WO2012126986A1 - Schachtvergaser zum betrieb bei einer unterstöchiometrischen oxidation - Google Patents

Schachtvergaser zum betrieb bei einer unterstöchiometrischen oxidation Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a shaft gasifier for the production of fuel gas from carbonaceous solid, comprising a shaft gasifier interior enclosing shaft wall, arranged in Schachtgutaserinnenraum pyrolysis zone with a solid feed port for supplying carbonaceous solid in the shaft carburetor, a solid discharge port for the removal of teilvergastem carbonaceous solid and a gas discharge port for pyrolysis gas, an oxidation zone disposed in the shaft carburettor interior which is in thermal contact with the pyrolysis zone, having a gas supply port in communication with the gas discharge port of the pyrolysis zone for supplying pyrolysis gas from the pyrolysis zone, a gas discharge port.
  • Manhole gasifiers of the type described above serve to produce a combustible gas from carbonaceous solids, for example from biological waste or plant waste in an unprocessed or mechanically processed or pelletized form.
  • manhole carburetors of this type are basically designed in such a way that the solid is subjected to a pyrolysis reaction under the action of heat, in this case gasified and this gas is taken off as fuel gas.
  • EP 1 865 046 A1 discloses such a shaft gasifier and a gasification process, in which the pyrolyzed gas is fed to an oxidation zone in order to partially burn it.
  • the oxidation zone is arranged centrally in the shaft carburetor. This arrangement and procedure has the advantage that in the oxidation zone of the pyrolysis gas temperature is generated and this temperature can be transferred in an efficient manner in the pyrolysis zone for operating the pyrolysis there by thermal conduction.
  • the shaft carburetor of this construction is therefore able to achieve efficient gasification and fuel gas production without external temperature control.
  • the object of the invention is to provide a shaft gasifier and a gasification process with which an increased throughput of solids without efficiency can be achieved. lust or at least with less loss of efficiency in the gasification process can be done than is possible in previously known Schachtvergasern and gasification.
  • the previously known arrangement is reversed with a centrally arranged in the shaft carburetor oxidation chamber and around it inside the shaft carburetor annular pyrolysis zone and instead arranged the pyrolysis zone centrally in the shaft carburetor and the oxidation zone arranged around this pyrolysis around.
  • the inventors have recognized, however, that the arrangement of the oxidation zone between the pyrolysis zone and the shaft wall enables construction of the shaft gasifier, in which the throughput of the solid can not be increased solely by increasing the pyrolysis zone, but by providing a plurality of pyrolysis zones in the shaft gasifier.
  • the arrangement according to the invention thus enables a scaling by increasing the number of pyrolysis zones and not by solely increasing the size of the pyrolysis zone. This makes it possible to maintain an efficient control of the shaft gasifier at the ideal operating point despite a considerable increase in the throughput amount of solid and consequently to gasify the increased amount of solid with an efficient process control.
  • two or more pyrolysis zones may be arranged in the form of tubes arranged longitudinally in the shaft carburetor and spaced from one another, into which solids are introduced from above and recovered from the pyrolysis gas, which then enters the oxidation zone through radial openings in the tubes , which is formed by the remaining manhole cross section between the pipes and between pipes and Schachtvergaserwandung.
  • the shaft gasifier according to the invention has in each case been equipped with individual openings for the supply and removal of solids for the supply and removal of gas. can be leads, but it is basically advantageous to provide several such openings to ensure an ideal material guide within the shaft carburetor.
  • the process zones ie pyrolysis zone, oxidation zone and the like, can be separated from one another within the shaft gasifier by walls, but may also be formed into a common space not separated by walls, for example by the solids guide and gravity or bedding conditional boundaries between a gas space and a solid space are formed and thereby form functionally different zones.
  • the shaft carburetor has the fundamental advantage that the leadership and promotion of the solid can be accomplished within the Schachtvergasers without actively operated funding by the solid slips due to gravity in the shaft carburetor from top to bottom and this is subjected to gasification.
