EP3068851A1 - Vorrichtung für eine zuführung von vergasungsmittel in einen niedertemperaturvergaser - Google Patents

Vorrichtung für eine zuführung von vergasungsmittel in einen niedertemperaturvergaser

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Publication number
EP3068851A1
EP3068851A1 EP14792395.7A EP14792395A EP3068851A1 EP 3068851 A1 EP3068851 A1 EP 3068851A1 EP 14792395 A EP14792395 A EP 14792395A EP 3068851 A1 EP3068851 A1 EP 3068851A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
reactor
low
openings
gasification agent
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14792395.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Halang
Jens Buschmann
Ronald Meusel
Tomas Suchy
Andreas Mihm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3068851A1 publication Critical patent/EP3068851A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J7/00—Apparatus for generating gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B7/00—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C10B49/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/14—Features of low-temperature carbonising processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/152—Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • C10J2300/092—Wood, cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air

Definitions

  • the invention relates to a device for supplying gasification agent in a low-temperature carburetor.
  • organic feedstock also referred to as gasification process for short
  • gasification process for short
  • coal or biomass are used as starting material for such processes.
  • biomass gasification process
  • harvested fresh wood used and residual wood or so-called
  • GTL gas-to-liquids
  • CTL coal-to-liquid
  • An example of a plant for the production of BTL fuels is in Kiener, C. and Bilas, I .: Synthetic biofuel of the second generation. World's first commercial BTL production plant. Energy 2.0, July 2008, p. 42-44.
  • Devices and methods for the at least partial gasification of solid, organic feedstock are also known, for example, from EP 0 745 114 B1, DE 41 39 512 A1 and DE 42 09 549 A1.
  • the present application in this case relates to such methods or devices that use a low-temperature carburetor, as explained below.
  • the feedstock for example
  • Biomass by partial gasification with a gasification agent, such as air, especially oxygen, with a steam / carbon dioxide / nitrogen mixture at Temperatures between about 300 ° C and 800 ° C and under pressures of 1 - 100bar to coke (in the case of biomass so-called biococ) and carbonization reacted.
  • a gasification agent such as air, especially oxygen
  • a steam / carbon dioxide / nitrogen mixture at Temperatures between about 300 ° C and 800 ° C and under pressures of 1 - 100bar to coke (in the case of biomass so-called biococ) and carbonization reacted.
  • the reaction is referred to as autothermal pyrolysis or as "smoldering".
  • a supply of gasification agent in a low-temperature gasifier is realized in the prior art by means of individual nozzles, which are each formed on a nozzle, which is formed on an underside of the low-temperature gasifier and guided from outside to inside.
  • the individual nozzles or nozzle sticks are in rows in the cross-sectional direction and a plurality of rows in the longitudinal direction in
  • a distributor for the gasification agent is located outside the
  • the present invention therefore has the object to make a supply of gasification agent in a low-temperature carburetor in a simple and effective manner.
  • a device has at least one nozzle block for supplying gasification agent, which at a first end via a
  • Connecting piece in a wall of a reactor of a low-temperature gasifier is connected to a manifold, wherein the at least one nozzle assembly at least two Having nozzle openings.
  • the nozzle openings are designed as individual nozzles or as nozzle caps with a plurality of outlet openings and / or integrated throttle. This allows a simple construction or a precise dosage in the supply of the
  • Connecting piece extends to an opposite wall and / or rests there.
  • an attachment of the second end of the nozzle block to the opposite wall for stability and thus longevity of the
  • the at least one nozzle block is formed arcuate, wherein the curved shape substantially to a correspondingly shaped wall of the
  • the at least one nozzle is formed as a straight tube. This allows easy maintenance of the low-temperature carburetor or the
  • Nozzle stocks as this is easy to replace with a connection opening.
  • the at least one nozzle block is formed internally with at least two separate channels, each leading to the nozzle openings. This results in a separate supply of the constituents of the gasification agent
  • Oxidizing gas such as oxygen are conducted in an internal channel and a moderator such as carbon dioxide / nitrogen and / or steam in a
  • the at least one nozzle block is advantageously formed with a thermal protective layer, in particular a ceramic material. This provides protection against thermal stress and protection against abrasion.
