EP3356498B1 - Pyrolyseanlage - Google Patents

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EP3356498B1
EP3356498B1 EP16714438.5A EP16714438A EP3356498B1 EP 3356498 B1 EP3356498 B1 EP 3356498B1 EP 16714438 A EP16714438 A EP 16714438A EP 3356498 B1 EP3356498 B1 EP 3356498B1
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EP
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pyrolysis
gas
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pyrolysis installation
heat
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EP3356498A1 (de
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Norbert Werner Huber
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    • 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
    • C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C10B47/28—Other processes
    • C10B47/32—Other processes in ovens with mechanical conveying means
    • C10B47/44—Other processes in ovens with mechanical conveying means with conveyor-screws
    • 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
    • C10J3/06—Continuous processes
    • C10J3/18—Continuous processes using electricity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/02—Dust removal
    • C10K1/024—Dust removal by filtration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment

Definitions

  • the invention relates to a pyrolysis system for the gasification of a gasification mass, such as biomass and energetic residues with an electrically heated pyrolysis reactor, in which a plurality of guide tubes equipped with conveying devices are arranged horizontally or with a slight inclination, a feed device being provided for charging an input guide tube with the gasification mass and a gas outlet for discharging the pyrolysis gas and a conveying device for the discharge of the degassed residue mass are arranged at the discharge end of the outlet guide tube.
  • Such a pyrolysis plant is by the utility model AT13145 U1 known.
  • the pyrolysis plant from the AT13145 U1 includes an electrically heated heat chamber with guide tubes, a feed device and outlets for the pyrolysis gas. Screw conveyors are provided to remove the resulting material residues.
  • the object of the present invention is to eliminate all the disadvantages of the prior art and to provide a pyrolysis system which ensures full heat utilization and ensures that the required pyrolysis temperature and the necessary dwell time in the guide tubes are achieved.
  • the formation of tars and pollutants should be largely avoided so as not to complicate subsequent cleaning steps.
  • the present invention is characterized in that at least two, preferably three, guide tubes, each with a conveying device, are arranged one above the other and connected via connecting shafts, that the guide tubes can be heated individually, that the feed device has an air lock that reduces or completely prevents the entry of supply air, and that the pyrolysis reactor is surrounded by a heat-insulating jacket which prevents the inflow of external air on all sides, the heat-insulating material completely enclosing the pyrolysis reactor, and the jacket having an airtight outer skin which surrounds the pyrolysis reactor on all sides, and the inlet pipes and openings for the conveying devices so tight are arranged that supply air is prevented.
  • the Fig. 1 shows the supervision of a pyrolysis plant with the associated aggregates and structures.
  • the pyrolysis plant 1 essentially comprises the electrically heated pyrolysis reactor 2, the gas cleaner 3, the heat exchanger 4 and the gas scrubber 5. Furthermore, a bearing 6 is provided, from which the gasification mass can be fed to a feed device 8 of the pyrolysis reactor through a horizontal and inclined conveyor 7 . In the gas cleaner, the pyrolysis gas is separated from dust, the settling dust being removed from the system via the discharge device 9. The cleaned raw gas passes through the raw gas line 10 into the heat exchanger 4, in which the raw gas is cooled to about 30 ° in at least two stages.
  • the resulting cooled gas is fed to a gas scrubber 5, from which the clean gas is fed via the clean gas line 11 to the combined heat and power plant 12 for generating electrical and possibly also thermal energy.
  • the system is controlled by the control and office building 13.
  • this system applies only as an example and for example. Instead of being fed to a combined heat and power plant, it can also be fed into a heating gas network or another gas consumer. Of course, the supply of the gasification mass and the removal of the solid residues can also take place in another way.
  • a pressure tank 14 is also shown, which can contain nitrogen or fuel gas under pressure, for example, with which the filters and ceramic candles of the gas cleaner 3 can be blown off and thus cleaned.
  • the first heat exchanger 15 by means of which the pyrolysis gas is cooled to approximately 100 ° C., is the starting point for a condensate line 16, which returns the condensate to the introduction point 17 at the outlet end of the pyrolysis reactor, as a result of which the condensate has a temperature of 700 to 800 ° C. exposed and thermally changed (reformed).
