EP2487226A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Gases - Google Patents

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EP2487226A2
EP2487226A2 EP12167075A EP12167075A EP2487226A2 EP 2487226 A2 EP2487226 A2 EP 2487226A2 EP 12167075 A EP12167075 A EP 12167075A EP 12167075 A EP12167075 A EP 12167075A EP 2487226 A2 EP2487226 A2 EP 2487226A2
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zone
gasification
fuel
fluidized bed
gasification zone
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Klaus Bosch
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Biomassekraftwerk Betriebs GmbH and KG
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    • F23G2201/70—Blending
    • F23G2201/701—Blending with additives

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a gas by gasification of fuels, in particular biogenic fuels and / or plastics, as well as a device for carrying out this method.
  • a method in which, in order to produce a nitrogen-poor or nearly nitrogen-free gas by gasification heterogeneous biogenic fuels and plastics first brought the fuel to be gasified under exclusion of air with the hot bed material of a fluidized bed combustion in contact and thereby in the presence of water vapor and / or CO 2 is at least partially degassed.
  • the resulting residual fuel is fed to a fluidized bed with circulating bed material and thereby burned, whereby the bed material is heated and is returned after its separation from the exhaust gas back into the antechamber.
  • the gasification plant for carrying out the method is characterized in that it is formed in a housing of an internally circulating fluidized bed, wherein the antechamber is used for the return of the hot bed material and is formed as a gasification space, while the actual fluidized bed is formed as a combustion zone are provided for the integration of the bed material in the fluidized bed as well as in the return of the hot bed material in the vestibule lock-like devices.
  • the bed material sand is mixed with catalytic nickel and / or niobium compounds, so that thereby the gasification temperature is lowered and the gas composition is controlled in particular in the direction of reducing the CH 4 content.
  • the in AT 405 937 B described method has the disadvantage that the automatically adjusting temperatures in the gasification and combustion part can not be practically influenced. In practice, this means that the process is almost unusable, since the temperature in the gasification for the gas quality and in particular for the tar content of the product gas is crucial. The possibility of regulating the temperature to a desired value is therefore absolutely necessary.
  • the bed material In the gasification of heterogeneous biogenic fuels or plastics based on fluidized bed technology, the bed material is circulated between a combustion zone and a gasification zone in an internal circuit, whereby a portion of the fuel in the combustion zone is burned and thus the bed material is heated.
  • the heated bed material passes through a separator (eg cyclone) and optionally a siphon into the gasification zone.
  • a separator eg cyclone
  • optionally a siphon into the gasification zone.
  • the endothermic gasification process is driven and the bed material is cooled according to the amount of fuel supplied.
  • the cooled bed material passes through a connecting channel with an unreacted part of the fuel back into the combustion part and is heated there again accordingly. With this cycle it is possible to maintain the endothermic gasification process.
  • a separator may be in the form of a cyclone, which basically separates the bed material from the flue gas. Since the degree of separation of, for example, a cyclone is limited, a portion of the bed material is lost via the flue gas path. This loss must be compensated with the addition of additional bed material, which reduces the efficiency of a gasification plant.
  • fluidized bed media beds materials
  • sands can be used as bedding material or preferably calcite, dolomite or olivine or mixtures thereof.
  • various artificially produced materials such as nickel and / or zirconium compounds can be used.
  • the fuel is introduced into or over the fluidized bed and reacted under stoichiometric conditions only partially thermally.
  • the product gas produced consists of various components, with the higher hydrocarbon compounds (referred to as tars for short) causing the greatest procedural difficulties in the energetic conversion of the fuel gas.
  • the present invention relates to a process for producing a gas by gasification of fuels, in particular biogenic fuels and / or plastics, in a reactor comprising a gasification and a combustion zone, wherein the reactor comprises a fluidized bed material which is continuously heated from the combustion zone into the gasification zone and from the gasification zone in the cooled state together with non-gasified residual fuel is fed back into the combustion zone, wherein the fuel is introduced into the formed as a circulating fluidized bed gasification zone, the fuel in the circulating fluidized bed of the gasification zone at Heilab gleich to form a product gas at least is partially gasified and spent and the remaining or unreacted residual fuel is spent together with the cooled bed material in the combustion zone, where the bed material to form a fast fluidized bed it is fluidized, reheated by combustion of the residual fuel and recycled via a separator in the circulating fluidized bed of the gasification zone, wherein the flue gas formed in the combustion zone and recovered from the separator is fed to a Feststoffabscheider to
  • the solid components of the flue gas which in particular comprise bed material, arising in the combustion zone, overflow a separator, such as a cyclone, at least partially removed from the flue gas.
  • a separator such as a cyclone
  • at least one further solids separator is used according to the invention, which separates the solid constituents of the flue gases leaving the reactor substantially entirely from the gas phase. Any fines still present in the flue gas can be removed via a flue gas filter.
  • the first time it is possible for the first time to efficiently separate bed material located in the flue gas from the flue gas.
  • the bed material accumulating in the at least one further separation device is subsequently returned directly to the combustion zone.
  • the deposited bed material may be collected in a container and optionally mixed with "fresh" bed material to be subsequently recycled to the incineration zone.
  • Suitable catalytically active bed material are, for example, Ca 2 SiO 4 (Larnit), MgO (periclase), SiO 2 (quartz), CaCO 3 (calcite), Mg 2 SiO 4 (forsterite), Fe 3 O 4 (magnetite), Al 2 O 3 (corundum), Ca 3 Mg (SiO 4 ) 2 (Merwinite), CaMgSiO 4 (monticellite), Ca 3 (PO 4 ) 2 ( ⁇ -tri-calc.ph.) Or mixtures thereof.
  • Catalytic activation of the bed material under the above conditions occurs in a temperature range of about 700-950 ° C.
  • the catalytic activation of the bed material makes it possible to reduce the tar concentration in the product gas of up to> 8 g / Nm 3 to ⁇ 0.5 g / Nm 3 . Due to the lower tar concentration due to the catalytically active bed material, it is possible to maintain the downstream process engineering facilities, such as wood gas cooling, wood gas filtration and wood gas scrubbing, in a stable and trouble-free operation and the appropriate quality for a variety of work machines, such as gas engine, gas turbine and fuel cell, to provide.
  • process engineering facilities such as wood gas cooling, wood gas filtration and wood gas scrubbing
  • the flue gas produced during combustion includes beside Bed material also harmful to the environment, which may be due in particular to incomplete combustion of the fuel. These substances are preferably post-combusted in a secondary combustion chamber before the flue gas reaches the solids separator.
  • Fines and other polluting gases and substances in the flue gas may be removed through a filter (i.e., flue gas filter).
