WO2010006353A2 - Process and device for providing a constant product gas rate from a fluidized bed gas generation plant - Google Patents

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WO2010006353A2
WO2010006353A2 PCT/AT2009/000279 AT2009000279W WO2010006353A2 WO 2010006353 A2 WO2010006353 A2 WO 2010006353A2 AT 2009000279 W AT2009000279 W AT 2009000279W WO 2010006353 A2 WO2010006353 A2 WO 2010006353A2
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gas
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combustion reactor
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Tobias PRÖLL
Hermann Hofbauer
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Technische Universität Wien
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    • C10J2300/1823Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water for synthesis gas

Definitions

  • the present invention relates to a method for providing a constant amount of product gas from a fluidized bed gasification plant comprising a fluidized bed system coupled to at least one gas generating reactor having a metered fuel feed and at least one combustion reactor, gas conditioning disposed in the product gas flow from the gas generating reactor, and a Connected gas use with upstream product gas compressor, and a partial recycling of product gas to control the temperature in the fluidized bed system and an apparatus for performing this method.
  • the inventive method provides a novel use of the thermal capacity of a fluidized bed reactor to dampen volume and pressure variations of a gas stream in a fluidized bed gasification plant for biomass, coal or other carbonaceous fuels in which heat is supplied via circulating bed material.
  • Fluidized bed gas generators of the type mentioned are known per se, for example from AT 405,937 Bl or from various publications, such as Hofbauer, H., Stoiber, H., Veronica, G., 1995, Gasification of organic material in a novel fluidized bed System, In: The Society of Chemical Engineers, Japan (ed.): Proc. Is SCEJ Symposium on Fluidization, Tokyo, 1995, Self-Publishing, pp. 291-299; Hofbauer, H. (2007). Conversion technologies: Gasification overview, in: Proceedings of the 15th European Biomass Conference & Exhibition, Berlin, Germany, pages 5-10; Hofbauer, H., Veronik, G., Fleck, T., Rauch, R., (1997).
  • FIG. 1 For better understanding and comparison with the present invention, the hitherto known prior art is shown in FIG.
  • fuel 1 is introduced into a gas generating reactor 2 which is fluidized with steam or recirculated product gas via an inlet 3.
  • the necessary heat is supplied to the gas generating reactor by burning unreacted fuel in the combustion reactor 4 via circulating bed material 5.
  • the combustion reactor is fluidized with oxygen-containing gas (e.g., air) via an inlet 6.
  • oxygen-containing gas e.g., air
  • the product gas 7 formed in the gas generating reactor is conditioned in one or more stages 8 (eg by cooling, dust separation, tar separation, compression, etc.) and then fed to a gas utilization unit 9, which converts the product gas either into the desired final energy or to the desired material products ,
  • the exhaust gas of the gas utilization unit goes into a chimney 10.
  • the exhaust gas 11 of the combustion reactor 4 is also conditioned (e.g., at 12, for example, for heat recovery, cooling, dust removal, etc.) and then directed to the chimney 10. It is known that an adjustable partial flow 13 of the conditioned product gas is returned to the combustion reactor 4 in order to be able to adjust the operating temperature of the gas generation independently of the fluctuating fuel properties.
  • the amount and properties of the fuel supplied can not be kept exactly constant while the For many applications, the amount of product gas must be constant and constant. This is particularly the case with the direct use of the product gas in gas engines or gas turbines, which machines are running on a given constant speed load. Even when the product gas is used in industrial synthesis processes, a constant synthesis gas stream is desirable or required.
  • Object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art, so that the total product gas amount 14 of the main gas utilization unit 9 to supply and completely compensate for the naturally occurring by the fuel input fluctuations in the product gas quantity.
  • the operating temperature of the combustion reactor or of the gas generating reactor reacts only very slowly due to the high heat capacity of the bed material and the reactor walls to changes in the recirculated gas amount, the higher-frequency fluctuations in the product gas quantity are absorbed by the thermal capacity of the fluidized bed system.
  • the recycled in the time average product gas amount in the inventive method is not greater than the recirculated in the prior art product gas quantity, however, in the inventive method, a constant total product gas amount 14 is provided, while in the methods of the prior art in the Alternate gas utilization unit product gas must either be consumed or costly stored to provide a constant total product gas flow 14.
  • the product gas consumed in the alternative gas utilization according to the prior art is available for the main gas utilization. This can either increase the load of the main gas use, or it can be relieved the gas generation. The efficiency increases or the specific fuel input decreases in relation to the main gas use.
  • the partial flow 13 of the conditioned product gas is adjustable to the operating temperature of the gas regardless of the fluctuating fuel properties.
  • a fast control valve is now used, so that the entire product gas quantity can be supplied to the main gas utilization unit and the fluctuations of the product gas quantity, which naturally occur due to the introduction of fuel, are completely compensated.
  • the term “partially” refers to the recirculation of product gas to control the temperature in the fluidized bed system and is known in the art. "Partial” is to be understood as meaning that neither the entire product gas is recirculated - in which case no gas utilization would be possible - nor any product gas is recirculated - in which case no regulation of the produced product gas quantity is possible.
  • the amount of gas to be recycled will depend on variations in the amount of product gas and will be between about 0.5 and 25% by mass of the total product gas, wet fuel and adverse conditions above it.
  • the system pressure of the product gas before the product gas compressor 19 is kept constant by the variable product gas recirculation 13 in the combustion reactor 4, whereby a constant flow rate at constant pressure is available on the pressure side of the product gas compressor 19. Due to the constant pressure maintained on the suction side of the product gas compressor 19 so the necessary control effort for the product gas compressor 19 can be kept low.
  • the temperature in the combustion reactor 4 is adjusted by the fuel quantity supplied to the gas generation reactor 2, whereby increased production of product gas caused by the increased supply of fuel, with constant gas demand of the gas utilization device 9, via the partial return 13 of product gas into the combustion reactor 4 directly affects the average amount of product gas recycled to the combustion reactor.
  • This provides a clearly understandable automatic control between the manipulated variable amount of fuel and the control variable operating Gaserzeu ⁇ ger represents the temperature in the combustion reactor 4 is the Control variable fuel quantity regulated to a desired value.
  • the amount of air to the combustion reactor is adjusted by an automatic control so that the air-to-fuel ratio in the combustion reactor 4 and the residual oxygen content of the exhaust gas of the combustion reactor 4 are kept at a desired value.
  • the temperature averaged over a suitable period of time in the gas generating reactor 2 determines the desired value for the temperature in the combustion reactor 4. This achieves stable operation at the desired temperature in the gas generating reactor 2.
  • Periods over which the temperature in the gas generating reactor is averaged to determine the setpoint for the temperature in the combustion reactor are appropriate when excessive spikes or too low temperatures, such as those encountered during start-up or malfunctions, are avoided.
  • the appropriate period will in any case be a multiple of the period of product gas fluctuations, in practice such a period will be between about 15 minutes to one hour, or even more, depending on external conditions and depending on the setting of the plant.
  • an apparatus for providing a constant amount of product gas from a fluidized bed gasification system comprising a fluidized bed system coupled via at least one circulating bed material stream 5 comprising at least one gas generating reactor 2 having a metered fuel supply (1, 20) and at least one combustion reactor 4, a gas conditioning system 8 arranged in the gas generating reactor 2 and a connected gas use 9 with upstream product gas compressor 19, and a partial recycle 13 of product gas for regulating the temperature in the fluidized bed system, characterized in that in the partial recirculation 13 of product gas for Combustion reactor 4, a product gas recirculation compressor 17 and a fast control valve 18 are arranged.
