EP0257019A2 - Vergasungsreaktor für die Herstellung brennbarer Gase aus Abfällen - Google Patents

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EP0257019A2
EP0257019A2 EP87890192A EP87890192A EP0257019A2 EP 0257019 A2 EP0257019 A2 EP 0257019A2 EP 87890192 A EP87890192 A EP 87890192A EP 87890192 A EP87890192 A EP 87890192A EP 0257019 A2 EP0257019 A2 EP 0257019A2
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EP
European Patent Office
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gasification reactor
feed
gasification
gases
waste
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP87890192A
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English (en)
French (fr)
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EP0257019A3 (de
Inventor
Reinhart Dipl.-Ing. Hanke
Walter Dipl.-Ing.Dr. Lugscheider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine AG
Original Assignee
Voestalpine AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0257019A2 publication Critical patent/EP0257019A2/de
Publication of EP0257019A3 publication Critical patent/EP0257019A3/de
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    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
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    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
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    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
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    • C10J3/36—Fixed grates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/20—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by treating with solids; Regenerating spent purifying masses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
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    • F23G5/0276—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using direct heating
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    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/1223—Heating the gasifier by burners

Definitions

  • the invention relates to a gasification reactor for the production of combustible gases from wastes, in which the wastes or waste fuels are supplied at one end of the feed and are charged with flames and / or flame gases from a furnace using additional fuels at a distance from the end of the feed in a combustion zone the gases formed are withdrawn from a gasification zone located between the feed end and the combustion zone.
  • Gasification reactors of the type mentioned at the outset can be used in particular for the production of combustible gases from waste which is not directly suitable for incineration.
  • the use of high-temperature gasification reactors is not readily economical for various waste materials, in particular for pre-dried sewage sludge, fuel from waste or plastic waste.
  • the invention now aims to provide a gasification reactor of the type mentioned, in which also relatively moist Waste materials can be converted economically to gases accessible for combustion, and in which flue gases from an energy generation plant can be used sensibly.
  • the gasification reactor according to the invention essentially consists in that a flue gas line is connected at the end of the task and to the combustion zone of the gasifier, via which flue gases a separate combustion chamber can be fed to the gasification reactor and that the flue gas supply is dependent on temperature measurement values, in particular a predetermined temperature profile the length of the carburetor is adjustable.
  • the return of flue gases via a flue gas line also has the advantage that a medium-temperature gasification process can be carried out particularly economically and in a manner adapted to the respective starting products within such a gasification reactor.
  • a medium-temperature gasification process can be carried out particularly economically and in a manner adapted to the respective starting products within such a gasification reactor.
  • the temperature profile and thus the position of the gasification zone in the gasification reactor can be influenced.
  • the gasification environment can be regulated accordingly by recirculating flue gases and adjusted more or less oxidizing or reducing.
  • the simultaneous return of flue gases at the end of the feed and to the combustion zone leads to Fuel preheating and drying through direct exposure to flue gas and for setting the desired temperature profile and the CO2 supply in the carburetor.
  • the gasification zone in such a gasification reactor can thus be set to the level of the device-provided discharge openings for the product gas, as a result of which a high gas yield can be achieved even with different types of waste or waste
  • the design according to the invention is such that the flue gases are fed to the gasification reactor under the pressure of a suction fan, which creates the possibility of feeding the flue gas into any zones of the gasification reactor and the desired displacement of the gasification zone to the level of the exhaust lines for the product gas of the gasification reactor.
  • the combustible gas drawn off from the gasification zone which usually has a lower calorific value than primary fuels, such as are used as additional fuels and is therefore referred to as lean gas, can also be drawn off via an induced draft fan. If such an induced draft fan is used for the extraction of the lean gases, it is essential to move the gasification zone as precisely as possible into the plane of the extraction openings in order to be able to withdraw product gas or lean gas that has been converted as far as possible.
  • the design is such that the gasification reactor is designed as a shaft gasifier, and that the exhaust line for the combustible gases is connected below the feed end and above the combustion zone, so that a particularly simple adjustment of the height of the gasification zone can be achieved.
  • a separate throttle element is advantageously switched on both in the flue gas feed line for the end of the task and in the flue gas feed line for the combustion zone, these throttle elements and thus the flue gas feed depending on a predetermined temperature profile over the length of the gasifier are adjustable.
  • the discharge line for combustible gases can advantageously be connected to the carburetor via a chimney, which connects to the carburetor via boundary walls immersed in the waste or waste fuels that have been added. In this way, indirect preheating of the waste or waste fuels can be achieved, since the hot product gases or weak gases can be drawn off adjacent to the task over the chimney.
  • a particularly good preheating and thus predrying of the waste given can be achieved in that the flue for the combustible gases surrounds the gasification reactor concentrically.
