DE2741157A1

DE2741157A1 - Gasfoermiges verbrennungs- bzw. pyrolyseprodukt und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2741157A1
Application number: DE19772741157
Authority: DE
Inventors: Rudolf Wilhelm Gunnerman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-21
Filing date: 1977-09-13
Publication date: 1978-03-23
Also published as: SE7710390L; TR19903A; DK415077A; FI67396B; JPS5339303A; GB1581692A; ES462522A1; AR216654A1; GR63629B; PT67061A; CA1114612A; IT1086093B; PT67061B; NZ185128A; BR7706315A; ZA775393B; JPS5940188B2; IN146934B; AU2881377A; FR2364962A1

Description

Gasförmiges Verbrennungs- bzw. Pyrolyseprodukt und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein gasförmiges Verbrennungs- bzw. Pyrolyseprodukt von organischem, faserigem Material. Sie hat ferner ein Verfahren zur Herstellung desselben zum Gegenstand.

Es ist schon vorgeschlagen worden, Holz und anderes, organisches Abfallmaterial unter solchen Bedingungen zu verbrennen, so daß sich ein brennbares Gas ergibt, welches später als Brennstoff verbrannt werden kann« Das Holz wird in einem gewöhnlich als Vergaser oder Autoklav bezeichneten Gefäß verbrannt, welches üblicherweise zylindrisch ist und einen Durchmesser von etwa 1,2 m aufweist sowie etwa 3,6 m hoch ist, oder in ähnlich proportionierten Gefäßen. Verschiedene Arten von Holzabfall, wie beispielsweise "Hogfuel", werden am Boden solcher hohen, schlanken Gefäße verbrannt, wobei Luft langsam vom Boden her zugeführt wird. Das Holz enthält einen hohen Prozentsatz an Wasser und wird unter Bedingungen verbrannt, so daß sich eine Temperatur von etwa 650° C ergibt. Es wird ein Gas erzeugt, welches einige Kohlenwasserstoffe

809812/0787

-5- " 27 A 11 57

verhältnismäßig niedrigen Molekulargewichts und Oxyde enthält, wie Methan, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd. Diese Verfahren sind so ausgestaltet, daß nur der Kohlenstoff des Holzes in "brennbare Gase umgewandelt wird, also der Heizwert (BTÜ-Leistung) des Gases gering ist. Demzufolge hat das Gas keine breite industrielle Verwendung gefunden.

Eine den geschilderten Vorrichtungen in etwa ähnliche Vergasungseinheit ist in Deutschland und anderen europäischen Ländern in den Jahren von 194-0 bis 1950 verwendet worden, um einen Gasersatz für Dieselöl und Benzin für Kraftfahrzeuge zu erzeugen, jedoch ergab sich im Fahrzeug ein beträchtlicher Leistungsverlust.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gasförmiges Verbrennungs- bzw. Pyrolyseprodukt von organischem, faserigem Material, wie beispielsweise Holzabfall, mit erhöhtem Heizwert zu schaffen, welches auch industriell als Brennstoff verwendet werden kann, ferner ein Verfahren zur Herstellung desselben, welches auch in für die wirtschaftliche Verwertung praktischen Vorrichtungen durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Produktes sind in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren geht aus dem Anspruch 4- hervor. Vorteilhafte Ausgestaltungen desselben sind in den Ansprüchen 5 bis 10 gekennzeichnet.

Das erfindungsgemäße, gasförmige Verbrennungs- bzw. Pyrolyseprodukt von organischem, faserigem Material zeich-

009812/0787

net sich insbesondere durch einen beträchtlich höheren Heizwert als derjenige bisher zur Verfügung stehender Brennstoffe aus, welche aus Holzabfall hergestellt sind, wie beispielsweise "Hogfuel". Es enthält nicht nur brennbare Produkte, die aus der Umwandlung von Kohlenstoff zu brennbaren Gasen hervorgegangen sind, sondern auch brennbare, stickstoffhaltige Gase oder dispergierte, kleinste Teilchen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden, beispielsweisen Beschreibung auch anhand der Zeichnung, deren einzige Figur schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht.