  • the nozzle sticks over a length of the reactor with in
  • nozzle rods can be controlled individually by the common distributor. This allows adaptation of the supply of gasification agent to a different distribution of feedstock in the coke bed of the reactor of the low temperature gasifier.
  • FIG. 1 shows a low-temperature gasifier with a device for supplying gasification agent according to the prior art.
  • FIG. 2 shows a low-temperature carburetor with a device according to the invention
  • FIG. 3 shows a low-temperature carburettor with a device according to the invention
  • FIG. 1 schematically shows a low-temperature gasifier 100 with a device for supplying gasification agent according to the prior art.
  • the low-temperature gasifier 100 comprises an exemplary cylindrical reactor 10, in which the autothermal pyrolysis / carbonization takes place.
  • the mixing device 30, 31 is designed as a longitudinally centrally introduced tube 30 with a plurality of blades 31 attached thereto, which is rotatable about an axis, in particular the longitudinal axis of the tube 30.
  • the nozzle sticks 40 each have a nozzle opening at an end facing the interior of the reactor.
  • view 1 (a) four nozzle sticks 40 are shown by way of example, which are provided in the longitudinal direction of the reactor 10 at approximately equal distances from each other. These nozzle sticks 40 each represent a series of nozzles in the transverse or circumferential direction of the reactor 10, as illustrated in FIG. 1 (b) by way of example by means of seven nozzle sticks 40.
  • Each of the nozzle sticks 40 is connected on the outside of the reactor 10 via connecting lines 43 to a manifold 42, through which the gasification agent is supplied to the nozzle sticks 40 and thus to the low-temperature carburetor 100.
  • an outlet opening 80 is shown by way of example on a connection pipe which is led upwards from the reactor 0 and through which a carbonization gas produced during pyrolysis can be passed out of the reactor 10 of the low-temperature gasifier 00.
  • FIG. 2 schematically shows a low-temperature carburetor 200 having a
  • View 2 (a) shows a longitudinal section
  • view 2 (b) shows a cross-section of the low-temperature gasifier 200. Both views will be described in the following.
  • the low temperature gasifier 200 comprises an exemplary cylindrical reactor 10 in which pyrolysis takes place.
  • a solid feedstock 20 is introduced in a lower portion of the reactor 10.
  • a mixing device 30, 31 is provided in the reactor 10, which is provided for a thorough mixing of the feedstock.
  • Exemplary is the
  • Mixing device 30, 31 as a longitudinally centrally introduced tube 30 formed with a plurality of attached blades 31 which is rotatable about an axis, in particular the longitudinal axis of the tube 30.
  • a plurality of nozzle blocks 50 are formed in a lower portion of the reactor 10, in which the feedstock 20 is introduced.
  • a nozzle 50 can be seen, which is guided substantially from one side to another side of the reactor 10.
  • the nozzle 50 is guided at least at a first end 50a with a connecting piece 51 through a wall of the reactor 10, whereby it is connected to a manifold 52 on the outside of the reactor 10.
  • a second end 50b of the nozzle block 50 is located at a
  • nozzle sticks 50 are arc-shaped in this embodiment, so that the course of the nozzle sticks 50 approximately matches the course of the lower, curved or arcuate wall of the reactor 10.
  • nozzle openings 55 are formed at approximately the same distance from one another.
  • nine nozzle openings 55 are shown on the nozzle 50 in view 2 (b).
  • the nozzle openings 55 are alternately placed offset in the circumferential direction of the nozzle block in the nozzle 50. This arrangement
  • Each of the nozzle rods 50 is on the outside of the reactor 0 through
  • Connecting lines 53 connected to a common for all nozzle 50 manifolds 51 through which the gasification agent is supplied to the nozzle rods 50 and thus through the nozzle openings 55 to the low-temperature carburetor 200.