  • Such a structural design of the fume hood also allows the gas conditioning desired for the subsequent combustion in a combustion chamber to be accommodated in a space-saving manner within the fume hood in a simple manner.
  • the design according to the invention can advantageously be such that at least two feeding devices, in particular a screw conveyor, conveyor belts and / or a feed opening for lumpy waste or waste fuels, are provided.
  • a device different wastes or waste fuels of different consistency and Feed the composition simultaneously and in adjustable proportions, so that the gasification behavior can be further optimized.
  • the design is such that at least one feed device is designed for essentially horizontal infeed of waste or waste fuels and that additional feed devices run parallel to the axis of the first feed device or cross or intersect with it and that the burners on the opposite of a feed device Side of the gasification reactor are arranged.
  • the gasification reactor is designed as an essentially horizontal chamber, to which different materials can be supplied at one side end via separate conveying devices, in which case lumpy and loose material can also be applied from above under the action of gravity.
  • the transport takes place in the direction of the gasification zone and a feed device, in particular a screw conveyor or a conveyor belt, on the opposite side the burners for the additional fuels are provided on the opposite side to the horizontal chamber.
  • the lean gas or gasifier product gas is in turn drawn off at a point between burners and feed devices, it being possible for a chimney to be provided for this.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a reactor according to the invention
  • FIG. 2 and FIG. 3 modified designs for feeding loose, lumpy wastes or waste fuels
  • FIG. 4 shows a design according to FIG. 1 with a feed device which can be used, for example, for dewatered sewage sludge
  • Fig. 5 shows a modified embodiment with the chimney concentrically surrounding the reactor
  • Fig. 6 shows a training for the Loading with fuel in bale form
  • Fig. 7 shows a modified design of the device according to Fig. 6 for the additional task of lumpy fuel
  • Fig. 8 shows a further modified design corresponding to Figs. 6 and 7 with an additional feed device for fuel, for example in the form of Sewage sludge.
  • FIG. 1 shows a medium-temperature gasification reactor 1, at the end of which 2, as schematically indicated by the arrow 3, fuel can be added.
  • a discharge opening for ash is provided, which is indicated schematically by the arrow 5.
  • Additional fuel is supplied via a line 6 and combustion air via a line 7 near the foot end 4 of the gasification reactor, a combustion zone 8 being formed in the foot of the gasification reactor.
  • Gas or oil are primarily considered as additional fuels.
  • the gasification reactor 1 is filled with waste or waste fuels and, after being exposed to the flames or flame gases, the burners in the combustion zone 8 are subjected to gasification.
  • the gasification zone is indicated by 9 in the middle area of the gasification reactor 1.
  • the top zone of the gasifier represents a drying zone 10 for the material fed in. In the level of the gasification zone 9, derivatives 11 are provided for the product gas or lean gas.
  • Flue gas return lines 12 and 13 are connected near the head end 2 and the foot end 4 of the gasification reactor.
  • the supply of the flue gas via line 13 in the combustion zone primarily affects the temperature profile and changes the CO2 supply for gasification, whereas the supply of flue gas via line 12 in the drying zone 10 causes an intensive predrying of the material to be gasified.
  • throttle valves 14 and 15 are switched on, which influence the quantity of flue gas supplied.
  • the regulation of these throttle valves 14 and 15 takes place by evaluating measured values of temperature sensors schematically indicated by 16, the correct setting of the gasification zone on the level of the exhaust lines 11 for the lean gas being able to be checked by measuring the lean gas or product gas composition.
  • the gasification reactor 1 is shaft-shaped and has a dividing wall 17 for delimiting an exhaust stack 18, from which the lean gas is drawn off via the line 11.
  • the gasification reactor 1 according to FIG. 2 can be filled with loose or lumpy fuels or waste fuels or garbage, a combustion zone 8 with burners being provided at the foot end, the flames of which are indicated schematically at 19.
  • An ash collecting chamber 20 is provided below the combustion chamber, from which the ash passing through grate bars 21 can be discharged.
  • the gasification zone 9 is located just below the lower edge 22 of the vertical partition 17 of the chimney 18, so that the product gas or lean gas can exit directly into the chimney 18.
  • the lean gas rising via the partition 17 partially indirectly preheats the feed in the drying zone 10, it being possible for gas conditioning to be provided within the chimney 18, for example in the form of a bed of briquettes, in particular coke, this gas conditioning being indicated by 23.
  • the combustion chamber with the flames 19 is separated from the combustion zone 8 by grate bars 24.
  • the grate bars 21 above the ash collecting chamber 20 are provided at the foot end of the feed, and extend into the area of the Gasification zone 9, the lean gas being squeezed out into the adjacent flue 18 by the pressure of the recirculated flue gases via lines 12 and 13.
