DE19900116A1 - Vorrichtung zur Trocknung, Pyrolyse und Vergasung biogener Einsatzstoffe - Google Patents

Vorrichtung zur Trocknung, Pyrolyse und Vergasung biogener Einsatzstoffe

Info

Publication number
DE19900116A1
DE19900116A1 DE19900116A DE19900116A DE19900116A1 DE 19900116 A1 DE19900116 A1 DE 19900116A1 DE 19900116 A DE19900116 A DE 19900116A DE 19900116 A DE19900116 A DE 19900116A DE 19900116 A1 DE19900116 A1 DE 19900116A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fluidized bed
heat
gasification
fuel gas
biomass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19900116A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19900116C2 (de
Inventor
Juergen Karl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BIOAGE GMBH, 85356 FREISING, DE
Original Assignee
Technische Universitaet Muenchen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Muenchen filed Critical Technische Universitaet Muenchen
Priority to DE19900116A priority Critical patent/DE19900116C2/de
Publication of DE19900116A1 publication Critical patent/DE19900116A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19900116C2 publication Critical patent/DE19900116C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/482Gasifiers with stationary fluidised bed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
    • C10J3/56Apparatus; Plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916Biomass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0956Air or oxygen enriched air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0973Water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/12Heating the gasifier
    • C10J2300/1215Heating the gasifier using synthesis gas as fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/16Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1603Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
    • C10J2300/1606Combustion processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock
    • Y02P20/145Feedstock the feedstock being materials of biological origin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trocknung, Pyrolyse und Vergasung von biogenen Einsatzstoffen und insbesondere zur Erzeugung von Brenngasen (Synthesegas oder Pyrolysegas) mit einem Heizwert von mindestens 8000 bis 10000 kJ/kg mittels eines Wirbelschicht-Vergasungsbettes 2, in das mittels Wärmeleitrohre 5 zusätzlich Wärme eingetragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trocknung, Pyrolyse und Verga­ sung von biogenen Einsatzstoffen und insbesondere zur Erzeugung von Brenngasen (Synthesegas oder Pyrolysegas) mit einem Heizwert von min­ destens 8000 bis 10 000 kJ/kg.
Die energetische Nutzung biogener Einsatzstoffe ist derzeit weitgehend auf die Verbrennung beschränkt. Die Technologien zur Vergasung sind auf die Erzeugung von Schwachgasen mit einem Heizwert unter 6000 kJ/kg aus­ gerichtet. Diese Gase sind jedoch für eine Nutzung z. B. in Gasturbinen oder Brennstoffzellen nicht geeignet.
Um Gase mit einem Heizwert von 8000 bis 10 000 kJ/kg zu erzeugen, muß eine sogenannte allotherme Vergasung durchgeführt werden. Dazu ist es erforderlich, dem zu vergasenden Brennstoff ausreichend externe Wär­ me auf einem hohen Temperaturniveau von 500 bis 900 Grad Celsius zu­ zuführen, was bisher mit einem hohen technischen Aufwand verbunden ist.
Ein wesentliches Vergasungsverfahren mit großer Einsatzbreite ist das Wirbelschichtverfahren. Mit diesem Verfahren können auch kleinere Anla­ gen wirtschaftlich betrieben, jedoch keine hochkalorischen Gase erzeugt werden.
Für die allotherme Vergasung in Wirbelschichten werden derzeit im We­ senlichen folgende Verfahren und Vorrichtungen untersucht.
Batelle-Vergaser
Beim Batelle-Vergaser (zweistufige Wirbelschichtvergasung) wird die Reak­ tionswärme für die Wirbelschicht in einer externen Wirbelschichtverbren­ nung erzeugt. Die Übertragung der Wärme erfolgt durch Austausch des heißen Sandbettes und ist daher mit einem hohen technischen Aufwand verbunden, vergl. Peter Jansen, Thermische Vergasung von nachwach­ senden Roh- und organischen Reststoffen; Institutsberichte der Bundesan­ stalt für Landwirtschaft, Braunschweig, 1997.
