EP3059296A2 - Wood gasification installation - Google Patents

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EP3059296A2
EP3059296A2 EP16156175.8A EP16156175A EP3059296A2 EP 3059296 A2 EP3059296 A2 EP 3059296A2 EP 16156175 A EP16156175 A EP 16156175A EP 3059296 A2 EP3059296 A2 EP 3059296A2
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EP
European Patent Office
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reactor
biomass gasifier
distribution element
gas
grate
Prior art date
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EP16156175.8A
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French (fr)
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EP3059296B1 (en
EP3059296A3 (en
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Mike Antoniewski
Patrick Keller
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Original Assignee
Individual
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    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • C10J3/22—Arrangements or dispositions of valves or flues
    • C10J3/24—Arrangements or dispositions of valves or flues to permit flow of gases or vapours other than upwardly through the fuel bed
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • C10J3/34—Grates; Mechanical ash-removing devices
    • C10J3/40—Movable grates
    • C10J3/42—Rotary grates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/723—Controlling or regulating the gasification process
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    • C10J2200/15—Details of feeding means
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    • C10J2300/0916—Biomass
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    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas

Definitions

  • the invention relates to a distribution element for a biomass gasifier, a biomass gasifier and a gas generating device.
  • gas generating devices such as wood or coal gasification plants are known, with which gas is produced for example for lighting purposes or for the operation of engines.
  • wood gasification is by pyrolysis under Oxygen termination or partial combustion or smoldering under lack of air, so in substoichiometric combustion, obtained from wood a combustible gas mixture.
  • wood gasification plants which are also called wood gasifier, coal gasifier, wood gas generators or the like, typically serving as a reactor steel container, similar to a furnace, fed with fuel.
  • By smoldering the fuel in the reactor arise as essential components carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), some methane (CH 4 ) and other hydrocarbons in small quantities.
  • a most well-known method for the wood gas production is the Gleichstrombacter, which was developed by Georg Imbert approximately in the year 1923.
  • the air is supplied directly into the hot gasification zone.
  • the combustible gas mixture formed from the various types of wood containing fuel and the air moving in the same direction is sucked through a grate in the lower reactor area and then cooled and filtered to be used in, for example, a gas engine.
  • the invention relates to a distribution element for a biomass gasifier, comprising a connection for a supply line, which a gasification medium to the Distributor provides, and a number of outlet openings, which are fluidly connected to the terminal and arranged along at least one planar peripheral line of the distribution element, wherein the outlet openings are adapted to distribute the gasification medium along each circumferential line laterally around the distribution element.
  • the outlet openings are arranged along a plurality of mutually spaced circumferential lines.
  • the circumferential lines are spaced at equal distances from each other.
  • each circumferential line is assigned exactly one outlet opening which completely or partially circulates along the circumferential line.
  • each circumferential line is associated with a plurality of outlet openings, which are equally or non-uniformly spaced apart along the respective circumferential line.
  • the circumferential lines extend in respective planes which are aligned substantially parallel to one another.
  • the circumferential lines extend in respective planes which are at an angle, are aligned in particular transversely to an inflow direction, via which the gasification medium flows into the port.
  • the outlet openings are formed as nozzles.
  • the roof is conical.
  • the roof covers the outlet openings of the uppermost circumferential line.
  • a respective wall part is arranged between each two adjacent circumferential lines.
  • each wall part tapers with decreasing distance to the upper end of the distribution element.
  • the wall parts are each frusto-conical.
  • each wall part covers the outlet openings of the respectively arranged below the circumferential line.
  • each wall part covers the uppermost part of the respective wall part arranged underneath.
  • the distribution element widens from the upper end along a central axis, at least within respective sections.
  • each section is wider at its lower end than the respective section arranged above it at its lower end.
  • the sections adjoin one another or adjacent to the circumferential lines.
  • the distribution element is wider at the lower boundary of each section than at the upper border of the respective section arranged below it.
  • each section is assigned in each case a wall element or the roof.
  • connection has a screw thread.
  • connection is designed to receive a supply line formed as a tube along an axis, to which respective planes, in which the circumferential lines lie, are arranged at an angle, in particular transversely.
  • connection is designed to be a supply line designed as a pipe in such a way to receive a longitudinal axis of the tube points to the upper end of the distribution element.
  • the distribution element is rotationally symmetrical about an axis.
  • the distribution element is designed as a rotating part.
  • the distribution element is made of stainless steel and / or of cast ceramic.
  • the described embodiments of the distribution element have proved to be advantageous, for example with regard to achieving a particularly uniform air distribution, easy handling or low production costs.
  • the invention further relates to a biomass gasifier, comprising a reactor with a reactor chamber, a supply line leading into the reactor chamber, and a distribution element according to the invention, which is arranged in the reactor chamber, wherein the connection of the distribution element is connected to the supply line.
  • the supply line is designed as a tube.
  • the reactor is designed as a descending fixed-bed DC reactor.
  • the reactor chamber is bounded on the underside by a first grate.
  • the first grid is connected to the tube so that it can be rotated with the tube.
  • the biomass gasifier has an electric motor for rotating the tube.
  • a second grate is arranged under the first grate.
  • the second grate is attached to a reactor wall of the reactor chamber or the reactor.
  • the first and the second grid have openings, in particular slots, in particular wherein the first grid has larger slots than the second grid.
  • the first grate rests directly on the second grate.
  • a carbon container to be arranged under the first grate and / or the second grate.
  • the first and second gratings are relative to one another, in particular in opposite directions to one another are rotatably arranged or a grid fixed and a grid is rotatably formed.
  • coal from the lower part of a reactor bed can be ground so that it falls down as dust, for example into a coal container.
  • the reactor is designed such that coal dust contained in the carbon container is at least partially extracted with extracted raw gas.
  • the biomass gasifier has a supply system for the gasification medium, which is connected to the supply line.
  • the supply system is designed to supply air or a gas or gas mixture to be taken from a container to the feed line as a gasification medium.
  • the supply system has a side channel blower for compressing the gasification medium.
  • the supply system has a heating device for heating the gasification medium.
  • the reactor has a number of side nozzles, which are arranged in a reactor wall surrounding the reactor wall, wherein the side nozzles are fluidically connected to the supply line to inject the gasification medium laterally into the reactor chamber.
  • the side nozzles are arranged on one or more contour lines of the reactor wall.
  • the side nozzles on a respective contour line on the circumference of the reactor wall in particular uniformly spaced from each other.
  • the side nozzles are arranged on exactly one contour line or on two or more contour lines.
  • the contour lines are respectively arranged centrally between two circumferential lines of the distribution element.
  • the side nozzles are located on the circumference of the reactor between respective outlet openings of the distribution element.
  • At least six side nozzles are present.
  • the biomass gasifier has a number of valves for adjusting the distribution of the gasification medium between the side nozzles and the distribution element.
  • valves are set in such a way that the distribution of the gasification medium in the reactor chamber is as homogeneous as possible.
  • the distribution element is widening or tapering at least in sections from top to bottom, wherein the widening compensates for a loss of fuel due to carbonization.
  • a distance between the distribution element and a bottom of the reactor chamber is formed such that a reduction zone is so large and / or a residence time of a raw gas is long enough to crack long-chain hydrocarbon molecules in the reduction zone substantially completely.
  • the biomass gasifier has a control device.
  • control device is designed to control a rotation of the gratings such that fine coal dust is available for a subsequent filtration stage and / or that sufficient ash is discharged from a coal bed into the carbon container, thus good gas permeability of the coal bed is ensured.
  • an operating vacuum in the reactor chamber of less than 20 mbar, preferably less than 10 mbar or less than 5 mbar is provided.
  • a gas blower and / or a Zu Kunststoffgebläse and / or the side channel blower to maintain the constant negative pressure in the reactor chamber are provided.
  • control device is designed to start up the reactor to operating temperature as quickly as possible after ignition.
  • the reactor chamber has a number of closable ignition openings.
  • the ignition openings are arranged opposite in the reactor chamber.
  • the ignition openings are arranged below the side nozzles.
  • the reactor has a fuel supply device.
  • the fuel supply device has a preheating device for preheating the fuel to be supplied.
  • the reactor is designed to gasify wood chips, wood pellets, dry and / or particulate biomass or other biomass as fuel.
  • the invention further relates to a gas generating device, comprising a biomass gasifier according to the invention and a gas cooler downstream of the biomass gasifier.
  • the gas cooler is designed to cool raw gas leaving the reactor of up to more than 500 ° C. to about 130 ° C.
  • the gas cooler has a cleaning function, preferably by means of spirals and / or steel brushes.
  • the gas cooler has at least one heat exchanger for coupling heat out of the raw gas.
  • the decoupled in the gas cooler from the raw gas heat is provided for heating, for hot water production, and / or for preheating the fuel material or is used.
  • the gas generating device has a hot gas filter, which is fluidly connected downstream of the gas cooler.
  • the hot gas filter has a number of high-temperature-resistant bag filter.
  • the hot gas filter has a cleaning device.
  • the hot gas filter is formed a powdery layer of carbon dust generated in the reactor.
  • the gas generating device has a further gas cooler, which is fluidly connected downstream of the hot gas filter.
  • the further gas cooler is designed to cool gas flowing through from about 130 ° C. to about 50 ° C.
  • the components of the gas generating device are completely or partially isolated.
  • the gas generating device has a condensate container for collecting condensate.
  • the gas generating device has a number of further biomass gasifiers according to the invention connected in parallel to one another and to the reactor.
  • the gas generating device has a fan for extracting raw gas from the reactor.
  • the biomass gasifier described above can in principle be based on a known descending fixed-bed direct-current gasifier, in which the fuel to be gasified is introduced from above into the gasifier and the fuel undergoes the process steps of drying, pyrolysis, oxidation and reduction in the gasifier.
  • the gasification medium, air, or preheated air may be conveyed via a side channel compressor via, for example, six outer air nozzles and a distribution element located in the reactor in the form of a conical air tree are injected.
  • the distribution element can also have, for example, a cylindrical shape, a spherical shape, a shape with two mutually mirror-symmetrical truncated cones, for example the shape of a diabolo, or the shape of a cone standing on the top or on the base plate.
  • the air tree may be formed as a rotating part of solid stainless steel, which has a bore in the center. In the heels of the air tree, it can have distributed around the entire circumference around holes, which have connection with the center hole.
  • the center bore may have a thread into which a hollow shaft can be screwed.
  • the gasification medium air can be introduced into the air tree and the air tree can be moved periodically by driving the shaft by means of an electric motor.
  • the dimensioning of the air tree is preferably chosen so that the shrinkage is taken into account by the charring, which takes place especially in the oxidation zone, by the shrinkage volume is compensated by the conical air tree.
  • the reactor has a double grate below the air tree.
  • the upper grate is firmly connected to the hollow shaft of the air boom.
  • the upper grate is also located right up on the lower grate.
  • the lower grate is firmly connected to the reactor housing.
  • the upper rotatable grate has coarser slots and the lower fixed grate has finer slots, it ensures that only fine coal ashes, crushed by rust movements, fall into a coal container.
  • this grate construction it can be achieved that a sufficiently long residence time of the coal in the reduction zone, which can be set, for example, by means of break times or standstill periods for rust, takes place. This ensures that the coal is completely degassed and fine fines are available through fine coal dust, which is required in a downstream filtration stage to purify the gas. On the other hand, however, it should be ensured that the rust movements still take place sufficiently often, so that sufficient ash is discharged from the coal bed into the coal container, so that a good gas permeability of the coke bed is ensured.
  • the dimensioning of the distance below the air boom to the upper grid is preferably selected such that the reduction zone is so large, or the residence time of the raw gas lasts long enough for any long-chain hydrocarbon molecules in the reduction zone to be cracked to short-chain molecules.
  • the desirable Boudouard reaction reduction of C and CO 2 to 2 CO
  • the placement of the outer air nozzles is preferably chosen so that the air between the air nozzles of the air tree of the first and second ring are. This will be an additional desired Turbulence ensured and the air currents do not collide.
  • the air distribution of the outer air nozzles and the air tree can be adjusted by means of setting valves so that the air distribution is uniform and above all homogeneous.
  • the wood gasification reactor is preferably fired by means of two screw-on plugs, offset 180 degrees, below the outer row of air nozzles. For this it is sufficient to hold a Bunsen burner or similar at each of these openings for a few seconds, during which a (starting) gas blower runs at low power. This can also be referred to as torch operation.
  • the reactor gas blower and Zu Kunststoffgebläse are preferably controlled by means of a PLC control that while maintaining a constant same negative pressure of a few millibars, the reactor as fast as possible is raised to operating temperature. This ensures that the critical low temperatures, at which unwanted components such as tar and condensate arise, are passed through quickly. Usually the reactor reaches the setpoint operating temperature within a few minutes with optimum fuel and control parameters and can therefore only produce very few undesirable components which could adversely affect the system.
  • the raw gas leaving the reactor via a gas outlet opening in the carbon container which is typically more than about 500 ° C., is preferably cooled down to about 130 ° C. by means of a downstream gas cooler which preferably has a cleaning function by means of spirals, steel brushes or the like.
  • the decoupled heat of the gas cooler is preferably used for heating purposes, hot water production or to preheat the fuel.
  • the cooled raw gas from the gas cooler is passed into the hot gas filter, which preferably has high-temperature-resistant bag filter with cleaning device.
  • the fine coal dust described above forms in the hot gas filter a fine powdery layer on the bag filter, which enhances the cleaning function of the bag filter and also absorbs any remaining rather short-chain tar molecules.
  • coal dust has a positive effect as a result of its activated carbon function. For this reason, the cleaning interval should be carefully tuned with the negative influence of the higher differential pressure of the filter.
  • the after the hot gas filter now dust-free and virtually tarry wood gas is preferably cooled down via a further gas cooler from about 130 ° C to about 50 ° C, so that the wood gas can be used for motor purposes.
  • the entire gas line is preferably equipped so that it is prevented by means of insulation or the like that water condenses out of the wood gas.
  • the condensate can be collected in a condensate trap.
  • the wood gasification reactor is preferably so well insulated that it has as little heat radiation as possible. This ensures that the required heat of reaction in the reactor remains as possible as possible and a uniform reaction in the gasifier is possible.
  • the reactor and the reservoir above are constructed or insulated so that as much waste heat from the reactor for pre-drying / preheating of Fuel is available.
  • An optimal preheating of the fuel is particularly advantageous.
  • reactors are preferably built in a plant, which can share, for example, a common gas cleaning.
  • the reactors can be the same size.
  • they are each designed optimally. With such a plant combination it is possible to produce high-quality wood gas in larger quantities, whereby each reactor can have an optimal size and disadvantages due to a too large reactor can be avoided.
  • such a combination of plants results in a back-up function. When a reactor malfunctions, not the whole plant fails, but only the reactor, which has a fault.
  • biomass gasifier described or the gas generating device described are very well suited to the fact that both wood chips, wood pellets or other dry and lumpy biomass can be used as a fuel.
  • Fig. 1 shows a biomass gasifier 100.
  • This has a reactor 110 with a reactor chamber 115, which is bounded by a reactor wall 117, a lid 112 and a bottom 118.
  • the reactor 110 shown is based in principle on a known descending fixed bed DC gasifier in which the fuel to be gasified is introduced from above via a fuel bunker 195 of a Brennstoffzumol 180 in the reactor chamber 110 and the fuel undergoes the process steps drying, pyrolysis, oxidation and reduction.
  • a gasification medium in this case preheated air, alternatively also not preheated air, by means of a side channel compressor of a supply system 124, not shown, six outer air nozzles, of which four air nozzles 160, 162, 164, 166 are shown, and a conical distribution element 200 located in the reactor 110th injected in the form of an aerial tree.
  • the arrangement of air nozzles 160, 162, 164, 166 is in this case two-row, but may alternatively be single-row, for example.
  • the distribution element 200 in the present case is a rotary part made of solid stainless steel and has a bore in the center with a connection 210 arranged on the bottom, on which a screw thread 215 is formed. At the port 210, a supply line 120 is connected, via which the gasification medium is supplied to the distribution element 200.
  • respective air outlet openings 220, 230, 240 are arranged, which are each arranged along the circumference defined by the respective circumferential line 225, 235, 245. They are fluidically connected to the port 210.
  • a lowermost wall portion 260 is arranged below the lowest circumferential line 225. Between the circumferential lines 225, 235, 245, respective further wall parts 262, 264 are arranged. Between the uppermost circumferential line 245 and a tip 205 of the distribution element 200, a conical roof 250 is arranged.
  • the distribution element 200 widened from top to bottom apart from respective discontinuities at the circumferential lines 225, 235, 245.
  • a fading of the fuel due to gasification can be taken into account.
  • the distribution element 200 may be periodically moved about a center axis 202 by rotation of the supply line 120 by means of an electric motor 122. This allows coal to be crushed at the bottom of the fuel.
  • the reactor 110 has below the distribution element 200 via an upper first grate 130 and a lower second grate 140.
  • the first grate 130 is fixedly connected to the feed line 120.
  • the first grate 130 is also directly on the second grate 140.
  • the second grid is firmly connected to the reactor wall 117.
  • the upper first grate 130 has coarser slots than the lower second grate 140. This ensures that only fine coals, crushed by the rust movements, fall into a carbon container 150 disposed below the second grate 140 when the first grate 130 is rotated.
  • the carbon container 150 is bounded below by a bottom 111.
  • Raw gas produced in the reactor 110 can be sucked off or removed via an outlet 182.
  • the fine coal from the coal tank 150 is sucked in with the raw gas. It will be referred to below with reference to Fig. 2 described heat exchanger in a hot gas filter, where it has an advantageous filter function.
  • the reactor 110 can be fired by means of two ignition openings 185, 186, which are offset by 180 ° from each other. These are closed by grafting in the state shown. Furthermore, an inspection port 180 is provided for access to the carbon canister 150.
  • the biomass gasifier 100 further comprises an electronic control device 170, which in particular controls the side-channel blower described above and the electric motor 122.
  • Fig. 2 shows a gas generating device 10 with the biomass gasifier 100 from Fig. 1 and other components which will be described below.
  • the raw gas leaving the reactor 110 via the outlet 182 in the carbon container 150 which is typically up to about 500 ° C hot, is by means of a downstream first gas cooler 300, which has a first heat exchanger 310 and a second heat exchanger 320 on about 130 ° C cooled down.
  • the first gas cooler 300 has a cleaning function by means of spirals and steel brushes.
  • the decoupled heat of the first gas cooler 300 can be used for heating purposes, hot water production or for preheating the fuel.
  • the cooled raw gas from the first gas cooler 300 is passed into a hot gas filter 400, which in the present case has a high-temperature-resistant bag filter with cleaning device.
  • the fine carbon dust forms in this hot gas filter 400 a fine powdery layer on the bag filter, which enhances the cleaning function of the bag filter and also absorbs any remaining rather short-chain tar molecules.
  • the coal dust has a positive effect as a result of its activated carbon function. For this reason, a cleaning interval should preferably be carefully matched with the negative influence of the higher differential pressure of the hot gas filter 400. Excess coal dust may be discharged via an ash discharge 410 mounted at the bottom of the hot gas filter 400.
  • the after the hot gas filter 400 now virtually dust and tarry wood gas is cooled by a second gas cooler 500 of about 130 ° C to below 50 ° C, so that the wood gas for motor purposes, for example in a combined heat and power plant 600, can be used.
  • a valve 510 is arranged, with which the gas flow can be interrupted or released.
  • a chimney valve 710 and a chimney 700 are connected.
  • the fireplace 700 can be used for storage of Material used, which is used in one of the components shown. It can also be used to extract raw gas.

