der DE 41 39 512 A1 und der DE 42 09 549 A1 bekannt.
  • Den eigentlichen Vergasungsverfahren müssen beim Einsatz von Biomasse als organischem Einsatzmaterial in der Regel eine Reihe von Aufbereitungsschritten vorgeschaltet werden. Typischerweise umfassen derartige Aufbereitungsschritte eine Zerkleinerung des eingesetzten Materials, wobei beispielsweise Häcksler und Hammermühlen zum Einsatz kommen können. Ferner beträgt der maximal zulässige Feuchtigkeitsgehalt der Biomasse für die Vergasung typischerweise zwischen 20 und 30 Prozent auf Nassbasis. Ein regulärer Betrieb ist typischerweise nur beim Einsatz von Biomasse möglich, die weniger als 15 Prozent Wassergehalt auf Nassbasis aufweist. Trocknungsschritte sind daher bei der Aufbereitung der Biomasse für die Vergasung in der Regel unvermeidlich.
  • Grundsätzlich kann die Trocknung der Biomasse durch Abwärme des Vergasungsverfahrens erfolgen, beispielsweise in sogenannten Rotationstrocknern. Rotationstrockner weisen eine hohe Trocknungskapazität auf, erfordern aber hohe Verweildauern. Um eine Entzündungsgefahr bei der Verwendung von Rauchgas aus einem nachgeschalteten Prozess zur Trocknung zu reduzieren, können Rotationstrockner auch mit überhitztem Dampf aus einem kombinierten Gas- und Dampf-Verfahren betrieben werden. Derartige Trocknungsverfahren sind jedoch in der Regel energieaufwändig, weil ein Anteil der bei der Vergasung erzeugten Wärme unnötigerweise für die Trocknung der Biomasse verbraucht wird und damit nicht mehr für andere Verfahrensschritte, beispielsweise zur Erzeugung von Generatordampf, zur Verfügung steht.
  • Die Biotrocknung stellt eine Alternative zur Abwärmetrocknung dar. Verfahren zur Biotrocknung von Biomasse sind beispielsweise in dem Übersichtsartikel von C. A. Velis et al., Biodrying for mechanical-biological treatment of wastes: a review of process science and engineering, Bioresource Technology, Band 100, Ausgabe 11, Juni 2009, Seiten 2747–2761, offenbart.
  • Die Biotrocknung stellt eine Variante des aeroben Abbaus dar, wie er beispielsweise auch in Anlagen zur mechanisch-biologischen Behandlung (engl. mechanical-biological treatment, MBT) von Hausmüll zum Einsatz kommt. Durch Biotrocknung kann die Biomasse einerseits getrocknet und andererseits teilweise stabilisiert werden. Durch Biotrocknung kann qualitativ hochwertiger Recyclingbrennstoff (engl. solid recovered fuel, SRF) gewonnen werden, der einen hohen Anteil an Biomasse und einen geringen Wassergehalt aufweist. In entsprechenden Verfahren bzw. Anlagen wird die eingesetzte Biomasse typischerweise mit einem Luftstrom durchmischt, der für ein ausreichendes Sauerstoffangebot sorgt. Durch mikrobielle Prozesse steigt die Temperatur der Biomasse an und fördert damit die Trocknung.
  • Entsprechende Biotrocknungsverfahren unterscheiden sich deutlich von Kompostierverfahren, weil hierbei angestrebt wird, den Biomassegehalt der Matrix des wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials, das der Biotrocknung unterworfen wird, möglichst weitgehend zu erhalten. Bei Kompostierverfahren wird hingegen eine vollständige Stabilisierung (d. h. ein Abbau bis zu einem Punkt, an dem kein weiterer mikrobieller Abbau mehr möglich ist) angestrebt. Bekannte kommerzielle Biotrocknungsverfahren sind üblicherweise innerhalb von 7 bis 15 Tagen beendet und führen zu Wasserdampf- und Kohlendioxidverlusten von ca. 25 bis 30 Gewichtsprozent. Durch bekannte Biotrocknungsverfahren können Feuchtigkeitsgehalte von deutlich unter 20 Gewichtsprozent erreicht werden. Insbesondere ein hoher Volumenstrom und eine Trocknung gegebenenfalls rezirkulierter Prozessluft stellt eine effektive Trocknung sicher. Zu weiteren Details von Biotrocknungsverfahren sei auf den zuvor erwähnten Artikel verwiesen.