DMT-Vergaser
Im DMT-Vergaser soll ein wesentlicher Teil der für die Vergasung notwen­ digen Wärme dadurch eingebracht werden, daß für die Fluidisierung über­ hitzter Wasserdampf mit einer Temperatur von 750°C verwendet wird. Zusätzlich sollen für die Vergasung von Biomasse Wärmetauscherrohre durch das Wirbelbett geleitet werden, durch die Rauchgas mit einer Tem­ peratur von 1150°C strömt. Der Nachweis, daß mit dieser Vorrichtung Heizwerte von ca. 10 000 kJ/kg erzielbar sind, erscheint nach dem derzei­ tigen Kenntnisstand kaum möglich. Vorrichtungen, die nach diesem Prinzip arbeiten, sind in den Dokumenten US 5,064,444 und 5,439,491 offenbart.
Zur Erhöhung des chemischen Umsatzes wurde daher versucht, den Wär­ meeintrag in das Wirbelbett durch den Einsatz von Pulsbrennern zu erhö­ hen, wie in dem Dokument US 5,306,481 offenbart. Dieser Weg ermög­ licht prinzipiell einen höheren Wärmeeintrag und somit einen chemischen Umsatz, der für eine allotherme Vergasung erforderlich ist. Der Einsatz von Pulsbrennern ist jedoch relativ aufwendig.
Demzufolge ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte und insbe­ sonders einfache Vorrichtung zur Vergasung von biogenen Einsatzstoffen und insbesondere zur Erzeugung von Brenngasen mit einem Heizwert von mindestens 8000 bis 10 000 kJ/kg bereitzustellen, wobei die Vorrichtung auch zur Trocknung oder zur Pyrolyse verwendbar sein soll.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Nach Anspruch 1 werden für den Wärmeeintrag in die zu behandelnde Biomasse Wärmeleitrohre, sogenannte "Heat-pipes" eingesetzt. Verglichen mit einem von heißem Rauchgas durchströmten Rohr oder einem Vollstab aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Kupfer, weisen Wärmeleitrohre nach dem Heat-pipe-Prinzip wesentlich bessere Wärme­ übertragungseigenschaften auf.
Nach Anspruch 2 wird als Wärmequelle eine Verbrennungsvorrichtung mit einem Wirbelschichtbett vorgesehen. Mit Wirbelschichtbetten kann eine gute Wärmeübertragung auf die Wärmeaufnahmeabschnitte der Wärme­ leitrohre bewirkt werden. In der Wirbelschicht können geeignete, aber un­ terschiedlichste, im Prozeß gerade anfallende Materialien verbrannt wer­ den.
Nach Anspruch 3 ist das Wirbelschichtbett für die Verbrennung von Bio­ masse ausgelegt. Falls keine anderen Heizmaterialien anfallen oder zur Ver­ fügung stehen, ist es zweckmäßig, einen Teil der zu verarbeitenden Bio­ masse oder den bei der Pyrolyse anfallenden Restkoks zu verbrennen.
Nach Anspruch 4 wird zur Wärmeerzeugung an Stelle der Wirbelschicht ein Heißgaserzeuger als Wärmequelle eingesetzt. In dem Heißgaserzeuger kann sowohl ein Teil des erzeugten Gases als auch ein anderes, im Prozeß gerade anfallendes Gas verbrannt werden.
Nach Anspruch 5 ist der Vergaser ein druckaufgeladener Vergaser, der insbesondere für den Einsatz im Zusammenwirken mit Gasturbinen vorteil­ haft ist, da das produzierte Gas bereits den für die Gasturbine erforderli­ chen Arbeitsdruck aufweist und der Vergasungsprozeß begünstigt wird.
Nach Anspruch 6 sind die Wärmeabgabeabschnitte der Wärmeleitrohre so dimensioniert und angeordnet, um aufsteigende Blasen, die durch den Ein­ trag von Dampf, Luft, Rauchgas oder Sauerstoff im Wirbelschichtbett ent­ stehen, weitgehend zu dispergieren. Die Entstehung und die nachteilige Wirkung dieser Blasen im Wirbelschichtbett sind dem Fachmann bekannt. Im Vergleich zu Rauchgasrohren haben die Wärmeleitrohre nach dem Heat-pipe-Prinzip einen geringeren Durchmesser. Es ist somit gegenüber den Rauchgasrohren mit größerem Durchmesser leichter möglich, durch vorbe­ stimmte konstruktive Anordnung eine weitgehende Dispergierung der Bla­ sen zu bewirken. Eine konkrete Anordnung kann nicht angegeben werden, da in jedem speziellen Fall die Geometrie des Wirbelschichtbetts und ande­ re Abmessungen sowie Prozeßparameter zu berücksichtigen sind. Der Fachmann wird jedoch an Hand weniger Optimierungsversuche die, best­ mögliche Anordnung für eine optimale Dispergierung ermitteln können.
