DE19930071C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen oder Stoffgemischen und eine Vorrichtung zur Durchführung eines derarti­ gen Verfahrens.
Für die Behandlung und Nutzung organischer Stoffe und Stoffgemische durch zum Beispiel Vergasung und Pyrolyse sind eine Reihe von Verfahren bekannt. Die Verfahren unterscheiden sich nach dem verwendeten Oxidations- bzw. Reduktionsgas, sowie nach der Art des Kon­ taktes zwischen Feststoff und Gas. Nach der Feststoff und Gasführung unterscheidet man u. a. zirkulierende Wirbelschichtvergaser, Flugstromvergaser, Drehrohrvergaser und Wanderbett­ vergaser mit Gegenstrom, Gleichstrom- oder Querstromgasführung. Die Mehrzahl der be­ kannten Vergasungsverfahren ist aufgrund des hohen apparativen Aufwandes nicht für kleine­ re, dezentrale Anlägen geeignet. Kleinere dezentrale Anlagen empfehlen sich insbesondere bei Verwendung des Einsatzstoffes Biomasse.
Das Betriebsverhalten von Vergasungsverfahren nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbel­ schicht ist stark vom jeweiligen Korngrößenhaushalt der Wirbelschicht abhängig, bestehend aus dem zu vergasendem Einsatzstoff und dem ebenfalls zirkulierenden Inertmaterial. Daraus ergeben sich entsprechende Anforderungen an die Stückgröße des Einsatzmaterials. Noch weitaus höhere Anforderungen an die Aufbereitung des Brennstoffs ergeben sich im Fall der Flugstromvergasung, die lediglich den Einsatz feingemahlener Brennstoffkörner erlaubt.
Weitere wesentliche Nachteile der bekannten Vergasungsverfahren bestehen darin, dass die ablaufenden Prozesschritte Trocknung, Entgasung, Vergasung und Verbrennung des Einsatz­ stoffes in unmittelbar nebeneinander liegenden Zonen, die ineinander übergehen, abläuft. Da­ durch sind die einzelnen Zonen innerhalb eines Reaktors unbestimmt und Entgasung, Verga­ sung und Verbrennung können örtlich unvollständig ablaufen. In weiteren bekannten Verfah­ ren wird versucht diese Nachteile durch die Trennung der einzelnen am Brennstoff ablaufen­ den Prozesschritte Entgasung, Vergasung und Verbrennung aufzuheben.
In der DE 197 20 331 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergasung oder Verbrennung von trockener oder feuchter, feinkörniger oder stückiger Biomasse, sowie von Abfall vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass durch die heiße Wandung eines Verbren­ nungsofens und durch das Einströmen heißen Abgases aus dem Verbrennungsofen in einen Entgasungsofen biologische Rohstoffe in diesem entgasen, wodurch Koks und Pyrolysegas entstehen, wobei der Koks nach Passieren des Zerkleinerers auf das Glutbett des Vergasungs­ reaktors gelangt, während das Pyrolysegas im Verbrennungsraum des Vergasungsreaktors unter Zuführung einer begrenzten Luftmenge verbrennt und das entstehende Abgas nachfol­ gend durch das Glutbett des Vergasungsreaktors strömt, in dem eine Oxidation des Kohlen­ stoffs zu CO bei gleichzeitiger Reduktion von Abgas (CO2) und Wasserdampf (H2O) zu einem brennbarem Schwachgas (CO, H2) stattfindet. Dadurch, dass die Pyrolyse durch die Erwär­ mung aufgrund des Kontaktes mit heißen Verbrennungsabgasen durchgeführt wird und des­ weiteren eine Teilverbrennung des Pyrolysegases durchgeführt wird, ist mit dem in der DE 197 20 331 A1 vorgeschlagenen Verfahren lediglich ein Produktgas mit geringem Heizwert herzustellen. Bei Verwendung von Brennstoffen mit hohem Gehalt an flüchtigen Bestandtei­ len und geringer Pyrolysekoksausbeute besteht die Gefahr einer unzureichenden Ausbildung des aus Pyrolysekoks bestehenden Glutbetts des Vergasungsreaktors, wodurch die Oxidation des Kohlenstoffs zu CO bei gleichzeitiger Reduktion von Abgas und Wasserdampf zu einem brennbarem Schwachgas auf Kosten des Produktgasheizwertes unzureichend abläuft.
