DE10258640A1

DE10258640A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus festen Brennstoffen

Info

Publication number: DE10258640A1
Application number: DE10258640A
Authority: DE
Inventors: Björn Dipl.-Ing. Kuntze; Wilfried Dipl.-Phys. Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-06-24

Abstract

Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein einfach aufgebautes und wirtschaftliches Verfahren zur Erzeugung von Brenngas zur dauerhaften Verwertung in Verbrennungsmotoren zur Verfügung zu stellen. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass in einer mehrstufigen Vergasungsanlage nicht der gesamte Gasstrom aus einer als Festbett ausgeführten Entgasungs- und Teilvergasungsstufe einer Oxidation unterworfen wird, sondern lediglich ein an langkettigen Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf reicher Teilstrom, der im Gegenstromverfahren erzeugt wird. DOLLAR A Ein zweiter - nicht weiter behandelter - Teilstrom fördert Reduktionskoks aus der Pyrolysestufe in fluidisierter Form in die Reduktionsstufe. Durch Vermischung beider Gasströme vor Eintritt in die Reduktionsstufe stellt sich eine vergleichsweise niedrige Gasmischtemperatur ein, welche werkstoffseitig eine einfache Gestaltung der Reduktionskammer ermöglicht. DOLLAR A Die Oxidationsstufe kann dabei derart betrieben werden, dass keine Verschlackung auftritt. DOLLAR A Herstellung von Brenngas aus festen Brennstoffen zur weiteren Verwertung in Wärmekraftmaschinen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngasen aus festen Brennstoffen, insbesondere Kohle, Holz und anderen holzartigen Biomassen. Ziel ist es, ein Brenngas gleichbleibend hoher Qualität zu erzeugen, so dass es in Verbrennungsmotoren verwertet werden kann. Der eingesetzte Brennstoff sollte mittel- bis feinstückig sein und darf dabei einen Wassergehalt bis zu etwa 30 Gew.-% aufweisen.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung des Problems durch eine mehrstufige Vergasung. In der ersten Stufe erfolgt eine Vergasung im Festbett, wobei das Vergasungsmittel Luft in mittlerer Höhe der Brennstoffschüttung mittels Düsen eingebracht wird und das sich bildende Vergasungsgas in einen aufsteigenden und einen absteigenden Gasteilstrom aufgespalten und nach oben und unten abgeführt wird.
Die Aufspaltung der Gasteilströme wird durch die Strömungsverhältnisse in der oberen und unteren Brennstoffschüttung und den nachfolgenden Gaswegen bestimmt. Zur Regulierung der Massenströme der beiden Gasteilströme können Drosselorgane in den nachfolgenden Gaswegen eingesetzt werden. Die Aufteilung der Teilströme wird den Erfordernissen angepasst.
Der nach oben abgeführte Gasteilstrom durchströmt den oberen Teil der Brennstoffschüttung und pyrolysiert diese dabei. Anschließend wird dieser Gasteilstrom in einer Oxidationskammer (2. Stufe) durch Zugabe von Verbrennungsluft bei 1.100 – 1.300 °C unterstöchiometrisch oxidiert, so dass die unerwünschten, langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen gecrackt und oxidiert werden.
Das heiße Abgas aus der Oxidationskammer wird mit dem zweiten Gasteilstrom, der aus dem Festbettvergaser nach unten abgeführt wurde, vermischt, wodurch sich eine vergleichsweise niedrige Mischtemperatur einstellt. Der vermischte und wasserdampfreiche Gasstrom gelangt nun in eine nachgeschaltete Reduktionskammer (3. Stufe). Hier wird mit Hilfe der fühlbaren Wärme, die maßgeblich der aus der Oxidationskammer stammende Gasteilstrom eingebracht hat, chemische Gasenergie durch Reduktionsreaktionen in der koksführenden Reduktionskammer erzeugt.
Der Stand der Vergasungstechnik ist – neben den eindeutig auf die Behandlung von Abfällen abzielenden Verfahren (wie z.B. Thermoselect, Siemens Schwel-Brenn-Verfahren) – von Verfahrensansätzen für die energetische Verwertung von Biomasse, wie sie im folgenden kurz beschrieben werden, gekennzeichnet.
