WO2007110032A1 - Biomassevergaser - Google Patents

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    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the present invention relates to a biomass gasifier for pyrolysis and / or (partial) gasification of biomass, in particular of renewable raw materials or biogenic waste, for the production of a combustible product gas.
  • the biomasses used char such that the residues have a sufficient calorific value in order to be used as fuel.
  • a pyrolytic conversion system in which an inner rotary tubular reactor is held in a cylindrical shell, wherein the masses to be gasified are supplied via a first Strinseite the Drehrohrvergasers, while the product gas is withdrawn at a second end face of the rotary kiln gasifier and while the remaining residues are also discharged at the second end face.
  • the product gas has a high proportion of long-chain hydrocarbons and other impurities, in particular tar and such
  • Rotary kiln introduced, and the remaining residues are discharged on one of the opposite end face again.
  • the product gas is taken from both end faces in order to clean it in an external cyclone and process it in another external combustion chamber.
  • the product gas coming from the rotary kiln is so contaminated that a direct use of the gas, for. B. in an internal combustion engine, not economically possible.
  • the object of the present invention is to provide a biomass gasifier which produces a comparatively clean product gas with only minor impurities, which can be used, for example, in an internal combustion engine.
  • a biomass gasifier designed according to this technical teaching has the advantage that the joint discharge of the product gas is achieved together with the remaining solids in a common residue discharge line, and that in this residue discharge line the integrated secondary degradation to be carried out otherwise in a separate plant takes place by means of the longer-chain Hydrocarbons are eliminated from the gas.
  • the Reststoffaustrags it has proved to be advantageous, the Reststoffaustragstechnisch into the reaction zone of the rotary tube reactor to lead, since the highest temperatures prevail here. As a result, the Reststoffaustragstechnisch is heated and thus supports the integrated secondary degradation of the gases. In the Reststoffaustragstechnisch heterogeneous and heterogeneously catalyzed reactions take place, the other impurities, eg. As tar, eliminate.
  • the Reststoffaustrags acts as a reactor, so that the biomass gasifier according to the invention has virtually a reactor in the rotary tube reactor. This has the advantage that the apparatus required to produce an economically useful product gas can be kept low.
  • the rotary tube reactor has only one open end, while the other, located in the heated area end face of the rotary tube reactor is designed to be closed. Consequently, no seal need be provided at the closed region of the rotary tube reactor, which is also in the hot zone, so that this problem is eliminated in the biomass gasifier according to the invention. At the open end, it is not so difficult to attach a corresponding seal, since relatively low temperatures prevail here.
  • Yet another advantage of the biomass gasifier according to the invention is that the residence time of the biomass in the rotary tubular reactor can be determined individually by the closed design of the rotary tube reactor.
  • the rotary kiln reactor can rotate arbitrarily fast and arbitrarily long about its longitudinal axis and regardless, the
  • the rotary tube reactor is arranged inclined so that the open end is higher than the closed end lies. As a result, a higher degree of filling of the rotary tube reactor is achieved, which in turn increases the efficiency of the biomass gasifier.
  • a draft screw is provided in the residue discharge line.
  • the solid fuel to be discharged can also be conveyed upwards, so that a greater inclination of the rotary tubular reactor becomes possible.
  • the gas-tight design of the residue discharge line in the region of the rotary tube reactor has the advantage that not accidentally contaminated product gas is discharged.
  • a gasification agent line opens into the reaction zone, with the additional gasification agent such as air, water vapor, carbon dioxide or a combination thereof can be passed into the reaction zone.
  • the additional gasification agent such as air, water vapor, carbon dioxide or a combination thereof can be passed into the reaction zone.
  • a solid line opens into the rotary tubular reactor, via which further solids, in particular catalysts and / or promoters can be introduced.
  • further solids in particular catalysts and / or promoters can be introduced.