Aus der US 4568362 ist weiterhin ein Verfahren zur Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen bekannt, bei dem die organischen Stoffe in einen Pyrolysereaktor geleitet werden, in dem die organischen Stoffe mit einem Wärmeträgermedium in Kontakt kommen, wodurch eine schnelle Pyrolyse stattfindet, die die organischen Stoffe in Pyrolyseprodukte umsetzt, die aus Pyrolysegasen mit kondensierbaren Stoffen und einem festen kohlenstoffhal­ tigen Rückstand bestehen und die nötige Wärmeenergie für die Pyrolyse durch Verbrennen des festen kohlenstoffhaltigen Rückstandes in einem Verbrennungsreaktor erzeugt wird und die teerhaltigen Pyrolysegase in einer zweiten Reaktionszone des Pyrolysereaktors derart Crackreaktionen und Reaktionen mit Wasserdampf unterworfen werden, dass ein Produktgas mit hohem Heizwert erhalten wird. Bei diesen Verfahren erfolgt sowohl die Pyrolyse, als auch die Verbrennung des festen kohlenstoffhaltigen Rückstands in einer Wirbelschicht. In dem oberen Teil der Pyrolysewirbelschicht ist eine Reaktionszone für die teerhaltigen Pyrolysega­ se vorgesehen. Das Betreben der Wirbelschichten ist sehr aufwendig und eine Steuerung der Reaktionen der Pyrolysegase in der Reaktionszone ist kaum möglich.
Die WO 99/31197 offenbart ein Verfahren zur Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen, bei dem die organischen Stoffe in einen Pyrolysereaktor ge­ leitet werden, in welchem sie mit einem Wärmeträgermedium in Kontakt gehalten werden, wodurch eine schnelle Pyrolyse stattfinden soll, bei der die organischen Stoffe in Pyrolyseprodukte umgesetzt werden. Die Pyrolyseprodukte bestehen aus Pyrolysegasen mit kondensierbaren Stoffen und mit einem festen kohlenstoffhalti­ gen Rückstand. Der feste kohlenstoffhaltige Rückstand und das Wärmeträgermedi­ um werden einer Feuerung zugeführt, in der der kohlenstoffhaltige Rückstand ver­ brannt und das Wärmeträgermedium aufgeheizt und wieder dem Pyrolysereaktor zugeführt wird (Wärmeträgermedium-Kreislauf). Die teerhaltigen Pyrolysegase werden in einer zweiten Reaktionszone derart nacherhitzt, daß ein Produktgas mit hohem Heizwert erhalten wird. Die Pyrolyse wird in einem Wanderbettreaktor oder einer Drehtrommel durchgeführt. Den Pyrolysegasen wird gegebenenfalls ein Re­ aktionsmittel, wie Wasserdampf, zugemischt. Sie werden in einen indirekten Wär­ metauscher geleitet, in dem die Pyrolysegase mit dem Reaktionsmittel reagieren. Die Feuerungsabgase werden derart durch den indirekten Wärmetauscher geleitet, daß deren Wärmeinhalt für die Reaktion der Pyrolysegase mit dem Reaktionsmittel genutzt wird. Die aus der Feuerung abgezogene Asche der festen kohlenstoffhalti­ gen Rückstände und das Wärmeträgermedium werden am Eintragsende für den organischen Stoff in den Pyrolysereaktor zurückgeführt. Das Wärmeträgermedium besteht aus einem grobkörnigen Material wie Sand, Kies oder Split. Während der Verbrennung wandern das Wärmeträgermedium