DE202016101023U1

DE202016101023U1 - Rohrförmiges Vergaserbauteil sowie Gleichstrom-Festbettvergaser zum Erzeugen eines Produktgases aus schüttbaren Biomasseteilchen mit einem solchen Vergaserbauteil

Info

Publication number: DE202016101023U1
Application number: DE202016101023.3U
Authority: DE
Original assignee: Entrade Energiesysteme AG
Current assignee: ROSMARIN HOLDINGS LIMITED, IM
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-05-29
Anticipated expiration: 2026-02-27

Abstract

Rohrförmiges Vergaserbauteil (6), mit einem Metall-Rohrabschnitt (60), der ein geschlossenes Ende (9) und ein offenes Ende (64) aufweist, wobei das offene Ende (60) in einem umlaufenden Metall-Flanschkragen (66) endet, und einem Keramik-Rohrabschnitt (62), der ein erstes und ein zweites offenes Ende (8, 70) aufweist, wobei an dem zweiten offenen Ende (70) des Keramik-Rohrabschnitts (62) ein umlaufender Keramik-Flanschkragen (72) ausgebildet ist, und einem ringförmigen Metall-Gegenflansch (74) der mit dem Metall-Flanschkragen (66) verbunden ist, so dass der Keramik-Flanschkragen (72) zwischen dem Metall-Flanschkragen (66) und dem Metall-Gegenflansch (74) eingeklemmt ist, wobei zwischen Keramik-Flanschkragen (72) und Metall-Flanschkragen (66) ein erstes Hochtemperatur-Dichtband (78) angeordnet ist, und wobei zwischen Keramik-Flanschkragen (72) und Metall-Gegenflansch (74) ein zweites Hochtemperatur-Dichtband (79) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Vergaserbauteil nach Anspruch 1 sowie einen Gleichstrom-Festbettvergaser zum Erzeugen eines Produktgases aus schüttbaren Biomasseteilchen mit einem solchen Vergaserbauteil nach Anspruch 8.
Festbettvergaser zum Erzeugen eines brennbaren Produktgases aus Biomassepellets, insbesondere aus Hackschnitzel oder Holzpellets, zeichnen sich durch einen vergleichsweise einfachen Aufbau aus. Man unterscheidet Gegenstrom- und Gleichstromvergaser. Beim Gegenstromvergaser ist die Strömungsrichtung der Verbrennungsluft und des Produktgases einerseits und der Zuführrichtung der Biomasseteilchen entgegengesetzt und beim Gleichstromvergaser stimmt die Zuführrichtung der Biomasseteilchen mit der Strömungsrichtung von Verbrennungsluft und Produktgas überein. In Festbettvergasern werden verschiedene Reaktionszonen, nämlich Trocknungs-, Pyrolyse-, Oxidations- und Reduktionszone unterschieden, in denen verschieden thermochemische Reaktionen ablaufen.
Eine Übersicht zum Thema Festbettvergasung von Biomasseteilchen ist aus dem Vortrag „Festbett-Vergasung-Stand der Technik (Überblick)" von Lettner, Haselbacher und Timmerer auf der Tagung „Thermo-chemische Biomasse-Vergasung für eine effiziente Strom/Kraftstoffbereitstellung – Erkenntnisstand 2007" im Februar 2007 in Leipzig (http://www.holzgasjournal.de/download/2_Stufen_vergaser_1.pdf) bekannt. In dieser Übersicht ist ein Gleichstromschachtvergaser erläutert, bei dem die Biomasseteilchen von oben mit der Schwerkraft dem Vergaserbehälter zugeführt werden. Die Verbrennungsluft wird im mittleren Bereich über Düsen zugeführt und das Produktgas wird aus dem unteren Bereich des Vergaserbehälters abgezogen. In diesem bekannten Festbettvergaser bildet sich von oben nach unten die Trocknungs-Pyrolyse-, Oxidations- und Reduktionszone aus. Die Oxidationszone bildet sich im Bereich der Luftzuführung aus und soll auf diese Zone begrenzt bleiben, die Reduktionszone darunter, unmittelbar über dem Rost. Der Produktgasabzug erfolgt aus dem Bereich des Vergaserbehälters unter dem Rost in dem sich auch die durch den Rost fallende kleinteilige Asche ansammelt.