  • a connecting line 53 is shown only in broken lines.
  • an outlet opening 80 on a connection pipe guided upward from the reactor 10 is shown, through which a carbonization gas which arises during the pyrolysis can be conducted out of the reactor 10 of the low-temperature gasifier 200.
  • FIG. 3 schematically shows a low-temperature gasifier 300 having a
  • View 3 (a) shows a longitudinal section
  • view 3 (b) shows a cross-section of the low-temperature gasifier 300. Both views will be described in the following.
  • the low-temperature gasifier 300 comprises an exemplary cylinder-shaped reactor 10, in which the pyrolysis takes place.
  • a solid feedstock 20 is introduced in a lower region of the reactor 10.
  • a mixing device 30 which is suitable for a
  • Blending of the feedstock is provided.
  • Exemplary is the
  • Mixing device 30 as a longitudinally centrally introduced tube with formed thereon a plurality of blades attached, which is rotatable about an axis of the tube.
  • a plurality of nozzle blocks 60 are formed in a lower portion of the reactor 10, in which the feedstock 20 is introduced.
  • a nozzle 60 can be seen, as it is guided substantially from a first side to another, in particular opposite, side of the tank 10.
  • the nozzle 60 is guided at least at a first end 60a with a connecting piece 61 through a wall of the tank 10, whereby it is connected to a manifold 62 on the outside of the tank 10.
  • a second end 60b of the nozzle block 60 bears against an opposite wall region of the reactor 10 and is fastened in particular to this wall region.
  • the nozzle sticks 60 are each designed as a straight tube, so that the course of the nozzle sticks 60 with the lower, arcuate, wall of the reactor 10 forms a circle segment in cross section.
  • nozzle orifices 65 are formed at approximately the same distance from each other.
  • the nozzle openings 65 are alternately offset in the circumferential direction of the nozzle block introduced into the nozzle 60. This arrangement ensures a good distribution of the gasification agent in the feedstock 20.
  • the design as a straight tube brings a simplified maintenance of the nozzle sticks 60, since they can be easily inserted and deployed through a port in a wall of the reactor 10. A cleaning of the nozzle sticks 60 is thereby made possible in a simple manner.
  • Each of the nozzle rods 60 is on the outside of the reactor 10 via
  • Connecting lines 63 connected to a manifold 62, through which the gasification agent is supplied to the nozzle sticks 60 and thus through the nozzle openings the low-temperature carburetor 300.
  • a connecting line 63 is shown only in broken lines.
  • an outlet opening 80 is shown on a connection pipe which is led upwards from the reactor 10, through which a connection in the pyrolysis resulting carbonization gas from the reactor 10 of the low-temperature gasifier 300 can be performed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel in einen Reaktor (10) eines Niedertemperaturvergasers (200, 300), wobei die Vorrichtung zumindest einen Düsenstock (50, 60) umfasst, der an einem ersten Ende (50a, 60a) über einen Anschlussstutzen (51, 61) in einer Wand des Reaktors (10) mit einem Verteiler (52, 62) verbunden ist; wobei der zumindest eine Düsenstock (50, 60) sich im Inneren des Reaktors (10) und der Verteiler (52, 62) sich außerhalb des Reaktors (10) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Düsenstock (50, 60) wenigstens zwei Düsenöffnungen (55, 65) aufweist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel in einen
Niedertemperaturvergaser
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel in einen Niedertemperaturvergaser.
Stand der Technik
Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Synthesegas aus festem
organischem Einsatzmaterial, auch kurz als Vergasungsverfahren bezeichnet, sind bekannt. Vorteilhafterweise kommen als Einsatzmaterial für solche Verfahren Kohle oder Biomasse zum Einsatz. Bei Biomassevergasungsverfahren werden
beispielsweise erntefrisches Holz, Alt- und Waldrestholz oder sogenannte
Energiehölzer, aber auch Agrarreststoffe wie Stroh oder Häcksel verwendet.