Die Erfindung vermittelt ein Verfahren zum Verbrennen pelletisierten, organischen, faserigen Materials in Luft unter solchen Bedingungen, wobei sich Stickstoff aus der Luft chemisch mit den Verbrennungsprodukten des Brennstoffes verbindet, so daß sich brennbare, gasförmige Produkte ergeben, welche mit den Kohlenstoffverbindungen vermischt sind, welche aus der Verbrennung des Brennstoffes erhalten werden. Es wurde gefunden, daß ein Gas, welches bei Verbrennung ein Vierfaches oder mehr derjenigen BTU liefert, welche bei Verbrennung eines organischen, faserigen Brennstoffes anfallen, dadurch erhalten werden kann, daß man Brennstoff-Pellets, welche durch Komprimierung von organischem, faserigem Material, wie beispielsweise Sägemehl oder anderem Holzabfall, Torfmoos oder dergleichen erhalten wurden, in einem Gefäß verbrennt, während gleichzeitig eine wärmeisolierende Schicht von Pellets über der brennenden Masse aufrechterhalten wird und Luft im wesentlichen gleichmäßig durch die brennende Masse hindurch mit einem solchen Durchsatz verteilt wird, daß die brennende Masse eine Temperatur von wenigstens etwa 1480 C

809812/0787

aufweist. Es ist davon auszugehen, daß das "bei solchen Temperaturen erzeugte Gas brennbare, gasförmige Kohlenstoffverbindungen und gasförmige Stickstoffverbindungen enthält, welche sich durch die chemische Reaktion von Stickstoff mit Elementen des Brennstoffs, wie Alkali-Metallen, in erster Linie Natrium und Kalium, Kalzium und möglicherweise anderen im Brennstoff enthaltenen Materialien, bilden. Es dürfte weiterhin davon ausgegangen werden können, daß das Verbrennen dieser stickstoffhaltigen Verbrennungsprodukte mit denen, welche sich aus dem Kohlenstoff des Brennstoffes ergeben, für die überraschend hohe BTU-Zahl maßgebend sind, welche sich bei der Verbrennung des brennbaren Gases ergibt.

Vorzugsweise wird die Dicke der Brennstoff-Masse oberhalb des brennenden Brennstoffes mit dem in den brennenden Brennstoff eingeführten Luftstrom so koordiniert, daß sich im Mittelpunkt der brennenden Masse eine Temperatur von etwa 1650° C bis etwa 1930° C ergibt. Der Brennstoff verbrennt unter diesen Bedingungen in etwa wie der Brennstoff in einem Schmiedeherd, und die Brennstoff-Pellets in der isolierenden Schicht, welche sich unmittelbar oberhalb des brennenden Brennstoffs befindet, werden verkohlt, so daß sie in großem Ausmaß sich in eine Holzkohle-Schicht verwandeln.

Die Brennstoff-Pellets sollten frei fließen und können kontinuierlich dem Brennstoff-Bett von oben zugeführt werden, und zwar mit kontrolliertem Durchsatz. Stattdessen kann der Behälter, in welchem der Brennstoff verbrannt wird, mit einer Vorrichtung versehen sein, welche die Höhe des Brennstoffes überwacht und einen Brennstoffzufuhnnechanismus ansteuert, wenn die Höhe des Brennstoffes einen Punkt erreicht, wo zusätzlicher Brennstoff benötigt wird, um die isolierende Schicht aus Pellets aufrecht zu erhalten, welche die Verbren-

809812/0787

nungstemperatur auf etwa 1480° C oder höher hält. Zu diesem Zweck kann eine im Handel unter dem Handelsnamen "Bindicator" erhältliche Vorrichtung verwendet werden.