Abstract

Verteilungselement für einen Biomassevergaser, der einen Anschluss für eine Zuführleitung, welche ein Vergasungsmedium an das Verteilungselement liefert und eine Anzahl von Austrittsöffnungen aufweist. Die Austrittsöffnungen sind dabei mit dem Anschluss fluidisch verbunden und entlang zumindest einer ebenen Umfangslinie des Verteilungselements angeordnet.Distribution element for a biomass gasifier, which has a connection for a supply line which supplies a gasification medium to the distribution element and a number of outlet openings. The outlet openings are fluidly connected to the connection and arranged along at least one planar circumferential line of the distribution element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verteilungselement für einen Biomassevergaser, einen Biomassevergaser und eine Gaserzeugungsvorrichtung.The invention relates to a distribution element for a biomass gasifier, a biomass gasifier and a gas generating device.

Im Stand der Technik sind Gaserzeugungsvorrichtungen wie Holz- oder Kohlevergasungsanlagen bekannt, mit welchen Gas beispielsweise für Beleuchtungszwecke oder zum Betrieb von Motoren hergestellt wird. Bei der Holzvergasung wird durch Pyrolyse unter Sauerstoffabschluss oder Teilverbrennung beziehungsweise Verschwelung unter Luftmangel, also bei unterstöchiometrischer Verbrennung, aus Holz ein brennbares Gasgemisch gewonnen. Bei Holzvergasungsanlagen, welche auch Holzvergaser, Kohlevergaser, Holzgaserzeuger oder ähnliches genannt werden, wird typischerweise ein als Reaktor dienender Stahlbehälter, ähnlich einem Ofen, mit Brennmaterial beschickt. Durch Verschwelen des Brennmaterials im Reaktor entstehen als wesentliche Bestandteile Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2) , Kohlendioxid (CO2), etwas Methan (CH4) und weitere Kohlenwasserstoffe in geringen Mengen.In the prior art, gas generating devices such as wood or coal gasification plants are known, with which gas is produced for example for lighting purposes or for the operation of engines. In the wood gasification is by pyrolysis under Oxygen termination or partial combustion or smoldering under lack of air, so in substoichiometric combustion, obtained from wood a combustible gas mixture. In wood gasification plants, which are also called wood gasifier, coal gasifier, wood gas generators or the like, typically serving as a reactor steel container, similar to a furnace, fed with fuel. By smoldering the fuel in the reactor arise as essential components carbon monoxide (CO), hydrogen (H 2 ), carbon dioxide (CO 2 ), some methane (CH 4 ) and other hydrocarbons in small quantities.

