DE102022127119A1

DE102022127119A1 - Vorrichtung zur vergasung von rohmaterial

Info

Publication number: DE102022127119A1
Application number: DE102022127119.6A
Authority: DE
Inventors: Walter Vanselow
Original assignee: Synthec Fuels GmbH
Current assignee: Synthec Fuels GmbH
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2024-04-18
Also published as: WO2024083755A1

Abstract

Eine Vergasungsvorrichtung umfasst eine exotherme Kammer, die mit einer Verbrennungszone versehen ist, die so konfiguriert ist, dass sie eine Verbrennung zur Erzeugung von Prozesswärme durchführt. Die Vergasungsvorrichtung umfasst ferner eine erste endotherme Kammer, die für die Vergasung von Einsatzmaterial geeignet ist. Die Vergasungsvorrichtung umfasst ferner eine zweite endotherme Kammer, in der das Einsatzmaterial einer endothermen Abbaureaktion unterzogen werden kann. Die Vergasungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass die erste endotherme Kammer Verbrennungsprozesswärme verwendet, um den Vergasungsprozess durchzuführen. Die Vergasungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass die zweite endotherme Kammer die Verbrennungsprozesswärme nutzt, um das Einsatzmaterial der endothermen Abbaureaktion zu unterziehen. Die Vergasungsvorrichtung umfasst ferner mindestens einen Wärmeübertragungsstab, der so beschaffen ist, dass er die Verbrennungsprozesswärme aus der Verbrennungszone der exothermen Kammer in die erste endotherme Kammer und in die zweite endotherme Kammer überträgt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Vergasung von Rohmaterial.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Vergasungsanlagen werden zur Vergasung von Rohmaterial eingesetzt. Bei dem Rohmaterial kann es sich um biologisch abbaubares Material handeln, das eine Zusammensetzung aus kohlenstoff- oder kohlenhydrathaltigen Substanzen, Wasserstoff, Stickstoff, Kalzium usw. aufweist. Biologisch abbaubares Material oder Biomasse findet sich im Allgemeinen in organischen Materialien wie Holz, Kunststoff, Pestiziden, Herbiziden, Krankheitserregern, Farben, verunreinigten Lösungsmitteln, Rückständen aus der Papier- und Zellstoffherstellung, Kohle, Teer und Teersand, um nur einige zu nennen. Diese Art von Rohmaterial wird in Haushalten, Krankenhäusern, Kraftwerken, Ölraffinerien usw. gesammelt. Die Vergasungsanlagen nutzen das Rohmaterial, um auf umweltfreundliche Weise Brennstoff zu erzeugen. Die Vergasungsanlagen erzeugen einen Brennstoff in Form eines Synthesegases oder eines Erzeugergases. Synthesegas (Syngas) besteht aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2) und ist das Produkt der Dampf- oder Sauerstoffvergasung. Erzeugergas ist ein Gasgemisch, das bei der Vergasung von organischem Material wie Biomasse entsteht. Erzeugergas besteht aus Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2), Sauerstoff (O2), Kohlendioxid (CO2) und typischerweise einer Reihe von Kohlenwasserstoffen wie Methan (CH4) mit Stickstoff aus der Luft. Dieser Brennstoff wird unter anderem für den Betrieb von Gas-, Dampf- und Wasserstoffmotoren verwendet.
EP1187892 offenbart eine Anlage zur Erzeugung von brennbarem Gas aus kohlenstoffhaltigen, insbesondere biogenen Einsatzstoffen durch allotherme Dampfvergasung. Die Anlage weist folgende Merkmale auf: eine druckaufgeladene Wirbelschicht-Vergasungskammer mit einer druckdichten Schleuse zur Zuführung der zu vergasenden Einsatzstoffe. Die Anlage weist ferner eine Filterkammer auf, die über einen Verbindungskanal mit der Wirbelschicht-Vergasungskammer verbunden ist. Die Anlage verfügt ferner über eine externe Wärmequelle. Die Anlage verfügt ferner über eine Heatpipe-Anordnung, die Wärme von der externen Wärmequelle aufnimmt und an das Vergasungsbett in der Wirbelschichtvergasungskammer abgibt.
ÜBERBLICK
Es besteht also die Notwendigkeit, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere gilt es, die Nachteile herkömmlicher Vergasungsvorrichtungen zu überwinden. Die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung überwinden die Nachteile des Standes der Technik. Im Folgenden wird ein vereinfachter Überblick gegeben, um ein grundlegendes Verständnis für einen oder mehrere Aspekte der Erfindung zu vermitteln. Dieser Überblick ist kein umfassender Überblick über die Erfindung, und es ist weder beabsichtigt, wichtige oder kritische Elemente der Erfindung zu identifizieren, noch den Umfang der Erfindung abzugrenzen. Vielmehr besteht der Hauptzweck der Übersicht darin, einige Ausführungsformen der Erfindung vorzustellen.
Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Vergasung von Rohmaterial bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine exotherme Kammer, eine erste endotherme Kammer und eine zweite endotherme Kammer. Die exotherme Kammer ist mit einer Verbrennungszone versehen, die so konfiguriert ist, dass sie Verbrennungsprozesswärme erzeugt. Die erste endotherme Kammer ist für die Durchführung eines Vergasungsprozesses, insbesondere eines allothermen Vergasungsprozesses, ausgelegt. Die zweite endotherme Kammer ist so ausgelegt, dass das Rohmaterial endotherme Abbaureaktionen durchführt. Die Vorrichtung ist so konfiguriert, dass die zweite endotherme Kammer und die erste endotherme Kammer die Prozesswärme nutzen. Die Vorrichtung umfasst ferner mindestens einen Wärmeübertragungsstab, der so ausgelegt ist, dass er Verbrennungsprozesswärme aus der Verbrennungszone der exothermen Kammer in die erste endotherme Kammer und in die zweite endotherme Kammer überträgt. Mindestens ein Effekt kann darin bestehen, dass die Stäbe besser sind als hohle Rohre, insbesondere sind die Stäbe leicht zu warten, haben eine hohe Lebensdauer und bessere Wärmeübertragungseigenschaften.
In einigen Ausführungsformen erstreckt sich der mindestens eine Wärmeübertragungsstab in die erste endotherme Kammer und in die zweite endotherme Kammer. In einigen Ausführungsformen ist der mindestens eine Wärmeübertragungsstab im Inneren der exothermen Kammer angeordnet. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich der mindestens eine Wärmeübertragungsstab, der im Inneren der exothermen Kammer angeordnet ist, in die erste endotherme Kammer und in die zweite endotherme Kammer.
In einigen Ausführungsformen umfasst der mindestens eine Wärmeübertragungsstab ein massives Wärmerohr, ein hohles Wärmerohr oder ein Konvektionswärmerohr.
In einigen Ausführungsformen sind mindestens zwei der zweiten endothermen Kammer, der ersten endothermen Kammer und der exothermen Kammer übereinander angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens eine der zweiten endothermen Kammern und der ersten endothermen Kammer innerhalb der exothermen Kammer angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist die erste endotherme Kammer ein Reformer.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Reformer eine Wirbelschicht-Reformerkammer.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste endotherme Kammer einen Reformereinlass, der so konfiguriert ist, dass er an eine Dampfquelle angeschlossen werden kann.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner einen Dampferzeuger, der so konfiguriert ist, dass er Wasser aufnehmen und aus dem Wasser Dampf erzeugen kann. In einigen Ausführungsformen umfasst der Dampferzeuger einen Dampfauslass, der mit dem Reformereinlass verbunden ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ferner einen Dampferzeuger, der zur Aufnahme von Wasser und zur Erzeugung von Dampf aus dem Wasser konfiguriert ist, wobei der Dampferzeuger einen mit dem Reformereinlass verbundenen Dampfauslass umfasst.
In einigen Ausführungsformen ist der mindestens eine Wärmeübertragungsstab außerdem so ausgelegt, dass er die Verbrennungsprozesswärme aus der exothermen Kammer an den Dampferzeuger überträgt.
In einigen Ausführungsformen ist die zweite endotherme Kammer ein Pyrolysereaktor.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Pyrolysereaktor eine Wirbelschichtreaktor-Kammer.
In einigen Ausführungsformen ist die Verbrennungszone der exothermen Kammer so konfiguriert, dass sie Brennstoff verbrennt, um die Prozesswärme zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen ist die exotherme Kammer für die Verbrennung von Rohmaterial konfiguriert. In einigen Ausführungsformen umfasst die exotherme Kammer einen Einlass, der für die Aufnahme von Rohmaterial konfiguriert ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst die exotherme Kammer ferner einen Bodeneinlass, der so konfiguriert ist, dass er an eine Sauerstoffquelle angeschlossen werden kann. In einigen Ausführungsformen umfasst die exotherme Kammer ferner einen Bodenauslass, der so konfiguriert ist, dass er Asche aus der exothermen Kammer abgibt. In einigen Ausführungsformen umfasst die exotherme Kammer ferner einen Bodeneinlass, der so konfiguriert ist, dass er mit einer Sauerstoffquelle verbunden werden kann, und einen Bodenauslass, der so konfiguriert ist, dass er Asche aus der exothermen Kammer abgibt.