  • the arrangement according to the invention comes with a smaller number of appa- advise than the currently known arrangements and allows the supply of the entire non-recirculating product gas to the actual gas utilization unit 9.
  • the inventive arrangement is therefore more cost-effective to purchase and more efficient in operation than the previously known arrangements.
  • the fast control valve 18 is connected upstream.
  • the fast control valve 18 is connected downstream.
  • the fast control valve 18 in the partial recirculation 13 of product gas to the combustion reactor 4 can also be omitted, namely when the product gas recirculation compressor 17 can be controlled sufficiently fast to compensate for the product gas volume fluctuations.
  • the partial recirculation 13 branches from product gas to the combustion reactor 4 before the product gas pre-compressor 19 from the product gas stream.
  • the suction-side system pressure of the product gas pre-compressor 19 can be directly influenced via the controlled system 13, 17, 18.
  • the partial recirculation 13 branches from product gas to the combustion reactor 4 in the gas conditioning 8 from the product gas stream.
  • the product gas stream to be recirculated is only subjected to a part of the gas purification steps (rough cleaning), the more elaborate fine purification steps are undertaken only for the gas to be supplied to the gas utilization unit 9.
  • the partial recycle 13 branches from product gas to the combustion reactor 4 after
  • Product gas pre-compressor 19 from the product gas stream. This may be favorable with a suitable characteristic curve of the product gas pre-compressor 19. In this case, the pressure-side system pressure of the product gas pre-compressor 19 can be directly influenced via the controlled system 13, 17, 18.
  • the entire product gas quantity 14 which is not attributable to the main gas utilization unit 9 is made available, namely as a constant quantity of gas at constant pressure.
  • the main gas use unit 9 determines the necessary amount of gas by its consumption and requires a certain pre-pressure (for example, a gas engine sucks in gas, the set value for the engine load is given).
  • the product gas recycle compressor 17 and a fast control valve 18 upstream or downstream of the product gas recycle compressor (in FIG. 2, the fast control valve 18 is connected downstream of the product gas recycle compressor 17) regulate the product gas pressure in stream 16 to a constant setpoint.
  • the main product gas compressor 19 becomes quasi-rigid, i. with a very slow control characteristic, which makes it possible to participate in intended load changes of the entire system, operated, and raises the pressure of the stream 16 in the entire product gas stream 14 to the necessary form of the gas utilization unit.
  • the temperature in the combustion reactor 4 is controlled to a desired value. This is possible because a higher fuel quantity leads to more gas production in the gas generating reactor 2 and due to the fast control valve in the partial recirculation 13 of the entire product gas stream 14 can be kept constant, which passes through the partial feedback 13 directly more gas into the combustion reactor 4.
  • the desired value for the temperature in the combustion reactor 4 is determined with a slow control characteristic on the basis of the optionally averaged over a suitable period temperature in the gas generating reactor 2.
  • the system can be operated as before at a practically constant temperature in the gas generating reactor 2.
  • the method also works when the product gas to be recirculated downstream of the main product gas compressor 19, i. is removed from the stream 14 instead of stream 16.
  • the inventive method also works when the product gas to be recirculated is taken out of the gas conditioning at any point rather than from stream 16.
  • the method may be where the amplitude of the fluctuations or other speak technical or economic reasons for it, if necessary also be combined with a gas storage.

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Abstract

A process is described for providing a constant product gas rate from a fluidized bed gas generation plant, comprising a fluidized bed system which is coupled via at least one circulating bed material stream (5) and comprising at least one gas generation reactor (2) having a meterable fuel feed (1, 20) and at least one combustion reactor (4), a gas conditioning stage (8) arranged in the product gas stream (7) coming from the gas generation reactor (2) and an attached gas utilization stage (9) having upstream product gas compressor (19), and also a partial recycling (13) of product gas for controlling the temperature in the fluidized bed system, characterized in that the fluctuations of the product gas rate produced originating from the fuel feed and fuel quality are compensated for by a rapidly reacting variable product gas recycling (13) to the combustion reactor (4). In addition, a device is described for carrying out this process.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung einer konstanten Produktqasmenge aus einer Wirbelschicht-Gaserzeugungsanlage A method and apparatus for providing a constant volume of product from a fluidized bed gasification plant
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung einer konstanten Produktgasmenge aus einer Wirbelschicht-Gaserzeugungsanlage, umfassend ein über mindestens einen zirkulierenden Bettmaterialstrom gekoppeltes Wirbelschichtsystem mit mindestens einen Gaserzeugungsreaktor mit einer dosierbaren BrennstoffZuführung und mindestens einen Verbrennungsreaktor, eine im aus dem Gaserzeugungsreaktor kommenden Produktgasstrom angeordneten Gaskonditionierung und eine angeschlossene Gasnutzung mit vorgeschaltetem Produktgasverdichter, sowie eine teilweise Rückführung von Produktgas zur Regelung der Temperatur im Wirbelschichtsystem und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .The present invention relates to a method for providing a constant amount of product gas from a fluidized bed gasification plant comprising a fluidized bed system coupled to at least one gas generating reactor having a metered fuel feed and at least one combustion reactor, gas conditioning disposed in the product gas flow from the gas generating reactor, and a Connected gas use with upstream product gas compressor, and a partial recycling of product gas to control the temperature in the fluidized bed system and an apparatus for performing this method.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine neuartige Nutzung der thermischen Kapazität eines Wirbelschichtreaktors zur Dämpfung von Mengen- und Druckschwankungen eines Gasstromes in einer Wirbelschicht-Gaserzeugungsanlage für Biomasse, Kohle oder andere kohlenstoffhaltige Brennstoffe, bei der Wärme über zirkulierendes Bettmaterial zugeführt wird, zur Verfügung gestellt.The inventive method provides a novel use of the thermal capacity of a fluidized bed reactor to dampen volume and pressure variations of a gas stream in a fluidized bed gasification plant for biomass, coal or other carbonaceous fuels in which heat is supplied via circulating bed material.