Um eine stabile Prozessführung zur erhalten wird angestrebt, dass diese verschiedenen Zonen nahezu ortsfest im Vergaserbehälter sind. Bei Gleichstromvergasern wird die Lage der Oxidationszone durch die Lage der Luftzuführung mittels Düsen festgelegt. Die Luftzuführung mittels Düsen hat den Nachteil, dass im Bereich der Oxidationszone keine homogene Luftverteilung stattfindet und Temperaturunterschiede von bis zu 400 Grad lokal entstehen können. Dies kann zu Ablagerungen von Verbrennungsrückständen (Schlacke) an unerwünschten Orten im Vergaserraum führen, dies beeinträchtigt die Bewegung der Biomasseteilchen und verursacht eine inhomogene Gasströmung welche zu erhöhten Teerwerten im Produktgas führt.
Aus der WO 2010/114400 A2 und der WO 2008/006049 A2 ist jeweils ein Festbettvergaser und ein zugehöriges Verfahren zum Erzeugen von Produktgas aus schüttbaren Biomasseteilchen bekannt. Hierbei ragt ein Teil eines rohrförmigen Vergaserbauteils aus Metall in den Vergaserbehälter hinein und der andere Teil ragt aus dem Vergaserbehälter heraus. Bei der WO 2008/006049 A2 ist der Teil des rohrförmigen Vergaserbauteil, der in den Vergaserbehälter hineinragt perforiert, so dass teerbelastete Gase abziehen können. Bei der WO 2010/114400 A2 sind unter dem offenen Ende des in den Vergaserbehälter hineinragenden rohrförmigen Vergaserbauteil zusätzlich trichterförmige Einbauten aus Metall vorgesehen. Aufgrund der hohen Temperaturen und Temperaturunterschiede im Vergaserbehälter besteht die Gefahr von Verformungen des rohrförmigen Vergaserbauteils aus Metall und der Einbauten. Diese Verformungen können zu Betriebsstörungen und erhöhtem Wartungsaufwand führen.
Ausgehend von der WO 2010/114400 A2 oder der WO 2008/006049 A2 ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung rohrförmiges Vergaserbauteil und einen Gleichstrom-Festbettvergaser anzugeben, die eine hohe Betriebssicherheit und geringeren Wartungsaufwand zeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 8.
Dadurch, dass das rohrförmige Vergaserbauteil aus einem Keramik-Rohrabschnitt und einem Metall-Rohrabschnitt besteht, wobei der Keramik-Rohrabschnitt in den Vergaserbehälter hineinragt, werden Verformungen des rohrförmigen Vergaserbauteils aufgrund der höheren Temperaturstabilität von Keramik vermieden. Folglich ergibt sich eine erhöhte Betriebssicherheit und ein geringerer Wartungsaufwand. Durch ein elastisches bzw. verformbares Hochtemperatur-Dichtband wird den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Metall-Rohrabschnitt und dem Keramik-Rohrabschnitt Rechnung getragen und dennoch Gasdichtheit zwischen den beiden Rohrabschnitten gewährleistet. Die Mantelfläche des rohrförmigen Vergaserbauteils ist geschlossen.
Besonders geeignet als Hochtemperatur-Dichtband ist ein sogenanntes Keraband, wie es im Handel erhältlich ist – Anspruch 2.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ergibt sich eine vereinfachte Verbindung zwischen Metall-Rohrabschnitt und Keramik-Rohrabschnitt.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 ergibt sich eine quasi schwebende Lagerung des Keramik-Flanschkragens des Keramik-Rohrabschnitts zwischen dem Metall-Flanschkragen und dem Metall-Gegenflansch mit verformbaren Hochtemperatur-Dichtband dazwischen – Anspruch 4 und 5.