  • the Fig. 2 shows a longitudinal section through the pyrolysis reactor 2 with a downstream gas cleaner 3 and above the feed device 8.
  • the pyrolysis of the gasification mass takes place in the pyrolysis reactor 2.
  • the structure of the pyrolysis reactor is also very good from the exploded view in Fig. 4 recognizable.
  • the pyrolysis reactor 2 comprises guide tubes 19, 21, 23, one above the other, which form a guide tube group. All guide tubes are provided with conveying devices 18, wherein in the exemplary embodiment shown there are always screw conveyors which can consist of temperature-resistant steel or ceramic.
  • the inlet guide tube 19 the fresh gasification material supplied via the feed device 8 reaches the first connecting shaft 20, the intermediate guide tube 21 and the second connecting shaft 22 to the outlet guide tube 23 and up to the discharge end 24.
  • the pyrolysis reactor 2 is heated via electrical heating elements 25 which heat the guide tubes in accordance with the desired temperature control.
  • the temperatures generated in the individual tubes are, for example, 750 to 800 ° C in the input guide tube, 800 to 850 ° C in the intermediate guide tube and 850 to 900 ° C and up to 1200 ° C in the output guide tube.
  • the temperatures can be adapted to the gasification mass to be treated in each case. If, for example, the formation of dioxin is to be feared, the temperature in the inlet guide tube can be raised accordingly.
  • the pyrolysis reactor has a structure which consists of heat-insulating material. It completely surrounds the pyrolysis reactor and is preferably made from blocks of expanded, compressed ceramic fleece. Such ceramic blocks are known. They are used in a compressed, compressed state and then let relax to your desired external dimensions. This creates cuboids with dimensions of 300 x 300 x 300 mm, which lie firmly against each other and combine high thermal insulation with tightness.
  • a jacket 51 designed in this way is surprisingly still not suitable as a building structure in order to prevent the entry of external air.
  • the problem is solved by the arrangement of an airtight outer skin 26, which encloses the 300 x 300 mm on all sides, and the inlet pipes and openings for the worm drives are so closely arranged that supply air is prevented.
  • Electric drives 27 are provided for driving the conveying devices 18.
  • the conveyor drive 53 e.g. an electrically operated screw conveyor removes the separated dust from the gas cleaner 3 to the discharge device 9.
  • the feed device 8 comprises a drop funnel 28 for receiving the gasification mass, which is brought in from the bearing 6 via the horizontal and inclined conveyor.
  • Two lock slides 29 form an air lock 50 with the lock tube 30 arranged between them in order to largely prevent the ingress of outside air.
  • the lock tube 30 can also be connected to a vacuum pump in order to further remove the external air that has been introduced.
  • the gasification mass passes through the chute 31 either directly into the feed pipe 32 in order to transport the gasification mass via the conveying device 18 into the inlet guide pipe 19, or the chute 31 opens into a distributor 33, as shown, to distribute the mass to several juxtaposed ones Split supply pipes if multiple guide pipe groups are provided.
  • the discharge end 24 of the outlet guide tube 23 opens into the gas cleaner 3, which is also airtight.
  • the pyrolysis gas with the foreign substances and dusts contained in it reaches the discharge temperature of more than 850 ° C. This high temperature ensures that the cleaning filters 34, which are preferably ceramic candles, are not laid by tars and dust that may be present. The formation of tar is prevented by the high temperatures.
  • the conveyor carries solid raw materials out of the pyrolysis reactor.
  • the cleaned gas collects in the gas collecting chamber 35 and is fed to the gas scrubber 5 via the outlet 48. If necessary, cleaning gas is blown out of the pressure tank 14 intermittently via the flushing gas inlet 36 in order to blow out the candles of the cleaning filter 34 from time to time.
  • Two cleaning filter groups are preferably connected in parallel to one another, so that it is possible to continuously switch between the operating state and the rinsing state without having to interrupt the operation of the pyrolysis system.
  • any condensate that may arise from the downstream gas scrubbing can be introduced via the condensate line 16 into the discharge end of the outlet guide tube 23 which is subjected to high temperature, where the condensate is immediately subjected to further pyrolysis.
  • the Fig. 3 shows as an important part of the pyrolysis plant the outer skin surrounding the pyrolysis reactor and the gas scrubber on all sides, which is preferably made of heat-resistant steel.
