DE3816085C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren und anderer­ seits eine Vorrichtung zur Erzeugung von bevorzugt in Feue­ rungsanlagen nutzbarem Gas aus problematischem Vergasungsgut gemäß den Merkmalen in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4.

Durch die DE-OS 35 43 424 ist es bekannt, stückiges festes, nicht erweichendes und daher eine mehr oder weniger gleich­ mäßige Durchgasung der Schüttung in einem Festbettreaktor zulassendes Vergasungsgut in einem vertikalen Reaktorraum einzusetzen. Hierbei durchwandert das Vergasungsgut den Reaktorraum von oben nach unten, während das Vergasungsmittel im Gegenstrom über einen bodenseitigen Rost zugeführt wird. Das im Reaktorraum erzeugte Prozeßgas wird aus einem mittleren Höhenbereich oberhalb der heißesten Reaktionszonen abgezogen und anschließend unter weiterer Luftzufuhr bei kontrollierter Crackung und Verbrennung in einem Flammen­ kanal vollständig in Rauchgas umgewandelt.

Das bekannte Verfahren und die hierbei zum Einsatz gelangende Vorrichtung erlauben eine einwandfreie Vergasung selbst von z. B. Hähnchenkot oder tropischen Harthölzern mit hohem Teer- und Geruchsstoffanteil unter Vermeidung jeglicher Geruchsbelastung der Umwelt. Voraussetzung ist allerdings, daß das Vergasungsgut stückig bzw. fest ist und keine Tendenz zum Teigigwerden hat. Ein derartiges Vergasungsgut würde bei dem Vorschlag der DE-OS 35 43 424 aufgrund seiner Neigung zum Verdichten und zum Weichwerden zu einer nur schwer zu durchgasenden Materialsäule führen mit der Folge, daß letztlich der Reaktorraum verstopft, der Vergasungsvorgang zum Stillstand kommt und kontrollierte Vergasungsbedingungen nicht mehr gewährleistet werden können.

Das Ziel gemäß DE-PS 7 48 976 ist die Schwelung von kohlenstoffarmen bituminösen Gesteinen und entsprechend kondensatreichen Brennstoffen zwecks hoher Ausbeute an (Mineral-) Ölen sowie die damit einhergehende Erzeugung kondensatreicher hochkaloriger Gase für die Treibstoffgewinnung.

Hierauf spezifisch abgestellt ist eine geneigte, an der Ober- und Austragseite offene Mulde vorgesehen. Die nach außen geneigten Muldenseitenwände sind mit Wasser oder Luft kühlbar. Der Rost ist nicht kühlbar. An der Einfüllseite der Mulde ist eine Schubeinrichtung vorgesehen, welche das Schwelgut auf dem geschuppten oder stufig gestalteten Muldenboden verlagert. Die Luft wird aus dem freien Raum oberhalb des Schwelguts zugeführt. Sektoral und quer zur Längsrichtung der Mulde sind voneinander getrennte Sammel- und Abzugsvorrichtungen für Gase unterschiedlicher Qualität angeordnet. Zusätzlich sind oberhalb des Muldenbodens Gasabzugsvorrichtungen und Schlitze zur Gasabsaugung vorgesehen. Die offene Bauweise der Mulde wird durch Anker ermöglicht, welche die Seitenwände verbinden und stabilisieren. Zusätzlich zur Schubeinheit am oberen Muldenende kann zur Durchrüttelung des Schwelguts auf dem Muldenboden die gesamte Mulde in Längsrichtung hin und her bewegt werden. Hierfür und auch zur Verbesserung des Austrags von Halbkoks und Asche ist die Mulde am Austragsende konisch erweitert. Ferner ist zur Zündung und Vorerhitzung des in die Mulde einzusetzenden Materials sowie zwecks Verbesserung der Ölausbeute am unteren Ende des Einfüllschachts ein Heißgasein- und -austragssystem vorgesehen.