Nach Anspruch 7 sind im Wirbelbett der Vergasungsvorrichtung zusätzlich elektrische Heizelemente vorgesehen. Der Vorteil elektrischer Heizelemente besteht darin, daß diese Heizelemente auch für sehr hohe Heizleistungen zu Verfügung stehen und mit wenig technischem Aufwand eine genaue Temperaturregelung möglich ist. Daher werden die elektrischen Heizele­ mente bevorzugt beim Anfahren des Vergasers eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, die Heizelemente als Zusatzheizung zu betreiben, um den Vergasungsprozeß sehr präzise zu steuern.
Zur weiteren Verbesserung des Vergasungsprozesses kann katalytisch wirkendes Bettmaterial vorgesehen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer er­ sten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Funktionsdarstellung der Aus­ führungsform von Fig. 1.
Fig. 3A bis E zeigen verschiedene Anordnungen der Vergasungsvor­ richtung in Verbindung mit den Heizvorrichtungen.
Fig. 4A bis D zeigen verschiedene Varianten der räumlichen Anord­ nung einer Vergasungsvorrichtung 1 und einer Heizvor­ richtung 3.
Fig. 5A bis F zeigen den prinzipiellen Aufbau der Wärmeleitrohre (Heat-pipes).
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Vergasungsvorrichtung. Eine Wirbelschicht-Vergasungsvorrichtung 1 mit einem Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 und eine Wirbelschicht-Verbren­ nungsvorrichtung 3 mit einem Wirbelschicht-Verbrennungsbett 4 sind un­ mittelbar angrenzend angeordnet. Das Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 und das Wirbelschicht-Verbrennungsbett 4 sind über Wärmeleitrohre (Heat-pi­ pes) 5 thermisch gekoppelt. Die Wärmeleitrohre 5 sind mit einem für einen Temperaturbereich zwischen 300°C und 1000°C geeigneten Arbeitsfluid gefüllt, wobei im Temperaturbereich von 300°C vorzugsweise Quecksil­ ber und im Temperaturbereich bis 1000°C vorzugsweise Natrium, Kalium oder Lithium eingesetzt werden. Über eine Zuführeinrichtung 6 wird eine zu verbrennende Biomasse 7 durch ein Fallrohr 8 dem Wirbelschicht- Verbrennungsbett 4 zugeführt. Die Zuführung erfolgt ausgehend von ei­ nem Brennstofftrichter 9 mittels einer Förderschnecke 10 zu einer Zellen­ radschleuse 11. Analog dazu wird dem Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 mittels einer Zuführeinrichtung 12 die zu vergasende Biomasse 13 zuge­ führt.
Am unteren Endabschnitt der Wirbelschicht-Verbrennungsvorrichtung 3 ist eine Luft/Sauerstoff-Zuführung 14 vorgesehen. Über ein Düsensystem 15 wird Luft oder ein Luft/Sauerstoff-Gemisch in das Wirbelschicht- Verbrennungsbett 4 eingetragen. Analog dazu ist am unteren Endabschnitt der Wirbelschicht-Vergasungsvorrichtung 1 eine Dampf/Luft-Zuführung 16 vorgesehen, wobei auch Rauchgas oder Sauerstoff eingesetzt werden kann. Über ein Düsensystem 17 wird das Gas oder der Dampf oder ein Gemisch in das Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 eingetragen. Der Dampf wird vorzugsweise mittels eines Wärmetauschers 19 erzeugt, in welchem die Wärme des Rauchgases der Wirbelschicht-Verbrennungsvorrichtung 3 zum Verdampfen und zum Überhitzen von Wasser genutzt wird.
Nachfolgend wird der Vergasungsprozeß beschrieben:
Das Wirbelschicht-Verbrennungsbett 4 wird mit der über das Düsensystem 14 eingetragenen Verbrennungsluft fluidisiert, so daß eine gute Durch­ mischung gewährleistet ist, die eine optimale Verbrennung des Brenn­ stoffs, z. B. der Biomasse, bewirkt. Die bei der Verbrennung auf das Bett­ material (z. B. Sand) übertragene Wärme wird über die Oberfläche der Wärmeleitrohrabschnitte 5a auf das Arbeitsfluid übertragen. Durch den Wärmeeintrag verdampft das Arbeitsfluid in diesen Abschnitten 5a und strömt in kühlere Abschnitte 5b der Wärmeleitrohre 5 im Bereich des Wir­ belschicht-Vergasungsbetts 2, wo es wieder kondensiert. Die dabei freige­ setzte Wärme wird auf das Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 übertragen.