Ein bekanntestes Verfahren zur Holzgaserzeugung ist das Gleichstromverfahren, welches von Georg Imbert etwa im Jahr 1923 entwickelt wurde. Bei diesem Verfahren erfolgt die Luftzufuhr unmittelbar in die heiße Vergasungszone. Das aus dem verschiedene Arten von Holz beinhaltenden Brennstoff und der sich in gleicher Richtung bewegenden zugeführten Luft gebildete brennbare Gasgemisch wird im unteren Reaktorbereich durch einen Rost abgesaugt und dann gekühlt und gefiltert, um es anschließend beispielsweise in einem Gasmotor zu verwenden.A most well-known method for the wood gas production is the Gleichstromverfahren, which was developed by Georg Imbert approximately in the year 1923. In this process, the air is supplied directly into the hot gasification zone. The combustible gas mixture formed from the various types of wood containing fuel and the air moving in the same direction is sucked through a grate in the lower reactor area and then cooled and filtered to be used in, for example, a gas engine.

Bekannte Holzvergasungsanlagen weisen jedoch verschiedene Nachteile auf, welche einen Dauerbetrieb ohne Abschaltungen oder Wartungsarbeiten nicht ermöglichen. Das Hauptproblem besteht darin, dass infolge ungenügender Verteilung eines Vergasungsmediums, meist Luft, eine unregelmäßige Verschwelung im Reaktor stattfindet, sodass Hohlbrände und dadurch wiederum Hohlräume entstehen, welche die Verschwelung negativ beeinflussen, da das Vergasungsmedium in diesen Bereichen fast ungehindert durchströmen kann. Dies kann zu so genannten "Hot Spots" führen. Dies sind sehr heiße Stellen, wo infolge Sauerstoffüberschuss das Brennmaterial fast komplett verbrennt und daher nicht mehr verschwelt wird. In solchen "Hot Spots" entsteht kaum mehr Holzgas sondern überwiegend CO2 und Hitze. Infolge der sehr hohen Temperaturen in den "Hot Spots" schmilzt die Asche und produziert mineralische Schlacke, welche sich meist an der Reaktorwand anhaftet oder im Reaktor zu Schlackenbrocken anwächst. Zudem fehlt dann im übrigen Reaktorraum der Sauerstoff, welcher in den "Hot Spots" verbrannt wurde, für eine geeignete Verschwelung. Die Folge daraus ist, dass infolge der ungenügenden Verschwelung, hervorgerufen durch tiefere Temperaturen, im übrigen Reaktorbett ein qualitativ schlechtes Rohgas entsteht, weil die langkettigen Kohlewasserstoffmoleküle ungenügend gecrackt werden. Dies kann zur Folge haben, dass das Rohgas viel Teer und verhältnismäßig viel unbrennbares CO2 enthält.However, known wood gasification plants have various disadvantages, which do not allow continuous operation without shutdowns or maintenance. The main problem is that due to insufficient distribution of a gasification medium, usually air, an irregular carbonization takes place in the reactor, so that hollow fires and in turn cavities arise which adversely affect the charring, as the gasification medium can flow through these areas almost unhindered. This can lead to so-called "hot spots". These are very hot spots, where as a result of excess oxygen, the fuel almost completely burns and is therefore no longer verschwelt. In such "hot spots" hardly more wood gas is produced but mainly CO 2 and heat. As a result of very high Temperatures in the "hot spots" melt the ashes and produce mineral slag, which usually adheres to the reactor wall or grows to slag in the reactor. In addition, then in the rest of the reactor room, the oxygen that was burned in the "hot spots" is missing for a suitable smoldering. The consequence of this is that, due to the insufficient carbonization, caused by lower temperatures, in the rest of the reactor bed, a poor quality raw gas is produced because the long-chain hydrocarbon molecules are insufficiently cracked. This can result in the raw gas containing a lot of tar and relatively little incombustible CO 2 .

Wird ein Vergaser längere Zeit in solchen Betriebszuständen gefahren, wird die Holzgasqualität immer schlechter und schlussendlich entstehen die bekannten Störungen wie Teerbildung im ganzen Holzgassystem bis zum Motor und Schlackebildung im Reaktor. Beides führt früher oder später zu Störungen, zur Abschaltung oder zu Reparaturen an der Holzvergasungsanlage.If a carburetor is run for a long time in such operating conditions, the wood gas quality is getting worse and worse, and finally, the well-known disturbances such as tar formation in the whole wood gas system to the engine and slag formation in the reactor. Both lead sooner or later to faults, shutdown or repairs to the wood gasification plant.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verteilungselement vorzusehen, welches eine bessere Luftverteilung in einem Reaktor ermöglicht. Es sind des Weiteren Aufgaben der Erfindung, einen Biomassevergaser mit einem solchen Verteilungselement sowie eine Gaserzeugungsvorrichtung mit einem solchen Biomassevergaser vorzusehen.It is therefore an object of the invention to provide a distribution element which enables better air distribution in a reactor. It is further objects of the invention to provide a biomass gasifier with such a distribution element and a gas generating device with such a biomass gasifier.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verteilungselement, einen Biomassevergaser und eine Gaserzeugungsvorrichtung gemäß den Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden.This is achieved according to the invention by a distribution element, a biomass gasifier and a gas generating device according to the main claims. Advantageous embodiments can be taken, for example, the respective subclaims.

Die Erfindung betrifft ein Verteilungselement für einen Biomassevergaser, aufweisend einen Anschluss für eine Zuführleitung, welche ein Vergasungsmedium an das Verteilungselement liefert, und eine Anzahl von Austrittsöffnungen, welche mit dem Anschluss fluidisch verbunden sind und entlang zumindest einer ebenen Umfangslinie des Verteilungselements angeordnet sind, wobei die Austrittsöffnungen dazu ausgebildet sind, das Vergasungsmedium entlang jeder Umfangslinie seitlich um das Verteilungselement zu verteilen.The invention relates to a distribution element for a biomass gasifier, comprising a connection for a supply line, which a gasification medium to the Distributor provides, and a number of outlet openings, which are fluidly connected to the terminal and arranged along at least one planar peripheral line of the distribution element, wherein the outlet openings are adapted to distribute the gasification medium along each circumferential line laterally around the distribution element.

Mit dem erfindungsgemäßen Verteilungselement kann eine erheblich gleichmäßigere Verteilung von Luft in einem Reaktor erreicht werden, wodurch die oben genannten Nachteile vermieden werden können.With the distribution element according to the invention, a considerably more uniform distribution of air in a reactor can be achieved, whereby the above-mentioned disadvantages can be avoided.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Austrittsöffnungen entlang einer Mehrzahl von zueinander beabstandeten Umfangslinien angeordnet sind.According to one embodiment, it is provided that the outlet openings are arranged along a plurality of mutually spaced circumferential lines.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Umfangslinien mit gleichen Abständen zueinander beabstandet sind.According to one embodiment it is provided that the circumferential lines are spaced at equal distances from each other.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass jeder Umfangslinie genau eine Austrittsöffnung zugeordnet ist, welche ganz oder teilweise entlang der Umfangslinie umläuft.According to one embodiment, it is provided that each circumferential line is assigned exactly one outlet opening which completely or partially circulates along the circumferential line.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass jeder Umfangslinie eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen zugeordnet sind, welche entlang der jeweiligen Umfangslinie gleich- oder ungleichmäßig voneinander beabstandet sind.According to one embodiment, it is provided that each circumferential line is associated with a plurality of outlet openings, which are equally or non-uniformly spaced apart along the respective circumferential line.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Umfangslinien in jeweiligen Ebenen verlaufen, welche zueinander im Wesentlichen parallel ausgerichtet sind.According to one embodiment, it is provided that the circumferential lines extend in respective planes which are aligned substantially parallel to one another.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Umfangslinien in jeweiligen Ebenen verlaufen, welche unter einem Winkel, insbesondere quer zu einer Einströmrichtung ausgerichtet sind, über welcher das Vergasungsmedium in den Anschluss einströmt.According to an embodiment, it is provided that the circumferential lines extend in respective planes which are at an angle, are aligned in particular transversely to an inflow direction, via which the gasification medium flows into the port.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Austrittsöffnungen als Düsen ausgebildet sind.According to one embodiment, it is provided that the outlet openings are formed as nozzles.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass über der obersten Umfangslinie ein sich zu einem oberen Ende des Verteilungselements hin verjüngendes Dach ausgebildet ist.According to one embodiment, provision is made for a roof, which tapers towards an upper end of the distribution element, to be formed above the uppermost circumferential line.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass das Dach kegelförmig ist.According to one embodiment it is provided that the roof is conical.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass das Dach die Austrittsöffnungen der obersten Umfangslinie überdeckt.According to one embodiment, it is provided that the roof covers the outlet openings of the uppermost circumferential line.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Umfangslinien ein jeweiliges Wandteil angeordnet ist.According to one embodiment, it is provided that a respective wall part is arranged between each two adjacent circumferential lines.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass jedes Wandteil sich mit abnehmender Entfernung zum oberen Ende des Verteilungselements hin verjüngt.According to one embodiment, it is provided that each wall part tapers with decreasing distance to the upper end of the distribution element.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Wandteile jeweils kegelstumpfförmig ausgebildet sind.According to one embodiment it is provided that the wall parts are each frusto-conical.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass jedes Wandteil die Austrittsöffnungen der jeweils darunter angeordneten Umfangslinie überdeckt.According to one embodiment, it is provided that each wall part covers the outlet openings of the respectively arranged below the circumferential line.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass jedes Wandteil den obersten Teil des jeweils darunter angeordneten Wandteils überdeckt.According to one embodiment, it is provided that each wall part covers the uppermost part of the respective wall part arranged underneath.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass das Verteilungselement sich vom oberen Ende ausgehend entlang einer Mittenachse zumindest innerhalb jeweiliger Abschnitte verbreitert.According to one embodiment, it is provided that the distribution element widens from the upper end along a central axis, at least within respective sections.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass jeder Abschnitt an seinem unteren Ende breiter ist als der jeweils darüber angeordnete Abschnitt an dessen unterem Ende.According to one embodiment, it is provided that each section is wider at its lower end than the respective section arranged above it at its lower end.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Abschnitte an den oder benachbart zu den Umfangslinien aneinander angrenzen.According to one embodiment, it is provided that the sections adjoin one another or adjacent to the circumferential lines.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass das Verteilungselement an der unteren Grenze jedes Abschnitts breiter ist als an der oberen Grenze des jeweils darunter angeordneten Abschnitts.According to one embodiment, it is provided that the distribution element is wider at the lower boundary of each section than at the upper border of the respective section arranged below it.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass jedem Abschnitt jeweils ein Wandelement oder das Dach zugeordnet ist.According to one embodiment, it is provided that each section is assigned in each case a wall element or the roof.