Wirbelschicht-Gaserzeugungsanlagen der eingangs genannten Art sind an sich bekannt, beispielsweise aus der AT 405.937 Bl oder aus diversen Publikationen, wie Hofbauer, H., Stoiber, H., Veronik, G., 1995, Gasification of organic material in a novel fluidised bed System, In: The Society of Chemical Engineers, Japan (Hrsg.): Proc. Ist SCEJ Symposium on Fluidisation, Tokyo, 1995, Eigenverlag, Seiten 291-299; Hofbauer, H. (2007) . Conver- sion technologies : Gasification overview, in: Proceedings of the 15th European Biomass Conference & Exhibition, Berlin, Germany, Seiten 5-10; Hofbauer, H., Veronik, G., Fleck, T., Rauch, R., (1997) . The FICFB gasification process, in: Bridgewater, A. V. & Boocock, D. (Eds.), Developments in thermochemical biomass con- version, vol. 2. Blackie Academic & Professional, Glasgow, U.K., Seiten 1016-1025; Hofbauer, H., Rauch, R., Löffler, G., Kaiser, S., Fercher, E., Tremmel, H., (2002) . Six years experience with the FICFB gasification process, in: PaIz, W., Spitzer, J., Maniatis, K., Kwant, K., Helm, P., & Grassi, A. (Eds.), Twelfth European Biomass Conference. ETA, Florence, Italy, Seiten 982- 985; Löffler, G., Kaiser, S., Bosch, K., Hofbauer, H., (2003) . Hydrodynamics of a dual fluidized-bed gasifier - Part I: Simulation of a riser with gas injection and diffuser. Chem. Eng. Sei., 58, Seiten 4197-4213 oder Kaiser, S., Löffler, G., Bosch, K., Hofbauer, H., (2003) . Hydrodynamics of a dual fluidized bed gasifier. Part II: Simulation of solid circulation rate, pressure loop and stability. Chem. Eng. Sei., 58, Seiten 4215-4223.Fluidized bed gas generators of the type mentioned are known per se, for example from AT 405,937 Bl or from various publications, such as Hofbauer, H., Stoiber, H., Veronica, G., 1995, Gasification of organic material in a novel fluidized bed System, In: The Society of Chemical Engineers, Japan (ed.): Proc. Is SCEJ Symposium on Fluidization, Tokyo, 1995, Self-Publishing, pp. 291-299; Hofbauer, H. (2007). Conversion technologies: Gasification overview, in: Proceedings of the 15th European Biomass Conference & Exhibition, Berlin, Germany, pages 5-10; Hofbauer, H., Veronik, G., Fleck, T., Rauch, R., (1997). The FICFB gasification process, in: Bridgewater, AV & Boocock, D. (Eds.), Developments in thermochemical biomass conversion, vol. 2. Blackie Academic & Professional, Glasgow, UK, pp. 1016-1025; Hofbauer, H., Rauch, R., Löffler, G., Kaiser, S., Fercher, E., Tremmel, H., (2002). Six years experience with the FICFB gasification process, in: PaIz, W., Spitzer, J., Maniatis, K., Kwant, K., Helm, P., & Grassi, A. (Eds.), Twelfth European Biomass Conference. ETA, Florence, Italy, pages 982-985; Löffler, G., Kaiser, S., Bosch, K., Hofbauer, H., (2003). Hydrodynamics of a dual fluidized-bed gasifier - Part I: Simulation of a risk with gas injection and diffuser. Chem. Eng. Sci., 58, pp. 4197-4213, or Kaiser, S., Löffler, G., Bosch, K., Hofbauer, H., (2003). Hydrodynamics of a dual fluidized bed gasifier. Part II: Simulation of solid circulation rate, pressure loop and stability. Chem. Eng. Sci., 58, pp. 4215-4223.
Zum besseren Verständnis und zum Vergleich mit der vorliegenden Erfindung wird der bisher bekannte Stand der Technik in Fig. 1 wiedergegeben.For better understanding and comparison with the present invention, the hitherto known prior art is shown in FIG.
Gemäß Fig. 1 wird Brennstoff 1 in einen Gaserzeugungsreaktor 2 eingebracht, der mit Dampf oder rückgeführtem Produktgas über einen Einlass 3 fluidisiert wird. Die notwendige Wärme wird dem Gaserzeugungsreaktor durch Verbrennung von nicht umgesetztem Brennstoff im Verbrennungsreaktor 4 über zirkulierendes Bettmaterial 5 zugeführt. Der Verbrennungsreaktor wird mit sauerstoffhaltigem Gas (z.B. Luft) über einen Einlass 6 fluidisiert. Der nicht umgesetzte Brennstoff wird dabei mit dem zirkulierenden Bettmaterial 5 vom Gaserzeugungsreaktor zum Verbrennungsreaktor transportiert, Wärme wird dabei durch den heißen Bettmaterialstrom vom Verbrennungsreaktor zum Gaserzeugungsreaktor transportiert.Referring to FIG. 1, fuel 1 is introduced into a gas generating reactor 2 which is fluidized with steam or recirculated product gas via an inlet 3. The necessary heat is supplied to the gas generating reactor by burning unreacted fuel in the combustion reactor 4 via circulating bed material 5. The combustion reactor is fluidized with oxygen-containing gas (e.g., air) via an inlet 6. The unreacted fuel is thereby transported with the circulating bed material 5 from the gas generating reactor to the combustion reactor, heat is thereby transported by the hot bed material flow from the combustion reactor to the gas generating reactor.
Das im Gaserzeugungsreaktor entstehende Produktgas 7 wird in ein oder mehreren Stufen 8 konditioniert (z.B. durch Abkühlung, Staubabscheidung, Teerabscheidung, Verdichtung, etc.) und dann einer Gasnutzungseinheit 9 zugeführt, welche das Produktgas entweder in die gewünschte Endenergie oder zu den gewünschten stofflichen Produkten umsetzt. Das Abgas der Gasnutzungseinheit geht in einen Kamin 10.The product gas 7 formed in the gas generating reactor is conditioned in one or more stages 8 (eg by cooling, dust separation, tar separation, compression, etc.) and then fed to a gas utilization unit 9, which converts the product gas either into the desired final energy or to the desired material products , The exhaust gas of the gas utilization unit goes into a chimney 10.
Das Abgas 11 des Verbrennungsreaktors 4 wird ebenfalls konditioniert (z.B. bei 12, etwa zur Wärmerückgewinnung, Abkühlung, Staubabscheidung, etc.), und dann zum Kamin 10 geleitet. Es ist bekannt, dass ein einstellbarer Teilstrom 13 des konditionierten Produktgases in den Verbrennungsreaktor 4 zurückgeführt wird, um die Betriebstemperatur der Gaserzeugung unabhängig von den schwankenden Brennstoffeigenschaften einstellen zu können.The exhaust gas 11 of the combustion reactor 4 is also conditioned (e.g., at 12, for example, for heat recovery, cooling, dust removal, etc.) and then directed to the chimney 10. It is known that an adjustable partial flow 13 of the conditioned product gas is returned to the combustion reactor 4 in order to be able to adjust the operating temperature of the gas generation independently of the fluctuating fuel properties.
Menge und Eigenschaften des zugeführten Brennstoffes können nicht exakt konstant gehalten werden, während die zu produzie- rende Produktgasmenge für viele Anwendungen konstante Menge und konstanten Druck aufweisen muss. Dies ist insbesondere bei der direkten Verwendung des Produktgases in Gasmotoren oder Gasturbinen der Fall, welche Maschinen auf einer bestimmten Last mit konstanter Drehzahl laufen. Auch bei Verwendung des Produktgases in technischen Syntheseprozessen ist ein konstanter Synthesegasstrom anzustreben bzw. erforderlich.The amount and properties of the fuel supplied can not be kept exactly constant while the For many applications, the amount of product gas must be constant and constant. This is particularly the case with the direct use of the product gas in gas engines or gas turbines, which machines are running on a given constant speed load. Even when the product gas is used in industrial synthesis processes, a constant synthesis gas stream is desirable or required.
Es ist weiters bekannt, dass die durch Schwankungen der primär produzierten Gasmenge 7 verursachten Schwankungen des Gasangebotes, und damit entweder des Drucks oder der Menge im Gesamtgasstrom 14, ausgeglichen werden können, indem überschüssige Gasmengen abgezogen und, an der eigentlichen Gasnutzungseinheit 9 vorbei, zu einer schwankungsresistenten Alternivgasnutzungseinheit 15, z.B. einem Überschussbrenner oder einem Drucktank, geführt werden. Damit geht jedoch zwingend ein Teil der Produktgasenergie an der Hauptnutzungseinheit 9 vorbei, was die Effizienz der Umsetzung von Primärbrennstoff zu gewünschter Endenergie verringert.It is further known that the fluctuations in the gas supply caused by fluctuations in the quantity of primary gas 7 produced, and thus either the pressure or the amount in the total gas flow 14, can be compensated for by deducting excess gas and, at the actual gas utilization unit 9, to one Vibration resistant alternative gas utilization unit 15, eg a surplus burner or a pressure tank, are guided. However, this inevitably bypasses part of the product gas energy at the main utilization unit 9, which reduces the efficiency of the conversion of primary fuel to the desired final energy.