  • the outer skin includes bottom and side panels 37 and a removable cover 38.
  • the front plate 39 is also removable to allow access to the internals of the heat chamber.
  • the heating elements 25 are accessible from the outside for power supply, maintenance and adjustment of the temperatures.
  • the gas cleaner also includes 3 bottom and side panels 40 and a front plate 41, which is removable or pivoted away.
  • a cover 42 is also provided.
  • the Fig. 4 shows an exploded view of details of the internals and also the outer skin of the pyrolysis reactor.
  • the individual segments of the guide tubes are fastened in heat-resistant receiving blocks 43.
  • the conveying devices are driven via the shafts 44, which are mounted in water-cooled outer bearings 45, as a result of which the electric motors arranged on the outside and not shown here are protected from the high heat in the pyrolysis reactor.
  • the thermal sealing of the floor is carried out by means of insulating bricks 46, on which the walls of the structure, not shown here, are constructed from ceramic fleece.
  • the corresponding cuboid insulation bodies are in Fig. 2 designated by reference numeral 47.
  • the cleaning filters 34 are preferably ceramic candles that can withstand the high temperatures on the one hand and that can also be encoded with substances on the other hand in order to control the filtering effect.
  • the ceramic material can be mixed with nanoparticles, for example to remove nitrogen or sulfur or chlorine from the clean gas.
  • Combined universal candles can also be provided if there is no precise knowledge of the nature of the gasification mass.
  • the entire system i.e. the pyrolysis reactor and the gas cleaner, is brought to operating temperature, for example by means of heating fans, to prevent tar separation or clogging of the filter pores from the start.
  • the number of guide tubes of a guide tube group lying one above the other can be adapted to the requirements.
  • four guide tubes can also be provided one above the other.
  • the Fig. 4 it can be seen that two adjacent guide tube groups are provided in the heat chamber shown.
  • the guide tubes are either horizontal or slightly sloping in the direction of flow.
  • a first heat exchanger 15 reduces the gas temperature to approximately 100 ° C. and in the second heat exchanger 52 there is a further reduction to approximately 30 ° C. At this temperature, the gas can be fed to the gas scrubber 5, which is usually an oil scrubber or contains other hydrocarbon liquids, in order to wash out the last residues of substances which are soluble in hydrocarbons from the gas. As previously described, any condensate that may have formed from the first heat exchanger 15 can be returned to the pyrolysis via the condensate line 16.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pyrolyseanlage für die Vergasung einer Vergasungsmasse, wie Biomasse und energetische Reststoffe mit einem elektrisch beheizten Pyrolysereaktor, in dem mehrere mit Fördervorrichtungen ausgestattete Führungsrohre horizontal oder mit geringer Neigung angeordnet sind, wobei zum Beschicken eines Eingangsführungsrohres mit der Vergasungsmasse eine Aufgabeeinrichtung vorgesehen ist und am Austragende des Ausgangsführungsrohres ein Gasauslass zum Ableiten des Pyrolysegases und eine Fördervorrichtung für den Austrag der entgasten Rückstandsmasse angeordnet sind.
  • Eine derartige Pyrolyseanlage ist durch das Gebrauchsmuster AT13145 U1 bekannt geworden. Die Pyrolyseanlage aus der AT13145 U1 umfasst eine elektrisch beheizte Hitzekammer mit Führungsrohren, eine Aufgabeeinrichtung und Auslässe für das Pyrolysegas. Zum Abführen der entstehenden Materialrückstände sind Schneckenförderer vorgesehen.
  • Herkömmliche Vergaseranlagen für Biomasse, wie Holz, sind in vielfältigen Ausführungsarten seit langer Zeit bekannt. Diese Holzvergaseranlagen arbeiten mit reduzierter Luftzufuhr, wobei ein Teil der zu vergasenden Biomasse verbrannt wird, um die zur Vergasung notwendige Hitze zu erzeugen.
  • Aus der EP 1865045 A1 ist bekannt geworden, ein horizontal liegendes Führungsrohr mit innen laufender Schnecke als Fördereinrichtung und externer Beheizung vorzusehen. Auch bei dieser bekannten Anordnung wird ein Teil der Prozesswärme durch Verbrennen von Biomasse erzeugt.