Erfindungsgemäß kann jedes geeignete, organische, faserige Material verwendet werden, wie beispielsweise landwirtschaftliche Produkte, als da sind Stroh, Kornhülsen und dergleichen, ferner Sägemehl, Hobelspäne, "Hogfuel", Holzspäne, Torfmoos, Papier und dergleichen.

Bevorzugt sind insbesondere Brennstoff-Pellets, welche in den US-Patentanmeldungen 64-6 514- vom 5· Januar 1976 und 700 035 vom 25· Juni 1976 beschrieben sind. Demgemäß wird ein organisches, faseriges Material dergestalt pelletitiert, daß es in einem Ofen im wesentlichen gleichmäßig verbrannt werden kann, und zwar nach einem Verfahren, wobei die Teilchengröße des faserigen Materials auf höchstens etwa 85 % der Mindestabmessung der zu erzeugenden Pellets und ein im wesentlichen gleichmäßiger Feuchtigkeitsgehalt des faserigen Materials von etwa 16 bis etwa 28 Gew.-% eingestellt werden, bei welchem das faserige Material in im wesentlichen symmetrische Pellets geformt und komprimiert wird, welche eine Maximaldimension von 12,7 mm oder weniger aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Pellet-Herstellungsverfahrens wird ein organisches, faseriges Material, wie beispielsweise landwirtschaftliche oder Holzabfallprodukte, mittels eines zur Abtrennung von Steinen, Metall und anderen nicht brennbaren Verunreinigungen des Brennstoffes von demselben geeigneten Förderers zu einer Hammermühle oder dergleichen transportiert, wo das organische, faserige Material zu einer im wesentlichen gleichförmigen Teilchengröße nicht größer als etwa 85 % der Minimaldimension der

809812/0787

daraus herzustellenden Pellets gemahlen wird, worauf das gemahlene Material zu einem Heißlufttrockner gefördert wird, wo der Feuchtigkeitsgehalt auf etwa 16 bis etwa ?r) Gew.--/o Wasser eingestellt wird. Das Produkt mit derart eingestellter Teilchengröße und so eingestelltem wassergehalt wird dann zu einer Pelletisiermaschine befördert, welche eine eigene Meßschneckenvorrichtung aufweist, um die Hasse durch die Preßformen der Maschine zu fördern. Die sich ergebenden Pellets werden getrocknet, und zwar bis der Feuchtigkeitsgehalt im wesentlichen mit der Atmosphäre im Gleichgewicht steht. Das faserige Material wird mit einem Druck gepreßt, so daß die Temperatur des jeweiligen Pellets in der Form zwischen etwa 163 und etwa 177 C liegt.

Während der Feuchtigkeitsgehalt der meisten organischen, faserigen Materialien über 28 Gew.-% liegt und somit ein Trocknen erfordert, muß dann, wenn das zu pelletisierende Material einen Feuchtigkeitsgehalt unterhalb 16 Gew.-% aufweist, durch Anfeuchten oder dergleichen der Feuchtigkeitsgehalt auf einen Wert zwischen etwa 16 und etwa 28 Gew.-% eingestellt werden, und zwar vor dem Pelletisieren. Dieser Feuchtigkeitsgehaltbereich von etwa 16 bis etwa 28 Gew.-% ist bei dem erwähnten Pellet-Herstellungsverfahren ins Auge gefaßt, jedoch hat sich herausgestellt, daß die besten Ergebnisse dann erzielt werden, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des organischen, faserigen Materials beim Pelletisieren zwischen etwa 20 und etwa 24 Gew.-% liegt. Dieser engere Bereich ist daher bevorzugt. Die Pellets können von Oberflächenfeuchtigkeit dadurch befreit werden, daß man Luft über sie bläst, und zwar unmittelbar nach dem Verlassen der Pelletisiermaschine.