  • the shaft carburetor can continue to be operated with the oxygen of the ambient air, by providing appropriate openings for fresh air supply into the oxidation zone.
  • the fresh air supply can be forced here by an active removal of the fuel gas from the shaft carburetor and a negative pressure generated in the Schachtvergaserinnenraum.
  • the shaft carburettor according to the invention is further developed by a reduction zone arranged in the shaft carburetor interior with a solid feed opening, which is in connection with the solids discharge opening of the pyrolysis zone for supplying teilvergastem carbonaceous solid in the reduction zone, a solid discharge opening for the removal gassed carbonaceous solid from the pit gasifier, a gas feed port communicating with the gas discharge port of the oxidation zone for supplying partially oxidized pyrolysis gas from the oxidation zone to the reduction zone, and a gas discharge port for discharging fuel gas from the pit gasifier.
  • the shaft gasifier is further improved in terms of efficiency and quality of the fuel gas.
  • a reduction zone is provided into which the partially gasified solid is fed, wherein the reduction zone is preferably stored so that the solid passes from the pyrolysis zone under sole gravitational effect in the reduction zone and does not cross the oxidation zone.
  • the teilvergaste solid can then be stored in the reduction zone on a grate to build up a flow resistance there.
  • the reduction zone is further arranged such that it is in direct flow communication with the oxidation zone so that fuel gas, which is partially oxidized in the oxidation zone, can pass directly into the reduction zone bypassing the pyrolysis zone.
  • This partially oxidized pyrolysis gas is then reduced in the reduction zone in a chemical reaction with the partially gasified solid or reducing coke present there.
  • the partially oxidized pyrolysis gas is improved on the one hand in terms of its calorific value on the other hand cleaned and can then be withdrawn from the reduction zone as a high quality and largely free of impurities fuel gas.
  • the reduction zone plays a decisive role in the control of the gasification process in the shaft gasifier, including the influence of the height of the solid cake in the reduction zone which determines the flow path of the partially oxidized pyroxylic gas through the solids content in the reduction zone and the flow cross section available for this purpose. It is advantageous for this purpose, if the height of the solid can be controlled in the reduction zone during the ongoing process, for example by the entry height is changed on the one hand, as explained in more detail below with reference to a constructive embodiment, on the other hand by the example by pressing a Scierelrostes at the lower end of Reduction zone, the discharge of fully gassed solid can be controlled by the Scierelrost is actuated and by this operation can be controlled interval and intensity in its intensity.
  • a shaft gasifier with a reduction zone that the reduction zone is arranged in the direction of gravity below the pyrolysis zone for the gravitational supply of solids from the pyrolysis zone into the reduction zone.
  • gravitational or solely gravitational material supply or corresponding material transport is to be understood in general as meaning that the material, due to gravity or solely due to gravity, slips from one zone into the other zone and also correspondingly within the respective zones moved by gravity. This funding principle avoids the emergency of conveyors.
  • wall parts or internals are moved in or between these respective zones, for example, rotated or shaken, to thereby prevent buildup on these walls and thus to maintain or support the gravitational flow of material.
  • internals that serve the homogenization or mixing of the material to be conveyed in order to dissolve clamping effects, blockages or wedging of the material to be conveyed, which would be contrary to the gravity-induced promotion.
  • two or more pyrolysis zones are arranged at a distance from each other within the shaft carburetor interior and one or more oxidation zones are arranged between the two or more pyrolysis zones and between the pyrolysis zones and the shaft wall.
  • a particularly advantageous design of the Schachtvergasers is proposed, which has already been explained as one of the advantageous possibilities.
  • a plurality of pyrolysis zones are arranged at a distance from one another in the manhole space inside the manure and are supplied with solids separately from individual or a common feed device.
  • an oxidation zone is formed which extends between the respective pyrolysis zones and between the pyrolysis zones and the shaft carburator wall.
