EP2771436A1 - Gasification reactor for carbon-containing fuel - Google Patents

Gasification reactor for carbon-containing fuel

Info

Publication number
EP2771436A1
EP2771436A1 EP12784458.7A EP12784458A EP2771436A1 EP 2771436 A1 EP2771436 A1 EP 2771436A1 EP 12784458 A EP12784458 A EP 12784458A EP 2771436 A1 EP2771436 A1 EP 2771436A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gasification
reaction chamber
gasification reactor
reactor
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12784458.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin ZUCKERMAIER
Thomas Tschaftary
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.)
LIGENTO GREEN POWER GMBH
Original Assignee
Ligento Green Power GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ligento Green Power GmbH filed Critical Ligento Green Power GmbH
Publication of EP2771436A1 publication Critical patent/EP2771436A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • C10J3/22Arrangements or dispositions of valves or flues
    • C10J3/24Arrangements or dispositions of valves or flues to permit flow of gases or vapours other than upwardly through the fuel bed
    • C10J3/26Arrangements or dispositions of valves or flues to permit flow of gases or vapours other than upwardly through the fuel bed downwardly
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • C10J3/34Grates; Mechanical ash-removing devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/723Controlling or regulating the gasification process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15Details of feeding means
    • C10J2200/152Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916Biomass
    • C10J2300/092Wood, cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916Biomass
    • C10J2300/0923Sludge, e.g. from water treatment plant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0946Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0956Air or oxygen enriched air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0973Water
    • C10J2300/0976Water as steam
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/18Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1838Autothermal gasification by injection of oxygen or steam

Definitions

  • the invention relates to a gasification reactor for the autothermal gasification of carbonaceous fuel to Nutzgasen. It further relates to a method for operating such a gasification reactor, a method for the automatic removal of condensate from such a gasification reactor and method for its start-up and emergency shutdown.
  • a reactor is generally understood to mean a part of a plant in which chemical reactions of one or more starting materials to one or more products are carried out. Therefore, in this invention, under a gasification reactor, a container is understood to be a part of an installation in which carbonaceous fuel material is converted into useful gases, ie gasified.
  • a useful gas is understood as meaning a substance or a substance mixture which is suitable both itself as fuel for internal combustion engines and also as raw material for further chemical production processes.
  • a carbonaceous fuel material is understood to mean such a material whose carbon contained in the form of an exothermic reaction oxidizes to carbon dioxide (CO 2 ) in air, that is to say it can be burned.
  • the carbonaceous fuel includes, in particular, biomass, fossil fuels, and synthetic-organic materials, especially carbon-containing plastics.
  • biomass is generally understood to mean any carbonaceous substance derived directly or indirectly from physiological processes of living organisms,
  • CONFIRMATION COPY in particular from plant photosynthesis is not deprived of the natural carbon cycle and can be exothermally converted by organisms to CO 2 .
  • biomass are fermentation residues, wood, leaves, hay, straw, paper, cardboard, compost, faeces and sewage sludge.
  • fossil fuels are understood to mean those forms of biomass which are located in a geological depression and are thus removed from the natural carbon cycle.
  • fossil fuels are asphalt, tar, bitumen, peat, lignite, hard coal and graphite.
  • a carbonaceous fuel material may also be understood to mean a mixture of different carbonaceous fuel materials, for example biomass, synthetic-organic materials and especially plastics.
  • Another example of a carbonaceous fuel is therefore household waste as a mixture of such fuels.
  • the shape of the carbonaceous fuel is independent of its shape, another example is wood in the form of logs, wood chips of varying size, sawdust or in the form of pellets.
  • the pyrolysis as a purely thermal decomposition of biomass, hard coal and lignite runs predominantly endothermic depending on the oxygen content and the binding of the oxygen. Within the fuel, the pyrolysis may also be exothermic.
  • the pyrolysis of hard coal or brown coal arise in addition to carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and methane (CH 4 ), for example, still volatile hydrocarbons.
  • Plastics which consist for example only of carbon and hydrogen, pyrolyzed under exclusion of air exclusively to lower hydrocarbons.
  • Carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and methane (CH 4 ) and volatile hydrocarbons are flammable, are ideally suited as fuels for internal combustion engines, are important starting materials for many chemical manufacturing processes and are thus valuable. full useful gases.
  • Methane (CH 4 ) and pure carbon, for example in the form of mineral graphite or synthetic coke, are not or no longer pyrolysable.
  • carbon-containing fuels can be converted to useful gases with gasifiers, for example carbon with a deficiency of O 2 to CO, then carbon with water (H 2 O) to CO and H 2 , then CH 4 with O 2 to CO.
  • gasifiers for example carbon with a deficiency of O 2 to CO, then carbon with water (H 2 O) to CO and H 2 , then CH 4 with O 2 to CO.
  • the gasification reactions of carbonaceous fuel with H 2 O are endothermic.
  • a natural gasification agent is used in particular air, which may also be enriched with H 2 O, for example as an aerosol or vapor.
  • a gasification agent is understood to mean a pure substance or substance mixture whose addition to the carbonaceous fuel material increases the conversion into useful gases.
  • the gasification of carbonaceous fuel to Nutzgas is predominantly economical only if the fuel is not only readily available or cheap, but the gasification in their energy balance depends solely on the energy content of the fuel.
  • This relates in particular to the use of the useful gas as actual fuel for internal combustion engines, for example for the operation of a gas engine or a gas turbine.
  • the gasification of carbonaceous fuel to Nutzgas then requires a total exothermic running overall process, the energetic itself as long as enough fuel is available.
  • the heat released can also be used, for example, for heating residential buildings, as is the case with combined heat and power in combined heat and power plants (CHP).
  • CHP combined heat and power plants
  • an internal combustion engine is in turn coupled to a generator, which then finally converts mechanical energy into electrical energy.
  • wood is a carbonaceous fuel, like a normal grate on a grid.
  • air is sucked through the grate and the burning wood as a gasifying agent.
  • the upper layers of wood burn only partially and pyrolyze at the same time to Nutzgas, which is sucked off at the upper end of the furnace.
  • Air and natural gas move countercurrently in the opposite direction to the slowly sinking wood.
  • the resulting useful gas has a relatively low temperature of about 100 ° C and contains due to the ongoing drying and pyrolysis of the wood correspondingly much water vapor and organic constituents, which condense on further cooling to an acidic wood tar.
  • the wood tar produced in the countercurrent and DC wood gasification processes is not suitable for internal combustion engines, but damages them due to its adhesive properties.
  • similar high-viscosity residues occur, which are generally referred to as condensate in the present invention.
  • the resulting condensate not only reduces the efficiency with respect to material utilization balance of the gasification reactor, but must be removed from the useful gas by a gas scrubber. This additionally reduces the energy balance of the entire system and additionally requires washing liquid, for example water. Since the condensate is not only corrosive due to its pH, but also toxic and difficult to biodegrade, this results in a disposal problem.
  • fluidized bed gasification reactors in which the fuel is converted into useful gases in an incomplete fluidized bed furnace. In this case, no condensate is generated, since this is also converted to Nutzgasen.
  • gasification in fluidized bed gasification reactors is limited to solid fuels having a particle size of less than 40 mm with a water content of at least 25% by weight, the particles having to be suspended by a fluid fluid that constantly swirls, for example air. To maintain the fluidized bed, therefore, an external fluid supply with a high flow rate is necessary, which corresponds to an externally supplied work.
  • fluidized-bed gasification reactors can not be operated autothermally, but only allothermally, ie with the supply of external heat energy. The total intake of these two types of energy is deduct the degree of the plant. This gasification technology is only economical for power plants in the power range of 1, 5 to 3 MW, whereby the overall efficiency is only about 30%.
  • a special form of the fluidized-bed gasification reactor is the Winkler generator, in which the fluidized bed can be maintained even better in the entire reactor space by means of ring loops arranged in series around the reactor body.
  • Advantages of the Winkler generator are a homogeneous temperature distribution and better mixing of the particles compared to other fluidized bed gasification reactors.
  • the Winkler reactor is only suitable for the gasification of coal, especially lignite, limited to the smallest possible particle size.
  • a significant improvement of the fluidized bed gasification reactor is provided by the entrained flow gasification reactor in which the carbonaceous
  • Fuel is introduced as dust, slurry or paste as a burner in the gasification room.
  • the gasification processes take place in a cloud of dust.
  • This form of supply requires a corresponding pretreatment of the fuel, especially in biomass as a fuel to be introduced via a pneumatic system in the carburetor and gasified there in a very short time. Even such systems can be operated only with supply of work and heat energy.
  • the supply of heat energy by a continuous ignition with a Zündfackel.
  • the Koppers-Trotzek reactor as a special form of entrained flow gasification reactor is particularly suitable for the gasification of finely ground coal to useful gas.
  • the coal dust is fed in at high speed, so that only a single ignition is needed and the gasification process can otherwise be performed autothermally.
  • operation of the Koppers-Trotzek reactor still requires the supply of work to maintain the flow of air.
  • the gasification processes can not be maintained solely by the supply of fuel. In all versions of these reactor types, the overall efficiency is limited to a maximum of 30 to 40% by the necessary supply of work to maintain the vortex or flight flow.
  • fluidized bed and entrained flow gasification reactors are limited to the specific nature of the carbonaceous fuel material, in principle, a pretreatment of the respective carbonaceous fuel material is required. Necessary pretreatments of the fuel material also considerably limit the cost-effectiveness of gasification plants, in particular CHP plants.
  • the supply of external work is limited only to that of the carbonaceous fuel and the gasifier, maintaining optimal conditions for the pyrolysis as well as gasification reactions is generally more difficult.
  • the invention has for its object to constructively improve the efficiency of a gasification reactor for the gasification of carbonaceous fuel to Nutzgasen with respect to Nutzgas- and heat yield. This object is achieved by the feature combination of claim 1 in an inventive manner.
  • the dependent claims include in part advantageous and in part self-inventive developments of the invention.
  • the invention is based on a gasification reactor with a reaction chamber for the gasification of carbonaceous fuel by adding gasification agents to Nutzgasen.
  • the reaction chamber is the carbonaceous fuel.
  • a continuous supply can take place via a reservoir connected to the reaction chamber.
  • the conversion to the Nutzgasen as the sum of all individual pyrolysis and gasification reactions therefore takes place predominantly in the reaction chamber.
  • the gasification reactor according to the invention can also be designed completely as a reaction chamber.
  • the reaction chamber of the gasification reactor on a plurality of at least partially independent control inputs such that the gasification of carbonaceous fuel is controlled by the return of the reactor internal gas and / or by the addition of varying gasification agents through the control inputs.
  • control inputs any position within the reaction chamber is accessible through these control inputs.
  • Each individual control input thus defines a reaction zone, all reaction zones thereby forming the reaction space which completely fills the reaction chamber.
  • this is realized by protruding into the reaction chamber a holder with a large number of recessed control inputs.