Bei dem Gleichstrom-Festbettvergaser nach Anspruch 8 erfolgt die die Luftzufuhr durch die Biomasseteilchenschüttung in dem rohrförmigen Vergaserbauteil. Dadurch ergibt sich eine Gleichverteilung der Luft. Durch diese Gleichverteilung sind in der Oxidationszone kaum Temperaturunterschiede vorhanden. Dies hat zur Folge, dass auch Pyrolysegase, welche über der Oxidationszone entstehen, gleichmäßig durch die Oxidationszone strömen. Durch diese Gleichmäßigkeit der Gas und Luftströmungen lässt sich ein Produktgas mit geringen Teermengen erzeugen. Die örtliche Bindung der Oxidationszone erfolgt mittels eines Querschnittsprungs zwischen Vergaserbauteil und Vergaserbehälter am offenen Ende des Vergaserbauteils, aus dem unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten resultieren. Durch die Erweiterung des Querschnitts wird im Gegensatz zu herkömmlichen Festbettvergasern die Strömungsgeschwindigkeit verlangsamt. Herkömmliche Festbettvergaser haben unter der Oxidationszone eine Einschnürung, welche die Strömungsgeschwindigkeit des Gases erhöht. Durch die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb und außerhalb des rohrförmigen Vergaserbauteils wird die Oxidationszone quasi vor dem offenen Ende des rohrförmigen Vergaserbauteils fixiert. Ein weiterer Vorteil der Querschnittserweiterung besteht darin, dass die Pyrolysegase beim Durchströmen der Oxidationszone durch keine Rohrwandung begrenzt sind. An Rohrwandungen herrschen keine gleichmäßigen Strömungsverhältnisse und dadurch auch keine gleichmäßig hohen Temperaturen vor. Strömt Pyrolysegas am Rand einer Rohrwandung durch die Oxidationszone, wie dies im Stand der Technik der Fall ist, werden die langkettigen Kohlenwasserstoffe nicht vollständig aufgebrochen. Durch das nicht vorhanden sein der Rohrwandung, werden zusätzliche langkettige Kohlenwasserstoffverbindungen aufgebrochen, was zu einer Verbesserung der Motorfähigkeit des Produktgas führt. Der Keramik-Rohrabschnitt verformt sich auch bei hohen Temperaturen nicht. Zwischen dem offenen Ende des Keramik-Rohrabschnitts und dem Rost sind keine weiteren den Querschnitt verändernde Strukturen vorgesehen.
Durch die vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 9 ergeben sich optimale Strömungsverhältnisse.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 10 bis 12 vereinfacht den Aufbau des Gleichstrom-Fettbettvergasers und ermöglicht eine gleichmäßige Luft- sowie Produktgasströmung mit einer temperatur-homogenen Oxidationszone die einen Großteil der langkettigen Kohlenwasserstoffverbindungen aufbricht und somit ein hochwertiges Produktgas erzeugt.
Gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 13 entspricht der Abstand h des offenen Endes des Vergaserbauteils in etwa dem Durchmesser d des Vergaserbauteils. Dieses Optimum wurde empirisch aufgefunden. Wird der Abstand h kleiner als dieses Optimum, verkleinert sich die Reduktionszone, was sich negativ auf die Produktgasqualität auswirkt. Wird der Abstand h größer als dieses Optimum vergrößert sich die Reduktionszone, was sich ebenfalls ungünstig auf die Produktgasqualität auswirkt. Der Gleichstrom-Festbettvergaser funktioniert auch noch bei einem 40%igem Abweichen (h = d ± 40%) von dem Optimum, jedoch verschlechtert sich die Produktgasqualität und -ausbeute.