Durch eine nach unten hin zunehmende Querschnittsfläche des Verteilungselements kann insbesondere ein im Reaktor nach unten hin verstärkt auftretender Schwund des Brennmaterials ausgeglichen werden.By a downwardly increasing cross-sectional area of the distribution element, in particular, a shrinkage of the fuel material, which increases in the reactor towards the bottom, can be compensated.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Anschluss ein Schraubgewinde aufweist.According to one embodiment, it is provided that the connection has a screw thread.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Anschluss dazu ausgebildet ist, eine als Rohr ausgebildete Zuführleitung entlang einer Achse aufzunehmen, zu welcher jeweilige Ebenen, in welchen die Umfangslinien liegen, in einem Winkel angeordnet sind, insbesondere quer stehen.According to one embodiment, it is provided that the connection is designed to receive a supply line formed as a tube along an axis, to which respective planes, in which the circumferential lines lie, are arranged at an angle, in particular transversely.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Anschluss dazu ausgebildet ist, eine als Rohr ausgebildete Zuführleitung derart aufzunehmen, dass eine Längsachse des Rohrs auf das obere Ende des Verteilungselements weist.According to one embodiment, it is provided that the connection is designed to be a supply line designed as a pipe in such a way to receive a longitudinal axis of the tube points to the upper end of the distribution element.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass das Verteilungselement um eine Achse rotationssymmetrisch ausgeführt ist.According to one embodiment, it is provided that the distribution element is rotationally symmetrical about an axis.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass das Verteilungselement als Drehteil ausgeführt ist.According to one embodiment, it is provided that the distribution element is designed as a rotating part.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass das Verteilungselement aus rostfreiem Stahl und/oder aus gegossener Keramik ausgeführt ist.According to one embodiment it is provided that the distribution element is made of stainless steel and / or of cast ceramic.

Die beschriebenen Ausführungen des Verteilungselements haben sich als vorteilhaft erwiesen, beispielsweise hinsichtlich des Erreichens einer besonders gleichmäßigen Luftverteilung, einer leichten Handhabbarkeit oder geringer Herstellungskosten.The described embodiments of the distribution element have proved to be advantageous, for example with regard to achieving a particularly uniform air distribution, easy handling or low production costs.

Die Erfindung betriff des Weiteren einen Biomassevergaser, aufweisend einen Reaktor mit einer Reaktorkammer, eine in die Reaktorkammer führende Zuführleitung, und ein erfindungsgemäßes Verteilungselement, welches in der Reaktorkammer angeordnet ist, wobei der Anschluss des Verteilungselements an die Zuführleitung angeschlossen ist.The invention further relates to a biomass gasifier, comprising a reactor with a reactor chamber, a supply line leading into the reactor chamber, and a distribution element according to the invention, which is arranged in the reactor chamber, wherein the connection of the distribution element is connected to the supply line.

Mittels des erfindungsgemäßen Biomassevergasers können die weiter oben beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Verteilungselements für einen Biomassevergaser nutzbar gemacht werden. Dabei kann auf alle erläuterten Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.By means of the biomass gasifier according to the invention, the advantages described above of the distribution element according to the invention for a biomass gasifier can be utilized. It can be used on all explained versions and variants.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Zuführleitung als Rohr ausgebildet ist.According to one embodiment, it is provided that the supply line is designed as a tube.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Reaktor als absteigender Festbett-Gleichstromreaktor ausgebildet ist.According to one embodiment, it is provided that the reactor is designed as a descending fixed-bed DC reactor.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Reaktorkammer unterseitig durch einen ersten Gitterrost begrenzt wird.According to one embodiment, it is provided that the reactor chamber is bounded on the underside by a first grate.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der erste Gitterrost mit dem Rohr verbunden ist, so dass er mit dem Rohr gedreht werden kann.According to one embodiment, it is provided that the first grid is connected to the tube so that it can be rotated with the tube.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Biomassevergaser einen Elektromotor zum Drehen des Rohrs aufweist.According to one embodiment, it is provided that the biomass gasifier has an electric motor for rotating the tube.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass unter dem ersten Gitterrost ein zweiter Gitterrost angeordnet ist.According to one embodiment, it is provided that a second grate is arranged under the first grate.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der zweite Gitterrost an einer Reaktorwand der Reaktorkammer oder des Reaktors befestigt ist.According to one embodiment it is provided that the second grate is attached to a reactor wall of the reactor chamber or the reactor.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Gitterrost Durchbrechungen, insbesondere Schlitze aufweisen, insbesondere wobei der erste Gitterrost größere Schlitze aufweist als der zweite Gitterrost.According to one embodiment, it is provided that the first and the second grid have openings, in particular slots, in particular wherein the first grid has larger slots than the second grid.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der erste Gitterrost unmittelbar auf dem zweiten Gitterrost aufliegt.According to one embodiment, it is provided that the first grate rests directly on the second grate.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass unter dem ersten Gitterrost und/oder dem zweiten Gitterrost ein Kohlebehälter angeordnet ist.According to one embodiment, provision is made for a carbon container to be arranged under the first grate and / or the second grate.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass erster und zweiter Gitterrost relativ zueinander, insbesondere gegenläufig zueinander drehbar angeordnet sind oder ein Gitterrost feststehend und ein Gitterrost drehbar ausgebildet ist.According to one embodiment, it is provided that the first and second gratings are relative to one another, in particular in opposite directions to one another are rotatably arranged or a grid fixed and a grid is rotatably formed.

Durch das Drehen eines Gitterrosts im Vergleich zu einem anderen Gitterrost kann insbesondere Kohle aus dem unteren Teil eines Reaktorbetts zermahlen werden, so dass sie als Staub nach unten durchfällt, beispielsweise in einen Kohlebehälter.In particular, by rotating a grate compared to another grate, coal from the lower part of a reactor bed can be ground so that it falls down as dust, for example into a coal container.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Reaktor dazu ausgebildet ist, dass in dem Kohlebehälter enthaltener Kohlestaub mit abgesaugtem Rohgas zumindest teilweise mit abgesaugt wird.According to one embodiment, it is provided that the reactor is designed such that coal dust contained in the carbon container is at least partially extracted with extracted raw gas.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Biomassevergaser eine Versorgungsanlage für das Vergasungsmedium aufweist, welche mit der Zuführleitung verbunden ist.According to one embodiment, it is provided that the biomass gasifier has a supply system for the gasification medium, which is connected to the supply line.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Versorgungsanlage dazu ausgebildet ist, der Zuführleitung Luft oder ein aus einem Behälter zu entnehmendes Gas oder Gasgemisch als Vergasungsmedium zuzuführen.According to one embodiment, it is provided that the supply system is designed to supply air or a gas or gas mixture to be taken from a container to the feed line as a gasification medium.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Versorgungsanlage ein Seitenkanalgebläse zum Verdichten des Vergasungsmediums aufweist.According to one embodiment, it is provided that the supply system has a side channel blower for compressing the gasification medium.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Versorgungsanlage eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Vergasungsmediums aufweist.According to one embodiment, it is provided that the supply system has a heating device for heating the gasification medium.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Reaktor eine Anzahl von Seitendüsen aufweist, welche in einer die Reaktorkammer umgebenden Reaktorwand angeordnet sind, wobei die Seitendüsen mit der Zuführleitung fluidisch verbunden sind, um das Vergasungsmedium seitlich in die Reaktorkammer einzublasen.According to one embodiment, it is provided that the reactor has a number of side nozzles, which are arranged in a reactor wall surrounding the reactor wall, wherein the side nozzles are fluidically connected to the supply line to inject the gasification medium laterally into the reactor chamber.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Seitendüsen auf einer oder mehreren Höhenlinien der Reaktorwand angeordnet sind.According to one embodiment, it is provided that the side nozzles are arranged on one or more contour lines of the reactor wall.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Seitendüsen auf einer jeweiligen Höhenlinie am Umfang der Reaktorwand, insbesondere gleichmäßig voneinander beabstandet sind.According to one embodiment, it is provided that the side nozzles on a respective contour line on the circumference of the reactor wall, in particular uniformly spaced from each other.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Seitendüsen auf genau einer Höhenlinie oder auf zwei oder mehr Höhenlinien angeordnet sind.According to one embodiment, it is provided that the side nozzles are arranged on exactly one contour line or on two or more contour lines.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Höhenlinien jeweils mittig zwischen zwei Umfangslinien des Verteilungselements angeordnet sind.According to one embodiment, it is provided that the contour lines are respectively arranged centrally between two circumferential lines of the distribution element.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Seitendüsen am Umfang des Reaktors zwischen jeweiligen Austrittsöffnungen des Verteilungselements liegen.According to one embodiment, it is provided that the side nozzles are located on the circumference of the reactor between respective outlet openings of the distribution element.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass wenigstens sechs Seitendüsen vorhanden sind.According to one embodiment, it is provided that at least six side nozzles are present.

Durch die Seitendüsen kann eine bessere, insbesondere gleichmäßigere Zuführung des Vergasungsmediums erreicht werden.By the side nozzles a better, in particular more uniform supply of the gasification medium can be achieved.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Biomassevergaser eine Anzahl von Ventilen zum Einstellen der Verteilung des Vergasungsmediums zwischen den Seitendüsen und dem Verteilungselement aufweist.According to one embodiment, it is provided that the biomass gasifier has a number of valves for adjusting the distribution of the gasification medium between the side nozzles and the distribution element.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Ventile derart eingestellt sind, dass eine möglichst homogene Verteilung des Vergasungsmediums in der Reaktorkammer erfolgt.According to one embodiment, it is provided that the valves are set in such a way that the distribution of the gasification medium in the reactor chamber is as homogeneous as possible.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass das Verteilungselement sich von oben nach unten zumindest abschnittsweise verbreiternd oder verjüngend ausgebildet ist, wobei die Verbreiterung einen Schwund von Brennmaterial aufgrund Verschwelung kompensiert.According to one embodiment, it is provided that the distribution element is widening or tapering at least in sections from top to bottom, wherein the widening compensates for a loss of fuel due to carbonization.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen dem Verteilungselement und einem Boden der Reaktorkammer derart ausgebildet ist, dass eine Reduktionszone so groß ist und/oder eine Verweildauer eines Rohgases genügend lange ist, um langkettige Kohlenwasserstoffmoleküle in der Reduktionszone weitgehend vollständig zu cracken.According to one embodiment, it is provided that a distance between the distribution element and a bottom of the reactor chamber is formed such that a reduction zone is so large and / or a residence time of a raw gas is long enough to crack long-chain hydrocarbon molecules in the reduction zone substantially completely.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Biomassevergaser eine Steuerungsvorrichtung aufweist.According to one embodiment, it is provided that the biomass gasifier has a control device.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, eine Drehung der Gitterroste derart zu steuern, dass feiner Kohlestaub für eine nachfolgende Filtrationsstufe zur Verfügung steht und/oder dass genügend Asche aus einem Kohlebett in den Kohlebehälter ausgetragen wird, damit eine gute Gasdurchlässigkeit des Kohlebetts sichergestellt ist.According to one embodiment, it is provided that the control device is designed to control a rotation of the gratings such that fine coal dust is available for a subsequent filtration stage and / or that sufficient ash is discharged from a coal bed into the carbon container, thus good gas permeability of the coal bed is ensured.

