WO2007124973A1 - Verfahren und vorrichtung zur optimierten wirbelschichtvergasung - Google Patents

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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin

Definitions

  • Literature for fluidized bed gasification which is part of this application, can be found in the following literature: Wolfgang Adlroch, Rheinbraun AG, Hisaaki Sumitomo Heavy Industries, Ltd., Joachim Wolff, Karsten Radtke (Speaker ), Krupp Uhde GmbH, Gasification Technology Conference, San Francisco, California, USA; October 8-11, 2000; Conference Proceedings.
  • Literature for circulating fluidized bed in the composite system which is a component of this application, can be taken from the following literature: "Decentralized electricity and heat generation based on biomass gasification", R. Rauch, H. Hofbauer, lecture University of Leipzig 2004.
  • Literature for combination fixed bed which is part of this application, can be taken from the following literature: 30 MV Carbo V Biomass Gasifier for Municipal CHP; The CHP Project for the City of Aachen, Dr Rudioff; Lecture Paris, October 2005
  • gasification takes place in two stages.
  • the biomass is split at 500 ° C into its volatile and solid components.
  • the result is a tar-containing gas and additionally "charcoal".
  • the gas is burned at temperatures of more than 1200 0 C, with the tars disintegrate in C02 and H2. With the gentle flue gas and the Charcoal is then produced a CO and H2-containing product gas.
  • the fluidized bed gasifiers can be subdivided into two processes, which differ in the heating of the fluidized bed, the circulating fluidized bed gasifier and the stationary fluidized bed gasifier.
  • Literature for desulfurization in a fluidized bed gasification which forms part of this application can be found in the following literature: Gasification of Lignite and Wood in the Lurgi Circulating Fluidized Be Gasifier; Research
  • the management of the fluidized fluidized bed material requires a targeted control and regulation of the steam circulation in the sense of a mammoth pump movement to increase the heat and Substance exchange and to improve the
  • the mammoth pump is a conveyor organ in which
  • Nozzles in piping or a stirred tank is promoted.
  • the injected gas causes a reduction of
  • the object of the invention is to provide a method and a device which optimize fluidized bed gasification.
  • the advantage compared to the fixed-bed gasifier and the circulating fluidized bed is the lack of pronounced temperature and reaction zones.
  • the fluidized bed consists of an inner bed material. This ensures a simultaneous sequence of the individual partial reactions and a homogeneous temperature (about 800 ° C).
  • the process is virtually depressurised (up to a maximum of 0.5 bar) and is therefore technically easy to implement. It is characterized by a high degree of economy.
  • the acquisition costs are among the aforementioned carburetor types.
  • the starting point for further use as fuel is the medium-calorific gas from the bio-synthesis gas plant (based on renewable raw materials), which after dedusting and scrubbing of condensable hydrocarbons (oil quench) via a turbo compressor to about 20 bar compressed and through the following process steps can be refined:
  • the synthesis gas-based process of the present invention is capable of producing 100to biomass 23to high-grade fuel.
  • the method according to the invention is characterized in that the movement of the fluidized bed can be specifically controlled and regulated by means of jet nozzles.
  • the thus achievable macro-flow of the fluidized bed which is similar to the Mammutpumpenroz, serves to increase the reaction zone for flash pyrolysis and increasing the residence time of the primary pyrolysis coke to increase the heat and mass transfer.
  • the voluminous biomass which is introduced into the lower part of the steam converter, accelerated, so that the reaction path, and thus the effective reactor volume for primary reaction for this reaction, by a factor of 2 to 4 increases.
  • the motive nozzle optimizes the increase in the yield of CO and H2 as primary products of the steam conversion, while reducing the yield of methane and higher hydrocarbons.
  • the cold gas efficiency is increased.
  • the use of one or more steam jet conveyors has the task to minimize the amount of steam required for fluidization and to replace part of the steam by recycled ⁇ ynthesegas, or to increase the heat input by material heat conduction from the field of pulse burners.
  • the unpurified synthesis gas is enriched with carbonaceous particulate matter due to the technology used.