Je kleiner der Innendurchmesser d des Vergaserbauteils im Vergleich zum Innendurchmesser D des Vergaserbehälters ist, desto größer ist der Unterschied der Gasströmungsgeschwindigkeit innerhalb und außerhalb des rohrförmigen Vergaserbauteils. Wird der Geschwindigkeitsunterschied zu groß, reduziert sich die Brennstoff- und Materialeffizienz, wird der Geschwindigkeitsunterschied zu klein, ist die Strömungsgeschwindigkeit außerhalb des Vergaserbauteils zu hoch. Zusätzlich muss der Innendurchmesser d des rohrförmigen Vergaserbauteils so groß sein, dass sich im Vergaserbauteil eine Schüttung der Biomasseteilchen ausbilden kann. Das in Anspruch 14 angegebene empirisch aufgefundene Verhältnisintervall von Innendurchmesser D des Vergaserbehälters zu Innendurchmesser d des Vergaserbauteils ergeben einen funktionsfähigen Gleichstrom-Festbettvergaser.
Die übrigen Unteransprüche beziehen sich auf weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
Es zeigt
1 eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausgestaltung des rohrförmigen Vergaserbauteils, die den Einbau in den Vergaserbehälter zeigt;
2 eine schematische Schnittdarstellung eines Gleichstrom-Festbettvergasers mit den wesentlichen Komponenten; und
3 zeigt die Biomasseteilchenschüttung im Vergaser und die verschiedenen Reaktionszonen.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines rohrförmigen Vergaserbauteils 6 und den Einbau des Vergaserbauteils 6 in einen Vergaserbehälter 2. Das rohrförmige Vergaserbauteil 6 umfasst einen Metall-Rohrabschnitt 60 und einen Keramik-Rohrabschnitt 62. Der Metall-Rohrabschnitt 60 weist ein geschlossenes Ende 9 und ein offenes Ende 64 auf. Das offene Ende 64 weist einen umlaufenden Metall-Flanschkragen 66 auf, der sich senkrecht von dem Mantel des Metall-Rohrabschnitts 60 nach außen wegerstreckt. Der Keramik-Rohrabschnitt 62 weist ein erstes offenes Ende 8 und ein zweites offenes Ende 70 auf. Das zweite offene Ende 70 weist einen umlaufenden Keramik-Flanschkragen 72 auf, der sich von dem Mantel des Keramik-Rohrabschnitts 62 senkrecht nach außen wegerstreckt. Mit einem ringförmigen Metall-Gegenflansch 74, der mit dem Metall-Flanschkragen 66 verbunden wird, z. B. durch Verschraubung, wird der Keramik-Rohrabschnitt 62 mit dem Metall-Rohrabschnitt 60 verbunden. Der Metall-Gegenflansch 74 weist eine innenliegende Stufe 76 auf in die der Keramik-Flanschkragen 72 mit Spiel eingreift. Zwischen dem Keramik-Flanschkragen 72 und dem Metall-Flanschkragen 66 ist ein erstes plastisch oder elastisch verformbares Hochtemperatur-Dichtband 78 angeordnet. Zwischen dem Keramik-Flanschkragen 72 und dem Metall-Gegenflansch 74 ist ein plastisch oder elastisch verformbares zweites Hochtemperatur-Dichtband 79 in Form eines Kerabandes angeordnet. Das Hochtemperatur-Dichtbänder 78, 79 gleichen durch ihre Verformbarkeit die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Metall und Keramik aus und stellen eine gasdichte Verbindung zwischen dem Metall-Rohrabschnitt 60 und dem Keramik-Rohrabschnitt 62. Das erste Hochtemperatur-Dichtband 78 zwischen dem Keramik-Flanschkragen 72 und dem Metall-Flanschkragen 66 erstreckt sich auch über die Stufe 76 hinaus in den Bereich zwischen dem Metall-Flanschkragen 66 und dem Metall-Gegenflansch 74. Der Metall-Gegenflansch 74 ist mit dem Vergaserbehälter 2 verschweißt.