EP1447438A1 - Vierzug-Vergasung - Google Patents

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EP1447438A1
EP1447438A1 EP03002689A EP03002689A EP1447438A1 EP 1447438 A1 EP1447438 A1 EP 1447438A1 EP 03002689 A EP03002689 A EP 03002689A EP 03002689 A EP03002689 A EP 03002689A EP 1447438 A1 EP1447438 A1 EP 1447438A1
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EP
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coke
gasification
screw
air
gas
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Rüdiger Graf Von Görtz
Ulrich Finger
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Von Gortz & Finger Techn Entwicklungs Gesmbh
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/26—Biowaste

Definitions

  • the invention relates to a four-pass carburetor in the Biomass or similar materials with a lack of oxygen be gassed. This gas can be used for the operation of Internal combustion engines or gas burners are used.
  • the present invention relates to a four-pass carburetor in which the entire gasification process takes place in four passes.
  • Train 1 The material to be gasified is located in the material supply container 3.
  • a screw conveyor 5 which is located inside the gasification channel the material from the hopper 3, is transported into the hopper. 6
  • the drive for this 4 is infinitely variable, since the transport speed depends on the structure and the moisture of the material to be gasified. Due to the high temperature above the gasification channel, the material is heated at temperatures around 1000 ° Celsius. The material is dried, the rapidly volatile gases escape and pre-pyrolyzing takes place. At the end of the screw conveyor 5 , the material falls into the filling shaft 6.
  • Train 2 There is a transport spiral 9 in the depression of the gasification channel . This transport spiral transports the pre-pyrolyzed material from the filling shaft 6 to the ash discharge nozzle 11. At various points 24 , preheated gasification air is supplied so that on the way from the filling shaft 6 to the ash discharge 11 . the entire material is gasified and at the end of the gasification duct, outgassed material is produced in the form of ash.
  • Train 3 At the end of the gasification channel, the gas collects and flows into the hot gas pipe 12. In this pipe, the gas reaches the gas shaft 13 in the absence of oxygen and flows via the stand pipe 14 into the coke screw.
  • item 12 a short spiral, which is located in the hot gas pipe, is driven via the same chain drive. This short spiral has the task of transporting back the dust particles or suspended matter entrained in the gas and at the same time the gas is to be swirled by the shape of the spiral.
  • the hot gas tube 12 has the task of giving the gas a longer dwell time so that the thermal conversion process can be carried out with the addition of externally supplied heat.
  • Train 4 The gas flows from the hot gas pipe 12 , into the gas shaft 13 and then through the standpipe 14, into the coke screw.
  • this coke screw which is double-walled and is cooled from the outside by the gasification air, the gas flows from the inlet connection 14 to the coke tank 16.
  • the gas Within this coke screw, the gas is cooled and cleaned by the coke in a countercurrent process. The gas then collects in the coke container 16 and is sucked off by the suction draft 17 and blown to the point of use.
  • the gasification duct is heated to approximately 200 ° Celsius by means of a pilot burner 7 .
  • industrial coke is fed through the coke screw 15 into the filling shaft 6 .
  • the check valve 21 is opened by the coke screw 15 , driven by the motor 20 .
  • the coke entered in connection with the heat of the pilot burner quickly generates a process temperature of over 500 ° Celsius.
  • gasification material is continuously added to the filling shaft 6 by the material screw 5 , driven by the motor 4 .
  • the entire system is operated with an excess of oxygen until the gasification temperature of approx. 1000 ° Celsius is reached. This control takes place via the side channel compressor 22.
  • the side channel compressor 22 sucks in the room air or oxygen-enriched air and presses it into the piping system 23 .
  • the air enters the gap in the double-walled coke screw 15 and flows through this gap, which is provided with hospital-shaped air baffles, up to the starting point 23. This ensures that the coke, which is intended to cool the gas, is cooled from the outside to reach a hot gasification air at the same time. After the hot gasification air has escaped from the annular gap of the coke screw, the hot air is conducted in an insulated pipe 23 to the individual injection points.
  • the object of the invention is a fully automatic operation of the four-pass carburetor.
  • a level indicator 1 is installed in the material storage container.
  • a transport screw is switched which conveys material into the container 3 via the opened pinch valve 2 .
  • the amount of material is determined by the continuously variable drive motor 4 .