Über das Düsensystem 17 wird überhitzter Dampf eingebracht, um das Wirbelschicht-Vergasungsbett 2 zusätzlich zu erhitzen und zu fluidisieren. In Verbindung mit der von den Wärmeleitrohren eingebrachten Wärme wird eine Prozeßtemperatur von 500 bis 900°C erreicht. Diese hohe Prozeß­ temperatur führt zur Freisetzung der flüchtigen Bestandteile der Biomasse und zur partiellen Oxydation des in der Biomasse enthaltenen Kohlenstoffs. Die Zugabe von überhitztem Dampf führt einerseits sowohl zur Erwärmung des Bettmaterials des Vergasers, als auch zur Reaktion des Kohlenstoffan­ teils der Biomasse zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff (Reformierung), als auch zur Bildung von Kohlendioxid und Wasserstoff aus dem entstandenen Kohlenmonoxid und dem Wasserdampf (CO2-Shift). Das so gebildete hochkalorische Gas kann in einer nachgeschalteten Gasturbine, in einem Gasmotor oder in einer Brennstoffzelle zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden. Das Verhältnis zwischen der elektrischen Leistung des Gesamtprozesses und der freigesetzten thermischen Leistung kann dabei dem Bedarf angepaßt werden, indem die Aufteilung der in einem Abhitzedampferzeuger produzierten Frischdampfmenge auf externe Wär­ meverbraucher und den Vergaser variiert wird. Es ist besonders vorteilhaft, daß der mittels der Wärmequelle produzierte Dampf entweder bis zu 100% für die Vergasung eingesetzt werden kann, d. h. für die Stromerzeugung mittels einer Brennstoffzelle oder einer Gasturbine, oder bis zu 100% für Heizzwecke, d. h. nur für Wärmeerzeugung.
Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ver­ gasungsvorrichtung. Anstelle der Wirbelschicht-Verbrennungsvorrichtung ist eine Flammenfeuerung 20 vorgesehen, in der ein Teil des erzeugten Gases wieder verbrannt wird, um die Wärmeaufnahmeabschnitte 5a der Wärmeleitrohre 5 zu erhitzen. Die prinzipielle Wirkungsweise der zweiten Ausführungsform entspricht der der ersten Ausführungsform.
Die Fig. 4A bis 4D zeigen verschiedene Anordnungen der Vergasungsvor­ richtung in Verbindung mit den Heizvorrichtungen.
Nach Fig. 4A ist die Vergasungsvorrichtung 1 angrenzend neben der Heiz­ vorrichtung 3 angeordnet, und die Wärmeleitrohre 5 sind schräg angeord­ net, wobei die Wärmeaufnahmeabschnitte 5a tiefer liegen als die Wärme­ abgabeabschnitte 5b.
Nach Fig. 4B ist die Vergasungsvorrichtung 1 oberhalb der Verbrennungs­ vorrichtung 3 angeordnet. In diesem Fall stehen die Wärmeleitrohre 5 senkrecht.
Nach Fig. 4C ist die Vergasungsvorrichtung 1 angrenzend neben der Heiz­ vorrichtung 3 angeordnet, wobei die Wärmeleitrohre 5 ringförmig ausge­ bildet sind.
Nach Fig. 4D ist die Heizvorrichtung 3 konzentrisch um die Vergasungs­ vorrichtung 1 angeordnet.
Für den Fachmann ist klar, daß auch Kombinationen der in Fig. 4 gezeigten Anordnungen möglich sind.
Die Fig. 5A bis 5D zeigen den prinzipiellen Aufbau der Wärmeleitrohre (Heat-pipes).
Die Fig. 5A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Wärmeleitrohrs 5 mit einem kreisförmigen Querschnitt. An dem Wärmeaufnahmeabschnitt 5a und dem Wärmeabgabeabschnitt 5b sind zur Verbesserung des Wärme­ überganges Wärmetauscherrippen 5c angeordnet.