  • a filter i.e., flue gas filter
  • the fuel is provided with at least one catalyst prior to introduction into the gasification zone.
  • the at least one catalyst can also be introduced directly into the gasification zone and / or combustion zone.
  • catalysts catalytic materials
  • the product gas composition can be optimized so that the tar content is lowered and the calorific value is increased.
  • a further aspect of the present invention relates to a device for producing a gas by gasification of fuels, in particular biogenic fuels and / or plastics, in a reactor comprising a gasification zone and a combustion zone, the reactor having a bed material fluidized by inflow of fluidizing gas via feed lines, which is conducted in the heated state via a line continuously from the combustion zone into the gasification zone and in the cooled state via a line from the gasification zone together with non-gasified residual fuel back into the combustion zone, wherein the fuel introduced via a line in the formed as a circulating fluidized bed gasification zone is the fuel in the circulating fluidized bed of the gasification zone at Heilab gleich to form a product gas at least partially degassed or gasified and the remaining or unreacted residual fuel z along with the cooled bed material is introduced via the line into the combustion zone where the bed material fluidizes to form a fast fluidized bed, reheated by combustion of the residual fuel and recycled via a line upstream of a separator into the circulating fluid
  • a post-combustion chamber is arranged after the separator and before the solids separator.
  • a flue gas filter is arranged after the solids separator.
  • the separator and / or the solids separator is preferably a centrifugal separator.
  • additional inlet nozzles for fluidizing gas are preferably provided for the provision of a moving bed.
  • the circulating fluidized bed is provided in the gasification zone of the reactor by means of suitable internals, such as baffles.
  • suitable internals such as baffles.
  • inlet nozzles for fluidizing gas are provided in the bottom region of the gasification zone of the reactor in the vicinity of the fuel feed and / or in the environment or in the line from the gasification zone into the combustion zone for the purpose of providing the moving bed.
  • the adequate circulation of the bed material is an essential part of the functionality of the process.
  • the transfer of the bed material from the gasification zone in the combustion zone is often done in practice via an inclined fluidized slide (here, the inclination angle of the slide is crucial), this is often a weak point in terms of material flow but also leakage of air into the gasification zone, which largely avoided must become.
  • suitable design of the inlet nozzles by the pulse of the incoming gas actively supports the flow of solids from the gasifier zone into the combustion zone and counteracts the leakage, both requirements can be met much better.
  • a device is also provided in which the gasification zone of the reactor has on the outlet side devices for separating dust formed in the gasification zone, the separated dust being transported via a guiding device inside the gasification zone into the circulating fluidized bed or into the moving bed.
  • the devices for separating dust formed in the gasification zone are selected from the group consisting of filtering separators, centrifugal separators and combinations thereof, and if metal or ceramic candle filters are used as filtering separators, which may be used for the Teerspaltung catalytically active materials are populated.
  • the internal separators may, as stated, be made differently and may, for example, operate on a centrifugal basis (e.g., cyclones) or as filtering separators (e.g., metallic or ceramic candle filters).
  • it is advisable to use catalytically active materials for the tar splitting which enables a significant tar reduction at suitable temperatures.
  • a combined particle and tar separation would be possible and it can downstream devices avoided and also the product gas can be easily cooled without fear of tar condensation.
  • Sand or catalytically active natural materials preferably calcite, dolomite or olivine or mixtures thereof may be used as the bed material.
  • nickel and / or zirconium compounds come into question.
  • Yet another aspect of the present invention relates to a process for producing a gas by gasification of fuels, particularly biogenic fuels and / or plastics, in a reactor comprising a gasification and a combustion zone, wherein the reactor comprises a fluidized bed material which is continuously heated Condition is passed from the combustion zone into the gasification zone and from the gasification zone in the cooled state together with non-gasified residual fuel back into the combustion zone, wherein the fuel is introduced into the formed as a circulating fluidized bed gasification zone, the fuel in the circulating fluidized bed of the gasification zone at Heilab gleich to form a product gas is at least partially degassed and gasified and the remaining or unreacted residual fuel is spent together with the cooled bed material in the combustion zone, where the bed material fluidized to form a fast fluidized bed, by combustion of the Residual fuel is reheated and recycled to the circulating fluidized bed of the gasification zone, characterized in that the catalyst is added before introduction into the gasification zone, a catalyst and / or a catalyst
  • the catalyst can be added directly to the fuel or, according to a particularly advantageous embodiment, introduced into the gasification zone and / or combustion zone, wherein the amounts of catalytic material can be adjusted depending on the fuel quantities supplied and the corresponding product gas composition and quality.
  • the product gas quality in particular its tar content and its calorific value, can be actively changed in order to achieve optimum system performance of the downstream system components. This makes it possible to optimize the performance of downstream machines.
  • the direct introduction of catalysts into the fluidized bed steam gasifier allows for the first time the regulation of the desired product gas quality or product gas composition for easier and more optimized further processing in a working machine or for conversion to pure methane in a so-called methanation plant.
  • the at least one catalyst comprises a material selected from the group consisting of quicklime CaO, calcium hydroxide Ca (OH) 2 , limestone powder CaCO 3 , nickel oxide NiO, fayalite Fe 2 SiO 4 , forsterite Mg 2 SiO 4 , iron (III) oxide Fe 2 O 3 and combinations thereof.
  • the catalyst is preferably introduced into the plant in solid form.
  • the catalyst in the form of a suspension.
  • the catalyst is preferably introduced via a metering device.
  • the dosing device can be controlled manually or automatically. In an automatic control, it is advantageous to analyze the composition of the product gas, and then to determine the amount of added catalyst.
  • a further aspect of the present invention relates to a device for producing a gas by gasification of fuels, in particular biogenic fuels and / or plastics, in a reactor comprising a gasification zone and a combustion zone, the reactor having a bed material fluidized by inflow of fluidizing gas via feed lines, which is conducted in the heated state via a line continuously from the combustion zone into the gasification zone and in the cooled state via a line from the gasification zone together with non-gasified residual fuel back into the combustion zone, wherein the fuel introduced via a line in the formed as a circulating fluidized bed gasification zone is the fuel in the circulating fluidized bed of the gasification zone at Heilab gleich to form a product gas at least partially degassed or gasified and the remaining or unreacted residual fuel z along with the cooled bed material is introduced via the line into the combustion zone, where the bed material is fluidized to form a fast fluidized bed, reheated by combustion of the residual fuel and returned via a line in the circulating fluidized bed in the gasification
  • the at least one feed line is arranged on a metering device.
  • Fig. 1 shows a flow diagram of the device according to the invention.