  • Die bekannt gewordenen Pyrolyseanlagen haben alle den Nachteil, dass durch Luftzutritt die Vergasungsparameter ungünstig sind, sodass es in erhöhtem Maß zu Teerbildungen kommt und überdies die Verteilung der Prozesswärme unstabil wird.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, alle Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Pyrolyseanlage vorzusehen, die eine volle Wärmeausnützung gewährleistet und sicherstellt, dass die benötigte Pyrolysetemperatur und die notwendige Verweilzeit in den Führungsrohren erzielt wird. Die Bildung von Teeren und Schadstoffen soll weitgehend vermieden werden, um nachfolgende Reinigungsschritte nicht zu erschweren.
  • Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, bevorzugt drei, Führungsrohre mit je einer Fördervorrichtung übereinanderliegend angeordnet und über Verbindungsschächte verbunden sind, dass die Führungsrohre individuell beheizbar sind, dass die Aufgabeeinrichtung eine den Zutritt von Zuluft verringernde oder gänzlich verhindernde Luftschleuse aufweist und dass der Pyrolysereaktor von einem hitzedämmenden und allseitig den Zustrom von Fremdluft verhindernden Mantel umgeben ist, wobei das hitzedämmende Material den Pyrolysereaktor vollständig umschließt, und wobei der Mantel eine luftdichte Außenhaut aufweist, die den Pyrolysereaktor allseitig umschließt, und die Einleitungsrohre und Durchbrüche für die Fördervorrichtungen so dicht angeordnet sind, dass Zuluft verhindert ist.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt in Aufsicht das Schema einer kompletten Pyrolyseanlage.
    • Fig. 2A zeigt einen Längsschnitt durch den Pyrolysereaktor und den nachfolgenden angeschlossenen Gasreiniger und Fig. 2B die Ansicht von rechts mit der Schnittlinie AA für Fig. 2A.
    • Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht des Pyrolysereaktors und Gasreinigers mit geschlossenem Mantel.
    • Fig. 4 zeigt schematisch in Explosionsdarstellung den Aufbau der Hitzekammer.
  • Die Fig. 1 zeigt die Aufsicht auf eine Pyrolyseanlage mit den zugehörigen Aggregaten und Bauwerken.
  • Die Pyrolyseanlage 1 umfasst im Wesentlichen den elektrisch beheizten Pyrolysereaktor 2, den Gasreiniger 3, den Wärmetauscher 4 und den Gaswäscher 5. Weiters ist ein Lager 6 vorgesehen, von dem die Vergasungsmasse durch einen Horizontal- und Schrägförderer 7 einer Aufgabeeinrichtung 8 des Pyrolysereaktors zugeführt werden kann. Im Gasreiniger kommt es zu einer Trennung des Pyrolysegas von Staub, wobei der sich absetzende Staub über die Austragvorrichtung 9 aus dem System entfernt wird. Das gereinigte Rohgas gelangt über die Rohgasleitung 10 in den Wärmetauscher 4 in welchem das Rohgas in zumindest zwei Stufen auf etwa 30° abgekühlt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das dabei entstehende abgekühlte Gas noch einem Gaswäscher 5 zugeleitet, von welchem das Reingas über die Reingasleitung 11 dem Blockheizkraftwerk 12 zur Erzeugung elektrischer und eventuell auch thermischer Energie zugeleitet wird. Die Steuerung der Anlage erfolgt von dem Steuerungs- und Bürogebäude 13.
  • Es versteht sich von selbst, dass der Aufbau dieser Anlage nur exemplarisch und beispielsweise gilt. Anstatt der Zuleitung zu einem Blockheizkraftwerk kann auch die Einspeisung in ein Heizgasnetzwerk oder einen anderen Gasverbraucher erfolgen. Die Zufuhr der Vergasungsmasse und der Abtransport der festen Rückstände kann selbstverständlich auch auf andere Weise erfolgen.
  • In Fig. 1 ist noch ein Drucktank 14 dargestellt, der z.B. Stickstoff oder Brenngas unter Druck enthalten kann, womit die Filter und Keramikkerzen des Gasreinigers 3 abgeblasen und somit gereinigt werden können.