  • this arrangement of the control inputs proves to be advantageous, whereby the accessibility of the entire reaction space is ensured.
  • the side walls of the reaction chamber may be interspersed with a plurality of such control inputs or a combination of both constructive options may be provided.
  • the design of the gasification reactor according to the invention can be optimized in that in relation to the size of the reaction chamber as high a variety of control inputs is thereby realized by the control inputs are designed to be as small as possible, so the reaction space is divided into as many reaction zones. In this way, a particularly advantageous fine adjustment of the gasification process is achieved with respect to optimum heat and Nutzgasausbeute and influencing the running in the reaction chamber thermochemical processes in particular their nature and intensity is achieved.
  • control inputs are at least partially controlled independently of one another, in each reaction zone of the reaction space, the addition of gasification agent with respect to its composition, speed, temperature, pressure and amount as well as with respect to the specific exit pulse is variable over time.
  • the nature of the fuel material changes.
  • a coking gradient which decreases vertically from the lower to the upper part of the reaction chamber is formed during the progress of the gasification process. Therefore, in the progressing gasification process in the lower reaction zones for gasification of the resulting pure carbon increased water vapor is supplied together with the hot reactor internal gas.
  • CO2 can even be considered as a gasification agent from 600 ° C, because then whose equilibrium reaction with carbon according to Boudouard is 23% on the side of CO.
  • the gasification means comprise at least one of the components O 2 or H2O, the gasification agent CO2 being generated during the gasification process itself.
  • the embodiments of the reactor and / or its reaction chamber may also be adapted to the predominant nature of the carbonaceous fuel. With varying consistency and changing state of matter of the carbonaceous fuel material, the embodiments are based only on structural expediency, for example in the embodiment as polygons or cylinders.
  • the gasification reactor according to the invention allows an optimal and accelerated reaction of the gasification process with respect to Nutzgasausbeute in its entire time through the regulated and the course adapted supply of gasification agent than by the simultaneous circulation of the reactor internal gas.
  • the residence time of the hydrocarbons can be made as long as possible by controlling the process, so that the cracking of the hydrocarbons (tars) in smallest possible pieces can be done.
  • the regulation of the process ensures that the temperatures in the flowed through spatial areas are uniformly high so that the cracking reaction proceeds as quickly as possible.
  • the compact nature of the gasification reactor according to the invention ensures a nearly lossless, controllable Nutzgasabbow by a device for gas outlet.
  • the compact nature also allows the gasification reactor of the invention to be designed with a heat exchange device.
  • heat arising during the gasification process can again be fed back to the gasification process for increasing the useful gas yield by reducing the nitrogen input and its excess content for further use, in particular in one
  • gasification reactor on which the invention is based replaces the extremely energy-consuming maintenance of the fluidized bed required for the Winkler generator for optimal and condensate-free gasification of the fuels. Furthermore, the gasification reactor on which the invention is based does not require continuous ignition of the fuel material operated with it, for example by means of an ignition torch.
  • the gasification reactor according to the invention combines the advantages of turbulence and entrained flow gasification reactors with those of fixed bed gasification reactors, whereby only a fraction of external work for supplying the gasification agent and recycling the internal reactor gas must be supplied in comparison to the preservation of a fluidized bed or a flow stream. For this external work, a fraction of the generated useful gas is sufficient.
  • the useful gas generated in the gasification reactor according to the invention can be supplied to an internal combustion engine, which in turn is coupled to a generator. The work required to control the reactor is then provided by a fraction of the electrical energy converted by the generator.
  • the performance of the inventive reactor exclusively from the chemical energy content of the carbonaceous fuel from.
  • the design-related advantages afford overall a stable and fully autothermal operation of the gasification reactor according to the invention with a high overall efficiency, in particular as a subsystem of a CHP.
  • the gasification reactor according to the invention particularly in one embodiment as a DC fixed bed reactor, compared to all versions of vortex and entrained flow gasification reactors characterized particularly advantageous that any type and form of carbonaceous fuel in any state of aggregation for gasification can be used.
  • a DC fixed bed reactor designed according to the invention may additionally have a gas feed device in the reaction chamber.
  • plastic waste and household waste as an example of extremely inhomogeneous mixtures of carbonaceous fuel materials can be gasified with a high overall efficiency in a DC fixed bed reactor according to the invention.
  • the initially independent control inputs may be controlled to form either a single total reaction zone or a plurality of arbitrarily partitionable partial reaction zones. If, for example, the control inputs are combined into independent independent reaction zones by means of horizontal loops circulating over the reaction chamber, the reaction zones which are independent of one another can be operated in parallel and thus combined to form a larger reaction zone.
  • This variation of the geometry of reaction zones can also be realized by the change, amount and composition of the gasification agent in the radial direction. In this way, inactive, "cold" interior areas are avoided, the entire reaction space is activated in this way in terms of process technology, and finally it is possible to determine the respective chemical reaction in the individual reaction zones. action zones to vary. By changing the reaction taking place in the respective reaction zone, the stratification or the sequence of the reaction zones can be changed during operation. Thus, there is the possibility of changing the reactions during operation of the reactor at any point in the reaction space, to change, to expand spatially or to accelerate.
  • the melting of the solid fuel into readily volatile pyrogas, charcoal, water, higher-chain hydrocarbons, ie a so-called pyrolysis reaction may be mentioned.
  • the aim is to achieve a high heat input with as little air supply as possible. This is done by preheating the gasification agent, by supplying superheated steam and by external preheating of the solid fuel.
  • Switching the zone reaction of pyrolysis in the solid fuel to oxidation in the coal bed occurs when, after filling and during startup of the reactor, the lower zones are first filled with solid fuel and operated pyro- lytically. After the outgassing of the volatile pyrogase, the zone is then switched to oxidative or reductive operation.
  • the gas phase reaction can take place both oxidatively in the solid fuel-free and carbon-free regions produced by intermediate bottoms.
  • the gas phase reaction can be proportionally reduced by greatly increasing the velocity of the gasifying agents by supplying them by means of controllable nozzles without increasing the mass flow, as long as the stream, so-called “sharp jet", strikes the coal bed located behind the cavity.
  • the reaction rate in the reaction zones can be varied.
  • the gasification agent supply in the coal bed is increased.
  • the reduction in the supply of gasification equals a reduction in its geometry and / or a reduction in the reaction rate in this zone.
  • the increase in the supply of gasification is associated with an increase in their geometry and / or with an increase in the reaction rates of the reactions occurring therein, so that the carbon is degraded oxidatively or reductively.
  • the pyrozone is geometrically reduced or reduced in intensity, while the reaction zones for coal mining increased, or increased in intensity.
  • the amount, composition, temperature or pressure of the gasifying agent in the reaction zones can be varied.
  • a variation of the amount of the gasifying agent has an effect on the reaction rate and partly also on the nature of the reaction.
  • the composition of the gasifying agent also affects the nature of the reaction.
  • the temperature variation causes a change in the reaction rate.
  • a variation of the pressure in turn affects the speed and amount of the gasifying agent.
  • a - as far as possible - decoupling of all influencing variables is achieved via adjustable nozzles.
  • Fig. 1 is a gasification reactor with loops and
  • Fig. 2 is a gasification reactor with central hedgehog-like supply line.
  • the embodiment in Fig. 1 relates to a gasification reactor 1, which is designed in particular for the gasification of solid carbonaceous fuel.
  • the gasification reactor 1 is designed as a fixed bed reactor according to the DC principle.
  • the gasification reactor 1 has a permeable intermediate bottom 2, which divides the gasification reactor 1 into an upper reservoir 3 and into a lower reaction chamber 4. Another permeable intermediate bottom 5 separates the reaction chamber 4 from the ash box 6 as the lowest subspace of the entire gasification reactor 1 from.
  • a gas-permeable retention device 7 in the form of a grate between the reaction chamber 4 and the ash box 6 ensures that the fuel remains in the reaction chamber 4.
  • a gas outlet 8 is attached. Via the reservoir 3, the carbonaceous, solid fuel is fed to the reaction chamber 4, the useful gas is discharged via the gas outlet 8. After filling reservoir 3 and reaction chamber 4 with the carbonaceous, solid fuel material, the gasification reactor in the lower reaction zones is ignited once and then started up by supplying air.
  • the gasification reactor operates as a furnace in over-stoichiometric operation and is thereby brought to operating temperature together with the other system components. Subsequently, the gasification reactor is brought by further addition of fuel or by reducing the air supply in the substoichiometric gasification operation. This operation prevents the escape of unburned gas in the warm-up phase through the chimney or flaring through a special torch.
  • the switchability of the gasification reactor from substoichiometric to superstoichiometric operation or from superstoichiometric to substoichiometric operation can also be used to perform maintenance work on a connected combined heat and power plant or to cover a heat requirement without electricity generation.
  • the gasification reactor and the connected components for rapid shutdown can be completely separated from the outside air. be separated so that the processes in the reactor come to succumb quickly and takes place to the escape of unburned gas in the chimney.
  • the side wall 9 of the reaction chamber 4 of the gasification reactor 1 is interspersed with a plurality of control inputs 10 in such a way that in the operation of the gasification reactor each position within the reaction chamber 4 is accessible through the control inputs 10.
  • the control inputs 10 are horizontally over the reaction chamber circulating ring lines 11 to flat, but summarized independent reaction zones. By the respective independent ring lines 11 the addition of gasification agent or the return of the reactor internal gas with respect to composition, temperature and pressure and thus quantity is then controlled via the combined via web connections 12 control inputs 10.
  • the control is individual for each area reaction zone.
  • the reservoir 3 of the gasification reactor 1 has a larger diameter and a larger volume than the reaction chamber 4, wherein the permeability of the intermediate bottom 2 is given by an opening with a diameter which is smaller than that of the reservoir 3 and the reaction chamber 4, but greater than the opening of the intermediate bottom 5 is.
  • the reactor with its reservoir 3, the reaction chamber 4 and its ash box 6 are cylindrical, the openings of the shelves 2 and 5 are circular.
  • This embodiment of the gasification reactor 1 allows its embedding in a vollum passerde insulation, whereby the reactor efficiency is further increased.
  • the gasification reactor 1 is designed to withstand deflagration of the gasification products as well as the fuel.
  • the gasification reactor 1 according to FIG. 2 likewise has an upper reservoir 3 and a permeable intermediate bottom 2.
  • the reaction chamber 4 is charged by nozzle-shaped nozzle entrances 13 arranged in the form of a nozzle.
  • the nozzle entrances 13 form the control inputs 10 of the embodiment in FIG.
  • the gasification reactor 1 according to FIG. 2 corresponds in its construction to that in FIG. 1.
  • the gasification reactor in this embodiment is designed for a CHP, so for the heat and power. Through thermal integration of all subsystem units of the entire system, combined heat and power generation achieves an overall efficiency of> 90%.