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausgestaltung eines Gleichstrom-Festbettvergasers mit den wesentlichen Komponenten. Der Gleichstrom-Festbettvergaser umfasst einen rohrförmigen Vergaserbehälter 2, dessen Enden mit einem oberen Deckel 4 und einen unteren Deckel 5 verschlossen sind. Das rohrförmige Vergaserbauteil 6 ragt mit dem Keramik-Rohrabschnitt und offenem Ende 8 in den Vergaserbehälter 2 hinein. Der Metall-Rohrabschnitt 60 ragt mit dem geschlossenen Ende 9 aus dem Vergaserbehälter 2 heraus. Das geschlossene Ende 9 des Vergaserbauteils 6 ragt durch den oberen Deckel 4 aus dem Vergaserbehälter 2 heraus. Das offene Ende 8 des Vergaserbauteils 6 kommt in etwa in der Mitte des Vergaserbehälters 2 zu liegen. Im Abstand h unter dem offenen Ende 8 des Vergaserbauteils 6 ist ein drehbeweglicher Rost 10 angeordnet, der durch einen motorischen Antrieb 12, der den unteren Deckel 5 durchsetzt, periodisch bewegt werden kann. In das aus dem Vergaserbehälter 2 herausragende geschlossene Ende 9 des Vergaserbauteils 6 münden eine Zuführung für Biomasseteilchen 14, eine Luftzuführung 16 zur Zuführung von Verbrennungsluft L in den Vergaserbehälter 2 und ein Füllstandssensor 18, mit dem sich der Füllstand von Biomasseteilchen im rohrförmigen Vergaserbauteil 6 ermitteln und überwachen lässt. Im Bereich des offenen Endes 8 des Vergaserbauteils 6 ist eine Zündvorrichtung 20 und ein geschlossener Revisionsschacht 22 vorgesehen, die die Außenwand des Vergaserbehälters 2 durchdringen. Die Zündvorrichtung 20 dient zur Erzeugung von heißer Luft in einem Temperaturbereich zwischen 300°C und 600°C, um beim Anfahren des Gleichstrom-Festbettvergasers die Biomasseteilchen im Bereich des unter dem offenen Ende 8 des Vergaserbauteils, d. h. im Bereich der Oxidationszone zu entzünden. Über dem Revisionsschacht 22 können bei Stillstand des Reaktors, Wartungsarbeiten, Reinigungsarbeiten im Reaktorbehälterinneren vorgenommen werden. Im Bereich unter dem Rost 10 wird über einen Produktgasabzug 24 Produktgas PG aus dem Vergaserbehälter 2 abgezogen. Die durch den Rost 10 fallende Asche wird durch den Produktgasstrom PG über den Produktgasabzug 24 aus dem Festbettvergaser ausgetragen.
Sowohl der rohrförmige Vergaserbehälter 2 als auch das rohrförmige Vergaserbauteil 6 weisen einen kreisringförmigen Querschnitt auf und sind konzentrisch zueinander angeordnet. Das rohrförmige Vergaserbauteil 6 weist einen Innendurchmesser d auf, der kleiner ist als der Innendurchmesser D des rohrförmigen Vergaserbehälters 2.
Die Zuführung für Biomasseteilchen 14 ist über ein erstes Schleusenventil 28 mit einer Biomasseteilchenfördereinrichtung 30 in Form eines Schneckenförderers verbunden. Der Schneckenförderer 30 ist gasdicht mit einem Biomasseteilchenvorratsbehälter 32 verbunden der nach außen über ein zweites Schleusenventil 34 gasdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist. Durch die unmittelbare gasdichte Verbindung des Biomasseteilchenvorratsbehälters 32 mit dem Schneckenförderer 30 wirken diese beide Komponenten zwischen den beiden Schleusenventilen 28, 34 als Schleuse für die Zuführung von Biomasseteilchen in den Festbettvergaser.