Die Fig. 5B zeigt einen Längsquerschnitt durch ein mit Natrium gefülltes Wärmeleitrohr 5. Das innere Volumen des Wärmeleitrohrs 5 ist lediglich zu ca. 5% mit flüssigem Natrium gefüllt, d. h., das verbleibende Volumen von 95% ist Natriumdampf. Der Natriumdampf strömt gemäß der Pfeilrichtung in den kühleren Abschnitt 5b des Wärmeleitrohrs und kondensiert, wobei die von der Wärmequelle aufgenommene Wärme auf die Biomasse übertra­ gen wird. Um einen kreislaufartigen Wärmeaustausch zu bewirken, muß das kondensierte Natrium wieder in den heißen Abschnitt des Wärme­ leitrohrs befördert werden. Dazu werden verschiedene Maßnahmen vorge­ sehen, die nachfolgend dargestellt und erläutert werden.
Nach Fig. 5C sind an der Rohrinnenwand mehrere Lagen eines Metallge­ webes 20 angeordnet. Dieses Metallgewebe 20 hat die Wirkung eines Dochtes, d. h., das flüssige Natrium wird durch Kapillarkräfte in den hei­ ßen Abschnitt 5b des Wärmeleitrohrs 5 befördert, wo es erneut ver­ dampft.
Anstelle des Metallgewebes 20 kann auch eine gesinterte, poröse Schicht eingesetzt werden, die die gleiche Wirkung hat.
Die Fig. 5F zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wärmeleitrohrs, bei dem in der Rohrinnenwand rillenartige Vertiefungen 21 vorgesehen sind, in denen das kondensierte (flüssige) Natrium durch Kapillarwirkung zurück­ fließt. Anstelle der rillenartigen Vertiefungen 21 kann auch eine Kanüle 22 gemäß Fig. 5E (Kanüle vergrößert dargestellt) verwendet werden, welche die gleiche Wirkung hat.
Die Fig. 5F zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wärmeleitrohrs, das schräg oder senkrecht eingebaut ist. Ein derartige Anordnung nutzt die Gravitationskraft, um den Rücktransport des Arbeitsfluides zu bewirken. Daher sind keine Vorrichtungen 20 bis 22 erforderlich, um die Rückfüh­ rung des Natriums zu bewirken.
Es ist klar, daß bei der Vielzahl von möglichen Varianten, Kombinationen und Bauformen der einzelnen Komponenten der Erfindung nicht alle dieser Varianten explizit beschrieben werden konnten. Jedoch fallen auch alle dieser nicht explizit beschriebenen Varianten unter den Schutzbereich der anliegenden Patentansprüche.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
  • - eine Biomasse-Zuführeinrichtung (12) zum Zuführen der Biomasse (13),
  • - ein Wirbelschicht-Vergasungsbett (2) in eine Vergasungsvorrichtung (1)
  • - eine unterhalb der Oberfläche des Wirbelschicht-Vergasungsbetts (2) an­ geordnete Dampf- und/oder Gaszuführung (16),
  • - eine Ableitung zum Ableiten des Brenngases,
  • - Wärmeleitrohre (5) mit je einem Wärmeaufnahmeabschnitt (5a) und ei­ nem Wärmeabgabeabschnitt (5b), wobei
  • - die Wärmeaufnahmeabschnitte (5a) mit einer Wärmequelle (4, 20) ther­ misch gekoppelt sind und
  • - die Wärmeabgabeabschnitte (5b) in dem Wirbelschicht-Vergasungsbett (2) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmequelle (4, 20) eine Verbrennungsvorrichtung (3) mit einem Wirbelschichtbett (4) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ brennungsvorrichtung (3) mit dem Wirbelschichtbett (4) für die Verbren­ nung von Biomasse dimensioniert ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmequelle (3, 20) ein Heißgaserzeuger (20) ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vergasungsvorrichtung (1) ein druckaufgeladener Vergaser ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wärmeabgabeabschnitte (5b) so dimensioniert und im Wirbelschicht-Vergasungsbett (2) angeordnet sind, um aufsteigende Gas- oder Dampfblasen zu dispergieren.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Vergasungsvorrichtung (1) zusätzlich elektrische Heizvorrichtungen angeordnet sind, die bei Bedarf zuschaltbar sind, um den Anheizprozeß zu unterstützen oder den Vergasungsprozeß zu steuern.
