DE4206725A1 - Vergasungsanlage fuer feststoffe mit nachgeschalteter brennkammer fuer aus den feststoffen gebildeter brenngase - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vergasungsanlage für Feststoffe mit nachgeschalteter Brennkammer für aus den Feststoffen gebildeter Brenngase. Die Verga­ sungsanlage weist einen Schacht zur Trocknung, Entga­ sung und Vergasung der Feststoffe auf, die hierzu im Schacht erhitzt werden und den Schacht unter Schwer­ kraftwirkung als Feststoffschüttung durchwandern. In den Schacht wird eine unterstöchiometrische Sauerstoff­ menge so eingeführt, daß sich oberhalb eines die Fest­ stoffschüttung abstützenden Rostes ein Glutbett ausbil­ det. Unterhalb des Rostes befindet sich ein Ascheraum mit einem Ascheaustrag für sich am Boden des Ascheraums als Ascheschicht absetzende, nach Ausbildung des Brenn­ gases verbleibende Feststoffreste. Oberhalb der Asche­ schicht ist in den Ascheraum ein Brenngasrohr einge­ führt, das zum Abzug des ausgebildeten, das Glutbett oberhalb des Rostes durchdringenden Brenngases dient und das Brenngas zur nachgeschalteten Brennkammer führt, in der es unter weiterer Luftzufuhr verbrannt wird.

Vergasungsanlagen dieser Art sind bekannt. So wird in DE-PS 27 34 973 eine Anlage beschrieben, bei der zwar ein Teil des im Schacht erzeugten Brenngases unmittel­ bar unterhalb des Rostes verbrannt wird, der übrige Teil wird aber aus dem Schacht abgeführt und, wie oben angegeben, außerhalb des Schachtes verbrannt. Werden im Schacht Feststoffe mit sehr unterschiedlicher Kon­ sistenz vergast, beispielsweise Müllmischungen, so treten in vielen Fällen Probleme beim Austragen von Feststoffresten auf, die nichtvergasbar oder nur teil­ weise vergasbar sind und die wegen ihrer Größe den Rost nicht passieren können. Solche Feststoffreste verstopfen die Durchtrittsöffnungen des Rostes und führen zu Un­ regelmäßigkeiten bei der Brenngaserzeugung, was die Brenngaszusammensetzung und damit auch die gewünschte Abgasqualität am Ausgang der Brennkammer beeinflußt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vergasungsanlage mit einer hohen Anforderungen genügenden Abgasqualität zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Es wird ein Rost verwendet, der bei konstant bleibendem Durch­ trittsquerschnitt für Ascheteilchen und Brenngas solche Feststoffreste, die durch den Rost nicht hindurchfallen, kontinuierlich aus der Feststoffschüttung in den Asche­ raum austrägt. Bevorzugt wird ein Wanderrost eingesetzt, Patentanspruch 2. Ein solcher Rost bietet für Ascheteil­ chen und Brenngas insgesamt stets den gleichen Durch­ trittsquerschnitt, was für die Einstellung des Saugzu­ ges zum Abzug des Brenngases aus dem Schacht von wesent­ licher Bedeutung ist. Es wird aber zugleich auch dafür Sorge getragen, daß auf dem Rost verbleibende, für den Durchtritt durch den Rost zu grobe oder zu sperrige Feststoffreste kontinuierlich aus der Feststoffschüt­ tung ausgetragen werden. Dauerhafte Verstopfungen des Rostes treten auch wegen der stetigen Bewegung des Ro­ stes nicht auf.

Um einen gleichmäßigen Austrag aus dem Schacht insbe­ sondere bei gestrecktem rechteckigen Schachtquerschnitt zu erreichen, ist es in Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, als Rost zumindest zwei sich gegenläufig bewegende Wanderroste einzusetzen, Patentanspruch 3. Zum Austragen der Feststoffreste sind nach Patentan­ spruch 4 in Austragrichtung des Rostes gesehen jeweils Austragtaschen vorgesehen. Solche Austragtaschen ermög­ lichen zugleich eine ausreichende Abdichtung gegen un­ erwünschten Gasdurchsatz über die Austragstaschen.

Zur Unterstützung einer optimalen Feststoffvergasung und zur Erzeugung gleichmäßiger Brenngas- und Abgasqua­ lität zugleich mit dem Ziel, bei der Feststoffvergasung eine weitgehend umweltverträgliche Asche zu bilden, weist der Schacht nach Patentansprüchen 5 und 6 zumin­ dest im Rostbereich temperierbare Schachtwände zur Steuerung der Temperatur im oberhalb des Rostes durch Teilverbrennung des Feststoffes erzeugten Glutbett auf. Die Schachtwände sind mit einem Kühlmittel, insbeson­ dere Kühlwasser kühlbar. Auf diese Weise ist die Tem­ peratur im Glutbett unterhalb solcher Temperaturen zu halten, bei denen einerseits bei Durchtritt des Brenn­ gases durch das Glutbett vermehrt Schadstoffe, wie Di­ oxin, oder andererseits schädliche Ascheanteile ent­ stehen können.