  • the waste material discharge line is arranged concentrically in the rotary tube reactor and rotates with it. It has proven to be advantageous to fix the Reststoffaustragstechnisch at the second end face of the rotary tube reactor, in particular to weld. This has the advantage that the Reststoffaustragstechnisch can not bend, which otherwise would be quite possible due to the high temperatures in the rotary tube reactor. Further advantages of the biomass gasifier according to the invention will become apparent from the accompanying drawings and the embodiments described below. Likewise, according to the invention, the above-mentioned features and those which are still further developed can be used individually or in any desired combinations with one another. The mentioned embodiments are not to be understood as an exhaustive list, but rather have exemplary character. It shows
  • FIG. 1 shows a schematically illustrated side view of a first embodiment of a biomass gasifier according to the invention
  • FIG. 2 is a diagrammatic side view of a second embodiment of a biomass gasifier according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematically represented side view of a third embodiment of a biomass gasifier according to the invention
  • 4 shows a schematically represented side view of a fourth embodiment of a biomass gasifier according to the invention
  • a first embodiment of a biomass gasifier according to the invention is shown in a schematic representation, which comprises a substantially cylindrical, closed on one side rotary kiln reactor 10.
  • a heater 12 is provided on the outside, which extends to approximately the middle of the rotary tube reactor 10 back.
  • corresponding bearings 14, 16 of the rotary tube reactor 10 is rotatably supported about its longitudinal axis.
  • a further support 18 is provided at the closed end of the rotary tubular reactor 10. For smaller systems can be dispensed with this support.
  • the rotary kiln reactor is driven via a motor M1 and rotated about its longitudinal axis.
  • a biomass supply line 20 carries the free-flowing and combustible biomasses (fuel) stored in a storage container, not shown here, by means of a motor M2 driven by a motor.
  • the biomass supply line 20 extends through a first end face 24 of the rotary tubular reactor 10 into the interior of the rotary tubular reactor 10.
  • the end face 24 is otherwise provided with a thermal insulation 25, so that in the rotary tubular reactor 10 no large heat losses occur.
  • a seal 27 is mounted to seal the non-rotating insulation 25.
  • a reaction zone 28 forms, in which the actual pyrolysis and / or partial gasification of the biomass takes place.
  • the residue discharge line 30 also receives the product gas and discharges both from the rotary tube reactor 10.
  • the residue discharge line 30 is arranged in a second opening of the first end face 24.
  • the Switzerlandschnecke 32 is driven by a motor M3 and thus can discharge the solid fuels and the product gas regardless of the speed of the rotary raw reactor 10.
  • the solid fuels fall down by gravity while the product gas is directed upwards.
  • the product gas and the solid fuels are stored in appropriate collection containers and sent for further use.
  • the gasification of the biomass in the biomass gasifier according to the invention proceeds as follows:
  • biomass gasifier In biomass gasifier according to the invention, all renewable raw materials can be gasified, as long as they are in a pourable Form present, such as corn, cherry stones, husks or straw.
  • fuels such as peat, charcoal, sewage sludge and sludge, as well as animal waste such as animal meal can be used.
  • animal fats or industrial oils and fats can be used in certain quantities. The condition, ie the moisture content of the biomass, does not play a major role here, since the biomass gasifier according to the invention can also very well and economically gas moist biomass up to a water content of about 50%.
  • the pourable biomass is stored in a storage container and fed via the biomass feed line 20 into the rotary tubular reactor 10.
  • the closed end of the rotary tubular reactor 10 is heated by a heater 12, so that in the rotary tubular reactor, a hot reaction zone 28 is formed in the temperatures of 700 0 C to 95O 0 C, preferably 800 0 C prevail.
  • the rotary tube reactor 10 is rotated by the motor M1 about its longitudinal axis, wherein the rotational speed can be varied depending on the level and to be gasified materials.
  • a pyrolysis of the biomass takes place, in which form various gaseous and condensable substances and a solid consisting essentially of carbon pyrolysate. It is understood that the gasification is substoichiometric.
  • the biomass is transformed into solid fuels, which have such a high calorific value that they can be utilized economically.
  • the residual material discharge line 30 extends deep into the hot reaction zone 28 and conveys the solid fuels out of the reaction zone 28 by means of its traction screw 32 driven by the motor M3.
  • the draw screw 32 at its free end on an opening in order to absorb the solids better.
  • the residue discharge line 30 is arranged in the hot reaction zone 28, the residue discharge line 30 is heated accordingly. This in turn leads to an integrated secondary degradation of the product gas within the residue discharge line 30, so that the product gas in this residue discharge line 30 is freed from longer-chain hydrocarbons and the finished product gas has almost no contamination and only very little tar.