DE19900116A 1999-01-05 1999-01-05 Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse Expired - Fee Related DE19900116C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19900116A DE19900116C2 (de) 1999-01-05 1999-01-05 Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19900116A DE19900116C2 (de) 1999-01-05 1999-01-05 Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19900116A1 true DE19900116A1 (de) 2000-07-06
DE19900116C2 DE19900116C2 (de) 2002-02-14

Family

ID=7893598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19900116A Expired - Fee Related DE19900116C2 (de) 1999-01-05 1999-01-05 Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19900116C2 (de)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10016847A1 (de) * 2000-04-05 2001-10-18 Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev Vorrichtung zur energetischen Nutzung von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen
WO2003012014A2 (de) * 2001-07-20 2003-02-13 Bu Bioenergie & Umwelttechnik Ag Vorrichtung und ein verfahren zur erzeugung von gas
DE10227074A1 (de) * 2002-06-17 2004-01-15 Clausthaler Umwelttechnikinstitut Gmbh, (Cutec-Institut) Verfahren zur Vergasung von Biomasse und Anlage hierzu
US7258872B1 (en) 1998-11-11 2007-08-21 Thornton & Ross Limited Chromone enteric release formulation
DE102007004294A1 (de) * 2007-01-23 2008-07-24 Spot Spirit Of Technology Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Energie, Treibstoffen oder chemischen Rohstoffen unter Einsatz von CO2-neutralen biogenen Einsatzstoffen
DE102008009809A1 (de) * 2008-02-19 2009-08-20 Karl-Heinz Tetzlaff Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Müll zur Herstellung von Synthesegas
DE102008045002A1 (de) * 2008-08-29 2010-03-04 Highterm Research Gmbh Verfahren zum Anfahren eines Wirbelschichtreaktors und Wirbelschichtreaktor zum Durchführen des Verfahrens
DE102008049729A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-08 Highterm Research Gmbh Verfahren zum Anfahren eines Wirbelschichtreaktors und Wirbelschichtreaktor zum Durchführen des Verfahrens
DE102008049728A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-29 Highterm Research Gmbh Verfahren zum Anfahren eines Wirbelschichtreaktors und Wirbelschichtreaktor zum Ausführen des Verfahrens
DE102009030543A1 (de) * 2009-06-25 2010-12-30 Highterm Research Gmbh Wirbelschichtreaktor zur Erzeugung von Produktgas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen
WO2010119139A3 (de) * 2009-04-17 2011-09-29 Highterm Research Gmbh Vorrichtung zur erzeugung von produktgas aus kohlenstoffhaltigen einsatzstoffen mit wärmerohren
DE102010028816A1 (de) * 2010-05-10 2011-11-10 Highterm Research Gmbh Wirbelschichtreaktor und Verfahren zur Erzeugung von Produktgas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen
EP2484971A1 (de) * 2011-02-04 2012-08-08 Paul Scherrer Institut Verfahren und System zur Gasifizierung und/oder Verbrennung von Biomasse und/oder Kohle mit mindestens teilweiser Kohlendioxidtrennung
WO2012131051A2 (de) 2011-04-01 2012-10-04 H S Reformer Gmbh Steigerung der effizienz der beheizung allothermer reaktoren
DE102012203080A1 (de) * 2012-02-29 2013-08-29 Siemens Aktiengesellschaft Wirbelschichtreaktor
DE102016220266A1 (de) * 2016-10-17 2018-04-19 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen partikelförmigen Medien
DE102016121638A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 Technische Universität Darmstadt Vorrichtung und Verfahren zur stofflichen oder energetischen Nutzung von Festbrennstoffen
EP3444319A1 (de) 2017-08-14 2019-02-20 Sami Abdulrahman A. Albakri Indirekt beheizter retortenreaktor mit wärmerohren und system zum retorten von ölschiefer

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE20314411U1 (de) * 2003-09-15 2005-01-20 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Apparat zur Erzeugung von Wasserstoff
DE102004032830A1 (de) * 2004-07-06 2006-02-23 Rolf Schmitt Verfahren zur Erzeugung von wasserstoffreichen Synthesegas aus biogenen Stoffen und sonstigen kohlenstoffhaltigen Verbindungen mittels Wasserdampfvergasung (Dampfreformierung) in einem indirekt beheizten Wirbelschichtreaktor bei gleichzeitiger partieller Oxidation der Einsatzstoffe durch geregelte Einbringung von Sauerstoff in den Wirbelschichtreaktor (Hybridverfahren)
DE202010017410U1 (de) 2010-04-19 2011-11-14 Highterm Research Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung von Produktgas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen mit Wärmerohren