Es ist bekannt, dass im Bereich der Vergasung von Biomasse im kleineren Leistungsbereich heute noch die klassischen, in den 90er Jahren weiterentwickelten, einstufigen Festbettreaktoren (z.B. DE 19830069 A1 (MHB), US 5318602 A (Juch), DE 10030778 A1 (Ferges), EP 1203802 A1 (Mukunda)) dominieren. Ab ca. 2 MW Brennstoffwärmeleistung sind mittlerweile verstärkt Wirbelschichtvergaser (z.B. von Umsicht, Oberhausen oder Austrian Energy, Wien) im Einsatz. Daneben entwickeln sich in jüngerer Zeit zunehmend komplexe, mehrstufige Vergasungskonzepte heraus (z.B. DE 19846805 A1 (Kiefer), DE 4404673 C2 (Wolf)), deren Einordnung im Leistungsbereich nach unten nur schwerlich, nach oben jedoch mit viel Spielraum versehen zu sein scheint.
Mit den mehrstufigen Konzepten soll insbesondere der allgemein als problematisch anerkannten Teerfracht im erzeugten Brenngas begegnet werden. In der Regel soll die aus einer Pyrolysestufe im Brenngas befindliche Teerfracht dabei zusammen mit dem Brenngas durch eine verfahrensinterne Hochtemperaturoxidation bei deutlich oberhalb von 1000 °C entweder thermisch gecrackt oder/und oxidiert werden. In der Regel wird diese Oxidationsstufe mit Luft oder Sauerstoffbetrieben. Hierbei werden Temperaturen oberhalb des Ascheschmelzpunktes des eingesetzten Brennstoffes erzielt. Der Vorgang selbst verläuft im allgemeinen unterstöchiometrisch. Das Abgas aus der Oxidationsstufe wird anschließend mit verfahrensintern produziertem Koks (z.B. Holzkohle) einer Reduktionsreaktion unterworfen, wobei die Verbrennungsprodukte (CO₂ und H₂O) mit dem Koks zu den brennbaren Gasbestandteilen CO und H₂ reagieren. Dabei wird ein großer Teil der im Abgas enthaltenen Wärmeenergie aufgezehrt. Das somit erzeugte Brenngas soll für den Einsatz in Verbrennungsmotoren und Gasturbinen grundsätzlich geeignet sein.
Der verfahrenstechnische Ansatz, den Vergasungsprozess mehrstufig auszuführen und ihn damit in seine Teilschritte zu zerlegen, ist geeignet, um zu kontrollierbaren Zuständen im Gaserzeuger und zu teerarmen Brenngas zu gelangen.
Wird jedoch, wie in DE 19846805 A1 und DE 4404673 C2 beschrieben, der gesamte Gasstrom aus der Pyrolysestufe durch die Oxidationskammer geleitet, werden zur Zerstörung der Teerbestandteile sehr hohe Temperaturen erforderlich (> 1.300 °C), da der Prozess deutlich unterstöchiometrisch abläuft, wodurch die Zerstörung eher auf einer thermischen Aufspaltung als auf einer Oxidation beruht. Gleichzeitig ergeben sich innerhalb der dafür vorgesehenen Oxidationsstufe auf Grund hoher Staubbeladung der Pyrolysegase verfahrenstechnische Schwierigkeiten mit der Handhabung der sich dann bildenden flüssigen Schlacke, die teilweise auch mit dem Gasstrom ausgetragen und in die Reduktionszone eingetragen wird und dort erhärtet. Auch muss die folgende Reduktionsstufe konstruktiv auf das hohe Temperaturniveau des einströmenden Gasstromes ausgelegt sein.
Gleichzeitig ist zur Aufheizung der gesamten Gasmenge aus der Pyrolysestufe die Zugabe einer entsprechend großen Menge an Verbrennungsluft (oder Sauerstoff) erforderlich. Entsprechend der eingesetzten Menge an Verbrennungsluft (oder Sauerstoff resultiert ein erheblicher Bedarf an Reduktionskohlenstoff, der zwar in der Regel verfahrensintern erzeugt wird, jedoch auch in die Reduktionsstufe transportiert werden und dort reagieren muss.