  • this product gas can be used in an internal combustion engine to generate electricity.
  • the discharged solid fuels may be used, for example, to operate the heater 12. Excess solid fuels can be used economically elsewhere.
  • the second embodiment shown in FIG. 2 differs from the first embodiment only in that a gasification agent line 34 is provided in the second end face 26 in the region of the support 18, with the additional gasification medium in gas form, for example air, water vapor, as required or carbon dioxide or mixtures thereof may be supplied to optimize the gasification process in the rotary tube reactor 10.
  • a gasification agent line 34 is provided in the second end face 26 in the region of the support 18, with the additional gasification medium in gas form, for example air, water vapor, as required or carbon dioxide or mixtures thereof may be supplied to optimize the gasification process in the rotary tube reactor 10.
  • the third embodiment shown in FIG. 3 differs from the first embodiment only in that a solids line 36 is provided in the region of the first end face 26, via which further solids, in particular a catalyst or a promoter, can be introduced into the rotary tubular reactor 10 to optimize the gasification process.
  • the metering takes place by means of a worm 38 arranged in the solid line, which is driven by a motor M4.
  • the fourth embodiment shown in FIG. 4 differs from the first embodiment only in that the residue discharge line 30 is arranged concentrically in the rotary tube reactor 10 and fixed, in particular welded, to the second end face 26 of the rotary tube reactor 10. As a result, bending of the Reststoffaustrags Arthur is avoided at high temperatures.
  • the residue discharge line 30 is rotatably mounted in the bearing 40, so that the residue discharge line 30 can co-rotate with the rotary tube reactor 10.
  • the residue o discharge line 30 is sealed by the seals 42 and 44 against the insulation 25, and the discharge. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Biomassevergaser zum Vergasen nachwachsender Rohstoffe. Einen Biomassevergaser zu schaffen, der ein vergleichsweise sauberes Produktgas mit nur geringen Verunreinigungen erzeugt, welches beispielsweise in einem Verbrennungsmotor, verwendet werden kann wird durch einen Biomassevergaser mit folgenden Merkmalen erreicht: Biomassevergaser mit einem um seine Längsachse drehbar gelagerten Drehrohrreaktor (10), wobei eine erste Stirnseite (24) des Drehrohrreaktors (10) eine erste und eine zweite Öffnung aufweist, während eine zweite Stirnseite (26) des Drehrohrreaktors (10) geschlossen ausgeführt ist, mit einer außen angebrachten Heizvorrichtung (12), mit einer Biomasse- Zuführleitung (20), welche durch die erste Öffnung in der ersten Stirnseite (24) in den Drehrohrreaktor (10) mündet, und mit einer Reststoffaustragsleitung (30), welche durch die zweite Öffnung in der ersten Stirnseite (24) hindurch bis in eine Reaktionszone (28) des Drehrohrreaktors (10) reicht, wobei die Reststoffaustragsleitung (30) derart ausgebildet ist, dass sie sowohl die Reststoffe, als auch das Produktgas aus dem Drehrohrreaktor (10) herausfördert.

Description

B I O M A S S E V E R G A S E R
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Biomassevergaser zur Pyrolyse und/oder (teilweisen) Vergasung von Biomasse, insbesondere von nachwachsenden Rohstoffen oder von biogenen Abfällen, zur Erzeugung eines brennbaren Produktgases. Dabei verkohlen die verwendeten Biomassen derart, dass die Reststoffe einen ausreichenden Heizwert aufweisen, um als Brennmaterial verwendet werden zu können.