  • the drive motor 20 for the coke screw runs only at intervals in order to transport hot coke loaded in cycles through the non-return flap 21 into the filling shaft 6 .
  • the intervals for the cycle times of the coke screw depend on the outflow temperature of the gas from the coke container 16. Also in this container, a level indicator is installed which controls the transport screw for the coke when necessary and at the same time the pinch valve 19 is opened.
  • the entire four-pass carburetor has high temperatures of up to 1000 ° Celsius, the entire gasification duct is covered with high-quality insulation 29 .
  • the entire carburettor unit can be mounted on a base frame and, thanks to its narrow, long and low shape, forms an inexpensive installation option in rooms.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vergasen von Biomasse oder ähnlichen Materialien, wobei das zu vergasende Material in einer innenliegenden Rohrschnecke vorpyrolysiert wird. Das erzeugte Gas wird anschliessend in einem ebenfalls innenliegendem Heissgasrohr nachvergast und dann in einer aussenliegenden, luftgekühlten, doppelwandigen Koksschnecke gekühlt und gereinigt. Die gesamte Vorrichtung kann im vollautomatischen Betrieb laufen und stellt eine neue Möglichkeit, zur Erzeugung von regenerativer Energie dar. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vierzug-Vergaser in dem Biomasse oder ähnliche Materialien unter Sauerstoffmangel vergast werden. Dieses Gas kann für den Betrieb von Brennkraftmotoren oder Gasbrennern eingesetzt werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Vierzug-Vergaser in dem der gesamte Vergasungsprozess in vier Zügen abläuft.
Zug 1: Das zu vergasende Material befindet sich in dem Materialvorratsbehälter 3. Mittels einer Transportschnecke 5, die sich innerhalb des Vergasungskanals befindet wird das Material von dem Vorratsbehälter 3, in den Füllschacht 6, transportiert. Der Antrieb hierfür 4, ist stufenlos regelbar, da sich die Transportgeschwindigkeit nach der Struktur und der Feuchte des zu vergasenden Materials regelt. Durch die hohe Temperatur oberhalb des Vergasungskanals wird das Material bei Temperaturen um 1000° Celsius erhitzt. Dabei wird das Material getrocknet, es entweichen die schnellflüchtigen Gase und es erfolgt eine Vorpyrolysation. Am Ende der Transportschnecke 5, fällt das Material in den Füllschacht 6.
Zug 2: In der Mulde des Vergasungskanals befindet sich eine Transportspirale 9. Diese Transportspirale befördert das vorpyrolysierte Material vom Füllschacht 6, zum Ascheaustragsstutzen 11. An verschiedenen Punkten 24 wird vorgeheizte Vergasungsluft zugeführt, so dass auf dem Wege vom Füllschacht 6, zum Ascheaustrag 11, das gesamte Material vergast wird und am Ende des Vergasungskanals, ausgegastes Material in Form von Asche anfällt.
Zug 3: Am Ende des Vergasungskanal sammelt sich das Gas und strömt in das Heissgasrohr 12. In diesem Rohr gelangt das Gas unter Sauerstoffausschluss zum Gasschacht 13 und strömt über das Standrohr 14, in die Koksschnecke. Wie aus der Fig. 3, Pos. 12 zu erkennen ist, wird eine kurze Spirale, die sich in dem Heissgasrohr befindet, über den gleichen Kettentrieb angetrieben. Diese kurze Spirale hat die Aufgabe, die von dem Gas mitgerissenen Staubpartikel oder Schwebstoffe, wieder zurück zu transportieren und gleichzeitig soll durch die Form der Spirale eine Verwirbelung des Gases erzeugt werden. Das Heissgasrohr 12 hat die Aufgabe dem Gas eine längere Verweilzeit zu geben, damit der thermische Umsetzungsprozess unter Zugabe von extern zugeführter Hitze erfolgen kann.
Zug 4: Das Gas strömt aus dem Heissgasrohr 12, in den Gasschacht 13 und anschliessend durch das Standrohr 14, in die Koksschnecke. In dieser Koksschnecke, die doppelwandig ist und von aussen durch die Vergasungsluft gekühlt wird, strömt das Gas vom Eingangsstutzen 14, zum Koksbehälter 16. Innerhalb dieser Koksschnecke wird das Gas im Gegenstromverfahren von dem Koks abgekühlt und gereinigt. Das Gas sammelt sich dann im Koksbehälter 16 und wird von dem Saugzug 17 abgesaugt und zur Verwendungsstelle geblasen.
