DE3151476A1

DE3151476A1 - Zuendeinrichtung fuer einen schachtofen zur diskontinzuierlichen erzeugung von brenngas aus organsichen material

Info

Publication number: DE3151476A1
Application number: DE19813151476
Authority: DE
Inventors: Manfred 2800 Bremen Henfling; Heinz 5172 Linnich-Tetz Mallek; Ernst-August Rose
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1981-12-24
Publication date: 1983-07-14
Also published as: GB2115536B; FR2519018A1; FR2519018B1; GB2115536A; DE3151476C2

Description

Kernforschungsanlage Jülich
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Zündeinrichtung für einen Schachtofen zur diskontinuierlichen Erzeugung von Brenngas aus organischem Material

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für einen Schachtofen zur diskontinuierlichen Erzeugung von Brenngas aus organischem Material, insbesondere aus organischen Abfällen, mit am Kopf des Schachtofens angeordneter Materialaufgabe und einer Schüttgutschicht im Schacht, die vom organischen Material unter Einwirkung der Schwerkraft durchwandert wird. Die Schüttgutschicht wird von einer am Ascheaustrag des Schachtofens zentral im Schacht angeordneten, konisch ausgebildeten Austrageinrichtung gestützt, die gekühlt und drehbar gelagert ist. Der Schachtofen weist eine Einrichtung zur Abgabe von Wärme zum Trocknen und nachfolgenden Entgasen des Materials im oberen Bereich der Schüttgutschicht sowie eine oberhalb eines Glutbettes im unteren Bereich der Schüttgutschicht mündende Zuführung für Vergasungsmittel auf, dessen Durchfluß von einem in Abhängigkeit von der Temperatur im Glutbett gesteuerten Regler einstellbar ist. Am unteren Rande der Austrageinrichtung ist ein Austragsspalt mit einer Spaltweite vorgesehen, die in Abhängigkeit von sich

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ausbildender Stückigkeit des Gutes im Glutbett bemessen ist. Am Ascheaustrag ist eine erzeugtes Brenngas abführende Brenngasleitung angeschlossen.

Die Erzeugung von Brenngas aus Holz, Kohlen oder Koks in einem Schachtofen ist bekannt. Das Brenngas wird durch unvollständige Verbrennung des Gutes, das den Schachtofen in einer Schüttgutschicht kontinuierlich durchläuft, erzeugt,

1.O wobei als Vergasungsmittel in die Schüttgutschicht Luft, Sauerstoff und/oder Wasserdampf eingeleitet wird. Als brennbare Gasanteile weist das entstehende Brenngas im wesentlichen Kohlenmonoxid und Wasserstoff sowie einen geringen Anteil Methan auf. Die restlichen Gasbestandteile des Generatorgases sind Stickstoff und Kohlendioxid. Der Gaserzeugungsprozeß verläuft endotherm.

Bei kontinuierlichem Materialaustrag aus dem Schachtofen ist es bekannt, das Vergasungsmittel von unten in den Schachtofen einzuführen. Das gebildete Brenngas wird am Kopf des Schachtofens entnommen, und muß vor Verwendung als Brenngas noch entteert werden.
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Erfolgt die Gasführung in umgekehrter Weise, nämlich so, daß das Vergasungsmittel oberhalb des Gutausstrages in die Schüttgutschicht eingeführt wird und in Richtung des Guttransportes im Schachtofen nach unten gefördert wird, wobei das Brenn-

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gas im Bereich des Ascheaustrags abgezogen wird, so läßt sich ein weitgehendes Cracken der teerigen und öligen Bestandteile des in der Schüttgutschicht gebildeten Gases beim Durchtritt durch eine oberhalb des Ascheaustrags ausgebildeten Glutbettes erreichen. Durch Aussteuern der Glutbettemperatur wird die gewünschte Brenngaszusammensetzung regelbar.