Mit Hilfe der bekannten Vorrichtung und des dabei angewendeten Verfahrens können hochkalorige Gase mit darin enthaltenen kondensierbaren Ölen für die Treibstoffgewinnung aus Ölschiefern und Asphaltgesteinen erzeugt werden. Die Verwertung minderwertiger betrieblicher Reststoffe und Abfälle ausschließlich zur Wärmeerzeugung kann mit dieser Vorrichtung nicht erfolgen. Dies kommt insbesondere durch die Mindestschichthöhe des Einsatzmaterials von 1 m zum Ausdruck, wie die praktisch gesehen notwendige chargenweise Befüllung der Mulde. Es wird im bekannten Fall sogar die Erzeugung eines hochwertigen Produkts Halbkoks, z. B. aus Gasflammkohlen angestrebt, was zusätzliche apparative Vorrichtungen für die Separierung des Halbkokses von der Prozeßasche erforderlich macht. Auch sind keine Vorrichtungen für einheitliche Gasmischungen vorgesehen. Es werden vielmehr entsprechend dem Verfahrenszweck bewußt stets getrennte Gasqualitäten erzeugt und abgezogen. Demzufolge sind auch bodenseitige Spalte bzw. Schlitze für das fraktionierte Absaugen der erzeugten kondensatreichen Gase und unter dem Rost angeordnete Gasabzugsräume und Rohrleitungen vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl das im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebene Verfahren als auch die im Oberbegriff des Anspruchs 4 beschriebene Vorrichtung so weiter auszugestalten, daß unter kontrollierten Verga­ sungsbedingungen bei Erhöhung des Kohlenstoffumsetzungsgrads, der spezifischen Durchsatzleistung des Schrägbettreaktors und damit des Vergaserwirkungsgrads auch solches Vergasungsgut in klares Prozeßgas und inerte Rückstände umgewandelt werden kann, das erdig, klebrig, feucht, feinkörnig und/oder faserig ist und bei wechselnder Zusammensetzung zum Teigig­ werden bzw. zur Selbstverdichtung neigt.

Was den verfahrensmäßigen Teil dieser Aufgabe anlangt, so besteht dessen Lösung in den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Kern dieses Verfahrens bildet die Maßnahme, das Vergasungsgut auf dem Weg von der Aufgabestelle bis letztlich zu den Verbrennungs- bzw. Schlackenzonen so gezielt in einem geneigt angeordneten Reaktorraum innerhalb einer vergleichsweise dünnen Schüttschicht abwärts zu verlagern, daß sich mehrmals aufeinanderfolgend in einer stationären Phase, also bei ruhendem Vergasungsgut eine Reaktionszonenstruktur aufbauen kann, wie sie sich üblicherweise in einem reinen Gegenstrom­ vergaser bildet, welche dann anschließend in einer Vorschub­ phase wieder zerstört und umgeschichtet wird.

Während der Umschichtung wird die zuvor gebildete Reaktions­ zonenstruktur des Vergasungsguts aufgerissen bzw. gelockert und dabei das vermischte Vergasungsgut sich selbst überrollend bzw. überschlagend weiter in Längsrichtung des Reaktor­ raums transportiert. Im Anschluß an diese Vorschubphase kommt es dann in einer weiteren stationären Phase zu einer neuen Strukturbildung von bei der Gegenstromvergasung üblichen Reaktionszonen. Das taktweise (absatz- bzw. zonenweise) und auch zeitlich mit Abstand aufeinanderfolgende Aufreißen der Reaktionszonenstrukturen, das Verlagern des Ver­ gasungsguts von einer stationären Phase zur nächsten stationären Phase unter Überrollen und Überschlagen des Vergasungs­ guts bei gleichzeitiger Vermischung der Reaktionszonen fördert die angestrebte Koksbildung sowie die Vergasung des Kokses in der jeweiligen Reduktionszone bei gleichzeitiger Zunahme der Dicke der Oxidationszone und unter modifizierter Vergasungsmittelzugabe ansteigenden Temperaturen. Das Verga­ sungsmittel wird hierbei in im wesentlichen gleich großen Teilmengen zwar im Querstrom eingeführt, durchdringt die Reaktionszonen des Vergasungsguts, insbesondere während der stationären Phasen, dann aber im Gegenstrom aufwärts.