und der Pyrolysekoks bis zu einer Schnecke am Ende des Rostes, mit der die Asche des Pyrolysekokses und das Wärmeträgermedium ausgetragen werden. Der größte Teil dieses Gemisches aus Wärmeträgermedium und Asche wird über eine Förderung und eine Schleuse in den Schachtofen zurückgeführt, in dem das Wärmeträgermedium die in der Feue­ rung aufgenommene Wärme an den Einsatzstoff abgibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach durchzuführendes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Erzeugung eines Gases mit hohem Heizwert zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das Wirbelbett­ material besteht nur aus der Asche der organischen Stoffe oder aus der Asche und unverbrannten kohlenstoffhaltigen Rückständen der organischen Stoffe. Demge­ genüber muß bei dem Verfahren nach der DE 197 55 693 C1 ein weiteres Wärmeträ­ germedium vorhanden sein.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 2, für den gesondert Schutz beansprucht wird, gelöst. Die Trocknung und Pyrolyse werden in zwei oder mehreren Pyrolysereaktoren durchgeführt, die aus zwei oder mehreren Wanderbettreaktoren oder aus zwei oder mehreren Drehrohrreaktoren oder aus Drehrohrreaktoren und Wanderbettreaktoren bestehen. In diesem Fall besteht das Wirbelbettmaterial nur aus der Asche der or­ ganischen Stoffe oder aus der Asche und unverbrannten kohlenstoffhaltigen Rück­ ständen der organischen Stoffe oder aus der Asche der organischen Stoffe und zusätzlichem Wirbelbettmaterial oder aus der Asche und unverbrannten kohlen­ stoffhaltigen Rückständen der organischen Stoffe und zusätzlichem Wirbelbettma­ terial.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass die Pyrolyse in einem Wander­ bettreaktor oder einem Drehrohrreaktor durchgeführt wird, den Pyrolysegasen gegebenenfalls ein Reaktionsmittel, z. B. Wasserdampf und/oder Sauerstoff, zugegeben wird, und sie in eine Reaktionszone geleitet werden, in der die Pyrolysegase mit dem Reaktionsmittel reagieren. Der feste kohlenstoffhaltige Rückstand und gegebenenfalls ein Anteil des Pyrolysegases wer­ den allein oder zusammen mit dem Wirbelbettmaterial einem Wirbelschichtverbrennungsre­ aktor zugeführt und dort verbrannt. Hierdurch wird das Wirbelbettmaterial aufgeheizt. Die Verbrennungsabgase und das Wirbelbettmaterial werden derart mit der Reaktionszone in Kontakt gebracht, dass deren Wärmeinhalt für die Reaktion der Pyrolysegase mit dem Reakti­ onsmittel verwendet werden kann. Aus dem Wirbelschichtverbrennungsreaktor abgezogenes Wirbelbettmaterial bestehend aus Asche, unverbranntem Koks und gegebenenfalls zusätzlich zugeführten feuerfestem Wirbelbettmaterial, wird als Wärmeträgermedium dem Pyrolysere­ aktor zurückgeführt. Die Wärmeübertragung an den Einsatzstoff zur Durchführung der Pyro­ lyse erfolgt dabei durch Kontakt mit dem Wirbelbettmaterial und gegebenenfalls zusätzlich durch die heiße Wandung des Wirbelschichtverbrennungsreaktors.