Es ist bekannt, Schachtofen der vorgenannten Art für den Dauerbetrieb auszulegen, zumindest werden sie mehrere Stunden kontinuierlich betrieben. Dabei wird das Glutbett zur Initialzündung mit Lanzen oder Fackeln entfacht, die in den Schachtofen in den Bereich des sich ausbildenden Glutbettes eingeführt werden. Soll das im Schachtofen erzeugte Brenngas zur Erzeugung von Wärme für diskontinuierlichen Wärmebedarf eingesetzt werden, beispielsweise für die Heizung von Wohngebäuden, so ist diese Art der Initialzündung mit zu hohem Aufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündeinrichtung für einen Schachtofen zur Erzeugung von Brenngas zu schaffen, die einen diskontinuierlichen Betrieb des Schachtofens, insbesondere einen selbsttätig über Regelanlagen einschaltbaren Betrieb gestattet.

Diese Aufgabe wird bei !einem Schachtofen der ein-

gangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Zur Zündung des Glutbettes ist unterhalb der Zuführung für Vergasungsmittel ein elektrisches Zündelement angeordnet, das mit dem Material der Schüttgutschicht in Berührung steht. Das Zündelement ist mit einer elektrischen Spannungsquelle verbindbar und wird zur Initialzündung des Glutbetts eingeschaltet, sobald zur Energieerzeugung Brenngas benötigt wird. Mittels des Zündelementes wird das Material erhitzt und auf eine Temperatur gebracht, bei der es unter Zufuhr von Vergasungsmittel selbsttätig zündet. Das Zündelement ist in oder unterhalb des Vergasungsbereiches des Materials in der Schüttgutschicht angeordnet. Das in der Schüttgutschicht in Schwerkraftrichtung wandernde organische Material liegt in diesem Bereich bereits in verkokter Form vor. Die Zündtemperatur zur Selbstzündung des Materials ist somit weitgehend unabhängig von den Materialeigenschaften des in den Schachtofen aufgegebenen organischen Materials.

Das Zündelement ist vorzugsweise als Zündspirale ausgebildet und weist zum Schütze der mit der Spannungsquelle verbundenen elektrischen Leiterteile eine innerhalb eines Schutzrohres verlaufende Heizwendel auf, Patentanspruch 2.

Vorteilhaft ist es, eine Kühleinrichtung zur Kühlung

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des Zündelementes vorzusehen, damit die Zündeinrichtung während des Betriebs des Schachtofens nicht überhitzt wird. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß das Zündelement im Bereich einer zusätzlichen Vergasungsmittelzufuhr angeordnet ist. Bevorzugt wird das Zündelement an der Austrageinrichtung befestigt, da dieser Teil des Schachtofens verhältnismäßig einfach demontierbar ist. Um den zu stellenden Anforderungen optimal zu genügen, ist das Zündelement am unteren Rande der Austrageinrichtung am Ausgang einer Vergasungsmittelzufuhr angeordnet. Eine Abdeckung schützt das Zündelement gegen das in der Schüttgutschicht unter Einwirkung der Schwerkraft zum Austragspalt gleitende Material. Vergleiche Patentansprüche 3 bis 7.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung schematisch wiedergegeben ist. Die Zeichnung zeigt im einzelnen:

Figur 1 Schachtofen mit konischer, drehbar gelagert Austrageinrichtung und am unteren Konusrand der Austrageinrichtung

befestigter Zündeinrichtung.

Figur 2 Schachtofen mit konischer, drehbar gelagerter Austrageinrichtung und mit einer an der Schachtofenwand befestigter Zündeinrichtung.

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Figur 1 und 2 zeigen den unteren Teil eines Schachtofens 1, dem zu vergasendes organisches Material, insbesondere organische Abfälle über eine in der Zeichnung nicht wiedergegebene Materialaufgäbe am Kopf des Schachtofens zuführbar ist. Im Innenraum des Schachtofens wird vom eingebrachten Gut eine Schüttgutschicht 2 gebildet. Im Schachtofen bewegt sich das Material unter Einwirkung der Schwerkraft nach unten. Es wird im oberen Bereich des Schachtofens vorgewärmt und bis auf

etwa 2oo°C erhitzt. Unterhalb der in der Zeichnung nicht dargestellten Vorwärmzone befindet sich im Schachtofen 1 eine drehbar gelagerte Austrageinrichtung 3, die die Schüttgutschicht abstützt.