Aus der EP 446 930 B1 ist eine pyrolytisches Konversionssystem bekannt, bei dem ein innerer Drehrohrreaktor in einer zylindrischen Hülle gehalten ist, wobei die zu vergasenden Massen über eine erste Strinseite des Drehrohrvergasers zugeführt werden, während das Produktgas an einer zweiten Stirnseite des Drehrohrvergasers abgezogen wird und während die verbleibenden Reststoffe ebenfalls an der zweiten Stirnseite ausgetragen werden. Bei dem Konversionssystem gemäß der EP 446 930 B1 weist das Produktgas einen hohen Anteil von längerkettigen Kohlenwasserstoffen und anderen Verunreinigungen, insbesondere von Teer und solchen
Stoffen auf, die bei Umgebungsbedingungen in flüssiger Form vorliegen, so dass das Produktgas nicht wirtschaftlich nutzbar ist. Zur Nutzbarmachung des Produktgases ist es deshalb erforderlich, dieses Produktgas in einer gesonderten Anlage einer integrierten Sekundärdegradation zu unter- ziehen, um die längerkettigen Kohlenwasserstoffe und die anderen Verunreinigungen zu eliminieren. Aus der DE 32 17 030 A1 ist ein Drehrohrofen bekannt, in dem unter Zugabe sauerstoffhaltiger Verbindungen eine Verschwelung und Vergasung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen erfolgt. Dabei werden die kohlenstoffhaltigen Feststoffe an einer ersten Stirnseite in den
Drehrohrofen eingeführt, und die verbleibenden Reststoffe werden auf einer der gegenüberliegenden Stirnseite wieder ausgetragen. Das Produkt Gas wird an beiden Stirnseiten entnommen, um es in einem externen Zyklon zu reinigen und in einer weiteren externen Brennkammer weiter zu verarbeiten. Dabei ist das aus dem Drehrohrofen kommende Produktgas derart verunreinigt, dass eine direkte Nutzung des Gases, z. B. in einem Verbrennungsmotor, nicht wirtschaftlich möglich ist.
Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Biomassevergaser zu schaffen, der ein vergleichsweise sauberes Produktgas mit nur geringen Verunreinigungen erzeugt, welches beispielsweise in einem Verbrennungsmotor verwendet werden kann.
Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Bio- massevergaser mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruches 6 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Biomassevergasers sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein nach dieser technischen Lehre ausgeführter Biomassevergaser hat den Vorteil, dass das gemeinsame Austragen des Produktgases zusammen mit den verbleibenden Feststoffen in einer gemeinsamen Reststoffaustrags- leitung erreicht wird, und dass in dieser Reststoffaustragsleitung die ansonsten in einer separaten Anlage durchzuführende integrierte Sekundärdegradation erfolgt, mittels der längerkettige Kohlenwasserstoffe aus dem Gas eliminiert werden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Reststoffaustragsleitung bis in die Reaktionszone des Drehrohrreaktors zu leiten, da hier die höchsten Temperaturen vorherrschen. Hierdurch wird die Reststoffaustragsleitung erhitzt und unterstützt somit die integrierte Sekundärdegradation der Gase. Dabei finden in der Reststoffaustragsleitung heterogene und heterogen katalysierte Reaktionen statt, die auch andere Verunreinigungen, z. B. Teer, beseitigen. Somit fungiert die Reststoffaustragsleitung als Reaktor, so dass der erfindungsgemäße Biomassevergaser quasi einen Reaktor im Drehrohrreaktor aufweist. Dies hat den Vorteil, dass der apparative Aufwand zur Erzeugung eines wirtschaftlich nutzbaren Produktgases gering gehalten werden kann.
Ein anderer Vorteil des erfindungsgemäßen Biovergasers besteht darin, dass der Drehrohrreaktor nur eine offene Stirnseite aufweist, während die andere, im beheizten Bereich liegende Stirnseite des Drehrohrreaktors geschlossen ausgeführt ist. Folglich braucht am geschlossenen Bereich des Drehrohrreaktors, der auch in der heißen Zone liegt, keine Dichtung vorgesehen werden, so dass diese Problematik beim erfindungsgemäßen Biomassevergaser entfällt. An der offenen Stirnseite ist es nicht ganz so schwierig eine entsprechende Dichtung anzubringen, da hier vergleichsweise niedrige Temperaturen vorherrschen.