Der Transport des Reduktionskokses aus der Pyrolysestufe in die Reduktionsstufe kann sowohl im Gasstrom ( DE 19846805 A1 ), als auch getrennt vom Gasstrom ( DE 4404673 C2 ) in dafür vorgesehenen Fördereinrichtungen erfolgen. Der Transport in externen Fördereinrichtungen birgt den Nachteil, dass er technisch aufwendig und mit Wärmeverlusten behaftet ist. Ferner darf der Koks nicht zu großstückig sein und muss gegebenenfalls mechanisch vorbehandelt werden. Im Koks enthaltene Fremdkörper mineralischr oder metallischer Herkunft erschweren diese Aufgabe erheblich. Ein pneumatischer Transport mit dem Gasstrom ist bedenklich, da der Transportweg dann auch durch die Oxidationskammer führt. Die Folge ist eine Temperaturabsenkung und damit Funktionsbeeinträchtigung der Oxidationskammer. Von den damit verbundenen regelungstechnischen Problemen ganz abgesehen. Ferner wird bei dieser Variante eine große Staubfracht in die Oxidationskammer eingebracht, was zu bereits erwähnten Verschlackungen führen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein mehrstufiges Vergasungsverfahren zu konzipieren, welches die Oxidationskammer mit einem staubarmen Pyrolysegas beaufschlagt, eine vergleichsweise niedrige Gaseintrittstemperatur in die Reduktionskammer aufweist, wenig Reduktionskoks benötigt und einen pneumatischen Transport des Reduktionskokses aus der Pyrolysestufe in die Reduktionsstufe im Gasstrom ermöglicht.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass in einer mehrstufigen Vergasungsanlage nicht der gesamte Gasstrom aus einer ersten Festbettentgasungsstufe einer Oxidation unterworfen wird, sondern lediglich ein an langkettigen Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf reicher Gasteilstrom. Dieser wird erzeugt, indem die Brennstoffschüttung in mittlerer Höhe mit dem Vergasungsmittel (Luft) beaufschlagt wird und ein Teil des sich bildenden Gases im Gegenstromverfahren nach oben abgeführt wird. Als aufsteigender Gasstrom eines Festbettes ist das Gas vergleichsweise staubarm.
Zusammen mit einem zweiten – nicht weiter behandelten – Teilstrom aus der Entgasungsstufe, der dadurch entsteht, dass er nach unten im Gleichstromverfahren abgeführt wird, gelangt der benötigte Reduktionskoks aus der Pyrolysestufe in fluidisierter Form in die Reduktionsstufe. Durch Vermischung beider Gasströme vor Eintritt in die Reduktionskammer stellt sich eine vergleichsweise niedrige Gasmischtemperatur ein, welche werkstoffseitig eine einfache Gestaltung der Reduktionskammer ermöglicht.
Somit gelingt die der beschriebenen Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe.
Ausführungsbeispiel
Anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß der Abbildung soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden:
Die Erfindung beruht auf einer mehrstufigen Prozessführung. Das Vergasungsgut (18) wird über eine Einfülleinrichtung (19) in die erste Verfahrensstufe der Vergasungsanlage, den Festbettreaktor (1) eingebracht. Im Festbettreaktor (1) erfolgt eine autotherme Teilvergasung des eingesetzten Vergasungsgutes im Festbett, wobei das Vergasungsmittel Luft mittels Düsen (2) in mittlerer Höhe der Brennstoffschüttung (3) eingebracht wird und das sich bildende Vergasungsgas in zwei Gasteilströme aufgespalten und nach oben im Gegenstromverfahren (4) und nach unten im Gleichstromverfahren (5) abgeführt wird.
Die Aufspaltung der Gasteilströme wird durch die Strömungsverhältnisse in der oberen und unteren Brennstoffschüttung (3) und den nachfolgenden Gaswegen bestimmt. Zur Steuerung der Volumenverhältnisse werden Drosselorgane (6) eingesetzt.
Der nach oben abgeführte Gasteilstrom (4) durchströmt den oberen Teil der Brennstoffschüttung (3). Das so geführte Gas gibt seine fühlbare Wärme an die Brennstoffschüttung (3) ab und trocknet und pyrolysiert diese dadurch. In einem Gasberuhigungsraum (7) oberhalb der Brennstoffschüttung (39 fällt der mitgerissene Staub aus. Anschließend wird der teer- und wasserdampfbeladene, sowie abgekühlte Gasteilstrom (4) in einer Oxidationskammer (8), als der zweiten Verfahrensstufe der Vergasungsanlage, durch Zugabe von Verbrennungsluft (9) unterstöchiometrisch oxidiert, so dass die unerwünschten, langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen neben dem Angriff und der Zerstörung durch Sauerstoff und Wasserdampf insbesondere auch der thermischen Zerstörung unterliegen. Die Oxidationskammer (8) ist so ausgelegt, dass die Verweildauer typischerweise kleiner gleich 1 s beträgt. Die Oxidationstemperatur wird durch die Menge an zugegebener Verbrennungsluft (9) auf etwa 1.100 – 1.300 °C eingestellt. Das so behandelte Abgas (10) weist sehr geringe Teerfrachten auf.