  • Entsprechende Verfahren bzw. Anlagen erweisen sich jedoch häufig als nicht ausreichend effektiv. Es besteht daher der Bedarf nach Verbesserungen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung ein kombiniertes Verfahren und eine Anlage zur Aufbereitung und thermischen Vergasung von wasserhaltigem organischem Einsatzmaterial mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Aufbereitung und thermischen Vergasung von wasserhaltigem organischem Einsatzmaterial vor. Das Verfahren umfasst, das wasserhaltige organische Einsatzmaterial einem Biotrocknungsverfahren zu unterwerfen und danach zumindest teilweise durch die thermische Vergasung zu wenigstens einem gasförmigen Vergasungsprodukt umzusetzen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ein Oxidationsgas mit zumindest 25 Volumen Prozent Sauerstoff bereitzustellen und dabei mit einem ersten Anteil des Oxidationsgases das wasserhaltige organische Einsatzmaterial in dem Biotrocknungsverfahren zu beaufschlagen und einen zweiten Anteils des Oxidationsgases bei der thermischen Vergasung einzusetzen. Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist dabei die Bereitstellung des Oxidationsgases mittels einer gemeinsamen Vorrichtung, die sowohl zur Beaufschlagung des wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials in dem Biotrocknungsverfahren einerseits als auch zum Einsatz bei der thermischen Vergasung andererseits verwendet werden kann.
  • Hierdurch kann eine entsprechende Anlage deutlich kostengünstiger erstellt und besonders effektiv betrieben werden. Der Einsatz des Oxidationsgases in dem Biotrocknungsverfahren ermöglicht es, die Biotrocknung bei deutlich höheren Temperaturen durchzuführen, als dies bei der Verwendung von Luft der Fall ist. Wie beispielsweise aus der EP 2 275 394 A1 bekannt, kann sich beispielsweise organischer Abfall durch die Beaufschlagung mit einem entsprechenden sauerstoffangereicherten oder sauerstoffreichen Oxidationsgas auf eine Temperatur von 100°C bis 200°C aufheizen, wenn eine entsprechende Beaufschlagung erfolgt. Dieser Temperaturbereich liegt deutlich oberhalb der Selbsterwärmungstemperatur von etwa 70°C, die bei Verwendung von Luft erreicht wird.
  • Die vorliegende Erfindung verbessert daher die Effizienz bekannter Biotrocknungsverfahren. Wie erläutert, handelt es sich bei der Biotrocknung um eine Variante des aeroben Abbaus, der in Anlagen zur mechanisch-biologischen Behandlung von Abfall bzw. Klärschlamm und dergleichen verwendet wird.
  • Erfindungsgemäß können die mit Sauerstoff erzielten Vorteile des Biotrocknungsverfahrens mit den Vorteilen sauerstoffbeaufschlagter Vergasungsverfahren kombiniert werden. Wie bereits erläutert, wird in derartigen Vergasungsverfahren klassischerweise eine Abwärmevergasung eingesetzt, die jedoch die erwähnten Nachteile aufweist.
  • Bei entsprechenden thermischen Vergasungsverfahren, die hier auch kurz als Vergasungsverfahren bezeichnet werden, handelt es sich um Verfahren, bei denen durch eine teilweise Oxidation festen organischen Materials mit Luft, Dampf und/oder Sauerstoff ein brennbares Gasgemisch erzeugt wird, das im Rahmen dieser Anmeldung als Vergasungsprodukt bezeichnet wird. Ein derartiges Vergasungsprodukt wird in bekannten Vergasungsverfahren als sogenanntes Synthesegas erhalten. Das Synthesegas umfasst als Hauptkomponenten Kohlenmonoxid und Wasserstoff und weist ferner unterschiedliche Mengen Kohlendioxid, Wasserdampf und Methan auf. Der typische Energiegehalt des Synthesegases entspricht in etwa der Hälfte von Erdgas oder weniger. Vergasungsverfahren sind deshalb attraktiv, weil der Großteil des Energiegehalts der Biomasse in dem Gasgemisch erhalten bleibt.
  • Ein ”Vergasungsverfahren” umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung die typischen Stufen der Vergasung, nämlich die (weitere) Trocknung, die Devolatilisation, die Verbrennung und die Reduktion. Die Verbrennung führt bei unterstöchiometrischem Sauerstoffangebot zu einer Bildung von Kohlenmonoxid (neben Kohlendioxid) aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Der Verbrennungsschritt ist exotherm und stellt ausreichend Energie für die letzte Stufe, die Reduktion, bereit. Die Reduktionsstufe umfasst beispielsweise die Wassergasreaktion, die Boudouard-Reaktion, die Wassergas-Shiftreaktion und die Methanisierung. Es verbleibt das Vergasungsprodukt und ein fester Rückstand, sogenannte Asche bzw. Schlacke.
  • Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn das in dem thermischen Vergasungsverfahren und in dem Biotrocknungsverfahren eingesetzte Oxidationsgas durch eine für eine Versorgung beider Verfahren bereitgestellte Anlage zur Tieftemperaturzerlegung von Luft bereitgestellt wird. Entsprechende Luftzerlegungsanlagen können besonders kostengünstig betrieben werden, wenn sie keinen reinen Sauerstoff sondern gegebenenfalls Sauerstoff mit einem bestimmten Anteil an Reststickstoff bereitstellen. Entsprechende Luftzerlegungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt, u. a. aus der EP 0 531 182 A1 , der EP 0 697 576 A1 und der EP 0 698 772 A1 .
  • Insbesondere in Abhängigkeit vom Sauerstoffbedarf entsprechender Anlagen, der im Wesentlichen vom Durchsatz an Biomasse abhängt, können auch andere Möglichkeiten zur Versorgung beider Verfahren mit dem Oxidationsgas zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann das Oxidationsgas aus Luft mittels Druckwechseladsorption (engl. pressure swing adsorption, PSA) gebildet werden.
  • Allgemein wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung unter einem ”Oxidationsgas” ein Gasgemisch verstanden, das einen höheren Sauerstoffgehalt als atmosphärische Luft aufweist. Besonders vorteilhaft sind Oxidationsgase, die einen Gehalt von zumindest 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95 oder 99 Volumenprozent Sauerstoff aufweisen. Oxidationsgase können besonders vorteilhaft aus Luft gewonnen werden und werden, wenn sie noch andere Luftkomponenten enthalten und nur bezüglich ihres Sauerstoffgehalts angereichert sind, als sogenannte ”sauerstoffangereicherte” bzw. ”angereicherte” Luft (engl. enriched air) bezeichnet.
  • Der Einsatz eines entsprechenden Oxidationsgases in einem Biotrocknungsverfahren ist besonders vorteilhaft, weil dieses eine besonders präzise Einstellung einer Trocknungstemperatur, auf die das wasserhaltige organische Einsatzmaterial in dem Biotrocknungsverfahren aufgeheizt wird, ermöglicht. Vorteilhafterweise werden daher eine Menge des Oxidationsgases in dem Biotrocknungsverfahren und/oder der Sauerstoffgehalt des Oxidationsgases in Abhängigkeit von einer derartigen erwünschten Trocknungstemperatur eingestellt.
  • Besonders vorteilhaft ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, bei dem das wasserhaltige organische Einsatzmaterial in dem Biotrocknungsverfahren auf eine Trocknungstemperatur von 50 bis 200°C aufgeheizt wird. Herkömmliche Biotrocknungsverfahren unter Verwendung von Luft ermöglichen beispielsweise eine Temperatur von 50 bis 70°C, die auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann. Im Rahmen der Erfindung kann jedoch auch eine höhere Temperatur, beispielsweise von 70 bis 100°C, von 100 bis 150°C und/oder von 150 bis 200°C erreicht werden, wie in der zuvor erwähnten EP 2 275 394 A1 offenbart.
  • Besonders vorteilhaft ist ein entsprechendes Verfahren, wenn das wasserhaltige organische Einsatzmaterial in dem Biotrocknungsverfahren als Schüttung bereitgestellt wird, die mittels einer Ausströmeinrichtung mit dem Oxidationsgas beaufschlagt wird. Eine entsprechende Schüttung kann beispielsweise durch Einbringen des wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials in eine hierfür vorgesehene Wanne oder Rinne einer zur Biotrocknung eingesetzten Biotrocknungseinrichtung erfolgen. Bekannt ist auch, Biotrocknungsverfahren, ähnlich wie Kompostierungsverfahren, in Form sogenannter Mieten, d. h. dammförmigen Schüttungen, durchzuführen.