Noch ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Biomassevergasers besteht darin, dass durch die geschlossene Ausführung des Drehrohrreaktors die Verweilzeit der Biomasse im Drehrohrreaktor individuell bestimmt werden kann. Dabei kann der Drehrohrreaktor beliebig schnell und beliebig lange um seine Längsachse rotieren und unabhängig davon, kann die
Reststoffaustragsleitung aktiviert werden, um die verbleibenden Festbrennstoffe auszutragen. Durch diese Entkopplung von Drehrohrreaktor und Reststoffaustragsleitung kann der Vergasungsverlauf individuell gesteuert werden, was im Ergebnis zu einer Optimierung des Prozesses beiträgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Drehrohrreaktor derart geneigt angeordnet, dass das offene Ende höher als das geschlossene Ende liegt. Hierdurch wird ein höherer Füllgrad des Drehrohrreaktors erreicht, was wiederum die Wirtschaftlichkeit des Biomassevergasers erhöht.
In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist in der Reststoff- austragsleitung eine Zugschnecke vorgesehen. Hierdurch kann der auszutragende Festbrennstoff auch nach oben gefördert werden, so dass eine stärkere Neigung des Drehrohrreaktors möglich wird.
Die gasdichte Ausbildung der Reststoffaustragsleitung im Bereich des Drehrohrreaktors hat den Vorteil, dass nicht versehentlich noch verschmutztes Produktgas ausgetragen wird.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform mündet in die Reaktionszone eine Vergasungsmittelleitung, mit der zusätzliches Vergasungsmittel wie beispielsweise Luft, Wasserdampf, Kohlendioxid oder eine Kombination davon in die Reaktionszone geleitet werden kann. Hierdurch kann der Vergasungsprozess weiter optimiert werden.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform mündet in den Drehrohrreaktor eine Feststoff leitung, über die weitere Feststoffe, insbeondere Katalysatoren und/oder Promotoren eingebracht werden können. Hierdurch kann der Vergasungsprozess noch weiter optimiert werden.
In noch einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist die Reststoffaus- tragsleitung konzentrisch im Drehrohrreaktor angeordnet und rotiert mit diesem um. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Reststoffaustragsleitung am zweiten Stirnende des Drehrohrreaktors zu fixieren, insbesondere anzuschweißen. Dies hat den Vorteil, dass sich die Reststoffaustragsleitung nicht verbiegen kann, was aufgrund der hohen Temperaturen im Drehrohrreaktor sonst durchaus möglich wäre. Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Biomassevergasers ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer ersten Aus- führungsform eines erfindungsgemäßen Biomassevergasers;
Fig. 2 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Biomassevergasers; Fig. 3 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Biomassevergasers; Fig. 4 eine schematisch dargestellte Seitenansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Biomassevergasers;
In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Biomassevergasers abgebildet, der einen im Wesent- liehen zylindrischen, einseitig geschlossenen Drehrohrreaktor 10 umfasst. Am geschlossenen Ende des Drehrohrreaktors 10 ist außenseitig eine Heizvorrichtung 12 vorgesehen, die sich bis etwa zur Mitte des Drehrohrreaktors 10 hin erstreckt. Über entsprechende Lager 14, 16 wird der Drehrohrreaktor 10 um seine Längsachse drehbar gehalten. Bei der hier dar- gestellten relativ großen, ersten Ausführungsform ist am geschlossenen Ende des Drehrohrreaktors 10 ein weiteres Auflager 18 vorgesehen. Bei kleineren Anlagen kann auf dieses Auflager verzichtet werden.
Über einen Motor M1 wird der Drehrohrreaktor angetrieben und rotiert um seine Längsachse. Eine Biomasse-Zuführleitung 20 führt die in einem hier nicht dargestellten Vorratsbehälter aufbewahrten, schüttfähigen und brennbaren Biomassen (Brennstoff) mittels einer von einem Motor M2 angetrie- benen Schnecke 22 in den Drehrohrreaktor 10. Dabei reicht die Biomasse- Zuführleitung 20 durch eine erste Stirnseite 24 des Drehrohreaktors 10 in den Innenraum des Drehrohrreaktors 10. Die Stirnseite 24 ist ansonsten mit einer thermischen Isolierung 25 versehen, so dass im Drehrohrreaktor 10 keine großen Wärmeverluste auftreten. Zwischen der Isolierung 25 und dem Drehrohrreaktor 10 ist eine Dichtung 27 angebracht, um die nicht rotierende Isolierung 25 abzudichten.