Es hat sich herausgestellt, daß durch Einstellung der Teilchengröße des organischen, faserigen Materials auf

809812/0787

etwa 85 % oder weniger der Minimaldimension der herzustellenden Pellets und des Feuchtigkeitsgehalts vor der Kompression auf etwa 16 bis etwa 28, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 24 Gew.-% an freiem Wasser, sich Pellets mit einer schützenden, wachsähnlichen, durch Ausschwitzen aus dem faserigen Material gebildeten Oberfläche ergeben, welche im wesentlichen gleichmäßig und ohne die Bildung einer unerwünschten Menge an Asche verbrennen, wenn nur das Formen und Pressen bei einer Temperatur zwischen etwa 163 und etwa 177° C erfolgen. Damit die Verbrennungsgeschwindigkeit einer Masse von Pellets im wesentlichen gleichmäßig ist, werden die Pellets nach der Erzeugung bzw. Ausformung auf einen im wesentlichen gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet, der mit der umgebenden Atmosphäre etwa im Gleichgewicht steht. Diese Pellets werden bevorzugt erfindungsgemäß eingesetzt, um ein brennbares Gas zu gewinnen. Sie können leicht auf handelsüblichen, geneigten Förderbändern oder mit einer konventionellen Feuerungsbeschickungseinrichtung befördert werden. Sie weisen im wesentlichen gleichmäßige Gestalt und Abmessungen auf und können gewünschtenfalls auch pneumatisch gefördert werden.

Vorzugsweise sind die Pellets im wesentlichen zylindrisch oder als Parallelepipedon oder dergleichen ausgebildet, und zwar mit einem größten Querschnitt, welcher im Bereich zwischen etwa 3 und etwa 13 mm liegt. Die tatsächliche Pelletgröße ist durch die äußere Oberfläche gegenüber der Materialzusammensetzung im Pellet bestimmt. Die größte Pellet-Dicke in irgendeiner Richtung wird selten etwa 25 mm übersteigen und selten kleiner als etwa 3 mm sein. Die absolute Dichte der Pellets liegt über 0,801 g/cm^, häufig zwischen 1,041 und 1,442 g/cnr oder mehr, bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 13 %o Die Dichte der zur Herstellung der

809812/0787

Pellets verwendeten Teilchen liegt bei demselben Feuchtigkeitsgehalt zwischen etwa 0,1602 und etwa 0,4806 g/cm . Demgegenüber ist die absolute Dichte eines handelsüblichen "Pres-to-log" kleiner als 1,041 g/cm , also leichter als Wasser.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist veränderbar. Es ist nicht erforderlich, die bekannten, hohen und schlanken Gefäße zur Erzeugung kohlenstoffhaltiger Gase aus Holzabfallprodukten zu verwenden. Bevorzugt ist der Einsatz eines Gefäßes, welches im Querschnitt etwas größer ist, als es hoch ist. Beispielsweise kann ein Gefäß aus kaltgewalztem Stahl verwendet werden, welches eine obere, zylindrische Kammer und einen im wesentlichen konischen Bodenabschnitt aufweist, wobei ein geschlossenes Dach mit einem Plann loch für den Zugang zum Innenraum und mit einer mittleren Öffnung zur Brennstoffzufuhr zum Brennstoffbett vorgesehen ist. Kit dem Dach kann ein Rohr verschweißt sein, und zwar mit dem Ende um die Brennstoffzufuhröffnung herum, wobei im Rohr ein üblicher Luftverschluß angeordnet sein kann, um Gasverluste zu vermeiden. Ein kleiner, konischer Brennstoffvorratsbunker kann oberhalb des Luftverschlusses angeordnet sein, oder es kann irgendeine andere, zuverlässige Quelle für Brennstoff-Pellets mit dem Rohr verbunden sein. Weiterhin kann am Gefäß eine Überwachungsvorrichtung, beispielsweise ein unter dem Handelsnamen "Bindicator" bekanntes Gerät, angebracht sein, dessen Fühler in der Höhe des gewünschten Niveaus liegt, und welches mit einem elektromagnetisch betätigten Ventil in dem Rohr zwischen dem Vorratsbunker und dem Luftverschluß verbunden ist, um die Höhe des Brennstoff-Bettes im Gefäß automatisch zu steuern. Aus Sicherheitsgründen kann im Dach des Gefäßes ein Sicherheitsventil vorgesehen sein, welches

809812/0787

beispielsweise auf einen Druck von etwa 0,35 kg/cm (fünf Pounds pressure) anspricht.