  • In allen Fällen kann die verwendete Ausströmeinrichtung vorteilhafterweise als Stichlanze ausgebildet sein, die in die entsprechende Schüttung eingebracht wird. Eine entsprechende Stichlanze weist an ihrem terminalen Ende Ausströmöffnungen auf, durch die das Oxidationsgas ausströmen und damit direkt in das Innere der Schüttung eingebracht werden kann. Dies erlaubt eine besonders vollständige Durchmischung, insbesondere wenn mehrere Stichlanzen verwendet werden.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung einer Stichlanze kann eine entsprechende Schüttung auch mittels einer unterhalb der Schüttung angebrachten Ausströmeinrichtung mit dem Oxidationsgas beaufschlagt werden. Beispielsweise können mit Ausströmöffnungen versehene Rohre oder Kanäle unterhalb einer entsprechenden Miete und/oder am Boden eines entsprechenden Behälters angebracht werden, durch die das Oxidationsgas das wasserhaltige organische Einsatzmaterial von unten aufsteigend durchströmen kann.
  • Die vorliegende Erfindung kann Vorteile bei allen bekannten Arten von Vergasungsverfahren aufweisen, beispielsweise den bekannten Wirbelschicht-, Festbett- und/oder Flugstromvergasern. Die Verwendung eines sauerstoffhaltigen Oxidationsgases bringt in allen Fällen den Vorteil einer besonders effektiven Sauerstoffeinbringung.
  • Ein entsprechendes Verfahren kann auch umfassen, ein bei dem Biotrocknungsverfahren frei werdendes Gasgemisch, das beispielsweise Restsauerstoff, Wasserdampf und/oder weitere Komponenten enthält, in dem thermischen Vergasungsverfahren einzusetzen. Dies gilt insbesondere dann, wenn das thermische Vergasungsverfahren für einen Betrieb mit einem entsprechenden Gasgemisch eingerichtet ist. Auch durch diese Kombination ergeben sich daher Synergieeffekte.
  • Zur erfindungsgemäßen Anlage, die Mittel zur Durchführung eines Verfahrens, wie es zuvor erläutert wurde, eingerichtet ist, sei auf die zuvor erläuterten Vorteile und Merkmale ausdrücklich verwiesen. Wie bereits erläutert, kann eine entsprechende Anlage insbesondere eine Luftzerlegungsanlage wie zuvor erläutert und/oder entsprechende Mittel zur Beaufschlagung des wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials in Form einer Ausströmeinrichtung umfassen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik zeigen.
  • 1 veranschaulicht eine Anlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Form eines schematischen Anlagendiagramms.
  • 2 veranschaulicht eine Einrichtung zur Beaufschlagung eines wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials mit einem Oxidationsgas gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 zeigt eine Einrichtung zur Beaufschlagung eines wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials mit einem Oxidationsgas gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • In den nachfolgenden Figuren sind einander funktional entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben und werden der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In 1 ist eine Anlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Der Anlage 100 kann ein wasserhaltiges organisches Ausgangsmaterial A zugeführt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um Hausmüll handeln, der in einer Sichtungs- und Inspektionseinrichtung 11 einer Sichtung und gegebenenfalls Sortierung unterworfen wird. Das entsprechende sortierte bzw. gesichtete Material, hier mit B bezeichnet, wird einer mechanischen Behandlungsstufe 12 zugeführt, in dem das entsprechende Material beispielsweise durch Mühlen, Häcksler und/oder Hämmer zerkleinert wird.
  • Zerkleinertes Material C, hier als ”wasserhaltiges organisches Einsatzmaterial” bezeichnet, wird einer Einrichtung 13 zur Biotrocknung zugeführt. Es versteht sich, dass der Einrichtung 13 zur Biotrocknung ein entsprechendes wasserhaltiges organisches Einsatzmaterial C auch ohne die Vornahme einer Sichtung und/oder mechanischen Behandlung in den Einrichtungen 11 und 12 zugeführt werden kann, wenn dieses bereits in geeigneter Form vorliegt. In der Einrichtung 13 zur Biotrocknung wird ein Biotrocknungsverfahren durchgeführt, wobei, wie nachfolgend noch gezeigt, ein Oxidationsgas O verwendet wird.
  • Es wird ein wasserreduziertes organisches Einsatzmaterial D erhalten und einer Einrichtung 14 zugeführt, die beispielsweise zur mechanischen Trennung von Komponenten des entsprechenden Materials einrichtet sein kann. Auf eine derartige Einrichtung 14 kann auch verzichtet werden, wenn entsprechendes Material B bereits in einer geeigneten Form vorliegt, um in einer Vergasungseinrichtung 15 eingesetzt zu werden.