Gemäß einer Ausführung ist ein Betriebsunterdruck in der Reaktorkammer von weniger als 20 mbar, bevorzugt weniger als 10 mbar oder weniger als 5 mbar vorgesehen.According to one embodiment, an operating vacuum in the reactor chamber of less than 20 mbar, preferably less than 10 mbar or less than 5 mbar is provided.

Gemäß einer Ausführung sind ein Gasgebläse und/oder ein Zuluftgebläse und/oder das Seitenkanalgebläse zur Wahrung des konstanten Unterdrucks in der Reaktorkammer vorgesehen.According to one embodiment, a gas blower and / or a Zuluftgebläse and / or the side channel blower to maintain the constant negative pressure in the reactor chamber are provided.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, den Reaktor nach einem Anzünden möglichst schnell auf Betriebstemperatur hochzufahren.According to one embodiment, it is provided that the control device is designed to start up the reactor to operating temperature as quickly as possible after ignition.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Reaktorkammer eine Anzahl von verschließbaren Anzündeöffnungen aufweist.According to one embodiment, it is provided that the reactor chamber has a number of closable ignition openings.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Anzündeöffnungen gegenüberliegend in der Reaktorkammer angeordnet sind.According to one embodiment it is provided that the ignition openings are arranged opposite in the reactor chamber.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Anzündeöffnungen unter den Seitendüsen angeordnet sind.According to one embodiment, it is provided that the ignition openings are arranged below the side nozzles.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Reaktor eine Brennstoffzuführeinrichtung aufweist.According to one embodiment, it is provided that the reactor has a fuel supply device.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Brennstoffzuführeinrichtung eine Vorheizvorrichtung zum Vorheizen von zuzuführendem Brennstoff aufweist.According to one embodiment, it is provided that the fuel supply device has a preheating device for preheating the fuel to be supplied.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Reaktor dazu ausgebildet ist, Hackschnitzel, Holzpellets, trockene und/oder stückige Biomasse oder sonstige Biomasse als Brennstoff zu vergasen.According to one embodiment, it is provided that the reactor is designed to gasify wood chips, wood pellets, dry and / or particulate biomass or other biomass as fuel.

Die beschriebenen Ausführungen haben sich als vorteilhaft, insbesondere im Hinblick auf eine Gaserzeugung, erwiesen.The described embodiments have proved to be advantageous, in particular with regard to gas generation.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Gaserzeugungsvorrichtung, aufweisend einen erfindungsgemäßen Biomassevergaser und einen dem Biomassevergaser fluidisch nachgeschalteten Gaskühler.The invention further relates to a gas generating device, comprising a biomass gasifier according to the invention and a gas cooler downstream of the biomass gasifier.

Damit können die Vorteile eines erfindungsgemäßen Biomassevergasers für eine Gaserzeugungsvorrichtung nutzbar gemacht werden. Hinsichtlich des Biomassevergasers und des darin enthaltenen Verteilungselements kann auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Erläuterte Vorteile gelten entsprechend.Thus, the advantages of a biomass gasifier according to the invention for a gas generating device can be utilized. With regard to the biomass gasifier and the distribution element contained therein can be described on all Designs and variants are used. Illustrated benefits apply accordingly.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Gaskühler dazu ausgebildet ist, aus dem Reaktor austretendes Rohgas von bis zu mehr als 500° C auf etwa 130° C zu kühlen.According to one embodiment, it is provided that the gas cooler is designed to cool raw gas leaving the reactor of up to more than 500 ° C. to about 130 ° C.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Gaskühler eine Abreinigungsfunktion aufweist, vorzugsweise mittels Spiralen und/oder Stahlbürsten.According to one embodiment, it is provided that the gas cooler has a cleaning function, preferably by means of spirals and / or steel brushes.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Gaskühler zumindest einen Wärmetauscher zum Auskoppeln von Wärme aus dem Rohgas aufweist.According to one embodiment, it is provided that the gas cooler has at least one heat exchanger for coupling heat out of the raw gas.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die im Gaskühler aus dem Rohgas ausgekoppelte Wärme zum Heizen, zur Warmwassererzeugung, und/oder zum Vorwärmen des Brennmaterials vorgesehen ist beziehungsweise verwendet wird.According to one embodiment, it is provided that the decoupled in the gas cooler from the raw gas heat is provided for heating, for hot water production, and / or for preheating the fuel material or is used.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Gaserzeugungsvorrichtung einen Heißgasfilter aufweist, welcher fluidisch dem Gaskühler nachgeschaltet ist.According to one embodiment, it is provided that the gas generating device has a hot gas filter, which is fluidly connected downstream of the gas cooler.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Heißgasfilter eine Anzahl hochtemperaturbeständiger Beutelfilter aufweist.According to one embodiment, it is provided that the hot gas filter has a number of high-temperature-resistant bag filter.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der Heißgasfilter eine Abreinigungsvorrichtung aufweist.According to one embodiment, it is provided that the hot gas filter has a cleaning device.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass im Heißgasfilter eine pulverförmige Schicht aus im Reaktor erzeugtem Kohlestaub ausgebildet ist.According to one embodiment it is provided that in the hot gas filter is formed a powdery layer of carbon dust generated in the reactor.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Gaserzeugungsvorrichtung einen weiteren Gaskühler aufweist, welcher fluidisch dem Heißgasfilter nachgeschaltet ist.According to one embodiment, it is provided that the gas generating device has a further gas cooler, which is fluidly connected downstream of the hot gas filter.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass der weitere Gaskühler dazu ausgebildet ist, durchströmendes Gas von etwa 130° C auf etwa 50° C zu kühlen.According to one embodiment, it is provided that the further gas cooler is designed to cool gas flowing through from about 130 ° C. to about 50 ° C.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Komponenten der Gaserzeugungsvorrichtung ganz oder teilweise isoliert sind.According to one embodiment it is provided that the components of the gas generating device are completely or partially isolated.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Gaserzeugungsvorrichtung einen Kondensatbehälter zur Sammlung von Kondensat aufweist.According to one embodiment, it is provided that the gas generating device has a condensate container for collecting condensate.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Gaserzeugungsvorrichtung eine Anzahl von fluidisch zueinander und zum Reaktor parallel geschalteten weiteren erfindungsgemäßen Biomassevergasern aufweist.According to one embodiment, it is provided that the gas generating device has a number of further biomass gasifiers according to the invention connected in parallel to one another and to the reactor.

Gemäß einer Ausführung ist vorgesehen, dass die Gaserzeugungsvorrichtung ein Gebläse zum Absaugen von Rohgas aus dem Reaktor aufweist.According to one embodiment, it is provided that the gas generating device has a fan for extracting raw gas from the reactor.

Die beschriebenen Ausführungen haben sich als vorteilhaft erwiesen, insbesondere im Hinblick auf eine Gaserzeugung.The described embodiments have proved to be advantageous, in particular with regard to gas generation.

Der oben beschriebene Biomassevergaser kann im Prinzip auf einem bekannten absteigenden Festbett-Gleichstromvergaser beruhen, bei welchem der zu vergasende Brennstoff von oben in den Vergaser eingeführt wird und der Brennstoff die Prozessschritte Trocknung, Pyrolyse, Oxidation und Reduktion im Vergaser durchläuft. Das Vergasungsmedium Luft oder vorgeheizte Luft kann mittels eines Seitenkanalverdichters über beispielsweise sechs äußere Luftdüsen und ein im Reaktor befindliches Verteilungselement in Form eines konischen Luftbaums eingedüst werden. Es sei erwähnt, dass das Verteilungselement grundsätzlich beispielsweise auch eine Zylinderform, eine Kugelform, eine Form mit zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Kegelstümpfen wie beispielsweise die Form eines Diabolos, oder die Form eines auf der Spitze oder auf der Grundplatte stehenden Kegels haben kann.The biomass gasifier described above can in principle be based on a known descending fixed-bed direct-current gasifier, in which the fuel to be gasified is introduced from above into the gasifier and the fuel undergoes the process steps of drying, pyrolysis, oxidation and reduction in the gasifier. The gasification medium, air, or preheated air may be conveyed via a side channel compressor via, for example, six outer air nozzles and a distribution element located in the reactor in the form of a conical air tree are injected. It should be noted that, in principle, the distribution element can also have, for example, a cylindrical shape, a spherical shape, a shape with two mutually mirror-symmetrical truncated cones, for example the shape of a diabolo, or the shape of a cone standing on the top or on the base plate.

Der Luftbaum kann als Drehteil aus massivem rostfreiem Stahl ausgebildet sein, welcher im Zentrum eine Bohrung hat. In den Absätzen des Luftbaumes kann er um den ganzen Umfang herum verteilt Bohrungen aufweisen, welche Verbindung haben mit der Zentrumsbohrung.The air tree may be formed as a rotating part of solid stainless steel, which has a bore in the center. In the heels of the air tree, it can have distributed around the entire circumference around holes, which have connection with the center hole.

Die Zentrumsbohrung kann ein Gewinde aufweisen, in welches eine Hohlwelle eingeschraubt werden kann. Mit der Hohlwelle kann das Vergasungsmedium Luft in den Luftbaum eingebracht werden und der Luftbaum kann durch Antrieb der Welle mittels eines Elektromotors periodisch bewegt werden.The center bore may have a thread into which a hollow shaft can be screwed. With the hollow shaft, the gasification medium air can be introduced into the air tree and the air tree can be moved periodically by driving the shaft by means of an electric motor.

Mittels den äußeren Luftdüsen und dem Luftbaum im Inneren des Reaktors kann erreicht werden, dass eine möglichst homogene Luftverteilung im Reaktor erfolgt.By means of the outer air nozzles and the air tree inside the reactor can be achieved that the most homogeneous air distribution in the reactor takes place.

Die Dimensionierung des Luftbaumes, beispielsweise Höhe und Durchmesser, ist bevorzugt so gewählt, dass dem Schwund der durch die Verschwelung, welche vor allem in der Oxidationszone stattfindet, Rechnung getragen wird, indem das Schwundvolumen durch den kegelförmigen Luftbaum kompensiert wird.The dimensioning of the air tree, such as height and diameter, is preferably chosen so that the shrinkage is taken into account by the charring, which takes place especially in the oxidation zone, by the shrinkage volume is compensated by the conical air tree.

In einer Weiterentwicklung verfügt der Reaktor unterhalb des Luftbaumes über einen doppelten Rost. Der obere Rost ist fest mit der Hohlwelle des Luftbaumes verbunden. Der obere Rost liegt zudem direkt auf dem unteren Rost auf. Der untere Rost ist fest mit dem Reaktorgehäuse verbunden.In a further development, the reactor has a double grate below the air tree. The upper grate is firmly connected to the hollow shaft of the air boom. The upper grate is also located right up on the lower grate. The lower grate is firmly connected to the reactor housing.