Um die hohen Anforderungen an die Abgasqualitäten ein­ halten zu können, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, in der Brennkammer einen kontinuierlich betriebenen Stützbrenner einzusetzen, Patentanspruch 7. Ein solcher Stützbrenner ist auch bei Vergasungsanlagen von Vorteil, die keine Wanderroste zur kontinuierlichen Austragung von nichtpassierbaren Feststoffresten aufweisen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeich­ nung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. Die Zeichnung zeigt im einzelnen:

Fig. 1 Längsschnitt durch eine Vergasungsanlage gemäß Schnittlinie I/I nach Fig. 2;

Fig. 2 Querschnitt der Vergasungsanlage nach Fig. 1 gemäß Schnittlinie II/II;

Fig. 3 Längsschnitt eines Vergasungsschachtes mit doppeltem Wanderrost.

Die Zeichnung zeigt eine Vergasungsanlage mit einem im Querschnitt rechteckigen Schacht 1, dem der zu verga­ sende Feststoff unter Luftabschluß über eine Zellen­ radschleuse 2 zugegeben wird. Der Feststoff fällt im Schacht auf eine vom Feststoff gebildete Feststoffschüt­ tung 3 und durchwandert den Schacht in Schwerkraftrich­ tung, wobei sich der Schachtquerschnitt in Durchlauf­ richtung des Feststoffs gesehen stetig erweitert. Die Feststoffschüttung 3 wird von einem Rost abgestützt, der im Ausführungsbeispiel als Wanderrost 4 ausgebildet ist. Es handelt sich um einen Gliederrost mit Rostglie­ dern 5, die als geschlossenes Band von Antriebswalzen 6, 7 bewegt werden.

Die in den Schacht 1 eingebrachten Feststoffe werden im Schacht getrocknet, entgast und schließlich vergast, wobei oberhalb des Wanderrostes 4 mittels unterstö­ chiometrischer Sauerstoffzufuhr über zweireihig und gegeneinander versetzt angeordnete Luftzuführungsöff­ nungen 6 in der Schachtwand durch Teilverbrennung des Feststoffes ein Glutbett 9 geschaffen wird, das die Feststoffschüttung erhitzt.

Die im Glutbett 9 gebildete Asche fällt über Zwischen­ räume zwischen den Rostgliedern 5 durch den Wanderrost 4 hindurch in einen Ascheraum 10. Die Zwischenräume zwi­ schen den Rostgliedern bilden insgesamt einen konstan­ ten Durchtrittsquerschnitt für Ascheteilchen und durch das Glutbett ebenfalls hindurchtretende Brenngase. Die Antriebswalzen 6, 7, die zugleich Spann- und Umlenkrollen für den Gliederrost bilden, bewegen den Wanderrost 4 kontinuierlich, so daß von den Rostgliedern 5 solche Feststoffreste, die die Zwischenräume zwischen den Rost­ gliedern nicht passieren können, aus der untersten Schicht der Feststoffschüttung zur Schachtwand transpor­ tiert und dort über eine Austragtasche 11 ausgetragen werden. Die Austragtasche 11 ist in Bewegungsrichtung des Wanderrostes gesehen am Rostende, im Ausführungsbei­ spiel im Bereich einer der Umlenkstellen des auf den Antriebswalzen aufliegenden Wanderrostes 4 angeordnet, hier an der Umlenkstelle der Antriebswalze 7. Über die Austragtasche 11 werden die nichtpassierbaren Feststoff­ reste in den Ascheraum 10 befördert.

Nach Abwurf der Feststoffreste bewegen sich die Rast­ glieder 5 auf der dem Ascheraum 10 zugewandten Seite des Walzenrostes 4 zurück zur Antriebswalze 6 und wer­ den an dieser Stelle durch eine Umlenktasche 12 hin­ durch wieder zur Rostoberseite gehoben.

Der Ascheraum 10 ist nach unten durch einen Ascheaus­ trag 13 abgeschlossen, der im Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie die Feststoffzufuhr am Kopf des Schachtes 1 als Zellenradschleuse ausgeführt ist. Die durch den Wanderrost 4 fallende Asche und die über die Austragtasche 11 ausgetragenen Feststoffreste bilden am Boden des Ascheraumes 10 eine Ascheschicht 14, ober­ halb der ein Brenngasrohr 15 verlegt ist, über das das in der Feststoffschüttung 3 gebildete Brenngas nach unten abgesaugt wird. Zur Erzeugung des Sogs dient ein Sauggebläse, das im Ausführungsbeispiel in einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen, an einem Heizkes­ sel, der von den heißen Brenngasen aus der Brennkammer erhitzt wird, angeschlossenen Abgasstrecke eingesetzt ist. Das in der Feststoffschüttung 3 durch Entgasen und Vergasen der Feststoffe gebildete Gas strömt so im Gleichstrom mit den Feststoffen durch den Schacht 1 und wird durch das Glutbett 9 hindurch in den Asche­ raum 10 abgezogen. Beim Durchtritt durch das Glutbett werden hochmolekulare organische Gasbestandteile im Brenngas gekräckt und in niedermolekulare Kohlenwas­ serstoffe aufgespalten. Zur Steuerung der Glutbettem­ peratur ist ein Schachtwandbereich 16, der unmittelbar am und oberhalb des Wanderrostes 4 liegt, temperierbar ausgeführt. Es sind Kühltaschen 17 vorgesehen, die von Kühlwasser durchströmbar sind. Die zur Einstellung der Glutbettemperatur benötigte, in Kühlwasserleitungen 18 geführte Wassermenge wird über einen in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Temperaturfühler entsprechend geregelt.