  • This dust is in a multi-stage Cleaning system consisting of cyclone, multicyclone and
  • Fine filter Fine filter, deposited.
  • Dust gravimetrically or by means of propulsion jet nozzle is fed back into the fluidized bed.
  • Fig. 1 shows the vapor conversion in the fluidized bed movement by steam jet conveyor and motive nozzle.
  • Fig. 2 shows the vapor conversion fluidized bed motion by steam jet conveyors and motive nozzles.
  • FIG. 1 shows a carburettor 11 with impulse burners 12 which are arranged in the middle region of the carburetor 11 in order to form a fluidized bed or a fluidized bed in this region, which are preferably designed to be stationary.
  • the Number of pulse burners can be determined variably. There are both one and two or more conceivable.
  • Starting materials 14 are introduced in the region of the pulse burner 12.
  • feedstocks can be biomass and other substances, such as lignite or secondary raw materials (such as municipal waste, sewage sludge, waste from the food industry, etc.)
  • the biomass is gasified in the fluidized bed, which consists of inner bed material in the range of about 800 ° C.
  • Die Impulsbrenner Q means heat flow and means the reaction enthalpy (ie the calorific value) of the fuel gas used as fuel gas next to the synthesis gas produced in the reformer (product gas) a variety of fuel gas streams (from propane to natural gas and similar gases ) can be used, so that in particular in a plant network of this pulse burner for the combustion of so-called off-gases, which are as it were produced as by-products in syntheses such as methanol synthesis, can be used and thus contributes to increasing the efficiency of an entire system.
  • This fuel gas comes in normal operation as a branch of the own production, that is the refining of the biomass to a new product: heating gas.
  • the dust components are separated.
  • the return can be done at different locations.
  • filters in particular fine filters, which may be formed as a downstream battery of sintered metal filters.
  • a cyclone is connected downstream, wherein via a dust separation 18, a return can be done below or above the pulse burner.
  • the additive hydrated lime or the like can be supplied both in the cyclone and in the multicyclone.
  • the synthesis gas is supplied in parallel or serially to a series of fine filters.
  • the residues of the fine filters and the multicyclone are collected in a dust separator 18, 19, and returned to the reactor at different points, as already described above.
  • the separated dust above or below the pulse burner can be supplied.
  • the dust can also be injected through a motive nozzle Parts of the cleaned or partially cleaned
  • Synthesis gases are returned to the fluidized bed.
  • a steam jet conveyor 3 is used, which introduces the synthesis gas in the steam. It can be clearly seen from FIG. 1 that the synthesis gas is returned after the first dust separation, thus in this case it is still a synthesis gas enriched with fine dust residues.
  • a motive nozzle 15 is used, which is controlled by a controller 20 to inject the water vapor and to keep the fluidized bed in motion.
  • Another valve 17 serves to supply steam, with the steam jet conveyor being bypassed. By the controller 21, the supply of superheated steam is determined.
  • FIG. 2 shows a fluidized bed movement 1 controlled by motive nozzles and the motive nozzle with supply of the propellant.

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Vergasung von Einsatzstoffen zu Synthesegas, mit einem Vergaser (11), der mindestens einen Impulsbrenner (12) aufweist, mit einem Wirbelschichtbett im Vergaser (11), wobei das Wirbelschichtbett durch eine Treibdüse, die in den Reaktor Wasserdampf und/oder Synthesegas und/oder Feinstaub einführt, so in einer gesteuerten Bewegung gehalten wird, das die Reaktionszone vergrößert wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur optimierten Wirbelschichtvergasung
Gebiet der Erfindung: Die Entwicklung thermischer Vergasungsverfahren hat im Wesentlichen drei unterschiedliche Vergasertypen hervorgebracht, den Flugstromvergaser, den Festbettvergaser und den Wirbelschichtvergaser.
Für die kommerzielle Vergasung von Biomassen wurden in erster Linie der Festbettvergaser und der Wirbelschichtvergaser weiterentwickelt .