Gasspeicher wurden bereits vorgeschlagen, um die Schwankungen der primär produzierten Gasmenge auszugleichen. Diese erfordern aber zusätzliche Investitionen, die auf Grund der Kondensationsgefahr von Wasser und Kohlenwasserstoffen aus dem Produktgas und damit verbundener Verschmutzung/Korrosion erheblich sein können. Durch Überschussbrenner wird die primär produzierte Gasmenge ebenfalls verringert ohne deren Energiegehalt voll auszunutzen.Gas storage facilities have already been proposed to offset the fluctuations in the primary gas produced. However, these require additional investment, which may be significant due to the risk of condensation of water and hydrocarbons from the product gas and associated pollution / corrosion. Excess burners also reduce the amount of primary gas produced without fully exploiting their energy content.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, damit die gesamte Produktgasmenge 14 der Hauptgasnutzungseinheit 9 zuzuführen und die durch den Brennstoffeintrag natürlicherweise auftretenden Schwankungen der Produktgasmenge vollständig auszugleichen.Object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art, so that the total product gas amount 14 of the main gas utilization unit 9 to supply and completely compensate for the naturally occurring by the fuel input fluctuations in the product gas quantity.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem eingangs angeführten Verfahren die aus der BrennstoffZuführung und Brennstoffbeschaffenheit herrührenden Schwankungen der hergestellten Produktgasmenge durch eine schnell reagierende, variable Produktgasrückführung 13 in den Verbrennungsreaktor 4 ausgeglichen werden. Der in den Verbrennungsreaktor rückgeführte Produktgasstrom wird dabei sozusagen als Senke für den schwankenden Anteil der gesamten Produktgasmenge herangezogen. - A -This object is achieved in accordance with the invention in that, in a method mentioned at the outset, the fluctuations in the product gas quantity resulting from the fuel feed and fuel composition are compensated by a rapidly reacting, variable product gas recirculation 13 into the combustion reactor 4. The product gas stream recirculated into the combustion reactor is used, so to speak, as a sink for the fluctuating proportion of the total product gas quantity. - A -
Die Betriebstemperatur der Verbrennungsreaktors bzw. des Gaserzeugungsreaktors reagiert wegen der hohen Wärmekapazität des Bettmaterials und der Reaktorwände nur sehr langsam auf Änderungen der zurückgeführten Gasmenge, die höherfrequenten Schwankungen in der Produktgasmenge werden von der thermischen Kapazität des Wirbelschichtsystems aufgefangen. Dabei ist zu beachten, dass die im zeitlichen Mittel zurückgeführte Produktgasmenge beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht größer ist als die im Stand der Technik rückgeführte Produktgasmenge, wobei jedoch beim erfindungsgemäßen Verfahren eine konstante gesamte Produktgasmenge 14 vorgesehen wird, während bei den Verfahren des Standes der Technik in der Alternativgasnutzungseinheit Produktgas entweder verbraucht oder kostenintensiv gespeichert werden muss, um einen konstanten gesamten Produktgasstrom 14 vorzusehen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren steht das gemäß Stand der Technik in der Alternativgasnutzung verbrauchte Produktgas der Hauptgasnutzung zur Verfügung. Dadurch kann entweder die Last der Hauptgasnutzung erhöht werden, oder es kann die Gaserzeugung entlastet werden. Der Wirkungsgrad steigt bzw. der spezifische Brennstoffeinsatz im Bezug auf die Hauptgasnutzung sinkt.The operating temperature of the combustion reactor or of the gas generating reactor reacts only very slowly due to the high heat capacity of the bed material and the reactor walls to changes in the recirculated gas amount, the higher-frequency fluctuations in the product gas quantity are absorbed by the thermal capacity of the fluidized bed system. It should be noted that the recycled in the time average product gas amount in the inventive method is not greater than the recirculated in the prior art product gas quantity, however, in the inventive method, a constant total product gas amount 14 is provided, while in the methods of the prior art in the Alternate gas utilization unit product gas must either be consumed or costly stored to provide a constant total product gas flow 14. In the process according to the invention, the product gas consumed in the alternative gas utilization according to the prior art is available for the main gas utilization. This can either increase the load of the main gas use, or it can be relieved the gas generation. The efficiency increases or the specific fuel input decreases in relation to the main gas use.
Wenn im Folgenden von „schnell" (für ein Regelventil) oder "schnell reagierend" (für die Produktgasrückführung) die Rede ist, so ist dies ein dem Fachmann geläufiger Begriff, der sowohl im deutschen als auch im englischen Sprachgebrauch (dort als "fast regulating") vorkommt. Im vorliegenden Fall bedeutet dies insbesondere, dass eine schnell reagierende variable Produktgasrückführung schnell genug sein muss, um die Produktgasschwankungen ausregeln zu können. Je nach Anlage und Betriebsbedingungen wird der Fachmann aufgrund seines Wissens in der Lage sein, geeignete Maßnahmen zu ergreifen um dies sicherzustellen. Im Zusammenhang mit "schnell reagierend" ist dem Fachmann auch klar, was mit "variabler" Produktgasrückführung gemeint ist. Die Produktgasrückführung ist nämlich insoweit variabel, dass bei offenem Regelventil 18 eine vollständige Produktgasrückführung stattfindet, während bei geschlossenem Regelventil 18 keine Produktgasrückführung stattfindet. Bekannt war, eine teilweise Rückführung von Produktgas, vgl. hierzu auch Figur 1 hinsichtlich Leitung 13. Hier ist der Teilstrom 13 des konditionierten Produktgases einstellbar, um die Betriebstemperatur der Gaser- zeugung unabhängig von den schwankenden Brennstoffeigenschaften einstellen zu können. Erfindungsgemäß wird nun ein schnelles Regelventil eingesetzt, damit die gesamte Produktgasmenge der Hauptgasnutzungseinheit zugeführt werden kann und die durch den Brennstoffeintrag natürlicherweise auftretenden Schwankungen der Produktgasmenge vollständig ausgeglichen werden. Der Begriff "teilweise" bezieht sich auf die Rückführung von Produktgas zur Regelung der Temperatur im Wirbelschichtsystem und ist im Stand der Technik bekannt. "Teilweise" ist derartig zu verstehen, dass weder das gesamte Produktgas rückgeführt wird - in welchem Fall keine Gasnutzung möglich wäre - noch überhaupt kein Produktgas rückgeführt wird - in welchem Fall keine Regelung der hergestellten Produktgasmenge möglich ist. In der Praxis wird die Menge an rückzuführendem Gas von den Schwankungen in der Produktgasmenge abhängen und etwa zwischen 0,5 und 25 %-Masse der gesamten Produktgasmenge ausmachen, bei nassem Brennstoff und ungünstigen Bedingungen auch darüber. Für gute Bedingungen ist eine Rückfuhrmenge im Bereich von 2 bis 15 %-Masse, vorzugsweise von 3 bis 10 %-Masse zu erwarten.Whenever "fast" (for a control valve) or "fast reacting" (for product gas recirculation) is mentioned below, this is a term familiar to a person skilled in the art, which is used both in German and in English In the present case, this means, in particular, that a fast-reacting variable product gas recirculation must be fast enough to be able to control the product gas fluctuations, depending on the plant and operating conditions, the knowledge of the skilled person will be able to take appropriate measures In connection with "fast-reacting", it is also clear to the person skilled in the art what is meant by "variable" product gas recirculation, namely that the product gas recirculation is variable to such an extent that a complete product gas recirculation takes place with the open control valve 18, while no product gas recirculation takes place with the control valve 18 closed Was known , a partial recycling of product gas, cf. See also Figure 1 with respect to line 13. Here, the partial flow 13 of the conditioned product gas is adjustable to the operating temperature of the gas regardless of the fluctuating fuel properties. According to the invention, a fast control valve is now used, so that the entire product gas quantity can be supplied to the main gas utilization unit and the fluctuations of the product gas quantity, which naturally occur due to the introduction of fuel, are completely compensated. The term "partially" refers to the recirculation of product gas to control the temperature in the fluidized bed system and is known in the art. "Partial" is to be understood as meaning that neither the entire product gas is recirculated - in which case no gas utilization would be possible - nor any product gas is recirculated - in which case no regulation of the produced product gas quantity is possible. In practice, the amount of gas to be recycled will depend on variations in the amount of product gas and will be between about 0.5 and 25% by mass of the total product gas, wet fuel and adverse conditions above it. For good conditions, a return amount in the range from 2 to 15% by weight, preferably from 3 to 10% by weight, is to be expected.
Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der Systemdruck des Produktgases vor dem Produktgasverdichter 19 durch die variable Produktgasrückführung 13 in den Verbrennungsreaktor 4 konstant gehalten, wodurch auf der Druckseite des Produktgasverdichters 19 ein konstanter Mengenstrom bei konstantem Druck zur Verfügung steht. Durch den konstant gehaltenen Druck auf der Saugseite des Produktgasverdichters 19 kann so der notwendige Regelaufwand für den Produktgasverdichter 19 gering gehalten werden.Preferably, in the method according to the invention, the system pressure of the product gas before the product gas compressor 19 is kept constant by the variable product gas recirculation 13 in the combustion reactor 4, whereby a constant flow rate at constant pressure is available on the pressure side of the product gas compressor 19. Due to the constant pressure maintained on the suction side of the product gas compressor 19 so the necessary control effort for the product gas compressor 19 can be kept low.
Günstig ist auch, wenn die Temperatur im Verbrennungsreaktor 4 durch die dem Gaserzeugungsreaktor 2 zugeführte Brennstoffmenge eingestellt wird, wobei sich durch die vermehrte Zufuhr von Brennstoff bewirkte erhöhte Produktion von Produktgas bei gleich bleibendem Gasbedarf der Gasnutzungseinrichtung 9 über die teilweise Rückführung 13 von Produktgas in den Verbrennungsreaktor 4 unmittelbar auf die mittlere in den Verbrennungsreaktor zurückgeführte Menge an Produktgas auswirkt. Dies stellt eine klar verständliche Regelautomatik zwischen der Stellgröße Brennstoffmenge und der Regelgröße Betriebstemperatur Gaserzeu¬ ger dar, die Temperatur im Verbrennungsreaktor 4 wird durch die Stellgröße Brennstoffmenge auf einen gewünschten Wert geregelt.It is also favorable if the temperature in the combustion reactor 4 is adjusted by the fuel quantity supplied to the gas generation reactor 2, whereby increased production of product gas caused by the increased supply of fuel, with constant gas demand of the gas utilization device 9, via the partial return 13 of product gas into the combustion reactor 4 directly affects the average amount of product gas recycled to the combustion reactor. This provides a clearly understandable automatic control between the manipulated variable amount of fuel and the control variable operating Gaserzeu ¬ ger represents the temperature in the combustion reactor 4 is the Control variable fuel quantity regulated to a desired value.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Luftmenge zum Verbrennungsreaktor durch eine automatische Regelung so eingestellt, dass das Luft-zu-Brennstoffverhältnis im Verbrennungsreaktor 4 bzw. der Restsauerstoffgehalt des Abgases des Verbrennungsreaktors 4 auf einem gewünschten Wert gehalten werden.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the amount of air to the combustion reactor is adjusted by an automatic control so that the air-to-fuel ratio in the combustion reactor 4 and the residual oxygen content of the exhaust gas of the combustion reactor 4 are kept at a desired value.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmt die über einen passenden Zeitraum gemit- telte Temperatur im Gaserzeugungsreaktor 2 den Sollwert für die Temperatur im Verbrennungsreaktor 4. Dadurch wird ein stabiler Betrieb bei gewünschter Temperatur im Gaserzeugungsreaktor 2 erreicht. Zeiträume, über welche die Temperatur im Gaserzeugungsreaktor gemittelt wird, um den Sollwert für die Temperatur im Verbrennungsreaktor zu bestimmen, sind dann passend, wenn übermäßige Spitzen oder viel zu geringe Temperaturen, wie sie beispielsweise im Hochfahren oder bei Betriebsstörungen auftreten, vermieden werden. Darüber hinaus wird der passende Zeitraum jedenfalls ein Mehrfaches des Zeitraumes von Produktgasschwankungen betragen, in der Praxis wird ein derartiger Zeitraum zwischen etwa 15 Minuten bis zu einer Stunde, oder auch darüber betragen, je nach äußeren Bedingungen und in Abhängigkeit von der Einstellung der Anlage.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the temperature averaged over a suitable period of time in the gas generating reactor 2 determines the desired value for the temperature in the combustion reactor 4. This achieves stable operation at the desired temperature in the gas generating reactor 2. Periods over which the temperature in the gas generating reactor is averaged to determine the setpoint for the temperature in the combustion reactor are appropriate when excessive spikes or too low temperatures, such as those encountered during start-up or malfunctions, are avoided. In any case, the appropriate period will in any case be a multiple of the period of product gas fluctuations, in practice such a period will be between about 15 minutes to one hour, or even more, depending on external conditions and depending on the setting of the plant.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer konstanten Produktgasmenge aus einer Wirbelschicht-Gaserzeugungsanlage bereitgestellt, umfassend ein über mindestens einen zirkulierenden Bettmaterialstrom 5 gekoppeltes Wirbelschichtsystem umfassend mindestens einen Gaserzeugungsreaktor 2 mit einer dosierbaren BrennstoffZuführung (1, 20) und mindestens einen Verbrennungsreaktor 4, eine im aus dem Gaserzeugungsreaktor 2 kommenden Produktgasstrom 7 angeordneten Gaskonditionierung 8 und eine angeschlossene Gasnutzung 9 mit vorgeschaltetem Produktgasverdichter 19, sowie eine teilweise Rückführung 13 von Produktgas zur Regelung der Temperatur im Wirbelschichtsystem, dadurch gekennzeichnet, dass in der teilweisen Rückführung 13 von Produktgas zum Verbrennungsreaktor 4 ein Produktgasrückführverdichter 17 und ein schnelles Regelventil 18 angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Anordnung kommt mit einer geringeren Anzahl an Appa- raten aus als die derzeit bekannten Anordnungen und ermöglicht die Zufuhr der gesamten nicht rückzuführenden Produktgasmenge zur eigentlichen Gasnutzungseinheit 9. Die erfindungsgemäße Anordnung ist daher kostengünstiger in der Anschaffung und leistungsfähiger im Betrieb als die bisher bekannten Anordnungen.According to another aspect of the present invention there is provided an apparatus for providing a constant amount of product gas from a fluidized bed gasification system comprising a fluidized bed system coupled via at least one circulating bed material stream 5 comprising at least one gas generating reactor 2 having a metered fuel supply (1, 20) and at least one combustion reactor 4, a gas conditioning system 8 arranged in the gas generating reactor 2 and a connected gas use 9 with upstream product gas compressor 19, and a partial recycle 13 of product gas for regulating the temperature in the fluidized bed system, characterized in that in the partial recirculation 13 of product gas for Combustion reactor 4, a product gas recirculation compressor 17 and a fast control valve 18 are arranged. The arrangement according to the invention comes with a smaller number of appa- advise than the currently known arrangements and allows the supply of the entire non-recirculating product gas to the actual gas utilization unit 9. The inventive arrangement is therefore more cost-effective to purchase and more efficient in operation than the previously known arrangements.