  • Der erste Wärmetauscher 15, durch den eine Abkühlung des Pyrolysegases auf etwa 100°C erfolgt, ist der Ausgangspunkt für eine Kondensatleitung 16, die das Kondensat in den Einleitungspunkt 17 am Ausgangsende des Pyrolysereaktors rückführt, wodurch das Kondensat einer Temperatur von 700 bis 800°C ausgesetzt und thermisch verändert (reformiert) wird.
  • Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Pyrolysereaktor 2 mit nachgeschaltetem Gasreiniger 3 und vorangehend die Aufgabeeinrichtung 8. Die Pyrolyse der Vergasungsmasse erfolgt im Pyrolysereaktor 2. Der Aufbau des Pyrolysereaktors ist auch sehr gut aus der Explosionsdarstellung in Fig. 4 erkennbar. Der Pyrolysereaktor 2 umfasst im Inneren übereinanderliegende Führungsrohre 19, 21, 23, die eine Führungsrohrgruppe bilden. Alle Führungsrohre sind mit Fördervorrichtungen 18 versehen, wobei es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel stets um Förderschnecken handelt, die aus temperaturfestem Stahl oder Keramik bestehen können. Im Eingangsführungsrohr 19 gelangt das über die Aufgabeeinrichtung 8 zugeführte frische Vergasungsmaterial zum ersten Verbindungsschacht 20 zum Zwischenführungsrohr 21 und über den zweiten Verbindungsschacht 22 zum Ausgangsführungsrohr 23 und bis zum Austragende 24.
  • Die Beheizung des Pyrolysereaktors 2 erfolgt über elektrische Heizelemente 25, die die Führungsrohre gemäß der gewünschten Temperaturführung beheizen. Die in den einzelnen Rohren erzeugten Temperaturen liegen beispielsweise bei 750 bis 800°C im Eingangsführungsrohr, bei 800 bis 850°C im Zwischenführungsrohr und bei 850 bis 900°C und bis zu 1200°C im Ausgangsführungsrohr. Die Temperaturen können an die jeweils zu behandelnde Vergasungsmasse angepasst werden. Falls beispielsweise die Entstehung von Dioxin zu befürchten ist, kann die Temperatur im Eingangsführungsrohr entsprechend angehoben werden.
  • Zufolge der für die Pyrolyse erforderlichen hohen Temperatur im Pyrolysereaktor ist es notwendig, den Pyrolysereaktor besonders wärmebeständig und -dämmend aufzubauen, wobei bei Konstruktionen gemäß Stand der Technik das Problem auftrat, das Eindringen von Luft zu verhindern.
  • Gemäß vorliegender Erfindung weist der Pyrolysereaktor einen Baukörper auf, der aus hitzedämmendem Material besteht. Er umschließt den Pyrolysereaktor vollständig und wird bevorzugt aus Blöcken expandierten verdichteten Keramikvlieses hergestellt. Derartige Keramikblöcke sind bekannt. Sie werden in verdichtetem zusammengedrücktem Zustand eingesetzt und dann auf Ihre gewünschten Außenabmessungen entspannen gelassen. So entstehen etwa Quader mit den Maßen 300 x 300 x 300 mm , die fest aneinander liegen und hohe Wärmedämmung mit Dichtigkeit verbinden. Ein so ausgebildeter Mantel 51 ist jedoch in überraschender Weise als Baukörper noch immer nicht geeignet, um den Zutritt von Fremdluft zu verhindern. Gemäß Erfindung wird das Problem gelöst durch die Anordnung einer luftdichten Außenhaut 26, die den 300 x 300 mm allseitig umschließt, und auch die Einleitungsrohre und Durchbrüche für die Schneckentriebe sind so dicht angeordnet, dass Zuluft verhindert ist.
  • Für den Antrieb der Fördervorrichtungen 18 sind Elektroantriebe 27 vorgesehen. Der Förderantrieb 53, z.B. eine elektrisch betriebene Förderschnecke, entfernt den abgeschiedenen Staubanteil aus dem Gasreiniger 3 zur Austragvorrichtung 9.
  • Weitere Erläuterungen zum Aufbau des Pyrolysereaktors folgen anhand der Figuren 3 und 4.