Das taktweise Verlagern und Umschichten des Vergasungsguts sowie die Neubildung einer Reaktionszonenstruktur in einer stationären Phase, jedoch in ständig geringer werdender Dicke der Schüttschicht hat in vorteilhafter Weise zur Folge, daß an keiner Stelle des Reaktorraums selbst äußerst problematisches Vergasungsgut mit niedrigem Ascheschmelz­ punkt an den Wandungen des Reaktorraums anbacken, versintern, verkleben oder in sich selbst zu großen Schlackebrocken koagulieren kann. Es wird während der Verlagerungsphasen immer wieder aufgerissen, aufgelockert und zerbrochen, bevor den Vergasungsverlauf störende Vorgänge durchgreifend wirksam werden. Folglich nimmt das gesamte Vergasungsgut an jeder Stelle im Reaktorraum an den parallel ablaufenden chemischen Umsetzungen während des Vergasungsprozesses teil.

Auf diese Weise ist nach einer materialabhängig vorgegebenen Anzahl von abwechselnd aufeinanderfolgenden stationären Phasen und Vorschubphasen am unteren Ende des Reaktorraums das Vergasungsgut vollständig in einen inerten Rückstand sowie in klares Prozeßgas umgesetzt.

Das Vergasungsgut durchläuft während seines Wegs von der Aufgabestelle am oberen Ende des Reaktorraums bis zum Fuß­ punkt einen Temperaturbereich mit Umgebungstemperaturen an der Aufgabestelle und Temperaturen bis über 1000°C in der Verbrennungs- und Schlackenzone.

Das Vergasungsmittel, das insbesondere aus Luftsauerstoff besteht, aber auch aus mit Sauerstoff angereicherter Luft oder Luft-Wasserdampf- bzw. Sauerstoff-Wasserdampf-Gemischen oder anderen Sauerstoffträgern bestehen kann, wird derart gezielt den einzelnen Längenabschnitten des Reaktorraums zugeführt, daß bis in den Bereich der Verbrennungs- und Schlackenzonen stets nahezu gleiche Mengen an Vergasungs­ mittel zugeführt werden. Lediglich im Bereich der unten liegenden Verbrennungs- und Schlackenzone wird eine demge­ genüber größere Teilmenge an Vergasungsmittel eingeleitet, damit hier mit Sicherheit ausreichend hohe Temperaturen erzeugt werden, um u. a. die für eine heizwertreiche Prozeß­ gaserzeugung günstigsten Boudouard'schen Vergasungsbedingun­ gen sicherzustellen. Eine derartige Vorgehensweise ist deshalb wichtig, um möglichst hohe Brennwerte im Prozeßgas zu erreichen, d. h. das zwangsläufig in der Oxidationszone überwiegend entstehende CO₂ mit dem überwiegend in der Reduktionszone am Koks entstehenden CO im Reaktorraum bei möglichst hohen Temperaturen zu vermengen und so das Bou­ douard'sche Gleichgewicht in Richtung eines größeren CO-Über­ schusses zu verschieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, daß in jedem hinter der Aufgabestelle des Reaktorraums gelegenen Abschnitt, an dem das Vergasungsgut an den thermischen Umsetzungen des ablaufenden Vergasungsprozesses teilnimmt, die Oxidationszone bei gleichbleibenden Vergasungsbedingungen immer dicker im Vergleich zu der abnehmenden und schließlich ganz verschwindenden Dicke der Trocknungs-, Schwel- und Reduktionszonen wird. Am unteren Ende des geneigten Reaktorraums sind schließlich nur noch die Oxidationszone sowie die Schlackenzone und die Zone der kühlenden Asche vorhanden.

Während der taktweisen (absatz- bzw. stufenweisen) Abwärts­ bewegung des Vergasungsguts werden in den höher liegenden Bereichen des Reaktorraums beim Durchtritt des Vergasungs­ mittels durch das Vergasungsgut, also bei noch geringen Temperaturen Schwelgase erzeugt, die in den Reaktorraum oberhalb des Vergasungsguts eintreten. Gleichzeitig werden in einem geringen Umfang auch Feststoffpartikel aus dem Vergasungsgut mit in diesen Raum hineingerissen. Je tiefer das Vergasungsgut dann zwangsweise im Reaktorraum abwärtsbewegt wird, desto mehr verschiebt sich die Erzeugung von überwiegend Schwelgas in überwiegend Reduktionsgas und schließlich in CO₂ in der Oxidationszone. Alle vorgenannten Gase und hier nicht im einzelnen näher definierte weitere Reaktionsgase vermischen sich dann in dem oberhalb der Vergasungsgutschüttung befindlichen Raum, wo Temperaturen bis über 1000°C erreicht werden, die zu der vorstehend bereits erwähnten Verschiebung des Boudouard'schen Gleichge­ wichts in Richtung CO führen.