  • This oxidation zone can also be subdivided into a plurality of oxidation zones, wherein this subdivision can actually be designed constructively by appropriate partition walls or this subdivision can be carried out in a regulatory system without actual constructive separation elements, for example by a plurality of temperature sensors being distributed in the oxidation zone detect different oxidation sub-zones and their signal is then used in each case for controlling temperature-influencing parameters in one or more specific pyrolysis zones and / or one or more oxidation zones, but not for controlling parameters that are set in all oxidation sub-zones or pyrolysis zones.
  • the shaft gasifier according to the invention can be further developed by a pyrolysis gas guide, which is designed to control the pyrocarbon gas generated in the pyrolysis zone. Lead out lyse gas from the pyrolysis zone, spaced from the pyrolysis zone to lead upwards and opens in the direction of gravity upper part of the oxidation zone. With this development, the pyrolysis gas is conducted in such a way that it does not affect the thermal contact between oxidation zone and pyrolysis zone due to its spacing from the pyrolysis zone and consequently provides a shaft gasifier which has a highly effective heat transfer from the oxidation zone into the pyrolysis zone.
  • the pyrolysis gas guide can be realized by one or more tubes or channels or the like, which run in the appropriate manner.
  • the pyrolysis gas guide may alternatively be designed in such a way that the oxidation zone is flowed through against the direction of gravity and the hot gas emerging from the oxidation zone is then guided from top to bottom and introduced into a reduction zone, if present.
  • the pyrolysis gas can be withdrawn from the pyrolysis zone without prolonged guidance and introduced into the oxidation zone at the same level.
  • the solids removal opening of the pyrolysis zone can be guided vertically movably in the shaft carburetor and positioned in at least two positions within the shaft carburetor, which have a different height.
  • This structural design makes it possible for the height at which the partially gasified solid emerges from the pyrolysis zone and enters a possibly provided underlying reduction zone to be made variable. In this way, the amount of solid can be controlled in the reduction zone and this amount has due to the associated gas path through the reduction zone and the associated flow resistance an influence on the entire process control in the shaft gasifier invention.
  • the vertical mobility of the solids discharge opening can be realized, for example, such that this solid discharge opening is formed at a lower end of a pipe or shaft and this pipe or shaft is arranged vertically displaceable in the shaft carburetor. Still further, it is preferred that the solid feed port of the pyrolysis zone be vertically movably guided in the well carburetor and positioned in at least two positions within the wellbore gasifier having different heights.
  • the solid is introduced at different heights in the pyrolysis zone, whereby the amount of solids and the height of the volume of solids in the pyrolysis zone can be controlled.
  • a parameter essential for the process management within the shaft gasifier can be influenced in order to optimally control the partial gasification in the pyrolysis zone and thus the overall efficiency of the shaft gasifier.
  • a constructive implementation of this principle provides, for example, that the solid of the pyrolysis zone is supplied via a pipe or a channel which supplies the solid at its lower end in the pyrolysis zone and this pipe or channel is arranged vertically movable in the shaft carburetor.
  • the solid feed opening of the pyrolysis zone comprises an axial opening of a solids feed tube arranged inside a pyrolysis tube and the solids discharge opening of the pyrolysis zone an axial opening of the pyrolysis tube includes.
  • a pipe or channel design for the solids supply and the pyrolysis zone is selected, in which a solid feed tube is guided with a lower axial opening within a pyrolysis tube and this pyrolysis tube in turn has a lower axial opening in the direction of gravity below the opening of the solids supply tube lies.
  • the pyrolysis zone is formed in the pyrolysis tube between the lower end of the solid feed tube and the lower end of the pyrolysis tube.
  • this pyrolysis zone can be changed in height, so by raising the solids supply tube, the height of the pyrolysis zone can be increased.
  • the height of escape of the partially gasified solid from the pyrolysis zone can be changed while maintaining the height of the pyrolysis zone and the height of a solids volume in a reduction zone arranged below the pyrolysis zone can thereby be changed.
  • the height of pyrolysis ne and reduction zone are changed in inverse proportion to each other, whereby a shift of the gasification process from the pyrolysis zone in the reduction zone and vice versa can be realized in a corresponding ratio, thereby to respond to an individual gasification behavior of different solids.