Wenn der obere drehbare Rost über gröbere Schlitze verfügt und der untere fest stehende Rost über feinere Schlitze verfügt, wird sichergestellt, dass nur feine Kohleasche, zerkleinert durch die Rostbewegungen, in einen Kohlebehälter durchfällt.If the upper rotatable grate has coarser slots and the lower fixed grate has finer slots, it ensures that only fine coal ashes, crushed by rust movements, fall into a coal container.

Durch diese Rostkonstruktion kann erreicht werden, dass eine beispielsweise mittels Pausenzeiten oder Roststillstandzeiten einstellbare genügend lange Verweildauer der Kohle in der Reduktionszone stattfindet. So kann sichergestellt werden, dass die Kohle vollständig entgast wird und mittels des feinen Kohlestaubs genügend Feinanteil zur Verfügung steht, welcher in einer nachgelagerten Filtrationsstufe benötigt wird um das Gas zu reinigen. Zum anderen sollte aber sicher gestellt werden, dass die Rostbewegungen trotzdem genügend oft stattfinden, so dass genügend Asche aus dem Kohlebett in den Kohlebehälter ausgetragen wird, damit eine gute Gasdurchlässigkeit des Koksbeetes sichergestellt ist.By means of this grate construction it can be achieved that a sufficiently long residence time of the coal in the reduction zone, which can be set, for example, by means of break times or standstill periods for rust, takes place. This ensures that the coal is completely degassed and fine fines are available through fine coal dust, which is required in a downstream filtration stage to purify the gas. On the other hand, however, it should be ensured that the rust movements still take place sufficiently often, so that sufficient ash is discharged from the coal bed into the coal container, so that a good gas permeability of the coke bed is ensured.

Des Weiteren ist die Dimensionierung der Distanz unterhalb des Luftbaumes bis zum oberen Rost bevorzugt so gewählt, dass die Reduktionszone so groß ist, respektive die Verweildauer des Rohgases genügend lange dauert, damit allfällige langkettige Kohlenwasserstoffmoleküle in der Reduktionszone gecrackt werden zu kurzkettigen Molekülen. Zudem soll auch die wünschenswerte Boudouard-Reaktion (Reduktion von C und CO2 zu 2 CO) und die Wassergasreaktion (C + H2O => CO + H2) ablaufen, da sich diese heizwertsteigernd auf das Holzgas auswirken.Furthermore, the dimensioning of the distance below the air boom to the upper grid is preferably selected such that the reduction zone is so large, or the residence time of the raw gas lasts long enough for any long-chain hydrocarbon molecules in the reduction zone to be cracked to short-chain molecules. In addition, the desirable Boudouard reaction (reduction of C and CO 2 to 2 CO) and the water gas reaction (C + H 2 O => CO + H 2 ) should also take place, since these have a heating-increasing effect on the wood gas.

Die Platzierung der äußeren Luftdüsen ist bevorzugt so gewählt, dass die Luft zwischen den Luftdüsen des Luftbaumes des ersten und zweiten Ringes liegen. Damit wird eine zusätzlich gewünschte Verwirbelung sichergestellt und die Luftströme prallen nicht aufeinander. Die Luftverteilung der äusseren Luftdüsen und des Luftbaumes kann mittels Einstellhahnen so eingestellt werden, dass die Luftverteilung gleichmässig und vor allem homogen ist.The placement of the outer air nozzles is preferably chosen so that the air between the air nozzles of the air tree of the first and second ring are. This will be an additional desired Turbulence ensured and the air currents do not collide. The air distribution of the outer air nozzles and the air tree can be adjusted by means of setting valves so that the air distribution is uniform and above all homogeneous.

Der Holzvergasungsreaktor wird bevorzugt mittels zweier aufschraubbarer Stopfen, 180 Grad versetzt, unterhalb der äusseren Luftdüsenreihe, angefeuert. Dazu reicht es aus, einige wenige Sekunden einen Bunsenbrenner oder ähnliches an jeder dieser Öffnungen hin zu halten, während dem ein (Anfahr-)Gasgebläse auf kleiner Leistung läuft. Dies kann auch als Betrieb auf Fackel bezeichnet werden.The wood gasification reactor is preferably fired by means of two screw-on plugs, offset 180 degrees, below the outer row of air nozzles. For this it is sufficient to hold a Bunsen burner or similar at each of these openings for a few seconds, during which a (starting) gas blower runs at low power. This can also be referred to as torch operation.

Nach erfolgreichem Anzünden des Reaktors werden bevorzugt mittels einer SPS-Steuerung Gasgebläse und Zuluftgebläse so geregelt, dass unter Wahrung eines konstant gleichen Unterdruckes von einigen wenigen Millibar der Reaktor so schnell wie möglich auf Betriebstemperatur hochgefahren wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die kritischen tiefen Temperaturen, bei welchen unerwünschte Bestandteile wie beispielsweise Teer und Kondensat entstehen, zügig durchlaufen werden. Üblicherweise erreicht der Reaktor bei optimalem Brennstoff und Regelparametern in wenigen Minuten die Soll-Betriebstemperatur und kann daher so nur sehr wenige unerwünschte Bestandteile produzieren die die Anlage negativ beeinträchtigen könnten.After successful ignition of the reactor gas blower and Zuluftgebläse are preferably controlled by means of a PLC control that while maintaining a constant same negative pressure of a few millibars, the reactor as fast as possible is raised to operating temperature. This ensures that the critical low temperatures, at which unwanted components such as tar and condensate arise, are passed through quickly. Usually the reactor reaches the setpoint operating temperature within a few minutes with optimum fuel and control parameters and can therefore only produce very few undesirable components which could adversely affect the system.

Das aus dem Reaktor über eine Gasaustrittsöffnung im Kohlebehälter austretende Rohgas, welches typischerweise mehr als ca 500° C heiß ist, wird bevorzugt mittels nachgeschaltetem Gaskühler welcher vorzugsweise über eine Abreinigungsfunktion mittels Spiralen, Stahlbürsten oder ähnlichem verfügt, auf ca. 130° C heruntergekühlt. Die ausgekoppelte Wärme des Gaskühlers wird vorzugsweise für Heizzwecke, Warmwasserproduktion oder auch zur Vorwärmung des Brennmaterials verwendet.The raw gas leaving the reactor via a gas outlet opening in the carbon container, which is typically more than about 500 ° C., is preferably cooled down to about 130 ° C. by means of a downstream gas cooler which preferably has a cleaning function by means of spirals, steel brushes or the like. The decoupled heat of the gas cooler is preferably used for heating purposes, hot water production or to preheat the fuel.

Das gekühlte Rohgas aus dem Gaskühler wird in den Heißgasfilter geleitet, welcher vorzugsweise hochtemperaturbeständige Beutelfilter mit Abreinigungsvorrichtung aufweist. Der weiter oben beschriebene feine Kohlestaub bildet im Heißgasfilter eine feine pulverförmige Schicht auf dem Beutelfilter, welcher die Reinigungsfunktion des Beutelfilters verstärkt und zudem allfällige noch vorhandene eher kurzkettige Teermoleküle absorbiert.The cooled raw gas from the gas cooler is passed into the hot gas filter, which preferably has high-temperature-resistant bag filter with cleaning device. The fine coal dust described above forms in the hot gas filter a fine powdery layer on the bag filter, which enhances the cleaning function of the bag filter and also absorbs any remaining rather short-chain tar molecules.

Der Kohlestaub hat dabei eine positive Auswirkung infolge seiner Aktivkohlefunktion. Aus diesem Grund sollte das Abreinigungsintervall mit dem negativen Einfluss des höheren Differenzdruckes des Filters sorgfältig abgestimmt werden.The coal dust has a positive effect as a result of its activated carbon function. For this reason, the cleaning interval should be carefully tuned with the negative influence of the higher differential pressure of the filter.

Das nach dem Heißgasfilter nun staubfreie und praktisch teerfreie Holzgas wird bevorzugt über einen weiteren Gaskühler von ca. 130° C auf ca. 50° C heruntergekühlt, sodass das Holzgas für motorische Zwecke genutzt werden kann.The after the hot gas filter now dust-free and virtually tarry wood gas is preferably cooled down via a further gas cooler from about 130 ° C to about 50 ° C, so that the wood gas can be used for motor purposes.

Die gesamte Gasstrecke ist vorzugsweise so ausgestattet, dass mittels Isolation oder ähnlichem verhindert wird, dass Wasser aus dem Holzgas auskondensiert. Das Kondensat kann in einem Kondensatfänger aufgefangen werden.The entire gas line is preferably equipped so that it is prevented by means of insulation or the like that water condenses out of the wood gas. The condensate can be collected in a condensate trap.

Der Holzvergasungsreaktor ist vorzugsweise so gut isoliert, sodass er möglichst wenig Wärmeabstrahlung hat. Damit wird sichergestellt, dass die benötigte Reaktionswärme im Reaktor möglichst vorhanden bleibt und eine gleichmäßige Reaktion im Vergaser möglich ist.The wood gasification reactor is preferably so well insulated that it has as little heat radiation as possible. This ensures that the required heat of reaction in the reactor remains as possible as possible and a uniform reaction in the gasifier is possible.

Vorzugsweise sind der Reaktor und der darüber stehende Vorratsbehälter so konstruiert respektive isoliert, dass möglichst viel Abwärme vom Reaktor zur Vortrocknung/Vorwärmung des Brennstoffes zur Verfügung steht. Eine optimale Vorwärmung des Brennstoffes ist besonders vorteilhaft.Preferably, the reactor and the reservoir above are constructed or insulated so that as much waste heat from the reactor for pre-drying / preheating of Fuel is available. An optimal preheating of the fuel is particularly advantageous.

Wird eine größere Gasmenge benötigt als ein einzelner Holzvergasungsreaktor typischerweise produzieren kann, werden vorzugsweise mehrere Reaktoren in einer Anlage aufgebaut, welche sich beispielsweise eine gemeinsame Gasreinigung teilen können. Die Reaktoren können beispielsweise gleich groß sein. Bevorzugt sind sie jeweils optimal ausgelegt. Mit so einer Anlagenkombination ist es möglich hochwertiges Holzgas in größeren Mengen zu produzieren, wobei jeder Reaktor eine optimale Größe haben kann und Nachteile aufgrund eines zu großen Reaktors vermieden werden können. Zudem resultiert aus so einer Anlagenkombination eine Back-up-Funktion. Bei Störung eines Reaktors fällt nicht die ganze Anlage aus, sondern nur der Reaktor, welche eine Störung hat.If a larger amount of gas is required than a single wood gasification reactor can typically produce, several reactors are preferably built in a plant, which can share, for example, a common gas cleaning. For example, the reactors can be the same size. Preferably, they are each designed optimally. With such a plant combination it is possible to produce high-quality wood gas in larger quantities, whereby each reactor can have an optimal size and disadvantages due to a too large reactor can be avoided. In addition, such a combination of plants results in a back-up function. When a reactor malfunctions, not the whole plant fails, but only the reactor, which has a fault.