Der nach unten abgeführte Gasteilstrom (5) zeichnet sich ebenfalls durch sehr geringe Teerfrachten aus. Hervorgerufen wird dieser geringe Teeranteil durch die Prozessführung im Festbettreaktor (1). Im Bereich der Luftdüsen (2) des Festbettreaktors (1) befindet sich nur noch Koks (11) des entgasten Brennstoffs, da der aufsteigende Gasteilstrom (4) den Brennstoff (3) bereits pyrolysiert hat und in der Oxidationszone (12) des Festbettreaktors (1) zudem sehr hohe Temperaturen von über 1.200°C herrschen. Ein massives Durchschlagen des Teeres ist somit nicht möglich.
Der nach unten abgeführte Gasteilstrom (5) besteht somit fast ausschließlich aus Luftstickstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Wasserdampf und Wasserstoff werden nur in sehr geringen Mengen mitgeführt. Ihr Anteil ist abhängig vom Volumenstromverhältnis des oberen zum unteren Gasteilstrom, wobei ein höherer unterer Gasteilstrom (5) zu einer Zunahme an Wasserdampf und Wasserstoff führt. Die Gasaustrittstemperatur des austretenden unteren Gasteilstromes (5) liegt bei etwa 800 – 900 °C.
Der nach unten abgeführte Gasteilstrom (5) dient gleichzeitig als Transportmedium für den im Reduktionsreaktor (16) benötigten Reduktionskoks (13). Dieser Reduktionskoks (13 ) entstammt der Koksschüttung (11) im unteren Teil des Festbettreaktors (1) und wird beispielsweise mittels des Dosierorgans (14) (z.B. als bewegliches Rost) dem Gasstrom 5 zudosiert.
Unterstützt wird der pneumatische Transport des Kokses (11) durch die Zuführung der Abgase (10) aus der Oxidationskammer (8) zu dem koksführenden Gasteiltrom (5). Damit wird das Gasvolumen und die Strömungsgeschwindigkeit deutlich erhöht. Gleichzeitig stellt sich eine gegenüber der Oxidationstemperatur in der Oxidationskammer (8) geringere Mischtemperatur ein, die den jeweiligen Temperaturen und Massenanteilen der beiden Gasteilströme (10) und (5) entspricht. Diese liegt typischerweise in einem Bereich von 1.050 – 1.100 °C.
In dem anschließenden – als Wirbelschicht ausgebildeten – Reduktionsreaktor (16) (dritte Verfahrensstufe) reagiert das einströmende und koksführende Gas (15) mit dem vorhandenen Reduktionskoks (13) unter Bildung brennbarer Gasbestandteile Wasserstoffund Kohlenmonoxid. Der Reduktionskoks (13) wird dabei aufgezehrt. Die erforderliche Energie entstammt der fühlbaren Wärme des Gases (15), welches sich in Folge der Reduktionsreaktionen auf etwa 700 – 800 °C abkühlt. Anschließend verlässt das erzeugte Brenngas (17) die Reduktionsreaktor (16) zusammen mit der Asche und Resten an feinem Koks durch den Gasaustrittstutzen (20).
Das somit erzeugte Rohgas ist den Anforderungen zur Verwendung in Wärmekraftmaschinen entsprechend zu kühlen und zu reinigen.