  • a suction air blower can be connected to the lean gas discharge line 11.
  • the optional gas conditioning is again indicated at 23 in FIG. 3.
  • a screw conveyor 25 is provided near the head end 2 of the reactor 1 for feeding dewatered sewage sludge or loose fuel.
  • 4 essentially corresponds to the configuration according to FIG. 3, the connection of the flue gas line 12 at the head end of the reactor being put in place of the task for waste fuels in the configuration according to FIG.
  • the exhaust chimney 18 concentrically surrounds the shaft-shaped gasification reactor.
  • the product gases withdrawn from the gasification zone 9 thus coat the outer walls of the gasification reactor 1 completely, so that the preheated material is preheated indirectly.
  • an additional concentric combustion chamber 26 is provided and a plurality of burners can be supplied with fuels or combustion air via the feed lines 6 and 7.
  • combustion air can also be introduced into the ash collecting chamber 20, which can get into the combustion zone 8 between the grate bars 21.
  • the flue gas is in turn introduced via lines 12 and 13 both at the head end and into the combustion zone, so that the desired temperature profile can be set.
  • the 6 has a push-in device 27 for fuel in the form of a bale connected to the side of the gasification reactor 1.
  • the supply of Additional fuels or combustion air via the lines 6 and 7 take place at the opposite end and the combustion chamber 28 formed in this area has a vaulted shape in order to promote the heat transfer by radiation.
  • the lean gas outlet is in turn arranged between combustion chamber 28 and task 27 and is designated by line 11.
  • flue gas is introduced via line 13 into the ash chamber 20 and thus into the combustion zone, the flue gas supply near the end of the task being additionally ensured through line 12.
  • the fuel is supplied in the form of a bale, a bale of this type being designated, for example, by 29.
  • the impact can be discontinuous and controlled according to the burnup or the gasification.
  • the configuration according to FIG. 7 is suitable.
  • the additional feed opening 30 for the feed of such loose, lumpy waste fuel or dewatered sewage sludge is adjacent to the injection device 27 for fuel in the form of a bale, and the lean gas is extracted between the combustion chamber 28 and the preceding feed opening.
  • the preheating zone 10 is located adjacent to the feed openings and in this case 2 flue gas return lines 12 are arranged after the respective feed ends.
  • the additional introduction of flue gas into the combustion zone 8 takes place in turn by introducing flue gas via the line 13 into the ash chamber 20, the flue gas being able to pass between the grate bars 21 and entering the combustion zone 8.
  • a conveyor device which is formed by a screw 25, can be arranged above the feed for fuel in bale form, in order to introduce, for example, pre-dewatered sewage sludge.
  • the flue gas supply to the ends of the feed takes place here via the lines 12, the flue gas return line 13 in turn opening into the ash collecting chamber 20 and reaching the combustion zone 8 between the grate bars 21.
  • the gasification zone 9 is in turn arranged between the combustion zone 8 and the preheating zone 10.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergasungsreaktor (1), welcher insbesondere für die Durchführung einer Mitteltemperaturvergasung bei Temperaturen zwischen 500 und 1200°C geeignet ist. Dem Vergasungsreaktor (1) werden an seinem Aufgabeende (2) Abfälle bzw. Abfallbrennstoffe zugesetzt. An dem dem Aufgabeende (2) gegenüberliegenden Ende (4) sind Brenner für Zusatzbrennstoffe vorgesehen. Zwischen dem Aufgabeende und der den Brennern benachbarten Verbrennungszone (8) ist eine Schwachgasabzugsleitung (11) angeordnet. Nahe dem Aufgabeende und im Bereich der Trocknungszone (10) mündet ebenso wie in die Verbrennungszone (8) eine Rauchgasrückführungsleitung (12 bzw. 13), wodurch die Ebene der Vergasungszone (9), an welche die Schwachgasabzugsleitung angeschlossen ist, beeinflußt werden kann.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Vergasungsreaktor für die Herstellung brennbarer Gase aus Abfällen, bei welchen die Abfälle bzw. Abfallbrennstoffe an einem Aufgabeende zugeführt und in Abstand von dem Aufgabeende in einer Verbrennungszone mit Flammen und/oder Flammgasen einer Feuerung unter Ver­wendung von Zusatzbrennstoffen beaufschlagt werden und die gebildeten Gase aus einer zwischen Aufgabeende und Ver­brennungszone gelegenen Vergasungszone abgezogen werden. Vergasungsreaktoren der eingangs genannten Art sind insbe­sondere für die Herstellung von brennbaren Gasen aus nicht unmittelbar zur Verbrennung geeigneten Abfällen verwendbar. Besonders bei Abfällen, deren Verbrennung unmittelbar zu einer großen Schadstoffbelastung der Umwelt führen würde, haben solche Vergasungsreaktoren den Vorteil, daß ein Großteil der in den Abfällen enthaltenen Schadstoffe mit der Schlacke bzw. Asche ausgetragen werden kann und nicht in die Brennkammer einer Energieerzeugungsanlage gelangt. Aus der AT-PS 379 618 ist es bereits bekannt, derartige Vergasungs­reaktoren mit hoher Temperatur zur gleichzeitigen Entsorgung von schwermetallhältigen Abfällen einzusetzen.