  • the gasification reactor 1 consists of a circulating fluidized bed in the gasification region, a moving bed, in which here the fuel is introduced, a connecting line 6 (here designed as a connection slide) between the gasification zone 2 and formed as a fast fluidized bed combustion zone 3 and another connecting line 5 with cyclone 8 and siphon 18th for the return of heated bed material in the gasification zone 2.
  • the fuel supply 15 takes place in the gasification zone 2, which can be adjusted by suitable fluidization of the fuel entry into the connecting chute 6.
  • the fluidization of the gasification fluidized bed is divided and can therefore be set differently.
  • a circulation of the bed material sets in a clockwise direction.
  • particles which tend to float are carried downwards and can thus be transported via the connecting chute 6 and further into the combustion zone 3.
  • internals eg baffles
  • inflow devices 4 there is fluidization in the connecting chute 6, via inflow devices 19 the fast fluidized bed is provided in the combustion zone 3 and for the return line 5 with siphon 18 the gas supply can be adjusted independently of each other so that the desired circulation of bed material between gasification zone 2 and combustion zone 3.
  • a particle separator may be provided, for example a candle filter with pulse cleaning.
  • a dust-free and tarry raw gas can be achieved even at higher fines in the fuel.
  • the separated particles can be introduced via a collecting line directly into the connecting chute 6 and thus transferred into the combustion zone 3. This prevents unwanted accumulation of fine ash particles in the gasification zone 2.
  • the fine particles are burned out and leave the reactor via the cyclone 8 of the combustion zone as fly ash.
  • the resulting in the combustion zone 3 flue gas is passed through a cyclone 8 and a Nachbrennsch 13 to a solids separator 10.
  • the solids separator from which bed material present in the flue gas is separated, is connected via a line 11 to the combustion zone 3 and / or a bed material container 7 and an ash container 20.
  • the flue gas leaving the solids separator 10 is cleaned by a flue gas filter 14.
  • the device according to the invention also has feed lines 16, with the aid of which catalysts or catalytic materials can be introduced into the gasification zone 2 and / or combustion zone 3.
  • feed lines 16 may be connected to a metering 17, the amount the catalyst to be entered controls.
  • the supply lines 16 may be connected via a screw conveyor 21 with a reservoir 22 for supporting the catalyst.

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Abstract

Die vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, in einem Reaktor umfassend eine Vergasungs- und eine Verbrennungszone, wobei der Reaktor ein fluidisiertes Bettmaterial aufweist, welches kontinuierlich in erhitztem Zustand von der Verbrennungszone in die Vergasungszone und von der Vergasungszone im abgekühlten Zustand zusammen mit nicht vergastem Restbrennstoff zurück in die Verbrennungszone geführt wird, wobei der Brennstoff in die als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildete Vergasungszone eingebracht wird, der Brennstoff in der zirkulierenden Wirbelschicht der Vergasungszone bei Luftabschluss unter Bildung eines Produktgases zumindest teilweise ent- bzw. vergast wird und der verbliebene bzw. nicht umgesetzte Restbrennstoff zusammen mit dem abgekühlten Bettmaterial in die Verbrennungszone verbracht wird, wo das Bettmaterial unter Bildung eines schnellen Wirbelbettes fluidisiert, durch Verbrennung des Restbrennstoffes wieder erhitzt und über einen Abscheider in die zirkulierende Wirbelschicht der Vergasungszone rückgeführt wird, wobei das in der Verbrennungszone gebildete und aus dem Abscheider gewonnene Rauchgas einem Feststoffabscheider zugeführt wird, um im Rauchgas verbliebenes Bettmaterial abzuscheiden, welches direkt und/oder über ein Bettmaterial enthaltendes Behältnis in die Verbrennungszone rückgeführt wird und/oder dem Brennstoff vor Einbringung in die Vergasungszone ein Katalysator zugesetzt und/oder in die Vergasungszone und/oder Verbrennungszone ein Katalysator eingebracht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Es ist bekannt, Brennstoffe bei Temperaturen von etwa 800°C durch Einwirkung einer gesteuerten Luftmenge und gegebenenfalls Wasserdampf zu vergasen.
  • In der AT 405 937 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem zur Erzeugung eines stickstoffarmen bzw. nahezu stickstofffreien Gases durch Vergasung heterogener, biogener Brennstoffe und Kunststoffe zuerst der zu vergasende Brennstoff unter Luftabschluss mit dem heißen Bettmaterial einer Wirbelbettverbrennung in Kontakt gebracht und dadurch in Anwesenheit von Wasserdampf und/oder CO2 zumindest teilweise entgast wird. Der entstehende Restbrennstoff wird einem Wirbelbett mit zirkulierendem Bettmaterial zugeführt und hierbei verbrannt, wodurch das Bettmaterial erhitzt wird und nach seiner Abtrennung vom Abgas wieder in den Vorraum zurückgeführt wird. Die Vergasungsanlage zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass sie in einem Gehäuse einer intern zirkulierenden Wirbelschicht gebildet ist, wobei der Vorraum für die Rückführung des heißen Bettmaterials verwendet wird und als Vergasungsraum ausgebildet ist, während das eigentliche Wirbelbett als Verbrennungszone ausgebildet ist, wobei für die Einbindung des Bettmaterials in das Wirbelbett als auch bei der Rückführung des heißen Bettmaterials in den Vorraum schleusenartige Vorrichtungen vorgesehen sind. Insbesondere ist das Bettmaterial Sand vermischt mit katalytisch wirkenden Nickel- und/oder Niobverbindungen, sodass dadurch die Vergasungstemperatur gesenkt und die Gaszusammensetzung insbesondere in Richtung Verminderung des CH4-Gehalts geregelt wird.
  • Insbesondere weist das in AT 405 937 B beschriebene Verfahren den Nachteil auf, dass die sich automatisch einstellenden Temperaturen im Vergasungs- und Verbrennungsteil praktisch nicht beeinflusst werden können. Für die Praxis bedeutet dies, dass das Verfahren nahezu unbrauchbar ist, da die Temperatur in der Vergasung für die Gasqualität und insbesondere für den Teergehalt des Produktgases entscheidend ist. Die Möglichkeit der Regelung der Temperatur auf einen gewünschten Wert ist daher unbedingt erforderlich.
