DE10225728A1

DE10225728A1 - Hochdruckholzvergasung zum Betrieb von Gas-Gleichdruckkolbenmotoren

Info

Publication number: DE10225728A1
Application number: DE2002125728
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-22

Abstract

Verfahren zum Erzeugen von brennbaren Gas durch Hochdruckholzvergasung zum Betrieb von Gasgleichdruckkolbenmotoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzufuhr, die Brennkammer, der Wärmetauscher, die Teerabscheidung und die Ascheabscheidung in einem gasdicht geschlossenem Reaktionsraum untergebracht sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Damit Restholz, landwirtschaftliche Biomasse und andere feste Brennstoffe durch Wärmekraftmaschinen in mechanische und elektrische Energie umgewandelt werden kann, muss die innere Brennstoffenergie auf ein Medium übertragen werden, welches frei von Asche und anderen Giftstoffen ist. Nur so ist ein langlebiger stärungsfreier Betrieb gewährleistet.
Strömungsmaschinen (Gas-Dampfturbinen), Kolbenmaschinen (Otto(Dieselmotor) sind sehr störungsanfällig durch Feststoffe (Verkrustung, Clusterbildung) oder verschleißanfällig durch aufeinander reibende mechanische Teile.
Holzvergaser sind seit Jahrhunderten bekannt. In den letzten 50 Jahren ist der Einsatz von Feststoffen (Holzverwertung) als Energieträger außer in kleinem Umfang in Großkraftwerken sehr zurückgegangen.
Flüssige und gasförmige Brennstoffe sind mit der bisherigen Technologie wegen ihrer einfachen Förderung, Handhabung, Dosierung und Regelung der Verbrennung sowie geringer Rückstände und Schadstoffprobleme (weitgehende Schwefelfreiheit) der Verwendung von festen Brennstoffen völlig überlegen.
Holzvergasung wird derzeit nur von Anlagen ab 2 MWel Leistung in Verbindung mit Gas-Dampfkraftwerken mit großen technischen Aufwand der Bestückung, Vergasung, Reinigung, Komprimierung usw. rentabel eingesetzt.
Langfristig ist mit dem völligen Verschwinden der flüssigen und gasförmigen Brennstoffe durch Ressourcenausbeutung zu rechnen. Solange das Menschenleben existiert wird es Biomasse geben! Kleinere Vergaseranlagen im Leistungsbereich von 5 bis 120 kWel für den stationären oder mobilen Einsatz (Fahrzeuge) sind bisher unrentabel bzw. in Vergessenheit geraten.
Ziel ist ein Qualitätssprung zur erfolgreichen Durchsetzung von Blockheizkraftwerken, CO₂-Neutralität und Beseitigung großer Kondensationskraftwerke, um die Selbstzerstörung unserer Kultur zu verlangsamen.

– Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.
– Die Baugröße des Holzvergasers unter Hochdruck wird auf 20°lo der bisherigen Vergaser geschätzt
– Der hohe thermische Wirkungsgrad resultiert aus dem Zusammenwirken folgender Eigenschaften: kleine Baugröße, kleine Oberfläche, geringe Verluste an fühlbarer Wärme
– Erster Großserieneinsatz von Gas-Dieselmotoren mittels Blockheizkraftwerk

Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
1: Längsschnitt
2: Querschnitt A-A
Der Reaktionsraum des Holzvergasers ist ein zylindrisches Gefäß. An einer Seite halbrund und von dieser gegenüberliegend konisch zulaufend. Der Behälter ist rundum gasdicht ausgeführt und technisch geprüft.
Luft wird von atmosphärischen Druck aus mit drei- oder vierstufiger Verdichtung mit Zwischenkühlung in den Holzvergaser (Ziffer 3) gedrückt, durchläuft das Wechselventil (Ziffer 10), das sich am Anfang des Betriebes in Verbindung mit der Reaktionskammer (Seite a) befindet.
Die Luft durchströmt eine von zwei vorhandenen Bimetallfedern, den Keramikwärmespeicher (Ziffer 2a) und die Brennkammer (Ziffer 8a), wo bereits die elektrische Zündung (Ziffer 1) eingeschaltet ist. In der Brennkammer kehrt die Strömungsrichtung des Holzgases um und durchströmt Ziffer 8b und 2b unter Abkühlung und Abscheidung von Koks und schwerflüchtigen Teeren.
Die Brennkammer wird durch die hydraulische Brikettpresse (Ziffer 5) automatisch befällt.
Die Wärmespeicher (Ziffer 2a und 2b) sind so ausgeführt, dass sie für die pulverförmige Asche durchlässig sind. Abgekühltes Holzgas berührt die Bimetallfeder nach dem Wärmespeicher b und das Wechselventil (Ziffer 10). Danach wird das Holzgas in Rotation versetzt und die Asche mit Hilfe von elektrostatischer Ladung im Zyklon (Ziffer 11) abgeschieden. Zeitweilig öffnet sich das hydraulisch betätigte Ascheabscheidungsventil (Ziffer 12) automatisch.
Der Holzgasausgang (Ziffer 4) wird gut isoliert bis zum elektrisch oder hydraulisch betätigten Ventil ausgeführt.

1: elektrische Zündung
2a und b: je ein Wärmespeicher
3: Luftzufuhr vom Kompressor
4: Holzgasausgang zur Einspritzdüse
5: Brennstoffzufuhr von der hydraulischen Brikettpresse
6: keramische Trennwand der Reaktionskammern a und b
7: Druckfester Stahlmantel für ca. 250 bar mit äußerer Isolierung aus Mineralwolle
8: Brennkammer a und b, gefüllt mit Holz bzw. Holzkohle
9: keramische Isolierung
10: bistabiles Umschaltventil der Eingangsluft und Holzgas auf Grund der
: Temperaturdifferenz mittels Bimetallfedern
11: Zyklon zur Ascheabscheidung
12: Hydraulisch betätigter Ascheabscheider

Claims

Verfahren zum Erzeugen von brennbaren Gas durch Hochdruckholzvergasung zum Betrieb von Gasgleichdruckkolbenmotoren, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzufuhr, die Brennkammer, der Wärmetauscher, die Teerabscheidung und die Ascheabscheidung in einem gasdicht geschlossenem Reaktionsraum untergebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biomasseeintrag in die Brennkammer durch den Einsatz einer hydraulischen Brikettpresse zum gasdichten Befüllen von Holzvergasern automatisch erfolgt
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Luft mittels mehrstufiger Kompression auf einen Druck von ca. 250 bar entsprechend dem Einspritzdruck von Gas-Dieselmotoren dem Holzvergaser zur Verfügung gestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung des zu erzeugenden Holzgases durch periodische Umschaltung des bimetallgesteuerten Reglers bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung in der Brennkammer im Gegen/Gleichstrombetrieb ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Holzvergaser unter Verwendung von zwei keramischen Wärmespeichern arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Holzgas enthaltenen Teerrückstände vom Wärmespeicher gebunden und beim Umschalten der Strömungsrichtung von der von außen zugeführten Luft im Wärmespeicher verbrannt werden.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zuverlässige Durchlässigkeit des Wärmespeichers für den Aschestaub gewährleistet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Ascheaustrag automatisch erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gereinigte Holzgas unter erhöhter Temperatur von ca. 300 Grad Celsius den Holzvergaser verlässt über isolierte Leitungen zur Einspritzdüse gelangt und dadurch keine Kondensatbildung erfolgen kann.