Der beschriebene Biomassevergaser beziehungsweise die beschriebene Gaserzeugungsvorrichtung eignen sich sehr gut dazu, dass sowohl Hackschnitzel, Holzpellets oder auch andere trockene und stückige Biomasse als Brennstoff verwendet werden können.The biomass gasifier described or the gas generating device described are very well suited to the fact that both wood chips, wood pellets or other dry and lumpy biomass can be used as a fuel.

In der Zeichnung ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1:
einen Biomassevergaser, und
Fig. 2:
eine Gaserzeugungsvorrichtung mit einem solchen Biomassevergaser.
In the drawing, the invention is shown schematically in particular in one embodiment. Show it:
Fig. 1:
a biomass gasifier, and
Fig. 2:
a gas generating device with such a biomass gasifier.

In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.In the figures, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals and therefore, if not appropriate, will not be described again. The disclosures contained in the entire description are mutatis mutandis to like parts with the same reference numerals or the same Component names transferable. Also, the position information selected in the description, such as top, bottom, side, etc. related to the immediately described and illustrated figure and are to be transferred to a new position analogous to the new situation. Furthermore, individual features or combinations of features from the illustrated and described different embodiments may represent for themselves, inventive or inventive solutions.

Fig. 1 zeigt einen Biomassevergaser 100. Dieser weist einen Reaktor 110 mit einer Reaktorkammer 115 auf, welche von einer Reaktorwand 117, einem Deckel 112 und einem Boden 118 begrenzt wird. Der gezeigte Reaktor 110 basiert im Prinzip auf einem bekannten absteigenden Festbett-Gleichstromvergaser, bei welchem der zu vergasende Brennstoff von oben über einen Brennstoffbunker 195 einer Brennstoffzuführeinrichtung 190 in die Reaktorkammer 110 eingeführt wird und der Brennstoff die Prozessschritte Trocknung, Pyrolyse, Oxidation und Reduktion durchläuft. Ein Vergasungsmedium, vorliegend vorgeheizte Luft, alternativ auch nicht vorgeheizte Luft, wird mittels eines nicht dargestellten Seitenkanalverdichters einer Versorgungsanlage 124 über sechs äußere Luftdüsen, von welchen vier Luftdüsen 160, 162, 164, 166 dargestellt sind, und ein im Reaktor 110 befindliches konisches Verteilungselement 200 in Form eines Luftbaums eingedüst. Die Anordnung von Luftdüsen 160, 162, 164, 166 ist vorliegend zweireihig, kann jedoch alternativ beispielsweise auch einreihig sein. Fig. 1 shows a biomass gasifier 100. This has a reactor 110 with a reactor chamber 115, which is bounded by a reactor wall 117, a lid 112 and a bottom 118. The reactor 110 shown is based in principle on a known descending fixed bed DC gasifier in which the fuel to be gasified is introduced from above via a fuel bunker 195 of a Brennstoffzuführeinrichtung 190 in the reactor chamber 110 and the fuel undergoes the process steps drying, pyrolysis, oxidation and reduction. A gasification medium, in this case preheated air, alternatively also not preheated air, by means of a side channel compressor of a supply system 124, not shown, six outer air nozzles, of which four air nozzles 160, 162, 164, 166 are shown, and a conical distribution element 200 located in the reactor 110th injected in the form of an aerial tree. The arrangement of air nozzles 160, 162, 164, 166 is in this case two-row, but may alternatively be single-row, for example.

Das Verteilungselement 200 ist vorliegend ein Drehteil aus massivem rostfreiem Stahl und hat im Zentrum eine Bohrung mit einem untenseitig angeordneten Anschluss 210, an welchem ein Schraubgewinde 215 ausgebildet ist. An dem Anschluss 210 ist eine Zuführleitung 120 angeschlossen, über welche das Vergasungsmedium zum Verteilungselement 200 geliefert wird.The distribution element 200 in the present case is a rotary part made of solid stainless steel and has a bore in the center with a connection 210 arranged on the bottom, on which a screw thread 215 is formed. At the port 210, a supply line 120 is connected, via which the gasification medium is supplied to the distribution element 200.

In dem Verteilungselement 200 sind entlang dreier vertikal beabstandeter Umfangslinien 225, 235, 245 jeweilige Luftaustrittsöffnungen 220, 230, 240 angeordnet, welche jeweils entlang des von der jeweiligen Umfangslinie 225, 235, 245 definierten Umfangs angeordnet sind. Sie sind fluidisch verbunden mit dem Anschluss 210.In the distribution element 200 along three vertically spaced circumferential lines 225, 235, 245, respective air outlet openings 220, 230, 240 are arranged, which are each arranged along the circumference defined by the respective circumferential line 225, 235, 245. They are fluidically connected to the port 210.

Unter der untersten Umfangslinie 225 ist ein unterstes Wandteil 260 angeordnet. Zwischen den Umfangslinien 225, 235, 245 sind jeweilige weitere Wandteile 262, 264 angeordnet. Zwischen der obersten Umfangslinie 245 und einer Spitze 205 des Verteilungselements 200 ist ein kegelförmiges Dach 250 angeordnet.Below the lowest circumferential line 225, a lowermost wall portion 260 is arranged. Between the circumferential lines 225, 235, 245, respective further wall parts 262, 264 are arranged. Between the uppermost circumferential line 245 and a tip 205 of the distribution element 200, a conical roof 250 is arranged.

Insgesamt verbreitert sich das Verteilungselement 200 von oben nach unten abgesehen von jeweiligen Sprungstellen an den Umfangslinien 225, 235, 245. Damit kann einem Schwund des Brennstoffs aufgrund Vergasung Rechnung getragen werden.Overall, the distribution element 200 widened from top to bottom apart from respective discontinuities at the circumferential lines 225, 235, 245. Thus, a fading of the fuel due to gasification can be taken into account.

Das Verteilungselement 200 kann durch Drehung der Zuführleitung 120 mittels eines Elektromotors 122 periodisch um eine Mittenachse 202 bewegt werden. Damit kann Kohle am unteren Rand des Brennstoffs zerkleinert werden.The distribution element 200 may be periodically moved about a center axis 202 by rotation of the supply line 120 by means of an electric motor 122. This allows coal to be crushed at the bottom of the fuel.

Mittels der äußeren Luftdüsen 160, 162, 164, 166 und dem Verteilungselement 200 im Inneren des Reaktors 110 wird sichergestellt, dass eine möglichst homogene Luftverteilung im Reaktor 110 erfolgt.By means of the outer air nozzles 160, 162, 164, 166 and the distribution element 200 in the interior of the reactor 110, it is ensured that the most homogeneous possible air distribution in the reactor 110 takes place.

Der Reaktor 110 verfügt unterhalb des Verteilungselements 200 über einen oberen ersten Rost 130 und einen unteren zweiten Rost 140. Der erste Rost 130 ist fest mit der Zuführleitung 120 verbunden. Der erste Rost 130 liegt zudem direkt auf dem zweiten Rost 140 auf. Der zweite Rost ist fest mit der Reaktorwand 117 verbunden.The reactor 110 has below the distribution element 200 via an upper first grate 130 and a lower second grate 140. The first grate 130 is fixedly connected to the feed line 120. The first grate 130 is also directly on the second grate 140. The second grid is firmly connected to the reactor wall 117.

Der obere erste Rost 130 verfügt über gröbere Schlitze als der untere zweite Rost 140. Dadurch wird sichergestellt, dass nur feine Kohleasche, zerkleinert durch die Rostbewegungen, in einen unter dem zweiten Rost 140 angeordneten Kohlebehälter 150 durchfällt, wenn der erste Rost 130 gedreht wird. Der Kohlebehälter 150 wird unten von einem Boden 111 begrenzt.The upper first grate 130 has coarser slots than the lower second grate 140. This ensures that only fine coals, crushed by the rust movements, fall into a carbon container 150 disposed below the second grate 140 when the first grate 130 is rotated. The carbon container 150 is bounded below by a bottom 111.

Im Reaktor 110 erzeugtes Rohgas kann über einen Auslass 182 abgesaugt beziehungsweise entnommen werden. Die feine Kohle aus dem Kohlebehälter 150 wird dabei mit dem Rohgas mitgesaugt. Es gelangt über weiter unten mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene Wärmetauscher in einen Heißgasfilter, wo es eine vorteilhafte Filterfunktion hat.Raw gas produced in the reactor 110 can be sucked off or removed via an outlet 182. The fine coal from the coal tank 150 is sucked in with the raw gas. It will be referred to below with reference to Fig. 2 described heat exchanger in a hot gas filter, where it has an advantageous filter function.

Der Reaktor 110 kann mittels zweier Anzündeöffnungen 185, 186, welche um 180° zueinander versetzt sind, angefeuert werden. Diese sind im gezeigten Zustand durch Pfropfen verschlossen. Des Weiteren ist eine Revisionsöffnung 180 für einen Zugang zum Kohlebehälter 150 vorgesehen.The reactor 110 can be fired by means of two ignition openings 185, 186, which are offset by 180 ° from each other. These are closed by grafting in the state shown. Furthermore, an inspection port 180 is provided for access to the carbon canister 150.

Der Biomassevergaser 100 weist des Weiteren eine elektronische Steuerungsvorrichtung 170 auf, welche insbesondere das weiter oben beschriebene Seitenkanalgebläse sowie den Elektromotor 122 steuert.The biomass gasifier 100 further comprises an electronic control device 170, which in particular controls the side-channel blower described above and the electric motor 122.

Fig. 2 zeigt eine Gaserzeugungsvorrichtung 10 mit dem Biomassevergaser 100 aus Fig. 1 und weiteren Komponenten, welche nachfolgend beschrieben werden. Fig. 2 shows a gas generating device 10 with the biomass gasifier 100 from Fig. 1 and other components which will be described below.

Das aus dem Reaktor 110 über den Auslass 182 im Kohlebehälter 150 austretende Rohgas, welches typischerweise bis zu mahr als ca. 500° C heiß ist, wird mittels eines nachgeschalteten ersten Gaskühlers 300, welcher einen ersten Wärmetauscher 310 und einen zweiten Wärmetauscher 320 aufweist, auf ca. 130° C heruntergekühlt. Der erste Gaskühler 300 weist vorliegend eine Abreinigungsfunktion mittels Spiralen und Stahlbürsten auf. Die ausgekoppelte Wärme des ersten Gaskühlers 300 kann für Heizzwecke, Warmwasserproduktion oder auch zur Vorwärmung des Brennmaterials verwendet werden.The raw gas leaving the reactor 110 via the outlet 182 in the carbon container 150, which is typically up to about 500 ° C hot, is by means of a downstream first gas cooler 300, which has a first heat exchanger 310 and a second heat exchanger 320 on about 130 ° C cooled down. In the present case, the first gas cooler 300 has a cleaning function by means of spirals and steel brushes. The decoupled heat of the first gas cooler 300 can be used for heating purposes, hot water production or for preheating the fuel.