  • Das der Vergasungseinrichtung 15 zugeführte Material ist hier mit E bezeichnet. Die Vergasungseinrichtung 15 kann beispielsweise als Wirbelstrom- und/oder Festbettvergaser ausgebildet sein und/oder einen derartigen Vergaser aufweisen. Auch der Vergasungseinrichtung 15 wird ein entsprechendes Oxidationsgas O zugeführt.
  • Das Oxidationsgas O, das einerseits der Biotrocknungseinrichtung 13 und andererseits der Vergasungseinrichtung 15 zugeführt werden kann, wird mittels einer entsprechenden Einrichtung 20, beispielsweise mittels einer Luftzerlegungsanlage und/oder aus einem Tank, bereitgestellt. Ein entsprechendes Oxidationsgas O kann vor der Beaufschlagung des wasserhaltigen bzw. organischen Einsatzmaterials in der Biotrocknungseinheit 13 und/oder vor dem Einsatz in der Vergasungseinrichtung 15 auch in seiner Zusammensetzung verändert werden, beispielsweise durch Beimischen von Luft, Inertgasen und/oder anderen Gasen. Insbesondere gilt dies vor der Einspeisung in die Vergasungseinrichtung 15.
  • In der Vergasungseinrichtung 15 wird aus dem (wasserreduzierten und gegebenenfalls mechanisch getrennten) wasserhaltigen organischen Einsatzmaterial wenigstens ein Vergasungsprodukt, beispielsweise Synthesegas, hier mit F bezeichnet, gewonnen. Gleichzeitig fällt bei der Vergasung Asche bzw. Schlacke G an. Der Vergasungseinrichtung 15 können weitere Einrichtungen nachgeschaltet werden, beispielsweise ein Zyklon 16, der feste Partikel I aus dem erhaltenen Gasgemisch F abscheidet und hierdurch ein aufgereinigtes Gasgemisch H bereitstellt, und eine Energieumwandlungseinheit 17, in der das Gasgemisch einem Verbrennungsprozess unterworfen wird und in der hierdurch beispielsweise elektrische Energie K gewonnen wird. Ein Abgas J kann beispielsweise in einer Kühleinrichtung 18 gekühlt und als gekühltes Abgas L einer Abgasaufbereitungseinrichtung 19 zugeführt werden, in der Abgasbestandteile N abgeschieden werden. Ein gereinigtes Abgas M kann die Anlage 100 verlassen.
  • In der 2 ist eine Einrichtung 10 zur Beaufschlagung eines wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials C in einer Einrichtung 13 zur Biotrocknung dargestellt. Eine entsprechende Einrichtung 10 ist an eine Einrichtung 20 zur Bereitstellung eines Oxidationsgases, beispielsweise eine Luftzerlegungsanlage, angebunden. Diese stellt das Oxidationsgas O, hier mit einem gestrichelten Pfeil veranschaulicht, typischerweise in einer Leitung 3 bereit. Über ein Manometer 4 kann ein Druck des Oxidationsgases O erfasst und mittels eines Ventils 5 eingestellt werden. Eine Stichlanze 1 ist vorgesehen, die dafür eingerichtet ist, in das wasserhaltige organische Einsatzmaterial C eingebracht zu werden. Die Stichlanze 1 weist einen Bereich 2 auf, in dem das Oxidationsgas O, hier in Form von Pfeilen o veranschaulicht, ausströmen kann. Das wasserhaltige organische Einsatzmaterial ist in dem in 2 dargestellten Beispiel von zwei Deckschichten R und Q überlagert.