Weil die zweite Stirnseite 26 des Drehrohrreaktors 10 vollständig ver- schlössen ist, kann die Biomasse hier nicht entweichen und sammelt sich somit im unteren Teil des Drehrohrreaktors 10. Dabei bildet sich im Bereich der Heizvorrichtung 12 eine Reaktionszone 28 aus, in der die eigentliche Pyrolyse und/oder teilweise Vergasung der Biomasse stattfindet.
Mittels einer eine Zugschnecke 32 aufweisenden Reststoffaustragsleitung 30 werden die verbleibenden Festbrennstoffe aus der Reaktionszone 28 herausgeführt. Dabei nimmt die Reststoffaustragsleitung 30 auch das Produktgas auf und leitet beides aus dem Drehrohrreaktor 10 heraus. Die Reststoffaustragsleitung 30 ist in einer zweiten Öffnung der ersten Stirnseite 24 angeordnet. Die Zugschnecke 32 wird durch einen Motor M3 angetrieben und kann somit die Festbrennstoffe und das Produktgas unabhängig von der Drehzahl des Dreh roh rreaktors 10 austragen. Am Ende der Zugschnecke 32 fallen die Festbrennstoffe aufgrund der Schwerkraft nach unten, während das Produktgas nach oben geleitet wird. Das Produktgas und die Festbrennstoffe werden in entsprechenden Sammelbehältern aufbewahrt und einer weiteren Nutzung zugeführt.
Die Vergasung der Biomasse im erfindungsgemäßen Biomassevergaser läuft wie folgt ab:
Im erfindungsgemäßen Biomassevergaser können sämtliche nachwachsenden Rohstoffe vergast werden, solange diese in einer schüttfähigen Form vorliegen, wie zum Beispiel Mais, Kirschkerne, Spelzen oder Stroh. Darüber hinaus können auch Brennstoffe wie Torf, Holzkohle, Klär- und Faulschlamm, genauso wie tierische Abfälle wie zum Beispiel Tiermehl eingesetzt werden. Als Beimengung können in gewissen Mengen auch pflanzliche Öle, tierische Fette oder Industrieöle und -fette verwendet werden. Dabei spielt der Zustand, d. h. die Feuchte der Biomasse keine große Rolle, da der erfindungsgemäße Biomassevergaser auch feuchte Biomassen bis zu einem Wassergehalt von ca. 50 % sehr gut und wirtschaftlich vergasen kann. In der Praxis hat sich herausgestellt, dass eine Beimengung von 5 % bis 50 %, vorzugsweise 25 % von Brennstoffen möglich ist, und dass der Biomassevergaser dennoch wirtschaftlich betrieben werden kann. Außerdem ist es möglich, der Biomasse andere, nicht brennbare Stoffe beizumischen. Eine Verunreinigung der Biomasse mit nichtreaktionsfähigem Material, wie beispielsweise Metallen, ist bis zu einem gewissen Grad von 10 % unschädlich für die Vergasung, da diese Materialien nach der Vergasung der eigentlichen Biomasse wieder ausgetragen werden.
Die schüttfähige Biomasse wird in einem Vorratsbehälter gelagert und über die Biomasse-Zuführleitung 20 in den Drehrohrreaktor 10 geführt. Das geschlossene Ende des Drehrohrreaktors 10 wird über eine Heizvorrichtung 12 beheizt, so dass sich im Drehrohrreaktor eine heiße Reaktionszone 28 ausbildet, in der Temperaturen von 7000C bis 95O0C, vorzugsweise 8000C vorherrschen. Der Drehrohrreaktor 10 wird durch den Motor M1 um seine Längsachse rotiert, wobei die Rotationsgeschwindigkeit je nach Füllstand und zu vergasenden Materialien variiert werden kann.
Im Drehrohrreaktor 10 findet eine Pyrolyse der Biomasse statt, bei der sich verschiedene gasförmige und kondensierbare Stoffe und ein festes im Wesentlichen aus Kohlenstoff bestehendes Pyrolysat bilden. Es versteht sich, dass die Vergasung unterstöchiometrisch erfolgt. Durch die Pyrolyse wird die Biomasse in Festbrennstoffe umgewandelt, die einen so großen Heizwert besitzen, dass sie wirtschaftlich verwertet werden können.