3 zeigt den Gleichstrom-Festbettvergaser im stationären Betriebszustand mit der Biomasseteilchenschüttung 50 im Vergaserbehälter 2 und im Vergaserbauteil 6 und die Lage der verschiedenen Reaktionszonen. Unmittelbar unter dem offenen Ende 8 des Vergaserbauteils 6 bildet sich die Oxidationszone OZ aus. Unter der Oxidationszone OZ liegt die Reduktionszone RZ, die sich bis zum Rost 10 erstreckt. Über der Oxidationszone OZ erstreckt sich die Pyrolysezone PZ und den Abschluss bildet die Trocknungszone TZ.
Zum Anfahren des Gleichstrom-Festbettvergasers wird der Vergaserbehälter 2 über die Zuführung 14 zunächst bis zu einem Sollpegel SP mit Biomasseteilchen gefüllt, so dass sich die Biomasseschüttung 50 ergibt. Durch das Einblasen heißer Luft mittels der Zündvorrichtung 20 werden die Biomasseteilchen unmittelbar unter dem offenen Ende 8 des Vergaserbauteils 6 entzündet, so dass sich die Oxidationszone OZ ausbilden kann. Sobald die Verbrennung der Biomasseteilchen in der Oxidationszone OZ selbsterhaltend ist, wird die Zündvorrichtung 20 abgeschaltet und bereits zuvor wird nunmehr Verbrennungsluft L über die Luftzuführung 16 zugeführt. Durch die in der Oxidationszone OZ frei werdende Verbrennungswärme bilden sich nach und nach die übrigen Reaktionszonen aus. Der Produktgasstrom aus dem Produktgasabzug 24 wird der Gasaufbereitungseinrichtung 36 zugeführt. In der Gasaufbereitungseinrichtung 36 wird die Produktgasqualität überwacht. Während des Anfahrens wird der Produktgasstrom aus dem Produktgasabzug 24 aufgrund seiner schlechten Qualität in einer Abgasfackel (nicht dargestellt) abgefackelt. Sobald sich eine ausreichende Produktgasqualität eingestellt hat, wird das Produktgas in der Gasaufbereitungseinrichtung 36 gekühlt und soweit wie möglich von festen und flüssigen Verunreinigungen befreit. Während des stationären Betriebs wird der Sollpegel SP der Biomasseteilchen in dem Vergaserbauteil durch den Füllstandsensor 18 überwacht und falls nötig werden über die Biomasseteilchenfördereinrichtung 30, über das erste Schleusenventil 28 und die Zuführung 14 Biomasseteilchen nachgefüllt.
Beim Herunterfahren des Festbettvergasers wird zunächst die Zufuhr von Biomasseteilchen beendet, so dass der Pegel der Biomasseteilchen im Vergaserbauteil 6 unter den Sollpegel SP absinkt. Würde nach dem Beenden der Luftzufuhr ein Großteil unverbrauchter Biomasseteilchen in dem rohrförmigen Vergaserbauteil verbleiben, würden diese Ausgasen und das feuchte Gas würde zum Aufquellen der darüber liegenden Biomasseteilchen führen. Dieses Aufquellen kann dann beim Wiederanfahren zu einer Verstopfung des rohrförmigen Vergaserbauteils führen. Ist ein minimaler Biomasseteilchen-Pegel MP erreicht, werden die Luftzufuhr und die Gasproduktion beendet. Dieser minimale Pegel MP entspricht in etwa der Obergrenze der Pyrolysezone PZ im stationären Betriebszustand. Auf diese Weise verbleiben möglichst wenig unverbrauchte Biomasseteilchen im Vergaserbehälter 2 und im Vergaserbauteil 6.