  • the shaft gasifier according to the invention or the shaft carburetor of the type mentioned above can be further developed to solve the problem underlying the invention by a temperature sensor for detecting the temperature in the oxidation zone, a Heilmengenzubowvoriques to increase and / or decrease the supply of oxygen-containing gas to the oxidation zone, and a signal-coupled with the temperature sensor and the air quantity supply device control device which is designed to regulate a stoichiometric combustion in the oxidation zone by the air quantity supply device is driven in response to the signal of the temperature sensor based on a stored in an electronic storage device of the control device assignment.
  • the shaft gasifier according to the invention can also be operated at large dimensions of pyrolysis zone, oxidation zone and optionally reduction zone in an ideal operating point and thereby the efficiency even with upscaled Schachtvergaserdimensionen be maintained.
  • the amount of air supply By controlling the amount of air supply, direct influence is exerted on the combustion of the pyrolysis gas in the oxidation zone. In this case, if a substoichiometric combustion takes place here, the temperature can be increased by increasing the air supply and reduced by lowering the air supply, since in a corresponding manner by more or less oxygen more intensive or further throttled combustion takes place.
  • the air quantity supply device can in this case be implemented by one or more control valves for enabling or throttling the air supply channels in the oxidation zone, in the simplest case by appropriate slide or flap valves, which allow a robust design and reliable operation.
  • the temperature sensor may be arranged primarily in the oxidation zone itself in order to detect the local temperature.
  • one or more temperature sensors may be used in other areas of the system Schachtvergasers be provided, for example in the pyrolysis zone or in a reduction zone to measure the local temperature and then infer the temperature in the oxidation zone.
  • a temperature sensor for detecting the temperature in the oxidation zone.
  • control device is designed to control the air supply device based on the stored assignment such that the air supply is increased when the signal is below a preset setpoint temperature temperature, and the air supply is lowered, if the Signal results in a temperature above a predetermined setpoint temperature.
  • the combustion in the oxidation zone can be adjusted based on the temperature to a predetermined combustion ratio, which proceeds substoichiometrically.
  • the control device and the assignment stored therein make use of the principle that a temperature increase can be achieved in a stoichiometric combustion, if more air is supplied, since the combustion in this case approaches the stoichiometric ideal ratio and vice versa, the temperature can be reduced, when the air supply is throttled and consequently the combustion is reduced due to an excess of fuel gas.
  • the control device is designed to change the setpoint temperature at regular time intervals by a predetermined amount and to determine, based on the control behavior to achieve the changed setpoint temperature, whether under- or over-stoichiometric combustion takes place in the oxidation zone, and the air supply then in response to this determination newly set such that a substoichiometric combustion is adjusted, in particular by: the setpoint temperature again by the predetermined amount back to the existing before the change setpoint temperature, if based on the control behavior a substoichiometric combustion was detected, or the air supply is reduced until the changed set point temperature is reached, if based on the control behavior überstöchiome trical combustion was detected.
  • a specific problem is solved, which is that a certain temperature can occur both in a stoichiometric combustion and in a superstoichiometric combustion in the oxidation zone.
  • the temperature is below the combustion temperature achieved with stoichiometric combustion.
  • the temperature is on the left and in the other case on the right of the maximum of a curve in which the temperature is plotted against the combustion ratio and the maximum is in the stoichiometric combustion state.
  • a control process takes place, which is based, for example, on a control behavior which would be expected in the substoichiometric combustion range. For example, if the setpoint temperature is lowered, too high a temperature would be detected and consequently the air supply would be reduced in order to set the setpoint temperature.
  • the control device can then determine on the basis of the temperature reaction as a result of the control process, whether a sub- or stoichiometric combustion takes place in the oxidation zone. When the temperature drops in response to throttling of the air supply, there is a substoichiometric combustion ratio. If, on the other hand, the temperature increases in response to throttling of the air supply, there is a superstoichiometric combustion and the combustion state approximates the stoichiometric combustion.
  • this control device may then initiate a corrective control action that results in maintaining substoichiometric combustion.