Durch eine Vergasung von Biomasse zu Synthesegas mit nachgeschalteten
Verfahrensschritten (sogenannte Biomass-to-Liquids-Verfahren, BTL) kann beispielsweise synthetischer Biokraftstoff gewonnen werden, der in seinen
physikochemischen Eigenschaften bekannten Gas-to-Liquids-(GTL-) und Coal-to- Liquids-(CTL-)Kraftstoffen ähnlich ist. Ein Beispiel einer Anlage zur Herstellung von BTL-Kraftstoffen ist bei Kiener, C. und Bilas, I.: Synthetischer Biokraftstoff der zweiten Generation. Weltweit erste kommerzielle BTL-Produktionsanlage. Energy 2.0, Juli 2008, S. 42 - 44, gezeigt. Vorrichtungen und Verfahren zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischem Einsatzmaterial sind auch beispielsweise aus EP 0 745 114 B1 , DE 41 39 512 A1 und DE 42 09 549 A1 bekannt. Die vorliegende Anmeldung betrifft hierbei solche Verfahren bzw. Vorrichtungen, die einen Niedertemperaturvergaser verwenden, wie nachfolgend erläutert.
In einem Niedertemperaturvergaser wird das Einsatzmaterial, beispielsweise
Biomasse, durch Teilvergasung mit einem Vergasungsmittel, beispielsweise Luft, insbesondere Sauerstoff, mit einem Dampf/Kohlenstoffdioxid/Stickstoff-Gemisch, bei Temperaturen zwischen ca. 300 °C und 800 °C und unter Drücken von 1 - 100bar zu Koks (im Fall von Biomasse sogenanntem Biokoks) und Schwelgas umgesetzt. Die Umsetzung wird als autotherme Pyrolyse oder auch als "Schwelen" bezeichnet.
Schwelen zeichnet sich bekanntermaßen durch ein unterstöchiometrisches
Sauerstoffangebot und damit eine unvollständige Verbrennung bei vergleichsweise geringer Temperatur aus.
Eine Zufuhr von Vergasungsmittel in einen Niedertemperaturvergaser wird im Stand der Technik mittels einzelner Düsen realisiert, welche je auf einem Düsenstock ausgebildet sind, der an einer Unterseite des Niedertemperaturvergasers ausgebildet und von außen nach innen geführt wird. Die einzelnen Düsen bzw. Düsenstöcke sind in Reihen in Querschnittsrichtung und mehreren Reihen in Längsrichtung im
Niedertemperaturvergaser angeordnet. Diese Anordnung erfordert einen großen Fertigungs- und Wartungsaufwand.
Ein Verteiler für das Vergasungsmittel befindet sich außerhalb des
Niedertemperaturvergasers und benötigt Anschlüsse für jede einzelne Düse bzw. jeden einzelnen Düsenstock. Dies erfordert eine aufwändige Konstruktion und aufwändige Fertigung des Verteilers.
Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Zufuhr von Vergasungsmittel in einen Niedertemperaturvergaser in einfacher und effektiver Weise zu gestalten.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung für eine Zuführung von
Vergasungsmittel in einen Niedertemperaturvergaser mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1. Vorteile der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist für eine Zuführung von Vergasungsmittel zumindest einen Düsenstock auf, der an einem ersten Ende über einen
Anschlussstutzen in einer Wand eines Reaktors eines Niedertemperaturvergasers mit einem Verteiler verbunden ist, wobei der zumindest eine Düsenstock wenigstens zwei Düsenöffnungen aufweist. Dies hat den Vorteil, dass Vergasungsmittel, das durch die Düsenöffnungen dem Niedertemperaturvergaser zugeführt wird, in effektiver Weise unmittelbar im benötigten Bereich, dem sogenannten Koksbett, zugeführt werden kann. Auch wird dadurch eine einfache Konstruktion und eine einfache Wartung der
Vergasungsmittelzufuhr gewährleistet, da die insgesamt nötige Anzahl an Bauteilen und Durchführungen durch eine Wand des Reaktors gegenüber dem Stand der Technik verringert wird, da nicht für jede einzelne Düsenöffnung ein Düsenstock mit Anschlussstutzen benötigt wird. Vorteilhafterweise sind die Dösenöffnungen als Einzeldüsen oder als Düsenkappen mit mehreren Austrittsöffnungen und/oder integrierter Drossel ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Konstuktion bzw. eine ortsgenaue Dosierung bei der Zufuhr des
Vergasungsmittels. Es ist von besonderem Vorteil, wenn sich der zumindest eine Düsenstock vom
Anschlussstutzen bis zu einer gegenüberliegenden Wand erstreckt und/oder dort anliegt. Insbesondere kann eine Befestigung des zweiten Endes des Düsenstocks an der gegenüberliegenden Wand zur Stabilität und somit zur Langlebigkeit des
Düsenstocks beitragen. Somit wird ein mit Einsatzmaterial gefüllter Bereich im
Niedertemperaturvergaser gleichmäßig mit Vergasungsmittel versorgt und eine gute Vergasung gewährleistet.