Besonders geeignet für den Festbettvergaser gemäß der vorliegenden Erfindung sind Holzpellets denen bei der Herstellung Kaolin zugesetzt wird, so dass die fertigen Pellets einen Kaolinanteil von 1 Ma% bis 5 Ma% und vorzugsweise von 1,5 Ma% bis 3 Ma% enthalten. Durch den Kaolinzusatz erhöht sich der Schmelzpunkt der bei der Holzvergasung derartiger Holzpellets anfallenden Asche, so dass ein Zusetzen des Rostes 10 oder eine unerwünschte Anlagerung der Asche an sonstigen Komponenten des Festbettvergasers weniger wahrscheinlich ist bzw. vermieden wird.
Bezugszeichenliste

L: Luft
PG: Produktgas
SP: Biomasseteilchen-Sollpegel
MP: minimaler Biomasseteilchen-Pegel beim Herunterfahren
2: Vergaserbehälter
4: oberer Deckel
5: unterer Deckel
6: Vergaserbauteil
8: offenes Ende von 6, 62
9: geschlossenes Ende von 6, 60
10: Rost
12: motorischer Rostantrieb
14: Zuführung für Biomasseteilchen
16: Luftzuführung
18: Füllstandsensor
20: Zündvorrichtung
22: Revisionsschacht
24: Produktgasabzug
28: erstes Schleusenventil
30: Biomasseteilchenfördereinrichtung, Schneckenförderer
32: Biomasseteilchenvorratsbehälter
34: zweites Schleusenventil
36: Gasaufbereitungseinrichtung
38: Produktgasleitung
40: Gasmischstrecke
42: Gasmotor
44: Verbrennungsluftzufuhr
46: Mischgasleitung
48: Kondensat-Abscheider
50: Biomasseteilchenschüttung
60: Metall-Rohrabschnitt
62: Keramik-Rohrabschnitt
64: offenes Ende von 60
66: Metall-Flanschkragen
70: zweites offenes Ende von 62
72: Keramik-Flanschkragen
74: Metall-Gegenflansch
76: Stufe in 74
78: erstes Hochtemperatur-Dichtband, Keraband
79: zweites Hochtemperatur-Dichtband, Keraband

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/114400 A2 [0005, 0005, 0006]
WO 2008/006049 A2 [0005, 0005, 0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Festbett-Vergasung-Stand der Technik (Überblick)” von Lettner, Haselbacher und Timmerer auf der Tagung „Thermo-chemische Biomasse-Vergasung für eine effiziente Strom/Kraftstoffbereitstellung – Erkenntnisstand 2007” im Februar 2007 in Leipzig (http://www.holzgasjournal.de/download/2_Stufen_vergaser_1.pdf) [0003]

Claims

Rohrförmiges Vergaserbauteil (6), mit einem Metall-Rohrabschnitt (60), der ein geschlossenes Ende (9) und ein offenes Ende (64) aufweist, wobei das offene Ende (60) in einem umlaufenden Metall-Flanschkragen (66) endet, und einem Keramik-Rohrabschnitt (62), der ein erstes und ein zweites offenes Ende (8, 70) aufweist, wobei an dem zweiten offenen Ende (70) des Keramik-Rohrabschnitts (62) ein umlaufender Keramik-Flanschkragen (72) ausgebildet ist, und einem ringförmigen Metall-Gegenflansch (74) der mit dem Metall-Flanschkragen (66) verbunden ist, so dass der Keramik-Flanschkragen (72) zwischen dem Metall-Flanschkragen (66) und dem Metall-Gegenflansch (74) eingeklemmt ist, wobei zwischen Keramik-Flanschkragen (72) und Metall-Flanschkragen (66) ein erstes Hochtemperatur-Dichtband (78) angeordnet ist, und wobei zwischen Keramik-Flanschkragen (72) und Metall-Gegenflansch (74) ein zweites Hochtemperatur-Dichtband (79) angeordnet ist.
