DE19916931C2 - Luftzuführrohr für einen Vergaser zur Erzeugung von Brenngas - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftzuführrohr für einen Vergaser zur Erzeugung von Brenngas aus stückigen Feststoffen mit einem zylindrischen sich nach unten konisch verengenden Befüllschacht (1), der einen Pyrolyseabschnitt (3) aufweist, mit einem im wesentlichen zylinderförmigen, dem Befüllschacht (1) nachgeordneten Oxidationsabschnitt (4) und einem Reduktionsabschnitt (5), mit einem Grundelement (16) und einem nachgeordneten, im wesentlichen zylinderförmigen Endstück (8), mit welchem ein direkter Eintrag des Vergasungsmittels in die Oxidationszone ermöglicht wird, dadurch, daß das Grundelement (16) bodenseitig, in Randnähe mit Ausströmungsöffnungen (22) versehen ist und das Endstück (8) eine erste Umlenkeinheit mit einem Innenzylinder (17) mit einem Außenzylinder (18) und eine zweite, der ersten Umlenkeinheit nachgeordnete, Umlenkeinheit mit einem Innenzylinder (19) und einem Außenzylinder (20) aufweist, wobei der Außenzylinder (18) deckelseitig in Randnähe mit zu den Ausströmöffnungen (22) korrespondierenden Eintrittsöffnungen (21) und der Innenzylinder (17) umfangsseitig in Bodennähe mit Eintrittsöffnungen (23) und bodenseitig mit einer Auslaßöffnung (24), der Innenzylinder (19) mit einer zu der Auslaßöffnung (24) korrespondierenden Eintrittsöffnung (25) versehen und bodenseitig zum Boden (26) des Außenzylinders (20) beabstandet angeordnet ist und der Außenzylinder (20) deckelseitig mit über den Umfang verteilt angeordneten Austrittsöffnungen (32) versehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftzuführrohr für einen Vergaser zur Erzeugung von Brenngas nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Luftzuführrohr für einen Vergaser ist aus der EP 0 404 881 B1 bekannt.

Bei diesem Vergaser ist eine zentrale Luftzuführung in eine konische. Einschnürung einer Feuerbüchse mittels eines Luftzuführrohres vorgesehen. In der konischen Einschnürung liegt Material, welches zuvor in einem Pyrolyseabschnitt entgast und in einer unmittelbar unter dem Luftzuführrohr liegenden Oxidations- und Reduktionszone vergast werden soll. Durch das feststehend vorgesehene, oberhalb der Oxidations- und Reduktionszone endende Luft­ zuführrohr wird die Vergasungsluft in axialer Richtung in die Oxidations- und Reduktionszone geleitet.

Nachteilig hieran ist, daß die Zuführung der Vergasungsluft nur relativ ungenau erfolgen kann und sich die Oxidations- und Reduktionszone in Vertikal- und ggf. Horizontalrichtung verschieben kann. Eine solche Verschiebung kann zur Folge haben, daß die Wärmevertei­ lung im Vergaser nicht mehr optimal ist, sich aufgrund dessen z. B. Störungen beim Schla­ ckefluß, unzureichende Pyrolysebehandlungen und/oder schlechte Gasausbeuten und - qualitäten ergeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Luftzuführrohr nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 anzugeben, mit welchem ein direkter Eintrag des Vergasungsmittels in die Oxida­ tionszone ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Luftzuführrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Auf diese Weise kann die Vergasungsluft quasi zwangsgeführt exakt und direkt in die Oxida­ tionszone geleitet und homogen verteilt werden. Es wird gewissermaßen eine steuerbare Oxidationszone in Form eines Kreisringraums ausbildbar, dessen radiale Ausdehnung au­ ßenseitig durch die Wandung des Oxidationsabschnitts und innenseitig durch den Mantel des Luftzuführrohres begrenzt ist und deren axiale Ausdehnung durch die Gestaltung der Ringdüse im Zusammenwirken mit der Schüttung des zu vergasenden Materials begrenzt ist.