Die Austrageinrichtung 3 ist zentral im Schacht angeordnet und verjüngt sich gegen die Durchlaufrichtung des Schüttgutes konisch zur Schüttgutschicht 2 hin. Am unteren Konusrand 4 der Austrageinrichtung 3 befindet sich ein Austragsspalt 5 als Ringspalt zwischen Konusrand 4 und Schachtofenwand 6. Durch den Austragsspalt 5 hindurch fällt das vergaste Gut in einen Raum eines Ascheaustrages 7 auf ein Aschebett 8 und wird von dort mit Schaufeln 9, die an der Unterseite der Austrageinrichtung 3 befestigt sind und bis zum Boden des Aschebettes 8 reichen, beim Drehen der Austrageinrichtung zwangsweise zur Ascherutsche transportiert. Die Ascherutsche mündet in einen in der Zeichnung nicht dargestellten Aschekasten, der für die Zwischenlagerung der Asche geeignet ist.

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Am Ascheaustrag 7 ist auch eine Brenngasleitung 11 zum Absaugen des im Schachtofen gebildeten Brenngases angeschlossen. Die in der Schüttgutschicht 2 gebildeten Gase strömen im Schachtofen in Durchlaufrichtung des Materials nach unten und werden nach teilweiser Oxidation und Cracken hochmolekularer Verbindungen nach Zugabe von Vergasungsmitteln als Brenngase gegebenenfalls über einen Zwischenspeicher zu einer Brennkammer geführt. Zwischenspeicher und Brennkammer sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Vor Weiterleiten des Brenngases zum Zwischenspeicher und/oder zur Brennkammer dient zumindest ein Teil des über die Brenngasleitung 11 abziehenden Brenngases als Heizmedium zum Trocknen und teilweisen Entgasen des Schüttgutmaterials im oberen Bereich des Schachtofens. Der obere Bereich des Schachtofens ist hierzu zweckmäßig doppelwandig ausgeführt. In den \orhandenen Zwischenraum wird das Brenngas eingeführt und tauscht in Gegenstrom zum in der Schüttgutschicht im Schachtofen absinkenden Abfallmaterial die mitgeführte Wärme aus. Ein Teil der Wärme des heißen Brenngases läßt sich so zum Trocknen und Entgasen des Schüttgutes zurückgewinnen.

Zentral durch die Austrageinrichtung 3 ist eine Zuführung 12 für Vergasungsmittel geführt. Die Zuführung 12 mündet am Konuskopf 13 der Austrag-

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einrichtung 3. Eine zusätzliche Vergasungsmittelzufuhr 14 leitet einen Sekundärgasstrom des Vergasungsmittels im Äusführungsbeispiel nach Fig. 1 in den Innenraum der Austrageinrichtung ein und über einen oder mehrere schlitzförmige Ausgänge 15 am Konusrand 4 zum Fuße der konischen Austrageinrichtung 3. Der Sekundärgasstrom wird über den oder die Ausgänge 15 25 bis 30 cm oberhalb des AustragsSpaltes 5 in die Schüttgutschicht eingeleitet. Unter Zufuhr des Vergasungsmittels bildet sich an dieser Stelle in der Schüttgutschicht unmittelbar vor Austritt des Schüttgutes durch den Austragsspalt 5 ein Glutbett 16 aus. Oberhalb des Glutbettes 16 ist in der Schüttgutschicht 2 ein Bereich der Vergasung 17 ausgebildet. Unter Zufuhr von Vergasungsmittel über die Zuführung 12 wird ein Teil des in der Vorwärmzone im Schachtofen entstehenden Schwelgases verbrannt und die Temperatur in der Schüttgutschicht erhöht. Bei einer Temperatur im Bereich zwischen 400 bis
vergast.