Vorzugsweise ist der zumindest eine Düsenstock bogenförmig ausbildet, wobei sich die Bogenform im Wesentlichen an eine entsprechend geformte Wand des
Pyrolysereaktors angleicht. Eine Verteilung des Vergasungsmittels im Koksbett wird so weiter verbessert.
Alternativ ist der zumindest eine Düsenstock als gerades Rohr ausbildet. Dies ermöglicht eine einfache Wartung des Niedertemperaturvergasers bzw. des
Düsenstocks, da dieser einfach durch eine Anschlussöffnung auszutauschen ist.
Es ist weiter von Vorteil, wenn der zumindest eine Düsenstock innen mit zumindest zwei getrennten Kanälen ausgebildet ist, die jeweils zu den Düsenöffnungen führen. Dadurch wird eine getrennte Zufuhr der Bestandteile des Vergasungsmittels
ermöglicht. Beispielsweise kann so im Bereich der Düsenaustrittsöffnungen ein Oxidationsgas wie Sauerstoff in einem innenliegenden Kanal geführt werden und ein Moderator wie Kohlenstoffdioxid/Stickstoff und/oder Dampf in einem den
innenliegenden Kanal umgebenden weiteren Kanal. Dies bietet einen Schutz des Düsenmaterials vor Überhitzung bei gleichzeitiger Erhöhung des Sauerstoffanteils.
Weiter wird vorteilhafterweise der zumindest eine Düsenstock mit einer thermischen Schutzschicht, insbesondere einem keramischen Material, ausgebildet. Dies bietet Schutz vor thermischer Beanspruchung sowie Schutz gegen Abrieb. Vorzugsweise werden die Düsenstöcke über eine Länge des Reaktors mit im
Wesentlichen gleichen Abständen zueinander verteilt. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung des Vergasungsmittels im Reaktor bzw. in dessen Koksbett gewährleistet. Auch kann damit eine Anpassung an verschiedene Größen des Reaktors des
Niedertemperaturvergasers erfolgen.
Es ist schließlich von Vorteil, wenn die Düsenstöcke von dem gemeinsamen Verteiler einzeln angesteuert werden können. Dies ermöglicht eine Anpassung der Zufuhr von Vergasungsmittel an eine unterschiedliche Verteilung von Einsatzmaterial in dem Koksbett des Reaktors des Niedertemperaturvergasers.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung Figur 1 zeigt einen Niedertemperaturvergaser mit einer Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel gemäß dem Stand der Technik.
Figur 2 zeigt einen Niedertemperaturvergaser mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel in einer bevorzugten
Ausgestaltung.
Figur 3 zeigt einen Niedertemperaturvergaser mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist schematisch ein Niedertemperaturvergaser 100 mit einer Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel gemäß dem Stand der Technik dargestellt.