  • this requires only the return of the temperature to the original, prevailing before the change target value, in turn, to achieve the desired ideal substoichiometric combustion state.
  • a "left to right" control with continuous lowering of the air supply is necessary until the temperature maximum is reached and the set point temperature is reached Thereafter, the setpoint temperature is reset to the original value prevailing before the change.
  • the control apparatus is designed to set the target value temperature.
  • the control device is further configured to newly set the air supply in response to this determination that a stoichiometric combustion is adjusted by: the setpoint temperature is increased again by the predetermined amount, if based on the control behavior a stoichiometric combustion was detected, or reduces the air supply is until the changed setpoint temperature is reached, if based on the control behavior, a superstoichiometric combustion was detected.
  • a further aspect of the invention is a method for producing fuel gas from carbonaceous solid, comprising the steps of: supplying carbonaceous solid into a Pyroiysezone arranged in a manhole carburetor interior, supply of pyrolysis gas from the pyrolysis zone in a arranged in the shaft carburetor interior oxidation zone, wherein the pyrolysis of the pyrolysis zone is fed radially outward into the oxidation zone.
  • the method according to the invention is distinguished by an advantageous gas routing within the shaft gasifier, which enables easy scalability of the method to large throughput volumes. It may preferably be carried out with a shaft carburetor of the previously described manner.
  • the process can be developed by the steps of: feeding partially gasified carbonaceous solids from the pyrolysis zone into a reduction zone arranged in the shaft gasifier interior, in particular bypassing the oxidation zone, feeding pyrolysis gas from the oxidation zone into the reduction zone, and removing fuel gas from the reduction zone.
  • a qualitative improvement of the fuel gas is achieved while increasing the calorific value by reduction in teilvergasten solid, from which the pyrolysis gas has been partially oxidized in the oxidation zone.
  • the steps are provided: detecting the temperature in the oxidation zone by means of a temperature sensor, increasing and / or decreasing the supply of oxygen-containing gas to the oxidation zone by means of a Heilmengenzubowvorraum, and adjusting a substoichiometric combustion in the oxidation zone by means of a with the temperature sensor and the air quantity supply device signal-technically coupled control device by the amount of air flow is controlled in response to the signal of the temperature sensor based on a stored in an electronic storage device of the control device assignment.
  • a particularly efficient control is proposed, which is able to set and maintain an ideal operating point within a shaft carburetor even with large throughput volumes.
  • the steps are furthermore carried out: changing the setpoint temperature at regular time intervals by a predetermined amount, determining the control behavior to achieve the changed setpoint temperature, if under- or overstochiometric combustion takes place in the oxidation zone, and Setting the air supply in response to this finding such that a substoichiometric combustion is adjusted, in particular by: the setpoint temperature is again set by the predetermined amount back to the existing before the change setpoint temperature, if based on the control behavior a stoichiometric combustion was detected, or the air supply is reduced until the changed setpoint temperature is reached, if based on the control behavior over-stoichiometric combustion was detected.
  • a method which takes into account that a temperature can occur in both under- and overstoichiometric combustion in the oxidation zone and therefore proposed a control mechanism that checks at regular intervals by changing the setpoint temperature, in particular lowering the setpoint temperature, whether a substoichiomet- rical combustion ratio is present and optionally makes a correction to this in the manner described above.
  • FIG. 1 shows a schematic, longitudinally sectioned side view of a first embodiment of a shaft carburettor according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section along A-A in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a cross section according to FIG. 2 through a second embodiment of a shaft carburettor according to the invention.
  • the shaft carburetor according to FIGS. 1 and 2 is enclosed laterally and above by a thermally insulated shaft wall 11, 12 and is circular in cross-section.
  • a double-tube arrangement 20 extends through the upper end-side shaft wall 11.
  • This double-tube arrangement 20 comprises an internal solids supply pipe 21, which is connected at its upper end to a screw conveyor 30 running transversely to the longitudinal axis of the shaft gasifier. Via the screw conveyor 30, solid can be supplied from above into the solid feed pipe 21 and falls down in the solid feed pipe.