  • In einem ersten Schritt zur Behebung dieses Mangels wurde bei bisher realisierten Anlagen der eingangs angegebenen Art die Rückführung von erzeugtem Produktgas zur Verbrennung in den Verbrennungsteil vorgesehen. Dies führt jedoch zu Wirkungsgradeinbußen im Vergleich zur direkten Verwendung des festen Brennstoffes, da bereits die Erzeugung des Produktgases mit Energieverlusten verbunden ist. Weiters ergibt sich bei den bestehenden Anlagen das Problem, dass nur wenig bis gar kein Restbrennstoff - insbesondere bei Verwendung von Biomasse - in die Verbrennungszone übergeführt werden kann, da der Restbrennstoff im stationären Wirbelbett der Vergasungszone des Standes der Technik aufgrund seiner vergleichsweise geringen Dichte auf der Oberfläche der Wirbelschicht sozusagen aufschwamm und somit die am Boden der Wirbelschicht vorgesehene Verbindung zwischen Vergasungszone und Verbrennungszone gar nicht erreichen konnte.
  • Bei der Vergasung von heterogenen, biogenen Brennstoffen bzw. Kunststoffen auf Basis der Wirbelschichttechnologie wird in einem internen Kreislauf das Bettmaterial zwischen einer Verbrennungszone und einer Vergasungszone zirkuliert, wobei ein Teil des Brennstoffes in der Verbrennungszone verbrannt und somit das Bettmaterial erhitzt wird. Wie in der österreichischen Patentanmeldung A 1106/2008 beschrieben gelangt das erhitzte Bettmaterial über einen Abscheider (z.B. Zyklon) und gegebenenfalls einen Siphon in die Vergasungszone. Damit wird der endotherme Vergasungsprozess angetrieben und das Bettmaterial wird entsprechend der zugeführten Brennstoffmenge abgekühlt. Das abgekühlte Bettmaterial gelangt über eine Verbindungsrinne mit einem noch nicht umgesetzten Teil des Brennstoffes wieder in den Verbrennungsteil und wird dort wieder entsprechend aufgeheizt. Mit diesem Kreislauf ist es möglich den endothermen Vergasungsprozess aufrecht zu erhalten. Im Verbrennungsteil kann sich ein Abscheider in Form eines Zyklons befinden, der grundsätzlich das Bettmaterial vom Rauchgas trennt. Da der Abscheidegrad beispielsweise eines Zyklons beschränkt ist, geht ein Teil des Bettmaterials über den Rauchgasweg verloren. Dieser Verlust muss mit der Zugabe von zusätzlichem Bettmaterial kompensiert werden, was die Effizienz einer Vergasungsanlage reduziert.
  • Bei der Vergasung von heterogenen, biogenen Brennstoffen bzw. Kunststoffen auf Basis der Wirbelschichttechnologie werden als Wirbelschichtmedien (Bettmaterialen) verschiedenste Feststoffe verwendet. Als Bettmaterialen können beispielsweise Sande oder vorzugsweise Kalzit, Dolomit oder Olivin oder Mischungen davon verwendet werden. Weiters können auch diverse künstlich hergestellte Materialien aus z.B. Nickel und/oder Zirkonverbindungen eingesetzt werden. Dabei wird der Brennstoff in bzw. über dem Wirbelbett aufgegeben und unter stöchiometrischen Bedingungen nur teilweise thermisch umgesetzt. Das erzeugte Produktgas besteht aus diversen Komponenten, wobei die höheren Kohlenwasserstoffverbindungen (kurz als Teere bezeichnet) die größten verfahrenstechnischen Schwierigkeiten bei der energetischen Umsetzung des Brennstoffgases verursachen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei dem/der die oben angeführten Nachteile überwunden werden können.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, in einem Reaktor umfassend eine Vergasungs- und eine Verbrennungszone, wobei der Reaktor ein fluidisiertes Bettmaterial aufweist, welches kontinuierlich in erhitztem Zustand von der Verbrennungszone in die Vergasungszone und von der Vergasungszone im abgekühlten Zustand zusammen mit nicht vergastem Restbrennstoff zurück in die Verbrennungszone geführt wird, wobei der Brennstoff in die als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildete Vergasungszone eingebracht wird, der Brennstoff in der zirkulierenden Wirbelschicht der Vergasungszone bei Luftabschluss unter Bildung eines Produktgases zumindest teilweise ent- bzw. vergast wird und der verbliebene bzw. nicht umgesetzte Restbrennstoff zusammen mit dem abgekühlten Bettmaterial in die Verbrennungszone verbracht wird, wo das Bettmaterial unter Bildung eines schnellen Wirbelbettes fluidisiert, durch Verbrennung des Restbrennstoffes wieder erhitzt und über einen Abscheider in die zirkulierende Wirbelschicht der Vergasungszone rückgeführt wird, wobei das in der Verbrennungszone gebildete und aus dem Abscheider gewonnene Rauchgas einem Feststoffabscheider zugeführt wird, um im Rauchgas verbliebenes Bettmaterial abzuscheiden, welches direkt und/oder über ein Bettmaterial enthaltendes Behältnis in die Verbrennungszone rückgeführt wird.
  • Wie eingangs beschrieben werden bei herkömmlichen Verfahren die in der Verbrennungszone anfallenden festen Bestandteile des Rauchgases, welche insbesondere Bettmaterial umfassen, über einen Abscheider, wie beispielsweise einen Zyklon, aus dem Rauchgas zumindest teilweise entfernt. Um die Effizienz der Abtrennung der festen Bestandteile aus dem Rauchgas zu erhöhen, wird erfindungsgemäß mindestens ein weiterer Feststoffabscheider eingesetzt, der die festen Bestandteile der aus dem Reaktor austretenden Rauchgase im Wesentlichen zur Gänze von der Gasphase trennt. Eventuell noch im Rauchgas vorhandene Feinstpartikel können über einen Rauchgasfilter entfernt werden.
  • Durch das Vorsehen zumindest einer weiteren Abscheidevorrichtung wird es erstmals ermöglicht im Rauchgas befindliches Bettmaterial effizient aus dem Rauchgas abzuscheiden. Das in der mindestens einen weiteren Abscheidevorrichtung anfallende Bettmaterial wird anschließend direkt in die Verbrennungszone rückgeführt. Alternativ dazu kann das abgeschiedene Bettmaterial in einem Behältnis gesammelt und gegebenenfalls mit "frischem" Bettmaterial vermengt werden, um anschließend wiederum in die Verbrennunsgzone rückgeführt werden zu können. Durch eine konstante Rückführung des Bettmaterials in den Verbrennungsbereich des Reaktors kann sich eine katalytische Aktivität des Bettmaterials durch die entsprechende chemische Veränderung der Struktur des Bettmaterials aufbauen und mit entsprechender Umlaufrate zwischen dem reduzierenden und dem oxidierenden Reaktorteil verbessern. Als katalytisch aktives Bettmaterial eignen sich beispielsweise Ca2SiO4 (Larnit), MgO (Periklas), SiO2 (Quarz), CaCO3 (Calcit), Mg2SiO4 (Forsterit), Fe3O4 (Magnetit), Al2O3 (Korund), Ca3Mg(SiO4)2 (Merwinit), CaMgSiO4 (Monticellit), Ca3(PO4)2 (β-Tri-calc.ph.) oder Mischungen davon.