Die Reststoffaustragleitung 30 reicht bis tief in die heiße Reaktionszone 28 hinein und fördert mittels ihrer durch den Motor M3 angetriebenen Zugschnecke 32 die Festbrennstoffe aus der Reaktionszone 28 heraus. Dabei weist die Zugschnecke 32 an ihrem freien ende eine Öffnung auf, um die Feststoffe besser aufnehmen zu können. Mit den Festbrennstoffen wird auch das Produktgas über die Reststoffaustragsleitung 30 durch die erste Stirnseite des Drehrohrreaktors 10 heraustransportiert. Dort angekommen, fallen die Festbrennstoffe aufgrund der Schwerkraft in einen unten liegenden Sammelbehälter, während das Produktgas nach oben steigt und dort in einem Gassammelbehälter aufgefangen wird.
Aufgrund der Tatsache, dass die Reststoffaustragsleitung 30 in der heißen Reaktionszone 28 angeordnet ist, wird die Reststoffaustragsleitung 30 entsprechend aufgeheizt. Dies wiederum führt zu einer integrierten Sekundärdegradation des Produktgases innerhalb der Reststoffaustragsleitung 30, so dass das Produktgas in dieser Reststoffaustragsleitung 30 von länger- kettigen Kohlenwasserstoffen befreit wird und das fertige Produktgas fast keine Verunreinigung und nur sehr wenig Teer aufweist. Dieses Produktgas kann zum Beispiel in einem Verbrennungsmotor genutzt werden, um Strom zu erzeugen. Die ausgetragenen Festbrennstoffe können beispielsweise verwendet werden, um die Heizvorrichtung 12 zu betreiben. Überschüs- sige Festbrennstoffe können anderweitig wirtschaftlich genutzt werden.
Durch die Entkoppelung von Drehrohrreaktor 10 und Reststoffaustragsleitung 30 und vor allem dadurch, dass beide einen separaten Antrieb aufweisen, ist es möglich, die Verweilzeit der Biomasse im Drehrohrreaktor 10 individuell zu gestalten. Hierdurch kann ein höherer Füllgrad erreicht und eine optimale Vergasung verwirklicht werden, was zu einer höheren Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Biomassevergasers führt. In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform ist die Zugschnecke mehrwellig ausgeführt. Hierdurch können die Festbrennstoffe sehr viel präziser und effektiver ausgetragen werden.
5
Die in Fig. 2 dargestellte, zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass in der zweiten Stirnseite 26 im Bereich des Auflagers 18 eine Vergasungsmittelleitung 34 vorgesehen ist, mit der je nach Bedarf zusätzliches Vergasungsmedium in iό Gasform, beispielsweise Luft, Wasserdampf oder Kohlendioxid oder Mischungen hiervon zugeführt werden kann, um den Vergasungsprozess im Drehrohrreaktor 10 zu optimieren.
Die in Fig. 3 dargestellte, dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der 15 ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass im Bereich der ersten Stirnseite 26 eine Feststoffleitung 36 vorgesehen ist, über die weitere Feststoffe, insbesondere ein Katalysator oder ein Promotor in den Drehrohrreaktor 10 gegeben werden kann, um den Vergasungsprozess zu optimieren. Hierbei erfolgt die Dosierung mittels einer in der Feststoffleitung angeord- o neten Schnecke 38, welche über einen Motor M4 angetrieben wird.