Das dem Pyrolysereaktor aus der Verbrennungswirbel­ schicht zugeführte heiße Wirbelbettmaterial bewirkt durch Kontakt eine schnelle Trocknung und Pyrolyse des Einsatz­ stoffes. Als Reaktor bietet sich ein Schachtofen an, bei dem das Gemisch aus dem Einsatzstoff und dem Wirbelbettmate­ rial von oben nach unten durch den Schachtofen wandert. Um den Feststofftransport durch den Schachtofen zu ge­ währleisten, können entsprechend des Standes der Technik Einbauten, Förderwendeln oder Rührwerke vorgesehen werden. Der Pyrolysereaktor kann beispielsweise auch als Drehrohrreaktor ausgeführt werden, wodurch eine gute Durchmischung von Einsatzstoff und heißem Wirbelbettmaterial erreicht und gleichzeitig der Feststofftransport ge­ währleistet wird. Der während der Trocknung dem Einsatz­ stoff entwichene Wasserdampf und die Pyrolysegase verlas­ sen den Pyrolysereaktor und gelangen in eine weitere Reak­ tionszone. Die Mischung aus dem verbleibenden festen koh­ lenstoffhaltigen Pyrolyserückstand und dem Wirbelbettma­ terial wird zusammen in die Verbrennungswirbelschicht ge­ fördert, wobei auf konventionelle Bauteile wie zum Beispiel Förderschnecken oder Zellradschleusen mit Schrägrohrein­ trag zurückgegriffen werden kann. In der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung wird eine Schnecke bevorzugt.
Dadurch, dass die Pyrolyse vorzugsweise in einem Schachtofen durchgeführt wird, kann auf die für eine Pyro­ lysewirbelschicht notwendige Zufuhr eines Fluidisierungs­ mediums verzichtet werden. Dadurch besteht die Möglich­ keit die Pyrolyse völlig unter Verzicht auf Gaszufuhr durch­ zuführen oder, im Gegensatz zu einer Pyrolysewirbel­ schicht, der zur Fluidisierung eine Mindestmenge Gas zuge­ führt werden muß, beliebig geringe Mengen beispielsweise des Produktgases oder eines Reaktionsmittels wie Wasser­ dampf, Sauerstoff oder Luft zuzugeben. Dadurch besteht die Möglichkeit als verfahrenstechnische Anpassung an den je­ weiligen Einsatzstoff Gas oder ein Reaktionsmittel dem Py­ rolysereaktor zuzugeben. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die Pyrolyse im Pyrolysereaktor vorzugsweise unter Luft- und Gasausschluß durchgeführt. Ein weiterer Vorteil der Durchführung der Pyrolyse in einem separaten Verfah­ rensschritt besteht darin, dass der während der Pyrolyse auf­ tretende Zerkleinerungseffekt aufgrund der Schwelung und Entgasung den Einsatz von gröberem stückigem, als übli­ cherweise in Wirbelschichtreaktoren eingesetztem, Gut er­ möglicht. Alternativ besteht die Möglichkeit der Eintrags­ vorrichtung für den festen kohlenstoffhaltigen Pyrolyser­ ückstand und das Wirbelbettmaterial in die Verbrennungs­ wirbelschicht mit einer Zerkleinerungsvorrichtung, wie bei­ spielsweise einen Walzenbrecher, vorzuschalten, womit die Anforderungen an die Einsatzstoffpartikelgrößen weiter re­ duziert werden können. Die zur Zerkleinerung von Pyroly­ sekoks aufzubringende Energie ist dabei wesentlich gerin­ ger als die zur Zerkleinerung von z. B. Biomasse wie Holz.