Aus dem Reaktorraum werden die Prozeßgase oberhalb der heißesten Reaktorzonen gemeinsam abgezogen und können dann in einen Flammenkanal überführt werden. Diese kontinuierlich abgezogenen, noch teerige und ölige Bestandteile enthaltenden Prozeßgase werden in dem Flammenkanal durch schrittweise und unterstöchiometrische Zugabe von Sekundärluft bei Temperaturen von 950°C und höher zu nicht kondensierbaren niedermolekularen Verbindungen, in der Hauptsache Gase aufgecrackt und durch deren anschließende vollständige Verbrennung in geruchlose Rauchgase umgewandelt, so daß sie ausgebrannt dem Heizkessel einer Heizungsanlage oder einem anderen Verbraucher zugeführt werden können.

Die Merkmale des Anspruchs 2 erlauben es nicht nur, die Verweildauer des Vergasungsguts in den stationären Phasen materialabhängig exakt bestimmen zu können, sondern gestatten es auch, die Verlagerungsgeschwindigkeit, d. h. also den Entmischungsvorgang einer zuvor während einer stationären Phase aufgebauten Reaktionszone definiert ggf. programmiert zu steuern.

Hinsichtlich des gegenständlichen Teils der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht die Lösung in den im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 3 angegebenen Merkmalen.

Die Neigung des Reaktorraums zwischen 5° und 75°, bevorzugt zwischen 5° und 30° gegenüber der Horizontalen erfolgt, um das Vergasungsgut von der einfüllschachtseitigen Aufgabestelle aus in einer vergleichsweise dünnen Schüttschicht taktweise in Richtung der unteren Aschezone mechanisch und schwerkraftabhängig bewegen zu können. Der genaue Neigungsgrad wird vom Vergasungsmaterial bestimmt. Die Aufteilung des Reaktorbodens in ortsfeste und zu diesen relativbewegliche Abschnitte erlaubt es einerseits, das Vergasungsgut während der Abwärtsbewegung in Abhängigkeit von seiner Zu­ sammensetzung entsprechend mehrfach im Ruhezustand zu belassen, so daß sich die üblicherweise bei der Gegenstromvergasung einstellenden Reaktionszonen ausbilden können und gestattet es andererseits, zum Anbacken, Versintern oder Verkleben neigendes Vergasungsgut ständig aufzulockern und die Strukturen der Reaktionszonen wieder zu vermischen.

Die Zuführung des Vergasungsmittels erfolgt im Bereich der beweglichen Abschnitte im Querstrom. Anschließend durchdringt das Vergasungsmittel die Schüttung des Vergasungsguts jedoch im Gegenstrom aufwärts. Die Teilmengen Vergasungsmittel in jedem beweglichen Abschnitt sind im wesentlichen gleich groß. Demgegenüber ist die im Bereich der Verbrennungs- und Schlackenzone zusätzlich vertikal zugeführte Teilmenge Vergasungsmittel größer, um in diesem Bereich die für eine heizwertreiche Prozeßgaserzeugung günstigsten Boudouard'schen Vergasungsbedingungen mit Temperaturen bis über 1000°C sicherzustellen.

Der Gasabzugsstutzen liegt im heißesten Bereich des Reaktor­ raums, um die hier sich während des Vergasungsprozesses ansammelnden und mischenden Reaktionsgase abführen zu können.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt es, nicht nur stückiges und festes Vergasungsgut, sondern insbesondere auch erweichendes und zum Teigigwerden neigendes Vergasungsgut bei gleichmäßiger Durchgasung der Schüttung einsetzen zu können. Dabei wird die spezifische Durchsatzleistung des Schrägbettreaktors bei gleichzeitiger Anhebung der Austritts­ temperatur des Prozeßgases aufgrund Erhöhung der Vergasungs­ geschwindigkeit heraufgesetzt. Ferner werden kontrollierte Vergasungsbedingungen durch Übergang von einer für die Gegen­ stromvergasung typischen hohen und schwer zu durchgasenden Materialsäule auf eine Querstrom-Gegenstrom-Vergasung sicher­ gestellt in zum Teil nur wenige Zentimeter betragenden nie­ drigen Reaktionszonen. Der Kohlenstoffumsetzungsgrad und der Vergaserwirkungsgrad werden heraufgesetzt, und zwar unabhängig davon, ob es sich um sortierte oder unsortierte Massen beliebiger Körnung erdiger, klebriger, faseriger, plattiger, teigiger, erweichender oder feuchter Vergasungsmaterialien wechselnder Zusammensetzung handelt.