Dabei ist vorzuziehen, wenn dem Produktgasrückführverdichter 17 in der teilweisen Rückführung 13 von Produktgas zum Verbrennungsreaktor 4 das schnelle Regelventil 18 vorgeschaltet ist.It is preferable if the product gas recirculation compressor 17 in the partial recirculation 13 of product gas to the combustion reactor 4, the fast control valve 18 is connected upstream.
Günstig ist aber andererseits auch, wenn dem Produktgasrückführverdichter 17 in der teilweisen Rückführung 13 von Produktgas zum Verbrennungsreaktor 4 das schnelle Regelventil 18 nachgeschaltet ist.Conveniently, on the other hand, if the product gas recirculation compressor 17 in the partial recirculation 13 of product gas to the combustion reactor 4, the fast control valve 18 is connected downstream.
In besonders bevorzugten Varianten kann das schnelle Regelventil 18 in der teilweisen Rückführung 13 von Produktgas zum Verbrennungsreaktor 4 auch entfallen, und zwar dann, wenn der Produktgasrückführverdichter 17 ausreichend schnell geregelt werden kann um die Produktgasmengenschwankungen auszugleichen.In particularly preferred variants, the fast control valve 18 in the partial recirculation 13 of product gas to the combustion reactor 4 can also be omitted, namely when the product gas recirculation compressor 17 can be controlled sufficiently fast to compensate for the product gas volume fluctuations.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zweigt die teilweise Rückführung 13 von Produktgas zum Verbrennungsreaktor 4 vor dem Produktgasvorverdichter 19 aus dem Produktgasstrom ab. Damit kann der saugseitige Systemdruck des Produktgasvorverdich- ters 19 über die Regelstrecke 13, 17, 18 direkt beeinflusst werden.According to a further preferred embodiment, the partial recirculation 13 branches from product gas to the combustion reactor 4 before the product gas pre-compressor 19 from the product gas stream. Thus, the suction-side system pressure of the product gas pre-compressor 19 can be directly influenced via the controlled system 13, 17, 18.
Dabei ist vorzuziehen, wenn die teilweise Rückführung 13 von Produktgas zum Verbrennungsreaktor 4 in der Gaskonditionierung 8 aus dem Produktgasstrom abzweigt. Damit wird der rückzuführende Produktgasstrom nur einem Teil der Gasreinigungsschritte unterworfen (Grobreinigung) , die aufwändigeren Feinreinigungsschritte werden nur für das der Gasnutzungseinheit 9 zuzuführende Gas unternommen.It is preferable if the partial recirculation 13 branches from product gas to the combustion reactor 4 in the gas conditioning 8 from the product gas stream. Thus, the product gas stream to be recirculated is only subjected to a part of the gas purification steps (rough cleaning), the more elaborate fine purification steps are undertaken only for the gas to be supplied to the gas utilization unit 9.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zweigt die teilweise Rückführung 13 von Produktgas zum Verbrennungsreaktor 4 nach demAccording to another preferred embodiment of the present invention, the partial recycle 13 branches from product gas to the combustion reactor 4 after
Produktgasvorverdichter 19 aus dem Produktgasstrom ab. Dies kann bei geeigneter Kennlinie des Produktgasvorverdichters 19 günstig sein. Dabei kann der druckseitige Systemdruck des Produktgasvorverdichters 19 über die Regelstrecke 13, 17, 18 direkt beeinflusst werden.Product gas pre-compressor 19 from the product gas stream. This may be favorable with a suitable characteristic curve of the product gas pre-compressor 19. In this case, the pressure-side system pressure of the product gas pre-compressor 19 can be directly influenced via the controlled system 13, 17, 18.
Unter Bezugnahme auf die beiliegende Fig. 2 wird die Erfin- düng nun näher erläutert.With reference to the appended FIG. 2, the invention will fertil now explained in more detail.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die gesamte nicht zurückzuführende Produktgasmenge 14 der Hauptgasnutzungseinheit 9 zur Verfügung gestellt, und zwar als eine konstante Gasmenge bei konstantem Druck. Die Hauptgasnutzungseinheit 9 bestimmt durch ihren Verbrauch die notwendige Gasmenge und verlangt einen bestimmten Vordruck (ein Gasmotor z.B. saugt Gas an, der Sollwert für die Motorlast wird vorgegeben) . Der Produktgas-Rückführverdichter 17 und ein dem Produktgas-Rückführverdichter vor- oder nachgeschaltetes schnelles Regelventil 18 (in Fig. 2 ist das schnelle Regelventil 18 dem Produktgas-Rückführverdichter 17 nachgeschaltet) regeln den Produktgasdruck in Strom 16 auf einen konstanten Sollwert. Der Hauptproduktgasverdichter 19 wird quasi starr, d.h. mit einer sehr langsamen Regelcharakteristik, die es ermöglicht beabsichtigte Laständerungen der Gesamtanlage mitzumachen, betrieben, und hebt den Druck des Stroms 16 im gesamten Produktgasstrom 14 auf den notwendigen Vordruck der Gasnutzungseinheit 9.In the method according to the invention, the entire product gas quantity 14 which is not attributable to the main gas utilization unit 9 is made available, namely as a constant quantity of gas at constant pressure. The main gas use unit 9 determines the necessary amount of gas by its consumption and requires a certain pre-pressure (for example, a gas engine sucks in gas, the set value for the engine load is given). The product gas recycle compressor 17 and a fast control valve 18 upstream or downstream of the product gas recycle compressor (in FIG. 2, the fast control valve 18 is connected downstream of the product gas recycle compressor 17) regulate the product gas pressure in stream 16 to a constant setpoint. The main product gas compressor 19 becomes quasi-rigid, i. with a very slow control characteristic, which makes it possible to participate in intended load changes of the entire system, operated, and raises the pressure of the stream 16 in the entire product gas stream 14 to the necessary form of the gas utilization unit. 9
Durch die Brennstoffdosiereinrichtung 20 in den Gaserzeugungsreaktor 2 wird die Temperatur im Verbrennungsreaktor 4 auf einen Sollwert geregelt. Dies ist möglich, da eine höhere Brennstoffmenge zu mehr Gasproduktion im Gaserzeugungsreaktor 2 führt und aufgrund des schnellen Regelventils in der teilweisen Rückführung 13 der gesamte Produktgasstrom 14 konstant gehalten werden kann, wodurch über die teilweise Rückführung 13 unmittelbar mehr Gas in den Verbrennungsreaktor 4 gelangt.By the Brennstoffdosiereinrichtung 20 in the gas generating reactor 2, the temperature in the combustion reactor 4 is controlled to a desired value. This is possible because a higher fuel quantity leads to more gas production in the gas generating reactor 2 and due to the fast control valve in the partial recirculation 13 of the entire product gas stream 14 can be kept constant, which passes through the partial feedback 13 directly more gas into the combustion reactor 4.