Von den vielen unterschiedlichen technischen Ansätzen im Bereich der Festbettvergasung sei an dieser Stelle das Carbo- V- Verfahren exemplarisch dargestellt. Literatur für Wirbelschichtvergasung, die Bestandteil dieser Anmeldung, ist kann der folgenden Literatur entnommen werden: „High-Temperature Winkler Gasification of Municipal Solid Waste"; Wolfgang Adlhoch, Rheinbraun AG, Hisaaki Sumitomo Heavy Industries, Ltd., Joachim Wolff, Karsten Radtke (Speaker) , Krupp Uhde GmbH; Gasification Technology Conference; San Francisco, California, USA; Oktober 8-11, 2000; Conference Proceedings . Literatur für Zirkulierende Wirbelschicht im Verbundsystem, die Bestandteil dieser Anmeldung ist, kann der folgenden Literatur entnommen werden: „Dezentrale Strom- und Wärmeerzeugung auf Basis Biomasse-Vergasung"; R.Rauch, H. Hofbauer; Vortrag Uni Leipzig 2004. „Zirkulierende Wirbelschicht, Vergasung mit Luft, Operation Experience with CfB - Technology for Waste, ütilisation at a Cement Production Plant" R.Wirthwein, P. Scur, K. -F. Scharf - Rüdersdorfer Zement GmbH, H. Hirschfelder - Lurgi Energie und Entsorgungs GmbH; 7th. International Conference on Circulating Fluidized Bed Technologies; Niagara Falls, Mai 2002.
Literatur für Kombination Festbett (Drehrohr) , die Bestandteil dieser Anmeldung ist, kann der folgenden Literatur entnommen werden : 30 MV Carbo V Biomass Gasifier for Municipal CHP; The CHP Project for the City of Aachen, Matthias Rudioff; Vortrag Paris, Oktober 2005
Literatur für Kombination für die Festbettvergasung (Schlackeabstichvergaser) , die Bestandteil dieser Anmeldung ist, kann der folgenden Literatur entnommen werden: Operation Results of the BGL Gasifier at Schwarze Pumpe, Dr. Hans-Joachim Sander SVZ, Dr. Georg Daradimos, Hansjobst Hirschfelder, Envirotherm; Gasification Technologies 2003; San Francisco California, October 12-15 2003; Conference Proceedings
Bei dem Carbo-V-Verfahren findet die Vergasung in zwei Stufen statt. Zunächst wird die Biomasse bei 500°C in ihre flüchtigen und festen Bestandteile aufgespalten. Es entsteht ein teerhaltiges Gas und zusätzlich "Holzkohle". Das Gas wird bei Temperaturen von mehr als 12000C verbrannt, wobei die Teere in C02 und H2 zerfallen. Mit dem heillen Rauchgas und der Holzkohle wird anschließend ein CO- und H2-haltiges Produktgas erzeugt .
Aufgrund des hohen technischen und ökonomischen Aufwandes, bedingt durch das hohe Druckniveau (bis 40 bar) , sind diese Vergasertypen für die Vergasung von Biomasse (die regional anfällt und bedeutenden Einfluss auf die Kosten für Logistik und Verarbeitung hat) gänzlich ungeeignet.
Die Wirbelschichtvergaser lassen sich in zwei Verfahren unterteilen, die sich in der Aufwärmung des Wirbelbettes unterscheiden, den zirkulierenden Wirbelschichtvergaser und den stationären Wirbelschichtvergaser.
Literatur für Entschwefelung in einer Wirbelschichtvergasung, die Bestandteil dieser Anmeldung ist, kann der folgenden Literatur entnommen werden: Gasification of Lignite and Wood in the Lurgi Circulating Fluidized Be Gasifier; Research
Project 2656-3; Final Report, August 1988, P. Mehrung, H.Vierrath; LURGI GmbH; for Electric Power Research Institute, PaIo Alto, California: ZWS-Druckvergasung im Kombiblock, Schlußbericht BMFT FB 03 E 6384-A; P. Mehrung, LÜRGI GmbH; Bewag
In Güssing (Österreich) wurde Anfang 2002 eine allotherme, zirkulierende Wirbelschicht-Vergasungsanlage in Betrieb genommen. Die Biomasse wird in einer Wirbelschicht mit Dampf als Oxidationsmittel vergast. Zur Wärmebereitstellung für den Vergasungsprozess wird ein Teil der in der Wirbelschicht entstehenden Holzkohle in einer zweiten Wirbelschicht verbrannt. Durch die Vergasung unter Dampf wird ein Produktgas erzeugt. Nachteilig wirken sich die hohen Anschaffungskosten der Anlagentechnik und ein überhöhter Aufwand für die Prozessregelung aus.