Die in Fig. 4 dargestellte, vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich dadurch, dass die Reststoffaustrags- leitung 30 hier konzentrisch im Drehrohrreaktor 10 angeordnet ist und an 5 der zweiten Stirnseite 26 des Drehrohrreaktors 10 fixiert, insbesondere angeschweißt, ist. Hierdurch wird ein Verbiegen der Reststoffaustragsleitung bei großer Hitze vermieden. Dabei ist die Reststoffaustragsleitung 30 im Lager 40 drehbar gelagert, so dass die Reststoffaustragsleitung 30 mit dem Drehrohrreaktor 10 mitrotieren kann. Hierbei wird die Reststoff- o austragsleitung 30 durch die Dichtungen 42 und 44 gegenüber der Isolierung 25, bzw. dem Austrag abgedichtet. Bezugszeichenliste:
10 Drehrohrreaktor
12 Heizvorrichtung
14 Lager
16 Lager
1P 18 Auflager
20 B iomasse-Zuf ü h rleitung
22 Schnecke
24 erste Stirnseite
25 Isolierung
15 26 zweite Stirnseite
27 Dichtung
28 Reaktionszone
30 Reststoffaustragsleitung
32 Zugschnecke
20 34 Vergasungsmittelleitung
36 Feststoffleitung
38 Schnecke
40 Lager
42 Dichtung
25 44 Dichtung
M1 Motor
M2 Motor
M3 Motor
30 M4 Motor

Claims

Ansprüche:
5 1. Biomassevergaser mit einem um seine Längsachse drehbar gelagerten Drehrohrreaktor (10), wobei eine erste Stirnseite (24) des Drehrohrreaktors (10) eine erste und eine zweite Öffnung aufweist, während eine zweite Stirnseite (26) des Drehrohrreaktors (10) geschlossen ausgeführt ist, mit einer außen angebrachten Heizvorrichtung (12), mit einer o Biomasse-Zuführleitung (20), welche durch die erste Öffnung in der ersten Stirnseite (24) in den Drehrohrreaktor (10) mündet, und mit einer Reststoffaustragsleitung (30), welche durch die zweite Öffnung in der ersten Stirnseite (24) hindurch bis in eine Reaktionszone (28) des Drehrohrreaktors (10) reicht, wobei die Reststoffaustragsleitung (30) 5 derart ausgebildet ist, dass sie sowohl die Reststoffe, als auch das Produktgas aus dem Drehrohrreaktor (10) herausfördert.
2. Biomassevergaser nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, o dass der Drehrohrreaktor (10) derart geneigt angeordnet ist, dass das geschlossene Ende des Drehrohrreaktors (10) tiefer als das offene Ende des Drehrohrreaktors (10) liegt.
3. Biomassevergaser nach einem der vorangehenden Ansprüche, 5 dadurch gekennzeichnet, dass in der Reststoffaustragsleitung (30) eine Zugschnecke angeordnet ist.
4. Biomassevergaser nach einem der vorangehenden Ansprüche, o dadurch gekennzeichnet, dass die Reststoffaustragsleitung (30) im Bereich des Drehrohrreaktors (10) gasdicht ausgebildet ist.
5. Biomassevergaser nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in die Reaktionszone (28) mündende Vergasungsmittelleitung (34).
6. Biomassevergaser nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Feststoffleitung (36), über die weitere Feststoffe, insbesondere Katalysatoren und/oder Promotoren, in den Drehrohrreaktor (10) eingebracht werden können.
7. Biomassevergaser nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Reststoffaustragsleitung (30) konzentrisch im Drehrohrreaktor (10) angeordnet ist.
8. Biomassevergaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Reststoffaustragsleitung (30) mit dem Drehrohrreaktor (10) mitrotierend gelagert ist.
9. Biomassevergaser nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Reststoffaustragsleitung (30) an der zweiten Stirnseite (26) des Drehrohrreaktors (10) fixiert, insbesondere angeschweißt ist.
10. Verfahren zum Betrieb eines Biomassevergaser, bei dem Biomasse in einen Drehrohrvergaser (10) gebracht und dort erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet,
5 dass die noch heiße und teilweise bereits reagierte Biomasse zusammen mit dem Produktgas in einer gemeinsamen Reststoffaustrags- leitung (30) durch eine Stirnseite des Drehrohrvergasers hindurch aus dem Drehrohrreaktor (10) herausgeführt wird.
o
11. Verfahren zum Betrieb eines Biomassevergaser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reststoffaustragsleitung (30) weitere Reaktionen stattfinden.
12. Verfahren zum Betrieb eines Biomassevergaser nach einem der 5 Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die auszutragende Biomasse der Reaktionszone (28) entnommen wird.
0 13. Verfahren zum Betrieb eines Biomassevergaser nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Reststoffaustragsleitung (30) durch Rauchgase temperiert wird. 5
14. Verfahren zum Betrieb eines Biomassevergaser nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionszone (28) ein Vergasungsmedium, insbesondere o Luft, Wasserdampf, Kohlendioxid oder eine Mischung davon zugeführt wird.
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