Der kohlenstoffhaltige feste Pyrolyserückstand wird in der Wirbelschicht mit Luft verbrannt, wird dadurch als Asche selbst zum Wirbelbettmaterial und heizt durch die Energiefreisetzung schon vorhandenes Wirbelbettmaterial weiter bzw. wieder auf. Die Verbrennungswirbelschicht kann nach dem Kenntnisstand der Wirbelschichttechnik ausgelegt und betrieben werden. Im Hinblick auf die Emis­ sionen der Verbrennungswirbelschicht kann eine gestufte Luftzugabe vorteilhaft sein. Der Verbrennungsreaktor wird als stationäre Wirbelschicht ausgebildet, dass heißt die Gas­ menge des Wirbelmediums muß einerseits ausreichend sein, um die minimale Fluidisierungsgeschwindigkeit des Fest­ stoffs zu überschreiten und darf andererseits die Geschwin­ digkeit für den Austrag nicht überschreiten. Ab einer Wir­ belbetthöhe von ca. 2,5 m bis 3 m sind Einbauten zur Ver­ hinderung der Ausbildung einer stoßenden Wirbelschicht und der damit einhergehenden Druckpulsationen erforder­ lich. Das durch den Verbrennungsvorgang aufgeheizte Wir­ belbettmaterial wird schließlich wieder dem Pyrolysereak­ tor zugeführt. Das Wirbelbettmaterial besteht aus der Asche, die aus der Verbrennung des festen kohlenstoffhaltigen Py­ rolyserückstandes verbleibt. Findet eine unvollständige Ver­ brennung des Pyrolysekokses innerhalb der Verbrennungs­ wirbelschicht statt besteht das Wirbelbettmaterial, welches als Wärmeträgermedium im Kreislauf geführt wird, aus der Asche des Einsatzstoffes und unverbranntem kohlenstoff­ haltigem Pyrolyserückstand. Da die festen Pyrolyserück­ stände der organischen Stoffe und Stoffgemische sich in der Verbrennungswirbelschicht in der Regel schnell umsetzen und teilweise nur geringe Anteile an nicht vergas- oder ver­ brennbarem Material besitzen können, ist es gegebenenfalls notwendig, zusätzliches Material zur Ausbildung einer Wir­ belschicht zuzugeben. Zusätzliches Material braucht nicht zugegeben werden, wenn die Einsatzstoffe große Mengen an nicht vergas- oder verbrennbarem Material mitbringen, die sich zum Aufbau einer Wirbelschicht eignen. Als zuzu­ gebendes Material, das zur Ausbildung einer Wirbelschicht dient, eignen sich alle feuerfesten Materialien, wie bei­ spielsweise Sand mit einem Korndurchmesser kleiner 1,5 mm. Die Entnahme des heißen Wirbelbettmaterials und der Transport in den Pyrolysereaktor wird vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Überläufe bewerkstelligt, die an der Reaktorwand vorgesehen sind oder durch die Reaktor­ wand in die Wirbelschicht hineinragen. Die Methode hat den Vorteil, dass neben der Übermittlung des heißen Wirbel­ bettmaterials in den Pyrolysereaktor auf einfache Weise die Wirbelbetthöhe der Verbrennungswirbelschicht eingestellt werden kann. Der Abzug des Wirbelbettmaterials kann auch mittels anderer bekannter Förderaggregate, wie beispiels­ weise einer Förderschnecke, vorgenommen werden, aller­ dings ist der verfahrenstechnische Aufwand in diesem Fall höher.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken das Ver­ fahren in einfach durchzuführende Verfahrensstufen zu glie­ dern. Die einzelnen Verfahrensstufen und deren Zusammen­ spiel können unter Berücksichtigung der speziellen Eigen­ schaften des Einsatzstoffes und hinsichtlich der beabsichtig­ ten zu erzielenden Produktgasqualität entsprechend optimal ausgelegt werden. Durch die im folgenden beschriebenen Zeichnungen, in der beispielhaft bevorzugte Ausführungs­ formen der Erfindung dargestellt sind, zeigen sich weitere Vorteile der Erfindung.
In Fig. 1 sind die Massen- und Energieströme der Pyroly­ sestufe, Reaktionszone und der Verbrennungswirbelschicht des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In die Pyro­ lysestufe 1 wird Einsatzstoff 10 und Wirbelbettmaterial 35 als Wärmeträger zugeführt. Der mit dem Wirbelbettmaterial transportierte Wärmestrom ergibt sich aus der Temperatur der Verbrennungswirbelschicht, aus der Beschaffenheit und dem Massenstrom des Wirbelbettmaterials und des Einsatz­ stoffstroms sowie aus der angestrebten Pyrolysetemperatur. Desweiteren wird ein Reaktionsmittel 11 zugeführt sowie ein Wärmestrom 34 aus der Verbrennungswirbelschicht übertragen. Die Pyrolysestufe verläßt Pyrolysegas 13, das in die Reaktionszone 2 geführt wird, Pyrolysegas 15, das in den Verbrennungsreaktor geführt wird, ein Gemisch aus Wirbelbettmaterial und festem kohlenstoffhaltigem Pyroly­ serückstand 14 sowie Wärmeverluststrom 12.