  • Bei den bisher bekannten Einrichtungen zur Energieerzeugung unter Verwendung von Gasen aus Vergasungsreaktoren zur Herstellung von brennbaren Gasen aus Abfällen wird ein Teil der in den Rauchgasen der Brennkammer für die Energiever­sorgung enthaltenen Energie ungenutzt gelassen.
  • Für verschiedene Abfallstoffe, insbesondere für vorge­trockneten Klärschlamm, Brennstoff aus Müll oder Kunststoff­abfälle ist die Verwendung von Hochtemperaturvergasungs­reaktoren nicht ohne weiteres wirtschaftlich. Die Erfindung zielt nun darauf ab, einen Vergasungsreaktor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem auch relativ feuchte Abfallstoffe wirtschaftlich zu einer Verbrennung zugänglichen Gasen umgesetzt werden können, und bei welchem Rauchgase aus einer Energieerzeugungsanlage sinnvoll verwendet werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht der erfindungs­gemäße Vergasungsreaktor im wesentlichen darin, daß am Aufgabeende und an die Verbrennungszone des Vergasers je eine Rauchgasleitung angeschlossen ist über welche Rauchgase einer gesonderten Brennkammer dem Vergasungsreaktor zuführbar sind und daß die Rauchgaszuführung in Abhängigkeit von Temperatur­meßwerten, insbesondere einem vorgegebenen Temperaturprofil über die Länge des Vergasers regelbar ist. Dadurch, daß an einen darartigen Vergasungsreaktor Rauchgasleitungen ange­schlossen werden, eignet sich der Vergasungsreaktor zwar nur mehr bedingt für die Erzielung hoher Temperaturen. Für eine Mitteltemperaturvergasung bei Temperaturen zwischen 500 und 1200 °C, bei welcher ein Großteil der anfallenden Abfall­stoffe und insbesondere auch vorgetrockneter Klärschlamm in sinnvoller Weise für Gaserzeugung eingesetzt werden kann, hat aber ein derartiger Reaktor den wesentlichen Vorteil, daß die rückgeführten Rauchgase, welche unter Druck dem Vergasungs­reaktor rückgeführt werden können, zusätzlichen Wasserdampf für die Vergasung des zu vergasenden Brennstoffes liefert und gleichzeitig die entsprechende Vorwärmung für die Vergasung ermöglicht. Die Rückführung von Rauchgasen über eine Rauch­gasleitung hat darüberhinaus den Vorzug, daß innerhalb eines derartigen Vergasungsreaktors ein Mitteltemperaturver­gasungsverfahren besonders wirtschaftlich und den jeweiligen Ausgangsprodukten angepaßt durchgeführt werden kann. Durch die Rückführung eines Teilstromes der Rauchgase in die Verbrennungszone kann das Temperaturprofil und damit die Lage der Vergasungszone im Vergasungsreaktor beeinflußt werden. Ebenso läßt sich das Vergasungsmilieu durch Rückführung von Rauchgasen entsprechend regeln und mehr oder minder oxidierend oder reduzierend einstellen. Die gleichzeitige Rückführung von Rauchgasen am Aufgabeende und an die Ver­brennungszone führt auf diese Weise zum einen zur Brennstoffvorwärmung und -trocknung durch direkte Beaufschlagung mit Rauchgas und zur Einstellung des gewünschten Temperaturprofils sowie des CO₂-Angebotes in dem Vergaser. Insgesamt läßt sich dadurch die Vergasungszone in einem derartigen Vergasungsreaktor auf die Ebene der apparativ vorgesehenen Abzugsöffnungen für das Produktgas einstellen, wodurch eine hohe Gasausbeute auch bei unterschiedlicher Beschaffenheit der aufgegebenen Abfälle bzw. Abfallbrennstoffe erzielt werden kann.
  • Mit Vorteil ist die Ausbildung erfindungsgemäß so getroffen, daß die Rauchgase dem Vergasungsreaktor unter dem Druck eines Saugzugventilators zugeführt sind, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, das Rauchgas in beliebige Zonen des Ver­gasungsreaktors einzuspeisen und die gewünschte Verschiebung der Vergasungszone auf die Höhe der Abzugsleitungen für das Produktgas des Vergasungsreaktors zu bewirken.