Oberhalb der Spitze des konischen Bodenabschnitts des Gefäßes ist im Abstand von dieser Spitze eine perforierte Platte aus rostfreiem Stahl vorgesehen, welche sich quer durch das Gefäß hindurch erstreckt und als Support für das Feuerbett dient. Die Platte weist im wesentlichen gleichmäßig verteilte Löcher von im wesentlichen gleichem Querschnitt auf, so daß von unten eintretende Luft im wesentlichen gleichmäßig durch das Feuerbett hindurch verteilt wird. Im Bereich des Feuerbetts ist in der Wand des Gefäßes eine Öffnung vorgesehen, in welche eine Acetylenfackel oder eine andere Vorrichtung zum anfänglichen Anzünden des auf der Platte liegenden Brennstoffes eingesetzt werden kann. Vorzugsweise ist die Platte am Eand entlang dem Umfang nicht perforiert, so daß keine Luft in das Brennstoffbett an den Seiten des Gefäßes eintritt. Auf diese Weise ergibt sich eine Schutzschicht von nicht brennendem Brennstoff um das Brennstoffbett herum entlang der Innenwand des Gefäßes, so daß es nicht erforderlich ist, die Gefäßwand mit einer Isolierung zu versehen. In manchen Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, um den Bodenabschnitt des Gefäßes herum eine Ummantelung vorzusehen und die in das Gefäß einzuführende Luft zur Vorwärmung durch die Ummantelung zu leiten. Bei anderen Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, wenigstens den sich um das Feuerbett herum erstrekkenden Bereich der Gefäßwand keramisch auszukleiden, beispielsweise mit Schamottestein.

An der Spitze des Bodenabschnitts des Gefäßes ist eine Öffnung zur Zufuhr von Luft unterhalb der perforierten, das Brennstoffbett tragenden Platte vorgesehen. Ein

809812/0787

- aer -

Rohr oder eine andere Leitung ist am Gefäß um die Öffnung herum angebracht und mit einer Luftquelle verbunden. Die zur Verbindung des Rohres mit dem Gefäß verwendete Armatur kann T-förmig ausgebildet sein, wobei ein Schenkel senkrecht verläuft, um Material im Brennstoff, welches nicht brennt und durch die Löcher der Platte fällt, wie beispielsweise Steine, Metallstücke und dergleichen, einzusammeln. Der Schenkel kann mit einer Kappe versehen sein, die entfernt werden kann, um das nicht brennbare Material periodisch zu entleeren.

Das durch Verbrennung des Brennstoffes erzeugte Gas wird aus dem Gefäß an einer Stelle oberhalb des Brennstoffbettes abgezogen. Zu diesem Zweck kann in der Seitenwand des Gefäßes eine Öffnung vorgesehen sein. Die öffnung kann durch ein Rohr unmittelbar mit einem Brenner verbunden sein, welcher den Brennstoff verbrennt, oder aber sie kann mit einem geeigneten Tank oder einem anderen Speichergefäß für das Gas verbunden sein.

