DE3203823A1

DE3203823A1 - Anlage zur gaserzeugung

Info

Publication number: DE3203823A1
Application number: DE19823203823
Authority: DE
Inventors: Edwin H. New Holland Pa. Zimmerman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1982-02-04
Publication date: 1982-09-02
Also published as: CA1146752A; US4348211A; JPS57172981A

Description

Anlage zur Gaserzeugung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Erzeugung von Heizgas aus Zellulose-Abfallmaterial.

Sowohl vor und nach der Jahrhundertwende sind zahlreiche Vorrichtungen patentiert worden, die von Öfen beheizt aus Holz in verschiedenen Formen (auch Baumstammabschnitten) Holzkohle und Gas erzeugten; einige dieser Gase bezeichnet man auch als karburiertes oder Holzgas. Es wurden auch Gefäße eingesetzt, in denen man das Holzmaterial röstete, und einige dieser Vorrichtungen waren für die Gewinnung von Kreosot eingerichtet. Seither und insbesondere in den letzten Jahren, in denen Energiequellen knapp zu werden beginnen, ist die Gewinnung von Gas und anderen nutzbaren Produkten aus vielerlei Abfällen inklusive Müll und fast jeder Art brennbarer oder fermentierbarer Stoffe der Gegenstand intensiver Forschung geworden, aus der sich unter anderem die US-Patente 4 050 970, 4 057 401, 4 118 und 4 157 958 ergeben haben, die die Gewinnung bzw. Erzeugung von Gas aus Müll und dergleichen zum Gegenstand haben.

-δι Eine kürzlich durchgeführte Untersuchung der Porstbehörde des Staates Florida der V.St.A. hat gezeigt, daß allein in diesem Staat jährlich fast eine Million Tonnen Holzrückstände für Landauffüllunyen verwendet wird. Diese Holzmengen lassen sich entweder dix&kt als Heizstoff nutzen oder zu einem nutzbaren Brennstoff wie beispielsweise Brenngas umwandeln. Auch in der Landwirtschaft ergeben sich erhebliche Abfallmengen in Form von Maiskolben, Futter, Stroh, Unkraut, Zaunbewuchs und derglei-

lü chen, die sich zum großen Teil zu brauchbaren Brennstoffprodukten umwandeln lassen. Schließlich gehen auch aus der Holzindustrie erhebliche Mengen von Abfall in der Form von Spänen, Sägemehl und Borke hervor, die sich ebenfalls einer Brennstoffproduktion zuführen lassen.

Die Verfügbarkeit von Abfallstoffen dieser Art zur Entwicklung brauchbarer Brenn- und Heizstoffe ist unternehmenden Betrieben und Einzelpersonen natürlich nicht verborgengeblieben, wie unter anderem die US-PSn 3 938 965 und 3 950 143 zeigen, die hauptsächlich auf die Herstellung verschiedener Holzkohlearten aus Holzabfällen und dergleichen gerichtet sind.

Weitere Mühe ist zur Herstellung von nutzbarem Gas und/ oder Holzkohle aufgewandt worden, wie sich aus folgenden Patentschriften ergibt: Die US-PS 2 631 930 offenbart die Carbonisierung von Sägemehl durch elektrische Heizschlangen, die das Sägemehl in Turbulenz halten; dabei wird die Asche entfernt und das resultierende Gas gefiltert und gesammelt. Nach der US-PS 3 852 048 wird holzhaltiges Abfallmaterial getrocknet und zu Holzkohle verkohlt; das dabei freiwerdende Brenngas wird gekühlt und zur Herstellung eines angereicherten festen Holzkohlebrennstoffs

verwendet, der schmutzfrei verbrennt. Die US-PS 3 929 lehrt das Mischen von Holzabfallprodukten mit einem inerten Bettmaterial wie Sand und Aluminiumoxid zu einer fließfähigen Mischung, die man in einer Bett-Pyrolysevorrichtung zu Holzkohle erhitzt, die man vom Bett dann in Form aktivierten Kohlenstoffs abtrennt. Nach der US-PS 3 977 wird ein heißes Fließbett aus vorhandener Holzkohle ausgebildet, das man in Holzabfälle einbläst, wobei sich Gas und Holzkohle bilden, die man dann abtrennt; die Holzkohle wird zur Verwendung als Heizmaterial klassiert. Nach der US-PS 4 028 068 wird Abfallmaterial mit niedriger Temperatur verkohlt, wobei sich unter Luftabschluß ein Gas bildet, das man zusammen mit Frischluft durch ein Reaktionsbett aus festem Kohlenstoff zieht, wobei ein hochenerge- tisches brennbares Gas entsteht. Schließlich lehrt die US-PS 4 164 397 die Umwandlung von Holz zu Brenngas, indem man das Holz in einem Bettreaktor gegen einen aufsteigenden Gasstrom herabsinken läßt, den man im Reaktoroberteil abnimmt, wobei ein Teil des Gases zusammen mit Luft der Verbrennungszone im Unterteil des Sinkbetts erneut zugeführt wird.