400 bis 1000 C wird das organische Abfallmaterial

Im unteren Teil des Bereiches der Vergasung 17 oder - wie in den Ausführungsbeispielen - unterhalb dieses Bereiches befindet sich ein elektrisches Zündelement 18. Das Zündelement ist als Zündspirale ausgebildet und weist innerhalb eines Schutzmantels 19 eine in der zeichnung nicht dargestellte Heizwendel auf. Das Zündelement ist über einen

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Schalter 2o mit einer elektrischen Spannungsquelle 21 verbindbar. Mit dem Material der Schüttgutschicht steht das Zündelement 18 in Berührung. Es ist in einem Bereich angeordnet/ in dem das organische Material in verkokter Form vorliegt. Zur Initialzündung des Glutbettes 16 erhitzt das Zündelement 18 das Material bis auf eine Temperatur, bei der es unter Zufuhr von Vergasungsmittel selbsttätig zündet.
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Das Zündelement 18 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig.1 am Konusrand 4 der Austrageinrichtung 3 am Ausgang 15 der in das Glutbett 16 mündenden zusätzlichen Vergasungsmittelzufuhr angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist das Zündelement am gesamten Umfang des unteren Konusrandes 4 befestigt. Um die Initialzündung des Glutbettes 16 zu entfachen ist es jedoch auch ausreichend, wenn am Konusrand der Austrageinrichtung 3 nur Segmentstücke mit parallel an der Spannungsquelle 21 angeschlossenen Zündelementen vorgesehen sind. Die Parallelschaltung der Zündelemente erhöht die Einsatzbereitschaft des Schachtofens zur Brenngaserzeugung insbesondere für den Fall, daß der Betrieb einzelner Zündelemente gestört ist und-diese Elemente für die Zündung des Schachtofens ausfallen sollten.

Zur Kühlung des Zündelements 18 dient das am Ausgang 15 in das Glutbett 16 ausströmende Vergasungs-

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mittel. Durch diese Anordnung des Zündelementes 18 ist eine sehr einfache Kühleinrichtung gegeben. Das Zündelement bleibt so auch bei Betrieb des Schachtofens, also dann, wenn im Glutbett 16 eine Temperatur bis zu 1ooo° C erzeugt wird, vor Überhitzung geschützt. Zur Kühlung des Zündelements 18 lassen sich auch andere Maßnahmen durchführen, beispielsweise eine Kühlung mittels eines Kühlmittels, das unmittelbar im Innenraum des Schutzmantels 19 strömt.

Als Schutz des Zündelements 18 gegen zum Austragsspalt 5 gleitendes Gut und als Abdeckung für das Zündelement dient im Ausführungsbeispiel nach · Fig.1 die konische Wand der Austrageinrichtung 3 selbst. Das Zündelement ist am Ausgang 15 der zusätzlichen Vergasungsmittelzufuhr verdeckt von der Wand der Austrageinrichtung 3 angeordnet und steht an seiner der Schüttgutschicht zugewandten Seite mit dem zum Austragsspalt 5 hin gleitenden Material in Berührung. Bei kaltem Schachtofen wird nach Einschalten des Zündelements über den Schalter 2o das am Ausgang 15 liegende Gut auf eine Temperatur erhitzt, bei der es unter Zufuhr von Vergasungsmittel selbsttätig zündet.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist ein Zündelement 22 im unteren Teil des Bereiches der Vergasung 17 an der Schachtofenwand 6 befestigt.