  • Die Aufgabevorrichtung 8 umfasst einen Falltrichter 28 zur Aufnahme der Vergasungsmasse, welches vom Lager 6 über den Horizontal- und Schrägförderer herangeführt wird. Zwei Schleusenschieber 29 bilden mit dem dazwischen angeordneten Schleusenrohr 30 eine Luftschleuse 50, um das Eindringen von Fremdluft weitgehend zu verhindern. Zusätzlich kann das Schleusenrohr 30 auch noch einen Anschluss an eine Vakuumpumpe erhalten, um die eingetragene Fremdluft weitergehend zu entfernen.
  • Weiters gelangt die Vergasungsmasse durch den Fallschacht 31 entweder direkt in das Zufuhrrohr 32, um die Vergasungsmasse über die Fördervorrichtung 18 in das Eingangsführungsrohr 19 zu transportieren, oder, der Fallschacht 31 mündet in einen Verteiler 33, wie dargestellt, um die Masse auf mehrere nebeneinander angeordnete Zufuhrrohre aufzuteilen, wenn mehrere Führungsrohrgruppen vorgesehen sind.
  • Am anderen Ende des Pyrolysereaktors mündet das Austragende 24 des Ausgangsführungsrohres 23 in den ebenfalls luftdicht ausgestatteten Gasreiniger 3. In diesen Gasreiniger gelangt das Pyrolysegas mit den in ihm enthaltenen Fremdstoffen und Stäuben mit der Austragstemperatur von mehr als 850°C. Durch diese hohe Temperatur ist gewährleistet, dass die Reinigungsfilter 34, bei denen es sich in bevorzugter Weise um Keramikkerzen handelt, nicht durch etwa enthaltene Teere und Staub verlegt werden. Die Teerbildung wird durch die hohen Temperaturen verhindert. Die Fördervorrichtung trägt feste Rohstoffe aus dem Pyrolysereaktor hinaus.
  • In der Gassammelkammer 35 sammelt sich das gereinigte Gas und wird über den Auslass 48 dem Gaswäscher 5 zugeführt. Über den Spülgaseinlass 36 wird gegebenenfalls intermittierend Reinigungsgas aus dem Drucktank 14 eingeblasen, um die Kerzen des Reinigungsfilters 34 von Zeit zu Zeit freizublasen. Bevorzugt werden zwei Reinigungsfiltergruppen parallel zueinander geschalten, sodass laufend zwischen Betriebszustand und Spülzustand gewechselt werden kann, ohne den Betrieb der Pyrolyseanlage unterbrechen zu müssen.
  • Wie in Fig. 2 ebenfalls eingezeichnet ist, kann aus der nachgeschalteten Gaswäsche etwa entstehendes Kondensat über die Kondensatleitung 16 in den mit hoher Temperatur beaufschlagten Austragende des Ausgangsführungsrohres 23 eingeleitet werden, wo das Kondensat unmittelbar der weiteren Pyrolyse unterzogen wird.
  • Die Fig. 3 zeigt als wichtigen Bestandteil der Pyrolyseanlage die allseitig den Pyrolysereaktor und den Gaswäscher umgebende Außenhaut, die bevorzugt aus hitzebeständigem Stahl gefertigt ist. Die Außenhaut umfasst Boden- und Seitenbleche 37 und einen abnehmbaren Deckel 38. Die Frontplatte 39 ist ebenfalls abnehmbar, um Zugang zu den Einbauten der Hitzekammer zu ermöglichen. Die Heizelemente 25 sind zur Stromversorgung, Wartung und Einstellung der Temperaturen von außen zugänglich.
  • Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, umfasst auch der Gasreiniger 3 Boden- und Seitenbleche 40 und eine Frontplatte 41, die abnehmbar bzw. wegschwenkbar ausgestattet ist. Weiters ist ein Deckel 42 vorgesehen.
  • Die Fig. 4 zeigt in Explosionsdarstellung Details der Einbauten und auch der Außenhaut des Pyrolysereaktors. Die einzelnen Segmente der Führungsrohre sind in hitzebeständigen Aufnahmeblöcken 43 befestigt. Der Antrieb der Fördervorrichtungen erfolgt über die Wellen 44, die in wassergekühlten Außenlagern 45 gelagert sind, wodurch die außen angeordneten und hier nicht dargestellten Elektromotore vor der hohen Hitze in dem Pyrolysereaktor geschützt sind.