Ansicht 1 (a) zeigt hierbei einen Längsschnitt und Ansicht 1 (b) einen Querschnitt des Niedertemperaturvergasers 100. Beide Ansichten werden im Folgenden übergreifend beschrieben. Der Niedertemperaturvergaser 100 umfasst einen beispielhaft in Zylinderform ausgebildeten Reaktors 10, in welchem die autotherme Pyrolyse/Schwelung stattfindet. In einen unteren Bereich des Reaktors 10 wird ein festes Einsatzmaterial 20
eingebracht. In dem Reaktor 10 ist eine Durchmischungsvorrichtung 30, 31
ausgebildet, welche für eine Durchmischung des Einsatzmaterials vorgesehen ist. Beispielhaft ist die Durchmischungsvorrichtung 30, 31 als ein in Längsrichtung zentral eingebrachtes Rohr 30 mit mehreren daran angebrachten Schaufeln 31 ausgebildet, welches um eine Achse, insbesondere der Längsachse des Rohrs 30, drehbar ist.
An der Unterseite des Reaktors 10 sind mehrere Düsenstöcke 40 durch
Anschlussöffnungen 41 in den Tank 10 eingebracht. Die Düsenstöcke 40 weisen je eine Düsenöffnung an einem dem Reaktorinneren zugewandten Ende auf. In Ansicht 1 (a) sind beispielhaft vier Düsenstöcke 40 dargestellt, die in Längsrichtung des Reaktors 10 in in etwa gleichen Abständen zueinander vorgesehen sind. Diese Düsenstöcke 40 stellen jeweils eine Reihe von Düsen in Quer- bzw. Umfangsrichtung des Reaktors 10 dar, wie in Ansicht 1 (b) beispielhaft durch sieben Düsenstöcke 40 dargestellt. Jeder der Düsenstöcke 40 ist auf der Außenseite des Reaktors 10 über Verbindungsleitungen 43 mit einem Verteiler 42 verbunden, durch welchen das Vergasungsmittel den Düsenstöcken 40 und somit dem Niedertemperaturvergaser 100 zugeführt wird.
Weiter ist beispielhaft eine Austrittsöffnung 80 an einem von dem Reaktor 0 nach oben geführten Anschlussrohr dargestellt, durch welche ein bei der Pyrolyse entstehendes Schwelgas aus dem Reaktor 10 des Niedertemperaturvergasers 00 geführt werden kann.
In Figur 2 ist schematisch ein Niedertemperaturvergaser 200 mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel in einer bevorzugten Ausgestaltung dargestellt. Ansicht 2 (a) zeigt einen Längsschnitt und Ansicht 2 (b) einen Querschnitt des Niedertemperaturvergasers 200. Beide Ansichten werden im Folgenden übergreifend beschrieben.
Der Niedertemperaturvergaser 200 umfasst einen beispielhaft in Zylinderform ausgebildeten Reaktor 10, in welchem die Pyrolyse stattfindet. In einen unteren Bereich des Reaktors 10 wird ein festes Einsatzmaterial 20 eingebracht. In dem Reaktor 10 ist eine Durchmischungsvorrichtung 30, 31 ausgebildet, welche für eine Durchmischung des Einsatzmaterials vorgesehen ist. Beispielhaft ist die
Durchmischungsvorrichtung 30, 31 als ein in Längsrichtung zentral eingebrachtes Rohr 30 mit mehreren daran angebrachten Schaufeln 31 ausgebildet, welches um eine Achse, insbesondere der Längsachse des Rohrs 30 drehbar ist.
In einem unteren Bereich des Reaktors 10, in den das Einsatzmaterial 20 eingebracht ist, sind mehrere Düsenstöcke 50 ausgebildet. In dem Querschnitt gemäß Ansicht 2 (b) ist ein Düsenstock 50 zu sehen, der im Wesentlichen von einer Seite zu einer anderen Seite des Reaktors 10 geführt ist. Dabei ist der Düsenstock 50 zumindest an einem ersten Ende 50a mit einem Anschlussstutzen 51 durch eine Wand des Reaktors 10 geführt, wodurch er mit einem Verteiler 52 auf der Außenseite des Reaktors 10 verbunden ist. Ein zweites Ende 50b des Düsenstocks 50 liegt an einem
gegenüberliegenden Wandbereich des Reaktors 10 an und ist insbesondere an diesem Wandbereich befestigt. Die Düsenstöcke 50 sind in dieser Ausgestaltung bogenförmig ausgebildet, so dass der Verlauf der Düsenstöcke 50 sich in etwa dem Verlauf der unteren, gekrümmten bzw. bogenförmigen, Wand des Reaktors 10 angleicht. Entlang der Düsenstöcke 50 sind in in etwa gleichem Abstand zueinander Düsenöffnungen 55 ausgebildet.