1: Festbettreaktor
2: Luftdüsen
3: Brennstoffschüttung
4: Gasteilstrom im Gegenstromverfahren nach oben abgeführt
5: Gasteilstrom im Gleichstromverfahren nach unten abgeführt
6: Drosselorgan
7: Gasberuhigungsraum
8: Oxidationskammer
9: Verbrennungsluftzuführung
10: Abgas nach Oxidationskammer
11: Koksschüttung
12: Oxidationszone des Festbettreaktors
13: Reduktionskoks
14: Dosierorgan
15: Eingangsgas in Reduktionsraum (koksführend)
16: Reduktionsreaktor
17: Brenngas
18: Brennstoff
19: Einfülleinrichtung
20: Gasaustrittstutzen

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe kann auch gelöst werden, indem die Oxidationskammer (2. Stufe) des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer deutlich herabgesetzten Oxidationstemperatur betrieben wird. Dies kann immer dann sinnvoll sein, wenn bei Einsatz aschereicher Brennstoffe mit niedrigen Ascheschmelzpunkten die für die thermische Zerstörung der langkettigen Kohlenwasserstoffe erforderlichen Oxidationstemperaturen von wenigstens 1.100 °C aus Gründen der Verschlackungsgefahr nicht zulässig sind. In diesem Fall ist der für die Oxidationsstufe vorgesehenen Verbrennungsluft (oder alternativ dem Pyrolysegasstrom) Wasserdampf und/oder Rauchgas der Wärmekraftmaschine zuzumischen. Die Zumischung vergrößert den Massenstrom in der Oxidationskammer und senkt dadurch die Oxidationstemperatur bei sonst gleichbleibenden Stoffströmen. Die gewünschte Zerstörung der langkettigen Kohlenwasserstoffe kann dann erreicht werden, wenn die Menge an zugemischtem Wasserdampf und/oder Rauchgas derart groß ist, dass selbst bei stöchiometrischen Verhältnissen die für die Brennstoffe zulässige Oxidationstemperatur nicht mehr überschritten wird. Die Kohlenwasserstoffe werden dann selbst bei erheblich niedrigeren Temperaturen zu Kohlendioxid und Wasserdampf aufoxidiert. Damit dieser Vorgang in kurzer Zeit stattfindet, wird man in der Praxis leicht überstöchiometrische Verhältnisse einstellen.
In einzelnen Fällen kann es auch sinnvoll sein, zu Gunsten des Verschlackungsschutzes der Oxidationskammer den Pyrolysegasstrom vor Eintritt in die Oxidationskammer mittels eines Zyklons zu entstauben. Hierbei handelt es sich um eine zuverlässige Methode, da die Staubfracht des in aufsteigender Vergasung gewonnenen Pyrolysegases hauptsächlich aus Kohlenstoffpartikeln mittlerer bis großer Partikeldurchmesser besteht und nur geringe Anteile feiner bis feinster Aschepartikel enthält. Die in den Kohlenstoff eingebundenen Mineralien werden somit wirksam entfernt und der verbleibende Eintrag an mineralischen Bestandteilen wird für einen störungsfreien Betrieb ausreichend reduziert.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens ist darin zu sehen, dass zur Erhöhung der Betriebsicherheit des Zyklons das Pyrolysegas vor dem Einströmen in den Zyklon auf ein Temperaturniveau von 450 – 700 °C aufgeheizt wird. Durch diese Maßnahme wird eine Verteerung des Zyklons, wie sie bei deutlich kühleren Pyrolysegasen üblicherweise auftritt, wirkungsvoll verhindert. Einfach gelingt die Aufheizung durch partielle Oxidation des Pyrolysegases in einer vorgelagerten Brennkammer. Es ist dabei ausreichend, wenn lediglich ein Teilstrom des Pyrolysegasstromes durch die Brennkammer geführt wird und die gewünschte Temperatur durch anschließende Vermischung erreicht wird.
Zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit des Pyrolysereaktors kann das Festbett mit mehr als einer Düsenebene zur Einbringung der Vergasungsluft ausgestattet sein. Diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Reaktors bietet den Vorteil, dass die Leistung des Reaktor erhöht und die Steuerung der beiden Gasteilströme unterstützt werden kann.
Zusätzlich können die Düsenebenen mit unterschiedlichen Gemischen aus Luft, Wasserdampf und Rauchgasen aus der Verbrennungsmotorenanlage beschickt werden, was eine Steuerung der Temperaturen im besagten Festbettreaktor ermöglicht.