Das Gemisch aus Wirbelbettmaterial und festem kohlen­ stoffhaltigem Pyrolyserückstand 14 wird in die Verbren­ nungswirbelschicht 3 zusammen mit Pyrolysegas 15 und Luft 31 geführt. Das durch die Verbrennung aufgeheizte Wirbelbettmaterial 35 wird zurück in den Pyrolysereaktor 1 geführt. Das ebenfalls heiße Abgas 37 verläßt die Verbren­ nungswirbelschicht 3. Ein Teil der im Abgas enthaltenen Wärme 36 wird an die Reaktionszone 2 übertragen. Den Verbrennungsreaktor 3 verläßt weiterhin ein Wärmeverlust­ strom 33 sowie Wirbelbettmaterial 32, das entnommen wer­ den muß, um im stationären Betrieb den Gesamtfeststoff­ haushalt zu regulieren.
Das der Reaktionszone 2 zugeführte Pyrolysegas 13 wird zusammen mit dem Reaktionsmittel 21 mit Hilfe der zuge­ führten Wärme 36 in Gegenwart eines Katalysators zum Produktgas 23 umgesetzt. Das Produktgas 23 und ein Wär­ meverluststrom 22 verlassen schließlich die Reaktionszone 2.

Claims (16)

1. Verfahren zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen oder Stoffgemi­ schen, bei dem
  • 1. 1.1 die organischen Stoffe in einen Trocknungs- und Pyrolysereaktor (1) einge­ bracht werden, in dem die organischen Stoffe mit dem Wirbelbettmaterial (35) der Verbrennungswirbelschicht (3) in Kontakt gebracht werden oder in dem die organischen Stoffe mit dem Wirbelbettmaterial (35) und der Reaktorwandung der Verbrennungswirbelschicht (3) in Kontakt gebracht werden, wodurch eine Trocknung und Pyrolyse stattfindet, bei der die organischen Stoffe in Wasser­ dampf aus der Trocknung und Pyrolyseprodukte (13) umgesetzt werden, wobei die Pyrolyseprodukte aus Gasen mit kondensierbaren Substanzen und festem kohlenstoffhaltigem Rückstand bestehen,
  • 2. 1.2 der feste kohlenstoffhaltige Rückstand oder der feste kohlenstoffhaltige Rück­ stand und Anteile des Wasserdampfs und der Pyrolysegase mit kondensierba­ ren Substanzen und das Wirbelbettmaterial zurück in die Verbrennungswirbel­ schicht (3) geführt werden, in der der kohlenstoffhaltige Rückstand der organi­ schen Stoffe verbrannt, das Wirbelbettmaterial aufgeheizt und wieder in den Pyrolysereaktor (1) geführt wird,
  • 3. 1.3 der Wasserdampf aus der Trocknung und die Pyrolysegase (13) mit konden­ sierbaren Substanzen in einer weiteren Reaktionszone (2) derart nachbehan­ delt werden, dass ein Produktgas (23) mit hohem Heizwert zur Verfügung steht,
  • 4. 1.4 die Trocknung und Pyrolyse in mindestens einem oder mehreren Pyrolysere­ aktoren (1) durchgeführt werden oder
  • 5. 1.5 die Trocknung und Pyrolyse in zwei oder mehreren Pyrolysereaktoren (1) durchgeführt werden, die aus zwei oder mehreren Wanderbettreaktoren oder aus zwei oder mehreren Drehrohrreaktoren oder aus Drehrohrreaktoren und Wanderbettreaktoren bestehen,
  • 6. 1.6 die Verbrennungswirbelschicht (3), in der die Pyrolyserückstände verbrannt werden, als stationäre Wirbelschicht betrieben wird,
  • 7. 1.7 den Pyrolysegasen (13) kein Reaktionsmittel oder als Reaktionsmittel Was­ serdampf, Sauerstoff oder Luft oder eine Mischung daraus zugeführt wird,
  • 8. 1.8 die Pyrolysegase (13) in einen indirekten Wärmetauscher (2) geleitet werden, in dem sie gegebenenfalls mit dem Reaktionsmittel (21) reagieren,