Der unabhängige Anspruch definiert die Erfindung in einem Aspekt. In den abhängigen Ansprüchen werden ausgewählte Elemente erfindungsgemäßer Ausführungsformen angegeben. Es ist zu beachten, dass die Elemente dieser Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.
Diese Übersicht wird mit der Maßgabe vorgelegt, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Dieser Überblick soll weder Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, noch soll er als Hilfe bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands dienen. Der Fachmann wird beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und beim Betrachten der beigefügten Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Zeichnung, die schematisch eine Ausschnittdarstellung einer Vergasungsvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.
2 ist eine Zeichnung, die schematisch eine Ausschnittdarstellung einer Vergasungsvorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen, Implementierungen und damit verbundene Effekte unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offengelegt, die Ansichten einiger Ausführungsformen zeigen. Es ist zu beachten, dass die Ansichten der beispielhaften Ausführungsformen lediglich ausgewählte Merkmale einiger Ausführungsformen veranschaulichen sollen. Insbesondere sind die Querschnittsansichten nicht maßstabsgetreu gezeichnet, und die Maßverhältnisse der dargestellten Strukturen können von denen der Abbildungen abweichen. In der vorliegenden Beschreibung beziehen sich gleiche Begriffe auf gleiche Elemente.
Es versteht sich von selbst, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. In einigen Fällen werden bekannte Merkmale weggelassen oder vereinfacht, um die Beschreibung der beispielhaften Implementierungen zu verdeutlichen. Die Reihenfolge, in der die Ausführungsformen/Implementierungen und Methoden/Prozesse beschrieben werden, ist nicht als Einschränkung zu verstehen, und eine beliebige Anzahl der beschriebenen Implementierungen und Prozesse kann kombiniert werden.
1 ist eine Zeichnung, die schematisch eine Schnittansicht einer Vergasungsvorrichtung 100 zur Vergasung von Rohmaterial gemäß einem Aspekt der Erfindung zeigt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Vergasungsvorrichtung 100 eine exotherme Kammer 130, eine erste endotherme Kammer 110 und eine zweite endotherme Kammer 120. In einigen Ausführungsformen (nicht dargestellt) umfasst die erste endotherme Kammer die zweite endotherme Kammer. In einigen Ausführungsformen (nicht dargestellt) umfasst die Vorrichtung eine exotherme Kammer und eine endotherme Hauptkammer, die eine erste endotherme Kammer und eine zweite endotherme Kammer umfasst. Mindestens ein Effekt kann darin bestehen, dass in der Vergasungsvorrichtung 100 Schritte eines Vergasungsprozesses stattfinden können, d. h. die Durchführung endothermer Abbaureaktionen am Rohmaterial zur Erzeugung eines Gases und die Durchführung exothermer Reaktionen zur Erzeugung von Prozesswärme, wobei die Prozesswärme zur Durchführung der endothermen Reaktionen verwendet werden kann.
In einigen Ausführungsformen sind bei der Vergasungsvorrichtung 100 mindestens zwei der zweiten endothermen Kammer 120, der ersten endothermen Kammer 110 und der exothermen Kammer 130 übereinander angeordnet. Zumindest ein Effekt kann darin bestehen, dass die Wärmeübertragung durch Konvektion im Vergleich zu alternativen Anordnungen verbessert wird. Ferner kann die Schwerkraft genutzt werden, um das Rohmaterial in die erste endotherme Kammer 110, die zweite endotherme Kammer 120 und/oder die exotherme Kammer 130 zu leiten. Dadurch kann die Effizienz der Vergasungsvorrichtung 100 verbessert werden. Ein weiterer Effekt kann sein, dass die Vergasungsvorrichtung 100 baulich einfach gehalten ist. Insbesondere kann die Vergasungsvorrichtung 100 das Material effizient von der zweiten endothermen Kammer 120 in die erste endotherme Kammer 110, von der zweiten endothermen Kammer 120 in die exotherme Kammer 130 und/oder von der ersten endothermen Kammer 110 in die exotherme Kammer 130 fließen lassen, wodurch der Verlust von Wärme oder Ressourcen an die Umgebung reduziert wird.
In einigen Ausführungsformen weist die Vergasungsvorrichtung 100 mindestens eine der ersten endothermen Kammer 110 und der zweiten endothermen Kammer 120 auf, die innerhalb der exothermen Kammer 130 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen weist die Vergasungsvorrichtung 100 sowohl die erste endotherme Kammer 110 als auch die zweite endotherme Kammer 120 auf, die innerhalb der exothermen Kammer 130 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen ist die exotherme Kammer 130 so konfiguriert, dass die Prozesswärme in der exothermen Kammer 130 durch die Verbrennung des Rohmaterials erzeugt wird. Zumindest ein Effekt kann darin bestehen, dass die erste endotherme Kammer 110 und die zweite endotherme Kammer 120 die jeweiligen endothermen Reaktionen unter Verwendung der von der exothermen Kammer 130 erzeugten Prozesswärme durchführen. Dadurch wird der Bedarf an einer externen Wärmequelle reduziert. Dementsprechend kann die erste endotherme Kammer 110 so konfiguriert werden, dass endotherme Reaktionen ohne Verwendung einer zusätzlichen exothermen Kammer durchgeführt werden können. Ebenso kann die zweite endotherme Kammer 120 so konfiguriert werden, dass endotherme Reaktionen ohne Verwendung einer zusätzlichen exothermen Kammer durchgeführt werden können.
Die Vergasungsvorrichtung 100 zur Vergasung von Rohmaterial umfasst ferner eine Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 140. In einer Ausführungsform (nicht dargestellt) umfasst die Vergasungsvorrichtung einen einzigen Wärmeübertragungsstab. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Mehrzahl der Wärmeübertragungsstäbe 140 von der Verbrennungszone der exothermen Kammer 130 bis zur ersten endothermen Kammer 110. Auf diese Weise kann die Mehrzahl der Wärmeübertragungsstäbe 140 die in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 erzeugte Prozesswärme in die erste endotherme Kammer 110 transportieren. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 140 von der Verbrennungszone der exothermen Kammer 130 zur zweiten endothermen Kammer 120. Auf diese Weise kann die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 140 die in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 erzeugte Prozesswärme zur zweiten endothermen Kammer 120 transportieren. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 140 von der Verbrennungszone der exothermen Kammer 130 durch die erste endotherme Kammer 110 zur zweiten endothermen Kammer 120. Auf diese Weise kann die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 140 die in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 erzeugte Prozesswärme in die zweite endotherme Kammer 120 und in die erste endotherme Kammer 110 transportieren.
In dem in 1 dargestellten Beispiel ist die Vergasungsvorrichtung 100 so konfiguriert, dass sowohl die zweite endotherme Kammer 120 als auch die erste endotherme Kammer 110 die in der exothermen Zone 131 der exothermen Kammer 130 erzeugte Prozesswärme nutzen. Die in der Verbrennungszone 131 der Exothermiekammer 130 erzeugte Prozesswärme, die bei einer Temperatur von mindestens 1100 °C, beispielsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von 1100 °C bis 1600 °C, insbesondere bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 °C bis 1400 °C, erzeugt wird, steigt zur ersten Endothermiekammer 110 und dann zur zweiten Endothermiekammer 120 auf. In einigen Ausführungsformen ist die Vergasungsvorrichtung 100 so konfiguriert, dass sie zusätzlich Konvektion verwendet, wobei beispielsweise heißes Gas aus der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 entlang einer Außenfläche einer Wand der ersten endothermen Kammer 110 aufsteigt, um Wärme mit der Wand der ersten endothermen Kammer 110 auszutauschen und Energie auf die erste endotherme Kammer 110 zu übertragen. Ebenso kann das heiße Gas weiter von der ersten endothermen Kammer 110 entlang einer Außenfläche einer Wand der zweiten endothermen Kammer 120 aufsteigen. So wird ein erster Teil der Prozesswärme in die erste endotherme Kammer 110 transportiert, die mit einer Temperatur von mindestens 700 °C arbeitet. Wenn die Prozesswärme in der Vergasungsvorrichtung 100 nach oben steigt, findet ein Wärmetransport zur Außenseite der Vorrichtung statt und die Temperatur der Prozesswärme sinkt. Außerdem wird ein zweiter Teil der Prozesswärme in die zweite endotherme Kammer 120 transportiert, die mit einer Temperatur von mindestens 350 °C arbeitet. Auf diese Weise erwärmt die in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 erzeugte Prozesswärme die Außenseite sowohl der ersten endothermen Kammer 110 als auch der zweiten endothermen Kammer 120. Ein Teil der Prozesswärme, die die zweite endotherme Kammer 120 erreicht, fließt in den Pyrolyseprozess ein.