Aufgrund der Merkmale des Anspruchs 4 kann der Reaktorraum bei Bedarf auch neigungsveränderbar ausgebildet sein. Die Veränderung kann stufenweise oder stufenlos durchgeführt werden. Der Neigungsgrad hängt von der Materialzusammenset­ zung des Vergasungsguts ab.

Die Querbeweglichkeit der oberen keramischen Wand des Reak­ torraums gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 ist vorgesehen, um den Querschnitt des Reaktorraums in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Vergasungsguts sowie der sich ein­ stellenden Vergasungsbedingungen dahingehend verändern zu können, daß dadurch die vom Vergasungsgut abgegebene Wärme optimal auf dasselbe zurückgestrahlt wird.

Der Schichthöhenregler entsprechend Anspruch 6 verhindert, daß frisch aufgegebenes Vergasungsgut ungehindert und in nicht definierter Menge in den unteren Bereich des Reaktor­ raums gleiten und u. a. unkontrollierte Vergasungsreaktionen ebenso herbeiführen kann wie eine unerwünschte unvollständige Umsetzung des eingesetzten Vergasungsguts. Diese ist beispielsweise bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur umweltfreundlichen Beseitigung von Abfällen und insbesondere auch bei der Altlastsanierung in hohem Maße uner­ wünscht.

Bei dem Schichthöhenregler kann es sich um eine um eine horizontale Achse schwenkbar aufgehängte Klappe oder Schürze handeln, die in den Reaktorraum winkelgesteuert hineinragt.

Die Wasserkühlung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 erlaubt es, mit hohen Temperaturen zu fahren, ohne daß befürchtet werden muß, daß das Vergasungsgut an den Wänden des Reaktorraums anbackt. Es ist nämlich bei keramischen Reaktor­ gefäßen bislang beobachtet worden, daß häufig Versinterungen des Vergasungsguts an den Kontaktflächen des Reaktorraums stattfanden, die dann zu einer Verkleinerung des wirksamen Querschnitts des Reaktorraums bis hin zu einem Zuwachsen desselben führen. Die Anlage mußte mithin stillgesetzt und ausgeräumt werden, ehe sie wieder für einen begrenzten Zeitraum in Betrieb genommen werden konnte.

Die durch Schieber gebildeten beweglichen Abschnitte des Reaktorbodens (Anspruch 8) können für sich oder auch gemeinsam im vorbestimmten Takt der stationären Phasen und der Vorschubphasen bewegt werden. Die Geschwindigkeit kann gleich­ förmig oder ungleichförmig sein. Auch kann die Geschwindigkeit der im Abstand übereinander angeordneten Abschnitte voneinander abweichen. Auf jeden Fall wird jedoch sicherge­ stellt, daß das Vergasungsgut in den Vorschubphasen immer wieder aufgerissen, umgeschichtet (umgewälzt) und aufgelockert wird, so daß sich in den stationären Phasen neue Reaktionszonenstrukturen bilden können mit dem Ziel einer Zunahme der Oxidationszone und einer stetigen Verringerung der Trocknungs-, Schwel- und Reduktionszonen.

Die festen Abschnitte des Reaktorbodens sind entsprechend Anspruch 9 zweckmäßig durch stufenweise, im Abstand über­ einander angeordnete Roste gebildet. Die Roste erstrecken sich hierbei vorzugsweise jeweils in einer horizontalen Ebene.