  • Mit Vorteil ist auch das aus der Vergasungszone abgezogene brennbare Gas, welches üblicherweise einen geringeren Heiz­wert aufweist als Primärbrennstoffe, wie sie als Zusatz­brennstoffe eingesetzt werden und aus diesem Grunde als Schwachgas bezeichnet wird, über eine Saugzugventilator abziehbar. Wenn ein derartiger Saugzugventilator für den Abzug der Schwachgase eingesetzt wird, ist es von wesentlicher Bedeutung, die Vergasungszone möglichst exakt in die Ebene der Abzugsöffnungen zu verschieben, um möglichst weitgehend umgesetztes Produktgas bzw. Schwachgas abziehen zu können.
  • Mit Vorteil ist die Ausbildung so getroffen, daß der Ver­gasungsreaktor als Schachtvergaser ausgebildet ist, und daß die Abzugsleitung für die brennbaren Gase unterhalb des Aufgabeendes und oberhalb der Verbrennungszone angeschlossen ist, wodurch sich eine besonders einfache Einstellung der Höhe der Vergasungszone erzielen läßt. Um diese Einstellbarkeit der Ebene der Vergasungszone zu verbessern, ist mit Vorteil sowohl in die Rauchgaszuführungsleitung für das Aufgabeende als auch in die Rauchgaszuführungsleitung für die Verbrennungszone jeweils ein gesondertes Drosselorgan eingeschaltet, wobei diese Drosselorgane und damit die Rauchgaszuführung in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Temperaturprofil über die Länge des Vergasers, regelbar sind.
  • Die Abzugsleitung für brennbare Gase kann mit Vorteil über einen Kamin an den Vergaser anschließbar sein, welcher über in die aufgegebenen Abfälle oder Abfallbrennstoffe ein­tauchende Begrenzungswände an den Vergaser anschließt. Auf diese Weise kann eine indirekte Vorwärmung der aufgegebenen Abfälle bzw. Abfallbrennstoffe erzielt werden, da die heißen Produktgase bzw. Schwachgase der Aufgabe benachbart über den Kamin abgezogen werden können.
  • Eine besonders gute Vorwärmung und damit Vortrocknung der aufgegebenen Abfälle läßt sich dadurch erzielen, daß der Abzugskamin für die brennbaren Gase den Vergasungsreaktor konzentrisch umgibt.
  • Eine derartige konstruktive Ausgestaltung des Abzugskamines erlaubt es auch in einfacher Weise die für die nachfolgende Verbrennung in einer Brennkammer gewünschte Gaskondition­ierung in platzsparender Weise innerhalb des Abzugskamines unterzubringen.
  • Für die gleichzeitige Aufgabe unterschiedlicher Abfälle bzw. Abfallbrennstoffe kann die erfindungsgemäße Ausbildung mit Vorteil so getroffen sein, daß wenigstens zwei Aufgabeein­richtungen, insbesondere eine Förderschnecke, Förderbänder und/oder eine Aufgabeöffnung für stückige Abfälle bzw. Abfallbrennstoffe, vorgesehen sind. Mit einer derartigen Einrichtung lassen sich unterschiedliche Abfälle bzw. Abfallbrennstoffe verschiedener Konsistenz und Zusammensetzung gleichzeitig und in einstellbaren Mengenverhältnissen zuführen, so daß das Vergasungsverhalten weiter optimiert werden kann. Mit Vorteil ist hiebei die Ausbildung so getroffen, daß wenigstens eine Aufgabeeinrichtung für im wesentlichen horizontalen Einstoß von Abfall bzw. Abfallbrennstoffen ausgebildet ist und daß zusätzliche Aufgabeeinrichtungen parallel zur Achse der ersten Aufgabeeinrichtung oder diese kreuzend oder schneidend münden und daß die Brenner an der einer Aufgabeeinrichtung gegenüberliegenden Seite des Vergasungsreaktors angeordnet sind. Bei einer derartigen Ausbildung ist der Vergasungsreaktor als im wesentlichen horizontale Kammer ausgebildet, welchem an einem seitlichen Ende unterschiedliche Materialien über gesonderte Fördereinrichtungen zugeführt werden können, wobei zusätzlich stückiges und loses Material unter Einwirkung der Schwerkraft von oben aufgebracht werden kann. Der Transport erfolgt hiebei in Richtung zur Vergasungszone und einer Aufgabeein­richtung, insbesondere einer Förderschnecke oder einem Förderband, gegenüberliegend sind an der gegenüberliegenden Seite zur horizontalen Kammer die Brenner für die Zusatz­brennstoffe vorgesehen. Das Schwachgas bzw. Vergaser­produktgas wird wiederum an einer Stelle zwischen Brennern und Aufgabeeinrichtungen abgezogen, wobei hiefür ein Kamin vorgesehen sein kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Reaktor, Fig. 2 und Fig. 3 abge­wandelte Ausbildungen für die Aufgabe von losen, stückigen Abfällen bzw. Abfallbrennstoffen, Fig. 4 eine Ausbildung nach Fig. 1 mit einer Aufgabevorrichtung, welche beispielsweise für entwässerten Klärschlamm verwendbar ist, Fig. 5 eine abgewandelte Ausführung mit den Reaktor konzentrisch um­gebendem Abzugskamin, Fig. 6 eine Ausbildung für die Beschickung mit Brennstoff in Ballenform, Fig. 7 eine abge­wandelte Ausbildung der Einrichtung nach Fig. 6 für die zusätzliche Aufgabe stückigen Brennstoffes und Fig. 8 eine weitere abgewandelte Ausbildung entsprechend den Fig. 6 und 7 mit einer zusätzlichen Aufgabeeinrichtung für Brennstoff, beispielsweise in Form von Klärschlamm.