  • Die thermische Dichtung des Bodens erfolgt mittels Isolierziegel 46, auf denen die hier nicht dargestellten Wände des Baukörpers aus Keramikvlies aufgebaut wird. Die diesbezüglichen quaderförmigen Isolationskörper sind in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 47 bezeichnet.
  • Zu den Reinigungsfiltern 34 ist zu bemerken, dass sie bevorzugt Keramikkerzen sind, die einerseits den hohen Temperaturen standhalten können und die andererseits auch mit Stoffen kodiert werden können, um die Filterwirkung zu steuern. Beispielsweise kann das Keramikmaterial mit Nanopartikeln versetzt werden, um beispielsweise Stickstoff oder Schwefel oder Chlor aus dem Reingas zu entfernen. Es können auch kombinierte Universalkerzen vorgesehen werden, wenn über die Beschaffenheit der Vergasungsmasse keine genauen Kenntnisse vorliegen.
  • Wichtig ist, dass die Filterkerzen trocken bleiben und keine Teerabscheidung erfolgt. Um sicherzustellen, dass die Filterkerzen schon von Anbeginn an betriebsbereit sind, wird die gesamte Anlage, also der dem Pyrolysereaktor und der Gasreiniger auf Betriebstemperatur gebracht, beispielsweise mittels Heizgebläsen, um von Anbeginn an die Teerabscheidung oder das Verstopfen der Filterporen zu verhindern.
  • Die Zahl der übereinanderliegenden Führungsrohre einer Führungsrohrgruppe kann den Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise können auch vier Führungsrohre übereinanderliegend vorgesehen sein. Der Fig. 4 ist entnehmbar, dass bei der dargestellten Hitzekammer zwei nebeneinanderliegende Führungsrohrgruppen vorgesehen sind. Die Führungsrohre sind entweder horizontal oder in Strömungsrichtung leicht abfallend angeordnet.
  • Zum Gaswäscher 4 ist zu bemerken, dass dieser einen bekannten Aufbau haben kann. Ein erster Wärmetauscher 15 verringert die Gastemperatur auf etwa 100°C und im zweiten Wärmetauscher 52 erfolgt eine weitere Reduktion auf etwa 30°C. Mit dieser Temperatur kann das Gas dem Gaswäscher 5 zugeführt werden, der üblicherweise ein Ölwäscher ist oder andere Kohlenwasserstoffflüssigkeiten enthält, um letzte Reste von Stoffen, die in Kohlenwasserstoffen lösbar sind, aus dem Gas herauszuwaschen. Wie zuvor schon beschrieben wurde, kann aus dem ersten Wärmetauscher 15 etwa gebildetes Kondensat über die Kondensatleitung 16 der Pyrolyse rückgeführt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Pyrolyseanlage
    2
    Pyrolysereaktor
    3
    Gasreiniger
    4
    Wärmetauscher
    5
    Gaswäscher
    6
    Lager
    7
    Horizontal- und Schrägförderer
    8
    Aufgabeeinrichtung
    9
    Austragvorrichtung
    10
    Rohgasleitung
    11
    Reingasleitung
    12
    Blockheizkraftwerk
    13
    Steuerungs- und Bürogebäude
    14
    Drucktank
    15
    erster Wärmetauscher
    16
    Kondensatleitung
    17
    Einleitungspunkt
    18
    Fördervorrichtung
    19
    Eingangsführungsrohr
    20
    Erster Verbindungsschacht
    21
    Zwischenführungsrohr
    22
    Zweiter Verbindungschacht
    23
    Ausgangführungsrohr
    24
    Austragende
    25
    Heizelemente
    26
    Außenhaut
    27
    Elektroantrieb
    28
    Falltrichter
    29
    Schleusenschieber
    30
    Schleusenrohr
    31
    Fallschacht
    32
    Zufuhrrohr
    33
    Verteiler
    34
    Reinigungsfilter
    35
    Gassammelkammer
    36
    Spülgaseinlass
    37
    Boden- und Seitenbleche
    38
    Deckel
    39
    Frontplatte
    40
    Boden-Seitenbleche
    41
    Frontplatte
    42
    Deckel
    43
    Aufnahmeblöcke
    44
    Wellen
    45
    Außenlager
    46
    Isolierziegel
    47
    Isolationsblöcke
    48
    Gasauslass
    49
    Fördervorrichtung
    50
    Luftschleuse
    51
    Mantel
    52
    zweiter Wärmetauscher
    53
    Förderantrieb zur Austragvorrichtung

Claims (14)