Beispielhaft sind neun Düsenöffnungen 55 auf dem Düsenstock 50 in Ansicht 2 (b) dargestellt. Die Düsenöffnungen 55 sind dabei abwechselnd in Umfangsrichtung des Düsenstocks versetzt in den Düsenstock 50 eingebracht. Diese Anordung
gewährleistet eine gute Verteilung des Vergasungsmittels in dem Einsatzmaterial 20. Weiter wird die Verteilung durch die Bogenform unterstützt.
Jeder der Düsenstöcke 50 ist auf der Außenseite des Reaktors 0 durch
Verbindungsleitungen 53 mit einem für alle Düsenstöcke 50 gemeinsamen Verteiler 51 verbunden, durch welchen das Vergasungsmittel den Düsenstöcken 50 und somit durch die Düsenöffnungen 55 dem Niedertemperaturvergaser 200 zugeführt wird. Der Übersichtlichkeit halber ist in Ansicht 2 (a) eine Verbindungsleitung 53 nur gestrichelt dargestellt.
Weiter ist beispielhaft eine Austrittsöffnung 80 an einem von dem Reaktor 10 nach oben geführten Anschlussrohr dargestellt, durch welche ein bei der Pyrolyse entstehendes Schwelgas aus dem Reaktor 10 des Niedertemperaturvergasers 200 geführt werden kann.
In Figur 3 ist schematisch ein Niedertemperaturvergaser 300 mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung dargestellt. Ansicht 3 (a) zeigt einen Längsschnitt und Ansicht 3 (b) einen Querschnitt des Niedertemperaturvergasers 300. Beide Ansichten werden im Folgenden übergreifend beschrieben.
Der Niedertemperaturvergaser 300 umfasst einen beispielhaft in Zylinderform ausgebildeten Reaktor 10, in welchem die Pyrolyse stattfindet. In einem unteren Bereich des Reaktors 10 wird ein festes Einsatzmaterial 20 eingebracht. In dem Reaktor 10 ist eine Durchmischungsvorrichtung 30 vorhanden, welche für eine
Durchmischung des Einsatzmaterials vorgesehen ist. Beispielhaft ist die
Durchmischungsvorrichtung 30 als ein in Längsrichtung zentral eingebrachtes Rohr mit mehreren daran angebrachten Schaufeln ausgebildet, welches um eine Achse des Rohrs drehbar ist.
In einem unteren Bereich des Reaktors 10, in den das Einsatzmaterial 20 eingebracht ist, sind mehrere Düsenstöcke 60 ausgebildet. In dem Querschnitt gemäß Ansicht 3 (b) ist ein Düsenstock 60 zu sehen, wie er im Wesentlichen von einer ersten Seite zu einer anderen, insbesondere gegenüberliegenden, Seite des Tanks 10 geführt ist. Dabei ist der Düsenstock 60 zumindest an einem ersten Ende 60a mit einem Anschlussstutzen 61 durch eine Wand des Tanks 10 geführt, wodurch er mit einem Verteiler 62 auf der Außenseite des Tanks 10 verbunden ist. Ein zweites Ende 60b des Düsenstocks 60 liegt an einem gegenüberliegenden Wandbereich des Reaktors 10 an und ist insbesondere an diesem Wandbereich befestigt.