Mindestens eine Auswirkung der obigen Konfiguration kann darin bestehen, dass die Vorrichtung so konfiguriert werden kann, dass die Wärmeübertragung nach Bedarf erfolgt. Die Vergasungsvorrichtung 100 erreicht einen verbesserten Wärmeübergang von der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 zur ersten endothermen Kammer 110 und/oder zur zweiten endothermen Kammer 120, da sie mindestens zwei Wege der Wärmeübertragung nutzt: Ein erster Weg ist durch konvektive Wärmeübertragung gegeben, die von der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 zur ersten endothermen Kammer 110 und/oder zur zweiten endothermen Kammer 120 erfolgt. Ein zweiter Pfad wird durch konduktive Wärmeübertragung von der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 zur ersten endothermen Kammer 110 und/oder zur zweiten endothermen Kammer 120 bereitgestellt, die durch Wärmeübertragung in dem mindestens einen Wärmeübertragungsstab 140 erfolgt, der sich von der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 durch das Innere der ersten endothermen Kammer 110 zum Inneren der zweiten endothermen Kammer 120 erstreckt.
Im Hinblick auf die exotherme Kammer 130 der Vergasungsvorrichtung 100 ist die Verbrennungszone 131 geeignet, Prozesswärme in der Verbrennungszone 131 zu erzeugen. In der Verbrennungszone ist die exotherme Kammer 130 so ausgelegt, dass sie einer Temperatur standhält, die während der Verbrennung auftreten kann. Zum Beispiel ist die exotherme Kammer 130 so ausgelegt, dass sie einer Temperatur von 800 °C, 900 °C oder 1000 °C standhält. In einigen Ausführungsformen ist die exotherme Kammer 130 so ausgelegt, dass sie einer Temperatur von 1100 °C standhält.
In einigen Ausführungsformen ist die exotherme Kammer 130 so konfiguriert, dass sie das Rohmaterial für die Verbrennung in Form von Pyrolysedämpfen, -gasen und/oder Pyrolysekoks oder -asche aus der ersten endothermen Kammer 110 und/oder aus der zweiten endothermen Kammer 120 und/oder direkt von einer externen Quelle 170 erhält, um Prozesswärme zu erzeugen.
Die exotherme Kammer 130 umfasst einen ersten Einlass 172, der zur Aufnahme von Rohmaterial für die Verbrennung in der Verbrennungszone 131 von einer externen Rohmaterialquelle geeignet ist. Ferner ist in einem Beispiel ein zweiter Einlass 174 in der exothermen Kammer 130 in der Nähe der Verbrennungszone 131 vorgesehen. Der zweite Einlass 174 ist so ausgelegt, dass er Rohmaterial aus der ersten endothermen Kammer 110 und/oder aus der zweiten endothermen Kammer 120 aufnehmen kann. In einigen Ausführungsformen (nicht dargestellt) verfügt die exotherme Kammer 130 über einen Einlass, um gemeinsam Rohmaterial für die Verbrennung aus einer oder einer Kombination aus einer externen Quelle, der ersten endothermen Kammer 110 und/oder der zweiten endothermen Kammer 120 aufzunehmen. Somit kann der exothermen Kammer 130 kontinuierlich Rohmaterial zur Verbrennung in der Verbrennungszone 131 zugeführt werden. Die exotherme Kammer 130 kann so konfiguriert sein, dass sie das Einsatzmaterial für die Verbrennung als Zwischenprodukte in beliebiger Form, z. B. als Gemisch aus Pyrolysedämpfen, Gasen und/oder Pyrolysekoks oder -asche, aus der ersten endothermen Kammer 110 und/oder aus der zweiten endothermen Kammer 120 erhält, um Prozesswärme zu erzeugen. Auf diese Weise kann der Verbrennungszone 131 kontinuierlich Rohmaterial zur Verbrennung in der exothermen Kammer 130 zugeführt werden, um Prozesswärme zu erzeugen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die exotherme Kammer 130 einen unteren Einlass 132. In einigen Ausführungsformen ist der untere Einlass 132 so konfiguriert, dass er den Verbrennungsbereich 131 der exothermen Kammer 130 mit einer Verbrennungsluftquelle verbindet. So kann der Sauerstoff in der Verbrennungsluft den Brennstoff in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 verbrennen. In einigen Ausführungsformen ist die exotherme Kammer 130 so konfiguriert, dass sich in der Verbrennungszone 131 ein Wirbelbett bildet. So kann das Bett der exothermen Kammer 130 in der Verbrennungszone 131 fluidisiert werden. Während der Verbrennung kann das Rohmaterial auf dem Wirbelbett in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 schwimmen. So kann das Einsatzmaterial gleichmäßig um den mindestens einen Wärmeübertragungsstab 140 verteilt werden. In einer Ausführungsform der Vergasungsvorrichtung, die mehrere Wärmeübertragungsstäbe 140 umfasst, kann das Einsatzmaterial gleichmäßig zwischen den mehreren Wärmeübertragungsstäben 140 verteilt werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die exotherme Kammer 130 einen Bodenauslass 134. In einigen Ausführungsformen ist der Bodenauslass 134 so konfiguriert, dass er Asche aus der exothermen Kammer 130 abgibt. Zumindest ein Effekt kann darin bestehen, dass die Rückstände des Rohmaterials nach der Verbrennung, Vergasung und Pyrolyse aus der Vergasungsvorrichtung 100 entfernt werden.
In einigen Ausführungsformen ist die exotherme Kammer 130 für die Verbrennung einer Vielzahl von Brennstoffen konfiguriert. Die Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 kann als Mehrbrennstoff-Verbrennungszone konfiguriert sein, die in der Lage ist, eine Vielzahl von Brennstoffen aufzunehmen und zu verbrennen, und/oder mit einem Mehrbrennstoffbrenner konfiguriert sein, so dass die Vielzahl von Brennstoffen selektiv der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 zugeführt werden kann. Rohmaterial kann alles sein, was Kohlenstoff enthält und verbrennt. Beispielsweise kann es sich bei den Einsatzstoffen um einen oder mehrere aus der Gruppe der vergärbaren, biomassehaltigen Reststoffe handeln, die aus Klärschlamm, Bioabfall oder Speiseresten, Wirtschaftsdünger (Gülle, Mist), bisher ungenutzten Pflanzen sowie Pflanzenteilen (z.B. Zwischenfrüchten, Pflanzenresten und dergleichen), insbesondere angebauten Energiepflanzen (nachwachsende Rohstoffe) bestehen. Vorzugsweise wird der Gehalt an korrosiven Bestandteilen, wie Chlorid oder Sulfid, im Rohmaterial gering oder sogar auf ein Minimum reduziert. Ein Effekt des geringen Anteils an korrosiven Bestandteilen im Rohmaterial ist, dass die Korrosion der Kammer reduziert wird.
Insbesondere kann die exotherme Kammer 130 so konfiguriert sein, dass sie Rohmaterial zur Verbrennung in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 aufnimmt. Das Einsatzmaterial kann beispielsweise in fester Phase und/oder in gasförmiger/verdampfter Phase vorliegen. Somit kann die exotherme Kammer 130 für die Verbrennung von Rohmaterial in jeder Phase verwendet werden, wodurch sich beispielsweise der Bedarf an zusätzlichem Brennstoff für die Verbrennung verringert. Außerdem kann der Bedarf an Filtern reduziert werden, die üblicherweise verwendet werden, um für die Verbrennung geeignete Einsatzstoffe von anderen Materialien zu trennen. In einigen Ausführungsformen ist die Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 zur Aufnahme von Prozessprodukten und/oder Nebenprodukten der Vergasung aus der Pyrolyse in der zweiten endothermen Kammer 110 geeignet. In einigen Ausführungsformen ist die Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 zur Aufnahme von Produkten und/oder Nebenprodukten der in der ersten endothermen Kammer 110 durchgeführten Vergasung geeignet. Auf diese Weise kann der Einsatz von Rohmaterial in der Vergasungsvorrichtung 100 optimiert werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 so konfiguriert werden, dass zusätzliches, direkt aus einer anderen Quelle gewonnenes Rohmaterial, wie z. B. aus der externen Quelle 170 gewonnene Zwischenprodukte einer Pyrolysereaktion, zur Erzeugung von Prozesswärme verbrannt wird. Dadurch verringert sich die Notwendigkeit, das zu verbrennende Rohmaterial aus der ersten endothermen Kammer 110 und der zweiten endothermen Kammer 120 in die Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 zu leiten. Dadurch wird die Effizienz der Vergasungsvorrichtung 100 zur Erzeugung von Prozesswärme verbessert.