Rohrförmiges Vergaserbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Hochtemperatur-Dichtband (78, 79) ein Keraband ist.
Rohrförmiges Vergaserbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Metall-Flanschkragen (66) und der umlaufende Keramik-Flanschkragen (72) nach außen ragen.
Rohrförmiges Vergaserbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metall-Gegenflansch (74) eine Stufe (76) aufweist in die der Keramik-Flanschkragen (72) eingreift, so dass teilweise Metall-Flanschkragen (66) und Metall-Gegenflansch (74) aufeinanderliegen.
Rohrförmiges Vergaserbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Hochtemperatur-Dichtband (78) aus dem Bereich zwischen Metall-Flanschkragen (66) und Keramik-Flanschkragen (72) in den Bereich zwischen Metall-Flanschkragen (66) und Metall-Gegenflansch (74) hineinerstreckt.
Rohrförmiges Vergaserbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Metall-Flanschkragen (66) und Metall-Gegenflansch (74) miteinander verschraubt sind.
Rohrförmiges Vergaserbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Vergaserbauteil (6) einen kreisringförmigen Querschnitt aufweist.
Gleichstrom-Festbettvergaser zum Erzeugen eines Produktgases aus schüttbaren Biomasseteilchen (50) mit einem Vergaserbehälter (2), einer Zuführung (14) für die Biomasseteilchen im oberen Bereich des Vergaserbehälters (2), einem im unteren Bereich des Vergaserbehälters (2) angeordnetem Rost (10) zur Abstützung der Biomasseteilchen (50), einer Luftzuführung (16) zur Zuführung von Verbrennungsluft in den Vergaserbehälter (2), einem aus dem Vergaserbehälter (2) aus dem Bereich unter dem Rost (10) herausführenden Produktgasabzug (24) zum Abführen des Produktgases aus dem Vergaserbehälter, und einem rohrförmigen Vergaserbauteil (6), das in den Vergaserbehälter (2) hineinragt, wobei der Innendurchmesser (d) des rohrförmigen Vergaserbauteils (6) kleiner als der Innendurchmesser (D) des Vergaserbehälters (2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Vergaserbauteil (6) ein Vergaserbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist, dass der Keramik-Rohrabschnitt (62) in den Vergaserbehälter (2) hineinragt, dass der Metall-Rohrabschnitt (60) aus dem Vergaserbehälter (2) herausragt oder mit der Oberseite des Vergaserbehälters (6) abschließt.
Gleichstrom-Festbettvergaser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Vergaserbauteil (6) so im Vergaserbehälter (2) angeordnet ist, dass zwischen dem zweiten offenen Ende (8) des Keramik-Rohrabschnitts (62) und dem Rost (10) ein Abstand (h) verbleibt, dass die Zuführung (14) für die Biomasseteilchen in das geschlossene Ende (9) des rohrförmigen Vergaserbauteils (6) mündet, und dass die Luftzuführung (16) in das geschlossene Ende (9) des rohrförmigen Vergaserbauteils (6) mündet.
Gleichstrom-Festbettvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergaserbehälter (2) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Gleichstrom-Festbettvergaser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Vergaserbauteil (6) mit kreisförmigem Querschnitt koaxial zu dem Vergaserbehälter (2) mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet ist.
Gleichstrom-Festbettvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Vergaserbauteil (6) und/oder der Vergaserbehälter (2) einen konstanten Durchmesser aufweisen.
Gleichstrom-Festbettvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für den Abstand (h) zwischen dem zweiten Ende (8) des Keramik-Rohrabschnitts und dem Rost (10) und dem Innendurchmesser (d) des rohrförmigen Vergaserbauteils (6) folgender Zusammenhang gilt: h = d ± 10%.
Gleichstrom-Festbettvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (d) des rohrförmigen Vergaserbauteils 80% bis 50% des Innendurchmesser (D) des Vergaserbehälters beträgt.