  • the solids supply tube 21 is disposed within a pyrolysis tube 22.
  • the pyrolysis tube extends further into the shaft carburettor interior than the solids supply tube 21, whereby the lower, end-side opening 21a of the solids supply tube comes to lie within the pyrolysis tube.
  • Solid, which emerges from this lower opening 21 a, fills between the outlet opening 21 a of the solids supply pipe 21 and a formed at the lower end of the pyrolysis tube 22 Pyrolyserohrö réelle 22 a pyrolysis zone 23 from.
  • radial openings 24 are arranged in the pyrolysis tube. These serve to transfer pyrolysis gas from the pyrolysis zone 23 into an oxidation zone 43.
  • the oxidation zone 43 is arranged in a ring around the pyrolysis tube and is externally fed through the shaft carburetor. wall 12 limited. The oxidation zone extends over the entire length of the pyrolysis tube 22 located inside the shaft gasifier.
  • Each of the four fresh air supply lines 41 a-d extend from the environment into the oxidation zone and lead oxygen-containing air into the oxidation zone.
  • Each of the four fresh air supply lines 41 a-d are provided at its outer end with a controllable throttle valve 42 a - d, by means of which the air supply amount can be reduced or increased by the respective Beerzu semiconductorrohr.
  • From the pyrolysis tube opening 22a downwardly teilvergaster solid emerges and forms a Redutechnischskokskegel 53.
  • the Redutechnischskokskegel 53 is laterally delimited by a arranged inside the Schachtvergasers sheet hopper 13 expands below the sheet metal funnel 13 again and finally opens in a lower discharge hopper 14 in a Discharge opening 14a, which opens into a screw conveyor device 60.
  • ash can be discharged from the shaft carburetor. The amount of this ash discharge can be adjusted by controlling the speed of the screw conveyor.
  • a circumferential cavity 55 is arranged in the area between outer wall 12 and the reduction zone funnel 13. From this cavity 55 fuel gas can be withdrawn from the reduction zone to the outside through the Vergaserschachtwandung 12 by means of a vent opening 56.
  • the extraction of the fuel gas through the discharge opening 56 is the only gas transport movement that takes place actively on the shaft gasifier.
  • the partially oxidized pyrolysis gas from the oxidation zone 43 is sucked into the reduction zone and beyond by the again achieved negative pressure in the oxidation zone 43, the pyrolysis gas from the pyrolysis zone 23 through the annular space between solids supply pipe and pyrolysis tube to the radial openings 24 sucked in the pyrolysis tube and fed from there into the oxidation zone.
  • Fresh air is also drawn through the fresh air supply lines 41 ad into the oxidation zone by the negative pressure in the oxidation zone produced by the withdrawal of the fuel gas, and this fresh air supply can be controlled by the throttle devices 42 a-d.
  • a temperature sensor 45 a, b is arranged on both sides of the pyrolysis tube in the oxidation zone and detects the temperature in the oxidation zone.
  • the temperature sensor 45a, b is connected to a control device, which controls the throttle valves 42 a-d. If the control device determines too low a setpoint temperature, the air supply is increased and if the control device determines too high a temperature, the air supply is lowered. At regular intervals, the setpoint temperature is lowered and the control behavior observed.
  • the control device determines a desired substoichiometric combustion ratio in the oxidation zone and then returns to the original setpoint temperature.
  • the control device determines that the actual temperature in the oxidation zone rises as a result of the control behavior after lowering the setpoint temperature, it determines an overstoichiometric combustion ratio and carries out a correction control by means of a left-to-left control Reduction of the air supply, the temperature maximum at the stoichiometric combustion ratio is run through and then the setpoint temperature is adjusted with further reduction of the air supply in the normal control behavior in the lower stoichiometric range. After reaching the setpoint temperature, the original temperature is then set again in this case. This control process is repeated at regular intervals of two hours.