Das Vergasungsmittel, insbesondere Luftsauerstoff, lässt sich direkt in die Oxidationszone einleiten und homogen verteilen. Durch eine gewissermaßen mäanderförmige Umleitung in den Umlenkeinheiten kann das Vergasungsmittel die durch hohe Temperaturen (Verga­ sungstemperaturen oberhalb und im Bezirk von 1.200°C) beanspruchte Wandung des Luft­ zuführrohres kühlen und können lokale Überhitzungen, welche zu starken thermischen Be­ anspruchungen und kurzen Standzeiten führen, vermieden werden. Es wird sogar ermög­ licht, das Endstück aus hochtemperaturfestem Stahl anstelle einer aufwendigen Keramik zu fertigen. Ferner wird hierdurch eine Aufkonzentrierung der flüssigen Schlacke in der Mitte des Vergasers bzw. in unmittelbarer Nähe des Luftzuführrohrendes und damit ein gut kontrollier- und steuerbarer Schlackeabfluß ermöglicht.

Die Oxidationszone läßt sich hiermit quasi als Ringraum ausbilden, dessen äußere Begren­ zung durch eine Spezialkeramik (Einschnürung im Oxidationsabschnitt) gebildet wird und dessen innere Begrenzung durch das speziell gekühlte Endstück variabel an den jeweiligen Durchmesser der keramischen Auskleidung angepaßt werden kann.

Wird das Luftzuführrohr drehantreibbar vorgesehen, läßt sich eine besonders homogene Luft- bzw. Vergasungsmittelverteilung gewährleisten.

Ist das Luftzuführrohr in Axialrichtung verstellbar vorgesehen, läßt sich die Oxidationszone in optimaler Höhe einstellen, beispielsweise mittig in einer keramischen Ausmauerung bzw. Wandung.

Wird das Luftzuführrohr mit über den Umfang verteilt angeordneten Rührschaufeln versehen, läßt sich ein kontinuierlicher Vorschub an zu vergasendem Material sowie eine Homogenisie­ rung des Materials erzielen. Es kann damit gleichzeitig die Funktion eines Rührwerks über­ nehmen.

Wird das Luftzuführrohr mit einem konvektiv gekühlten Endstück versehen, das eine Ringdü­ se ausbildet, lassen sich das Vergasungsmittel direkt in die Oxidationszone eintragen und lange Standzeiten des Luftzuführrohres erzielen.

An das Grundelement ist in einfacher Weise ein Endstück angeflanscht, welches im wesent­ lichen aus einem Oberteil und einem Unterteil aufgebaut ist. Sowohl Oberteil als auch Unter­ teil sind jeweils zusammengesetzt aus einem Innen- und einem Außenzylinder zwischen denen jeweils ein Ringraum ausgebildet ist.

Ober- und Unterteil übernehmen jeweils Funktionen einer Umlenkeinheit für das Verga­ sungsmittel zur Kühlung der Endstückwanderungen und sind auf einfache Weise über einen Flansch miteinander verbunden.

Weist das Grundelement einen zylinderförmigen Abschnitt und einen an diesen anschlie­ ßenden kegelförmigen Abschnitt auf, läßt sich die Zuführung des zu vergasenden Materials in die Oxidationszone gut steuern und eine geeignete Verweilzeit erstellen.

In besonders vorteilhafter Weise wird die Ringdüse 7 durch den Boden des Außenzylinders 18, den Deckel des Außenzylinders 20, die freie Außenwand des Innenzylinders 19 und die Ausströmöffnungen 32 ausgebildet.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels entnehmbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels eines Vergasers und eines Luftzuführrohres näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Vergaser zur Vergasung von Holz. Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Luftzuführrohr.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Vergaser wird von einem Gestell getragen und um­ faßt einen Befüllschacht 1, mit einem Trockenabschnitt 2, einem Pyrolyseabschnitt 3, einem Oxidationsabschnitt 4 und einem Reduktionsabschnitt 5.

Das zu vergasende Holz ist seitlich über radiale Einfüllstutzen, die oberhalb des Trockenab­ schnitts 2 angeordnet sind, in den Befüllschacht 1 aufgebbar.

Der Befüllschacht 1 ist bis in den Pyrolyseabschnitt 3 zylindrisch und etwa vom unterem Drit­ tel des Pyrolyseabschnitts 3 an konisch verengend ausgebildet.