  • Die katalytische Aktivierung des Bettmaterials unter den oben angeführten Bedingungen läuft in einem Temperaturbereich von ca. 700 bis 950° C ab. Durch die katalytische Aktivierung des Bettmaterials ist es möglich die Teerkonzentration im Produktgas von bis zu > 8 g/Nm3 auf bis zu < 0,5 g/Nm3 zu reduzieren. Durch die geringere Teerkonzentration auf Grund des katalytisch aktiven Bettmaterials ist es möglich die nachgeschalteten verfahrenstechnischen Einrichtungen, wie z.B. Holzgaskühlung, Holzgasfiltration und Holzgaswäsche, in einem stabilen und störungsfreien Betrieb zu halten und die entsprechende Qualität für die verschiedensten Arbeitsmaschinen, wie Gasmotor, Gasturbine sowie Brennstoffzelle, zur Verfügung zu stellen.
  • Das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas umfasst neben Bettmaterial auch für die Umwelt schädliche Substanzen, die insbesondere aufgrund unvollständiger Verbrennung des Brennstoffs entstehen können. Diese Substanzen werden vorzugsweise in einer Nachbrennkammer nachverbrannt bevor das Rauchgas zum Feststoffabscheider gelangt.
  • Im Rauchgas befindliche Feinstpartikel und sonstige umweltschädliche Gas und Substanzen können durch einen Filter (d.h. Rauchgasfilter) entfernt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Brennstoff vor dem Einbringen in die Vergasungszone mit mindestens einem Katalysator versehen. Der mindestens eine Katalysator kann jedoch auch direkt in die Vergasungszone und/oder Verbrennungszone eingebracht werden. Durch den Einsatz von Katalysatoren (katalytischen Materialien) kann die Produktgaszusammensetzung optimiert werden, sodass der Teergehalt erniedrigt und der Brennwert erhöht wird.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, in einem Reaktor umfassend eine Vergasungszone und eine Verbrennungszone, wobei der Reaktor ein durch Einströmen von Fluidisierungsgas über Zuleitungen fluidisiertes Bettmaterial aufweist, welches in erhitztem Zustand über eine Leitung kontinuierlich von der Verbrennungszone in die Vergasungszone und im abgekühlten Zustand über eine Leitung von der Vergasungszone zusammen mit nicht vergastem Restbrennstoff zurück in die Verbrennungszone geführt wird, wobei der Brennstoff über eine Leitung in die als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildete Vergasungszone eingebracht wird, der Brennstoff in der zirkulierenden Wirbelschicht der Vergasungszone bei Luftabschluss unter Bildung eines Produktgases zumindest teilweise ent- bzw. vergast wird und der verbliebene bzw. nicht umgesetzte Restbrennstoff zusammen mit dem abgekühlten Bettmaterial über die Leitung in die Verbrennungszone verbracht wird, wo das Bettmaterial unter Bildung eines schnellen Wirbelbettes fluidisiert, durch Verbrennung des Restbrennstoffes wieder erhitzt und über eine Leitung, der ein Abscheider vorgelagert ist, in die zirkulierende Wirbelschicht in die Vergasungszone rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass am Abscheider eine Leitung zu einem Feststoffabscheider angeordnet ist, in der in der Verbrennungszone gebildetes und aus dem Abscheider gewonnenes Rauchgas dem Feststoffabscheider zugeführt wird, wobei der Feststoffabscheider über eine Leitung mit der Verbrennungszone direkt und/oder über ein Bettmaterial enthaltendes Behältnis verbunden ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nach dem Abscheider und vor dem Feststoffabscheider eine Nachbrennkammer angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Patentanmeldung ist nach dem Feststoffabscheider ein Rauchgasfilter angeordnet.
  • Der Abscheider und/oder der Feststoffabscheider ist vorzugsweise ein Fliehkraftabscheider.
  • Im Bodenbereich der Vergasungszone des Reaktors in Umgebung der Brennstoffzufuhr und/oder in Umgebung bzw. in der Leitung von der Vergasungszone in die Verbrennungszone sind vorzugsweise zusätzlich Einlassdüsen für Fluidisierungsgas zur Vorsehung eines Wanderbettes vorgesehen.
  • Günstig ist dabei, wenn die zirkulierende Wirbelschicht in der Vergasungszone des Reaktors durch geeignete Einbauten, wie beispielsweise Leitbleche, vorgesehen wird. Diese Ausführungsform ist leicht zu bewerkstelligen, auch können bestehende Anlagen dadurch leicht auf das erfindungsgemäße Verfahren umgerüstet werden.
  • Weiters ist günstig, wenn im Bodenbereich der Vergasungszone des Reaktors in Umgebung der Brennstoffzufuhr und/oder in Umgebung bzw. in der Leitung von der Vergasungszone in die Verbrennungszone zusätzliche Einlassdüsen für Fluidisierungsgas zur Vorsehung des Wanderbettes vorgesehen sind. Die ausreichende Zirkulation des Bettmaterials ist wesentlicher Bestandteil für die Funktionalität des Verfahrens. Die Überführung des Bettmaterials von der Vergasungszone in die Verbrennungszone erfolgt in der Praxis häufig über eine schräg gestellte fluidisierte Rutsche (hier ist der Neigungswinkel der Rutsche entscheidend), diese ist häufig eine Schwachstelle hinsichtlich Materialfluss aber auch Leckage an Luft in die Vergasungszone, die weitgehend vermieden werden muss. Durch geeignete Gestaltung der Einlassdüsen, indem der Impuls des einströmenden Gases die Feststoffströmung von der Vergaserzone in die Verbrennungszone aktiv unterstützt und der Leckage entgegenwirkt, können beide Anforderungen deutlich besser erfüllt werden.
  • Erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung vorgesehen, worin die Vergasungszone des Reaktors austrittsseitig Vorrichtungen zur Abtrennung von in der Vergasungszone gebildetem Staub aufweist, wobei der abgeschiedene Staub über eine Leiteinrichtung im Inneren der Vergasungszone in die zirkulierende Wirbelschicht bzw. in das Wanderbett verbracht wird. Auch hier gelten für die spezielle Ausgestaltung der Vorrichtung die gleichen Vorteile wie für das entsprechende erfindungsgemäße Verfahren.