  • In Fig. 1 ist ein Mitteltemperaturvergasungsreaktor 1 dar­gestellt, an dessen Aufgabeende 2 wie durch den Pfeil 3 schematisch angedeutet, Brennstoff aufgegeben werden kann.
  • Am Fußende 4 des Vergasungsreaktors 1 ist eine Austrags­öffnung für Asche vorgesehen, welche schematisch durch den Pfeil 5 angedeutet ist. Nahe dem Fußende 4 des Vergasungs­reaktors wird Zusatzbrennstoff über eine Leitung 6 und Verbrennungsluft über eine Leitung 7 zugeführt, wobei im Fuß des Vergasungsreaktors eine Verbrennungszone 8 ausgebildet wird. Als Zusatzbrennstoff kommt in erster Linie Gas oder Öl in Betracht. Der Vergasungsreaktor 1 wird mit Abfällen oder Abfallbrennstoffen gefüllt, und nach Beaufschlagung mit den Flammen oder Flammgasen der Brenner in der Verbrennungszone 8 einer Vergasung unterworfen. Die Vergasungszone ist hiebei mit 9 im mittleren Bereich des Vergasungsreaktors 1 ange­deutet. Die Kopfzone des Vergasers stellt eine Trocknungszone 10 für das aufgegebene Material dar. In der Ebene der Ver­gasungszone 9 sind Ableitungen 11 für das Produktgas bzw. Schwachgas vorgesehen.
  • Nahe dem Kopfende 2 und dem Fußende 4 des Vergasungsreaktors sind Rauchgasrückführungsleitungen 12 und 13 angeschlossen. Die Zuführung des Rauchgases über die Leitung 13 in die Verbrennungszone beeinflußt in erster Linie das Temperatur­profil und verändert das CO₂-Angebot für die Vergasung, wohingegen die Zuführung des Rauchgases über die Leitung 12 in der Trocknungszone 10 eine intensive Vortrocknung des zu vergasenden Materials bewirkt. In die Zuführungsleitungen 12 und 13 für die Rauchgase sind Drosselventile 14 und 15 eingeschaltet, welche die zugeführte Rauchgasmenge beein­flussen. Die Regelung dieser Drosselventile 14 und 15 erfolgt unter Auswertung von Meßwerten von schematisch mit 16 ange­deuteten Temperaturfühlern, wobei die richtige Einstellung der Vergasungszone auf die Ebene der Abzugsleitungen 11 für das Schwachgas durch Messung das Schwachgas- bzw. Produktgaszusammensetzung überprüft werden kann.
  • Bei der Darstellung nach Fig. 2 ist der Vergasungsreaktor 1 schachtförmig ausgebildet und weist eine Trennwand 17 zur Begrenzung eines Abzugskamines 18 auf, aus welchem das Schwachgas über die Leitung 11 abgezogen wird. Der Vergasungsreaktor 1 nach Fig. 2 kann mit losen bzw. stückigen Brennstoffen bzw. Abfallbrennstoffen oder Müll gefüllt werden, wobei am Fußende eine Verbrennungszone 8 mit Brennern vorgesehen ist, deren Flammen schematisch mit 19 angedeutet sind. Unterhalb der Brennkammer ist eine Aschensammelkammer 20 vorgesehen, aus welcher die durch Roststäbe 21 hindurch­tretende Asche ausgetragen werden kann. Die Vergasungszone 9 liegt knapp unterhalb der Unterkante 22 der vertikalen Trennwand 17 des Kamins 18, so daß das Produktgas bzw. Schwachgas unmittelbar in den Kamin 18 austreten kann. Das über die Trennwand 17 aufsteigende Schwachgas wärmt hiebei teilweise indirekt die Beschickung in der Trocknungszone 10 vor, wobei innerhalb des Kamins 18 eine Gaskonditionierung beispielsweise in Form einer Schüttung von Briketts, ins­besondere Koks, vorgesehen sein kann, wobei diese Gas­konditionierung mit 23 angedeutet ist.