Das in den Ascheraum 10 abgezogene Brenngas tritt in das Brenngasrohr 15 über eine das Brenngasrohr koaxial umgebende Schutzhaube 19 ein, die den Eintritt von Ascheteilchen in das Brenngasrohr weitgehend verhindert. Die Schutzhaube 19 weist auf ihrer Unterseite Gasein­ trittsschlitze 20 auf, so daß das Brenngas vor Eintritt in das Brenngasrohr 14 umgelenkt wird und auch feine Ascheteilchen im Ascheraum 10 zurückbleiben.

Das Brenngasrohr 15 mündet in einer Brennkammer 21, an der zur Verbrennung des Brenngases eine Luftleitung 22 angeschlossen ist. Die Brennkammer 21 ist mit einem Stützbrenner 23 ausgerüstet, der mit geringer Leistung kontinuierlich während des gesamten Betriebes der Brenn­ kammer mitläuft.

In Fig. 3 ist ein Vergasungsschacht 23 mit zwei gegen­ läufig angetriebenen Wanderrosten 4a, 4b dargestellt. Am Vergasungsschacht sind deshalb jeweils am Rostende Austragtaschen 11a, 11b für die auszutragenden Fest­ stoffreste angeordnet. Im übrigen ist der Vergasungs­ schacht 23 in gleicher Weise ausgebildet wie der Schacht 1 nach Fig. 1 und 2.

Alle Austragtaschen 11, 11a, 11b und auch die Umlenk­ tasche 12 sind so ausgeführt, daß sie nur von geringen Brenngasanteilen durchdrungen werden. Der wesentliche Gasanteil tritt durch den Zwischenraum zwischen den Rostgliedern 5 hindurch in den Ascheraum 10 ein.

Bei Betrieb der Vergasungsanlage mit Feststoffen, wie Holz, Kunststoffen oder ölgetränkten Materialien, wurde nicht nur eine Abgasqualität erreicht, die auch höch­ sten Anforderungen genügt, es wurden auch umweltverträg­ liche Ascheprodukte erzeugt.

Claims (7)

1. Vergasungsanlage für Feststoffe mit nachgeschalteter Brennkammer für aus den Feststoffen gebildeter Brenn­ gase, mit einem Schacht zur Trocknung, Entgasung und Vergasung der Feststoffe, die den Schacht unter Schwer­ kraftwirkung als Feststoffschüttung durchwandern, mit unterstöchiometrischer Sauerstoffzufuhr zur Ausbildung eines Glutbettes oberhalb eines die Feststoffschüttung abstützenden Rostes, mit einem unter dem Rost angeord­ neten Ascheraum für die nach Ausbildung des Brenngases verbleibenden Feststoffreste, wobei der Ascheraum einen Ascheaustrag für die sich in einer Ascheschicht am Bo­ den des Ascheraumes absetzenden Feststoffreste aufweist, und mit einem in den Ascheraum oberhalb der Ascheschicht eingeführten Brenngasrohr zum Abzug des in der Fest­ stoffschüttung beim Entgasen und Vergasen der Feststoffe ausgebildeten und das Glutbett durchdringenden Brenn­ gases und zur Zufuhr des Brenngases in die Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rost (4) verwendet wird, der bei konstant blei­ bendem Durchtrittsquerschnitt für Ascheteilchen und Brenngas solche Feststoffreste, die durch den Rost nicht hindurchfallen, kontinuierlich aus der Feststoffschüt­ tung (3) in den Ascheraum (10) austrägt.

2. Vergasungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wanderrost (4) eingesetzt ist.

3. Vergasungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei gegenläufig sich bewegende Wander­ roste (4a, 4b) eingesetzt sind.

4. Vergasungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Austragen der den Rost (4) nicht passierenden Feststoffreste in Austragrichtung des Rostes (4) gese­ hen am Rostende Austragstaschen (11, 11a, 11b) vorge­ sehen sind.

5. Vergasungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (1) zumindest im Rostbereich temperier­ bare Schachtwände aufweist.

6. Vergasungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schachtwände Kühltaschen (17) zum Einbringen eines Kühlmittels, insbesondere für Kühlwasser, aufwei­ sen.

7. Vergasungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (21) mit einem kontinuierlich be­ triebenen Stützbrenner (23) ausgerüstet ist.