  1. Pyrolyseanlage für die Vergasung einer Vergasungsmasse, wie Biomasse und energetische Reststoffe, mit einem elektrisch beheizten Pyrolysereaktor (2), in dem mehrere mit Fördervorrichtungen (18) ausgestattete Führungsrohre horizontal oder mit geringer Neigung angeordnet sind, wobei zum Beschicken eines Eingangsführungsrohres (19) mit der Vergasungsmasse eine Aufgabeeinrichtung (8) vorgesehen ist und am Austragende (24) des Ausgangsführungsrohres (23) ein Gasauslass zum Ableiten des Pyrolysegases und eine Fördervorrichtung (49) für den Austrag der entgasten Rückstandsmasse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, bevorzugt drei Führungsrohre (19, 21, 23) mit je einer Fördervorrichtung (18) übereinanderliegend angeordnet und über Verbindungsschächte (20, 22) verbunden sind, dass die Führungsrohre individuell beheizbar sind, dass die Aufgabeeinrichtung (8) eine den Zutritt von Zuluft verringernde oder verhindernde Luftschleuse (50) aufweist, und dass der Pyrolysereaktor (2) von einem hitzedämmenden und allseitig den Zustrom von Fremdluft verhindernden Mantel (51) umgeben ist, wobei das hitzedämmende Material den Pyrolysereaktor vollständig umschließt, und wobei der Mantel eine luftdichte Außenhaut (26) aufweist, die den Pyrolysereaktor allseitig umschließt, und die Einleitungsrohre und Durchbrüche für die Fördervorrichtungen so dicht angeordnet sind, dass Zuluft verhindert ist.
  2. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (26) innen mit einem Hitzeisolator (46, 47) ausgekleidet ist.
  3. Pyrolyseanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hitzeisolator ein aus hitzefestem und -isolierendem Material gebauter Baukörper ist, der als Außenhaut (26) ein Stahlgehäuse aufweist.
  4. Pyrolyseanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Austragende (24) des Pyrolysereaktors (2) ein Gasreiniger (3) nachgeschaltet ist.
  5. Pyrolyseanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gasreiniger (3) ein Wärmetauscher (4) zur Abkühlung des Pyrolysegases nachgeschaltet ist.
  6. Pyrolyseanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kondensatleitung (16) vorgesehen ist, die Kondensat vom Wärmetauscher (4) zum Pyrolysereaktor (2) rückführt.
  7. Pyrolyseanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei oder mehr Führungsrohrgruppen ein gemeinsamer Zubringer für die Vergasungsmasse vorgesehen ist, der über einen Verteiler (33), die Vakuumschleuse (50), und das Zufuhrrohr (32) das jeweilige Eingangsführungsrohre jeder Gruppe beschickt.
  8. Pyrolyseanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschleuse zwei Schleusenschieber (29) mit dazwischen angeordnetem Schleusenrohr (30) umfasst.
  9. Pyrolyseanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleusenrohr (30) einen Anschluss für eine Vakuumpumpe aufweist.
  10. Pyrolyseanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrohre (19, 21, 23) aus Segmenten zusammengesetzt sind und in Aufnahmeblöcken (43) gelagert und befestigt sind.
  11. Pyrolyseanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasreiniger (3) hochtemperaturfeste Reinigungsfilter (34) aufweist, bevorzugt Keramikfilterkerzen.
  12. Pyrolyseanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikfilterkerzen zur katalytischen Reinigung des Gases mit katalytisch wirksamen Teilchen, bevorzugt Nano-Teilchen, beschichtet oder versetzt sind.
  13. Pyrolyseanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (4) zweistufig ist und der erste Wärmetauscher (15) das Pyrolysegas auf einen Temperaturbereich von etwa 85°C bis 110°C, bevorzugt etwa 100°C abkühlt und der zweite Wärmetauscher (52) eine Abkühlung auf etwa 30°C vornimmt.
  14. Pyrolyseanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gaswäscher (5) vorgesehen ist, wobei der Gaswäscher (5) ein mit flüssigem Kohlenwasserstoff, bevorzugt mit ÖI, beschickter, Gaswäscher ist.
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