Die im Querstrom erfolgende Zuführung des Vergasungsmittels kann in beliebiger Weise vorgenommen werden. Bevorzugt liegen die Zuführungen gemäß Anspruch 10 jedoch seitlich bzw. über und unter den beweglichen Schiebern. Anschließend kann das Vergasungsmittel im Gegenstrom im wesentlichen vertikal durch das Vergasungsgut strömen.

Die horizontale Anordnung des Gasabzugsstutzens gemäß An­ spruch 11 ermöglicht es, ihn in die heißesten Zonen des Reaktorraums einzugliedern, um ein Absinken der Temperatur des Prozeßgases zu vermeiden.

Nach Anspruch 12 kann der Gasabzugsstutzen mit ggf. regelbaren Öffnungen versehen sein. Regelbare Öffnungen können beispielsweise der Zufuhr von Sekundärluft dienen. Andere Öffnungen können auch als Meß- und/oder Kontrollstellen eingerichtet sein.

Schließlich ist es nach Anspruch 13 noch vorteilhaft, wenn in der Aschezone eine Ascheentnahme mit einer Ascheaustrags­ schnecke vorgesehen ist. Diese befindet sich dann bevorzugt unterhalb des Gasabzugsstutzens.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Mit 1 ist in der Zeichnung das hinsichtlich seiner diversen Wandabschnitte weitgehend wassergekühlte Gehäuse eines Fest­ bettreaktors zur Vergasung von insbesondere problematischem Vergasungsgut mit niedrigem Ascheschmelzpunkt, wie z. B. Ölschlamm bezeichnet.

Im Gehäuse 1 ist ein zur Horizontalen 2 unter einem Winkel α geneigter Reaktorraum 3 angeordnet, der seitlich von verti­ kalen Wänden 4 begrenzt wird. Der Boden des Reaktorraums 3 besteht aus stufenweise mit Abstand übereinander angeord­ neten ortsfesten horizontalen Rosten 5, zwischen denen quer­ bewegliche Schieber 6 angeordnet sind. Die Schieber 6 können gemeinsam oder getrennt mit ggf. voneinander abweichenden stetigen oder unstetigen Geschwindigkeiten bewegt werden.

Beim Ausführungsbeispiel sind sechs Roste 5 übereinander angeordnet. Roste 5 und Schieber 6 sind wassergekühlt.

In Längsrichtung des Reaktorraums 3 gesehen ist hinter dem untersten Rost 5, jedoch mit dessen Oberseite in etwa glei­ cher Höhe liegend ein Ascheaustrag 7 mit einer Austrags­ schnecke 8 angeordnet.

Im Abstand oberhalb des untersten Rosts 5 sowie des Asche­ austrags 7 erstreckt sich in den Reaktorraum 3 hinein ein rohrförmiger Gasabzugsstutzen 9 mit, insbesondere regelba­ ren, Öffnungen 10 für Sekundärluft. Andere in der Zeichnung nicht näher dargestellte Öffnungen 10 können aber auch als Meß- und/oder Kontrollstellen eingerichtet sein.

Die obere Wand 11 des Reaktorraums 3 ist als keramisches Gewölbe quer zu den Rosten 5 bewegbar angeordnet, um den Querschnitt des Reaktorraums 3 in Abhängigkeit von dem je­ weils zu vergasenden Gut 12 sowie den sich einstellenden Vergasungsbedingungen verändern zu können.

Am oberen Ende der Wand 11 ist ein Schichthöhenregler 13 um eine horizontale Achse 14 schwenkbar aufgehängt. Dieser Schichthöhenregler 13 verhindert, daß über den mit einer Schleuse 15 versehenen Einfüllschacht 16 frisch aufgegebenes Vergasungsgut 12 ungehindert und in nicht definierter Menge in den unteren Bereich des Reaktorraums 3 abgleiten kann.

Stirnseitig des Reaktorgehäuses 1 ist die Einspeisung 17 für das Vergasungsmittel 18, wie insbesondere Luftsauerstoff, vorgesehen. Das Vergasungsmittel 18 gelangt in gezielter Querstromführung in nahezu gleichen Teilmengen im Bereich der Schieber 6 in den Reaktorraum 3 und zusätzlich im Gegen­ strom über den Abstand 19 zwischen dem untersten Rost 5 und dem Ascheaustrag 7 in einer demgegenüber größeren Teil­ menge vertikal in den Reaktorraum 3.