Der Reduktionsabschnitt 5 ist dem Oxidationsabschnitt 4 nachgeordnet und wird im wesent­ lichen durch einen Reduktionszylinder 9 mit einer innenseitigen, keramischen Beschichtung ausgebildet. Der Oxidationsabschnitt 4 ist innenseitig mit einer keramischen Auskleidung versehen und weist einen gegenüber dem Reduktionsabschnitt 5 geringeren, leicht vereng­ ten Innendurchmesser auf. Die keramische Auskleidung ist hierbei mit einer gewissen Ver­ schleißreserve versehen.

In dem Vergaser ist das Luftzuführrohr 6 vorgesehen, welches sich zentrisch durch den Be­ füllschacht 1, den Oxidationsabschnitt 4 bis in etwa an den Reduktionsabschnitt 5 erstreckt.

Das bodenseitig geschlossene Luftzuführrohr 6 ist mit einer Ringdüse 7 versehen, die in et­ wa am Anfang des Oxidationsabschnitts 4 positioniert ist.

Das Luftzuführrohr 6 ist über einen nicht dargestellten Drehantrieb drehantreibbar vorgese­ hen und nimmt die Vergasungsluft zentral auf.

Über den Umfang verteilt trägt das Luftzuführrohr 6 sich nach außen radial erstreckende Rührschaufeln 11, 27. Die Rührschaufeln sind teilweise flügelartig und teilweise eher rippen­ artig ausgebildet.

In dem Reduktionszylinder 9 hineinragend ist ein Austragselement 12 angeordnet, welches drehantreibbar und in Axialrichtung verstellbar vorgesehen ist.

Das Austragselement 12 umfaßt einen zylinderförmigen Aufbau 13, auf dem eine den Auf­ bau 13 übergreifende Strömungshaube 14 angeordnet ist und über den Umfang des Aufbaus 13 verteilt angebrachte Rührschaufeln 15 sowie im unteren Bereich einen Schließsattel mit einer kegelförmig umlaufenden Ablaufschräge.

Unterhalb des Austragselementes 12 ist seitlich exzentrisch ein Schlackeabzug vorgesehen.

Ausgehend von dem Reduktionsabschnitt 5 über den Oxidationsabschnitt 4 bis einschließlich zu dem Pyrolyseabschnitt 3 ist ein Ringraum 10 ausgebildet, in den aus dem Reduktionsab­ schnitt 5 austretendes Rohgas eintreten und bis zu den im Pyrolyseabschnitt 3 vorgesehe­ nen Rohgasstutzen strömen kann.

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Luftzuführrohr 6 umfaßt ein Grundelement 16 mit einem zylinderförmigen Abschnitt 28 und einem kegelförmigen Abschnitt 29 sowie ein im wesentlichen zylinderförmiges Endstück 8 mit zwei Umlenkeinheiten, die jeweils durch einen Innenzylinder 17, 19 und einen Außenzylinder 18, 20 gebildet werden und Ringräume zur Kühlung aufweisen.

Grundelement 16 und Endstück 8 sind über eine Flanschverbindung 30 miteinander verbun­ den. Das Grundelement 16 ist bodenseitig in Randnähe mit Ausströmöffnungen 22 verse­ hen.

Das Endstück 8 weist eine erste Umlenkeinheit mit dem Innenzylinder 17 und dem Außenzy­ linder 18 und eine zweite Umlenkeinheit, die der ersten nachgeordnet ist, mit einem Innenzy­ linder 19 und einem Außenzylinder 20 auf. Der Außenzylinder 18 ist deckelseitig in Randnä­ he mit zu den Ausströmöffnungen 22 korrespondierenden Eintrittsöffnungen 21 und der In­ nenzylinder 17 umfangsseitig in Bodennähe mit Eintrittsöffnungen 23 und bodenseitig mit einer Auslaßöffnung 24 versehen.

Der Innenzylinder 19 ist mit einer zu der Auslaßöffnung 24 korrespondierenden Eintrittsöff­ nung 25 versehen und bodenseitig zum Boden 26 des Außenzylinders 20 beabstandet an­ geordnet.

Der Außenzylinder 20 ist deckelseitig mit über den Umfang verteilt angeordneten Austritts­ öffnungen 32 versehen.