Das gekühlte Rohgas aus dem ersten Gaskühler 300 wird in einen Heißgasfilter 400 geleitet, welcher vorliegend einen hochtemperaturbeständigen Beutelfilter mit Abreinigungsvorrichtung aufweist.The cooled raw gas from the first gas cooler 300 is passed into a hot gas filter 400, which in the present case has a high-temperature-resistant bag filter with cleaning device.

Der feine Kohlestaub bildet in diesem Heißgasfilter 400 eine feine pulverförmige Schicht auf dem Beutelfilter, welche die Reinigungsfunktion des Beutelfilters verstärkt und zudem allfällige noch vorhandene eher kurzkettige Teermoleküle absorbiert. Der Kohlestaub hat dabei eine positive Auswirkung infolge seiner Aktivkohlefunktion. Aus diesem Grund soll ein Abreinigungsintervall bevorzugt mit dem negativen Einfluss des höheren Differenzdruckes des Heißgasfilters 400 sorgfältig abgestimmt werden. Überschüssiger Kohlestaub kann über eine unten am Heißgasfilter 400 angebrachte Ascheaustragung 410 abgeleitet werden.The fine carbon dust forms in this hot gas filter 400 a fine powdery layer on the bag filter, which enhances the cleaning function of the bag filter and also absorbs any remaining rather short-chain tar molecules. The coal dust has a positive effect as a result of its activated carbon function. For this reason, a cleaning interval should preferably be carefully matched with the negative influence of the higher differential pressure of the hot gas filter 400. Excess coal dust may be discharged via an ash discharge 410 mounted at the bottom of the hot gas filter 400.

Das nach dem Heißgasfilter 400 nun praktisch staub- und teerfreie Holzgas wird über einen zweiten Gaskühler 500 von ca. 130° C auf unter 50° C heruntergekühlt, sodass das Holzgas für motorische Zwecke, beispielsweise in einem Blockheizkraftwerk 600, genutzt werden kann.The after the hot gas filter 400 now virtually dust and tarry wood gas is cooled by a second gas cooler 500 of about 130 ° C to below 50 ° C, so that the wood gas for motor purposes, for example in a combined heat and power plant 600, can be used.

Zwischen dem Heißgasfilter 400 und dem zweiten Gaskühler 500 ist ein Ventil 510 angeordnet, mit welchem der Gasstrom unterbrochen beziehungsweise freigegeben werden kann. Zwischen dem Heißgasfilter 400 und dem Ventil 510 sind ein Kaminventil 710 und ein Kamin 700 angeschlossen. Der Kamin 700 kann zur Lagerung von Material verwendet werden, welches in einer der dargestellten Komponenten gebraucht wird. Er kann auch zum Abzug von Rohgas verwendet werden.Between the hot gas filter 400 and the second gas cooler 500, a valve 510 is arranged, with which the gas flow can be interrupted or released. Between the hot gas filter 400 and the valve 510, a chimney valve 710 and a chimney 700 are connected. The fireplace 700 can be used for storage of Material used, which is used in one of the components shown. It can also be used to extract raw gas.

Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.The claims now filed with the application and later are without prejudice to the attainment of further protection.

Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.If, on closer examination, in particular also of the relevant prior art, it appears that one or the other feature is beneficial for the purpose of the invention, but not crucial, it is of course already desired to have a formulation which is such a feature , in particular in the main claim, no longer having. Such a sub-combination is also covered by the disclosure of this application.

Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.It should further be noted that the embodiments and variants of the invention described in the various embodiments and shown in the figures can be combined with one another as desired. Here, one or more features are arbitrarily interchangeable. These feature combinations are also disclosed with.

Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.The references cited in the dependent claims indicate the further development of the subject matter of the main claim by the features of the respective subclaim. However, these are not to be understood as a waiver of obtaining independent, objective protection for the features of the dependent claims.

Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.Features that have been disclosed only in the description or individual features of claims that include a plurality of features, at any time as essential to the invention to delineate the prior art in the or independent claims, even if such features have been mentioned in connection with other features or achieve particularly favorable results in connection with other features.

Claims (15)

Verteilungselement für einen Biomassevergaser (100), aufweisend einen Anschluss (210) für eine Zuführleitung (120), welche ein Vergasungsmedium an das Verteilungselement (200) liefert, und eine Anzahl von Austrittsöffnungen (220, 230, 240), welche mit dem Anschluss (210) fluidisch verbunden sind und entlang zumindest einer ebenen Umfangslinie (225, 235, 245) des Verteilungselements (200) angeordnet sind, wobei die Austrittsöffnungen (220, 230, 240) dazu ausgebildet sind, das Vergasungsmedium entlang jeder Umfangslinie (225, 235, 245) seitlich um das Verteilungselement (200) zu verteilen.A distribution element for a biomass gasifier (100), comprising a port (210) for a supply line (120), which delivers a gasification medium to the distribution element (200), and a number of outlet openings (220, 230, 240) connected to the port ( 210) are fluidly connected and arranged along at least one planar peripheral line (225, 235, 245) of the distribution element (200), wherein the outlet openings (220, 230, 240) are designed to supply the gasification medium along each circumferential line (225, 235, 245) laterally around the distribution element (200) to distribute. Verteilungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (220, 230, 240) entlang einer Mehrzahl von zueinander beabstandeten Umfangslinien (225, 235, 245) angeordnet sind und zwischen jeweils zwei benachbarten Umfangslinien (225, 235, 245) ein jeweiliges Wandteil (260, 262, 264) angeordnet ist und die Wandteile (260, 262, 264) jeweils kegelstumpfförmig ausgebildet sind und jedes Wandteil (260, 262, 264) die Austrittsöffnungen (220, 230, 240) der jeweils darunter angeordneten Umfangslinie (225, 235, 245) überdeckt.Distribution element according to claim 1, characterized in that the outlet openings (220, 230, 240) along a plurality of mutually spaced circumferential lines (225, 235, 245) are arranged and between each two adjacent circumferential lines (225, 235, 245) a respective wall part (260, 262, 264) is arranged and the wall parts (260, 262, 264) are each frusto-conical and each wall part (260, 262, 264), the outlet openings (220, 230, 240) of the each underlying circumferential line (225, 235, 245) covered. Biomassevergaser, aufweisend einen Reaktor (110) mit einer Reaktorkammer (115), eine in die Reaktorkammer (115) führende Zuführleitung (120), und ein Verteilungselement (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches in der Reaktorkammer (115) angeordnet ist, wobei der Anschluss (210) des Verteilungselements (200) an die Zuführleitung (120) angeschlossen ist.A biomass gasifier comprising a reactor (110) having a reactor chamber (115), a feed line (120) leading into the reactor chamber (115), and a distribution element (200) according to any one of the preceding claims disposed in the reactor chamber (115), wherein the port (210) of the distribution element (200) is connected to the supply line (120). Biomassevergaser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktorkammer (115) unterseitig durch einen ersten Gitterrost (130) begrenzt wird.Biomass gasifier according to claim 3, characterized in that the reactor chamber (115) is delimited on the underside by a first grate (130). Biomassevergaser nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gitterrost (130) mit dem Rohr verbunden ist, so dass er mit dem Rohr gedreht werden kann.Biomass gasifier according to one of claims 3 to 4, characterized in that the first grid (130) is connected to the tube so that it can be rotated with the tube. Biomassevergaser nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem ersten Gitterrost (130) ein zweiter Gitterrost (140) angeordnet ist.Biomass gasifier according to one of claims 3 to 5, characterized in that a second grate (140) is arranged below the first grate (130). Biomassevergaser nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (110) eine Anzahl von Seitendüsen (160, 162, 164, 166) aufweist, welche in einer die Reaktorkammer (115) umgebenden Reaktorwand (117) angeordnet sind, wobei die Seitendüsen (160, 162, 164, 166) mit der Zuführleitung (120) fluidisch verbunden sind, um das Vergasungsmedium seitlich in die Reaktorkammer (115) einzublasen.Biomass gasifier according to one of Claims 3 to 6, characterized in that the reactor (110) has a number of side nozzles (160, 162, 164, 166) which are arranged in a reactor wall (117) surrounding the reactor chamber (115) the side nozzles (160, 162, 164, 166) are fluidly connected to the supply line (120) for laterally blowing the gasification medium into the reactor chamber (115). Biomassevergaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitendüsen (160, 162, 164, 166) auf einer oder mehreren Höhenlinien der Reaktorwand angeordnet sind.Biomass gasifier according to claim 7, characterized in that the side nozzles (160, 162, 164, 166) are arranged on one or more contour lines of the reactor wall. Biomassevergaser nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitendüsen (160, 162, 164, 166) am Umfang des Reaktors zwischen jeweiligen Austrittsöffnungen (220, 230, 240) des Verteilungselements (200) liegen.Biomass gasifier according to one of claims 7 to 8, characterized in that the side nozzles (160, 162, 164, 166) lie on the circumference of the reactor between respective outlet openings (220, 230, 240) of the distribution element (200). Biomassevergaser nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Biomassevergaser (100) eine Anzahl von Ventilen zum Einstellen der Verteilung des Vergasungsmediums zwischen den Seitendüsen (160, 162, 164, 166) und dem Verteilungselement (200) aufweist.Biomass gasifier according to one of claims 7 to 9, characterized in that the biomass gasifier (100) comprises a number of valves for adjusting the distribution of the gasification medium between the side nozzles (160, 162, 164, 166) and the distribution element (200). Biomassevergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktorkammer (115) eine Anzahl von verschließbaren Anzündeöffnungen (185, 186) aufweist.Biomass gasifier according to one of the preceding claims, characterized in that the reactor chamber (115) has a number of closable ignition openings (185, 186). Biomassevergaser einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzündeöffnungen (185, 186) unter den Seitendüsen (160, 162, 164, 166) angeordnet sind.Biomass gasifier one of claims 7 to 11, characterized in that the ignition openings (185, 186) below the side nozzles (160, 162, 164, 166) are arranged. Gaserzeugungsvorrichtung, aufweisend einen Biomassevergaser (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 12, und einen dem Biomassevergaser (100) fluidisch nachgeschalteten Gaskühler (300) .A gas generating device comprising a biomass gasifier (100) according to any one of claims 3 to 12, and a gas cooler (300) downstream of the biomass gasifier (100). Gaserzeugungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskühler (300) eine Abreinigungsfunktion aufweist, vorzugsweise mittels Spiralen und/oder Stahlbürsten.Gas generating device according to claim 13, characterized in that the gas cooler (300) has a cleaning function, preferably by means of spirals and / or steel brushes. Gaserzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskühler (300) zumindest einen Wärmetauscher (310, 320) zum Auskoppeln von Wärme aus dem Rohgas aufweist und die im Gaskühler (300) aus dem Rohgas ausgekoppelte Wärme zum Heizen, zur Warmwassererzeugung, und/oder zum Vorwärmen des Brennmaterials vorgesehen ist.Gas generating device according to one of claims 13 to 14, characterized in that the gas cooler (300) has at least one heat exchanger (310, 320) for coupling heat from the raw gas and in the gas cooler (300) from the raw gas decoupled heat is provided for heating, for hot water production, and / or for preheating the fuel.
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