Das über den Einfüllschacht 16 aufgegebene Vergasungsgut 12 erstreckt sich in einer in der Höhe in Längsrichtung des Reaktorraums 3 abnehmenden Schüttschicht 20. Hierbei bilden sich während mehrerer im zeitlichen Abstand aufein­ ander folgender stationärer Phasen, also in quasi ruhendem Zustand des Vergasungsguts 12 die bei üblicher Gegenstrom­ vergasung entstehenden Reaktionszonen 21-24 aus. Zwischen die stationären Phasen sind Vorschubphasen integriert, in welchen das Vergasungsgut 12 durch die Schieber 6 mechanisch und schwerkraftabhängig in Längsrichtung des Reaktorraums 3 verlagert wird. Bei dieser Verlagerung werden die sich in den stationären Phasen ausbildenden Strukturen der Reak­ tionszonen 21-24 aufgelockert, aufgerissen und umgeschich­ tet. Hierdurch wird verhindert, daß auch zum Versintern, Anbacken oder Verkleben neigendes problematisches Vergasungs­ gut 12 sich örtlich festsetzen kann. Das gesamte Vergasungs­ gut 12 nimmt an jeder Stelle im Reaktorraum 3 an den paral­ lel ablaufenden chemischen Umsetzungen während des Verga­ sungsprozesses teil.

Aufgrund dieser Verfahrensweise wird die angestrebte Koks­ bildung bei gleichzeitiger Vergasung des Kokses in der Reduk­ tionszone 22 gefördert. Dabei nimmt die Dicke der Oxidations­ zone 21 in Längsrichtung des Reaktorraums 3 ständig zu, während die Trocknungszone 24, die Schwelzone 23 und die Reduktionszone 22 dünner werden und schließlich ganz ver­ schwinden. Am unteren Ende des Reaktorraums 3 ist dann nur noch die Oxidationszone 21 sowie die Schlackenzone 25 und die Schicht der kühlenden Asche vorhanden.

Aufgrund des Sachverhalts, daß im Bereich 19 des Reaktor­ raums 3 im Gegenstrom eine größere Menge an Vergasungsmittel 18 eingeleitet wird als in den Bereichen der Schieber 6, können hier die angestrebten hohen Temperaturen bis über 1000°C erzeugt werden, um u. a. die für eine heizwertreiche Prozeßgaserzeugung günstigsten Boudouard'schen Vergasungsbe­ dingungen sicherzustellen. Dabei wird das zwangsläufig in der Oxidationszone 21 überwiegend am Koks entstehende CO₂ mit dem überwiegend in der Reduktionszone 22 entstehenden CO im Reaktorraum 3 oberhalb der Schüttschicht 20 bei möglichst hohen Temperaturen vermengt und so das Boudouard′sche Gleich­ gewicht in Richtung eines größeren CO-Überschusses ver­ schoben.

Bezugszeichenaufstellung

 1 - Gehäuse
 2 - Horizontale
 3 - Reaktorraum
 4 - vertikale Seitenwände
 5 - Roste
 6 - Schieber
 7 - Ascheaustrag
 8 - Austragsschnecke
 9 - Gasabzugsstutzen
10 - Öffnungen in 9
11 - obere Wand von 3
12 - Vergasungsgut
13 - Schichthöhenregler
14 - Achse von 13
15 - Schleuse in 16
16 - Einfüllschacht
17 - Einspeisung für 18
18 - Vergasungsmittel
19 - Abstand zwischen 5 und 7
20 - Schüttschicht
21 - Oxidationszone
22 - Reduktionszone
23 - Schwelzone
24 - Trocknungszone
25 - Schlackenzone
α - Neigungswinkel

Claims (13)