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Das Zündelement 22 befindet sich unmittelbar am Ausgang 23 einer zusätzlichen Vergasungsmittelzufuhr 24. Der Ausgang 23 in der Schachtofenwand befindet sich im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 - in gleicher Weise wie der Ausgang 15 beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 - in einem Abstand von 25 bis 30 cm obenhalb des Austragsspaltes 5. Es hat sich herausgestellt, daß dieser Abstand für die Ausgänge 15 und 23 von 25 bis 30 cm oberhalb des Austragsspaltes unabhängig von den sonstigen Abmessungen des Schachtofens, insbesondere unabhängig von Schachtofendurchmesser und Kegelwinkel der konischen Austrageinrichtung 3 eine den gewünschten Anforderungen entsprechende Ausbildung des Glutbettes 16 und eine über die Zufuhr des zusätzlichen Vergasungsmittels leicht handhabbare Regelung der Glutbettemperatur im Glutbett gewährleistet. Zur Regelung der zusätzlichen Vergasungsmittelmenge dient in beiden Ausführungsbeispielen ein in den Vergasungsmittelzufuhren und 24 eingesetzter Regler 25, mit dem sich die Zufuhr von Vergasungsmittel in das Glutbett 16 unabhängig von der Zufuhr von Vergasungsmittel zum Konuskopf 13 der Austrageinrichtung 3 einstellen läßt. Zur Regelung der Zufuhr von Vergasungsmittel zum Konuskopf 13 ist in der Zufuhr 12 eine Regler vorgesehen. Die in das Glutbett 16 einzuführende Sekundär-Vergasungsmittelmenge wird über die sich im Glutbett 16 in Abhängigkeit von der zugeführten Vergasungsmittelmenge einstellende.Temperatur ge-

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steuert. Die Temperatur wird von einem Temperaturfühler 27 ermittelt, der in Wirkverbindung mit dem Regler 25 steht.

Das Zündelement 22 des Ausführungsbeispieles nach Fig.2 ist in gleicher Weise wie das Zündelement des Ausführungsbeispieles nach Fig.1 als Zündspirale ausgebildet und weist innerhalb eines Schutzmantels 28 eine in der Zeichnung nicht wiedergegebene Heizwendel auf. Zündspiralen lassen sich in einfacher Weise montieren und an hierfür vorgesehenen Wandungen befestigen. Die Heizwendel des Zündelements 22 ist über einen Schalter 29 mit einer Spannungsquelle 3o verbindbar. Zum Schütze des Zündelements vor im Schachtofen zum Austragsspalt 5 gleitendem Gut ist das Zündelement 22 in einer Ausnehmung der Schachtofenwand 6 untergebracht. Die Schachtofenwand 6 wird vom zusätzlichen Vergasungsmittel gekühlt, das zum Ausgang 23 strömt. Die Schachtofenwand 6 ist hierzu doppelwandig ausgeführt. Der auf diese Weise gebildete Hohlraum dient der Führung des Vergasungsmittels.

Bei der Erzeugung von Brenngas strömen die beim Trocknen und Entgasen des Materials in der Schüttgutschicht im Schachtofen entstandenen Gase zunächst durch den durch die Zufuhr von Vergasungsmittel im Konuskopf 13 der Austrageinrichtung 3 in der Schüttgutschicht 2 gebildeten Bereich der

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Vergasung 17. Dieser Vergasungsbereich weist ein Temperaturgefälle von innen nach außen auf: An der Eintrittsstelle des Vergasungsmittelstroms am Konuskopf 13 wird das Material bis auf etwa 1ooo°C erhitzt, im Wandbereich des Schachtofens werden je nach Größe des Schachtquerschnittes Temperaturen im Bereich zwischen 6oo und 7oo°C erreicht. Nur der Teil der gebildeten Gase, der die Glutzone im 1ooo°C-Temperaturbereich durchströmt, wird weitgehend gecrackt. Der übrige Gasanteil bleibt zunächst unvollständig aufgeschlossen. Erst im Glutbett 16, durch das das gesamte gebildete Gas vor Austritt durch den Austragsspalt 5 geleitet wird, werden die hochmolekularen Bestandteile auch dieses Gasanteils aufgebrochen. Das Einleiten des zusätzlichen Vergasungsmittelstroms in die Schüttgutschicht wird so gesteuert, daß die Glutbettemperatur für das Cracken der teer- und öligen Bestandteile des in derSchüttgutschicht 2 gebildeten Gases ausreichend ist. Die Zufuhr zusätzlichen Vergasungsmittels führt somit zu einer hohen .Brenngasqualität des aus dem Schachtofen abgezogenen Brenngases.