  • 9. 1.9 die Feuerungsabgase (37) oder die Feuerungsabgase und das Wirbelbett­ material der Verbrennungswirbelschicht (3) so mit dem indirekten Wärmetau­ scher (2) in Kontakt gebracht werden, dass deren Wärmeinhalt für die Reakti­ on der Pyrolysegase (13) mit dem Reaktionsmittel (21) genutzt wird,
  • 10. 1.10 das Wirbelbettmaterial (3) nur aus der Asche der organischen Stoffe oder aus der Asche und unverbrannten kohlenstoffhaltigen Rückständen der organi­ schen Stoffe besteht.
2. Verfahren zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen oder Stoffgemi­ schen, bei dem
  • 1. 2.1 die organischen Stoffe in einen Trocknungs- und Pyrolysereaktor (1) einge­ bracht werden, in dem die organischen Stoffe mit dem Wirbelbettmaterial (35) der Verbrennungswirbelschicht (3) in Kontakt gebracht werden oder in dem die organischen Stoffe mit dem Wirbelbettmaterial (35) und der Reaktorwandung der Verbrennungswirbelschicht (3) in Kontakt gebracht werden, wodurch eine Trocknung und Pyrolyse stattfindet, bei der die organischen Stoffe in Wasser­ dampf aus der Trocknung und Pyrolyseprodukte (13) umgesetzt werden, wobei die Pyrolyseprodukte aus Gasen mit kondensierbaren Substanzen und festem kohlenstoffhaltigem Rückstand bestehen,
  • 2. 2.2 der feste kohlenstoffhaltige Rückstand oder der feste kohlenstoffhaltige Rück­ stand und Anteile des Wasserdampfs und der Pyrolysegase mit kondensierba­ ren Substanzen und das Wirbelbettmaterial zurück in die Verbrennungswirbel­ schicht (3) geführt werden, in der der kohlenstoffhaltige Rückstand der organi­ schen Stoffe verbrannt, das Wirbelbettmaterial aufgeheizt und wieder in den Pyrolysereaktor (1) geführt wird,
  • 3. 2.3 der Wasserdampf aus der Trocknung und die Pyrolysegase (13) mit konden­ sierbaren Substanzen in einer weiteren Reaktionszone (2) derart nachbehan­ delt werden, dass ein Produktgas (23) mit hohem Heizwert zur Verfügung steht,
  • 4. 2.4 die Trocknung und Pyrolyse in zwei oder mehreren Pyrolysereaktoren (1) durchgeführt werden, die aus zwei oder mehreren Wanderbettreaktoren oder aus zwei oder mehreren Drehrohrreaktoren oder aus Drehrohrreaktoren und Wanderbettreaktoren bestehen,
  • 5. 2.5 die Verbrennungswirbelschicht (3), in der die Pyrolyserückstände verbrannt werden, als stationäre Wirbelschicht betrieben wird,
  • 6. 2.6 den Pyrolysegasen (13) kein Reaktionsmittel oder als Reaktionsmittel Wasser­ dampf, Sauerstoff oder Luft oder eine Mischung daraus zugeführt wird,
  • 7. 2.7 die Pyrolysegase (13) in einen indirekten Wärmetauscher (2) geleitet werden, in dem sie gegebenenfalls mit dem Reaktionsmittel (21) reagieren,
  • 8. 2.8 die Feuerungsabgase (37) oder die Feuerungsabgase und das Wirbelbettmate­ rial der Verbrennungswirbelschicht (3) so mit dem indirekten Wärmetauscher (2) in Kontakt gebracht werden, dass deren Wärmeinhalt für die Reaktion der Pyrolysegase (13) mit dem Reaktionsmittel (21) genutzt wird,
  • 9. 2.9 das Wirbelbettmaterial (3) nur aus der Asche der organischen Stoffe, oder aus der Asche und unverbrannten kohlenstoffhaltigen Rückständen der organischen Stoffe