  • Both the solid feed tube 21 and the pyrolysis tube 22 are height adjustable. By lifting the pyrolysis tube, the reduction zone 53 can be increased with simultaneous reduction of the pyrolysis zone 23. If the solids supply pipe is raised with a fixed pyrolysis tube, only the pyrolysis zone is enlarged. Become solids supply pipe and pyrolysis tube raised at the same time, the reduction zone 53 is increased while maintaining the size of the pyrolysis zone 23. In a corresponding manner, the pyrolysis zone and / or the reduction zone can be reduced by reversely inserting the two tubes 21, 22.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the invention.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that instead of a single pyrolysis zone 23, a plurality of pyrolysis zones 123 a, b, c, d are arranged in a single shaft carburettor. These multiple pyrolysis zones 123a-d are passed through a respective plurality of pyrolysis tubes 122a-d, each having a solids supply tube disposed therein 121 ad defined. Each of the solid feed tubes 121 ad is connected to two solids feed screw conveyors in such a way that a solid feed screw feeds solid feed tubes to each of two solids feed tubes.
  • An oxidation zone 143 ae is arranged between the individual pyrolysis zones and between the pyrolysis zones and the shaft outer wall 112.
  • a reduction zone is formed, which is formed by a plurality of intermeshing coke cones.
  • the height of these coke cones can be controlled by raising or lowering the pyrolysis tubes, wherein a simultaneous or separate raising or lowering of the individual pyrolysis tubes 121 a-c can be performed.
  • the shaft carburettor according to FIG. 3 does not have a different operating principle with respect to the shaft carburettor according to FIG. 1, but due to the majority of the pyrolysis zones it is possible to achieve a considerably higher throughput of solid with efficient gasification and consequently a considerably higher production of fuel gas.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schachtvergaser zur Erzeugung von Brenngas aus kohlenstoffhaltigem Feststoff, umfassend eine einen Schachtvergaserinnenraum umschließende Schachtwandung, eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Pyrolysezone mit einer Feststoff-Zufuhröffnung zur Zufuhr von kohlenstoffhaltigem Feststoff in den Schachtvergaser, einer Feststoff-Abfuhröffnung für die Abfuhr von teilvergastem kohlenstoffhaltigen Feststoff und einer Gas-Abfuhröffnung für Pyrolysegas, eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Oxidationszone, welche in thermischen Kontakt mit der Pyrolysezone steht, mit einer Gas-Zufuhröffnung in Verbindung mit der Gas-Abfuhröffnung der Pyrolysezone zur Zufuhr von Pyrolysegas aus der Pyrolysezone, einer Gas-Abfuhröffnung. Erfindungsgemäß ist die Oxidationszone zwischen der Pyrolysezone und der Schachtwand angeordnet.

Description

Schachtvergaser zum Betrieb bei einer unterstöchiometrischen Oxidation
Die Erfindung betrifft einen Schachtvergaser zur Erzeugung von Brenngas aus kohlenstoffhaltigem Feststoff, umfassend eine einen Schachtvergaserinnenraum umschließende Schachtwandung, eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Pyrolysezone mit einer Feststoff-Zufuhröffnung zur Zufuhr von kohlenstoffhaltigem Feststoff in den Schachtvergaser, einer Feststoff-Abfuhröffnung für die Abfuhr von teilvergastem kohlenstoffhaltigen Feststoff und einer Gas-Abfuhröffnung für Pyrolysegas, eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Oxidationszone, welche in thermischen Kontakt mit der Pyrolysezone steht, mit einer Gas-Zufuhröffnung in Verbindung mit der Gas- Abfuhröffnung der Pyrolysezone zur Zufuhr von Pyrolysegas aus der Pyrolysezone, einer Gas-Abfuhröffnung. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Brenngasen aus kohlenstoffhaltigem Feststoff. Schachtvergaser der vorbezeichneten Art dienen dazu, um aus kohlenstoffhaltigem Feststoff, beispielsweise aus biologischen Abfällen oder Pflanzenverschnitt in einer unverarbeiteten oder mechanisch aufbearbeiteten bzw. pelletierten Form ein brennbares Gas zu erzeugen. Dabei sind Schachtvergaser dieser Art grundsätzlich solcherart kons- truiert, dass der Feststoff unter Wärmeeinwirkung einer Pyrolysereaktion unterzogen wird, hierbei vergast und dieses Gas als Brenngas abgezogen wird.