Der erfindungsgemäß hergestellte Brennstoff kann zur Energieerzeugung in jedem geeigneten Gerät verwendet werden, welches ein brennbares Gas verbrennt. Beispielsweise kann er zur Erzeugung von Dampf zur Heizung oder für industrielle Zwecke verwendet werden, oder aber bei der Elektrizitätserzeugung. Es wird angenommen, daß bei denjenigen Temperaturen, bei denen der Brennstoff verbrannt wird, eine Pyrolyse des Brennstoffes stattfindet, um die chemischen Verbindungen des Gases zu bilden. Wie erwähnt, umfassen die Pyrolyseprodukte Verbindungen, welche aus einer Kombination des Stickstoffes aus der Luft mit Bestandteilen des Brennstoffes hervorgegangen sind. Wenn dieses Gemisch verbrennt, dann wird eine BTU-Zahl sehr viel größer als diejenige erzeugt, welche sich er-

809812/0767

geben würde, wenn lediglich Kohlenstoffprodukte aus dem Brennstoff im Gas vorliegen würden. Es wurde festgestellt, daß die Verbrennung eines Brennstoffes, welcher entsprechend den oben erwähnten Anmeldungen hergestellt worden ist, in einem Gasgenerator der vorstehend geschilderten Art bei einem Luftdruck von etwa 0,0703 kg/cm etwa das Vierfache derjenigen BTU-Zahl hervorbringt, welche bei Verbrennung des Brennstoffes in einem offenen Ofen unter normalen Bedingungen erzielt werden würde. Während eines Zeitraumes von 1 h, wobei etwa 4-7 kg Brennstoff verbrannt wurden, und zwar bei einem Luftdurchsatz von etwa 7 nr/min und einem Druck von etwa 140 mm Wassersäule, wurde ein Gas erzeugt, welches bei Verbrennung etwa 4-,000.000 BTU entwickelte. Die Verbrennung derselben Brennstoff-Pellets unter normalen Bedingungen, so daß Reaktionsprodukte lediglich vom Kohlenstoff hervorgebracht werden, ergab etwa 19· 915 BTU/kg bzw. etwa 936.000 BTU für 4-7 kg. Diese Versuche wurden in einem Heil-Walzentrockner bei einer Kapazität von 14- Millionen BTU/ h durchgeführt, wobei Naturgas als normaler Brennstoff verbrannt wurde. Nach einem kontinuierlichen Betrieb des Gasgenerators über 72 bis 96 h wurden 8 Versuche von jeweils 1 h Dauer durchgeführt, wobei dieselbe BTU-Zahl erzeugt wurde.

Die in der Zeichnung dargestellte, bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist einen Autoklaven 10 auf, zweckmäßigerweise mit einem Durchmesser von etwa 1,5 ^m und einer Höhe von etwa 1,2 m. Der Autoklav 10 ist mit einem im wesentlichen ebenen Dach 11 und einem im wesentlichen konischen Bodenabschnitt 12 ausgestattet, dessen Wand vorzugsweise in einem Winkel von 30 bis 4-5° gegenüber der Horizontalen geneigt ist. An der Spitze des konischen Bodenabschnittes 12

809812/078?

ist eine öffnung Ι3, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 75 oder 100 mm, vorgesehen, um welche herum ein Rohr 14- am Autoklaven 10 befestigt ist, welches mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Oberhalb der Lufteinlaßöffnung I3 erstreckt sich eine perforierte Platte 15 aus rostfreiem Stahl quer durch den Autoklaven 10, welche als Support für ein Brennstoffbett 16 dient. In eine öffnung in der Wand des Autoklaven 10 ist eine Acetylenfackel 17 zum Anzünden des Brennstoffs eingesetzt. Der Brennstoff wird von einem trichterartigen Vorratsbunker 18 durch einen Luftverschluß 19 und ein Rohr 20 hindurch zugegeben, so daß sich das konische Brennstoffbett 16 über einem Feuerbett 21 auf der Platte

15 ergibt. Bei einem Luftdurchsatz von bis zu etwa 7 m / min (bei etwa 140 mm Wassersäule) und einem Brennstoffverbrauch von etwa 4-5,4- kg/h liegt die Temperatur des Feuerbettes 21 zwischen etwa 1650 und etwa I93O⁰ C.