Es ist eines der Hauptziele der vorliegenden Erfindung, ein zuverlässiges und wirkungsvoll arbeitendes System zur Gaserzeugung anzugeben, das insbesondere Holzabfälle wie beispielsweise Späne, Sägemehl, Borke und dergleichen nutzt, aber auch mit anderen vorzugsweise zellulosischen Stoffen arbeitet und diese zu brauchbarem Brenn- bzw. Heizstoff in Gasform sowie prozentual verschiedenen Mengen Holzkohle oder anderen brauchbarer Stoffe umwandelt, während es selbst nur einen minimalen Leistungsbedarf hat. Zu diesem Zweck weist das System einen oben geschlossenen konischen Generator auf, auf dem das rohe Abfallmaterial

-ιοί anfänglich abgeladen wird, um ihm Feuchtigkeit zu entziehen, bevor man es unten in den Generator so einführt, daß es im Generator zum Oberteil aufsteigt, wo die Verbrennung infolge der Einführung begrenzter Luftmengen erfolgt. Dabei tritt eine Sinterung, ^:-i der sich Wasserdampf und Holzgas wie beispielsweise Methan von den Rückständen abtrennt; bei diesen handelt es sich üblicherweise um Holzkohle, die teilweise weiter zu Kohlenmonoxid und Asche gesintert werden kann. Die so erzeugten Gase werden dann vorzugsweise gekühlt und gereinigt.

Im Zusammenhang mit der Kühlung der vorgenannten Gase kann das System so angelegt werden, daß ein Wärmeaustausch mit Wasser stattfindet, das man dann zur Beheizung von Gebäuden unterschiedlicher Art nutzen kann.

Das System läßt sich weiterhin so anlegen, daß man die vom Generator kommenden Gase mit Kühlrohren kühlt, die durch einen Tank abwärts verlaufen,in dem sich das vorerwähnte Wasser befindet; weiterhin führt man das aus den unteren Enden der Kühlrohre austretende Gas durch einen oder mehrere Zykloneinheiten, um Kreosot und andere gewinnbare Kondensate abzutrennen und so die Reinigung des Produktgases zu unterstützen.

Zur Durchführung der Erfindung kann das System ein Gebläse niedriger Leistung vorzugsweise in der Nähe der Zykloneinheiten enthalten, das einen schwachen Saugzug auf insbesondere die gasförmigen Produkte im oberen Generatorteil ausübt und dadurch das Einführen begrenzter Mengen Umluft zur Verwendung in der Verbrennungszone unterstützt, wo die oben erwähnte Sinterung erfolgt; gleichzeitig wird dabei den gasförmigen Produkten eine Bewegung durch die oben

-η-

erwähnten Kühlrohre" und auch durch eine nachfolgende Reinigungsvorrichtung - hauptsächlich in Form eines Wäschers - erteilt.

Weiterhin läßt sich das System so anlegen, daß man durch Flotation oder andere Verfahren die sich bei der Wäsche ergebenden nutzbaren Substanzen rückgewinnt, wobei sich bei der Wäsche sogenanntes "schwarzes Wasser" (black water) ■ bildet, das für Kreosotstoffe affin ist und das man in den Wäscher zurückführt, wo es weiteres Kreosot und andere Kondensate aufnehmen kann.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung ausführlich erläutert werden.

■ .

Fig. 1 ist ein Aufriß einer Gasgeneratoranlage nach der vorliegenden Erfindung, wobei bestimmte Anlagenteile teilweise weggebrochen dargestellt sind,um Einzelheiten zu zeigen, und andere Anlagenteile zu vereinfachten Darstellung weggelassen sind; weiterhin enthält diese Figur eine Legende zu in der Darstellung verwendeten Symbolen; Fig. 2 ist eine teilgeschnittene Teildraufsicht auf das in Fig. 1 gezeigte System; Fig. 3 ist ein vergrößerter Vertikalschnitt durch

den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Gasgenerator auf der Ebene 2-2;

Fig. 4 ist ein vergrößter Teil-Vertikalschnitt auf der Ebene 4-4 der Fig. 2, der Einzel

heiten einer in der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anlage enthaltenen elektrischen Abscheideeiiiheit darstellt;

Fig. 5 ist ein Teil-Vertikalschnitt auf der

Ebene 5-5 der Fig. 2 durch die in Fig. 1 und 2 gezeigte Schichtungsanlage;

Fig. 6 ist ein vergrößerter Teil-Vertikal-

schnitt auf der Ebene 6-6 der Fig. 3 und zeigt Einzelheiten der Lufteinlaßanordnung des Gasgenerators; Fig. 7 ist eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung einer Modifikation des Gasgenerators,

die insbesondere zur hauptsächlichen Erzeugung von Holzkohle und Gas geeignet ist;
Fig. 8 ist ein Schnitt durch den Generator auf der Ebene 8-8 der Fig. 7.