Funktionsbeschreibung
Mittels eines Zündbrenners 7, wird der Vergasungskanal auf ca. 200° Celsius aufgeheizt. Danach wird Industriekoks durch die Koksschnecke 15, in den Füllschacht 6 eingegeben. Dabei wird von der Koksschnecke 15, angetrieben durch den Motor 20, die Rückschlagklappe 21 geöffnet. Der eingegebene Koks in Verbindung mit der Hitze des Zündbrenners, erzeugt schnell eine Prozesstemperatur von über 500° Celsius. Nach erreichen dieser Temperatur wird kontinuierlich Vergasungsmaterial durch die Materialschnecke 5, angetrieben durch den Motor 4, dem Füllschacht 6 zugegeben. Die gesamte Anlage wird bis zum erreichen der Vergasungstemperatur von ca. 1000° Celsius mit Sauerstoffüberschuss gefahren. Diese Steuerung erfolgt über den Seitenkanalverdichter 22.
Der Seitenkanalverdichter 22, saugt die Raumluft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft an und drückt diese in das Rohrleitungssystem 23. Die Luft gelangt in den Spalt der sich in der doppelwandigen Koksschnecke 15 befindet und durchströmt diesen Spalt, der mit spitalförmigen Luftleitblechen versehen ist bis zum Ausgangspunkt 23. Damit wird erreicht, dass der Koks der zur Abkühlung des Gases dienen soll, von aussen gekühlt wird um gleichzeitig eine heisse Vergasungsluft zu erreichen. Nach dem Austritt der heissen Vergasungsluft aus dem Ringspalt der Koksschnecke, wird die heisse Luft in einer isolierten Rohrleitung 23, zu den einzelnen Einblasstellen geleitet.
Diese Einblasstellen sind im einzelnen:
  • a) Der Zündbrenner 7, der ständig mit heisser Luft versorgt wird, auch wenn die Gaszufuhr zum Brenner abgeschaltet wird, bekommt der Brenner die heisse Luft zugeführt, damit zum einen, stirnseitlich Vergasungsluft in den Vergaserkanal eingeblasen wird und zum andern wird verhindert, dass sich Staubpartikel im Mundstück des Zündbrenners ablagern können.
  • b) Der Brennerkasten 25 wird auch ständig mit Vergasungsluft versorgt, da von dem Brennerkasten aus, mehrere kleine Lusteintrittsöffnungen im unteren Bereich des Vergaserkanals vorhanden sind. Es ist wichtig, dass das eingeführte glühende Material von unten mit dem Sauerstoff der Luft versorgt wird, damit hier eine möglichst hohe Temperatur erhalten bleibt.
  • c) Das Schauglasrohr 8 wird ebenfalls ständig mit Vergasungsluft versorgt, damit das Quarzglas durch den Luftschleier thermisch geschützt wird und gleichzeitig das Glas von unten sauber bleibt.
  • d) Die Einblasdüsen 24 haben ein vorgeschaltestes stufenloses regelbares Kugelventil 28, in dem die heisse Vergaserluft die durch die Rohrleitung 23 zugeführt wird geregelt wird. Die Regelung erfolgt über ein Thermoelement 26, mit dem die obere heisse Temperatur im Vergaserkanäl gemessen wird. Diese Messdaten werden an die SPS - Steuerung 27 weitergegeben, die dann das Regelventil 28 entsprechend steuert. Die Aufgabe der Steuerung besteht darin, in den einzelnen Zonen eine konstante gleichmässige Vergasungstemperatur zu erhalten.
  • e) Damit vermieden wird, dass Gase durch die Materialschnecke 5,in den Materialvorratsbehälter 3 strömen, wird auch heisse Vergasungsluft über die Rohrleitung 23, in den Materialvorratsbehälter 3 eingeblasen. Hierdurch wird ein geringer Überdruck im Materialbehälter erzeugt, so dass ein zurückströmen der Gase vermieden wird.
    • Aufgabe der Erfindung ist ein vollautomatischer Betrieb des Vierzug-Vergasers. Um dies zu erreichen ist im Materialvorratsbehälter ein Füllstandsmelder 1 eingebaut. Bei Materialmangel wird eine Transportschnecke geschaltet, die über das geöffnete Quetschventil 2, Material in den Behälter 3 fördert. Die Materialmenge wird vom stufenlos, regelbaren Antriebsmotor 4 bestimmt.