Das Management des fluidisierten Wirbelbettmaterials bedingt eine gezielte Steuerung und Regelung des Dampfumlaufes im Sinne einer Mammutpumpen-Bewegung zur Erhöhung des Wärme- und Stoffaustausches sowie zur Verbesserung der
Reaktionsbedingungen durch Vergrößerung des effektiven
Reaktionsraumes. Die Mammutpumpe ist ein Förderorgan, bei dem
Feststoff/Wassermischungen mit Hilfe von Pressluft (Treib- oder Fördergas), durch z.B. Eindüsung dieser Luft mittels
Düsen in Rohrleitungen oder einen Rührbehälter, gefördert wird. Das eingedüste Gas bewirkt eine Verringerung der
Suspensionsdichte und damit eine Erhöhung des Auftriebs.
Zusammen mit der eingebrachten kinetischen Energie bewirkt das die Förderung.
Als Strömung ergibt sich in den Behältern eine Zirkulationsströmung, die in Figur 2 dargestellt wird.
Es erfolgt somit eine Übertragung auf die Fest/Gassuspension der Wirbelschicht. Dieses Prinzip wird im vorliegenden Fall auf das die Gas/FeststoffSuspension der Wirbelschicht des DampfUmformers übertragen.
Überblick über die Erfindung :
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die Wirbelschichtvergasung optimieren .
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Kein bekanntes anderes Verfahren ist in der Lage, ein hochwertiges Synthesegas zu konkurrenzlos niedrigen Preisen - als Ergebnis verhältnismäßig geringer Investitionen - unter der Vorgabe von C02-Reduktion herzustellen, bzw. dieses einer energetischen Nutzung zuzuführen und dieses gleichzeitig - nach entsprechender Kühlung und Reinigung - als Brennstoff zu verarbeiten. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Biomasse ebenfalls in einer Wirbelschicht mit Dampf als Oxidations- und Fluidisiermedium vergast. Allerdings handelt es sich hier um eine stationäre Wirbelschicht mit zwei eigens entwickelten Impulsbrennern, die einen indirekten Wärmeeintrag in das im Reaktor befindliche Wirbelbett ermöglichen.
Der Vorteil im Vergleich zum Festbettvergaser und zur zirkulierenden Wirbelschicht ist das Fehlen ausgeprägter Temperatur- und Reaktionszonen. Die Wirbelschicht besteht aus einem innerem Bettmaterial. Dadurch werden ein gleichzeitiger Ablauf der einzelnen Teilreaktionen und eine homogene Temperatur (ca. 800 °C) gewährleistet. Das Verfahren ist nahezu drucklos (bis max. 0,5 bar) und ist somit technisch problemlos umsetzbar. Es zeichnet sich durch eine hohe Wirtschaftlich- keit aus. Die Anschaffungskosten liegen unter den vorgenannten Vergasertypen .
Ausgangspunkt für eine weitergehende Nutzung als Treibstoff ist das mittelkalorische Gas aus der Bio-Synthesegasanlage (auf der Basis nachwachsender Rohstoffe) , das nach der Entstaubung und dem Auswaschen kondensierbarer Kohlenwasserstoffe (ÖL-Quench) über einen Turboverdichter auf ca. 20 bar verdichtet und durch die folgenden Prozessschritte veredelt werden kann:
- Gasreinigung und CO2-Entfernung über eine Rectisol-Anlage
Optimierung des Verhältnisses H2 zu CO über das Shift- Verfahren
- Fischer-Tropsch-Synthese
- Abgabe an einen favorisierten Hydro-Cracker / Produktion Diesel mit höchstem Cetan.