Bei einer Vorrichtung mit den angegebenen Abmessungen kann die Platte 15 mit 6,35 mm-Löchern versehen sein, welche auf 12,7 mm-Mitten gebohrt sind, um eine im wesentlichen gleichmäßige Luftverteilung durch das Brennstoffbett

16 hindurch zu erzielen. Entlang der Kante der Platte 15 ist ein perforationsfreier Rand mit einer Breite von etwa 5 cm oder mehr bei größeren Autoklaven und schmaler bei kleineren Autoklaven vorgesehen, so daß Brennstoff sich um das Feuerbett 21 herum akkumulieren und die Wand des Autoklaven 10 von der Hitze des Feuerbettes 21 isolieren kann. Im Autoklaven 10 kann ein Druck von etwa 0,07 bis etwa 0,14- kg/cm oder weniger aufrechterhalten werden.

Wie in der Zeichnung dargestellt, wird die Brennstoffmasse 22 unmittelbar oberhalb des Feuerbettes 21 in Holzkohle umgewandelt, bevor sie in das Feuerbett 21 fällt

809812/0787

und verbraucht wird. Ein Sicherheitsventil 20', welches auf

einen Druck von etwa 0,35 kg/cm anspricht, ist am Dach 11 vorgesehen, ebenso wie ein Mannloch mit Deckel 23, durch welches hindurch der Innenraum des Autoklaven 10 zugänglich ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Brennstoff von oben zugegeben, um sich oberhalb des Feuerbettes 21 im wesentlichen konisch zu verteilen, wie dargestellt. Das durch die Verbrennung des Brennstoffes erzeugte Gas durchströmt das Brennstoffbett 16, um in den Bereich um das konische Brennstoffbett 16 herum zu gelangen und von dort durch ein Rohr 24 einem Brenner 25 zuzugehen, bei welchem es sich um irgendeine zur Wärmeerzeugung durch Verbrennung desjenigen, gasförmigen Verbrennungsproduktes geeignete Vorrichtung handeln kann, welches anfällt, wenn der Brennstoff verbrannt wird. Bei einer zur Verwendung mit der geschilderten Vorrichtung geeigneten Brenner-Ausführungsform ist ein Mantel mit einer Länge von etwa 60 cm und einem Durchmesser von etwa 35 cm um den Brenner herum vorgesehen. Wenn das Gas verbrannt wird, entwickelt sich eine tiefblaue Flamme mit einem Durchmesser von etwa 0,6 m und einer Länge von etwa 2,4 bis 3i7 m, je nach der in den Mantel zur Erzielung eines Flammenwirbels eingeführten Luftmenge.

Es kann jeder handelsübliche Brenner verwendet werden, welcher zur Verbrennung von Gas in der Lage ist. Beim Betrieb des dargestellten Autoklaven 10 unter den angegebenen Bedingungen war es möglich, bis zu 5-000.000 BTU/h zu erzeugen, und zwar solange, wie Luft in das Brennstoffbett 16 eingeblasen wurde. Es fällt nur eine vernachlässigbare Menge an Asche an. Der Brennstoff wird vollständig verbraucht und in gasförmige Produkte umgewandelt, und zwar durch Oxyda-

609812/0787

tion des Kohlenstoffs im Brennstoff und ferner durch Umwandlung anderer Elemente des Brennstoffs in stickstoffhaltige Verbindungen. Bei einigen Versuchen zeigte sich, daß das durch Verbrennung eines Brennstoffs der in den eingangs erwähnten Anmeldungen geschilderten Art erzeugte Gas etwa 6 Gew.-% Kohlendioxyd, etwa 25 Gew.-% Kohlenmonoxyd, etwa 5 Gew.-% Wasserstoff, möglicherweise in Form von Wasser, und etwa 50 Gew.-% an flüchtigen, stickstoffhaltigen Verbindungen enthielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit bereits erhältlichen Boilern zur Dampferzeugung und zum Einsatz bei Turbinen für die Elektrizitätserzeugung ausgeführt werden, indem einfach die Gasauslaßöffnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem geeigneten Brenner verbunden wird. Auch kann das erfindungsgemäß erzeugte Gas zur Speisung von Brennkraftmaschinen oder anderen Antriebsmaschinen verwendet werden.