  • Wie bereits erwähnt ist es auch günstig, wenn die Vorrichtungen zur Abtrennung von in der Vergasungszone gebildeten Staub ausgewählt sind aus der Gruppe umfassend filternde Abscheider, Fliehkraftabscheider und Kombinationen hiervon, und wenn als filternde Abscheider metallische oder keramische Kerzenfilter verwendet werden, welche gegebenenfalls mit für die Teerspaltung katalytisch aktiven Materialien bestückt sind. Die internen Abscheider können wie gesagt unterschiedlich ausgeführt werden und können beispielsweise auf Fliehkraftbasis (z.B. Zyklone) arbeiten oder als filternde Abscheider ausgeführt sein (z.B. metallische oder keramische Kerzenfilter). Bei den filternden Abscheidern bietet sich an, für die Teerspaltung katalytisch aktive Materialien einzusetzen, was bei geeigneten Temperaturen eine deutliche Teerreduktion ermöglicht. Damit wäre eine kombinierte Partikel-und Teerabscheidung möglich und es können nachgeschaltete Einrichtungen vermieden und auch das Produktgas problemlos abgekühlt werden ohne eine Teerkondensation befürchten zu müssen.
  • Als Bettmaterial können Sand oder katalytisch wirkende natürliche Materialien, vorzugsweise Kalzit, Dolomit oder Olivin oder Mischungen davon verwendet werden. Weiters kommen auch Nickel- und/oder Zirkonverbindungen in Frage.
  • Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, in einem Reaktor umfassend eine Vergasungs- und eine Verbrennungszone, wobei der Reaktor ein fluidisiertes Bettmaterial aufweist, welches kontinuierlich in erhitztem Zustand von der Verbrennungszone in die Vergasungszone und von der Vergasungszone im abgekühlten Zustand zusammen mit nicht vergastem Restbrennstoff zurück in die Verbrennungszone geführt wird, wobei der Brennstoff in die als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildete Vergasungszone eingebracht wird, der Brennstoff in der zirkulierenden Wirbelschicht der Vergasungszone bei Luftabschluss unter Bildung eines Produktgases zumindest teilweise ent- bzw. vergast wird und der verbliebene bzw. nicht umgesetzte Restbrennstoff zusammen mit dem abgekühlten Bettmaterial in die Verbrennungszone verbracht wird, wo das Bettmaterial unter Bildung eines schnellen Wirbelbettes fluidisiert, durch Verbrennung des Restbrennstoffes wieder erhitzt und in die zirkulierende Wirbelschicht der Vergasungszone rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brennstoff vor Einbringung in die Vergasungszone ein Katalysator zugesetzt und/oder in die Vergasungszone und/oder Verbrennungszone ein Katalysator eingebracht wird.
  • Um die Qualität des Produktgases zu optimieren, inbesondere um den Teergehalt im Produktgas zu reduzieren, ist es von Vorteil Katalysatoren in den Reaktor einzubringen. Dabei kann der Katalysator dem Brennstoff direkt zugegeben oder, gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform, in die Vergasungszone und/oder Verbrennungszone eingebracht werden, wobei sich die Mengen an katalytischem Material in Abhängigkeit der zugeführten Brennstoffmengen und der entsprechenden Produktgaszusammensetzung und Qualität einstellen lassen. Durch eine gegebenenfalls vorgesehene Regelungsautomatik der Menge an einzubringendem katalytischen Material kann aktiv die Produktgasqualität, insbesondere dessen Teergehalt und dessen Brennwert, verändert werden, um eine optimale Anlagenperformance der nachgeschalteten Anlagenkomponenten zu erreichen. Dadurch ist es möglich die Leistung der nachgeschalteten Arbeitsmaschinen zu optimieren.
  • Die direkte Einbringung von Katalysatoren in den Wirbelschicht-Dampfvergaser ermöglicht erstmalig die Regelung der gewünschten Produktgasqualität bzw. Produktgaszusammensetzung zur leichteren und optimierteren weiteren Verarbeitung in einer Arbeitsmaschine bzw. zur Umwandlung zu reinem Methan in einer so genannten Methanierungsanlage.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der mindestens eine Katalysator ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Branntkalk CaO, Calziumhydroxid Ca(OH)2, Kalksteinmehl CaCO3, Nickeloxid NiO, Fayalite Fe2SiO4, Forsterit Mg2SiO4, Eisen (III)-oxid Fe2O3 und Kombinationen davon.
  • Der Katalysator wird in die Anlage vorzugsweise in fester Form eingebracht. Selbstverständlich ist es auch möglich den Katalysator in Form einer Suspension einzubringen.
  • Um die Menge an Katalysator zu steuern wird der Katalysator vorzugsweise über eine Dosierungsvorrichtung eingebracht. Die Dosierungsvorrichtung kann manuell oder automatisch gesteuert werden. Bei einer automatischen Steuerung ist es von Vorteil, die Zusammensetzung des Produktgases zu analysieren, um anschließend die Menge an zugesetztem Katalysator zu bestimmen.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, in einem Reaktor umfassend eine Vergasungszone und eine Verbrennungszone, wobei der Reaktor ein durch Einströmen von Fluidisierungsgas über Zuleitungen fluidisiertes Bettmaterial aufweist, welches in erhitztem Zustand über eine Leitung kontinuierlich von der Verbrennungszone in die Vergasungszone und im abgekühlten Zustand über eine Leitung von der Vergasungszone zusammen mit nicht vergastem Restbrennstoff zurück in die Verbrennungszone geführt wird, wobei der Brennstoff über eine Leitung in die als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildete Vergasungszone eingebracht wird, der Brennstoff in der zirkulierenden Wirbelschicht der Vergasungszone bei Luftabschluss unter Bildung eines Produktgases zumindest teilweise ent- bzw. vergast wird und der verbliebene bzw. nicht umgesetzte Restbrennstoff zusammen mit dem abgekühlten Bettmaterial über die Leitung in die Verbrennungszone verbracht wird, wo das Bettmaterial unter Bildung eines schnellen Wirbelbettes fluidisiert, durch Verbrennung des Restbrennstoffes wieder erhitzt und über eine Leitung in die zirkulierende Wirbelschicht in die Vergasungszone rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vergasungszone und/oder an der Verbrennungszone und/oder an oder vor der Leitung zum Einbringen des Brennstoffs in die Vergasungszone zumindest eine Zuleitung zum Zuführen eines Katalysators angeordnet ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die zumindest eine Zuleitung an einer Dosierungsvorrichtung angeordnet.
  • Die oben angeführten Vorrichtungen und Verfahren der einzelnen Erfindungsaspekt sind selbstverständlich untereinander kombinierbar.