Abstract

There is specified a gasification reactor (1) having a reaction chamber (4) for the autothermal gasification of carbon-containing fuel to form useful gases, wherein the reaction chamber has a plurality of control inputs (10) which are at least partially independent of one another. The gasification process is controlled by means of the recirculation of the gas within the reactor and/or by means of the addition of gasification agents via the control inputs (10).

Description

Beschreibung  description
Vergasungsreaktor für kohlenstoffhaltiges Brennmaterial Gasification reactor for carbonaceous fuel
Die Erfindung betrifft einen Vergasungsreaktor für die autotherme Vergasung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zu Nutzgasen. Sie betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Vergasungsreaktors, ein Verfahren zur automatischen Entfernung von Kondensat aus einem derartigen Vergasungsreaktor sowie Verfahren zu dessen Anfahren und Notabfahren. The invention relates to a gasification reactor for the autothermal gasification of carbonaceous fuel to Nutzgasen. It further relates to a method for operating such a gasification reactor, a method for the automatic removal of condensate from such a gasification reactor and method for its start-up and emergency shutdown.
Definitionen definitions
In der vorliegenden Erfindung wird allgemein unter einem Reaktor ein Teil einer Anlage verstanden, in dem chemische Reaktionen von einem oder mehreren Ausgangsmaterialien zu einem oder mehreren Produkten durchgeführt werden. Daher wird in dieser Erfindung unter einem Vergasungsreaktor ein Behälter als ein Teil einer Anlage verstanden, in dem kohlenstoffhaltiges Brennmaterial zu Nutzgasen umgesetzt, also dazu vergast wird. In the present invention, a reactor is generally understood to mean a part of a plant in which chemical reactions of one or more starting materials to one or more products are carried out. Therefore, in this invention, under a gasification reactor, a container is understood to be a part of an installation in which carbonaceous fuel material is converted into useful gases, ie gasified.
In der vorliegenden Erfindung wird unter einem Nutzgas eine Substanz oder ein Substanzgemisch verstanden, die oder das sich sowohl selbst als Brennstoff für Brennkraftmaschinen und auch als Rohstoff für weitere chemische Herstellungsverfahren eignet. In the present invention, a useful gas is understood as meaning a substance or a substance mixture which is suitable both itself as fuel for internal combustion engines and also as raw material for further chemical production processes.
In der vorliegenden Erfindung wird unter einem kohlenstoffhaltigen Brennmaterial ein solches Material verstanden, dessen enthaltender Kohlenstoff in Form einer exothermen Reaktion zu Kohlendioxid (C02) an Luft oxidiert, also verbrannt werden kann. In diesem Sinne umfasst das kohlenstoffhaltige Brennmaterial insbesondere Biomasse, fossile Brennstoffe und synthetisch-organische Stoffe, speziell entsprechend kohlenstoffhaltige Kunststoffe. In der vorliegenden Erfindung wird unter Biomasse allgemein jedwede kohlenstoffhaltige Substanz verstanden, die direkt oder indirekt aus physiologischen Prozessen von lebenden Organismen, In the present invention, a carbonaceous fuel material is understood to mean such a material whose carbon contained in the form of an exothermic reaction oxidizes to carbon dioxide (CO 2 ) in air, that is to say it can be burned. In this sense, the carbonaceous fuel includes, in particular, biomass, fossil fuels, and synthetic-organic materials, especially carbon-containing plastics. In the present invention, biomass is generally understood to mean any carbonaceous substance derived directly or indirectly from physiological processes of living organisms,
BESTÄTIGUNGSKOPIE insbesondere aus pflanzlicher Photosynthese stammt, nicht dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf entzogen ist und sich auch durch Organismen exotherm zu CO2 umsetzen lässt. Beispiele für Biomasse sind Gärreste, Holz, Laub, Heu, Stroh, Papier, Pappe, Kompost, Fäkalien und Klärschlamm. CONFIRMATION COPY in particular from plant photosynthesis, is not deprived of the natural carbon cycle and can be exothermally converted by organisms to CO 2 . Examples of biomass are fermentation residues, wood, leaves, hay, straw, paper, cardboard, compost, faeces and sewage sludge.
In der vorliegenden Erfindung werden unter fossilen Brennstoffen solche Formen von Biomasse verstanden, die sich in einer geologischen Senke befinden und somit dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf entzogen sind. Beispiele für fossile Brennstoffe sind Asphalt, Teer, Bitumen, Torf, Braunkohle, Steinkohle und Graphit. In the present invention, fossil fuels are understood to mean those forms of biomass which are located in a geological depression and are thus removed from the natural carbon cycle. Examples of fossil fuels are asphalt, tar, bitumen, peat, lignite, hard coal and graphite.
Unter einem kohlenstoffhaltigem Brennmaterial kann auch eine Mischung verschiedener kohlenstoffhaltiger Brennmaterialien, beispielsweise aus Biomasse, aus synthetisch-organischen Stoffen und speziell aus Kunststoffen verstanden werden. Ein weiteres Beispiel für ein kohlenstoffhaltiges Brennmaterial ist daher Hausmüll als Gemisch von solchen Brennstoffen. Damit ist die Form des kohlenstoffhaltigen Brennmaterials unabhängig von seiner Form anzusehen, ein weiteres Beispiel ist Holz in Form von Stämmen, Hackschnitzeln variierender Größe, Sägemehl oder in Form von Pellets. A carbonaceous fuel material may also be understood to mean a mixture of different carbonaceous fuel materials, for example biomass, synthetic-organic materials and especially plastics. Another example of a carbonaceous fuel is therefore household waste as a mixture of such fuels. Thus, the shape of the carbonaceous fuel is independent of its shape, another example is wood in the form of logs, wood chips of varying size, sawdust or in the form of pellets.
Technischer Hintergrund Technical background
Die Pyrolyse als rein thermische Zersetzung von Biomasse, Stein- und Braunkohle verläuft vorwiegend endotherm in Abhängigkeit des Sauerstoffgehaltes und der Bindungsart des Sauerstoffes. Innerhalb des Brennstoffs kann die Pyrolyse auch exotherm verlaufen. Insbesondere bei der Pyrolyse von Stein- oder Braunkohle entstehen neben Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2) und Methan (CH4) beispielsweise noch flüchtige Kohlenwasserstoffe. Kunststoffe, die beispielsweise nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, pyrolysieren unter Luftausschluss ausschließlich zu niederen Kohlenwasserstoffen. Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2) und Methan (CH4) und flüchtige Kohlenwasserstoffe sind brennbar, eignen sich bestens als Treibstoffe für Brennkraftmaschinen, sind wichtige Ausgangsubstanzen für viele chemische Herstellungsprozesse und sind damit wert- volle Nutzgase. Methan (CH4) und reiner Kohlenstoff, beispielsweise in Form von mineralischem Graphit oder synthetischem Koks, sind nicht bzw. nicht mehr weiter pyrolysierbar. The pyrolysis as a purely thermal decomposition of biomass, hard coal and lignite runs predominantly endothermic depending on the oxygen content and the binding of the oxygen. Within the fuel, the pyrolysis may also be exothermic. In particular, in the pyrolysis of hard coal or brown coal arise in addition to carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and methane (CH 4 ), for example, still volatile hydrocarbons. Plastics, which consist for example only of carbon and hydrogen, pyrolyzed under exclusion of air exclusively to lower hydrocarbons. Carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ) and methane (CH 4 ) and volatile hydrocarbons are flammable, are ideally suited as fuels for internal combustion engines, are important starting materials for many chemical manufacturing processes and are thus valuable. full useful gases. Methane (CH 4 ) and pure carbon, for example in the form of mineral graphite or synthetic coke, are not or no longer pyrolysable.
Kohlenstoffhaltige Brennmaterialien lassen sich aber mit Vergasungsmitteln zu Nutzgasen umsetzen, beispielsweise Kohlenstoff mit einem Unterschuss an O2 zu CO, dann Kohlenstoff mit Wasser (H2O) zu CO und H2, dann CH4 mit O2 zu CO. Allerdings verlaufen die Vergasungsreaktionen von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial mit H2O endotherm. Als natürliches Vergasungsmittel dient insbesondere Luft, die auch mit H2O, beispielsweise als Aerosol oder Dampf, angereichert sein kann. In der vorliegenden Erfindung wird daher unter einem Vergasungsmittel ein Reinstoff oder Stoffgemisch verstanden, dessen Zugabe zum kohlenstoffhaltigen Brennmaterial den Umsatz zu Nutzgasen erhöht. However, carbon-containing fuels can be converted to useful gases with gasifiers, for example carbon with a deficiency of O 2 to CO, then carbon with water (H 2 O) to CO and H 2 , then CH 4 with O 2 to CO. However, the gasification reactions of carbonaceous fuel with H 2 O are endothermic. As a natural gasification agent is used in particular air, which may also be enriched with H 2 O, for example as an aerosol or vapor. In the present invention, therefore, a gasification agent is understood to mean a pure substance or substance mixture whose addition to the carbonaceous fuel material increases the conversion into useful gases.
Die Vergasung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zu Nutzgas ist überwiegend erst dann wirtschaftlich, wenn das Brennmaterial nicht nur leicht verfügbar bzw. billig ist, sondern die Vergasung in ihrer Energiebilanz ausschließlich vom Energiegehalt des Brennmaterials abhängt. Dies betrifft insbesondere die Verwendung des Nutzgases als eigentlichen Brennstoff für Brennkraftmaschinen, beispielsweise für den Betrieb eines Gasmotors oder einer Gasturbine. Die Vergasung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zu Nutzgas erfordert dann einen insgesamt exotherm ablaufenden Gesamtprozess, der sich solange energetisch selbst erhält, wie genügend Brennmaterial vorhanden ist. Zusätzlich lässt sich auch die abgegebene Wärme beispielsweise zum Heizen von Wohngebäuden nutzen, wie dies durch Kraft-Wärmekopplung in Blockheizkraftwerken (BHKW) erfolgt. In einem BHKW ist eine Brennkraftmaschine wiederum an einen Generator gekoppelt, der dann schließlich mechanische in elektrische Energie wandelt. The gasification of carbonaceous fuel to Nutzgas is predominantly economical only if the fuel is not only readily available or cheap, but the gasification in their energy balance depends solely on the energy content of the fuel. This relates in particular to the use of the useful gas as actual fuel for internal combustion engines, for example for the operation of a gas engine or a gas turbine. The gasification of carbonaceous fuel to Nutzgas then requires a total exothermic running overall process, the energetic itself as long as enough fuel is available. In addition, the heat released can also be used, for example, for heating residential buildings, as is the case with combined heat and power in combined heat and power plants (CHP). In a CHP, an internal combustion engine is in turn coupled to a generator, which then finally converts mechanical energy into electrical energy.
Die Verbrennung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial mit O2 zu CO ist jedoch so schwach exotherm, dass die frei werdende Energie nicht ausreicht, gleichzeitig ablaufende Pyrolysen und / oder Vergasungsreaktionen mit H2O dauerhaft aufrecht zu erhalten. Die für den gesamten Vergasungsprozess notwendige Energie muss daher durch die stark exotherme Verbrennungsreaktion von kohlenstoffhal- tigern Brennmaterial mit 02 zu C02 aufgebracht werden. Der höchst mögliche Wirkungsgrad bezüglich Nutzgas- und Wärmeausbeute einer solchen autothermen Vergasung wird bei einem Optimum erreicht, bei dem das Ausmaß der Verbrennung zu CO2 gerade ausreicht, um für Pyrolysen und Vergasungsreaktionen den notwendigen Energiebeitrag zu liefern. Dieses Optimum im Sinne einer unvollständigen Verbrennung hängt von der Zusammensetzung und Beschaffenheit des Brennmaterials, der Zufuhr bzw. optimalen Dosierung des Vergasungsmittels, der Beschaffenheit sowie Isolierung des Vergasungsreaktors und damit zusammenge- fasst von der gesamten Reaktionsführung ab. Dabei ist die Veränderung des Brennmaterials während des gesamten Vergasungsprozesses ebenfalls zu berücksichtigen bzw. nicht zu vernachlässigen. The combustion of carbonaceous fuel with O 2 to CO, however, is so weakly exothermic that the energy released is not sufficient to sustain simultaneously ongoing pyrolysis and / or gasification reactions with H 2 O permanently. The energy required for the entire gasification process must therefore be replaced by the highly exothermic combustion reaction of carbon monoxide. fuel with 0 2 to C0 2 are applied. The highest possible efficiency in terms of Nutzgas- and heat yield of such an autothermal gasification is achieved at an optimum, in which the extent of combustion to CO 2 just sufficient to provide the necessary energy contribution for pyrolysis and gasification reactions. This optimum in terms of incomplete combustion depends on the composition and nature of the fuel, the supply or optimal metering of the gasification agent, the nature and isolation of the gasification reactor and thus summarized by the entire reaction. Here, the change in the fuel during the entire gasification process is also taken into account or not negligible.