Die Düsenstöcke 60 sind in dieser Ausgestaltung jeweils als gerades Rohr ausgebildet, so dass der Verlauf der Düsenstöcke 60 mit der unteren, kreisbogenförmigen, Wand des Reaktors 10 im Querschnitt ein Kreissegment bildet. Entlang der Düsenstöcke 60 sind in in etwa gleichem Abstand zueinander Düsenöffnungen 65 ausgebildet. Die Düsenöffnungen 65 sind dabei abwechselnd in Umfangsrichtung des Düsenstocks versetzt in den Düsenstock 60 eingebracht. Diese Anordung gewährleistet eine gute Verteilung des Vergasungsmittels in dem Einsatzmaterial 20. Die Ausgestaltung als gerades Rohr bringt eine vereinfachte Wartung der Düsenstöcke 60 mit sich, da diese in einfacher Weise durch eine Anschlussöffnung in einer Wand des Reaktors 10 ein- und ausgebracht werden können. Auch eine Reinigung der Düsenstöcke 60 wird dadurch in einfacher Weise ermöglicht.
Jeder der Düsenstöcke 60 ist auf der Außenseite des Reaktors 10 über
Verbindungsleitungen 63 mit einem Verteiler 62 verbunden, durch welchen das Vergasungsmittel den Düsenstöcken 60 und somit durch die Düsenöffnungen dem Niedertemperaturvergaser 300 zugeführt wird. Der Übersichtlichkeit halber ist in Ansicht 3 (a) eine Verbindungsleitung 63 nur gestrichelt dargestellt.
Weiter ist beispielhaft eine Austrittsöffnung 80 an einem von dem Reaktor 10 nach oben geführten Anschlussrohr dargestellt, durch welche ein bei der Pyrolyse entstehendes Schwelgas aus dem Reaktor 10 des Niedertemperaturvergasers 300 geführt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung für eine Zuführung von Vergasungsmittel in einen Reaktor (10) eines Niedertemperaturvergasers (200, 300) zur thermischen Zerlegung von Brennstoffen, wobei die Vorrichtung zumindest einen Düsenstock (50, 60) umfasst, der an einem ersten Ende (50a, 60a) über einen Anschlussstutzen (51 , 61 ) in einer Wand des Reaktors (10) mit einem Verteiler (52, 62) verbunden ist;
wobei der zumindest eine Düsenstock (50, 60) sich im Inneren des Reaktors (10) und der Verteiler (52, 62) sich außerhalb des Tanks (10) befindet,
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Düsenstock (50, 60) wenigstens zwei Düsenöffnungen (55, 65) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Düsenöffnungen (55, 65) als Einzeldüsen ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Düsenöffnungen (55, 65) als
Düsenkappen mit mehreren Austrittsöffnungen und/oder integrierter Drossel ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Düsenstock (50) bogenförmig ausgebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zumindest eine
Düsenstock (60) als gerades Rohr ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Düsenstock (50, 60) an einem zweiten Ende (50b, 60b) an einer Wand des Reaktors (10) zur Halterung anliegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der zumindest eine Düsenstock (50, 60) sich von dem Anschlussstutzen (51 , 61) im Wesentlichen zu einer gegenüberliegenden Wand des Reaktors (10) erstreckt.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Düsenstock (50, 60) im Inneren zumindest zwei getrennte Kanäle aufweist, die jeweils zu den Düsenöffnungen (55, 65) geführt sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Düsenstock (50, 60) mit einer thermischen Schutzschicht ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Schutzschicht einen keramischen
Werkstoff aufweist, insbesondere aus diesem besteht.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Düsenöffnungen (55, 65) entlang des zumindest einen Düsenstocks (50, 60) in im Wesentlichen gleichen Abständen angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Düsenstöcke (50, 60) über eine Länge des Reaktors (10) mit im Wesentlichen gleichen Abständen zueinander verteilt sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Düsenstöcke (50, 60) von dem Verteiler (51 , 61) einzeln ansteuerbar sind.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Reaktor des Niedertemperaturvergasers zur thermischen Zerlegung von Brennstoffen bei
Temperaturen von 300°C bis 800°C und/oder unter Drücken von 1 bar bis 100 bar ausgestaltet ist.
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