In einigen Ausführungsformen kann die exotherme Kammer 130 so angepasst werden, dass eine Variation der Konfiguration entsprechend den Betriebsparametern der Vergasungsvorrichtung 100 möglich ist, wie z. B. die Zufuhr von Einsatzmaterial von einem oder einer Kombination von Einlass 172 und Einlass 174, Temperatur, Druck usw.
In einigen Ausführungsformen ist die erste endotherme Kammer 110 der Vergasungsvorrichtung 100 für die Durchführung eines allothermen Vergasungsprozesses ausgelegt. Insbesondere kann die erste endotherme Kammer 110 als Reformer konfiguriert sein. Beispielsweise kann die erste endotherme Kammer 110 einen allothermen Vergasungs-Reformierungsreaktor aus mehreren Materialien umfassen. Zumindest ein Effekt kann darin bestehen, dass die Vergasung innerhalb der Vergasungsvorrichtung 100 direkt nach der Pyrolyse durchgeführt werden kann. In einigen Ausführungsformen ist die erste endotherme Kammer 110 so konfiguriert, dass ein Wirbelbett entsteht. Wenn das Bett der ersten endothermen Kammer 110 fluidisiert wird, kann dies dazu führen, dass das Rohmaterial auf dem Bett der ersten endothermen Kammer 110 schwimmt und gleichmäßig zwischen den Stäben 140 verteilt wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste endotherme Kammer 110 einen Reformereinlass 116. Der Reformereinlass 116 ist so konfiguriert, dass er Dampf aufnehmen kann. Der Reformereinlass 116 verbindet die erste endotherme Kammer 110 mit einer Dampfquelle. Mindestens eine Wirkung des Dampfes in der ersten endothermen Kammer 110 kann darin bestehen, dass der Dampf zur Erzeugung von Gas, vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, Synthesegas (CO + H2) verwendet wird, d. h. CH4 + H2O ⇌ CO + 3 H2. In einigen Ausführungsformen umfasst die erste endotherme Kammer 110 einen ersten Auslass 114. In einigen Ausführungsformen umfasst die erste endotherme Kammer 110 außerdem einen zweiten Auslass 115. Dies kann dazu führen, dass das Rohmaterial aus der ersten endothermen Kammer 110 in die exotherme Kammer 130 geleitet wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst die erste endotherme Kammer 110 einen Gasauslass 112. Der Gasauslass 112 ist so konfiguriert, dass das erzeugte Gas, vorzugsweise eine Synthesegaskombination aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, außerhalb der Vergasungsvorrichtung 100 zugeführt wird. In einigen Ausführungsformen ist der Gasauslass 112 mit einem Gasbehälter (nicht dargestellt) gekoppelt, um das erzeugte Gas, vorzugsweise die Synthesegaskombination aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, außerhalb der Vergasungsvorrichtung 100 direkt dem Behälter zuzuführen. Zumindest ein Effekt kann darin bestehen, dass der Gasauslass 112 die erste endotherme Kammer 110 mit dem Gasbehälter (nicht dargestellt) für weitere Anwendungen, wie den Betrieb von Motoren, verbindet.
In einigen Ausführungsformen führt die erste endotherme Kammer 110 einen Vergasungsprozess am Rohmaterial durch, um ein Gas zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen ist die erste endotherme Kammer 110 so konfiguriert, dass sie einen Vergasungsprozess am Rohmaterial durchführt, um ein Synthesegas CO + H2 oder ein Erzeugergas CO + H2 oder CO2 + H2 zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen führt die erste endotherme Kammer 110 einen Vergasungsprozess am Rohmaterial durch, um ein wasserstoffreiches Synthesegas zu erzeugen. Die erste endotherme Kammer 110 arbeitet bei einer Temperatur von mehr als 700 °C oder im Bereich von 700 °C bis 1100 °C. So kann die Vergasung des biologisch abbaubaren Materials in der ersten endothermen Kammer 110 durch Reaktion des Rohmaterials bei Temperaturen in einer endothermen Reaktion erfolgen.
In einigen Ausführungsformen kann die erste endotherme Kammer 110 entsprechend den Betriebsparametern der Vergasungsvorrichtung 100, wie Temperatur, Druck usw., angepasst werden.
Die zweite endotherme Kammer 120 ist so ausgelegt, dass das Rohmaterial endotherme Abbaureaktionen durchführt. Insbesondere ist die zweite endotherme Kammer 120 als Pyrolyse-Reaktor konfiguriert. In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite endotherme Kammer 120 einen Einlass 122. Der Einlass 122 ist so konfiguriert, dass er Rohmaterial aus einem Lager außerhalb der Vergasungsvorrichtung 100 aufnimmt. In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite endotherme Kammer 120 einen oberen Auslass 124. In einigen Ausführungsformen umfasst die zweite endotherme Kammer 120 einen unteren Auslass 125. So kann das Rohmaterial von der zweiten endothermen Kammer 120 in die exotherme Kammer 130 überführt werden. In einigen Ausführungsformen ist die zweite endotherme Kammer 120 so konfiguriert, dass ein Wirbelbett entsteht. So können die festen Partikel des Einsatzmaterials in der Wirbelschicht fließen, d. h. die festen und flüssigen Teile des Einsatzmaterials können in der Flüssigkeit innerhalb der Vergasungsvorrichtung 100 transportiert werden.
In einigen Ausführungsformen ist die zweite endotherme Kammer 120 so konfiguriert, dass sie eine thermische sauerstofffreie Zersetzung des Rohmaterials durchführt, um Pyrolysegase und -dämpfe sowie Pyrolysekoks/- asche zu erzeugen. Die zweite endotherme Kammer 120 ist so konfiguriert, dass sie bei einer Temperatur von 350 °C oder darüber arbeitet, z. B. im Bereich von 350 °C bis 600 °C. Auf diese Weise kann in der zweiten endothermen Kammer 120 eine Aufspaltung des Einsatzmaterials in verschiedene Aggregatzustände erfolgen, die für die Vergasung in der ersten endothermen Kammer 110 und für die Verbrennung in der exothermen Kammer 130 geeignet sind.
In einigen Ausführungsformen ist ein erster Kanal 181 zwischen der externen Rohmaterialquelle 170 und dem Einlass 172 der exothermen Kammer 130 angeschlossen. In einigen Ausführungsformen ist der erste Kanal 181 ferner zwischen dem ersten Auslass 114 der ersten endothermen Kammer 110 und dem Einlass 172 der exothermen Kammer 130 angeschlossen. In einigen Ausführungsformen ist der erste Kanal 181 auch zwischen dem oberen Auslass 124 der zweiten endothermen Kammer 120 und dem Einlass 172 der exothermen Kammer 130 angeschlossen. Mit Hilfe des Kanals 181 kann das Rohmaterial von der externen Quelle 170, der ersten endothermen Kammer 110 und/oder der zweiten endothermen Kammer 120 zur Verbrennung in die exotherme Kammer 130 geleitet werden. In einigen Ausführungsformen ist der erste Kanal 181 zwischen dem oberen Auslass 124 der zweiten endothermen Kammer 120 und dem ersten Auslass 114 der ersten endothermen Kammer 110 angeschlossen. Mit Hilfe des Kanals 181 kann das Rohmaterial beispielsweise von der zweiten endothermen Kammer 120 in die erste endotherme Kammer 110 überführt werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vergasungsvorrichtung 100 ferner einen zweiten Kanal 182, der zwischen dem Einlass 174 zur exothermen Kammer 130 und dem zweiten Auslass 115 der ersten endothermen Kammer 110 angeschlossen ist. Der zweite Kanal 182 kann ferner zwischen dem Einlass 174 zur exothermen Kammer 130 und dem unteren Auslass 125 der zweiten endothermen Kammer 120 angeschlossen werden. Mit Hilfe des zweiten Kanals 182 kann das Rohmaterial von der externen Quelle 170, der ersten endothermen Kammer 110 und/oder der zweiten endothermen Kammer 120 in die exotherme Kammer 130 geleitet werden. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Kanal 182 zwischen dem unteren Auslass 125 der zweiten endothermen Kammer 120 und dem zweiten Auslass 115 der ersten endothermen Kammer 110 angeschlossen. Mit Hilfe des zweiten Kanals 182 kann das Einsatzmaterial von der zweiten endothermen Kammer 120 zur ersten endothermen Kammer 110 zur Vergasung befördert werden. Über den zweiten Kanal 182 kann das Rohmaterial auch von der zweiten endothermen Kammer 120 in die Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 befördert werden.