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2903985A1 (de) * 1979-02-02 1980-08-14 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur erzeugung von h tief 2 - und co-haltigen gasen
GB1599398A (en) * 1978-04-27 1981-09-30 Humphreys & Glasgow Ltd Fluidised beds and their operation
DE3222653C1 (de) * 1982-06-16 1983-04-21 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Verfahren zum Umsetzen von kohlenstoffhaltigem Brennstoff zu einem brennbaren Produktgas
US4704138A (en) * 1982-12-06 1987-11-03 Atlantic Richfield Company Spouted bed heating of solids for coal gasification

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3635215A1 (de) * 1986-10-16 1988-04-28 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur allothermen kohlevergasung und wirbelbett-gasgenerator zur durchfuehrung des verfahrens
US5439491A (en) * 1986-10-16 1995-08-08 Bergwerksverband Gmbh Fluidized bed generator for allothermic gasification of coal
US5059404A (en) * 1989-02-14 1991-10-22 Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. Indirectly heated thermochemical reactor apparatus and processes
IL104858A (en) * 1992-03-13 1996-01-31 Wolf Johnssen A method for extracting electrical energy from biological raw materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1599398A (en) * 1978-04-27 1981-09-30 Humphreys & Glasgow Ltd Fluidised beds and their operation
DE2903985A1 (de) * 1979-02-02 1980-08-14 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zur erzeugung von h tief 2 - und co-haltigen gasen
DE3222653C1 (de) * 1982-06-16 1983-04-21 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Verfahren zum Umsetzen von kohlenstoffhaltigem Brennstoff zu einem brennbaren Produktgas
US4704138A (en) * 1982-12-06 1987-11-03 Atlantic Richfield Company Spouted bed heating of solids for coal gasification

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7258872B1 (en) 1998-11-11 2007-08-21 Thornton & Ross Limited Chromone enteric release formulation
DE10016847A1 (de) * 2000-04-05 2001-10-18 Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev Vorrichtung zur energetischen Nutzung von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen
DE10016847C2 (de) * 2000-04-05 2002-11-14 Zae Bayern Bayerisches Zentrum Fuer Angewandte Energieforschung Ev Vorrichtung zur energetischen Nutzung von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen
WO2003012014A2 (de) * 2001-07-20 2003-02-13 Bu Bioenergie & Umwelttechnik Ag Vorrichtung und ein verfahren zur erzeugung von gas
WO2003012014A3 (de) * 2001-07-20 2003-10-02 Bu Bioenergie & Umwelttechnik Vorrichtung und ein verfahren zur erzeugung von gas
DE10227074A1 (de) * 2002-06-17 2004-01-15 Clausthaler Umwelttechnikinstitut Gmbh, (Cutec-Institut) Verfahren zur Vergasung von Biomasse und Anlage hierzu
DE102007004294A1 (de) * 2007-01-23 2008-07-24 Spot Spirit Of Technology Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Energie, Treibstoffen oder chemischen Rohstoffen unter Einsatz von CO2-neutralen biogenen Einsatzstoffen
WO2009103529A3 (de) * 2008-02-19 2010-09-02 Karl-Heinz Tetzlaff Verfahren und vorrichtung zur nutzung von müll zur herstellung von synthesegas
DE102008009809A1 (de) * 2008-02-19 2009-08-20 Karl-Heinz Tetzlaff Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Müll zur Herstellung von Synthesegas
WO2009103529A2 (de) * 2008-02-19 2009-08-27 Karl-Heinz Tetzlaff Verfahren und vorrichtung zur nutzung von müll zur herstellung von synthesegas
DE102008045002A1 (de) * 2008-08-29 2010-03-04 Highterm Research Gmbh Verfahren zum Anfahren eines Wirbelschichtreaktors und Wirbelschichtreaktor zum Durchführen des Verfahrens
DE102008049729B4 (de) * 2008-09-30 2014-10-16 Highterm Research Gmbh Verfahren zum Anfahren eines Wirbelschichtreaktors
DE102008049729A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-08 Highterm Research Gmbh Verfahren zum Anfahren eines Wirbelschichtreaktors und Wirbelschichtreaktor zum Durchführen des Verfahrens
DE102008049728A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-29 Highterm Research Gmbh Verfahren zum Anfahren eines Wirbelschichtreaktors und Wirbelschichtreaktor zum Ausführen des Verfahrens
WO2010119139A3 (de) * 2009-04-17 2011-09-29 Highterm Research Gmbh Vorrichtung zur erzeugung von produktgas aus kohlenstoffhaltigen einsatzstoffen mit wärmerohren