  • Vorteilhafterweise ist die vorliegende Erfindung wie folgt definiert:
    • Definitionen:
      • Definition 1. Verfahren zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, in einem Reaktor umfassend eine Vergasungs- und eine Verbrennungszone, wobei der Reaktor ein fluidisiertes Bettmaterial aufweist, welches kontinuierlich in erhitztem Zustand von der Verbrennungszone in die Vergasungszone und von der Vergasungszone im abgekühlten Zustand zusammen mit nicht vergastem Restbrennstoff zurück in die Verbrennungszone geführt wird, wobei der Brennstoff in die als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildete Vergasungszone eingebracht wird, der Brennstoff in der zirkulierenden Wirbelschicht der Vergasungszone bei Luftabschluss unter Bildung eines Produktgases zumindest teilweise ent- bzw. vergast wird und der verbliebene bzw. nicht umgesetzte Restbrennstoff zusammen mit dem abgekühlten Bettmaterial in die Verbrennungszone verbracht wird, wo das Bettmaterial unter Bildung eines schnellen Wirbelbettes fluidisiert, durch Verbrennung des Restbrennstoffes wieder erhitzt und über einen Abscheider in die zirkulierende Wirbelschicht der Vergasungszone rückgeführt wird, wobei das in der Verbrennungszone gebildete und aus dem Abscheider gewonnene Rauchgas einem Feststoffabscheider zugeführt wird, um im Rauchgas verbliebenes Bettmaterial abzuscheiden, welches direkt und/oder über ein Bettmaterial enthaltendes Behältnis in die Verbrennungszone rückgeführt wird.
      • Definition 2. Verfahren nach Definition 1, wobei das aus dem Abscheider gewonnene Rauchgas über eine Nachbrennkammer einem Feststoffabscheider zugeführt wird.
      • Definition 3. Verfahren nach Definition 1 oder 2, wobei das Rauchgas nach dem Feststoffabscheider einem Filter zugeführt wird.
      • Definition 4. Verfahren nach einem der Definitionen 1 bis 3, wobei der Brennstoff vor dem Einbringen in die Vergasungszone mit mindestens einem Katalysator versehen wird.
      • Definition 5. Verfahren nach einem der Definitionen 1 bis 4, wobei in die Vergasungszone und/oder Verbrennungszone mindestens ein Katalysator eingebracht wird.
      • Definition 6. Vorrichtung zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, in einem Reaktor (1) umfassend eine Vergasungszone (2) und eine Verbrennungszone (3), wobei der Reaktor (1) ein durch Einströmen von Fluidisierungsgas über Zuleitungen (4) fluidisiertes Bettmaterial aufweist, welches in erhitztem Zustand über eine Leitung (5) kontinuierlich von der Verbrennungszone (3) in die Vergasungszone (2) und im abgekühlten Zustand über eine Leitung (6) von der Vergasungszone (2) zusammen mit nicht vergastem Restbrennstoff zurück in die Verbrennungszone (3) geführt wird, wobei der Brennstoff über eine Leitung (6) in die als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildete Vergasungszone (2) eingebracht wird, der Brennstoff in der zirkulierenden Wirbelschicht der Vergasungszone (2) bei Luftabschluss unter Bildung eines Produktgases zumindest teilweise ent- bzw. vergast wird und der verbliebene bzw. nicht umgesetzte Restbrennstoff zusammen mit dem abgekühlten Bettmaterial über die Leitung (6) in die Verbrennungszone (3) verbracht wird, wo das Bettmaterial unter Bildung eines schnellen Wirbelbettes fluidisiert, durch Verbrennung des Restbrennstoffes wieder erhitzt und über eine Leitung (5), der ein Abscheider (8) vorgelagert ist, in die zirkulierende Wirbelschicht in die Vergasungszone (1) rückgeführt wird, wobei am Abscheider (8) eine Leitung (9) zu einem Feststoffabscheider (10) angeordnet ist, in der in der Verbrennungszone (3) gebildetes und aus dem Abscheider (8) gewonnenes Rauchgas dem Feststoffabscheider (10) zugeführt wird, wobei der Feststoffabscheider (10) über eine Leitung (11, 12) mit der Verbrennungszone (3) direkt und/oder über ein Bettmaterial enthaltendes Behältnis (7) verbunden ist.
      • Definition 7. Vorrichtung nach Definition 6, wobei nach dem Abscheider (8) und vor dem Feststoffabscheider (10) eine Nachbrennkammer (13) angeordnet ist.
      • Definition 8. Vorrichtung nach Definition 6 oder 7, wobei nach dem Feststoffabscheider (10) ein Rauchgasfilter (14) angeordnet ist.
      • Definition 9. Vorrichtung nach einem der Definitionen 6 bis 8, wobei der Abscheider (8) und/oder der Feststoffabscheider (10) ein Fliehkraftabscheider ist.
      • Definition 10. Vorrichtung nach einem der Definitionen 6 bis 9, wobei im Bodenbereich der Vergasungszone (2) des Reaktors in Umgebung der Brennstoffzufuhr (15) und/oder in Umgebung bzw. in der Leitung (5) von der Vergasungszone (2) in die Verbrennungszone (3) zusätzlich Einlassdüsen für Fluidisierungsgas zur Vorsehung eines Wanderbettes vorgesehen sind.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die gezeigte schematische Ausführungsform ist dabei als Beispiel zu verstehen und soll die Erfindung in keiner Weise einschränken.
  • Fig. 1 zeigt ein Fließdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Der Vergasungsreaktor 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einer zirkulierenden Wirbelschicht im Vergasungsbereich, einem Wanderbett, in welches hier der Brennstoff eingebracht wird, einer Verbindungsleitung 6 (hier als Verbindungsrutsche ausgeführt) zwischen Vergasungszone 2 und der als schnelle Wirbelschicht ausgebildeten Verbrennungszone 3 und einer weiteren Verbindungsleitung 5 mit Zyklon 8 und Syphon 18 zur Rückführung von erhitztem Bettmaterial in die Vergasungszone 2. Die Brennstoffzufuhr 15 erfolgt in die Vergasungszone 2, wobei sich durch geeignete Fluidisierung der Brennstoffeintrag in die Verbindungsrutsche 6 einstellen lässt. Bei Steigerung der Fluidisierung über Einströmeinrichtungen 4 gelangt mehr Brennstoff in die darüber angeordnete zirkulierende Wirbelschicht, bei Absenkung der Fluidisierung über die Einströmeinrichtungen 4 geht ein größerer Anteil an Brennstoff direkt in die Verbindungsrutsche 6 und damit in die Verbrennungszone 3.