Neben einer hohen Brenngasqualität wird durch Einleiten von zusätzlichen Vergasungsmittel als Sekundär-Vergasungsmittelstrom und durch Ausbilden des Glutbettes 16 zugleich eine Homogenisierung des verarbeiteten Materials erreicht. Dies erleichtert die

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Einstellung der Spaltweite des Austragsspaltes 5, die in Abhängigkeit von sich im unteren Bereich der Schüttgutschicht 2 im Glutbett 16 ausbildender Stückigkeit des Gutes sowie vom erforderlichen Gutdurchsatz bestimmt wird. Zur Vergasung von Feingut, beispielsweise von Reisschalen, ist eine Spaltweite zwischen Konusrand 4 und Schachtofenwand 6 von etwa 5 bis20 mm zweckmäßig. Im Glutbett 16 wird vom Schüttgut eine siebartig wirkende Struktur gebildet, so daß nur genügend kleine Materialteilchen, die weitgehend vergast sind, durch den Austragsspalt 5 ausgetragen werden.

Die maximale Temperatur im Glutbett 16 ist vorzugsweise auf eine Temperatur im Temperaturbereich zwischen 9oo bis 1ooo°C eingestellt. Der in die Schüttgutschicht eingeführte Temperaturfühler mißt eine Referenztemperatur im Schachtofen oberhalb des Glutbettes 16, die sich analog mit der Reaktionstemperatur im Glutbett verändert. In Abhängigkeit von der Temperatur im Glutbett wird die zuzuführende zusätzliche Vergasungsmittelmenge vom Regler 25 eingestellt. Wird die gewünschte Temperatur im Glutbett überschritten, wird die Zufuhr von Vergasungsmittel gedrosselt, bei Temperaturabfall wird der Zufluß von Luft oder Sauerstoff gesteigert. Die Temperatur im Glutbett 16 läßt sich auch durch die Zusammensetzung des Vergasungsmittels regulieren. Mit dosierter Zugabe von Luft, Sauerstoff, Wasserdampf oder Kohlendioxid ist eine sichere und infolge der

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unmittelbaren Zufuhr des Vergasungsmittels in die Schüttgutschicht oberhalb des Glutbettes 16 auch eine rasch reagierende Steuerung des Vergasungsprozesses erreichbar.
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Die Anordnung der Zündelemente 18 und 22 im Bereich der Vergasung, insbesondere in einem Bereich, in dem das in den Schachtofen eingebrachte organische Material bereits stark verkokt ist, erleichtert die Initialzündung des Schachtofens. Mit der Zündeinrichtung gemäß der Erfindung ist ein diskontinuierlicher Schachtofenbetrieb aufrechtzuerhalten. Die Zündelemente sind geeignet, Zündtemperaturen im Bereich bis zu 1000 C zu erzeugen. Die hierzu erforderlichen elektrischen Anschlüsse 31 für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 32 für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind in der Zeichnung angedeutet. Der Anschluß 31 wird im Innenraum der Austrageinrichtung 3 durch die zusätzliche Vergasungsmittelzufuhr 14 nach außen geführt, der Anschluß 32 wird unmittelbar innerhalb der Schachtofenwand 6 verlegt. Die Schalter 20 und 29 sowie die Spannungsquellen 21 und 30 befinden sich zugänglich außerhalb des Schachtofens.

Das die Austragseinrichtung 3 zum Konuskopf 13 durchströmende Vergasungsmittel, das als Primär-Vergasungsmittel in die Schüttgutschicht eingeleitet wird, sowie der beim Ausführungsbeispiel

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nach Fig. 1 den Innenraum der Austrageinrichtung durchströmende Sekundär-Vergasungsmittelstrom wirken zugleich als Kühlmittel und verhindern eine überhitzung des Konus der Austrageinrichtung. Zugleich wärmt sich das Vergasungsmittel vor Eintritt in die Schüttgutschicht auf.