Im klassischen Festbettvergasungsreäktor liegt Holz als kohlenstoffhaltiges Brennmaterial wie in einem normalen Feuerofen auf einem Gitterrost. Im Gegen- stromverfahren wird Luft als Vergasungsmittel durch den Gitterrost und das verbrennende Holz gesaugt. Die oberen Holzschichten verbrennen nur teilweise und pyrolysieren gleichzeitig zu Nutzgas, das am oberen Ende des Ofens abgesaugt wird. Luft und Nutzgas bewegen sich als Gegenstrom in entgegengesetzter Richtung zum langsam absinkenden Holz. Das entstehende Nutzgas hat eine relativ niedrige Temperatur von etwa 100 °C und enthält wegen der stattfindenden Trocknung und Pyrolyse des Holzes entsprechend viel Wasserdampf und organische Bestandteile, die bei weiterer Abkühlung zu einem sauren Holzteer kondensieren. In the classic fixed-bed gasification reactor, wood is a carbonaceous fuel, like a normal grate on a grid. As a countercurrent process, air is sucked through the grate and the burning wood as a gasifying agent. The upper layers of wood burn only partially and pyrolyze at the same time to Nutzgas, which is sucked off at the upper end of the furnace. Air and natural gas move countercurrently in the opposite direction to the slowly sinking wood. The resulting useful gas has a relatively low temperature of about 100 ° C and contains due to the ongoing drying and pyrolysis of the wood correspondingly much water vapor and organic constituents, which condense on further cooling to an acidic wood tar.
Im Gleichstromverfahren zur Holzvergasung wird Luft als Vergasungsmittel unmittelbar über dem Gitterrost direkt in die heiße Vergasungsreaktionszone des im Festbettvergasungsreaktors zugeführt und unter dem Gitterrost abgesaugt. Das Reaktorinnengas bzw. Nutzgas und Luft bewegen sich im Bereich des Gitterrostes in gleicher Richtung, also im Gleichstrom. Die Temperatur des Reaktorinnengases bzw. Nutzgases liegt hier wesentlich höher als beim Gegenstromverfahren. Das Nutzgas als Endprodukt aus dem Reaktorinnengas enthält deutlich weniger Holz- teer, wobei der im Gleichstromverfahren anfallende Holzteer einen basischen pH- Wert aufweist. In the co-current method for wood gasification, air is fed as a gasifying agent directly above the grid directly into the hot gasification reaction zone of the fixed-bed gasification reactor and sucked under the grate. The internal reactor gas and the useful gas and air move in the same direction in the area of the grid, ie in direct current. The temperature of the reactor internal gas or useful gas is much higher here than in the countercurrent process. The useful gas as end product from the reactor internal gas contains significantly less wood tar, wherein the wood tar produced in the DC process has a basic pH.
Der im Gegenstrom- und im Gleichstromholzvergasungsverfahren anfallende Holzteer eignet sich nicht für Brennkraftmaschinen, sondern schädigt diese aufgrund seiner verklebenden Eigenschaften. Auch bei der Vergasung anderer kohlenstoffhaltiger Brennstoffe fallen ähnliche hochviskose Rückstände an, die in der vorliegenden Erfindung allgemein als Kondensat bezeichnet werden. Das anfallende Kondensat mindert nicht nur den Wirkungsgrad bezüglich Stoffverwertungsbilanz des Vergasungsreaktors, sondern muss aus dem Nutzgas durch eine Gaswäsche entfernt werden. Dies mindert zusätzlich die Energiebilanz der Gesamtanlage und benötigt zusätzlich Waschflüssigkeit, beispielweise Wasser. Da das Kondensat aufgrund seines pH-Wertes nicht nur korrosiv, sondern auch toxisch und schwer biologisch abbaubar ist, ergibt sich hier ein Entsorgungsproblem. In US 2010/0107494 A1 wird ein Festbettvergaser für Biomasse mit einer sukzessiven Brennstoffzuführung vorgeschlagen, der zwar bezüglich Brennstoffumsatzbilanz eine höhere Effizienz verspricht, jedoch nicht die Bildung von Kondensat eliminiert bzw. das anfallende Kondensat nicht im Vergasungsprozess weiter verwerten kann. The wood tar produced in the countercurrent and DC wood gasification processes is not suitable for internal combustion engines, but damages them due to its adhesive properties. Also in the gasification of other carbonaceous fuels, similar high-viscosity residues occur, which are generally referred to as condensate in the present invention. The resulting condensate not only reduces the efficiency with respect to material utilization balance of the gasification reactor, but must be removed from the useful gas by a gas scrubber. This additionally reduces the energy balance of the entire system and additionally requires washing liquid, for example water. Since the condensate is not only corrosive due to its pH, but also toxic and difficult to biodegrade, this results in a disposal problem. In US 2010/0107494 A1 a fixed-bed gasifier for biomass is proposed with a successive fuel supply, which promises a higher efficiency in terms of fuel turnover, but does not eliminate the formation of condensate or the resulting condensate can not continue to use in the gasification process.
Ein Lösungsansatz für die Vergasung von kohlenstoffhaltigen, festen Brennmaterialien bieten Wirbelschichtvergasungsreaktoren, in denen die Brennmaterialien in einer unvollständigen Wirbelschichtfeuerung zu Nutzgasen umgesetzt werden. Hierbei fällt kein Kondensat an, da dieses ebenfalls zu Nutzgasen umgesetzt wird. Allerdings ist die Vergasung in Wirbelschichtvergasungsreaktoren auf feste Brennmaterialien mit einer Partikelgröße von weniger als 40 mm mit einem Wassergehalt von mindestens 25 Gew.% beschränkt, wobei die Partikel durch ein konstant wirbelndes Fluidmedium, beispielweise Luft, in Schwebe gehalten werden müssen. Zur Aufrechterhaltung der Wirbelschicht ist also eine externe Fluid- zufuhr mit einer hohen Flussrate notwendig, was einer extern zugeführten Arbeit entspricht. Weiter können Wirbelschichtvergasungsreaktoren nicht autotherm, sondern nur allotherm, d.h. unter Zufuhr von äußerer Wärmeenergie betrieben werden. Die Gesamtzufuhr dieser beiden Energiearten ist vom Gesamtwirkungs- grad der Anlage abzuziehen. Diese Vergasungstechnik gestaltet sich nur bei Energieanlagen im Leistungsbereich von 1 ,5 bis 3 MW als wirtschaftlich, wobei der Gesamtwirkungsgrad bei nur ca. 30% liegt. One approach to the gasification of carbonaceous solid fuels is to use fluidized bed gasification reactors in which the fuel is converted into useful gases in an incomplete fluidized bed furnace. In this case, no condensate is generated, since this is also converted to Nutzgasen. However, gasification in fluidized bed gasification reactors is limited to solid fuels having a particle size of less than 40 mm with a water content of at least 25% by weight, the particles having to be suspended by a fluid fluid that constantly swirls, for example air. To maintain the fluidized bed, therefore, an external fluid supply with a high flow rate is necessary, which corresponds to an externally supplied work. Furthermore, fluidized-bed gasification reactors can not be operated autothermally, but only allothermally, ie with the supply of external heat energy. The total intake of these two types of energy is deduct the degree of the plant. This gasification technology is only economical for power plants in the power range of 1, 5 to 3 MW, whereby the overall efficiency is only about 30%.
Eine besondere Form des Wirbelschichtvergasungsreaktors stellt der Winkler- Generator dar, bei dem die Wirbelschicht durch hintereinander gereihte Ringleitungen um den Reaktorkörper herum noch besser im gesamten Reaktorraum aufrechterhalten werden kann. Vorteile des Winkler-Generators sind eine homogene Temperaturverteilung und bessere Durchmischung der Partikel im Vergleich zu anderen Wirbelschichtvergasungsreaktoren. Der Winkler-Reaktor eignet sich jedoch nur für die Vergasung von Kohle, insbesondere Braunkohle, beschränkt auf eine möglichst kleine Partikelgröße. A special form of the fluidized-bed gasification reactor is the Winkler generator, in which the fluidized bed can be maintained even better in the entire reactor space by means of ring loops arranged in series around the reactor body. Advantages of the Winkler generator are a homogeneous temperature distribution and better mixing of the particles compared to other fluidized bed gasification reactors. However, the Winkler reactor is only suitable for the gasification of coal, especially lignite, limited to the smallest possible particle size.
Eine wesentliche Verbesserung des Wirbelschichtvergasungsreaktors ist durch den Flugstromvergasungsreaktor gegeben, bei dem das kohlenstoffhaltige A significant improvement of the fluidized bed gasification reactor is provided by the entrained flow gasification reactor in which the carbonaceous
Brennmaterial als Staub, Slurry oder als Paste über einen Brenner in den Vergasungsraum eingebracht wird. Hierbei finden die Vergasungsprozesse in einer Staubwolke statt. Diese Form der Zuführung bedarf einer entsprechenden Vorbehandlung des Brennmaterials, insbesondere bei Biomasse als Brennmaterial, um über ein pneumatisches System in den Vergaser eingebracht und dort in sehr kurzer Zeit vergast zu werden. Auch solche Systeme können nur unter Zufuhr von Arbeit sowie Wärmeenergie betrieben werden. Hierbei erfolgt die Zufuhr der Wärmeenergie durch eine kontinuierliche Zündung mit einer Zündfackel. Fuel is introduced as dust, slurry or paste as a burner in the gasification room. Here, the gasification processes take place in a cloud of dust. This form of supply requires a corresponding pretreatment of the fuel, especially in biomass as a fuel to be introduced via a pneumatic system in the carburetor and gasified there in a very short time. Even such systems can be operated only with supply of work and heat energy. Here, the supply of heat energy by a continuous ignition with a Zündfackel.
Der Koppers-Trotzek-Reaktor als besondere Form des Flugstromvergasungsreak- tors eignet sich insbesondere für die Vergasung von fein gemahlener Kohle zu Nutzgas. Die Einspeisung des Kohlestaubes erfolgt seitlich mit hoher Geschwindigkeit, so dass nur eine einmalige Zündung benötigt wird und der Vergasungs- prozess ansonsten autotherm geführt werden kann. Allerdings benötigt der Betrieb des Koppers-Trotzek-Reaktors immer noch die Zufuhr von Arbeit zur Aufrechterhaltung des Flugstromes. Sowohl bei den verschiedenen Ausführungen des Wirbelschichtvergasungsreaktors als auch bei denen des Flugstromvergasungsreaktors können die Vergasungsprozesse nicht allein durch die Zufuhr von Brennmaterial aufrechterhalten werden. In allen Ausführungen dieser Reaktortypen ist der Gesamtwirkungsgrad durch die notwendige Zufuhr von Arbeit zur Aufrechterhaltung des Wirbel- bzw. Flugstromes auf maximal 30 bis 40% beschränkt. Nach dem Stand der Technik sind Festbettvergasungsreaktoren mit Gleich- oder Gegenstromprinzip, Wirbelschicht- und Flugstromvergasungsreaktoren auf spezifische Beschaffenheit des kohlenstoffhaltigen Brennmaterials beschränkt, wobei grundsätzlich eine Vorbehandlung des jeweiligen kohlenstoffhaltigen Brennmaterials erforderlich ist. Auch notwendige Vorbehandlungen des Brennmaterials schränken die Wirtschaftlichkeit von Vergasungsanlagen, insbesondere von BHKW, erheblich ein. Zwar beschränkt sich in Festbettvergasungsreaktoren im Vergleich zu den Wirbelschicht- und Flugstromvergasungsreaktoren die Zufuhr von äußerer Arbeit lediglich auf die des kohlenstoffhaltigen Brennmaterials und des Vergasungsmittels, jedoch ist die Einhaltung optimaler Bedingungen für die Pyrolyse- als auch Vergasungsreaktionen generell schwieriger. Bei Festbettvergasungsreaktoren mit Gleich- oder Gegenstromprinzip ist die Festlegung auf eine vorgegebene Brennstoffqualität und Stückgröße, beispielsweise auf sogenannte G50-Holzhackschnitzel, besonders nachteilig. Abweichungen davon, insbesondere in der Stückigkeit, im Wassergehalt und im Staubanteil, verursachen variierende Druck- und Temperaturbedingungen. Solche Abweichungen erfordern dann beispielsweise eine überhöhte Zufuhr von Luft als Vergasungsmittel. Dies führt zu einer starken Verdünnung des Nutzgases durch Luftstickstoff und Wasserdampf sowie einer vermehrten Bildung von mitgeschlepptem Kondensat. Qualität und Ausbeute des Nutzgases sind dann so weit herabgesetzt, dass vor dessen Verwertung eine aufwändige Gaswäsche erfolgen muss. Eine erhöhte Bildung von Kondensat erniedrigt nicht nur signifikant den Gesamtwirkungsgrad der Anlage, sondern führt auch zu Verstopfungen im Reaktor, was zu einem kompletten Ausfall der gesamten Anlage führen kann. Zusätzlich ist die Reinigung von Festbettvergasungsreaktoren von Kondensat sehr aufwändig. Aufgabe und Lösung The Koppers-Trotzek reactor as a special form of entrained flow gasification reactor is particularly suitable for the gasification of finely ground coal to useful gas. The coal dust is fed in at high speed, so that only a single ignition is needed and the gasification process can otherwise be performed autothermally. However, operation of the Koppers-Trotzek reactor still requires the supply of work to maintain the flow of air. Both