  • Bei der Ausbildung nach Fig. 3 welche gleichfalls für losen und stückigen Brennstoff bzw. Abfallbrennstoff geeignet ist, ist die Brennkammer mit den Flammen 19 durch Roststäbe 24 von der Verbrennungszone 8 getrennt. Die Roststäbe 21 oberhalb der Aschesammelkammer 20 sind am Fußende der Beschickung vorgesehen, und erstrecken sich bis in den Bereich der Vergasungszone 9, wobei durch den Druck der rückgeführten Rauchgase über die Leitungen 12 und 13 das Schwachgas in den benachbarten Abzugskamin 18 ausgepreßt wird. Zusätzlich kann an die Schwachgasabzugsleitung 11 ein Saugluftgebläse ange­schlossen sein. In Fig. 3 ist die fakultativ vorgesehene Gaskonditionierung wiederum mit 23 angedeutet.
  • Bei der Ausbildung nach Fig. 4 ist nahe dem Kopfende 2 des Reaktors 1 eine Förderschnecke 25 für die Aufgabe von ent­wässertem Klärschlamm bzw. von losem Brennstoff vorgesehen. Im übrigen entspricht die Ausbildung nach Fig. 4 im wesent­lichen der Ausbildung nach Fig. 3, wobei hier der Anschluß der Rauchgasleitung 12 am Kopfende des Reaktors an die Stelle der Aufgabe für Abfallbrennstoffe bei der Ausbildung nach Fig.3 gelegt ist.
  • Bei der Ausbildung nach Fig. 5 umgibt der Abzugskamin 18 den schachtförmig ausgebildeten Vergasungsreaktor konzentrisch. Die aus der Vergasungszone 9 abgezogenen Produktgase bestreichen somit die Außenwände des Vergasungsreaktors 1 vollständig, so daß eine intensive Vorwärmung des aufge­gebenen Materials auf indirektem Wege erfolgt. Bei der Ausbildung nach Fig. 5 ist eine zusätzliche konzentrische Brennkammer 26 vorgesehen und es kann eine Mehrzahl von Brennern über die Zuführungsleitungen 6 und 7 mit Brenn­stoffen bzw. Verbrennungsluft versorgt werden. Zusätzlich kann Verbrennungsluft auch in die Aschesammelkammer 20 eingeleitet werden, welche zwischen den Roststäben 21 in die Verbrennungszone 8 gelangen kann. Das Rauchgas wird wiederum über die Leitungen 12 und 13 sowohl am Kopfende als auch in die Verbrennungszone eingeleitet, so daß sich das gewünschte Temperaturprofil einstellen läßt.
  • Die Ausbildung nach Fig. 6 weist eine an den Vergasungs­reaktor 1 seitlich angeschlossene Einstoßvorrichtung 27 für Brennstoff in Ballenform auf. Die Zufuhr von Zusatzbrennstoffen bzw. von Verbrennungsluft über die Leitungen 6 und 7 erfolgt am gegenüberliegenden Ende und die in diesem Bereich ausgebildete Brennkammer 28 weist eine Gewölbeform auf, um den Wärmeübergang durch Strahlung zu begünstigen. Der Schwachgasabzug ist wiederum zwischen Brennkammer 28 und Aufgabe 27 angeordnet und durch die Leitung 11 bezeichnet. Rauchgas wird bei dieser Ausbildung über die Leitung 13 in die Aschenkammer 20 und damit in die Verbrennungszone eingebracht, wobei zusätzlich die Rauchgaszuführung nahe dem Aufgabeende wiederum durch die Leitung 12 sichergestellt ist. Der Brennstoff wird bei derartigen Ausbildungen in Ballenform zugeführt, wobei ein derartiger Ballen beispielsweise mit 29 bezeichnet ist. Der Einstoß kann diskontinuierlich erfolgen und entsprechend dem Abbrand bzw. der Vergasung gesteuert werden.
  • Für die zusätzliche Beschickung einer derartigen Einrichtung nach Fig. 6 mit losem, stückigem Material oder entwässertem Klärschlamm ist die Ausbildung nach Fig. 7 geeignet. Die zusätzliche Aufgabeöffnung 30 für die Aufgabe derartigen losen, stückigen Abfallbrennstoffes oder entwässerten Klär­schlamms befindet sich der Einstoßvorrichtung 27 für Brenn­stoff in Ballenform benachbart und der Abzug von Schwachgas erfolgt zwischen der Brennkammer 28 und der vorangehenden Aufgabeöffnung. Den Aufgabeöffnungen benachbart befindet sich jeweils die Vorwärmzone 10 und es sind in diesem Falle 2 Rauchgasrückführungsleitungen 12 nach den jeweiligen Auf­gabeenden angeordnet. Die zusätzliche Einführung von Rauchgas in die Verbrennungszone 8 erfolgt wiederum durch Einleiten von Rauchgas über die Leitung 13 in die Aschekammer 20, wobei das Rauchgas zwischen den Roststäben 21 durchtreten kann und in die Verbrennungszone 8 gelangt.