Wie oben festgestellt, ist das die vorliegende Erfindung darstellende System entwickelt worden, um Zellulose-Abfallstoffe unterschiedlicher Art und insbesondere Sägemehl, Holzspäne und andere Neben- und Abfallprodukte insbesondere aus der Holz- bzw. holzverarbeitenden Industrie, Sägewerken und dergleichen und auch aus anderen Industriezweigen zu nutzen, in denen Zellulose-Abfallstoffe unterschiedlicher Art anfallen. Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist, nutzbares Gas insbesondere zum Heizen sowie zur Nutzung in Motor-Aggregaten zur Erzeugung von elektrischem Strom zu erzeugen. Dabei ist die erforderliche Leistungszufuhr vernachlässigbar - insbesondere im Vergleich mit den nutzbaren Produkten, die beim Betrieb der Gaserzeugungsanlage und der Anwendung des diese einsetzenden Verfahrens sich ergeben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die einzelnen Anlagenteile schaubildlich; es ist jedoch einzusehen, daß die verschiedenen Anlagenteile sich auch anders als dort dargestellt anordnen lassen, insbesondere um die Anlage bestimmten örtliehen Verhältnissen innerhalb oder außerhalb von Werksanlagen und dergleichen anzupassen, in denen die erzeugten Gase und Nebenprodukte genutzt werden sollen. Die anfängliche Erzeugung von Gas durch Umwandlung von Zellulose-Abfallstoffen erfolgt im Generator 10, der vorzugsweise einen konischen Mantel aus Stahlblech oder dergleichen aufweist, der sich nach unten verjüngt, wie in Fig. 1 und 3 gezeigt. Einer der Haupteinflußfaktoren, die sich aus einer Verwendung eines Generators dieser Art ergeben, ist daß das Rohmaterial - beispielsweise Sägemehl oder dergleichen - in den Unterteil des Mantels 10 vorzugsweise mittels zweier gegenüberliegenden Kolben 12 eingedrückt wird, die mit beispielsweise hydraulischen Motoren angetrieben werden. In einer speziellen, hier nicht ausführlich dargestellten Ausführungsform ist es möglich, einen einzigen hydraulischen Drehmotor einzusetzen, der die Kolben über Kurbelverbindung und Verbindungsstangen abwechselnd antreibt.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, wird das Abfallmaterial wie beispielsweise Sägemehl - mit einer beliebigen geeigneten Vorrichtung wie beispielsweise einem Hebeförderer 14 oben auf den Generator 10 geladen. Wie die Fig. 3 im Schnitt zeigt, ist der konische Mantel 18 oben durch mindestens ein waagerechtes Blech 20 abgeschlossen; vorzugsweise verläuft auch noch ein zweites Blech 22 über den Oberteil des Mantels 18 und ist entlang dessen Kanten festgelegt, um den Oberteil des Mantels zu einer Gassammelkammer 24 auszubilden.

Das Material 16 wird von oben auf das obere Abschlußblech geladen, wo es sich sammelt und mittels eines Drehrechens 26 an einer Mittelwelle 28, die drehbar in den Abdeckblechen 20, 22 gelagert ist, durch die Öffnungen 30 im Rand gestrichen und durch abwärts verlaufende Schächte 32 den Kolben 12 zugeführt wird. Die Welle 28 mit dem Rechen 26 wird, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, von einem Elektromotor 34 über eine Kette und Kettenzahnräder angetrieben.

Das Material wird zur Vorbehandlung auf das Abschlußblech gehäuft, und zwar hauptsächlich, um mindestens einen Teil der in ihm enthaltenen Feuchtigkeit zu entfernen, die infolge der aus der Verbrennungszone 36 durch das Abschlußblech 20 übergehenden Wärme als Dampf ausgetrieben wird.

Die Verbrennungszone 3 6 liegt dabei allgemein in der Nähe und geringfügig über der Lufteinlaßeinrichtung aus radialen Rohren 38, die am besten in der Fig. 6 gezeigt sind. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß eine gewisse Neigung besteht, daß das Material auf dem Abschlußblech 20 überhitzt wird. Daher wird vorzugsweise das zweite Blech 22 vorgesehen, so daß zwischen den Blechen 20, 22 ein Raum entsteht, infolgedessen die Temperatur des oberen Blechs 20 niedriger bleibt. Damit das Material von den Kolben 12 stetig in den unteren Teil des Mantels 18 eingeführt wird, enthält der untere Mantelteil eine Welle 42, auf der eine Schnecke 44 sitzt und sich so dreht, daß sie das Material aufwärts fördert. Ein querverlaufender Rührarm 46 durchrührt das Material und verhindert, daß es sich zu stark verdichtet; auch auf diese Weise wird die Aufwärtsbewegung des Materials in die Verbrennungszone 36 unterstützt.

Nachdem der Mantel 18 des Generators anfänglich mit einer Charge des Materials 16 bis zu den Lufteinlaßrohren 38

oder geringfügig höher beschickt worden ist, leitet man die Verbrennung mit einem Gasbrenner oder dergleichen durch die Rohre 38 ein; nach diesem Anbrennen und Ansintern setzt man die Materialzufuhranordnung in Betrieb; die Erzeugung nutzbaren Gases läuft von hier an selbsttätig ab, da die Anlage eine einen Saugzug erzeugende Einrichtung in Form der Gebläse 48 stromabwärts des Generators 10 enthält. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Gebläse wird so eingestellt, daß der im Generator 10 entstehende Unterdruck ausreicht, um Umluft durch die Lufteinlaßrohre 38 einzusaugen. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich, sind die Rohre an ihren inneren Enden mit zusätzlichen Austrittslöchern 50 versehen und axial verstellbar, um die Verbrennungszone 36 vorzugsweise so zu betreiben, daß das Rohmaterial sich zu nutzbarem Gas wie beispielsweise Methan und möglicherweise Kohlenmonoxid sowie vorzugsweise einer begrenzten Menge Asche und Holzkohle zersetzt. Nach einer weiteren Ausführungsform des Generators (Fig. und 8), die unten ausführlich beschrieben ist, kann man, wenn das bevorzugte Produkt Holzkohle ist, die Verbrennungszone so einstellen, daß zusätzlich zu nutzbarem Gas erhebliche Anteile von Holzkohle entstehen, die dann in der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform mit den dort dargestellten Mitteln ausgetragen werden kann. Nach einem Verfahren zum Betreiben des Systems befinden sich unter den Sinter- und Verbrennungsprodukten zusätzlich zum Gas jedoch auch Rauch, Holzkohlestaub und ein Anteil Holzkohle, die man am oberen Teil der Verbrennungszone mit einem innenliegenden Drehrechen 52 entfernt, den Fig. 3 durchgezogen und Fig. 1 und 2 gestrichelt zeigen. Der Rechen 52 schiebt das Material fortwährend zu Ablaßöffnungen im Mantel 18 in zwei Ablaßkanäle 56, die die Fig. in der Draufsicht und die Fig. 1 und 3 im Seitenriß zeigen.

Durch diese Kanäle geht auch das Gas aus der Gassammelkammer 24 ab, die nach oben durch das untere Abschlußblech 22 abgeschlossen ist; vergl. die Pfeile 58 in den Fig. 1-3. Eine Wasserleitung 60 mündet mit einem Rohr 62 in die Kanäle 56, durch die Gas und andere feste Nebenprodukte und der Rauch unter der Wirkung des durch die Gebläse 48 erzeugten Saugzugs strömen. Sie vermischen sich dabei mit dem Wasser, so daß einerseits das Weiterführen des Materials auf den oberen Rohrboden 64 im Kühltank 66 erleichtert und gleichzeitig das Verkohlen des Gases eingeleitet werden.

Der Gaskühltank

Der Gaskühltank 66 bzw., wie er in der Industrie auch zuweilen genannt wird, der Nachkühltank, ist vorzugsweise kreisrund, wie in Fig. 2 gezeigt, und weist einen oberen Rohrboden 64 und einen unteren Rohrboden 68 auf, zwischen denen eine Vielzahl von Rohren 70 vertikal verläuft, wobei der Tank und die Rohre in gewissem Sinn einem Vertikalrohrkessel ähneln. Der Tank 66 enthält zwischen der oberen und dem unteren Rohrboden 64, 68 eine Kühlflüssigkeit 72, die die Rohre umgibt und Wärme aus dem Gas und den anderen Nebenprodukten übernimmt, die unter der Schwerkraft hindurchströmen, wobei dieser Schwerkrafteffekt durch die Zufuhr von Wasser 74 aus einer weiteren Leitung 76 verstärkt wird, der an die Wasserhauptleitung 60 angeschlossen ist. Bei andauerndem Arbeiten der Anlage nimmt die Flüssigkeit im Tank 66 - vorzugsweise Wasser 72 Wärme auf und kann von gegenüberliegenden Tankenden abgenommen werden - beispielsweise mittels der Ein- und Auslaß-Rohranschlüsse 78, 80, die in Reihe mit Radiatoren oder Wärmeaustauscheinrichtungen anderer Art liegen, die im Ein-

zelfall eingesetzt werden können, um beispielsweise Gebäude wie Fabriken, Wohnhäuser usw. zu beheizen, und zwar gegebenenfalls unter Einsatz von Pumpen (nicht gezeigt). Da die Gebläse 48 an den unteren Enden der Rohre 70 einen Saugzug ausüben, strömt das im aus dem Generator 10 kommendem Material enthaltene Gas zusammen mit der Mischung aus Wasser und den anderen festen Verbrennungsprodukten abwärts und in ein längsverlaufendes Abteil 82 hinein, das ge'wöhnlich unter dem Tank 66 und dem Wäscher 84 liegt, bei dem es sich um einen weiteren Tank 86 handelt, in dem ein Stapel vertikal beabstandeter Lochmembranen 88 gelagert ist. Wie die Pfeile 58 im Abteil 82 der Fig. 1 zeigen, strömt das Gas waagerecht im unteren Teil des Tanks 66, bis es auf eine Barriere 90 trifft, die quer über das Abteil 82 verläuft, um das Gas 58, wie in Fig. 4 gezeigt, in eine Anordnung aus den vertikalen Rohrstücken 92 zu zwingen, die von der waagerechten Platte 94 aufwärts vorstehen, und, wie in Fig. 1 gestrichelt gezeigt, von der Sperre 90 aus ein Stück in entgegengesetzter Richtung verlaufen. Die oberen Enden der Rohrstücke 92 sind über ein waagerechtes Rohr 96 miteinander verbunden. Dabei stellen die Rohrabschnitte Gehäuse für elektrostatisch arbeitende Abscheidevorrichtungen in Form positiver Elektroden 98 dar, die an eine (nicht gezeigte) Stromversorgung angeschlossen sind. Die Rohre 92 selbst sind, wie in Fig. 4 dargestellt,über elektrische Leiter 100 geerdet. Diese Vorrichtung dient dazu, den von den vom Tank 66 zum Wäscher 84 strömenden Gasen mitgeführten Rauch abzuscheiden, so daß die Rauchteilchen von der flüssigen Lösung im Längsabteil 82 übernommen und mitgeführt werden können. Es wird darauf hingewiesen, daß nur das Gas durch die Abscheidevorrichtung hindurchströmt, während die'Flüssigkeit in der Leitung 102 abwärtsströmt, die von der Abscheidevorrichtung abgesetzt unter der Sperre 90 wegverläuft. 35

Die Wascheinheit

Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Wascheinheit 84 unter anderem um einen Tank 86, in der eine Vielzahl im wesentlicher paralleler Lochmembranen 88 gelagert ist und in dessen unteren Teil das Gas aus der oben beschriebenen Abscheidevorrichtung eintritt und infolge des mit dem Gebläse 4 8 erzeugten Saugzug durch die Löcher in den Membranen 88 aufsteigt, während Flüssigkeit aus der Wasserleitung 60 durch ein weiteres Auslaßrohr 104 (Fig. 4) auf ein weiteres Verteilerelement gegeben wird und durch die Löcher in den Lochmembranen 88 tropft, während das Gas durch sie aufsteigt und von der Flüssigkeit gewaschen wird. Das fallende Wasser reißt Kondensate aus dem Gas mit und trägt sie gelöst in das Längsabteil 82, von wo sie in die Leitung 102 abfließen, deren Einflußöffnung von der Abscheidevorrichtung versetzt unter der Sperre 90 liegt; vergl. Fig. 2, die die Leitung 102 gestrichelt zeigt. Das gewaschene Gas steigt zum Einlaß 106 der an die Gebläse 48 angeschlossenen Gasleitung 108 auf, wobei die Gasbewegung mit den Pfeilen 58 gezeigt ist. Zur weiteren Reinigung des Gases sind mit den Gebläsen 48 zwei Zykloneinheiten 110, 112 in Reihe geschaltet (Fig. 2), und vorzugsweise liegen zwei Gaseinlässe 106 (Fig. 2) vor, die an die gegenüberliegenden Enden der beiden Doppel-Zykloneinheiten 110 angeschlossen sind. Das durch diese und die Gebläse 4 8 hindurchtretende Gas strömt in die Doppel-Zykloneinheiten 112 ein, aus der das gewaschene Gas einer geeigneten Sammeleinheit wie beispielsweise einem Tank oder direkt einer Heizeinrichtung wie beispielsweise einem Ofen, einem gasbetriebenen Aggregat zur Stromerzeugung oder dergleichen zuströmt, wie mit den Pfeilen 58 an den beiden Enden der Doppel-Zykloneinheit 112 in Fig. 2 ange-

deutet. Die Gebläse 48 werden mit Elektromotoren 114 angetrieben und vorzugsweise sind zwischen den Gebläsen und den Einlaßenden der Doppel-Zykloneinheit 112 Steuerventile 116 vorgesehen, um wahlweise die Leitung gegebenenfalls abzusperren, so daß einer der Einlasse gesperrt werden kann, wenn nur der andere in Betrieb bleiben soll.

Das mit der Leitung 6 0 geführte Wasser ist als "schwarzes Wasser" bekannt; es handelt sich hier um Wasser, das anfänglich in das System eingeführt worden war, nach mehreren Umläufen Verunreinigungen wie insbesondere Kondensate wie Kreosot und dergleichen mitführt und daher eine schwarze Farbe angenommen hat. Dieses Wasser zeigt jedoch eine bessere Affinität zur Aufnahme weiterer Kondensate als frisches Wasser und wird daher mit einer Pumpe 118 im Umlauf gehalten,- vergl. Fig, 1 und 2. Dabei ist der Einlaß der Pumpe an ein Ende einer Schichtungseinheit angeschlossen, bei der es sich um einen Schichtungstank 120 handelt, der üblicherweise tiefer als der Kühl- und der Waschtank 66 bzw. 6 8 liegt, wie schaubildlich in Fig. 1 gezeigt.

Mit einer solchen Anordnung strömt das unten aus dem Tank 66, 86 in das Längsabteil 82 abgelassene Wasser unter der Schwerkraft durch die Flüssigkeitsleitung 102 und das Einlaßrohr 122 unten in den Schichtungstank 120 ein, wie in Fig. 1 gezeigt, und zwar auf einem tieferen Niveau als das Auslaßrohr 124, durch das Flüssigkeit aus dem Tank in die Pumpe 118 eingezogen und durch das Umlaufrohr 126 abgeführt wird, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, das an die waagerechte Überkopf-Wasserleitung 6 0 angeschlossen ist.

Der Schichtungstank

Beim Schichtungstank 120 handelt es sich um einen einem Absetzgefäß ähnliche Einrichtung. Während die Verunreini-35

gungen führende Flüssigkeit in den unteren Tankteil durch das Einlaßrohr 122 einströmt, setzen sich die schweren Flüssigkeiten und Feststoffe zum Tankboden ab, während die leichteren Flüssigkeiten aufsteigen und durch das Rohr 124 abgelassen werden können. Tm Tank ist eine Antriebs- und Umlaufeinrichtung in Form eines verhältnismäßig großen Schneckenflügels 128 vorgesehen, den ein weiterer kleinerer Elektromotor 130 über eine Kette 132 langsam um eine waagerechte Achse (Welle 134 des Schnekkenflügeis 128) dreht. Der Schneckenflügel 128 dreht in einer bestimmten Richtung, und zwar so, daß die schwere Flüssigkeit und Feststoffe zum linken Tankende (in Fig. 1 und 2) wandern. Eine - vorzugsweise mit der Welle 135 betreibbare - Hebeeinrichtung ist in Form von zwei durchlöcherten Schöpfkörben 134 vorgesehen, die die Feststoffe in eine Wanne 136 heben, auf der eine verhältnismäßig kleine Förderschnecke 138 oder eine andere abnehmbare Vorrichtung das Material einer zusätzlichen Komprimiereinrichtung (nicht gezeigt) zuführt, die die Abfallstoffe zu Briketts oder Blöcken komprimiert, die infolge ihres verhältnismäßig hohen Energiegehalts gut als Brenn- und Heizstoff geeignet sind. Die vom Gas abgetrennten Harze, Kreosote und anderen Verunreinigungen sind in diesem Nebenprodukt enthalten und tragen zu dessen Heizwert bei.

Ausführungsform zur Holzkohleherstellung

Die Fig. 7 und 8 zeigen Teile des Generators 10, die modifiziert worden sind, um die Herstellung von Holzkohle aus den Zellulose-Abfallstoffen so weit wie möglich zu steigern, und zwar zusätzlich zum Gas, das beim Sintern des Abfallstoffes zu Holzkohle entsteht. Die Fig. 7 und 8 zeigen daher nur diejenigen Teile des konischen Mantels

des Generators 10, die zur Herstellung und insbesondere zum Austragen der Holzkohle aus dem Generator dienen. Sämtliche Generatorteile, die den insbesondere in den Fig. 1-3 bereits gezeigten entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Während es möglich ist, die Holzkohle aus dem konischen Mantel 18 mit anderen Mitteln zu entfernen, hat sich herausgestellt, daß die insbesondere in den Fig. 7 und 8 gezeigte Einrichtungen brauchbar sind und sehr wirkungsvoll arbeiten. Wie diese Figuren zeigen, ist eine Vielzahl von Rohren 140 zu einem Kreis verteilt (Fig. 8); die Rohre stehen vertikal durch komplementäre Öffnungen im konischen Mantel 18 vor und sind mit diesem auf ge-

1^r) eignete Weise verbunden, beispie] sweise verschweißt. Die oberen Enden der Rohre liegen vorzugsweise unmittelbar neben den Lufteinlaßrohren 38, wie die Fig. 7 zeigt, und liegen weiterhin vorzugsweise an der Verbrennungszone, wo das Sintern hauptsächlich stattfindet,um diese Zellulose-Abfallstoffe - beispielsweise Sägemehl - zu Holzkohle und Gas umzuwandeln. Bezüglich der Holzkohleerzeugung wird vorzugsweise dafür gesorgt, daß sich nur minimale Aschenmengen bilden, und dies läßt sich durch geeignete Regelung des von den Gebläsen 48 ausgeübten Saugzugs und damit der Umluftzufuhr durch die Einlaßrohre 38 erreichen. Eine weitere Regelung ist beispielsweise durch (nicht gezeigte) Einsatzstopfen in den äußeren Enden der Rohre 38 möglich, wie sich anhand der Fig. 6 leicht vorstellen läßt. Anzahl und Anordnung der Einsatzstopfen werden empirisch ermittelt, was nach einiger übung in der Anwendung der vorliegenden Erfindung leicht möglich ist.

Als Beispiel für die Abmessungen einer solchen Anordnung seien der Durchmesser des oberen Endes des Mantels 18 sowie dessen Höhe mit 3050 bis 3660 mm (10 - 12 ft.) genannt; in der Praxis können die Rohre 140 einen Durchmesser von 102 bis 127 mm (4 - 5 in.) aufweisen. Da die in dem System erzeugte Holzkohle eher körnig bzw. teilchenförmig als in größeren Brocken vorliegt, sind die oben angegebenen beispielhaften Rohrdurchmesser praktisch sinnvoll.

Die unteren Enden der Rohre 140 sind üblicherweise an eine Ringsammelleitung 142 angeschlossen, die, wie in Fig. 8 gezeigt, aus praktischen Gründen zu zwei Abschnitten aufgeteilt ist, die jeweils von einem hydraulischen oder Elektromotor 144 aus über im wesentlichen 180° um den Generatormantel 18 zu diesem beabstandet herum verlaufen, wie die Fig. 7 zeigt. In jedem Halbringabschnitt der Leitung 142 ist eine biegsame Schnecke 146 gelagert, wie in Fig. 7, 8 gestrichelt und in Fig. 7 in einer Stirnansicht gezeigt. Derartige Schnecken sind handelsüblich und verlaufen zwischen den entgegengesetzten Enden der halbkreisförmigen Abschnitte der Leitung 142, wobei ein Ende der Schnecke jeweils über ein Zahnrad und eine Kette 148 mit einem Motor 144 verbunden ist, der die Schnecke so antreibt, daß das Material von den unteren Enden der Rohre zum Austrittsende jedes Leitungsabschnitts 142 gefördert wird, der mit einem abwärtsführenden Abführrohr 150 verbunden ist, das vom Austrittsende des Abschnitts der Leitung 142 herabverläuft, wie in Fig. 7 ersichtlich. Am anderen Ende der Leitung 150 läßt sich eine beliebige Aufnahmevorrichtung anordnen, die das aus dem Generator abgeführte Material auffängt bzw. wegtransportiert.

In der in den Fig. 1-6 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der interne Drehrechen 52 abwärts vorstehende Zinken begrenzter Länge auf; eine solche Ausführungsform reicht insbesondere aus, um die Verbrennungsprodukte kontinuierlich den Kanälen 56 zuzuführen. In der in der Fig. 7 gezeigten Ausführungsform für die Holzkohleherstellung sind die Zinken 152 jedoch vorzugsweise langer als in Fig. 1, um die Sinterprodukte, bei denen es sich hauptsächlich um Holzkohle handelt, durchzurühren und aufzubrechen, so daß sie in kleineren Teilchen vorliegen und dichter in die oberen Enden der Austragrohre 140 eingeführt werden können.

Aus der vorgehenden Beschreibung ist zu ersehen, daß das hier vorgeschlagene Gaserzeugungssystem Einrichtungen enthält, um aus Abfallstoffen wie Sägemehl, Holzspänen und dergleichen hauptsächlich Gas herzustellen, das einen hohen Heizwert -hat und als Brenn- und Heizmaterial und auch als Brennstoff für ein Aggregat zur Stromerzeugung eingesetzt werden kann. Die bei der Umwandlung der Abfallstoff e zu nutzbarem Gas und festen Nebenprodukten, Kondensaten, usw. erforderliche Gaskühlung erfolgt mit Wasser als Kühlmittel, das vom Gas Wärme übernimmt und derart aufgeheizt beispielsweise in Radiatoren zur Raumheizung beispielsweise in Fabriken oder anderen Gebäuden eingesetzt werden kann. In einer Äüsführungsform der vorliegenden Erfindung sind besondere Vorkehrungen zur Herstellung von Holzkohle als Nebenprodukt zusätzlich zum Gas vorgesehen, und um die vom System erzeugbaren Produktarten zu variieren, erfolgt eine Regelung insbesondere der Umluftzufuhr zum konischen Generatorgefäß. Während weiterhin bestimmte Abmessungen und Formen speziell beschrieben und erläutert sind, sind diese beispielhaft; auch die an-

1 gegebene Konizität des Generators läßt sich bestimmten Arten von zellulosischen Abfallstoffen anpassen, die mit dem System zu nutzbaren Produkten umgewandelt werden können.

L ee rs ei te

Claims

R.D. 1, New Holland, Pennsylvania, V.St.A. P a e η t a η s ρ r ü c h e

1. System zur Erzeugung von Gasprodukten mit nutzbaren Heizwerten ("BTU values") aus Zellulose-Abfallstoffen, die gesintert und verkohlt werden können, gekennzeichnet durch die Kombination (a) eines konischen Generatormantels, der vertikal angeordnet ist und sich abwärts zu einer Materialzufuhreinrichtung im Unterteil verjüngt; (b) einen oberen Verschluß des Generatormantels zur Bildung einer Gassammelkammer im oberen Mantelteil; (c) eine Einrichtung, um Abfallmaterial kontinuierlich in die Zufuhreinrichtung einzuspeisen und es im Mantel von unten her fortwährend aufwärts zu bewegen; (d) eine geregelte Lufteinlaßeinrichtung im Generatormantel am Generatoroberteil zur Bildung einer Verbrennungszone im oberen Mantelteil an dieser Kammer, und (e) durch eine Gasablaßeinrichtung, die mit der Gassammelkammer in Ströungsverbinduhg steht.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet weiterhin durch eine im Generatormantel unterhalb der Verbrennungszone befindliche Einrichtung zum Durchrühren des zugeführten Materials.