In einigen Ausführungsformen ist der Einlass 172 so konfiguriert, dass er festes, flüssiges, zersetztes und/oder Pyrolyse-Einsatzmaterial von der externen Quelle 170 aufnimmt. In einigen Ausführungsformen ist der Einlass 172 so konfiguriert, dass er Einsatzmaterial in festem, flüssigem Zustand, zersetztes Einsatzmaterial und/oder Rückstände der Vergasung vom ersten Auslass 114 der ersten endothermen Kammer 110 zur Verbrennung aufnimmt. In einigen Ausführungsformen ist der Einlass 172 so konfiguriert, dass er Rohmaterial in gasförmigem und/oder verdampftem Zustand aus dem oberen Auslass 124 der zweiten endothermen Kammer 120 zur Verbrennung aufnimmt. Mindestens ein Effekt kann darin bestehen, die exotherme Kammer 130 mit dem zu verbrennenden Rohmaterial zu speisen. Ein weiterer Effekt kann darin bestehen, das restliche Einsatzmaterial nach der Vergasung aus der Vergasungsvorrichtung 100 zu entfernen.
In einigen Ausführungsformen ist der erste Auslass 114 so konfiguriert, dass er das feste, flüssige, zersetzte und/oder pyrolysierte Einsatzmaterial aus der externen Quelle 170 zur Vergasung aufnimmt. In einigen Ausführungsformen ist der erste Auslass 114 so konfiguriert, dass er Pyrolyse-Einsatzmaterial in gasförmigem und/oder verdampftem Zustand aus dem oberen Auslass 124 der zweiten endothermen Kammer 120 zur Vergasung aufnimmt. So kann zusätzliches Einsatzmaterial aus der externen Quelle 170 in die erste endotherme Kammer 110 eingespeist werden, um eine hohe Gasausbeute, vorzugsweise eine hohe Ausbeute an Synthesegas (CO + H2), zu erzeugen. Ferner kann nach der Pyrolyse in der zweiten endothermen Kammer 120 verarbeitetes oder zersetztes Rohmaterial aus der zweiten endothermen Kammer 120 in die erste endotherme Kammer 110 geleitet werden, insbesondere um die Vergasung des verarbeiteten oder zersetzten Rohmaterials durchzuführen.
In einigen Ausführungsformen ist der Einlass 174 so konfiguriert, dass er Rohmaterial in gasförmigem oder verdampftem Zustand aus dem zweiten Auslass 115 der ersten endothermen Kammer 110 zur Verbrennung aufnimmt. In einigen Ausführungsformen ist der Einlass 174 so konfiguriert, dass er Einsatzmaterial in festem, flüssigem, zersetztem oder pyrolysiertem Zustand aus dem unteren Auslass 125 der zweiten endothermen Kammer 120 aufnimmt. In einigen Ausführungsformen ist der zweite Auslass 115 so konfiguriert, dass er das Einsatzmaterial in fester, flüssiger, zersetzter und/oder pyrolytischer Form aus dem unteren Auslass 125 der zweiten endothermen Kammer 120 zur Vergasung aufnimmt. Da die zweite endotherme Kammer 120 mit dem unteren Auslass 125 ausgestattet ist, kann die Pyrolyse-Asche aus der zweiten endothermen Kammer 120 entfernt werden. Darüber hinaus kann die erste endotherme Kammer 110 von der zweiten endothermen Kammer 120 aus mit Rohmaterial in fester und/oder flüssiger Phase zur Vergasung beschickt werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vergasungsvorrichtung 100 einen Abgasauslass 152, der z. B. in einem oberen Wandabschnitt der Vergasungsvorrichtung 100 vorgesehen ist. Der Abgasauslass 152 ist so ausgelegt, dass er Abwärme aus der Vergasungsvorrichtung 100 abgibt.
In der Vergasungsvorrichtung gemäß dem in 1 dargestellten Beispiel kann die Mehrzahl der Wärmeübertragungsstäbe 140 eines oder mehrere der folgenden Elemente umfassen: ein festes Wärmerohr, ein hohles Wärmerohr und/oder ein Konvektionswärmerohr. In einigen Ausführungsformen ist die Mehrzahl der Wärmeübertragungsstäbe jeweils als massives Wärmerohr ausgeführt. In einigen Ausführungsformen ist die Mehrzahl der Wärmeübertragungsstäbe jeweils als hohles Wärmerohr ausgeführt. In einigen Ausführungsformen sind die mehreren Wärmeübertragungsstäbe jeweils als Konvektionswärmerohr ausgeführt.
Nun wird ein beispielhafter Wärmeübertragungsstab aus der Vielzahl der Wärmeübertragungsstäbe 140 beschrieben. Der beispielhafte Wärmeübertragungsstab 140 besteht aus Metall, zum Beispiel aus Stahl und/oder einer Stahllegierung. In einigen Ausführungsformen umfasst der Wärmeübertragungsstab 140 einen Kern und eine Hülle, die zumindest in einem Teil des Wärmeübertragungsstabs, der sich in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 befindet, den Kern umschließt. Der Kern besteht aus einem Kernmaterial, das sich vom Mantelmaterial unterscheidet. Der Mantel besteht aus einem Mantelmaterial, das einen höheren Schmelzpunkt hat als das Kernmaterial. Das Mantelmaterial kann beispielsweise aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl, bestehen, während das Kernmaterial Kupfer, eine Kupferlegierung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung sein kann. Der beispielhafte Wärmeübertragungsstab 140 ist so ausgelegt, dass er einer Temperatur von mehr als 1100 °C standhält. Insbesondere ist der beispielhafte Wärmeübertragungsstab 140 so ausgelegt, dass er einer Temperatur im Bereich von 800 °C bis 1000 °C standhält. In einigen Ausführungsformen besteht der Wärmeübertragungsstab 140 aus einem Material mit einem Schmelzpunkt, der ausreichend über 1100 °C liegt, so dass der Wärmeübertragungsstab 140 seine Struktur beibehält und sich nicht verbiegt oder anderweitig verformt oder zerfällt, wenn er einer Temperatur ausgesetzt wird, die in der Verbrennungszone 131 während des Betriebs der exothermen Kammer 130 vorherrscht.
In einigen Ausführungsformen umfasst der beispielhafte Wärmeübertragungsstab ein hohles Wärmerohr. Ein Hohlraum im Inneren des hohlen Wärmerohrs kann mit einem Medium gefüllt werden, das für den konvektiven Wärmetransport geeignet ist. In einigen Ausführungsformen ist das hohle Wärmerohr mit einem Arbeitsmedium gefüllt. In einigen Ausführungsformen ist der Hohlraum im Inneren des hohlen Wärmerohrs mit einer inneren Struktur versehen, die geeignet ist, den konvektiven Wärmestrom und die Abgabe von Wärme an vorbestimmten Abschnitten des Wärmeübertragungsstabs an die Wand des hohlen Wärmerohrs zu optimieren.
Der beispielhafte Wärmeübertragungsstab ist so ausgelegt, dass er einer Temperatur von mehr als 1100 °C standhält. In einigen Ausführungsformen ist der beispielhafte Wärmeübertragungsstab so ausgelegt, dass er einer Temperatur im Bereich von 800 °C bis 1000 °C standhält, während er Wärme aus der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 an die erste endotherme Kammer 110 und die zweite endotherme Kammer 120 überträgt.
In einigen Ausführungsformen besteht der beispielhafte Wärmeübertragungsstab 140 aus einem massiven Wärmerohr. Das massive Wärmerohr besteht aus einem metallischen Material oder einer Legierung. Das massive Wärmerohr kann einen kleineren Durchmesser haben als ein hohles Wärmerohr. Ein hohles Wärmerohr kann, um die gleiche Wärmeübertragung zu erreichen, einen größeren Durchmesser erfordern, um den Stab mit Flüssigkeit zu füllen und die Flüssigkeit im Inneren des hohlen Wärmerohrs fließen zu lassen. Das massive Wärmerohr verringert also den Bedarf an zusätzlichen Ressourcen, um die gleiche oder sogar eine bessere Effizienz der Wärmeübertragung zu erreichen.
In einigen Ausführungsformen, wie in dem in 1 dargestellten Beispiel, erstreckt sich die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 140, die innerhalb der exothermen Kammer 130 angeordnet sind, durch die erste endotherme Kammer 110 und in die zweite endotherme Kammer 120. In einigen Ausführungsformen (nicht dargestellt) umfasst die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben einen ersten Satz von mindestens einem Wärmeübertragungsstab, der sich in die erste endotherme Kammer 110 erstreckt. Ferner umfasst die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben einen zweiten Satz von mindestens einem Wärmeübertragungsstab, der sich in die zweite endotherme Kammer 120 erstreckt. Somit koppelt die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 140 die Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 thermisch an die erste endotherme Kammer110 und/oder an die zweite endotherme Kammer 120.