Als Ergebnis bleibt festzuhalten, dass das erfindungsgemäße Verfahren auf der Grundlage des Synthesegases in der Lage ist, aus 100to Biomasse 23to hochwertigen Treibstoff herzustellen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass durch Jet Düsen die Bewegung des fluidisierten Bettes gezielt gesteuert und geregelt werden kann. Die dadurch erzielbare Makroströmung der Wirbelschicht, die dem Mammutpumpenprinzip ähnlich ist, dient der Vergrößerung der Reaktionszone zur Flashpyrolyse und der Erhöhung der Verweilzeit des primär entstehenden Pyrolysekokses zur Erhöhung des Wärme- und StoffÜberganges .
Diese Maßnahmen bewirken eine Vergrößerung der effektiven Reaktionszonen, um eine Erhöhung der Raumzeitausbeute und der Intensivierung der für diese sekundären Reaktionen relevanten, heterogenen DampfSpaltungen durchzuführen.
Durch das umlaufende Wirbelbett wird die voluminöse Biomasse, die in den unteren Teil des Dampfumwandlers eingebracht wird, beschleunigt, so dass sich die Reaktionsstrecke, und damit das effektive Reaktorvolumen zur primären Umsetzung für diese Reaktion, um den Faktor 2 bis 4 erhöht.
Weiterhin optimiert die Treibdüse die Steigerung der Ausbeute an CO und H2 als Primärprodukte der DampfUmwandlung, bei gleichzeitiger Verminderung der Ausbeute an Methan und höheren Kohlenwasserstoffen .
Durch die Veränderung des Verhältnisses von Dampf zum Einsatzstoff, das für die thermodynamische Effizienz der DampfUmwandlung steht, wird der Kaltgaswirkungsgrad erhöht. Der Einsatz von einem beziehungsweise mehreren DampfStrahlförderern hat die Aufgabenstellung, die zur Fluidisierung benötigte Dampfmenge zu minimieren und einen Teil des Dampfes durch rückgeführtes Ξynthesegas zu ersetzen, beziehungsweise die Wärmeeinbringung durch stoffliche Wärmeleitung aus dem Bereich der Impulsbrenner zu erhöhen.
Das ungereinigte Synthesegas ist, bedingt durch die angewendete Technologie, mit kohlenstoffhaltigem Feinstaub angereichert. Dieser Staub wird in einem mehr-stufigen Reinigungssystem, bestehend aus Zyklon, Multizyklon und
Feinfilter, abgeschieden.
Das SPOT-Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass dieser
Staub gravimetrisch oder mittels Treibstrahldüse in das Wirbelbett zurückgefördert wird. Das optimale Verhältnis zwischen Bettmaterial und Feinstaub sowie die hohe Temperatur bewirken, zusammen mit der hohen Reaktivität des zurückgeführten Feinstaubes in einer heterogenen
Wasserdampfreaktion, die Umsetzung des Kokses mit Wasserdampf zu CO und H2.
Wesentlich hierbei ist, dass, mit Hilfe des Treibstrahlprinzips, die Einförderung des Feinstaubes in das dichte Wirbelbett ermöglicht wird, was durch Verweilzeiterhöhung und intensiver Vermischung des Staubes mit dem heißen Bettmaterial die geforderte Wirkung verbessert.
Figuren Beschreibung :
Die Figur dient zur Beschreibung des Ablaufs des Verfahrens und der Vorrichtung, um ein besseres Verständnis der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform bereitzustellen.
Fig. 1 zeigt die DampfUmwandlung in der Wirbelbett Bewegung durch DampfStrahlförderer und Treibdüse.
Fig. 2 zeigt die DampfUmwandlung Wirbelbett-Bewegung durch DampfStrahlförderer und Treibdüsen.
Bevorzugte Ausfuhrungsform: Die Fig. 1 zeigt einen Vergaser 11 mit Impulsbrennern 12, die im mittleren Bereich des Vergasers 11 angeordnet sind, um in diesem Bereich eine Wirbelschicht bzw. ein Wirbelbett zu bilden, die vorzugsweise stationär ausgebildet sind. Die Anzahl der Impulsbrenner ist variabel bestimmbar. Es sind sowohl einer als auch zwei oder mehr denkbar.