Holzasche enthält gewöhnlich etwa 50 Gew.-% Kalzium, 5 bis 10 Gew.-% Kalium und im übrigen anorganische Salze. Diese Asche wird beim erfindungsgemäßen Verfahren verbraucht, um brennbare Gase zu erzeugen, und zwar durch Reaktion mit Stickstoff aus der Luft, welche Gase mit den Kohlenstoffverbindungen der Verbrennungsprodukte vermischt sind.

809812/0787

e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche

1. Gasförmiges Verbrennungs- bzw. Pyrolyseprodukt von organischem, faserigem Material, gekennzeichnet durch Kohlenstoffverbindungen und damit vermischte, stickstoffhaltige Verbindungen von Elementen, die im organischen, faserigen Material enthalten sind.

2. Verbrennungs- bzw. Pyrolyseprodukt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Heizwert wenigstens gleich dem Dreifachen des Heizwertes des organischen, faserigen Materials, vorzugsweise komprimiert zu Pellets mit einem Heizwert von etwa 17.700 bis etwa 19.915 BTUAg.

3. Verbrennungs- bzw. Pyrolyseprodukt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Produkte der chemischen Reaktion von Stickstoff mit einem Alkali-Metall, vorzugsweise Kalium, oder von Stickstoff mit Kalzium oder ein Gemisch davon enthält.

4-. Verfahren zur Herstellung des Produktes nach Anspruch 1, 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse (16) frei fließender Pellets aus dem komprimierten, organischen, faserigen Material auf einem Support (15) in einem im wesentlichen geschlossenen Raum (10) unter Zusatz von Luft verbrannt wird, wobei die Luft im wesentlichen gleichmäßig durch die brennenden Brennstoff-Pellets (21) hindurch verteilt und über denselben eine isolierende Schicht (22) aufrechterhalten wird, welche eine solche Temperatur in den brennenden Brennstoff-Pellets (21) gewährleistet, daß dieselben im wesentlichen

809812/0787

vollständig verbraucht werden und Stickstoff der Luft sich mit Verbrennungsprodukten chemisch zu brennbaren, gasförmigen Produkten verbindet, welche mit brennbaren, gasförmigen Kohlenstoffverbindungen vermischt sind.

5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der isolierenden Schicht (22) und der Luftdurchsatz so eingestellt werden, daß sich in den brennenden Brennstoff-Pellets (21) eine Temperatur von wenigstens etwa 1480° C ergibt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht (22) von zu verbrennenden Brennstoff-Pellets bzw. Holzkohle neben den brennenden Brennstoff-Pellets (21) gebildet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Pellets oben derart zugesetzt werden, wie dem Volumenverlust der brennenden Brennstoff-Pellets (21) entspricht, so daß über letzteren eine im wesentlichen konische Masse (16) unverbrannten Brennstoff-Pellets aufrechterhalten wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7» dadurch gekennzei chnet, daß aus Holzteilchen hergestellte Brennstoff-Pellets eingesetzt werden.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzei chnet, daß die brennenden Brennstoff-Pellets (21) derart verbrannt werden, daß sich eine Aschemenge von weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf die verbrannten Brennstoff-Pellets, ergibt, welche im gas-

809812/0787

-yf- -3- 27 A 11

förmigen Produkt suspendiert ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4- Ms 9i dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoff-Pellets im wesentlichen vollständig in gasförmige Produkte aufgeschlossen bzw. digeriert werden.

809812/0787