  • In 3 ist eine Einrichtung 10 zur Beaufschlagung eines wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials C in einer Einrichtung 13 zur Biotrocknung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Diese verfügt über die wesentlichen Komponenten der in der 2 gezeigten Einrichtung und ist daher mit einem identischen Bezugszeichen 10 bezeichnet. Alternativ zur Darstellung der 2 ist hier das wasserhaltige organische Einsatzmaterial C in Form einer Miete wie zuvor erläutert angeordnet, die von einer Deckschicht R abgedeckt ist. Ein Bereich 2 ist auch hier als Ausströmbereich 2 ausgebildet und unterhalb der Miete des wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials C angeordnet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0745114 B1 [0003]
    • DE 4139512 A1 [0003]
    • DE 4209549 A1 [0003]
    • EP 2275394 A1 [0013, 0022]
    • EP 0531182 A1 [0018]
    • EP 0697576 A1 [0018]
    • EP 0698772 A1 [0018]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Kiener, C. und Bilas, I.: Synthetischer Biokraftstoff der zweiten Generation. Weltweit erste kommerzielle BTL-Produktionsanlage. Energy 2.0, Juli 2008, S. 42–44 [0003]
    • C. A. Velis et al., Biodrying for mechanical-biological treatment of wastes: a review of process science and engineering, Bioresource Technology, Band 100, Ausgabe 11, Juni 2009, Seiten 2747–2761 [0006]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Aufbereitung und thermischen Vergasung von wasserhaltigem organischem Einsatzmaterial (C), wobei das Verfahren umfasst, das wasserhaltige organische Einsatzmaterial (C) einem Biotrocknungsverfahren zu unterwerfen und danach zumindest teilweise durch die thermische Vergasung zu wenigstens einem gasförmigen Vergasungsprodukt (F) umzusetzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst, ein Oxidationsgas (O) mit zumindest 25 Volumenprozent Sauerstoff bereitzustellen und mit einem ersten Anteil des Oxidationsgases (O) das wasserhaltige organische Einsatzmaterial (C) in dem Biotrocknungsverfahren zu beaufschlagen und einen zweiten Anteil des Oxidationsgases (O) bei der thermischen Vergasung einzusetzen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Oxidationsgas (O) durch zumindest teilweise Tieftemperaturzerlegung von Luft und/oder durch ein Druckwechseladsorptionsverfahren bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Oxidationsgas (O) mit einen Gehalt von zumindest 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95 oder 99 Volumenprozent Sauerstoff bereitgestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Menge des Oxidationsgases (O) und/oder dessen Sauerstoffgehalt in Abhängigkeit von einer Trocknungstemperatur, auf die das wasserhaltige organische Einsatzmaterial (C) in dem Biotrocknungsverfahren aufgeheizt werden soll, eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das wasserhaltige organische Einsatzmaterial (C) in dem Biotrocknungsverfahren auf eine Trocknungstemperatur von 50 bis 200°C aufgeheizt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das wasserhaltige organische Einsatzmaterial (C) in dem Biotrocknungsverfahren als Schüttung bereitgestellt wird, die mittels einer Ausströmeinrichtung (1, 2, 6) mit dem Oxidationsgas (O) beaufschlagt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine als Stichlanze ausgebildete Ausströmeinrichtung (1, 2) in die Schüttung eingebracht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei die Schüttung mittels einer unterhalb der Schüttung angebrachten Ausströmeinrichtung (1, 2) beaufschlagt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die thermische Vergasung in einer Vergasungseinrichtung (15) mit einem Wirbelschicht-, Festbett- und/oder Flugstromvergaser durchgeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem ferner ein bei dem Biotrocknungsverfahren freiwerdendes Gasgemisch bei der thermischen Vergasung eingesetzt wird.
  11. Anlage (100), die zur Aufbereitung und thermischen Vergasung von wasserhaltigem organischem Einsatzmaterial (C) eingerichtet ist, mit einer Biotrocknungseinrichtung (13), die dafür eingerichtet ist, das wasserhaltige organische Einsatzmaterial (C) unter Erhalt eines wasserreduzierten organischen Einsatzmaterials (D) einem Biotrocknungsverfahren zu unterwerfen, und mit einer Vergasungseinrichtung (15), die dafür eingerichtet ist, das wasserreduzierte organische Einsatzmaterial (D) zumindest teilweise durch die thermische Vergasung zu wenigstens einem gasförmigen Vergasungsprodukt (F) umzusetzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (100) Mittel (20) aufweist, die dafür eingerichtet sind, ein Oxidationsgas (O) mit zumindest 25 Volumenprozent Sauerstoff bereitzustellen, und dass die Anlage (100) ferner Mittel (20) aufweist, die dafür eingerichtet sind, einen ersten Anteil des Oxidationsgases (O) in die Biotrocknungseinrichtung (13) und einen zweiten Anteil in die Vergasungseinrichtung (15) einzuspeisen.
  12. Anlage (100) nach Anspruch 11, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.
  13. Anlage (100) nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Mittel (20), die dafür eingerichtet sind, das Oxidationsgas (O) mit zumindest 25 Volumenprozent Sauerstoff bereitzustellen, eine Luftzerlegungsanlage und/oder eine Druckwechseladsorptionseinrichtung umfassen.
  14. Anlage (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Biotrocknungseinrichtung (13) zur Aufnahme des wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials (C) in Form einer Schüttung und zur Beaufschlagung des wasserhaltigen organischen Einsatzmaterials (C) mittels einer Ausströmeinrichtung (1, 2, 6) eingerichtet ist.
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Non-Patent Citations (2)

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Title
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