In den Vergaser wird Dampf als Oxidations- und Fluidisiermedium 13 eingeleitet. Andere Fluidisiermedium, wie Syngas oder C02 sind ebenfalls denkbar. Ferner werden Einsatzstoffe 14 im Bereich der Impulsbrenner 12 eingeführt. Diese Einsatzstoffe können Biomasse und andere Stoffe sein, wie Braunkohle oder Sekundärrohstoffe (wie Siedlungsabfälle, Klärschlämme, Abfälle aus der Nahrungsmittelindustrie etc. Die Biomasse wird in der Wirbelschicht, die aus innerem Bettmaterial besteht, im Bereich von ca. 800°C vergast. Die Impulsbrenner werden mit Q(pkt) betrieben. Q(pkt) bedeutet Wärmestrom und meint die Reaktionsenthalphie (d.h. den Heizwert) des eingesetzten Brenngases. Als Brenngas können neben dem im Reformer hergestellten Synthesegas (Produktgas) die verschiedensten Brenngasströme (von Propan bis Erdgas und ähnliche Gase) eingesetzt werden, so dass sich insbesondere in einem Anlagenverbund dieser Impulsbrenner für die Verbrennung sogenannter Off-Gase, die sozusagen als Nebenprodukte bei Synthesen, wie der Methanolsynthese, entstehen, eingesetzt werden kann und somit zur Wirkungsgradsteigerung einer Gesamtanlage beiträgt.
Dieses Brenngas kommt im Regelbetrieb als Zweig aus der Eigenproduktion, das ist die Veredlung der Biomasse zu einem neuen Produkt: Heizgas.
In einem weiteren Schritt erfolgt eine Absorption bzw. Entfernung von Chlor, das als Chlor Radikal vorliegt und in der Regel aus organischen Chlorverbindungen stammt, durch weitere Additive. Bei diesen weiteren Additiven handelt es sich vorzugsweise um Kalkhydrat oder ähnlichem. Diese Additive werden vorzugsweise in den Staubabscheider 19, 18 oder den Multi-Zyklon eingedüst. Es ist natürlich auch denkbar, diese direkt in den Reaktor einzudüsen oder in die Einsatzstoffe beizugeben .
In einem weiteren Schritt erfolgt eine Abscheidung der Staubanteile. Hierbei werden unterschiedliche Filter und Abscheider 18, 19, hintereinander geschaltet. Ihre Rückstände werden wiederum in den Reaktor zurückgeführt. Die Rückführung kann dabei an unterschiedlichen Stellen erfolgen. Unterhalb der Impulsbrenner 4, bzw. in das Wirbelbett, oder oberhalb der Impulsbrenner 5, bzw. oberhalb des Wirbelbetts. Bevorzugt werden Zyklone und Multi-Zyklone eingesetzt, sowie Filter, insbesondere Fein-Filter, die als eine nachgeschaltete Batterie von Sintermetallfiltern ausgebildet sein können. In einem ersten Schritt wird ein Zyklon nachgeschaltet, wobei über eine Staubabscheidung 18 eine Rückführung unterhalb oder oberhalb der Impulsbrenner erfolgen kann.
Danach erfolgt vorzugsweise eine Zwischenkühlung in einem Kühler auf Temperaturen zwischen 150 und 7000C (oberhalb des Taupunktes des Synthesegases) , um dann gekühlt in einen Multizyklon gereinigt zu werden.
Die Additive Kalkhydrat oder ähnliches können sowohl im Zyklon als auch im Multizyklon zugeführt werden.
Danach wird das Synthesegas parallel oder seriell einer Reihe von Feinfiltern zugeführt.