    Der Antriebsmotor 20 für die Koksschnecke läuft nur in Intervallen, um in Takten beladenen heissen Koks durch die Rückschlagklappe 21, in den Füllschacht 6 zu transportieren. Die Intervalle für die Taktzeiten der Koksschnecke richten sich nach der Ausströmtemperatur des Gases aus dem Koksbehälters 16. Auch in diesem Behälter ist ein Füllstandsmelder eingebaut der bei Bedarf die Transportschnecke für den Koks ansteuert und gleichzeitig wird das Quetschventil 19 geöffnet.
    Da in dem gesamten Vierzug-Vergaser hohe Temperaturen bis 1000° Celsius herrschen, ist der gesamte Vergasungskanal mit einer hochwertigen Isolierung 29 ummantelt. Die gesamte Vergasereinheit kann auf einem Grundrahmen montiert werden und bildet durch Ihre schmale, lange und niedrige Form eine günstige Aufstellungsmöglichkeit in Räumen.
    Aufstellung der Positionen
  • 1) Füllstandsmelder Material
  • 2) Quetschventil Material
  • 3) Spänebehälter
  • 4) Späneschneckenantrieb
  • 5) Späneschnecke
  • 6) Füllschacht
  • 7) Zündbrenner
  • 8) Schauglas
  • 9) Material - Spirale
  • 10 Antrieb - Spirale
  • 11) Ascheaustragung
  • 12) Heissgasrohr
  • 13) Gasschacht
  • 14) Einlass Koksschnecke
  • 15) Koksschnecke doppelwandig
  • 16) Koksbehälter
  • 17) Gas Saugzug
  • 18) Füllstandsmelder Koks
  • 19) Quetschventil Koks
  • 20) Antrieb Koksschnecke
  • 21) Rückschlagklappe Koks
  • 22) SKV - Vergaserluft
  • 23) Vergasungsluft - Rohrleitung
  • 24) Luftdüsen geregelt
  • 25) Brennerkasten
  • 26) Thermoelemente
  • 27) SPS - Steuerung
  • 28) Regel - Kugelventile
  • 29) Isolierung - H. Temperatur

    • Claims (9)

    1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Gases aus Biomasse oder ähnlichen Material. Dadurch gekennzeichnet, dass das Material durch eine innenliegende Schnecke vorpyrolisiert wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1) dadurch gekennzeichnet, dass das vorpyrolysierte Material in einem mindestens 6,00 m langen Vergasungskanal mittels einer Spirale vom Einfüllschacht bis zur Ascheaustragung mechanisch transportiert wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 2) dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Gase in einem ebenfalls innenliegenden Heissgasrohr, durch die von aussen extern zugeführte Hitze nachvergast werden und dadurch eine längere Verweilzeit erhalten.
    4. Verfahren nach Anspruch 3) dadurch gekennzeichnet, dass die Gase durch einen Gaskanal, der doppelwandigen Koksschnecke zugeführt und im Gegenstromverfahren durch den Koks abgekühlt und gereinigt werden.
    5. Verfahren nach Anspruch 4) dadurch gekennzeichnet, dass der erhitzte und belastete Industriekoks, in Intervallen dem Vergaser wieder zugeführt wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5) dadurch gekennzeichnet, dass die verbrauchte Koksmenge, automatisch in den Vorratsbehälter wieder nachgefüllt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6) dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatursteuerung in dem Vergaser durch Thermoelemente und stufenlos regelbare Kugelventile von einer SPS - Steuerung automatisch geregelt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7) dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Heissgasrohres eine angetriebene Spirale vorhanden ist, die eventuelle Ablagerungen die im Heissgas auftreten können, wieder zum Ausgang zurücktransportiert. Gleichzeitig werden die Gase in eine Wirbelströmungversetzt.
    9. Verfahren nach Anspruch 8) dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Ringspalt der doppelwandigen Koksschnecke Luftleitbleche befinden, die erreichen, dass sich die Vergasungsluft umlaufend um die innenliegende Koksschnecke bewegt und daher einen längeren Weg für die Kühlung und gleichzeitige Aufheizung der Vergasungsluft erreicht wird.
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