Die mehreren Wärmeübertragungsstäbe 140 erstrecken sich von der Verbrennungszone der exothermen Kammer 130. Die mehreren Wärmeübertragungsstäbe 140 sind in einem Teil, der in der Verbrennungszone 131 vorgesehen ist, so konfiguriert, dass sie einer Temperatur von mindestens 1100 °C standhalten. Die mehreren Wärmeübertragungsstäbe 140 sind so konfiguriert, dass sie Wärme von der Verbrennungszone 131 zu der ersten endothermen Kammer 110 transportieren, wobei die erste endotherme Kammer 110 für den Betrieb bei einer Temperatur im Bereich von 700 °C bis 1100 °C ausgelegt ist. Die Wärmeübertragungsstäbe 140 sind so konfiguriert, dass sie Wärme an die zweite endotherme Kammer 120 weiterleiten, wobei die zweite endotherme Kammer 120 für den Betrieb bei einer Temperatur im Bereich von 350 °C bis 600 °C ausgelegt ist. Auf diese Weise kann die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 140 die in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 erzeugte Prozesswärme an die erste endotherme Kammer 110 und die zweite endotherme Kammer 120 übertragen. Insbesondere kann die Wärme effizient von der Verbrennungszone 131 in das Innere der ersten endothermen Kammer 110 und weiter vom Inneren der ersten endothermen Kammer 110 in das Innere der zweiten endothermen Kammer 120 übertragen werden. In einigen Ausführungsformen sind die Wärmeübertragungsstäbe 140 mit mehreren Segmenten versehen, die aufeinander gestapelt werden, um den jeweiligen Wärmeübertragungsstab zu bilden.
Dementsprechend ist die Vergasungsvorrichtung 100 so konfiguriert, dass die Prozesswärme nicht nur durch Strahlung und Konvektion von der exothermen Kammer 130 zur ersten endothermen Kammer 110 und/oder zur zweiten endothermen Kammer 120 übertragen wird, sondern auch durch Wärmeleitung in den Wärmeübertragungsstäben 140. Die Konvektion sorgt dafür, dass Prozesswärme, die aus der exothermen Kammer 130 erzeugt wird und durch Konvektion in der Vergasungsvorrichtung 100 aufsteigt, eine Außenseite der ersten endothermen Kammer 110 und/oder eine Außenseite der zweiten endothermen Kammer 120 erwärmt. Im Gegensatz dazu sorgt die Wärmeleitung in der Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 140 dafür, dass das Innere der ersten endothermen Kammer 110 und/oder das Innere der zweiten endothermen Kammer 120 erwärmt wird. Dadurch wird die Wärmeübertragungsrate innerhalb der Vergasungsvorrichtung 100 erhöht, wodurch die Vergasungsvorrichtung 100 eine effizientere Vergasung als eine herkömmliche Vorrichtung durchführen kann.
Beim Betrieb einer Ausführungsform der Vergasungsvorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist, wird brennbares Material in die Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 eingespeist. Das brennbare Material kann Einsatzmaterial in Form von Pyrolysedämpfen, -gasen und/oder Pyrolysekoks oder -asche umfassen, das aus der ersten endothermen Kammer 110 und/oder aus der zweiten endothermen Kammer 120 bereitgestellt wird. Das brennbare Material wird in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 verbrannt und erzeugt Prozesswärme, zum Beispiel bei einer Temperatur von über 1100 °C.
Von der Verbrennungszone 131 steigt die Prozesswärme zur ersten endothermen Kammer 110 auf, die beispielsweise mit einer Temperatur im Bereich von 700 °C bis 1100 °C arbeitet. In der ersten endothermen Kammer 110 findet die Vergasung des Rohmaterials statt, um ein wasserstoffreiches Synthesegas zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen wird bei der Vergasung des Rohmaterials ein Synthesegas CH4 + H2O ⇌ CO + 3 H2 erzeugt. Von der ersten endothermen Kammer 110 steigt die Prozesswärme weiter zur zweiten endothermen Kammer 120 auf, die beispielsweise mit einer Temperatur im Bereich von 350 °C bis 700 °C arbeitet. In der zweiten endothermen Kammer 120 wird das Einsatzmaterial ohne Sauerstoff thermisch zersetzt, wobei Pyrolysegase und - dämpfe sowie Pyrolysekoks/-asche entstehen. Das Rohmaterial wird in verschiedene Aggregatzustände zerlegt, die sich für die Vergasung in der ersten endothermen Kammer 110 und/oder für die Verbrennung in der exothermen Kammer 130 eignen.
In einigen Ausführungsformen steigt die Prozesswärme konvektiv von der exothermen Kammer 130 zur Außenseite der ersten endothermen Kammer 110 und zur Außenseite der zweiten endothermen Kammer 120 auf. So wird der ersten endothermen Kammer 110 und der zweiten endothermen Kammer 120 Prozesswärme zugeführt.
Ferner leitet die Vielzahl von Wärmetransportstäben 140 Prozesswärme aus der Verbrennungszone 131 in die erste endotherme Kammer 110 und in die zweite endotherme Kammer 120. Insbesondere leiten die mehreren Wärmetransportstäbe 140, die sich von der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 zur zweiten endothermen Kammer 120 erstrecken und in der zweiten endothermen Kammer 120 eine niedrigere Temperatur als in der Verbrennungszone 131 der exothermen Kammer 130 aufweisen, die in der Verbrennungszone 131 erzeugte Wärme entlang eines Temperaturgradienten entlang der mehreren Wärmetransportstäbe 140 zur zweiten endothermen Kammer 120. In der ersten endothermen Kammer 110 nutzt der Reformerprozess die Prozesswärme aus der Verbrennungszone 131 zur Erzeugung von Synthesegas. In der zweiten endothermen Kammer 120 nutzt die Pyrolyse die Prozesswärme aus der Verbrennungszone 131, um das Rohmaterial für den in der ersten endothermen Kammer 110 durchgeführten Reformerprozess aufzubrechen.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Vergasungsvorrichtung 100 ferner einen Dampferzeuger (in 1 nicht dargestellt), und der mindestens eine Wärmeübertragungsstab 140 ist ferner so ausgelegt, dass er die Prozesswärme aus der exothermen Kammer 130 an den Dampferzeuger (in 1 nicht dargestellt) überträgt. Der Dampferzeuger ist so ausgelegt, dass er bei einer Temperatur von mehr als 120 °C oder in einem Temperaturbereich von 120 °C bis 350 °C arbeitet. Der mindestens eine Wärmeübertragungsstab 140, der sich von der exothermen Kammer 130 mit einer Temperatur von mindestens 1100 °C erstreckt, kühlt auf die Temperatur im Bereich von 120 °C bis 350 °C ab, bevor er mit dem Dampferzeuger in Kontakt kommt. Die Prozesswärme wird an die erste endotherme Kammer 110, die mit einer Temperatur im Bereich von 700 °C bis 1100 °C arbeitet, und an die zweite endotherme Kammer 120, die mit einer Temperatur im Bereich von 350 °C bis 700 °C arbeitet, abgeführt. Zumindest ein Effekt kann darin bestehen, dass die restliche Prozesswärme des mindestens einen Wärmeübertragungsstabs 140 und/oder die in der exothermen Kammer 130 aufsteigende Wärme zur geräteinternen Dampferzeugung weiterverwendet wird.
2 ist eine Zeichnung, die schematisch eine Schnittansicht einer Vergasungsvorrichtung 200 zur Vergasung von Rohmaterial gemäß einigen Ausführungsformen zeigt, die einen Dampferzeuger enthält. Die dargestellte Ausführungsform ist analog zu den oben unter Bezugnahme auf 1 definierten Ausführungsformen. Dementsprechend umfasst die Vergasungsvorrichtung 200 eine exotherme Kammer 230, die mit einer Verbrennungszone 231 versehen ist. Ferner umfasst die Vergasungsvorrichtung 200 eine erste endotherme Kammer 210, eine zweite endotherme Kammer 220 und eine Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 240. Darüber hinaus umfasst die Vergasungsvorrichtung 200 einen Dampferzeuger 260. Mit Hilfe der Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 240 kann somit die in der Verbrennungszone 231 der exothermen Kammer 230 erzeugte Prozesswärme in die erste endotherme Kammer 210, in die zweite endotherme Kammer 220 und in den Dampferzeuger 260 geleitet werden. Mindestens ein Effekt des Dampferzeugers 260, wenn er zur Dampferzeugung betrieben wird, kann eine Verringerung des Dampfes sein, der von einer Quelle außerhalb der Vergasungsvorrichtung 200 bereitgestellt werden muss.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens eine der ersten endothermen Kammern 210, der zweiten endothermen Kammer 220 und des Dampferzeugers 260 innerhalb der exothermen Kammer 230 der Vergasungsvorrichtung 200 angeordnet. Wie in 2 dargestellt, sind beispielsweise die zweite endotherme Kammer 220 und die erste endotherme Kammer 210 innerhalb der exothermen Kammer 230 oberhalb der Verbrennungszone 231 in einem Stapel übereinander angeordnet, während der Dampferzeuger 260 oberhalb des Stapels vorgesehen ist. In der beispielhaften Ausführungsform bildet eine Deckenwand 239 der exothermen Kammer 230 eine Bodenwand des Dampferzeugers 260, wobei der Dampferzeuger 260 thermisch mit der Vergasungsvorrichtung 200 integriert ist. So können die zweite endotherme Kammer 220, die erste endotherme Kammer 210 und der Dampferzeuger 260 die in der exothermen Kammer 230 erzeugte Prozesswärme nutzen. Somit können die erste endotherme Kammer 210, die zweite endotherme Kammer 220 und der Dampferzeuger 260 die endothermen Reaktionen bzw. die Dampferzeugung unter Verwendung der in der exothermen Kammer 230 erzeugten Prozesswärme durchführen.