DE102009030543A1 (de) * 2009-06-25 2010-12-30 Highterm Research Gmbh Wirbelschichtreaktor zur Erzeugung von Produktgas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen
DE102010028816A1 (de) * 2010-05-10 2011-11-10 Highterm Research Gmbh Wirbelschichtreaktor und Verfahren zur Erzeugung von Produktgas aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen
EP2484971A1 (de) * 2011-02-04 2012-08-08 Paul Scherrer Institut Verfahren und System zur Gasifizierung und/oder Verbrennung von Biomasse und/oder Kohle mit mindestens teilweiser Kohlendioxidtrennung
WO2012103997A1 (en) * 2011-02-04 2012-08-09 Paul Scherrer Institut A process and a system for the gasification and/or combustion of biomass and/or coal with an at least partial carbon dioxide separation
WO2012131051A2 (de) 2011-04-01 2012-10-04 H S Reformer Gmbh Steigerung der effizienz der beheizung allothermer reaktoren
DE102011015807A1 (de) 2011-04-01 2012-10-04 H S Reformer Gmbh Steigerung der Effizienz der Beheizung allothermer Reaktoren
DE102012203080A1 (de) * 2012-02-29 2013-08-29 Siemens Aktiengesellschaft Wirbelschichtreaktor
DE102016220266A1 (de) * 2016-10-17 2018-04-19 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen partikelförmigen Medien
DE102016220266B4 (de) 2016-10-17 2022-07-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen partikelförmigen Medien
DE102016121638A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 Technische Universität Darmstadt Vorrichtung und Verfahren zur stofflichen oder energetischen Nutzung von Festbrennstoffen
EP3444319A1 (de) 2017-08-14 2019-02-20 Sami Abdulrahman A. Albakri Indirekt beheizter retortenreaktor mit wärmerohren und system zum retorten von ölschiefer

Also Published As

Publication number Publication date
DE19900116C2 (de) 2002-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19900116C2 (de) Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas durch allotherme Vergasung von Biomasse
EP1187892B1 (de) Vorrichtung zur vergasung kohlenstoffhaltiger einsatzstoffe
DE3149856A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von synthesegas
DE112007003336B4 (de) Brennstoff-Vergasungssystem
EP1865045B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Dampfvergasung von Biomasse
DE19930071A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen
WO2005113732A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung eines teerfreien schwachgases durch vergasung von biomasse
DE102009039920A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Sauerstoff bei der Dampfreformierung von Biomasse
DE10016847C2 (de) Vorrichtung zur energetischen Nutzung von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen
EP0110093B1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung von Produktgas mit Wasserstoff- und Kohlenoxyde-Gehalten
EP3212566B1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von synthesegas
DE102016008289B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur allothermen Festbettvergasung von kohlenstoffhaltigem Material
DE2903985A1 (de) Verfahren zur erzeugung von h tief 2 - und co-haltigen gasen
DE2616085A1 (de) Mit waerme arbeitender reformierofen und diesen enthaltendes reformiersystem
DE19718184C2 (de) Vorrichtung zur energetischen Nutzung von Brennstoffen, insbesondere Biobrennstoffen
DE19926202C1 (de) Vorrichtung zur Vergasung biogener Einsatzstoffe
DE102007036514A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Synthesegases aus einem biogenen Stoff
WO2011026629A2 (de) Elektrische heizung für einen wirbelschichtreaktor zur herstellung von synthesegas
DE10348638A1 (de) Verdampferanordnung zur Erzeugung eines in einem Reformer zur Wasserstoffgewinnung zersetzbaren Kohlenwasserstoff/Wasserdampf-Gemisches
DE102022127119A1 (de) Vorrichtung zur vergasung von rohmaterial
DE102019104184B4 (de) System und Verfahren zur Speicherung von aus Kohle gewonnenem Wasserstoff
AT404181B (de) Verfahren zum abbau insbesondere vollständige verbrennung
DE19926201C2 (de) Wirbelschichtreaktor
DE19926203A1 (de) Vorrichtung zur Vergasung kohlenstoffhaltiger Einsatzstoffe
DE102008049729B4 (de) Verfahren zum Anfahren eines Wirbelschichtreaktors

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: BIOAGE GMBH, 85356 FREISING, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: WEICKMANN & WEICKMANN PATENTANWAELTE - RECHTSA, DE

Representative=s name: PATENTANWAELTE WEICKMANN & WEICKMANN, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee