DE3220126A1 - Verfahren und anlage zur gewinnung von generatorgas aus fossilen brennstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren und Anlage zur Gewinnung von
• Generatorgas aus fossilen Brennstoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Generatorgas gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie auf eine Anlage bzw anlagengemäße Vorrichtung in Form eines Reak- tors nach dem Oberbegriff des ersten Sachanspruchs, geeignet zur Durchführung des anmeldegemäßen Verfahrens.
• Unterschiedlichste Gewinnungsverfahren für sogenanntes Generatorgas sind bereits seit vielen Jahrzehnten bekannt und es kann für die speziellen Einzelfälle deshalb stets vom Grundprinzip her auf bestehende Technologien zurückgegriffen werden.
• Die vorliegende Erfindung, deren Aufgabe es u.a. sein soll, aus sehr nassem Ausgangsmaterial wie beispielsweise Baumrinde o,z.
• Sägewerksabfällen Gas zu erzeugen, macht deshalb auch von dem an sich bekannten Prinzip der aufsteigenden Vergasung Gebrauch, deren besondere Vorteile neben einem vollständigen Ausbrand und einer entsprechend guten Umsetzung des Brennstoffes in Gase, insbesondere noch die Möglichkeit der Verwendung von Brennmaterialien mit relativ höherem Feuchtigkeitsgehalt ist, weil diese Feuchtigkeit durch die aufsteigenden Rohgase bereits weitestgehend ausgetrieben bzw. bei separater Vertrocknung fast restlos in ein und demselben Reaktor beseitigt werden kann.
• Als weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist dabei noch die Schaffung einer hohen Gasqualität durch eine Art Umwälzsystem der Gase in ein und demselben Reaktor zu sehen, sowie zudem ne baulich kompakte Ausbildung von Reaktor und Vortrocknunoseinheit, wobei zu letzterem in etwa von einer Anlage gemäß der DE-PS 346 723 ausgegangen wird.
• Die mit der Erfindung gestellten Teilaufgaben werden dabei durch die in den Patentansprüchen niedergelegten verfahrensmäßigen und baulichen Merkmale gelöst.
• In der Zeichnung sind schematisch das Verfahrensprinzip sowie der vorrichtungs- bzw. anlagengemäBe Gesamtaufbau der Erfindung in Form einer Schnittdarstellung gezeigt und anhand dieser im folgenden im Detail zudem näher erläutert.
• a. Anlagen- bzw. Reaktoraufbau a1 Der eigentliche, von der Ummauerung M1 umschlossene Reaktorschacht 1 besteht in seinen verschiedenen Teilbereichen zunächst einmal aus der nach unten, d.h. zum Aschenraum 1f mit Aschenschacht lg und schwenkbarer Absperrklappe 4 hin begrenzten Brennzone 1e, sowie den daruber anschließenden Reduktions- und Schwelzonen 1d und 1c. Die Wandungen dieser Zonen weisen dabei vorteilhafter- und bekannterweise eine feuerfeste bzw. hitzebeständige Ausmauerung 1cl, 1d', le' auf, während die darüber anschließenden, gestuften Endtrocknungszonen 1a und 1b für das aus den aufgesetzten Bunkern B1 bis B3 nachgeführte Brennmaterial, dessen Vortrocknung im einzelnen noch näher erläutert wird, wegen der geringeren Temperaturen einer derartigen Ausmauerung nicht bedurfen, jedoch zur Vermeidung von Brückenbildung des Brennmaterials, nach unten hin in ebenfalls an sich bekannter Weise leicht konisch erweitert sind. Die Abstufung der Zonen 1a und 1b hat im übrigen noch die Funktion, ein sogenanntes " Durchbrennen " an den Schachtwandungen zu verhindern, was vor allem bei kleinkörnigem Material wie Sägespänen u.dgl. leicht auftreten kann; die Umlenkung der aufsteigenden Rohgase RG an den jeweiligen Stufungen unterbricht somit die Gasströmung und verhindert dadurch die Bildung von unerwünschten Gaskanälen.
• a2 Die untere Begrenzung des Reaktorschachtes 1 bzw. des diesen umgebenden Mantels M1 bildet der das zu vergasende Material haltende Schrägrost 5, der in an sich bekannter und deshalb nicht mehr näher dargestellter Weise, aus einzelnen, mit gegenseitigem Abstand zueinander liegenden Roststäben 5 mit kammartigem Verhindungsrücken besteht, wobei letzterer in einer Schwenklagerung 5" ruht und über die Schubstange 6, die durch die Gleitführung Sa hindurchvLrläuftgemäß Pfeilrichtung P1 gerüttelt bzw. zum Schlackeaustrag in die Richtung 5' abgesenkt werden kann, so daß Schlacken bzw.
• aschenartige Verschwelungsrückstände durch den Schacht lg nach Öffnen der Klappe 4 abgezogen werden können. In die Lücken zwischen den Schrägroststäben 5 ragen zudem vorzugsweise starre, waagerechte Rechenzinken 7 hinein, die nicht nur ein Durchfallen der gesamten Schachtfüllung beim Ahsenken des Schrägrostes 5 verhindern, sondern zugleich auch als reinigende Abstreifer für die Schrägrostatäbe 5 bei deren Absenkung bzw. Rüttelung dienen, wenn Schlacken o.ä. Verunreinigungen am Rost 5 anhaften.
• a 3. Da es zwecks Erzielung eines guten Wirkungsgrades bei der Vergasung relativ nassen Gutes, z.B. in Sägewerken anfallender Baumrinde o.ä. Materials mit teilweisem Feuchtigatro keitsgehalt von 40 \I;Id mehr, erforderlich ist, vor der Vergasung eine Vortrocknung dieses Gutes vorzunehmen, ist es erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen, auf den eigentlichen Reaktorschecht 1 einen Mehratufen-Vortrockner mit zwei Bunkerräumen B1 und B2 in einer gemeinsamen Ummantelung M2 aufzusetzen; hierdurch werden nicht nur baulich aufwendige und separate Anlagenteile für die Trocknung, sondern zugleich auch eine gesonderte Reaktor-Beschickungseinrichtung anlagenseitig eingespart. Durch ein Doppelschiebesystem 8, 9 und den Schieber 10 des Schleusenraumes B3 bleiben Reaktorraum 1 und Trocknerraume B1, 22 stets voneinander abgesperrt, so daß keinerlei Rohgase unkontrolliert entweichen tonnen, b. Arbeitsweise der Anlage b 1. Vortrocknung. Aufgegeben wird das zu vergasende Gut über irgendeine hier schematisch in strichpunktierter Darstellung angedeutete Zuführeinrichtung 11 in den oberen, offnen Bunker- bzw. Trocknerraum B1 Nach einer gewissen Vortrocknung wird nun der Absperrschieber 8 geöffnet und das Gut fällt in den Trockenraum B2, so daß der obere, offene Raum B1 zur Nachbeschickung wieder frei ist. In weiterem Verfahrensablauf kann eine genügendvorgetrocknete Charge nun durch entsprechendes Öffnen uns Schließen der Absperrschiebar 9 und 10 zunächst in den Schleusenraum B3 und anschlie-Bend in die oberen Endtrocknungszonen 1a und Ib des Reaktorschachtes 1 überführt werden.
• Die Trocknung selbst erfolgt mit Heißluft TL1, die als Außenluft TL über einen Stutzen 12 im Mantel M1 angesaugt, in dem Ringraum 13 zwischen Ummantelung M1 und Feuerfester Ausmauerung Ic', id', le' vorgewärmt und mittels Gebläse 14 durch einen anderen Stutzen 15 wieder abgesaugt wird, wobei zur Aufheizung auf die gewünschte Trocknungstemperatjr, z.9.
• 150 C, ein zusätzlicher Wärmetauscher 16 Dient, der beispielsweise durch die Abwärme AW des den Verbraucher 3 bildenden Gasmotore gespeist wird. Diese aufgeheizte Trockenluft TL2 gelangt nun zunächst über eine Art Ringleitung 17 in das zentrale Düsenrohr 18, das etwa mittig zum unteren Trocknungebunker B2 liegt und wird von dort als TL3 über ein weiteres -Gebläse 19 wieder abgesaugt und ebenfalls mittels einer Ringleitung 20 mit Zentralrohr 21 dem oberen, offenen Aufgabebunker B1 zugeleitet, aus dem sie nach ent- sprechender Sättigung mit Feuchtigkeit frei entweichen kann.
• b2 Verfahrensweise mit Umgassystem im Reaktor Das im Bereich von Brennzone le, Reduktionszone Id und Schwelzone 1c in bekannter Weise durch die sogenannte aufsteigende Vergasung gebildete, rohe Generatorgas RG, das u.a. neben CO, H2 und CH4 auch flüchtige Bestandteile wie Wasserdampf und Teeröle enthält, wird nach Durchströmen der Endtrocknungszone 1b und 1a mit diesem Wasserdampf, den Teerölen u.dgl. angereichert im oberen Bereich 1a des Reaktorschachtes 1 über einen die Ummantelung M1 durchsetzenden Stutzen 22 mittels Gebläse 23 abgesaugt und über einen weiteren Rohrleitungsstutzen 24 mit daran anschließender Ringleitung 25 zunächst wieder in die Brennzone le eingeblasen. Durch die hier stattfindende Aufheizung des Gases auf ca. 1 000 bis 1 200°C werden die meisten Teerprodukte vercrackt und der Wasserdampf wird dissoziiert, d .h. aufgespalten in H2 und 02; die brennbaren Bestandteile des somit gewonnenen Heißgases HG werden damit erhöht wodurch zugleich der Gesamtheizwert des Gases ansteigt.
• Diesesnachbehandelte Gas HG wird nun im Bereich der Reduktionszone 1d über eine weitere Ringleitung 25 mit Rußenstutzen 27 durch ein Gebläse 28 mit einer Temperatur von ca. 800 C wieder abgesaugt, und zwar beispielsweise unter Heaufschlagung eines weiteren Wärmetauschers 29 zur Erhitzung der Rohgase RG, vor deren Eintritt in die Brennzone 1d. Dieser Aufheizvorgang hat nun den Vorteil, daß sich aufgrund der höheren Temperaturen des Rohgases RG aus diesem kein Kondensat o.dgl. in den verbindenden Rohrleitungen abscheiden und diese somit innerhalb kürzester Zeit zusetzen kann.
• Da zudem bei der Verwendung des erzeugten Gases HG für beispielsweise Gasmotorenbetrieb, sämtliche Bestandteile an Teerölen oder Wasserdampf aus dem Fertiggas HG restlos ausgeschieden sein müssen, ist anlagenmäßig dem Motor oder einem entsprechenden anderen Verbraucher noch eine Kuhl-und Kondensatabscheidung vorgeschaltet.
• In der schematischen, zeichnerischen Darstellung bedeutet die Pos. 30 letztlich noch den Zuführstutzen für die von außen angesaugte Verbrennungsluft VL im Bereich der Brennzone le.
• Bezugsziffernverzeichnis 1 Reaktorschacht 1a oberer Bereich 1b Endtrocknungszone 1c Schwelzone 1c' Ausmauerung 1d Reduktionszone 1d' Ausmauerung Brennzone 1e' Ausmsuerung If Aschenraum 1g Aschenschacht 2 Kühlung 3 Verbraucher 4 Absperrklappe 5 Schrägrost 5" Schwenklagerung 6 Führungsstange 6a Gleitführung 7 Rechenstäbe a Absperrschieber 9 Absperrschieher 10 Schleusenschieber 11 Zuführeinrichtung 12 Stutzen 13 Ringraum 14 Gebläse 15 Stutzen 16 Wärmetauscher 17 Ringleitung 18 Düsenrohr 19 Gebläse 20 Ringleitung 21 Zentralrohr 22 Stutzen 23 Gebläse 24 Rohrleitunosstutzen 25 Ringleitung 26 27 Außenstutzen 28 Gebläse 29 Wärmetauscher 30 Stutzen Abwärme M1 Reaktormantel M2 Trocknermantel RG Rohgas HG Heißgas 81 Bunkerraum 8 2 8 Schleuse P1 Rostbewegung

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Gewinnung von Generatorgas aus fossilen Brennstoffen und nach dem Prinzip der aufsteigenden Vergasung, wobei in ein und demselben Reaktor mit Brenn-, Reduktions- und Schwelzone neben der Hauptoaserzeugung zugleich auch die thermische Gasnachbehandlung und die Brennstoffendtrocknung stattfinden, dadurch gekennzeichnet, daß das rohe Generatorgas ( RG ) im oberen Bereich ( 15 ) des Reaktorschachtes ( 1 ) abgezogen, zu seiner thermischen Nachbehandlung im Bereich der Brennzone ( le ) wieder in den Schacht ( 1 ) eingeblasen sowie im Bereich der Reduktionszone ( Id ) von Teer- und Wasserdampfbestandteilen gereinigt, wieder abgesaugt und von dort mit oder ohne Kühlung bzw. Kondensatabscheidung ( 2 ) der jeweiligen Verbraucherstation ( 3 ) zugeführt wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Reduktionszone ( Id ) abgesaugte Heißgas ( HG ) zur Vorwärmung des aus der oberen Schachtzone ( la ) entnommenen, rohen Generatorgases ( RG ) dient.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vortrocknung bei relativ nassen, fossilen Brennstoffen, an den Mantelflächen ( 7c', led', le' ) des unteren, heißen Reaktorbereichs vorgewärmte Luft dient, die, ggfs. über eine separate Heizquelle weiter erhitzt, in das außerhalb des Reaktorschachtes ( 1 ) befindlichen Brennmaterials ( B1 52 ) ein-oder mehrstufig hindurchgeleitet wird.

   4. Reaktoranlage zur Durchführung der Verfahrensstufen nach den vorhergehenden Ansprüchen, bestehend aus einem vertikal gerichteten, nach unten hin konisch erweiterten Reaktorschacht mit kopfseitig aufgesetztem Vorrats- und Trocknungabunker für den nachzubeschickenden Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorschacht ( 1 ) mit seinen Umkleidungen ( M1 ) sowie die Trocknungs- bzw. Vorratsbunker ( B1 bis 23 ) mit ihrer gemeinsamen Umkleidung ( M2 ) ein axial übereinander angeordnetes, geschlossenes System bilden und die einzelnen Abschnitte bzw. Räume ( B1, B2, B3 ) der Trocknungseinheit gegeneinander sowie zum eigentlichen Reaktorschacht ( 1 ) hin, durch Schieber ( 8, 9, 10 ) o.dgl. abgeschlossen sind.

   5. Reaktoranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die der Schleuse ( B3 ) benachbarten, oberen Reaktorabschnitte ( 1a, ib ) gegeneinander in ihrem Innendurchmesser abgestuft und/oder nach unten hin konisch erweitert sind.

   b. Reaktoranlage nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr der TrocknungsluPt ( TL2, TL3 ) in die Trocknungsräume ( B1, B2 ) jewei-ls über eine Ringleitung ( 17 bzw.

   20 ) mit zentraiem, in das Trocknungsgut gerichtetem, Düsenrohr ( 18 bzw. 21 ) erfolgt.

   7. Reaktoranlage nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorschacht ( 1 ) in seinem unteren Bereich zur Bildung eines Ringraumes ( 13 ) zwischen Glut-, Reduktions-und Schwelzone ( Ic, Id, le ) als Doppelmantel ( M1 mit Ic'' 1d', le' ) ausgebildet ist und in diesem Ringraum die Ringleitungen ( 24, 27 ) für die Eindüsung ( 24' ) bzw. die Ableitung ( 27' ) der nachzubehandelnden Gase ( RG zu HG ) verlaufen.

   8. Reaktoranlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorschacht ( 1 ) nach unten, d.h. zum Aschenraum ( If ) hin durch einen schwenk- und/oder rüttelbaren Schrägrost ( 5 ) begrenzt ist, wobei in die zwischen seinen Roststäben ( 5 ) befindlichen Zwischenräume, kamm- oder rechenar-(7) tig angeordnete Halte- bzw. Ahstreiferzinicen ragen.