Der Konuskopf 13 bildet eine Abdeckung für eine oder mehrere öffnungen 33, durch die das Primär-Vergasungsmittel in die Schüttgutschicht 2 eingelei* tet wird. Der Konuskopf 13 verhindert so das Eindringen von Schüttgut in den Innenraum der Austrageinrichtung 3. Die Austrageinrichtung 3 mit Zuführungen 12 und 14 für das Vergasungsmittel bilden eine im Schachtofen rotierende Einheit, die von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Motor mit Getrieb⁶im Ausführungsbeispiel schrittweise gedreht wird.

In einem Schachtofen der in Fig. 1 schematisch dargestellten Art mit einem Durchmesser von 260 mm und einer Schachthöhe von 1 m wurde gehäckseltes Stroh vergast. Die Strohteile wiesen im Mittel eine Größe von etwa 10 cm auf. Dem Stroh wurden vorzugsweise bis zu 10 Gew.% Holzstücke zugegeben. Im Schachtofen wurde das eingebrachte Gut in der Vorwärmzone im Wärmeaustausch mit erzeugtem Brenngas bis auf etwa 200°C erhitzt. In die Schüttgutschicht wurde Luft als primärer und sekundärer Vergasungsmittelstrom eingeführt. Die Reaktionszone zwischen Konuskopf 13 und Glutbett 16 war etwa 350 mm lang. Die höchste Temperatur im Glutbett 16 betrug 1000⁰C.

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Die Austrageinrichtung wurde schrittweise mit einer Taktzeit von etwa 2 Minuten gedreht, wobei in einer Stunde etwa 10 Umläufe erfolgten. Bei einem Durchsatz von 10 kg zu vergasenden Materials pro Stunde konnten
werden.

konnten 30 bis 40 m pro Stunde Brenngas erzeugt

Ein weiterer Schachtofen des Typs nach Fig. 1 von 400 mm Durchmesser und 1,5m Höhe diente zur Vergasung von Sägemehl, das ebenfalls mit Holzteilen vermischt in den Schachtofen eingeführt wurde.

Die Holzteile wiesen unterschiedliche Größen bis zur Größe von Holzscheiten von 150 mm Länge auf. Die Reaktionszone zwischen Konuskopf 13 und Glutbett 16 war bei diesem Schachtofen 450 mm lang, die maximale Temperatur im Glutbett betrug 1000 C. Die Austrageinrichtung führte 5 mal pro Stunde ebenfalls schrittweise eine volle Umdrehung aus. Die Taktzeit betrug etwa 4 Minuten. Bei einem Durchsatz von 30 kg zu vergasenden Materials pro Stunde wurden etwa 100 m /Stunde Brenngas erzeugt.

Im Mittel wies das in den vorgenannten Schachtofen gewonnene Brenngas die folgende Zusammensetzung auf: 2 Vol.% CH₄, 15 Vol.% H₃, 25 Vol.% CO, 5 Vol.% CO₂, 53 Vol.% N₃. Der Heizwert des Brenngases lag im Bereich zwischen 5000 und 6000 Kilojoule pro m .