in the various embodiments of the fluidized bed gasification reactor and those of the entrained flow gasification reactor, the gasification processes can not be maintained solely by the supply of fuel. In all versions of these reactor types, the overall efficiency is limited to a maximum of 30 to 40% by the necessary supply of work to maintain the vortex or flight flow. According to the prior art fixed-bed gasification reactors with cocurrent or countercurrent principle, fluidized bed and entrained flow gasification reactors are limited to the specific nature of the carbonaceous fuel material, in principle, a pretreatment of the respective carbonaceous fuel material is required. Necessary pretreatments of the fuel material also considerably limit the cost-effectiveness of gasification plants, in particular CHP plants. Although in fixed-bed gasification reactors compared to the fluidized bed and entrained-flow gasification reactors the supply of external work is limited only to that of the carbonaceous fuel and the gasifier, maintaining optimal conditions for the pyrolysis as well as gasification reactions is generally more difficult. In fixed bed gasification reactors with a DC or countercurrent principle, the definition of a given fuel quality and piece size, for example, to so-called G50 wood chips, particularly disadvantageous. Deviations from this, especially in terms of piece quality, water content and dust content, cause varying pressure and temperature conditions. Such deviations then require, for example, an excessive supply of air as a gasification agent. This leads to a strong dilution of the Nutzgas by atmospheric nitrogen and water vapor and an increased formation of entrained condensate. Quality and yield of the useful gas are then reduced so much that a costly gas scrubbing must be carried out prior to its utilization. Increased formation of condensate not only significantly lowers the overall efficiency of the plant, but also leads to blockages in the reactor, which can lead to complete failure of the entire plant. In addition, the purification of fixed bed gasification reactors of condensate is very expensive. Task and solution
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad eines Vergasungsreaktors für die Vergasung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zu Nutzgasen bezüglich Nutzgas- und Wärmeausbeute konstruktiv zu verbessern. Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 in erfinderischer Weise gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen der Erfindung. The invention has for its object to constructively improve the efficiency of a gasification reactor for the gasification of carbonaceous fuel to Nutzgasen with respect to Nutzgas- and heat yield. This object is achieved by the feature combination of claim 1 in an inventive manner. The dependent claims include in part advantageous and in part self-inventive developments of the invention.
Der Erfindung liegt ein Vergasungsreaktor mit einer Reaktionskammer für die Vergasung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial durch Zugabe von Vergasungsmitteln zu Nutzgasen zugrunde. In der Reaktionskammer liegt das kohlenstoffhaltige Brennmaterial ein. Bei festen Brennmaterialien kann eine kontinuierliche Zuführung über ein mit der Reaktionskammer verbundenes Reservoir erfolgen. Der Umsatz zu den Nutzgasen als Summe aller einzelnen Pyrolyse- als auch Vergasungsreaktionen findet daher überwiegend in der Reaktionskammer statt. Der erfindungsgemäße Vergasungsreaktor kann auch vollständig als Reaktionskammer ausgeführt sein. The invention is based on a gasification reactor with a reaction chamber for the gasification of carbonaceous fuel by adding gasification agents to Nutzgasen. In the reaction chamber is the carbonaceous fuel. In the case of solid fuel materials, a continuous supply can take place via a reservoir connected to the reaction chamber. The conversion to the Nutzgasen as the sum of all individual pyrolysis and gasification reactions therefore takes place predominantly in the reaction chamber. The gasification reactor according to the invention can also be designed completely as a reaction chamber.
Als wesentliches Merkmal der Erfindung weist nach Anspruch 1 die Reaktionskammer des Vergasungsreaktors eine Vielzahl mindestens teilweise voneinander unabhängiger Regelungseingänge derart auf, dass die Vergasung kohlenstoffhaltiger Brennmittel durch die Rückführung des Reaktorinnengases und/oder durch die Zugabe von variierenden Vergasungsmitteln über die Regelungseingänge gesteuert ist. Im Betrieb des Vergasungsreaktors ist folglich jede Position innerhalb der Reaktionskammer durch diese Regelungseingänge zugänglich. Jeder einzelne Regelungseingang definiert damit eine Reaktionszone, alle Reaktionszonen bilden dabei den Reaktionsraum, der die Reaktionskammer vollständig ausfüllt. As an essential feature of the invention according to claim 1, the reaction chamber of the gasification reactor on a plurality of at least partially independent control inputs such that the gasification of carbonaceous fuel is controlled by the return of the reactor internal gas and / or by the addition of varying gasification agents through the control inputs. In operation of the gasification reactor, therefore, any position within the reaction chamber is accessible through these control inputs. Each individual control input thus defines a reaction zone, all reaction zones thereby forming the reaction space which completely fills the reaction chamber.
Konstruktiv ist dies dadurch realisiert, dass in die Reaktionskammer eine Halterung mit einer Vielzahl von eingelassenen Regelungseingängen hineinragt. Je nach überwiegender Beschaffenheit des kohlenstoffhaltigen Brennmaterials im Zusammenspiel mit der Geometrie der Reaktionskammer, insbesondere wenn der Durchmesser der Reaktionskammer größer als deren Höhe ist, erweist sich diese Anordnung der Regelungseingänge als vorteilhaft, wodurch die Zugänglichkeit des gesamten Reaktionsraumes gewährleistet ist. Zusätzlich können vorteilhafterweise die Seitenwände der Reaktionskammer mit einer Vielzahl von solchen Regelungseingängen durchsetzt sein oder eine Kombination beider konstruktiver Möglichkeiten vorgesehen sein. In terms of design, this is realized by protruding into the reaction chamber a holder with a large number of recessed control inputs. Depending on the predominant nature of the carbonaceous fuel material in interaction with the geometry of the reaction chamber, in particular if the Diameter of the reaction chamber is greater than their height, this arrangement of the control inputs proves to be advantageous, whereby the accessibility of the entire reaction space is ensured. In addition, advantageously, the side walls of the reaction chamber may be interspersed with a plurality of such control inputs or a combination of both constructive options may be provided.
Die Ausführung des erfindungsgemäßen Vergasungsreaktors kann dadurch optimiert sein, dass im Verhältnis zur Größe der Reaktionskammer eine möglichst hohe Vielzahl von Regelungseingängen dadurch realisierbar ist, indem die Regelungseingänge möglichst klein ausgeführt werden, also der Reaktionsraum in möglichst viele Reaktionszonen unterteilt ist. Auf diese Weise wird eine besonders vorteilhafte Feinjustierung des Vergasungsprozesses in Bezug auf optimale Wärme- und Nutzgasausbeute erreicht und eine Beeinflussung der im Reaktionsraum ablaufenden thermochemischen Prozesse insbesondere ihrer Art und ihrer Intensität erreicht wird. The design of the gasification reactor according to the invention can be optimized in that in relation to the size of the reaction chamber as high a variety of control inputs is thereby realized by the control inputs are designed to be as small as possible, so the reaction space is divided into as many reaction zones. In this way, a particularly advantageous fine adjustment of the gasification process is achieved with respect to optimum heat and Nutzgasausbeute and influencing the running in the reaction chamber thermochemical processes in particular their nature and intensity is achieved.
Da die Regelungseingänge mindestens teilweise voneinander unabhängig gesteuert sind, ist in jeder Reaktionszone des Reaktionsraumes die Zugabe von Vergasungsmittel bezüglich dessen Zusammensetzung, Geschwindigkeit, Temperatur, Druck und Menge sowie hinsichtlich des spezifischen Austrittsimpulses zeitlich variabel. Since the control inputs are at least partially controlled independently of one another, in each reaction zone of the reaction space, the addition of gasification agent with respect to its composition, speed, temperature, pressure and amount as well as with respect to the specific exit pulse is variable over time.
Während des gesamten Vergasungsprozesses verändert sich die Beschaffenheit des Brennmaterials. Insbesondere bei der Vergasung von festen, kohlenstoffhaltigen Brennmaterialien in einem erfindungsgemäß ausgeführten Gleichstrom- Festbettvergasungsreaktor bildet sich im Fortgang des Vergasungsprozesses ein vom unteren zum oberen Teil der Reaktionskammer vertikal abnehmender Ver- kohlungsgradient aus. Daher wird im fortschreitenden Vergasungsprozess in die unteren Reaktionszonen zur Vergasung der entstandenen Reinkohle vermehrt Wasserdampf zusammen mit dem heißen Reaktorinnengas zugeführt. Hierbei kann CO2 ab 600° C selbst als Vergasungsmittel aufgefasst werden, da dann dessen Gleichgewichtsreaktion mit Kohlenstoff nach Boudouard zu 23% auf der Seite von CO liegt. Zusammengefasst umfassen daher die Vergasungsmittel mindestens eine der Komponenten O2 oder H2O, wobei das Vergasungsmittel CO2 während des Vergasungsprozesses selbst erzeugt wird. Throughout the gasification process, the nature of the fuel material changes. In particular, in the gasification of solid, carbonaceous fuel materials in a DC fixed-bed gasification reactor constructed according to the invention, a coking gradient which decreases vertically from the lower to the upper part of the reaction chamber is formed during the progress of the gasification process. Therefore, in the progressing gasification process in the lower reaction zones for gasification of the resulting pure carbon increased water vapor is supplied together with the hot reactor internal gas. Here, CO2 can even be considered as a gasification agent from 600 ° C, because then whose equilibrium reaction with carbon according to Boudouard is 23% on the side of CO. In summary, therefore, the gasification means comprise at least one of the components O 2 or H2O, the gasification agent CO2 being generated during the gasification process itself.
Da der Vergasungsprozess von festen, kohlenstoffhaltigen Brennmaterialien in erfindungsgemäß ausgeführten Gleichstrom-Festbettvergasungsreaktoren durch einen überwiegend vertikal verlaufenden Reaktionsverlaufsgradienten bestimmt ist, ist eine konstruktive Vereinfachung möglich. Diese konstruktive Vereinfachung besteht darin, dass die Regelungseingänge dadurch horizontal zu flächigen, aber voneinander unabhängigen, Reaktionszonen zusammengefasst sind, indem diese horizontal durch Ringleitungen verbunden vorliegen, die wiederum den Vergasungsreaktor bzw. die Reaktionskammer umlaufen. Hierbei ist wiederum in jeder flächigen Reaktionszone des Reaktionsraumes die Zugabe von Vergasungsmittel bzw. die Rückführung des Reaktorinnengases bezüglich Zusammensetzung, Temperatur sowie Druck und damit Menge zeitlich variabel. Since the gasification process of solid, carbonaceous fuel materials in accordance with the invention carried out DC fixed bed gasification reactors is determined by a predominantly vertically extending reaction gradient, a structural simplification is possible. This constructive simplification is that the control inputs are thus combined horizontally into two-dimensional, but independent, reaction zones by being connected horizontally by ring lines, which in turn circulate the gasification reactor or the reaction chamber. Here, in turn, in each planar reaction zone of the reaction chamber, the addition of gasification agent or the return of the reactor internal gas with respect to composition, temperature and pressure and thus quantity variable over time.
Die Ausführungsformen des Reaktors und / oder dessen Reaktionskammer können auch bezüglich der überwiegenden Beschaffenheit des kohlenstoffhaltigen Brennmaterials angepasst werden. Bei wechselnder Konsistenz und wechselndem Aggregatzustand des kohlenstoffhaltigen Brennmaterials orientieren sich die Ausführungsformen nur an baulichen Zweckmäßigkeiten, beispielsweise in der Ausführungsform als Polygone oder Zylinder. The embodiments of the reactor and / or its reaction chamber may also be adapted to the predominant nature of the carbonaceous fuel. With varying consistency and changing state of matter of the carbonaceous fuel material, the embodiments are based only on structural expediency, for example in the embodiment as polygons or cylinders.