Der Dampferzeuger 260 ist über einen Dampfauslass 269, der über einen Dampfkanal 283 mit einem Reformereinlass 216 verbunden ist, an die erste endotherme Kammer 210 gekoppelt. Zumindest ein Effekt kann darin bestehen, dass der in der Vergasungsvorrichtung 200 erzeugte Dampf in der ersten endothermen Kammer 210 zur Erzeugung eines Synthesegases (CO + H2) verwendet werden kann, d. h. CH4 + H2O ⇌ CO + 3 H2.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Dampferzeuger 260 einen Wasservorwärmer 262, einen Dampferzeuger 263 und einen Dampfüberhitzer 264. Der Wasservorwärmer 262 ist so konfiguriert, dass er Prozesswärme verwendet, um das Wasser auf eine Temperatur im Bereich von 120 °C bis 500 °C zu erhitzen. In einigen Ausführungsformen ist der Wasservorwärmer 262 so konfiguriert, dass er Prozesswärme verwendet, um das Wasser auf eine Temperatur im Bereich von 180 °C bis 400 °C zu erhitzen. In einigen Ausführungsformen ist der Wasservorwärmer 262 so konfiguriert, dass er Prozesswärme verwendet, um das Wasser auf eine Temperatur im Bereich von 240 °C bis 300 °C zu erhitzen. Das erhitzte Wasser kann dann an den Dampferzeuger 263 weitergeleitet werden. In einigen Ausführungsformen wird das Wasser als Wasser über Atmosphärendruck gehalten. In einigen Ausführungsformen wird das Wasser bei Atmosphärendruck gehalten, wobei die Prozesswärme zur Umwandlung des Wassers in Dampf verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen ist der Wasservorwärmer 262 des Dampferzeugers 260 über einen Wassereinlass 265 mit einer externen Wasserquelle 279 zur Aufnahme von Wasser verbunden. In einigen Ausführungsformen kann der Wasservorwärmer 262 Prozesswärme nutzen, um das zur Dampferzeugung angesaugte Wasser vorzuwärmen. Insbesondere ist in einer Ausführungsform der Dampferzeuger 260 so konfiguriert, dass er Prozesswärme aus der Vergasungsvorrichtung 200 über einen ersten Abgasauslass 267 an die externe Wasserquelle 279 abgibt. So kann die Wärme der Abgase das Wasser der externen Wasserquelle 279 vorwärmen.
In einigen Ausführungsformen ist der Dampfüberhitzer 264 so konfiguriert, dass er unter Verwendung der Wärme des von der ersten endothermen Kammer 110 erzeugten Synthesegases Dampf erzeugt.
In einigen Ausführungsformen ist ein Gasauslass 212 so konfiguriert, dass er Synthesegas an die Außenseite der Vergasungsvorrichtung 200 liefert. In einigen Ausführungsformen ist der Gasauslass 212 mit dem Dampferzeuger 260 verbunden, um das Synthesegas aus der ersten endothermen Kammer 210 dem Dampferzeuger 260 zur Erzeugung von Dampf zuzuführen. In einigen Ausführungsformen ist der Gasauslass 212 mit dem Überhitzer 264 verbunden und so konfiguriert, dass er Gas aus der ersten endothermen Kammer 210 dem Überhitzer 264 zur Erzeugung von Dampf zuführt. In einigen Ausführungsformen ist der Gasauslass 212 mit dem Dampferzeuger 260 verbunden, um einen Teil des Gases dem Dampferzeuger 260 zur Dampferzeugung und einen Teil einem Gasbehälter (nicht dargestellt) für andere Anwendungen des Synthesegases zuzuführen, z. B. für den Betrieb eines Motors. In einigen Ausführungsformen ist der Gasauslass 212 mit einem Gasbehälter (nicht dargestellt) verbunden, um das Synthesegas außerhalb der Vergasungsvorrichtung 200 in den Behälter (nicht dargestellt) zu leiten. Zumindest ein Effekt kann darin bestehen, dass der Gasauslass 212 die erste endotherme Kammer 210 mit dem Dampferzeuger 260 und/oder dem Gasbehälter (nicht dargestellt) verbindet, so dass die Gasnutzung maximiert wird und kein Gas in die Umgebung entweicht oder verschwendet wird.
Die Wärmetransportstäbe 240 erstrecken sich vom Boden der exothermen Kammer 230 aus und sind so ausgelegt, dass sie Prozesswärme in das Innere der ersten endothermen Kammer 210, in das Innere der zweiten endothermen Kammer 220 und in das Innere des Dampferzeugers 260 ableiten. Mindestens ein Effekt kann darin bestehen, dass die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 240 Wärme aus der Verbrennungszone 231 der exothermen Kammer 230 in das Innere der ersten endothermen Kammer 210, in das Innere der zweiten endothermen Kammer 220 und/oder in das Innere des Dampferzeugers 260 leiten können.
In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 240 in den Dampferzeuger 263 zur Erzeugung von Dampf unter Verwendung der von der Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben 240 abgeleiteten Prozesswärme. Der Dampferzeuger 263 ist so konfiguriert, dass er das erhitzte Wasser in Dampf umwandelt und dabei die Prozesswärme nutzt, die von der Vielzahl der Wärmeübertragungsstäbe 240 abgeleitet wird.
Der Einlass 222 ist für die Aufnahme von Einsatzmaterial konfiguriert. In einigen Ausführungsformen wird das Rohmaterial aus einem beliebigen Lager außerhalb der Vergasungsvorrichtung 200 zugeführt. Die zweite endotherme Kammer 220 führt eine Pyrolyse des Einsatzmaterials durch. Insbesondere führt die zweite endotherme Kammer 220 eine thermische sauerstofffreie Zersetzung des Einsatzmaterials durch, um Pyrolysegase und -dämpfe sowie Pyrolysekoks/- asche zu erzeugen. Die zweite endotherme Kammer 220 arbeitet bei einer Temperatur von mehr als 350 °C oder im Bereich von 350 °C bis 600 °C. Mindestens eine Wirkung der zweiten endothermen Kammer 220 kann darin bestehen, dass sie.
In einigen Ausführungsformen kann die zweite endotherme Kammer 220 entsprechend den Betriebsparametern der Vergasungsvorrichtung 200, wie Temperatur, Druck usw., angepasst werden.
Der Dampferzeuger 260 umfasst einen Wasservorwärmer 262, einen Dampferzeuger 263 und/oder einen Dampfüberhitzer 264. Zumindest ein Effekt kann darin bestehen, dass das Abgas der Vergasungsvorrichtung 200 zum Betrieb des Dampferzeugers 260 verwendet wird, wenn der Dampferzeuger 260 in die Vergasungsvorrichtung 200 integriert ist.
Dementsprechend ist die Vergasungsvorrichtung 200 so konfiguriert, dass die Prozesswärme aus der exothermen Kammer 230 über zwei Kanäle an die erste endotherme Kammer 210, die zweite endotherme Kammer 220 und/oder den Dampferzeuger 260 übertragen wird. Der erste Kanal dient zur Erwärmung der Außenseite der ersten endothermen Kammer 210, der zweiten endothermen Kammer 220 und/oder des Dampferzeugers 260 durch die Prozesswärme, die von der exothermen Kammer 230 erzeugt wird und in der Vergasungsvorrichtung 200 aufsteigt. Der zweite Kanal dient dazu, das Innere der ersten endothermen Kammer 210, der zweiten endothermen Kammer 220 und/oder des Dampferzeugers 260 durch die von der exothermen Kammer 230 ausgehenden Wärmeübertragungsstangen zu erwärmen. Mindestens ein Effekt der beiden Wärmeübertragungskanäle kann darin bestehen, die Wärmeübertragungsrate innerhalb der Vorrichtung zu erhöhen, wodurch die Vorrichtung für den Vergasungsprozess effizienter wird.
Beim Betrieb einer Ausführungsform der Vergasungsvorrichtung, wie sie in 2 dargestellt ist, wird brennbares Material in die Verbrennungszone 231 der exothermen Kammer 231 eingespeist. Das brennbare Material kann Einsatzmaterial in Form von Pyrolysedämpfen, -gasen und/oder Pyrolysekoks oder -asche umfassen, das aus der ersten endothermen Kammer 210 und/oder aus der zweiten endothermen Kammer 220 bereitgestellt wird. Das brennbare Material wird in der Verbrennungszone 231 der exothermen Kammer 230 verbrannt und erzeugt Prozesswärme, zum Beispiel bei einer Temperatur von über 1100 °C.