Im den vorangegangenen Ausführungen wurde die Reduktionskammer als ein Wirbelschichtrektor beschrieben. Je nach Einsatzbedingungen kann hier neben der stationären Wirbelschicht insbesondere auch die zirkulierende Wirbelschicht zur Anwendung kommen. Diese Ausgestaltung der Erfindung bietet den großen Vorteil, dass in Verbindung mit einem im Rückführsystem integrierten Vorratsbehälter, der den zurückzuführenden Koks zwischenpuffert, stets mit einem Überschuss an Reduktionskoks im Wirbelschichtreaktor gefahren werden kann, wodurch die Reduktion bei kurzen Verweilzeiten weitreichend ausgeführt werden kann. Die Steuerung des Nachschubs an Koks aus dem Festbettreaktor kann dann in Abhängigkeit des Füllstandes im Vorratsbehälter durchgeführt werden.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngas aus festen Brennstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Stufe eine Entgasung und Teilvergasung im Festbett erfolgt, wobei das Vergasungsmittel Luft in mittlerer Höhe der Brennstoffschüttung mittels Düsen eingebracht und das sich bildende Vergasungsgas in zwei Gasteilströme aufgespalten wird, weil es sowohl im Gegenstromverfahren nach oben, als auch im Gleichstromverfahren nach unten abgeführt wird, wobei der nach oben abgeführte Gasteilstrom den oberen Teil der Brennstoffschüttung durchströmt und diesen dabei trocknet und pyrolysiert und bei welchem in einer zweiten Stufe der nach oben abgeführte – an langkettigen Kohlenwasserstoffen und an Wasserdampf reiche – Gasteilstrom durch Zugabe von weiterer Verbrennungsluft bei etwa 1.100 – 1.300 °C unterstöchiometrisch mit der Folge oxidiert wird, dass die unerwünschten, langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen gecrackt und oxidiert werden, ferner, dass der die zweite Stufe verlassende Gasteilstrom anschließend mit dem aus der ersten Stufe nach unten abgeführten Gasteilstrom vermischt wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dritten Stufe der vermischte Gesamtgasstrom bei Anwesenheit von Reduktionskoks zum gewünschten Brenngas reduziert wird, wobei der in der dritten Stufe benötigte Reduktionskoks aus der ersten Stufe stammt und der erforderliche Transport des Kokses aus der ersten Stufe in die dritte Stufe in fluidisierter Form mittels des wieder vermischten Gesamtgasstrom bewirkt wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der energetischen Effizienz der Brenngasbildung die fühlbare Wärme des erzeugten Rohgases zur Vorwärmung der Verbrennungsluft eingesetzt wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stufe ein Zyklonstaubabscheider vorgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Stufe – oder dem Zyklon vor der zweiten Stufe – eine Brennkammer zur Erhöhung der Gastemperatur vorgeschaltet wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstörung der unerwünschten langkettigen Kohlenwasserstoffe in der zweiten Stufe unter stöchiometrischen bis überstöchiometrischen Verhältnissen gelingt, wobei eine Verschlackung verhindert werden kann, indem die Oxidationstemperatur durch Zugabe von Rauchgasen und/oder Wasserdampf genügend niedrig gehalten wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenverhältnisse der beiden Gasteilströme aus der ersten Stufe mittels Drosselorganen in den nachfolgenden Gaswegen geregelt werden können
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe mit mehreren Düsenebenen bestückt werden kann, in denen neben Luft auch Rauchgas und/oder Wasserdampf zugeführt werden kann.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Koks aus der ersten Stufe mittels einer mechanischen Vorrichtung dem Gasstrom als Fördermedium zudosiert werden kann.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Stufe als ein absteigendes Festbett betrieben wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Stufe als eine Wirbelschicht betrieben wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Stufe als eine zirkulierende Wirbelschicht betrieben wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführsystem der zirkulierenden Wirbelschicht über einen integrierten Vorratsbehälter verfügt, der den zurückzuführenden Koks zwischenpuffert.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Stufe in ihrem unteren Bereich als ein Festbettreaktor betrieben wird, indem der Reaktorraum auch unterhalb des Eintrittstutzen für die zu reduzierenden Gase fortgesetzt wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der dritten Stufe Luft, Wasserdampf, Rauchgas oder ein Gemisch dieser Stoffe im Bereich der Wirbelschicht und/oder des Festbettes zugegeben wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kokstransport aus der ersten in die dritte Stufe mit mechanischen Vorrichtungen erfolgt.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der ersten Stufe nach unten abgeführten Gasteilstrom nicht mit dem Gasteilstrom aus der zweiten Stufe vermischt wird.
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der ersten Stufe nach unten abgeführten Gasteilstrom nicht durch die dritte Stufe geführt wird.