3. System nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Aufgabe von Abfallstoffen auf die Oberseite des Generatorverschlusses zu einer Vorbehandlung, bei der mindestens ein Teil des Feuchtigkeitsanteils derselben durch Trocknen entfernt wird, und durch eine Einrichtung, die betrieblich das vorbehandelte Material vom Verschluß derjenigen Einrichtung zuführt, die es der Einlaßanordnung im unteren Mantelteil zuführt.

4. System nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Lufteinlaßanordnuncf, die an der Verbrennungszone um den Mantel herum angeordnet ist und mit dieser in Strömungsverbindung steht, um ihr Umluft zuzuführen, und durch eine einen Saugzug erzeugende Einrichtung, die betrieblich Gas aus der Sammelkammer abzieht derart, daß dabei Umluft in die Verbrennungszone mit einer Strömungsstärke eingezogen wird, daß die Abfallstoffe versintern und das oben erwähnte Nutzgas entsteht.

5. System nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine im Oberteil des Mantels angeordnete bewegbare Einrichtung, die betrieblich die festen Verbrennungs- sowie die Sinterprodukte durchrührt und sie zusammen mit dem beim Sintern des Materials entstehenden Nutzgasen fortwährend aus der Verbrennungszone transportiert, und durch eine an die Gasauslaßeinrichtung angeschlossene Einrichtung, die das Gas übernimmt und es von den mit ihm aus der Verbrennungszone herausgeführten festen Verbrennungsprodukten und den Sinterprodukten abtrennt.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrenneinrichtung einen Kühltank mit einer Einlaß- und einer Auslaßeinrichtung am Tankober- bzw. -unterteil aufweist, wobei die Einlaßeinrichtung eine Leitung vom Generatormantel her aufweist, die eine Mischung aus Gas und anderen Produkten aus der Verbrennungszone des Generators übernimmt, daß eine Saugeinrichtung vorgesehen ist, die mit der Auslaßeinrichtung des Tanks in Strömungsverbindung steht und die Mischung abwärts durch den Tank zieht, und daß eine Wassereinlaßeinrichtung an die vom Generator kommende Leitung angeschlossen ist und betrieblich Wasser in die Mischung einbringt, um das Abtrennen des Gases von den anderen Produkten zu erleichtern, das Gas zu kühlen und den Feststoffen in der Mischung Bewegung zu erteilen.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank einen oberen und einen unteren Rohrboden enthält, zwischen denen eine Vielzahl von Rohren verläuft, die die Mischung aus Gas, den anderen Produkten und dem zugegebenen Wasser abwärts führt, wobei der Tank mit den Rohrboden Kühlwasser enthält, das die Rohre umgibt,von der abwärts durch diese strömenden Mischung Wärme übernimmt und dann zu Heizzwecken und dergleichen durch Wärmeaustauscher geführt werden kann.

8. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Wäscher mit Mitteln, um die fließfähige Mischung aus Gas und den anderen Produkten vom Unterteil des Kühltanks her zu übernehmen, mit Mitteln im Wäscherunterteil, die ein Aufsteigen des Gases in den Wäscher erlauben, und mit einer Pumpeinrichtung, die die flüssige Lösung zum Oberteil der Einheit anhebt, so daß sie unter der Schwerkraft

abwärts durch einen Stapel von Lochmembranen strömen kann, während das Gas durch diese aufsteigt und von der herabströmenden Flüssigkeit gewaschen wird, die aus dem Gas dabei weitere Verunreinigungen aufnimmt und es wäscht bzw. reinigt.

9..System nach Anspruch 8, weiterhin gekennzeichnet durch ein an den Oberteil des Wäschers angeschlossenes Gebläse, das diesen mit Unterdruck beaufschlagt, so daß das Gas durch die Einheit aufwärts gesaugt wird und am Wäscheroberteil abgenommen werden kann, nachdem es von der durch die Lochmembranen abwärts strömenden Flüssigkeit gewaschen worden ist.

10. System nach Anspruch 9, weiterhin gekennzeichnet durch eine Zyklon-Abscheideeinrichtung, die an das Gebläse ausgangsseitig angeschlossen ist und betrieblich das aus dem Wäscher abgezogene Gas weiter reinigt.

11· System nach Anspruch 9, weiterhin gekennzeichnet durch eine elektrisch arbeitende, an den Ausgang des Kühltanks angeschlossene Abscheideeinrichtung, die betrieblich Verunreinigungen wie feine Holzkohle- und/oder Asche- und Rauchteilchen aus dem Gas abscheidet und sie in einen Zustand bringt, in dem sie von der aus dem Kühltank zum Wäscher fließenden Flüssigkeit mitgeführt werden können.

12. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der im Wäscher abwärts strömenden Flüssigkeit um schwarzes Wasser ("black water") handelt, das für Verunreinigungen wie Kreosot und andere Kondensat-Nebenprodukte aus dem Sintern und/oder Verbrennen der Zellulose-Abfallprodukte affin ist und sie aufnimmt, und daß das System weiterhin eine Pumpe enthält, die das schwarze