Die Rückstände der Feinfilter und des Multizyklons werden in einem Staubabscheider 18, 19, aufgefangen und wieder dem Reaktor an unterschiedlichen Stellen, wie bereits oben beschrieben wurde, zugeführt. So kann der abgeschiedene Staub oberhalb oder unterhalb der Impulsbrenner zugeführt werden. Hierbei kann das der Staub auch durch eine Treibdüse eingedüst werden Teile des gereinigten oder des teilweise gereinigten
Synthesegase werden in das Wirbelstrombett zurückgeleitet. Hierbei wird vorzugsweise ein DampfStrahlförderer 3 verwendet, der das Synthesegas in den Dampf einbringt. Der Figur 1 ist deutlich zu entnehmen, dass das Synthesegas nach der ersten Staubabscheidung zurückgeführt wird, somit handelt es sich in diesem Falle noch um ein Synthesegas, das mit Feinstaubresten angereichert ist.
Weiterhin wird eine Treibdüse 15 verwendet, die durch eine Steuerung 20 gesteuert wird, um den Wasserdampf einzudüsen und das Wirbelschichtbett in Bewegung zu halten.
Ein weiteres Ventil 17 dient der Dampfzufuhr, wobei der DampfStrahlförderer umgangen wird. Durch die Steuerung 21 wird die Zufuhr überhitzten Dampfes bestimmt.
Die Figur 2 zeigt eine durch Treibdüsen gesteuerte Wirbelbettbewegung 1 und die Treibdüse mit Zufuhr des Treibmediums.
Durch die Wirbelschichtsuspension mit geringer Dichte erfolgt eine Förderung durch das Treibmedium.
Die Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich zum Verständnis dieser und beabsichtigt keinerlei Einschränkungen. Der Schutzumfang der Erfindung wird durch die Ansprüche bestimmt . Bezugszeichenliste
1 Treibdüse und gesteuerte Wirbelbettbewegung 2 Treibdüse
3 DampfStrahlpumpe/Dampfstrahlförderer
4 Staubeintrag in das Bett „unten"
5 Staubeintrag oberhalb Wirbelbett
11 Reaktor, Vergaser
12 Impulsbrenner
13 Fluidisiermedium
14 Einsatzstoffe
15 Treibdüse zur Dampfzufuhr 16 Q(pkt)
17 Dampfzufuhr Umgehung des DampfstrahlfOrders
18 Staubabscheider
19 Staubabscheider
20 Steuerung der Treibdüse 21 Steuerung der Zufuhr des überhitzten Dampfes

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Vergasung von Einsatzstoffen zu Synthesegas, mit einem Vergaser, der mindestens einen
Impulsbrenner aufweist, mit einem Wirbelschichtbett im Vergaser, wobei das Wirbelschichtbett durch eine Treibdüse, die in den Reaktor Wasserdampf und/oder Synthesegas und/oder Feinstaub einführt, so in einer gesteuerten Bewegung gehalten wird, dass die Reaktionszone vergrößert wird.
2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Treibdüse unterhalb des Wirbelschichtbettes angeordnet ist.
3. Das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei durch Jet Düsen die Bewegung des fluidisierten
Wirbelschichtbettes gezielt gesteuert und geregelt wird.
4. Das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zu erzielende Makroströmung der Wirbelschicht, dem Mammutpumpenprinzip ähnlich sein soll, wodurch die
Vergrößerung der Reaktionszone zur Flashpyrolyse und der Erhöhung der Verweilzeit des primär entstehenden Pyrolysekokses zur Erhöhung des Wärme- und Stoffüberganges erreicht wird.
5. Das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das umlaufende Wirbelbett so gesteuert wird, dass die voluminöse Biomasse, die in den unteren Teil des Dampfumwandlers eingebracht wird, beschleunigt wird, so dass sich die Reaktionsstrecke und damit das effektive
Reaktorvolumen zur primären Umsetzung für diese
Reaktion um vorzugsweise den Faktor 2 bis 4 erhöht.
6. Das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit Hilfe des Treibstrahlprinzips die Einförderung des Feinstaubes in das dichte Wirbelbett erfolgt, wodurch eine
Verweilzeiterhöhung und intensive Vermischung des Staubes mit dem heißen Bettmaterial die Reaktion verbessert .
7. Verfahren zur Vergasung von Einsatzstoffen zu Synthesegas, mit einem Vergaser, der mindestens einen Impulsbrenner aufweist, mit einem Wirbelschichtbett im Vergaser, wobei
Teile des Synthesegases in das Wirbelstrombett zurückgeleitet werden.
