SE501249C2 - Sätt och anordning för termisk förgasning av fasta biobränslen i två steg - Google Patents

Description

15 20 25 30 IN.) 501 249 Ett tredje syfte är att skapa förutsättningar för en högre total systemverkningsgrad genom möjlighet till samspel mellan förgasaren och de övriga komponenterna i det kompletta processystemet.

Uppfinningen avser sätt och anordning for termisk förgasning av fasta biobränslen i atminstone tvä steg kännetecknad av att ett steg utgöres av förpyrolys med koldioxidavgang i motström och att ett andra steg utgöres av slutförgasning vid hög temperatur i medströmi Uppfinningen ska nu beskrivas närmare med hjälp av ritningen, Figur 1 och Figur 2. Figur l beskriver principen. Figur 2 anvisar en specifik utföringsform.

Den nya förgasaren kan beskrivas som en tvástegsför- gasare, eller i vissa utföringsformer som en flerstegsförgasare, alternativt som en motströms- medströmsforgasare. Den senare beteckningen tydliggör uppfinningstanken. Förpyrolysen med preferentiell avgång av koldioxid sker i motström medan slutförgasningen genomföres i medström ungefär som i en vanlig medströmsförgasare av Imbert~typ.

Det sönderdelade fasta biobranslet föres frän förrädsbehallaren (1) via inmatningsanordningen (2) till motströmsdelen (3). Efter genomförd förpyrolys matas bränslet vidare via överföringsdelen (4) till medströmsdelen (5). Askáterstoden tas emot av asksamlaren (6) och matas sedan ut via askutmataren (7).

Förpyrolysen genomföres företrädesvis med hjälp av heta rökgaser med hög koldioxidhalt och lag syrgashalt som matas in via ledningen (8). Avgående pyrolysgas innehàllande koldioxid, vattenånga, lätta föreningar som metanol, aceton, etc.

(“Holzgeist“) samt spar av tjärföreningar avledes via ledningen (9). Förvärmd förgasningsluft tillfores förgasningsdelen via ledningen (10). Bildad bränslegas avgàr slutligen via ledningen (11). 10 15 20 25 30 501 249 Motströms-medströmsförgasaren kombinerar fördelarna hos de kanda motströmsförgasarna och medströmsförgasarna. Tack vare den preferentiella avgången av koldioxid i förpyrolyssteget höjs bränslegasens bränslevärde avsevärt. Tjärhalten i bränslegasen blir ännu lägre än vid en konventionell medströmsförgasare genom avgången av tjära i förpyrolyssteget.

Flerstegsprincipen ger stor frihet för processkombinationer med olika förbrukare av bränslegasen, t.ex. ett bränslecellkraft- verk, gasturbiner eller en dieselmotor, genom de möjligheter som fyra processgasflöden ger istället för två som vid de konventionella förgasarna. Avgas från en dieselmotor kan t.ex. användas för forpyrolyssteget. Med hjälp av s.k. pinch-teknologi kan processystemen optimeras till maximal totalverkningsgrad.

Det tekniska utförandet av motströms- medströmsförgasaren innebär inga svårigheter för fackmannen. Konstruktiva grepp som tillämpas i dagens medströms- och motströmsförgasare kan direkt utnyttjas. Teknikens nuvarande ståndpunkt är väl dokumenterad i bl.a.den svenska s.k. gengasboken ("Gengas“, publicerad av IVA, 1950)- Överföringsdelen (4) kan utformas på många olika sätt beroende pä det aktuella bränslets art. Denna del kan också undvaras enligt exemplet nedan. Tack vare den förhållandevis låga temperaturen kan kända slusskonstruktioner, matarskruvar, sektormatare, m.m. utnyttjas. Gastrycket i tillförselledningarna (8) och (10) regleras så att tryckskillnaden mellan de båda ingående gasströmmarna minimeras för att undvika gasläckage mellan medströms- och motströmsdelarna.

Reaktionsbetingelserna kan varieras iom rått vida gränser beroende på biobränslets art och andra faktorer. Förpyrolys- steget genomföras till en sluttemperatur inom området 250 C till 400 C, företrädesvis 270-300 C. Vid 300 C initieras vid många biobränslen, särskilt trädbränslen, exoterma pyrolysreaktioner, så att temperaturen under adiabatiska förhållanden stiger till omkring 400 C. Temperaturprofilen i slutsteget visar ett maximum 501 249 UI 10 15 20 25 30 pa upp mot 900 C beroende pa detaljutformningen av reduktionszonen (se gengasboken).

I vissa fall kan bada stegen uppdelas i ytterligare steg, t.ex. genom tillförsel av anga i den hetaste delen av nedstromssteget eller tillforsel av olika slag av tillganglig avgas pa lämpliga nivaer i motstromssteget, t.ex. for fortorkning.

Figur 2 visar en specifik utforingsform av den nya forgasaren avsedd for tradbransleflis och termiska effekter pa nagra MW.

Tvarsnittet ar rektangulart med matten 600 x 1200 utom i den nagot fortrangda forgasningszonen. Höjden ar ungefär 6 meter.

Beteckningarna ar samma som i Figur 1. Denna utforingsform har ingen sarskild overforingsdel (4) visad i Figur 1. Gas- flödena styrs i stallet med flaktarna (13) och (15) som ar anordnade i, eller efter, respektive gasprocessystem (12) och (14) för vidarebehandling av förpyrolysgas, respektive branslegas. Valvbildningar i branslepelaren elimineras av en rörare (16) med armar (17). Roraren (16) drivs runt intermittent med motorn (18).

Forgasaren i Figur 2 ar som synes lika uppbyggd som en med- stromsförgasare enligt teknikens nuvarande standpunkt - om det inte vore for anslutningarna (8) och (9), som forvandlar for- gasaren till en motstroms-medstromsforgasare enligt upp- finningen.

Den tekniska verkan av uppfinningen kan latt verifieras genom att forgasaren ocksa kan koras som en renodlad medstroms- förgasare eller motstromsforgasare. Laboratorieexperiment har visat den för uppfinningen karaktäristiska höjningen av branslevardet med ett tiotal procentenheter genom reducerad koldioxidhalt och reducerad kvavgashalt tack vare minskat behov av forgasningsluft.

Claims (1)

1. 0 501 249 Krav 1 Sätt för termisk förgasning av fasta biobränslen i åtminstone tva steg k ä n n e t e c k n a d av att ett steg (3) utgöres av förpyrolys med koldioxidavgàng i motström och att ett andra steg utgöres av slutförgasning vid hög temperatur i medström. Krav 2 Förgasare för termisk förgasning av fasta biobränslen i åtminstone tva steg k ä n n e t e c k n a d av att den är försedd med en motströmsdel (3) för förpyrolys med ledningar (8) och (9) för tillförsel, resp. avledning av gas samt en med- strömsdel (S) för slutförgasning med en ledning (10) för förgas- ningsluft och en ledning (ll) för avledning av bränslegas.