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Der Vergasungsprozeß läßt sich durch Steuerung der Zufuhr von Primär- und Sekundär-Vergasungsmittel und Regulierung des Gutaustrags optimal einstellen. Die in der Schüttgutschicht entstehenden Gase reagieren mit dem Vergasungsmittel und bilden durch Einführen des SekundärgasStroms unmittelbar oberhalb des Austragsspaltes ein Glutbett, das die Schwelgase und die übrigen Gaskomponenten zwangsweise passieren müssen. Durch Aufteilung der Vergasungsmittelzufuhr in einen Primär- und Sekundärgasstrom läßt sich der Umfang des Reaktionsvolumens in der Schüttgutschicht und damit die zu produzierende Brenngasmenge aussteuern. Die maximal zuzuführende Primär-Vergasungsmittelmenge wird von der gewünschten Kapazität des Schachtofens vorbestimmt. Die Menge des Sekundärgasstromes wird in Abhängigkeit von der zur Aufspaltung der Gasanteile erforderlichen Temperatur im Glutbett gesteuert. Bei niedrigem Brenngasbedarf genügt die Zufuhr von Sekundär-Vergasungsmittel. Das Reaktionsvolumen im Schachtofen wird dann allein auf das Glutbett unmittelbar oberhalb des Austragsspaltes reduziert. Der Regelbereich für die zu erzeugende Brenngasmenge liegt etwa bei 5 : 1 bei gleich bleibender Brenngasqualität.

Für die verschiedenen Materialien werden Konusform und Spaltweite der Austrageinrichtung sowie die

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Reaktionszone angepaßt. In ein und demselben Schachtofen lassen sich - bevorzugt durch einfaches Auswechseln der Austrageinrichtung Materialien verschiedenster Struktur und unterschiedlichen Vergasungsverhaltens zur Erzeugung von Brenngas eingeben.

Die Grenzen des Vergasungsbereiches 17 und der Umfang des Glutbettes 16 sind in der Zeichnung schematisch angegeben.

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Claims

Kernforschungsanlage Jülich Gesellschaft mit beschränkter Haftung Patentansprüche

1. Zündeinrichtung für einen Schachtofen zur diskontinuierlichen Erzeugung von Brenngas aus ' organischem Material, insbesondere aus organischen Abfällen, mit am Kopf des Schachtofens

_r 5 angeordneter Materialaufgabe und einer Schütt

gutschicht im Schacht, die vom organischen Material unter Einwirkung der Schwerkraft durchwandert und von einer am Ascheaustrag des Schachtofens zentral im Schacht angeordneten,

konisch ausgebildeten Austrageinrichtung gestützt wird, die gekühlt und drehbar gelagert ist, und mit einer Einrichtung zur Abgabe von Wärme zum Trocknen und nachfolgenden Entgasen des Materials im oberen Bereich der Schüttgutschicht sowie

einer oberhalb eines Glutbettes im unteren Bereich der Schüttgutschicht mündenden Zuführung für Vergasungsmittel, dessen Durchfluß von einem

\_ in Abhängigkeit von der Temperatur im Glutbett

gesteuerten Regler einstellbar ist, wobei

am unteren Rand der Austrageinrichtung ein

Austragsspalt mit einer Spaltweite vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von sich ausbildender Stückigkeit des Gutes im Glutbett bemessen ist, und wobei am Ascheaustrag eine erzeugtes Brenngas

abführende Brenngasleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Zuführung für Vergasungs-

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mittel im Bereich der Vergasung (17) des Materials zumindest ein mit dem Material der Schüttgutschicht (2) in Berührung stehendes, zur Zündung des Materials mit einer elektrischen Spannungsquelle (21,30) verbindbares elektrisches Zündelement (18,22) angeordnet ist.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündelement (18,22) als Zündspirale ausgebildet ist und eine innerhalb eines Schutzmantels (19,28) verlaufende Heizwendel aufweist.

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Zündelementes (18,22) vorgesehen ist.

4. Zündeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündelement (18,22) im Bereich der Mündung einer zusätzlichen Vergasungsmittelzufuhr (14,24) angeordnet ist.

5. Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündelement (18) an der Austrageinrichtung (3) befestigt ist.

6. Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündelement am unteren Konusrand der Austrageinrichtung (3) am Ausgang einer oberhalb des Austragspaltes (5) mündenden Vergasungsmittelzufuhr (14) angeordnet ist.

7. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zündelement (18,22) gegen das in der Schüttgutschicht (2) unter Einwirkung der Schwerkraft zum Austragsspalt (5) gleitende Material abgedeckt ist.