Zusammengefasst erlaubt der erfindungsgemäße Vergasungsreaktor eine optimale und beschleunigte Reaktionsführung des Vergasungsprozesses bezüglich Nutzgasausbeute in seinem gesamten Zeitablauf durch die geregelte und dem Verlauf angepasste Zufuhr von Vergasungsmittel als durch das gleichzeitige Umwälzen des Reaktorinnengases. Selbst bei der Verwendung von festen, kohlenstoffhaltigen Brennmaterialien, wie beispielsweise Biomasse, wird die Bildung von Kondensat vermieden, da die Aufenthaltszeit der Kohlenwasserstoffe durch die Regelung des Prozesses so lang wie möglich gemacht werden kann, damit die Cra- ckung der Kohlenwasserstoffe (Teere) in möglichst kleine Stücke erfolgen kann. Weiterhin sorgt die Regelung des Prozesses dafür, dass die Temperaturen in den durchströmten räumlichen Bereichen gleichmäßig hoch sind damit die Crackreak- tion möglichst schnell abläuft. In summary, the gasification reactor according to the invention allows an optimal and accelerated reaction of the gasification process with respect to Nutzgasausbeute in its entire time through the regulated and the course adapted supply of gasification agent than by the simultaneous circulation of the reactor internal gas. Even with the use of solid, carbonaceous fuel materials, such as biomass, the formation of condensate is avoided, since the residence time of the hydrocarbons can be made as long as possible by controlling the process, so that the cracking of the hydrocarbons (tars) in smallest possible pieces can be done. Furthermore, the regulation of the process ensures that the temperatures in the flowed through spatial areas are uniformly high so that the cracking reaction proceeds as quickly as possible.
Die kompakte Beschaffenheit des erfindungsgemäßen Vergasungsreaktors, insbesondere von dessen Reaktionskammer, gewährleistet eine nahezu verlustfreie, kontrollierbare Nutzgasabfuhr durch eine Vorrichtung für einen Gasaustritt. Die kompakte Beschaffenheit gestattet ebenfalls die Ausführung des erfindungsgemäßen Vergasungsreaktors mit einer Wärmeaustauschvorrichtung. Insbesondere bei einer vollumschließenden Thermoisolierung des Reaktors kann beim Vergasungsprozess entstehende Wärme einerseits wieder dem Vergasungsprozess zur Steigerung der Nutzgasausbeute durch Verringerung des Stickstoffeintrags zugeführt und deren Exzessanteil zur weiteren Nutzung, insbesondere in einem The compact nature of the gasification reactor according to the invention, in particular of its reaction chamber, ensures a nearly lossless, controllable Nutzgasabfuhr by a device for gas outlet. The compact nature also allows the gasification reactor of the invention to be designed with a heat exchange device. In particular, in the case of a completely enclosing thermal insulation of the reactor, heat arising during the gasification process can again be fed back to the gasification process for increasing the useful gas yield by reducing the nitrogen input and its excess content for further use, in particular in one
BHKW, abgeführt werden. CHP, be dissipated.
Die zeitlich und örtlich individuell dosierbare Zugabe von Vergasungsmitteln in dem der Erfindung zugrundeliegenden Vergasungsreaktor ersetzt die beim Winkler-Generator notwendige, äußerst energieaufwändige Erhaltung der Wirbelschicht für eine optimale und kondensatfreie Vergasung der Brennstoffe. Weiter benötigt der der Erfindung zugrunde liegende Vergasungsreaktor keine kontinuierliche Zündung des mit ihm betriebenen Brennmaterials, beispielsweise durch eine Zündfackel. The temporally and locally individually metered addition of gasification agents in the gasification reactor on which the invention is based replaces the extremely energy-consuming maintenance of the fluidized bed required for the Winkler generator for optimal and condensate-free gasification of the fuels. Furthermore, the gasification reactor on which the invention is based does not require continuous ignition of the fuel material operated with it, for example by means of an ignition torch.
Der erfindungsgemäße Vergasungsreaktor verbindet die Vorteile von Wirbel- und Flugstromvergasungsreaktoren mit denen von Festbettvergasungsreaktoren, wobei nur ein Bruchteil an externer Arbeit zur Zuführung des Vergasungsmittels und Rückführung des Reaktorinnengases im Vergleich zur Erhaltung einer Wirbelschicht oder eines Flugstromes zugeführt werden muss. Für diese externe Arbeit reicht ein Bruchteil des erzeugten Nutzgases aus. Das im erfindungsgemäßen Vergasungsreaktor erzeugte Nutzgas kann einer Brennkraftmaschine zugeführt werden, die wiederum an einen Generator gekoppelt ist. Die zur Regelung des Reaktors notwenige Arbeit wird dann durch einen Bruchteil der durch den Generator gewandelten elektrischen Energie geleistet. Damit hängt die Leistung des er- findungsgemäßen Reaktors ausschließlich vom chemischen Energiegehalt des kohlenstoffhaltigen Brennmaterials ab. Die konstruktiv bedingten Vorteile gewähren insgesamt einen stabilen und vollständig autothermen Betrieb des erfindungsgemäßen Vergasungsreaktors mit einem hohen Gesamtwirkungsgrad, insbesondere als Teilsystem eines BHKW. The gasification reactor according to the invention combines the advantages of turbulence and entrained flow gasification reactors with those of fixed bed gasification reactors, whereby only a fraction of external work for supplying the gasification agent and recycling the internal reactor gas must be supplied in comparison to the preservation of a fluidized bed or a flow stream. For this external work, a fraction of the generated useful gas is sufficient. The useful gas generated in the gasification reactor according to the invention can be supplied to an internal combustion engine, which in turn is coupled to a generator. The work required to control the reactor is then provided by a fraction of the electrical energy converted by the generator. The performance of the inventive reactor exclusively from the chemical energy content of the carbonaceous fuel from. The design-related advantages afford overall a stable and fully autothermal operation of the gasification reactor according to the invention with a high overall efficiency, in particular as a subsystem of a CHP.
Schließlich ist der erfindungsgemäße Vergasungsreaktor, insbesondere in einer Ausführung als Gleichstrom-Festbettreaktor, gegenüber allen Ausführungen von Wirbel- und Flugstromvergasungsreaktoren dadurch besonders vorteilhaft herausgestellt, dass jede Art und Form von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial im beliebigen Aggregatzustand zur Vergasung verwandt werden kann. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäß gestalteter Gleichstrom-Festbettreaktor zusätzlich eine Gaseinspeisungsvorrichtung in der Reaktionskammer besitzen. Auch Kunststoffabfälle und Hausmüll als Beispiel für äußerst inhomogene Mischungen von kohlenstoffhaltigen Brennmaterialien lassen sich mit einem hohen Gesamtwirkungsgrad in einem erfindungsgemäßen Gleichstrom-Festbettreaktor vergasen. Finally, the gasification reactor according to the invention, particularly in one embodiment as a DC fixed bed reactor, compared to all versions of vortex and entrained flow gasification reactors characterized particularly advantageous that any type and form of carbonaceous fuel in any state of aggregation for gasification can be used. For example, a DC fixed bed reactor designed according to the invention may additionally have a gas feed device in the reaction chamber. Also, plastic waste and household waste as an example of extremely inhomogeneous mixtures of carbonaceous fuel materials can be gasified with a high overall efficiency in a DC fixed bed reactor according to the invention.
Während des Betriebs des erfindungsmäßigen Vergasungsreaktors ist die Variation von verfahrenstechnischen Merkmalen möglich. Zunächst ist es möglich, die Anzahl der Reaktionszonen zu variieren. Die zunächst voneinander unabhängigen Regelungseingänge können so gesteuert sein, dass sie entweder eine einzige Gesamtreaktionszone bilden oder mehrere beliebig einteilbare Teilreaktionszonen. Sind beispielsweise die Regelungseingänge mittels horizontal über die Reaktionskammer umlaufender Ringleitungen zu flächigen unabhängigen Reaktionszonen zusammengefasst, können die voneinander unabhängigen Reaktionszonen gleichsam parallel betrieben werden und so zu einer größeren Reaktionszone zusammengefasst werden. During the operation of the inventive gasification reactor, the variation of procedural features is possible. First, it is possible to vary the number of reaction zones. The initially independent control inputs may be controlled to form either a single total reaction zone or a plurality of arbitrarily partitionable partial reaction zones. If, for example, the control inputs are combined into independent independent reaction zones by means of horizontal loops circulating over the reaction chamber, the reaction zones which are independent of one another can be operated in parallel and thus combined to form a larger reaction zone.
Diese Variation der Geometrie von Reaktionszonen kann auch durch die Änderung, Menge und Zusammensetzung des Vergasungsmittels in radialer Richtung realisiert sein. Auf diese Weise werden inaktive,„kalte" Innenbereiche vermieden. Der gesamte Reaktionsraum wird auf diese Weise prozesstechnisch aktiviert. Schließlich ist es möglich, die jeweilige chemische Reaktion in den einzelnen Re- aktionszonen zu variieren. Durch die Änderung der in der jeweiligen Reaktionszone stattfindenden Reaktion kann die Schichtung bzw. die Abfolge der Reaktionszonen im Betrieb geändert werden. Es besteht also die Möglichkeit, die Reaktionen im Betrieb des Reaktors an beliebigen Stellen im Reaktionsraum zu wechseln, zu ändern, räumlich auszudehnen oder zu beschleunigen. This variation of the geometry of reaction zones can also be realized by the change, amount and composition of the gasification agent in the radial direction. In this way, inactive, "cold" interior areas are avoided, the entire reaction space is activated in this way in terms of process technology, and finally it is possible to determine the respective chemical reaction in the individual reaction zones. action zones to vary. By changing the reaction taking place in the respective reaction zone, the stratification or the sequence of the reaction zones can be changed during operation. Thus, there is the possibility of changing the reactions during operation of the reactor at any point in the reaction space, to change, to expand spatially or to accelerate.
Beispielhaft sei das Aufschmelzen des Festbrennstoffs in leicht flüchtiges Pyro- gas, Holzkohle, Wasser, höherkettige Kohlenwasserstoffe, also eine so genannte Pyrolysereaktion, erwähnt. Ziel ist es, mit möglichst wenig Luftzufuhr einen hohen Wärmeeintrag zu erreichen. Dies geschieht durch Vorwärmung des Vergasungsmittels, durch Zufuhr von überhitztem Wasserdampf und durch externe Vorwärmung des Festbrennstoffs. By way of example, the melting of the solid fuel into readily volatile pyrogas, charcoal, water, higher-chain hydrocarbons, ie a so-called pyrolysis reaction, may be mentioned. The aim is to achieve a high heat input with as little air supply as possible. This is done by preheating the gasification agent, by supplying superheated steam and by external preheating of the solid fuel.
Ein Umschalten der Zonenreaktion von Pyrolyse im Festbrennstoff auf Oxidation im Kohlebett stellt sich ein, wenn nach dem Befüllen und während des Anfahrens des Reaktors die unteren Zonen zunächst mit Festbrennstoff gefüllt sind und pyro- lytisch betrieben werden. Nach der Ausgasung der flüchtigen Pyrogase wird die Zone sodann in den oxidativen oder reduktiven Betrieb umgeschaltet. Switching the zone reaction of pyrolysis in the solid fuel to oxidation in the coal bed occurs when, after filling and during startup of the reactor, the lower zones are first filled with solid fuel and operated pyro- lytically. After the outgassing of the volatile pyrogase, the zone is then switched to oxidative or reductive operation.
Die Gasphasenreaktion kann sowohl oxidativ in den durch Zwischenböden erzeugten festbrennstofffreien und kohlefreien Bereichen stattfinden. Die Gasphasenreaktion kann durch starke Erhöhung der Geschwindigkeit der Vergasungsmittel durch Zufuhr mittels regelbarer Düsen ohne Erhöhung des Massenstroms anteilig vermindert werden, sofern der Strom, so genannter„scharfer Strahl", auf das hinter dem Hohlraum liegende Kohlebett trifft. The gas phase reaction can take place both oxidatively in the solid fuel-free and carbon-free regions produced by intermediate bottoms. The gas phase reaction can be proportionally reduced by greatly increasing the velocity of the gasifying agents by supplying them by means of controllable nozzles without increasing the mass flow, as long as the stream, so-called "sharp jet", strikes the coal bed located behind the cavity.
Des Weiteren ist es möglich, überwiegend mit Oxidation bzw. überwiegend mit Reduktion im Kohlebett zu variieren. Auch ist es möglich, Oxidation und Reduktion gleichzeitig im selben Raumvolumen im Kohlebett zu realisieren. Auch ist es möglich, Oxidation und Reduktion alternierend im selben Raumvolumen im Kohlebett zu betreiben. Dies erfolgt durch Beschickung einer Zone mit Luft unter Freisetzung von Wärme. Anschließend wird dieselbe Zone mit Wasserdampf beschickt und erzeugt so eine Wassergasreaktion unter Verbrauch von Wärme. Der Wechsel beider Reaktionen erfolgt im Betrieb intermittierend. Furthermore, it is possible to vary predominantly with oxidation or predominantly with reduction in the coal bed. It is also possible to realize oxidation and reduction simultaneously in the same volume of space in the coal bed. It is also possible to operate oxidation and reduction alternately in the same volume of space in the coal bed. This is done by feeding a zone of air with release of heat. Subsequently, the same zone is charged with water vapor and thus generates a water gas reaction while consuming heat. The change of both reactions occurs intermittently during operation.