Von der Verbrennungszone 231 steigt die Prozesswärme zur ersten endothermen Kammer 210 auf, die beispielsweise mit einer Temperatur im Bereich von 700 °C bis 1100 °C arbeitet. In der ersten endothermen Kammer 210 findet die Vergasung des Rohmaterials statt, um ein wasserstoffreiches Synthesegas zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen wird bei der Vergasung des Rohmaterials ein Synthesegas CH4 + H2O ⇌ CO + 3 H2 erzeugt. Ein Beispiel für das erzeugte Synthesegas ist ein Gas, das H2- und CO-Komponenten enthält. In einem anderen Beispiel umfasst das erzeugte Synthesegas CO2-, O2-, CH4- und/oder N2-Komponenten. Von der ersten endothermen Kammer 210 steigt die Prozesswärme weiter zur zweiten endothermen Kammer 220 auf, die beispielsweise mit einer Temperatur im Bereich von 350 °C bis 700 °C arbeitet. In der zweiten endothermen Kammer 220 wird das Rohmaterial unter Ausschluss von Sauerstoff thermisch zersetzt, wobei Pyrolysegase und -dämpfe sowie Pyrolysekoks/-asche entstehen. Das Rohmaterial wird in der ersten endothermen Kammer 210 in verschiedene Aggregatzustände zerlegt, die für die Vergasung und in der exothermen Kammer 230 für die Verbrennung geeignet sind.
Von der zweiten endothermen Kammer 220 steigt die Prozesswärme weiter zum Dampferzeuger 260 auf, der z. B. mit einer Temperatur im Bereich von 120 °C bis 350 °C arbeitet.
In einigen Ausführungsformen steigt die Prozesswärme konvektiv von der exothermen Kammer 230 zur Außenseite der ersten endothermen Kammer 210, zur Außenseite der zweiten endothermen Kammer 220 und zum Dampferzeuger 260 auf. So erwärmt die Prozesswärme die erste endotherme Kammer 210, die zweite endotherme Kammer 220 und den Dampferzeuger 260.
Ferner leiten die mehreren Wärmetransportstäbe 240 Prozesswärme aus dem Verbrennungsbereich 231 in die erste endotherme Kammer 210, in die zweite endotherme Kammer 220 und in den Dampferzeuger 260. Insbesondere leiten die mehreren Wärmetransportstäbe 240, die sich von der Verbrennungszone 231 der exothermen Kammer 230 zum Dampferzeuger 260 erstrecken und am Dampferzeuger 260 kälter sind als in der Verbrennungszone 231, die in der Verbrennungszone 231 der exothermen Kammer 230 erzeugte Wärme entlang eines Temperaturgradienten entlang der mehreren Wärmetransportstäbe 240 zum Dampferzeuger 260. Der Dampferzeuger nutzt die Prozesswärme aus der exothermen Kammer 230 zur Erzeugung von Dampf. Der Dampf wird vom Dampferzeuger 260 in die erste endotherme Kammer 210 geleitet, wo der Dampf zur Durchführung des Reformerprozesses zur Erzeugung von Synthesegas verwendet wird.
Obwohl hier spezifische Ausführungsformen abgebildet und beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass eine Vielzahl alternativer und/oder gleichwertiger Ausführungsformen anstelle der abgebildeten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen verwendet werden können, ohne den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Diese Anwendung soll alle Anpassungen oder Variationen der hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen abdecken. Während beispielsweise in den in 1 und 2 dargestellten Beispielen die Vergasungsvorrichtung eine Vielzahl von Wärmeübertragungsstäben umfasst, besteht in einem anderen Beispiel (nicht dargestellt) die Vergasungsvorrichtung lediglich aus einem einzigen Wärmeübertragungsstab.
Obwohl einige Zeichnungen mit beispielhaften Maßangaben versehen sein können, sind diese Angaben lediglich beispielhaft. Weder können solche Angaben so verstanden werden, dass sie von einer Zeichnung zur anderen übereinstimmen, noch sollten die Angaben so verstanden werden, dass sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung auf die angegebenen Abmessungen oder eine Kombination oder ein Verhältnis davon beschränken. Die Offenlegung der Abmessungen ist lediglich als Angabe einer Größenordnung gemäß einigen Ausführungsformen zu verstehen. Insbesondere kann die Erfindung mit anderen Größenordnungen, anderen Abmessungen und anderen Verhältnissen von Abmessungen umgesetzt werden. Außerdem sind die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu.
Die hier beschriebenen Implementierungen werden in Form von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, dass einzelne Aspekte der Implementierungen separat beansprucht werden können und eines oder mehrere der Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1187892 [0003]

Claims

Eine Vergasungsvorrichtung (100), wobei die Vergasungsvorrichtung (100) umfasst: eine exotherme Kammer (130), die mit einer Verbrennungszone (131) ausgestattet ist, die so konfiguriert ist, dass sie eine Verbrennung durchführt, um Prozesswärme zu erzeugen, eine erste endotherme Kammer (110), die dazu ausgelegt ist, eine Vergasung von Rohmaterial durchzuführen; und eine zweite endotherme Kammer (120), die dafür ausgelegt ist, den Rohmaterial einer endothermen Abbaureaktion zu unterziehen; wobei die Vergasungsvorrichtung (100) so konfiguriert ist, dass die erste endotherme Kammer (110) Verbrennungsprozesswärme nutzt, um den Vergasungsprozess durchzuführen, und wobei die Vergasungsvorrichtung (100) so konfiguriert ist, dass die zweite endotherme Kammer (120) die Wärme des Verbrennungsprozesses nutzt, um das Rohmaterial der endothermen Abbaureaktion zu unterziehen; wobei die Vorrichtung weiterhin mindestens einen Wärmeübertragungsstab (140) umfasst, der dazu ausgelegt ist, Verbrennungsprozesswärme von der Verbrennungszone (131) der exothermen Kammer (130) zur ersten endothermen Kammer (110) und zur zweiten endothermen Kammer (120) zu übertragen.
Vergasungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Wärmeübertragungsstab (140) innerhalb der exothermen Kammer (130) angeordnet ist und sich in die erste endotherme Kammer (110) und in die zweite endotherme Kammer (120) erstreckt.
Vergasungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der mindestens eine Wärmeübertragungsstab (140) ein massives Wärmerohr, ein hohles Wärmerohr oder ein Konvektionswärmerohr umfasst.
Vergasungsvorrichtung (100) zur Vergasung von Einsatzstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens zwei der zweiten endothermen Kammer (120), der ersten endothermen Kammer (110) und der Verbrennungszone (131) der exothermen Kammer (130) übereinander angeordnet sind.
Vergasungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens eine der zweiten endothermen Kammer (120) und der ersten endothermen Kammer (110) innerhalb der exothermen Kammer (130) angeordnet ist.
Vergasungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste endotherme Kammer (110) ein Reformer ist.
Vergasungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei der Reformer so konfiguriert ist, dass er eine Wirbelschicht-Reformerbettkammer umfasst.
Vergasungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste endotherme Kammer (110) einen Reformereinlass (116) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er an eine Dampfquelle gekoppelt werden kann.
Vergasungsvorrichtung (200) nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Dampfgenerator (260) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er Wasser aufnimmt und aus dem Wasser Dampf erzeugt, wobei der Dampferzeuger einen Dampfauslass (269) umfasst, der mit dem Reformereinlass (216) verbunden ist.
Vergasungsvorrichtung (100) nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Wärmeübertragungsstab (140) außerdem dazu ausgelegt ist, Verbrennungsprozesswärme von der Verbrennungszone (131) der exothermen Kammer (130) an den Dampfgenerator (160) zu übertragen.
Vergasungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zweite endotherme Kammer (120) ein Pyrolysereaktor ist.
Vergasungsvorrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei der Pyrolysereaktor (120) eine Wirbelschichtreaktorkammer umfasst.
Vergasungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Verbrennungszone (131) der exothermen Kammer (130) so konfiguriert ist, dass sie Brennstoff verbrennt, um Verbrennungsprozesswärme zu erzeugen.
Vergasungsvorrichtung (100) nach Anspruch 14, wobei die exotherme Kammer (130) einen Einlass umfasst, der zur Aufnahme von Rohmaterial konfiguriert ist, und wobei die Verbrennungszone (131) der exothermen Kammer (130) zum Verbrennen des Einsatzmaterials konfiguriert ist.
Vergasungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die exotherme Kammer (130) außerdem einen Bodeneinlass (132) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er mit einer Sauerstoffquelle verbunden werden kann, und/oder wobei die exotherme Kammer (130) außerdem einen Bodenauslass (134) umfasst, der so konfiguriert ist, dass er Asche aus der exothermen Kammer (130) abgibt.