1. Verfahren zur Erzeugung von in Feuerungsanlagen nutzbarem Gas aus Vergasungsgut (12) in einem Schrägbettreaktor mit zumindest diskontinuierlicher kopfseitiger Beschickung des Reaktorraums (3) mit dem Vergasungsgut (12) und unterer Ascheentnahme (7), wobei das Vergasungsgut (12) in einer geneigt verlaufenden, in ihrer Dicke in Längsrichtung des Reaktorraums (3) abnehmenden Schüttschicht (20) taktweise schwerkraftabhängig in Längsrichtung des Reaktorraums (3) verlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Einhaltung von abwechselnd aufeinanderfolgenden stationären Phasen und Vorschubphasen für das Vergasungsgut (12) das Vergasungsmittel (18) über die Länge des Reaktorraums (3) verteilt in im wesentlichen gleichen Teilmengen im Querstrom und Gegenstrom der Schüttschicht (20) zugeführt wird, während im Bereich (19) der unten liegenden Oxidationszone (21) und Schlackenzone (25) eine im Vergleich zu einer im Querstrom zugeführten Teilmenge Vergasungsmittel (18) größere Teilmenge Vergasungsmittel (18) im Gegenstrom in den Reaktorraum (3) eingeleitet wird, wobei die sich während einer stationären Phase bei dann im Gegenstrom aufwärts geführtem Vergasungsmittel (18) unter weitgehend gleichbleibend gesteuerten Vergasungsbedingungen, jedoch ständiger Dickenzunahme der Oxidationszone (21) und stetiger Abnahme der Dicke der Trocknungszone (24), der Schwelzone (23) und der Reduktionszone (22) schichtweise bildenden örtlichen Reaktionszonen in der Vorschubphase wieder zerstört bzw. umgeschichtet und die während sowie nach diesem Vermischungsvorgang in den neu gebildeten Reaktionszonen entstehenden Reaktionsgase im Reaktorraum (3) oberhalb der Schüttschicht (20) zum Prozeßgas vermischt werden, welches im Bereich oberhalb der heißesten Reaktorzonen abgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung des Vergasungsguts (12) in Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung mit variablen Taktzeiten und/oder -abständen durchgeführt wird.

3. Vorrichtung zur Erzeugung von in Feuerungsanlagen nutzbarem Gas aus Vergasungsgut (12) in einem Schrägbettreaktor mit zumindest diskontinuierlicher kopfseitiger Beschickung des unter einem Winkel (α) zur Horizontalen (2) geneigt angeordneten Reaktorraums (3) mit dem Vergasungsgut (12) und unterer Ascheentnahme (7), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) Die Neigung (α) des Reaktorraums (3) beträgt zwischen 5° und 75°, bevorzugt zwischen 5° und 30°,
• b) der das Vergasungsgut (12) tragende Reaktorboden (5, 6) ist abwechselnd in mehrere ortsfeste Abschnitte (5) und zwischen diese eingegliederte, quer zum Vergasungsgut (12) bewegliche Abschnitte (6) unterteilt;
• c) im Bereich der beweglichen Abschnitte (6) sind im wesentlichen horizontal gerichtete Zuführungen und im Bereich der unteren Ascheentnahme (7) zusätzlich vertikal gerichtete Zuführungen (19) für das Vergasungsmittel (18) vorgesehen;
• d) ein Gasabzugsstutzen (9) erstreckt sich oberhalb der Oxidationszone (21) und Schlackenzone (25) in den Bereich des Reaktorraums (3) mit den heißesten Reaktionszonen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung (α) des Reaktorraums (3) veränderbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Gewölbe ausgebildete obere Wand (11) des Reaktorraums (3) querbeweglich ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am einfüllschachtseitigen Ende der oberen Wand (11) des Reaktorraums (3) ein Schichthöhenregler (13) schwenkbar gelagert ist.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle beweglichen und unbeweglichen Wand- bzw. Bodenabschnitte (4-6) des Reaktorraums (3) mit Ausnahme der keramisch ausgebildeten Wand (11) wassergekühlt sind.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Abschnitte (6) des Reaktorbodens (5, 6) durch einzeln oder getrennt stufenweise übereinander angeordnete bewegbare Schieber gebildet sind.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfesten Abschnitte (5) des Reaktorbodens (5, 6) durch stufenweise übereinander angeordnete Roste gebildet sind.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungen für das Vergasungsmittel (18) oberhalb und/oder unterhalb und/oder seitlich der Schieber (6) vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabzugsstutzen (9) im wesentlichen horizontal angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabzugsstutzen (9) mit ggf. regelbaren Öffnungen (10) versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aschezone eine Ascheentnahme (7) mit einer Ascheaustragsschnecke (8) vorgesehen ist.