Die erste und die zweite Umlenkeinheit sind über eine Flanschverbindung 31 des Innenzylin­ ders 17 und des Innenzylinders 19 verbunden.

Durch den Boden des Außenzylinders 18, den Deckel des Außenzylinders 20, die freie Au­ ßenwand des Innenzylinders 19 und die Austrittsöffnungen 32 wird die nach radial außen geöffnete Ringdüse 7 ausgebildet.

Innen- 17, 19 und Außenzylinder 18, 20 sind bevorzugt aus hochtemperaturfestem Stahl ausgeführt.

Die Vergasungsluft kann über die Ausströmöffnungen 22 in den Ringspalt zwischen Innenzy­ linder 17 und Außenzylinder 18 eintreten und wird dann durch die Eintrittsöffnungen 23 gelei­ tet (umgelenkt) hin zu der Auslaßöffnung 24 und der Eintrittsöffnung 25. Die durch die Ein­ trittsöffnung 25 eintretende Vergasungsluft wird dann bodenseitig umgelenkt, tritt in den Ringspalt zwischen Innenzylinder 19 und Außenzylinder 20 ein und strömt dann schließlich über die Ausströmöffnungen 32 (wieder unter einer Umlenkung, nach radial außen) in den Oxidationsabschnitt 4 an der vorgebbaren Stelle.

Claims (9)

1. Luftzuführrohr (6) für einen Vergaser zur Erzeugung von Brenngas aus stücki­ gen Feststoffen mit einem zylindrischen sich nach unten konisch verengenden Befüllschacht (1), der einen Pyrolyseabschnitt (3) aufweist, mit einem im we­ sentlichen zylinderförmigen, dem Befüllschacht (1) nachgeordneten Oxidations­ abschnitt (4) und einem Reduktionsabschnitt (5), mit einem Grundelement (16) und einem nachgeordneten, im wesentlichen zylinderförmigen Endstück (8), dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (16) bodenseitig, in Randnähe mit Ausströmungsöffnungen (22) versehen ist und das Endstück (8) eine erste Umlenkeinheit mit einem Innenzylinder (17) und einem Außenzylinder (18) und eine zweite, der ersten Umlenkeinheit nachgeordnete, Umlenkeinheit mit einem Innenzylinder (19) und einem Außenzylinder (20) aufweist, wobei der Außenzy­ linder (18) deckelseitig in Randnähe mit zu den Ausströmöffnungen (22) kor­ respondierenden Eintrittsöffnungen (21) und der Innenzylinder (17) umfangssei­ tig in Bodennähe mit Eintrittsöffnungen (23) und bodenseitig mit einer Ausla­ ßöffnung (24), der Innenzylinder (19) mit einer zu der Auslaßöffnung (24) kor­ respondierenden Eintrittsöffnung (25) versehen und bodenseitig zum Boden (26) des Außenzylinders (20) beabstandet angeordnet ist und der Außenzylin­ der (20) deckelseitig mit über den Umfang verteilt angeordneten Austrittsöff­ nungen (32) versehen ist.

2. Luftzuführrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundele­ ment (16) mit über den Umfang verteilt angeordneten Rührschaufeln (27) ver­ sehen ist.

3. Luftzuführrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (16) einen zylinderförmigen Abschnitt (28) und einen an diesen anschließenden kegelförmigen Abschnitt (29) aufweist.

4. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (16) mit dem Endstück (8) über eine Flanschverbindung (30) verbunden ist.

5. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Umlenkeinheit über eine Flanschverbindung (31) des Innenzylinders (17) und des Innenzylinders (19) verbunden sind.

6. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Boden des Außenzylinders (18), den Deckel des Außenzylinders (20), die freie Außenwand des Innenzylinders (19) und die Ausströmöffnungen (32) eine nach radial außen geöffnete Ringdüse (7) gebildet wird.

7. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (16) und das Endstück (8) drehantreibbar vorgesehen sind.

8. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (16) und das Endstück (8) in Axialrichtung verstellbar vorge­ sehen sind.

9. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anordnung der Außenzylinder (18, 20) und der Innenzylinder (17, 19) gasdichte Ringspalte zur Führung eines Kühlmediums ausgebildet sind.