Schließlich kann die Reaktionsgeschwindigkeit in den Reaktionszonen variiert werden. Zum Beispiel wird bei der Pyrolyse durch Reduzierung der Vergasungsmittelzufuhr die Pyrolysereaktion gestoppt und stark verringert. Gleichzeitig wird die Vergasungsmittelzufuhr im Kohlebett gesteigert. Die Reduzierung der Vergasungsmittelzufuhr kommt einer Verkleinerung ihrer Geometrie gleich und/oder einer Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit in dieser Zone. Die Steigerung der Vergasungsmittelzufuhr ist mit einer Vergrößerung ihrer Geomtrie verbunden und/oder mit einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeiten der darin ablaufenden Reaktionen, so dass der Kohlenstoff oxidativ oder reduktiv abgebaut wird. Die Pyrozone wird geometrisch verkleinert bzw. in Ihrer Intensität reduziert, während die Reaktionszonen zum Kohleabbau vergrößert, bzw. in ihrer Intensität gesteigert werden. Schließlich kann die Menge, die Zusammensetzung, die Temperatur oder der Druck des Vergasungsmittels in den Reaktionszonen variiert werden. Eine Variation der Menge des Vergasungsmittels wirkt sich im Wesentlichen auf die Reaktionsgeschwindigkeit und zum Teil auch auf die Art der Reaktion aus. Die Zusammensetzung des Vergasungsmittels wirkt sich ebenso auf die Art der Reaktion aus. Die Temperaturvariation bewirkt eine Änderung der Reaktionsgeschwindigkeit. Eine Variation des Drucks wirkt sich wiederum auf Geschwindigkeit und Menge des Vergasungsmittels aus. Eine - möglichst weitgehende - Entkoppelung sämtlicher Einflussgrößen wird über regelbare Düsen erreicht. Finally, the reaction rate in the reaction zones can be varied. For example, in pyrolysis, by reducing the gasification agent supply, the pyrolysis reaction is stopped and greatly reduced. At the same time, the gasification agent supply in the coal bed is increased. The reduction in the supply of gasification equals a reduction in its geometry and / or a reduction in the reaction rate in this zone. The increase in the supply of gasification is associated with an increase in their geometry and / or with an increase in the reaction rates of the reactions occurring therein, so that the carbon is degraded oxidatively or reductively. The pyrozone is geometrically reduced or reduced in intensity, while the reaction zones for coal mining increased, or increased in intensity. Finally, the amount, composition, temperature or pressure of the gasifying agent in the reaction zones can be varied. A variation of the amount of the gasifying agent has an effect on the reaction rate and partly also on the nature of the reaction. The composition of the gasifying agent also affects the nature of the reaction. The temperature variation causes a change in the reaction rate. A variation of the pressure in turn affects the speed and amount of the gasifying agent. A - as far as possible - decoupling of all influencing variables is achieved via adjustable nozzles.
Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments with reference to the drawing figures. Show it:
Fig. 1 einen Vergasungsreaktor mit Ringleitungen und Fig. 1 is a gasification reactor with loops and
Fig. 2 einen Vergasungsreaktor mit zentraler igelartiger Zuleitung.  Fig. 2 is a gasification reactor with central hedgehog-like supply line.
Gleiche Teile sind stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 bezieht sich auf einen Vergasungsreaktor 1 , der insbesondere zur Vergasung von festem kohlenstoffhaltigem Brennmaterial ausgelegt ist. Dazu ist der Vergasungsreaktor 1 als Festbettreaktor nach dem Gleichstromprinzip ausgeführt. Identical parts are always provided with the same reference numerals. The embodiment in Fig. 1 relates to a gasification reactor 1, which is designed in particular for the gasification of solid carbonaceous fuel. For this purpose, the gasification reactor 1 is designed as a fixed bed reactor according to the DC principle.
Der Vergasungsreaktor 1 weist einen durchlässigen Zwischenboden 2 auf, der den Vergasungsreaktor 1 in ein oberes Reservoir 3 und in eine untere Reaktionskammer 4 unterteilt. Ein weiterer durchlässiger Zwischenboden 5 trennt die Reaktionskammer 4 vom Aschekasten 6 als untersten Teilraum des gesamten Vergasungsreaktors 1 ab. Eine gasdurchlässige Rückhaltevorrichtung 7 in Form eines Rostes zwischen der Reaktionskammer 4 und dem Aschekasten 6 stellt einen Verbleib des Brennmaterials in der Reaktionskammer 4 sicher. An dem Aschekasten 6 ist ein Gasaustritt 8 angebracht. Über das Reservoir 3 wird das kohlenstoffhaltige, feste Brennmaterial der Reaktionskammer 4 zugeführt, das Nutzgas wird über den Gasaustritt 8 abgeführt. Nach dem Befüllen von Reservoir 3 und Reaktionskammer 4 mit dem kohlenstoffhaltigen, festen Brennmaterial wird der Vergasungsreaktor in den unteren Reaktionszonen einmalig gezündet und dann durch Luftzufuhr angefahren. The gasification reactor 1 has a permeable intermediate bottom 2, which divides the gasification reactor 1 into an upper reservoir 3 and into a lower reaction chamber 4. Another permeable intermediate bottom 5 separates the reaction chamber 4 from the ash box 6 as the lowest subspace of the entire gasification reactor 1 from. A gas-permeable retention device 7 in the form of a grate between the reaction chamber 4 and the ash box 6 ensures that the fuel remains in the reaction chamber 4. At the ash box 6, a gas outlet 8 is attached. Via the reservoir 3, the carbonaceous, solid fuel is fed to the reaction chamber 4, the useful gas is discharged via the gas outlet 8. After filling reservoir 3 and reaction chamber 4 with the carbonaceous, solid fuel material, the gasification reactor in the lower reaction zones is ignited once and then started up by supplying air.
Der Vergasungsreaktor arbeitet als Ofen im überstöchiometrischen Betrieb und wird dadurch zusammen mit den anderen Anlagenkomponenten auf Betriebstemperatur gebracht. Anschließend wird der Vergasungsreaktor durch weitere Zugabe von Brennstoff oder durch Verringerung der Luftzufuhr in dem unterstöchiometri- schen Vergasungsbetrieb gebracht. Dieser Betriebsablauf verhindert das Entweichen unverbrannten Gases in der Warmlaufphase durch den Kamin oder das Abfackeln über eine spezielle Fackel. In vorteilhafter Weise kann die Umschaltbar- keit des Vergasungsreaktors vom unterstöchiometrischen in den überstöchiometrischen Betrieb oder vom überstöchimetrischen in den unterstöchiometrischen Betrieb auch genutzt werden, um Wartungsarbeiten an einem angeschlossenen Blockheizkraftwerk durchzuführen oder einen Wärmebedarf ohne Stromerzeugung zu decken. Weiterhin können der Vergasungsreaktor und die angeschlossenen Komponenten zur Schnellabschaltung vollständig von der Außenluft abge- trennt werden, so dass die Prozesse im Reaktor schnell zu erliegen kommen und zum Austritt von unverbranntem Gas in dem Kamin erfolgt. The gasification reactor operates as a furnace in over-stoichiometric operation and is thereby brought to operating temperature together with the other system components. Subsequently, the gasification reactor is brought by further addition of fuel or by reducing the air supply in the substoichiometric gasification operation. This operation prevents the escape of unburned gas in the warm-up phase through the chimney or flaring through a special torch. Advantageously, the switchability of the gasification reactor from substoichiometric to superstoichiometric operation or from superstoichiometric to substoichiometric operation can also be used to perform maintenance work on a connected combined heat and power plant or to cover a heat requirement without electricity generation. Furthermore, the gasification reactor and the connected components for rapid shutdown can be completely separated from the outside air. be separated so that the processes in the reactor come to succumb quickly and takes place to the escape of unburned gas in the chimney.
Die Seitenwand 9 der Reaktionskammer 4 des Vergasungsreaktors 1 ist mit einer Vielzahl von Regelungseingängen 10 in der Weise durchsetzt, dass im Betrieb des Vergasungsreaktors jede Position innerhalb der Reaktionskammer 4 durch die Regelungseingänge 10 zugänglich ist. Die Regelungseingänge 10 sind horizontal über die Reaktionskammer umlaufende Ringleitungen 11 zu flächigen, aber voneinander unabhängigen Reaktionszonen zusammengefasst. Durch die jeweiligen voneinander unabhängigen Ringleitungen 11 ist dann über die via Stegverbindungen 12 zusammengefassten Regelungseingänge 10 die Zugabe von Vergasungsmittel bzw. die Rückführung des Reaktorinnengases bezüglich Zusammensetzung, Temperatur sowie Druck und damit Menge gesteuert. Die Steuerung ist für jede flächige Reaktionszone individuell. The side wall 9 of the reaction chamber 4 of the gasification reactor 1 is interspersed with a plurality of control inputs 10 in such a way that in the operation of the gasification reactor each position within the reaction chamber 4 is accessible through the control inputs 10. The control inputs 10 are horizontally over the reaction chamber circulating ring lines 11 to flat, but summarized independent reaction zones. By the respective independent ring lines 11 the addition of gasification agent or the return of the reactor internal gas with respect to composition, temperature and pressure and thus quantity is then controlled via the combined via web connections 12 control inputs 10. The control is individual for each area reaction zone.
Das Reservoir 3 des Vergasungsreaktors 1 besitzt einen größeren Durchmesser und ein größeres Volumen als die Reaktionskammer 4, wobei die Durchlässigkeit des Zwischenbodens 2 durch eine Öffnung mit einem Durchmesser gegeben ist, der kleiner als der des Reservoirs 3 und der der Reaktionskammer 4, aber größer als der Öffnung des Zwischenbodens 5 ist. Der Reaktor mit seinem Reservoir 3, der Reaktionskammer 4 und mit seinem Aschekasten 6 sind zylinderförmig ausgestaltet, die Öffnungen der Zwischenböden 2 und 5 kreisförmig. Diese Ausgestaltung des Vergasungsreaktors 1 erlaubt dessen Einbettung in eine vollumschließende Isolierung, wodurch der Reaktorwirkungsgrad zusätzlich erhöht wird. Bezüglich der Stabilität in seiner Konstruktion ist der Vergasungsreaktor 1 so ausgelegt, dass er einer Verpuffung der Vergasungsprodukte als auch des Brennmaterials standhält. The reservoir 3 of the gasification reactor 1 has a larger diameter and a larger volume than the reaction chamber 4, wherein the permeability of the intermediate bottom 2 is given by an opening with a diameter which is smaller than that of the reservoir 3 and the reaction chamber 4, but greater than the opening of the intermediate bottom 5 is. The reactor with its reservoir 3, the reaction chamber 4 and its ash box 6 are cylindrical, the openings of the shelves 2 and 5 are circular. This embodiment of the gasification reactor 1 allows its embedding in a vollumschließende insulation, whereby the reactor efficiency is further increased. Regarding the stability in its construction, the gasification reactor 1 is designed to withstand deflagration of the gasification products as well as the fuel.
Der Vergasungsreaktor 1 gemäß Fig. 2 weist ebenfalls ein oberes Reservoir 3 und einen durchlässigen Zwischenboden 2 auf. Die Reaktionskammer 4 wird beschickt von igelförmig angeordneten Düseneingängen 13. Die Düseneingänge 13 bilden beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die Regelungseingänge 10 des Verga- sungsreaktors 1. Im Übrigen entspricht der Vergasungsreaktor 1 gemäß Fig. 2 in seinem Aufbau demjenigen in Fig. 1. The gasification reactor 1 according to FIG. 2 likewise has an upper reservoir 3 and a permeable intermediate bottom 2. The reaction chamber 4 is charged by nozzle-shaped nozzle entrances 13 arranged in the form of a nozzle. The nozzle entrances 13 form the control inputs 10 of the embodiment in FIG. Incidentally, the gasification reactor 1 according to FIG. 2 corresponds in its construction to that in FIG. 1.
Der Vergasungsreaktor in diesem Ausführungsbeispiel ist für ein BHKW, also für die Wärme- und Stromversorgung ausgelegt. Durch thermische Integration aller Teilsystemeinheiten der Gesamtanlage wird durch Kraft-Wärme-Kopplung ein Gesamtwirkungsgrad von >90% erreicht. The gasification reactor in this embodiment is designed for a CHP, so for the heat and power. Through thermal integration of all subsystem units of the entire system, combined heat and power generation achieves an overall efficiency of> 90%.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Vergasungsreaktor1 gasification reactor
2 Zwischenboden2 intermediate floor
3 Reservoir 3 reservoir
4 Reaktionskammer 4 reaction chamber
5 Zwischenboden5 intermediate bottom
6 Aschekasten 6 ash box
7 Rückhaltevorrichtung 7 restraint device
8 Gasaustritt 8 gas outlet
9 Seitenwand  9 side wall
10 Regelungseingang 10 control input
11 Ringleitung 11 ring line
12 Stegverbindung  12 bridge connection