Der Sollwert für die Temperatur im Verbrennungsreaktor 4 wird mit einer langsamen Regelcharakteristik auf Grund der gegebenenfalls über einen passenden Zeitraum gemittelten Temperatur im Gaserzeugungsreaktor 2 ermittelt. Damit kann die Anlage wie bisher bei praktisch konstanter Temperatur im Gaserzeugungsreaktor 2 betrieben werden. Das Verfahren funktioniert auch, wenn das zurückzuführende Produktgas nach dem Hauptproduktgasverdichter 19, d.h. aus dem Strom 14 anstatt aus Strom 16 entnommen wird.The desired value for the temperature in the combustion reactor 4 is determined with a slow control characteristic on the basis of the optionally averaged over a suitable period temperature in the gas generating reactor 2. Thus, the system can be operated as before at a practically constant temperature in the gas generating reactor 2. The method also works when the product gas to be recirculated downstream of the main product gas compressor 19, i. is removed from the stream 14 instead of stream 16.
Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert auch, wenn das zurückzuführende Produktgas an einer beliebigen Stelle aus der Gaskonditionierung entnommen wird anstatt aus Strom 16. Das Verfahren kann, wenn die Amplitude der Schwankungen oder andere technische oder wirtschaftliche Gründe dafür sprechen, gegebenenfalls auch mit einem Gasspeicher kombiniert werden. The inventive method also works when the product gas to be recirculated is taken out of the gas conditioning at any point rather than from stream 16. The method may be where the amplitude of the fluctuations or other speak technical or economic reasons for it, if necessary also be combined with a gas storage.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : Patent claim:
1. Verfahren zur Bereitstellung einer konstanten Produktgasmenge aus einer Wirbelschicht-Gaserzeugungsanlage, umfassend ein über mindestens einen zirkulierenden Bettmaterialstrom (5) gekoppeltes Wirbelschichtsystem umfassend mindestens einen Gaserzeugungsreaktor (2) mit einer dosierbaren BrennstoffZuführungA method of providing a constant volume of product gas from a fluidized bed gasification plant comprising a fluidized bed system coupled via at least one circulating bed material stream (5) comprising at least one gas generating reactor (2) having a metered fuel supply
(1, 20) und mindestens einen Verbrennungsreaktor (4), eine im aus dem Gaserzeugungsreaktor (2) kommenden Produktgasstrom (7) angeordneten Gaskonditionierung (8) und eine angeschlossene Gasnutzung (9) mit vorgeschaltetem Produktgasverdichter (19), sowie eine teilweise Rückführung (13) von Produktgas zur Regelung der Temperatur im Wirbelschichtsystem, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der BrennstoffZuführung und Brennstoffbeschaffenheit herrührenden Schwankungen der hergestellten Produktgasmenge durch eine schnell reagierende, variable Produktgasrückführung(1, 20) and at least one combustion reactor (4), a gas conditioning (8) arranged in the product gas stream (7) coming from the gas generating reactor (2) and a connected gas use (9) with upstream product gas compressor (19), as well as a partial recycling ( 13) of product gas for regulating the temperature in the fluidized bed system, characterized in that the resulting from the fuel supply and fuel quality fluctuations of the product gas quantity produced by a fast-reacting, variable product gas recirculation
(13) in den Verbrennungsreaktor (4) ausgeglichen werden.(13) are balanced in the combustion reactor (4).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemdruck des Produktgases vor dem Produktgasverdichter (19) durch die variable Produktgasrückführung (13) in den Verbrennungsreaktor (4) konstant gehalten wird und somit auf der Druckseite des Produktgasverdichters (19) ein konstanter Mengenstrom bei konstantem Druck zur Verfügung steht.2. The method according to claim 1, characterized in that the system pressure of the product gas before the product gas compressor (19) by the variable product gas recirculation (13) in the combustion reactor (4) is kept constant and thus on the pressure side of the product gas compressor (19) a constant flow rate available at constant pressure.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Verbrennungsreaktor (4) durch die dem Gaserzeugungsreaktor (2) zugeführte Brennstoffmenge eingestellt wird, wobei sich die durch vermehrte Zufuhr von Brennstoff bewirkte erhöhte Produktion von Produktgas bei gleich bleibendem Gasbedarf der Gasnutzungseinrichtung (9) über die teilweise Rückführung (13) von Produktgas in den Verbrennungsreaktor (4) unmittelbar auf die mittlere in den Verbrennungsreaktor zurückgeführte Menge an Produktgas auswirkt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature in the combustion reactor (4) by the gas generating reactor (2) supplied amount of fuel is adjusted, which caused by increased supply of fuel increased production of product gas at constant gas demand of Gas utilization device (9) via the partial return (13) of product gas in the combustion reactor (4) directly on the average recirculated to the combustion reactor amount of product gas.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die über einen passenden Zeitraum gemittelte Temperatur im Gaserzeugungsreaktor (2) den Sollwert für die Temperatur im Verbrennungsreaktor (4) bestimmt. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the averaged over a suitable period temperature in the gas generating reactor (2) determines the desired value for the temperature in the combustion reactor (4).