  • Die Fluidisierung der Vergasungswirbelschicht ist unterteilt und kann daher unterschiedlich eingestellt werden. Durch höhere Fluidisierung über Einströmeinrichtungen im linken Teil des unteren Bereiches der Vergasungszone 2 und geringere Fluidisierung über Einströmeinrichtungen im rechten Teil stellt sich eine Zirkulation des Bettmaterials im Uhrzeigersinn ein. Durch diese Bettmaterialzirkulation werden zum Aufschwimmen neigende Partikel nach unten mitgenommen und können so über die Verbindungsrutsche 6 und weiter in die Verbrennungszone 3 transportiert werden. Zur Unterstützung der Zirkulation in der Vergasungszone 2 können auch Einbauten (z.B. Leitbleche) angebracht werden. Über Einströmeinrichtungen 4 erfolgt eine Fluidisierung in der Verbindungsrutsche 6, über Einströmeinrichtungen 19 wird die schnelle Wirbelschicht in der Verbrennungszone 3 vorgesehen und für die Rückführleitung 5 mit Syphon 18 kann die Gaszufuhr unabhängig voneinander so eingestellt werden, dass sich der gewünschte Umlauf an Bettmaterial zwischen Vergasungszone 2 und Verbrennungszone 3 ergibt.
  • Im oberen Bereich der Vergasungszone 2 des Vergasungsreaktors kann ein Partikelabscheider vorgesehen sein, z.B ein Kerzenfilter mit Pulsabreinigung. Durch diesen Partikelabscheider kann auch bei höheren Feinanteilen im Brennstoff ein staubfreies und teerarmes Rohgas erreicht werden. Die abgeschiedenen Partikel können über eine Sammelleitung direkt in die Verbindungsrutsche 6 eingeleitet und so in die Verbrennungszone 3 transferiert werden. Damit wird eine unerwünschte Anreicherung von feinen Aschepartikeln in der Vergasungszone 2 verhindert. In der Verbrennungszone 3 werden die feinen Partikel ausgebrannt und verlassen den Reaktor über den Zyklon 8 der Verbrennungszone als Flugasche.
  • Das in der Verbrennungszone 3 anfallende Rauchgas wird über einen Zyklon 8 und über eine Nachbrennkammer 13 zu einem Feststoffabscheider 10 geleitet. Der Feststoffabscheider, aus dem im Rauchgas vorhandenes Bettmaterial abgeschieden wird, ist über eine Leitung 11 mit der Verbrennunsgzone 3 und/oder einem Bettmaterialbehältnis 7 und einem Aschenbehältnis 20 verbunden. Das aus dem Feststoffabscheider 10 austretende Rauchgas wird durch einen Rauchgasfilter 14 gereinigt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist des weiteren Zulaufleitungen 16 auf, mit deren Hilfe Katalysatoren bzw. katalytische Materialien in die Vergasungszone 2 und/oder Verbrennungszone 3 eingebracht werden können. Diese Zulaufleitungen 16 können mit einem Dosierbehälter 17 verbunden sein, der die Menge des einzutragenden Katalysators steuert. Zudem können die Zulaufleitungen 16 über eine Förderschnecke 21 mit einem Vorratsbehälter 22 zur Lagerung des Katalysators verbunden sein.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, in einem Reaktor umfassend eine Vergasungs- und eine Verbrennungszone, wobei der Reaktor ein fluidisiertes Bettmaterial aufweist, welches kontinuierlich in erhitztem Zustand von der Verbrennungszone in die Vergasungszone und von der Vergasungszone im abgekühlten Zustand zusammen mit nicht vergasten Restbrennstoff zurück in die Verbrennungszone geführt wird, wobei der Brennstoff in die als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildete Vergasungszone eingebracht wird, der Brennstoff in der zirkulierenden Wirbelschicht der Vergasungszone bei Luftabschluss unter Bildung eines Produktgases zumindest teilweise ent- bzw. vergast wird und der verbliebene bzw. nicht umgesetzte Restbrennstoff zusammen mit dem abgekühlten Bettmaterial in die Verbrennungszone verbracht wird, wo das Bettmaterial unter Bildung eines schnellen Wirbelbettes fluidisiert, durch Verbrennung des Restbrennstoffes wieder erhitzt und in die zirkulierende Wirbelschicht der Vergasungszone rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brennstoff vor Einbringung in die Vergasungszone ein Katalysator zugesetzt und/oder in die Vergasungszone und/oder Verbrennungszone ein Katalysator eingebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Branntkalk CaO, Calziumhydroxid Ca(OH)2, Kalksteinmehl CaCO3, Nickeloxid NiO, Fayalite Fe2SiO4, Forsterit Mg2SiO4, Eisen(III)-oxid Fe2O3 und Kombinationen davon umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator in fester Form eingebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator über eine Dosierungsvorrichtung eingebracht wird.
  5. Vorrichtung zur Erzeugung eines Gases durch Vergasung von Brennstoffen, insbesondere biogenen Brennstoffen und/oder Kunststoffen, in einem Reaktor (1) umfassend eine Vergasungszone (2) und eine Verbrennungszone (3), wobei der Reaktor (1) ein durch Einströmen von Fluidisierungsgas über Zuleitungen (4) fluidisiertes Bettmaterial aufweist, welches in erhitztem Zustand über eine Leitung (5) kontinuierlich von der Verbrennungszone (3) in die Vergasungszone (2) und im abgekühlten Zustand über eine Leitung (6) von der Vergasungszone (2) zusammen mit nicht vergastem Restbrennstoff zurück in die Verbrennungszone (3) geführt wird, wobei der Brennstoff über eine Leitung (6) in die als zirkulierende Wirbelschicht ausgebildete Vergasungszone (2) eingebracht wird, der Brennstoff in der zirkulierenden Wirbelschicht der Vergasungszone (2) bei Luftabschluss unter Bildung eines Produktgases zumindest teilweise ent- bzw. vergast wird und der verbliebene bzw. nicht umgesetzte Restbrennstoff zusammen mit dem abgekühlten Bettmaterial über die Leitung (6) in die Verbrennungszone (3) verbracht wird, wo das Bettmaterial unter Bildung eines schnellen Wirbelbettes fluidisiert, durch Verbrennung des Restbrennstoffes wieder erhitzt und über eine Leitung (5) in die zirkulierende Wirbelschicht in die Vergasungszone (1) rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vergasungszone (2) und/oder an der Verbrennungszone (3) und/oder an oder vor der Leitung (6) zum Einbringen des Brennstoffs in die Vergasungszone (2) zumindest eine Zuleitung (16) zum Zuführen eines Katalysators angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Zuleitung (16) an einer Dosierungsvorrichtung (17) angeordnet ist.
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