Claims

Ansprüche claims
1. Vergasungsreaktor (1 ) mit einer Reaktionskammer (4) für die autotherme und/oder allotherme Vergasung von kohlenstoffhaltigem Brennmaterial zu Nutzgasen, 1. gasification reactor (1) with a reaction chamber (4) for the autothermal and / or allothermal gasification of carbonaceous fuel to Nutzgasen,
wobei die Reaktionskammer (4) mehrere mindestens teilweise voneinander unabhängige Regelungseingänge (10) aufweist derart, dass die Vergasung durch die Zugabe von Vergasungsmitteln über die Regelungseingänge (10) dadurch gesteuert ist, dass die zugegebenen Vergasungsmittel in Zusammensetzung, Menge, Druck, Geschwindigkeit, Temperatur und/oder hinsichtlich ihres spezifischen Austrittspulses an einzelnen Regelungseingängen variieren.  wherein the reaction chamber (4) comprises a plurality of at least partially independent control inputs (10) such that the gasification is controlled by the addition of gasification agents via the control inputs (10) characterized in that the added gasification agents in composition, amount, pressure, speed, temperature and / or vary with respect to their specific output pulse at individual control inputs.
gekennzeichnet durch  marked by
eine Reaktionskammer (4), in deren Innenraum eine Halterung mit einer Vielzahl von eingelassenen Regelungseingängen (10) hineinragt.  a reaction chamber (4), in the interior of which a holder projects with a plurality of recessed control inputs (10).
2. Vergasungsreaktor (1 ) nach Anspruch 1 , 2. Gasification reactor (1) according to claim 1,
gekennzeichnet dadurch  characterized by
dass im Betrieb des Vergasungsreaktors jede Position innerhalb der Reaktionskammer (4) durch die Regelungseingänge (10) zugänglich ist, wobei jeder einzelne Regelungseingang (10) eine Reaktionszone definiert und alle Reaktionszonen den Reaktionsraum bilden, der die Reaktionskammer (4) vollständig ausfüllt.  that during operation of the gasification reactor, each position within the reaction chamber (4) through the control inputs (10) is accessible, each control input (10) defines a reaction zone and all the reaction zones form the reaction chamber, which completely fills the reaction chamber (4).
3. Vergasungsreaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, 3. gasification reactor (1) according to one of claims 1 to 2,
gekennzeichnet durch  marked by
eine Reaktionskammer (4), deren Seitenwände (9) mit einer Vielzahl von Regelungseingängen (10) durchsetzt sind. a reaction chamber (4) whose side walls (9) are interspersed with a plurality of control inputs (10).
4. Vergasungsreaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. gasification reactor (1) according to one of claims 1 to 3,
gekennzeichnet durch  marked by
Regelungseingänge (10), die horizontal über die Reaktionskammer umlaufende Ringleitungen (11) zu flächigen, aber voneinander unabhängigen, Reaktionszonen zusammengefasst sind.  Control inputs (10), the horizontally over the reaction chamber encircling ring lines (11) to form flat, but independent, reaction zones are summarized.
5. Vergasungsreaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. gasification reactor (1) according to one of claims 1 to 4,
gekennzeichnet durch  marked by
einen durchlässigen Zwischenboden (2), der den Vergasungsreaktor (1) in die Reaktionskammer (4) und in ein darüber angeordnetes Reservoir (3) unterteilt, wobei die Reaktionskammer (4) über einen Zwischenboden (5) mit einem als untere Reaktionskammer wirksamen Aschekasten (6) und der Aschekasten (6) wiederum mit einer Gasaustrittsvorrichtung (8) verbunden sind.  a permeable intermediate bottom (2) which divides the gasification reactor (1) into the reaction chamber (4) and into a reservoir (3) arranged above it, the reaction chamber (4) being connected via an intermediate bottom (5) to an ash box ( 6) and the ash box (6) are in turn connected to a gas outlet device (8).
Vergasungsreaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Gasification reactor (1) according to one of claims 1 to 5,
gekennzeichnet durch  marked by
eine Rückhaltevorrichtung (7) zwischen der Reaktionskammer (4) und dem Aschekasten (6).  a retaining device (7) between the reaction chamber (4) and the ash box (6).
Vergasungsreaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, Gasification reactor (1) according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Reservoir (3) einen größeren Durchmesser und ein größeres Volumen als die Reaktionskammer (4) besitzt, wobei die Durchlässigkeit des Zwischenbodens (2) durch eine Öffnung mit einem Durchmesser gegeben ist, der kleiner als der des Reservoirs (3) und der der Reaktionskammer (4), aber größer als der Öffnung des Zwischenbodens (5) ist.  that the reservoir (3) has a larger diameter and a larger volume than the reaction chamber (4), wherein the permeability of the intermediate bottom (2) is given by an opening with a diameter smaller than that of the reservoir (3) and the Reaction chamber (4), but greater than the opening of the intermediate bottom (5).
8. Vergasungsreaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Gasification reactor (1) according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Vergasungsreaktor (1) und damit das Reservoir (3), die Reaktionskammer (4) und der Aschekasten (6) insgesamt zylinderförmig ausgestaltet sind. characterized, that the gasification reactor (1) and thus the reservoir (3), the reaction chamber (4) and the ash box (6) are configured overall cylindrical.
9. Vergasungsreaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. gasification reactor (1) according to one of claims 1 to 8,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Vergasungsreaktor (1) mit einer Wärmeaustauschvorrichtung versehen ist, wobei insbesondere der gesamte Reaktor von einer Thermoisolie- rung umschlossen ist.  that the gasification reactor (1) is provided with a heat exchange device, wherein in particular the entire reactor is enclosed by a thermal insulation.
EP12784458.7A 2011-10-28 2012-10-26 Gasification reactor for carbon-containing fuel Withdrawn EP2771436A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011117142A DE102011117142A1 (en) 2011-10-28 2011-10-28 Gasification reactor for carbonaceous fuel
PCT/EP2012/004502 WO2013060473A1 (en) 2011-10-28 2012-10-26 Gasification reactor for carbon-containing fuel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2771436A1 true EP2771436A1 (en) 2014-09-03

Family

ID=47177887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12784458.7A Withdrawn EP2771436A1 (en) 2011-10-28 2012-10-26 Gasification reactor for carbon-containing fuel

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2771436A1 (en)
DE (1) DE102011117142A1 (en)
WO (1) WO2013060473A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202012008777U1 (en) * 2012-09-13 2015-10-06 Big Dutchman International Gmbh Apparatus for producing fuel gas from a solid fuel

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE493601C (en) * 1925-11-27 1930-03-10 Jean Raoul Francois Marius Las Gas generator with reverse pulling direction for wood gasification
US5226927A (en) * 1991-02-13 1993-07-13 Southern California Edison Wood gasifier
DE19718184C2 (en) * 1997-04-30 2003-05-28 Inst En Und Umwelttechnik E V Device for the energetic use of fuels, in particular biofuels
DE10343582B4 (en) * 2003-09-18 2006-01-12 Rwe Power Ag Process and apparatus for fluidized bed gasification of solid carbonaceous materials with liquid slag removal
DE102004020919B4 (en) * 2004-04-28 2009-12-31 Kbi International Ltd. Reactor for thermal waste treatment with injection agents
EP1896368B1 (en) * 2005-06-28 2013-05-01 Afognak Native Corporation Method and apparatus for automated, modular, biomass power generation
US7819070B2 (en) * 2005-07-15 2010-10-26 Jc Enviro Enterprises Corp. Method and apparatus for generating combustible synthesis gas
FR2914314B1 (en) * 2007-03-26 2011-04-08 Litelis METHOD AND INSTALLATION FOR VARIABLE POWER GASIFICATION OF COMBUSTIBLE MATERIALS.
US8105401B2 (en) * 2007-07-10 2012-01-31 Refill Energy, Inc. Parallel path, downdraft gasifier apparatus and method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *
See also references of WO2013060473A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011117142A1 (en) 2013-05-02
WO2013060473A1 (en) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010003968A2 (en) Method and device for producing low-tar synthesis gas from biomass
DE102008014799A1 (en) Process and apparatus for producing synthesis gas from biomass
DE3335544A1 (en) REACTOR DEVICE FOR GENERATING GENERATOR GAS FROM COMBUSTIBLE WASTE PRODUCTS
WO2005113732A1 (en) Device and method for generating a tar-free lean gas by gasifying biomass
DE2927240A1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR GASIFYING STUFFED FUELS
DE19925316A1 (en) Process and plant for the autothermal gasification of solid fuels
DE102005006305B4 (en) Process for the production of combustion and synthesis gases with high-pressure steam generation
EP2650347A1 (en) Combined mixed gas system with gas purification and gas purification device
EP2281864B1 (en) Method and apparatus for gasifying solid fuels
DE102008027858A1 (en) Thermal carburetor for producing tar-less gaseous fuel for thermal engine i.e. internal combustion engine, has packing bed in flow connection with part of pyrolysis reactor or with inlet opening of gasification reactor
DE102016008289B4 (en) Apparatus and method for allothermic fixed bed gasification of carbonaceous material
DE10030778C2 (en) Method and device for generating a fuel gas from biomass
EP2771437A1 (en) Method for operating a gasification reactor
EP2325288A1 (en) Method and device for thermal-chemical processing and exploitation of substances containing carbon
EP2771436A1 (en) Gasification reactor for carbon-containing fuel
DE112007003339T5 (en) Process and apparatus for the gasification of gasification fuel
CH283414A (en) Method and device for carrying out processes in which finely divided solid substances are brought into contact with gases.
AT506919B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR GASIFICATION OF SOLID FUELS
EP3067407B1 (en) System and method for gasification of carbonaceous material
EP1167492A2 (en) Process and apparatus for the production of fuel gas from biomass
DE102011011521A1 (en) Production of carbon and combustible gases from lignite
AT509681B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR GENERATING A GAS
EP2771438A1 (en) Method for the automatic removal of an excess of carbon in a gasification reactor
DE102006058673A1 (en) Weak gas producing device for energy production, has helical conveyor i.e. agitation device, and inner wall of reactors arranged for maximum temperature adapted materials obtained in thermal processes
WO2012110236A1 (en) Generating carbon and combustible gases from brown coal

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20140528

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: LIGENTO GREEN POWER GMBH

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20170317

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20170728