5. Vorrichtung zur Bereitstellung einer konstanten Produktgasmenge aus einer Wirbelschicht-Gaserzeugungsanlage, umfassend ein über mindestens einen zirkulierenden Bettmaterialstrom (5) gekoppeltes Wirbelschichtsystem umfassend mindestens einen Gaserzeugungsreaktor (2) mit einer dosierbaren BrennstoffZuführung (1, 20) und mindestens einen Verbrennungsreaktor (4), eine im aus dem Gaserzeugungsreaktor (2) kommenden Produktgasstrom (7) angeordneten Gaskonditionierung (8) und eine angeschlossene Gasnutzung (9) mit vorgeschaltetem Produktgasverdichter (19), sowie eine teilweise Rückführung (13) von Produktgas zur Regelung der Temperatur im Wirbelschichtsystem, dadurch gekennzeichnet, dass in der teilweisen Rückführung (13) von Produktgas zum Verbrennungsreaktor (4) ein Produktgasrückführverdichter (17) und ein schnelles Regelventil (18) angeordnet sind.5. Apparatus for providing a constant quantity of product gas from a fluidized bed gas generating plant, comprising a fluidized bed system coupled via at least one circulating bed material flow (5) comprising at least one gas generating reactor (2) with a metered fuel feed (1, 20) and at least one combustion reactor (4), a gas conditioning (8) arranged in the product gas stream (2) coming from the gas generating reactor (2) and a connected gas utilization (9) with upstream product gas compressor (19) and a partial recycling (13) of product gas for regulating the temperature in the fluidized bed system, characterized in that in the partial recirculation (13) of product gas to the combustion reactor (4) a product gas recycle compressor (17) and a fast control valve (18) are arranged.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Produktgasrückführverdichter (17) in der teilweisen Rückführung (13) von Produktgas zum Verbrennungsreaktor (4) das schnelle Regelventil (18) vorgeschaltet ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the product gas recirculation compressor (17) in the partial return (13) of product gas to the combustion reactor (4), the fast control valve (18) is connected upstream.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Produktgasrückführverdichter (17) in der teilweisen Rückführung (13) von Produktgas zum Verbrennungsreaktor (4) das schnelle Regelventil (18) nachgeschaltet ist.7. The device according to claim 5, characterized in that the product gas recirculation compressor (17) in the partial return (13) of product gas to the combustion reactor (4), the fast control valve (18) is connected downstream.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz eines regelbaren Produktgasrückführverdichters (17) mit schnellem Regelverhalten in der teilweisen Rückführung (13) von Produktgas zum Verbrennungsreaktor (4) das schnelle Regelventil (18) entfallen kann.8. The device according to claim 5, characterized in that when using a controllable product gas recirculation compressor (17) with fast control behavior in the partial recirculation (13) of product gas to the combustion reactor (4), the fast control valve (18) can be omitted.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Rückführung (13) von Produktgas zum Verbrennungsreaktor (4) vor dem Produktgasvorverdichter (19) aus dem Produktgasstrom abzweigt.9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the partial return (13) of product gas to the combustion reactor (4) before the product gas pre-compressor (19) branches off from the product gas stream.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Rückführung (13) von Produktgas zum Verbrennungs- reaktor (4) in der Gaskonditionierung (8) aus dem Produktgasstrom abzweigt.10. The device according to claim 9, characterized in that the partial return (13) of product gas for incineration reactor (4) in the gas conditioning (8) branches off from the product gas stream.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Rückführung (13) von Produktgas zum Verbrennungsreaktor (4) nach dem Produktgasvorverdichter (19) aus dem Produktgasstrom abzweigt. 11. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the partial return (13) of product gas to the combustion reactor (4) after the product gas pre-compressor (19) branches off from the product gas stream.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012009737A1 (en) 2010-07-23 2012-01-26 Technische Universität Wien Fluidized bed reactor system
WO2012095560A2 (en) * 2011-01-10 2012-07-19 Andritz Oy Method and arrangement for gasifying carbon-bearing materials
CN104776426A (en) * 2015-03-31 2015-07-15 李大鹏 Device and method for synchronous power generation and multi-generation of coal gas and powdered coal

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2652192A1 (en) * 1989-09-18 1991-03-22 Commissariat Energie Atomique System for regulating pressure in a container which is the seat of an intermittent dissolution chemical reaction
DE4342165C1 (en) * 1993-12-10 1995-05-11 Umwelt & Energietech Process for the utilisation of biomass energy
US5648052A (en) * 1995-05-30 1997-07-15 Martin Marietta Corporation Liquid monopropellant gas generator
AT405937B (en) * 1995-11-03 1999-12-27 Austrian Energy & Environment Production of a nitrogen-lean gas and gasification plant
DE10355552A1 (en) * 2003-11-21 2005-06-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Extracting electrical energy from gasification of material containing carbon involves multi-stage gasification, oxidation stage in which intermediate gasification products are oxidized while feeding in oxygen, fuel cell module cathode gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2652192A1 (en) * 1989-09-18 1991-03-22 Commissariat Energie Atomique System for regulating pressure in a container which is the seat of an intermittent dissolution chemical reaction
DE4342165C1 (en) * 1993-12-10 1995-05-11 Umwelt & Energietech Process for the utilisation of biomass energy
US5648052A (en) * 1995-05-30 1997-07-15 Martin Marietta Corporation Liquid monopropellant gas generator
AT405937B (en) * 1995-11-03 1999-12-27 Austrian Energy & Environment Production of a nitrogen-lean gas and gasification plant
DE10355552A1 (en) * 2003-11-21 2005-06-23 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Extracting electrical energy from gasification of material containing carbon involves multi-stage gasification, oxidation stage in which intermediate gasification products are oxidized while feeding in oxygen, fuel cell module cathode gas

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Bolhar-Nordenkampf M.; Hofbauer H.: "Biomass gasification combined cycle thermodynamic optimisation using integrated drying"[Online] 17. Juni 2004 (2004-06-17), Seiten 1-9, XP002576790 Proceedings of ASME Turbo Expo 2004: Power for land, sea and air; 14-17 June 2004, Vienna (Austria). Publications of the FICFB-Gasification Process. Gefunden im Internet: URL:http://members.aon.at/biomasse/GT2004-53269.pdf> [gefunden am 2010-04-06] *
KAUSHAL P.; PRÖLL T., HOFBAUER H.: "Model for biomass char combustion in the riser of a dual fluidized bed gasification unit: Part 1 - Model development and sensitivity analysis" FUEL PROCESSING TECHNOLOGY (ELSEVIER), Bd. 89, Nr. 7, 1. Februar 2008 (2008-02-01), Seiten 651-659, XP022703961 ISSN: 0378-3820 *
KAUSHAL P.; PRÖLL T., HOFBAUER H.: "Model for biomass char combustion in the riser of a dual fluidized bed gasification unit: Part II - Model validation and parameter variation" FUEL PROCESSING TECHNOLOGY, Bd. 89, Nr. 7, 31. Januar 2008 (2008-01-31), Seiten 660-666, XP022703962 ISSN: 0378-3820 *
PROLL T ET AL: "H2 rich syngas by selective CO2 removal from biomass gasification in a dual fluidized bed system - Process modelling approach" FUEL PROCESSING TECHNOLOGY,, Bd. 89, Nr. 11, 18. Juli 2008 (2008-07-18), Seiten 1207-1217, XP025585527 ISSN: 0378-3820 *
Rauch R.; Hofbauer H.: "Zweibett-Wirbelschichtvergasung in Güssing (A) mit 2 MWel / 4.5 MWth; Konzept, Betriebserfahrungen und Wirtschaftlichkeit"[Online] 18. Oktober 2002 (2002-10-18), XP002576789 7. Holzenergiesymposium; ETH Zürich (Schweiz). Publications of the FICFB-Gasification Process. Gefunden im Internet: URL:http://members.aon.at/biomasse/zuerich.pdf> [gefunden am 2010-04-06] *
SCHUSTER G.; LÖFFLER G.; WEIGL K.; HOFBAUER H.: "Biomass steam gasification - an extensive parametric modeling study" BIORESOURCE TECHNOLOGY (ELSEVIER), Bd. 77, Nr. 1, 6. Dezember 2000 (2000-12-06), Seiten 71-79, XP002576788 ISSN: 0960-8524 DOI: doi:10.1016/S0960-8524(00)00115-2 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012009737A1 (en) 2010-07-23 2012-01-26 Technische Universität Wien Fluidized bed reactor system
AT510228A1 (en) * 2010-07-23 2012-02-15 Univ Wien Tech FLUID BED REACTOR SYSTEM
AT510228B1 (en) * 2010-07-23 2016-09-15 Technische Universität Wien FLUID BED REACTOR SYSTEM
WO2012095560A2 (en) * 2011-01-10 2012-07-19 Andritz Oy Method and arrangement for gasifying carbon-bearing materials
WO2012095560A3 (en) * 2011-01-10 2012-09-07 Andritz Oy Method and arrangement for gasifying carbon-bearing materials
CN104776426A (en) * 2015-03-31 2015-07-15 李大鹏 Device and method for synchronous power generation and multi-generation of coal gas and powdered coal

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