8. Das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Synthesegas zusammen mit Wasserdampf in den Vergaser geführt wird.
9. Das Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mindestens ein DampfStrahlförderer verwendet wird, der das Synthesegas in den Dampf einbringt.
10. Das Verfahren nach dem vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einsatz von einem, beziehungsweise mehreren DampfStrahlförderern so gesteuert wird, dass die zur Fluidisierung benötigte Dampfmenge minimiert wird, wobei ein Teil des Dampfes durch rückgeführtes Synthesegas ersetzt wird, und/oder wobei die Wärmeeinbringung durch stoffliche Wärmeleitung aus dem Bereich der Impulsbrenner erhöht wird.
11. Das Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, wobei das Synthesegas nur teilweise gereinigt zurückgeführt wird.
12. Eine Vorrichtung zur Vergasung von Einsatzstoffen zu Synthesegas, mit einem Vergaser, der mindestens einen Impulsbrenner aufweist, mit einem Wirbelschichtbett im Vergaser, gekennzeichnet durch eine Treibdüse, die in den Reaktor Wasserdampf und/oder Synthesegas und/oder Feinstaub einführt, und die durch Mittel so gesteuert ist, dass das
Wirbelschichtbett in Bewegung gehalten wird, so dass die Reaktionszone vergrößert wird.
13. Die Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Treibdüse unterhalb des Wirbelschichtbettes angeordnet ist.
14. Die Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Treibdüsen Jet-Düsen sind, die die Bewegung des fluidisierten Wirbelschichtbettes gezielt steuern oder regeln.
15. Die Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mittel zur Steuerung so ausgebildet sind, dass die zu erzielende Makroströmung der Wirbelschicht, dem Mammutpumpenprinzip ähnlich ist, wodurch die Vergrößerung der Reaktionszone zur
Flashpyrolyse und der Erhöhung der Verweilzeit des primär entstehenden Pyrolysekokses zur Erhöhung des Wärme- und Stoffüberganges erreicht wird.
16. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung der
Treibdüsen so ausgebildet ist, dass das umlaufende Wirbelbett so gesteuert wird, dass die voluminöse Biomasse, die in den unteren Teil des Dampfumwandlers eingebracht wird, beschleunigt wird, so dass sich die Reaktionsstrecke, und damit das effektive
Reaktorvolumen, zur primären Umsetzung für diese Reaktion um vorzugsweise den Faktor 2 bis 4 erhöht.
17. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Treibdüsen Feinstaub aus dem Reinigungsprozess des
Synthesegases in das dichte Wirbelbett eindüsen, wodurch eine Verweilzeiterhöhung und intensive Vermischung des Staubes mit dem heißen Bettmaterial die Reaktion verbessert wird.
18. Eine Vorrichtung zur Vergasung von Einsatzstoffen zu
Synthesegas, mit einem Vergaser, der mindestens einen Impulsbrenner aufweist, mit einem Wirbelschichtbett im Vergaser, wobei Mittel vorhanden sind, um Teile des Synthesegases in das Wirbelstrombett zurückzuleiten.
19. Die Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei Mittel vorhanden sind, um das Synthesegas zusammen mit dem Wasserdampf in den Vergaser zu führen.
20. Die Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mindestens ein DampfStrahlförderer vorhanden ist, der das Synthesegas in den Dampf einbringt.
21. Die Vorrichtung nach dem vorhergehenden Ansprüche, wobei Mittel vorhanden sind, um den Einsatz von einem beziehungsweise mehreren DampfStrahlförderern so zu steuern, dass die zur Fluidisierung benötigte Dampfmenge minimiert wird, wobei ein Teil des Dampfes durch rückgeführtes Synthesegas ersetzt wird, und/oder wobei die Wärmeeinbringung durch stoffliche
Wärmeleitung aus dem Bereich der Impulsbrenner erhöht wird.
22. Die Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 21, wobei Mittel vorhanden sind, die das Synthesegas nur teilweise gereinigt zurück führen.
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