  • Alternativ zu der Ausbildung nach Fig. 7, bei welcher neben der Zuführung von Brennstoff in Ballenform in erster Linie stückiges Gut aufgegeben werden kann, kann gemäß der Ausbildung nach Fig. 8 oberhalb der Zuführung für Brennstoff in Ballenform wiederum eine Fördereinrichtung, welche von einer Schnecke 25 gebildet ist, angeordnet sein, um beispielsweise vorentwässerten Klärschlamm einzubringen. Die Rauchgaszuführung zu den Aufgabeenden erfolgt hier über die Leitungen 12, wobei die Rauchgasrückführungsleitung 13 wiederum in die Aschesammelkammer 20 mündet und zwischen den Roststäben 21 in die Verbrennungszone 8 gelangt. Die Vergasungszone 9 ist wiederum zwischen der Verbrennungszone 8 und der Vorwärmzone 10 angeordnet.

Claims (10)

1. Vergasungsreaktor für die Herstellung brennbarer Gase aus Abfällen, bei welchem die Abfälle bzw. Abfallbrennstoffe an einem Aufgabeende zugeführt und in Abstand von dem Auf­gabeende in einer Verbrennungszone mit Flammen und/oder Flammgasen einer Feuerung unter Verwendung von Zusatz­brennstoffen beaufschlagt werden und die gebildeten Gase aus einer zwischen Aufgabeende und Verbrennungszone gelegenen Vergasungszone abgezogen werden, wobei Abgase einer ge­sonderten Brennkammer im Bereich der Verbrennungszone in den Reaktor zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß am Aufgabeende (2; 27, 30) und an die Verbrennungszone (8) des Vergasers (1) je eine Rauchgasleitung (12,13) angeschlossen ist, über welche Rauchgase einer gesonderten Brennkammer dem Vergasungsreaktor (1) zuführbar sind und daß die Rauchgas­zuführung in Abhängigkeit von Temperaturmeßwerten, insbe­sondere einem vorgegebenen Temperaturprofil über die Länge des Vergasers regelbar ist.
2. Vergasungsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgase dem Vergasungsreaktor (1) unter dem Druck eines Saugzugventilators zugeführt sind.
3. Vergasungsreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß die aus der Vergasungszone (9) abgezogenen brennbaren Gase über einen Saugzugventilator abziehbar sind.
4. Vergasungsreaktor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergasungsreaktor als Schachtvergaser ausgebildet ist und daß die Abzugsleitung (11) für die brennbaren Gase unterhalb des Aufgabeendes (2) und oberhalb der Verbrennungszone (8) angeschlossen ist. (Fig. 5)
5. Vergasungsreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauchgaszuführungsleitung (12,13) für das Aufgabeende (2) und die Verbrennungszone (8) gesonderte Drosselorgane (14, 15) aufweisen.
6. Vergasungsreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsleitung (11) für brennbare Gase über einen Kamin (18) an den Vergaser (1) angeschlossen ist, welcher über in die aufgegebenen Abfälle oder Abfallbrennstoffe eintauchende Begrenzungswände (17) an den Vergaser anschließt (Fig. 2)
7. Vergasungsreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugskamin (18) für die brennbaren Gase dem Ver­gasungsreaktor konzentrisch umgibt. (Fig. 5)
8. Vergasungsreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Abzugskamines (18) eine Gaskonditionierungsstufe (23) angeordnet ist.
9. Vergasungsreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Aufgabeein­richtungen, insbesondere eine Förderschnecke (25), Förder­bänder und/oder eine Aufgabeöffnung (30) für stückige Abfälle bzw. Abfallbrennstoffe vorgesehen sind.
10. Vergasungsreaktor nach Anspruch 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß wenigstens eine Aufgabeeinrichtung (27) für im wesentlichen horizontalen Einstoß von Abfall bzw. Abfall­brennstoffen ausgebildet ist und daß zusätzliche Aufgabe­einrichtungen (25, 30) parallel zur Achse der ersten Auf­gabeeinrichtung oder diese kreuzend oder schneidend münden und daß die Brenner an der einer Aufgabeeinrichtung gegenüberliegenden Seite des Vergasungsreaktor (1) angeordnet sind. (Fig. 7,8)
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