oder aus der Asche der organischen Stoffe und zusätzlichem Wirbelmaterial oder aus der Asche und unverbrannten kohlenstoffhaltigen Rückständen der organischen Stoffe und zusätzlichem Wirbelmaterial besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyrolyse bei einer Temperatur von 450°C bis 750°C durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Produktgas (23) in den Pyrolysereaktor (1) zurückgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Reaktionsmittel (21) wie Wasserdampf, Sauerstoff oder Luft oder eine Mi­ schung daraus in den Pyrolysereaktor (1) gegeben werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Reaktorwandung der Verbrennungswirbelschicht (3) auf der Seite des Pyrolysereaktors (1) und der Verbrennungswirbelschicht (3) ei­ ne beliebige geschlossene geometrische Form besitzt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionen der Pyrolysegase (13) mit dem Reaktionsmittel (21) bei Tem­ peraturen von 800°C bis 1050°C durchgeführt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionen der Pyrolysegase (13) mit dem Reaktionsmittel (21) in Ge­ genwart eines Katalysators durchgeführt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dass die Reaktionen (13) mit dem Reaktionsmittel (21) in einem Festbett aus Katalysatormaterial durchge­ führt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionen der Pyrolysegase (13) mit dem Reaktionsmittel (21) in einer Wirbelschicht aus Katalysatormaterial durchgeführt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionen der Pyrolysegase (13) mit dem Reaktionsmittel (21) in Ge­ genwart eines dem Pyrolysegas (13) im Flugstrom zugegebenen Katalysators zugeführt werden.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Pyrolysereaktor (1), einer Wirbelschichtfeue­ rung (3) für den Pyrolyserückstand, einer Reaktionszone (2) für die Pyrolyse­ gase (13), einem Wirbelbettmaterialkreislauf zwischen Verbrennungswirbel­ schicht (3) und Pyrolysereaktor (1), dadurch gekennzeichnet,
dass ein Schachtreaktor oder eine Drehrohrreaktor mit einer Schleuse für den Einsatzstoff und einem Zulauf für das Wirbelbettmaterial aus der Verbrennungswirbelschicht (3) neben der Verbrennungswirbelschicht angeordnet ist,
daß der Schachtreaktor (1) an seinem unteren Ende eine Transportvorrich­ tung in die Verbrennungswirbelschicht aufweist, daß die Verbrennungswirbel­ schicht (3) einen Überlauf zur Übermittlung des Wirbelbettmaterials in den Schachtreaktor (1) aufweist und daß die Abgase (37) der Verbrennungswir­ belschicht (3) einem Wärmeübertrager (2) zuführbar sind, der für die Pyroly­ segase (13) mit dem Schachtreaktor (1) verbunden ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbren­ nungswirbelschicht (3) an mindestens einer Stelle oder an mehreren Stellen Wirbelbettmaterial entnehmbar und in den Pyrolysereaktor oder die Pyrolyse­ reaktoren führbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungswirbelschicht (3) an mindestens einer Stelle oder an mehreren Stellen Wirbelbettmaterial mittels eines oder mehrerer Überlaufe entnehmbar und in den Pyrolysereaktor oder die Pyrolysereaktoren führbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer Wirbelschicht feuerfeste Stoffe zugebbar sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer Wirbelschicht die unverbrennbaren und unvergasba­ ren Bestandteile des Einsatzstoffes verwendbar sind.
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