Aus EP 1 865 046 A1 ist ein solcher Schachtvergaser und ein Vergasungsverfahren bekannt, bei dem das pyrolisierte Gas einer Oxidationszone zugeführt wird, um es dort teilweise zu verbrennen. Die Oxidationszone ist zentral im Schachtvergaser angeordnet. Diese Anordnung und Verfahrensführung hat den Vorteil, dass in der Oxidationszone aus dem Pyrolysegas Temperatur erzeugt wird und diese Temperatur in effizienter Weise in die Pyrolysezone zur Betreibung der dortigen Pyrolyse durch Wärmeleitung übertragen werden kann. Der Schachtvergaser dieser Bauweise ist daher in der Lage, ohne eine von außen durchgeführte Temperaturzufuhr eine effiziente Vergasung und Erzeugung von Brenngas zu erzielen.
Der Vergasung von biologischen Feststoffen kommt im Zuge der Energieerzeugung aus emeuerbaren Energiequellen eine wachsende Bedeutung zu. Diese zunehmende Bedeu- tung hat einen Bedarf an Schachtvergasern zur Folge, die in einer effizienten Weise große Mengen an Feststoff in kurzer Zeit vergasen können. Grundsätzlich lassen sich vorbekannte Prinzipien, so auch das aus EP 1 865 046 A, vorbekannte Prinzip der Vergasung und die hiermit zusammenhängende Konstruktion des Schachtvergasers skalieren, um hierdurch die Durchsatzmenge und die Menge an erzeugtem Gas pro Zeiteinheit zu erhöhen. Allerdings sind dieser Skalierung Grenzen gesetzt, da ab einer bestimmten Größe eine effiziente Vergasung des Feststoffs nicht mehr gewährleistet ist oder die zur Vergasung benötigten Teilprozesse, so beispielsweise die Pyrolyse und die Oxidation, nicht mehr über den gesamten Volumenbereich des Feststoffs und der Gasmengen auf einen idealen Wert oder auf einen idealen Wertebereich eingeregelt werden können. Eine beliebige Skalierung nach oben hat somit zur Folge, dass mangels Einregelung der idealen Betriebswerte die Effizienz des Schachtvergasers und des darin ablaufenden Vergasungsprozesses abnimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schachtvergaser und ein Vergasungs- verfahren bereitzustellen mit dem ein erhöhter Durchsatz an Feststoff ohne Effizienzver- lust oder zumindest unter geringerem Effizienzverlust im Vergasungsprozess erfolgen kann als dies bei vorbekannten Schachtvergasern und Vergasungsverfahren möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schachtvergaser der eingangs genann- ten Art gelöst, bei dem die Oxidationszone zwischen der Pyrolysezone und der Schachtwand angeordnet ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Schachtvergaser wird die vorbekannte Anordnung mit einer zentral im Schachtvergaser angeordneten Oxidationskammer und einer darum herum innerhalb des Schachtvergasers angeordneten ringförmigen Pyrolysezone umgekehrt und stattdessen die Pyrolysezone zentral im Schachtvergaser angeordnet und die Oxidationszone um diese Pyrolysezone herum angeordnet. Diese inverse Anordnung scheint auf den ersten Blick aus Effizienzgründen unvorteilhaft, da die gewünschte Wärmenutzung aus der Oxidationszone in die Pyrolysezone hinein nur bei einer zentral angeordne- ten, von der Pyrolysezone allseits umschlossenen Oxidationszone gewährleistet ist, wohingegen bei einer ringförmig um die Pyrolysezone angeordneten Oxidationszone diese eine große, wärmeabstrahlende Außenfläche aufweist, die nicht zur Erwärmung der Pyrolysezone genutzt wird. Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass durch die Anordnung der Oxidationszone zwischen Pyrolysezone und Schachtwand eine Konstruk- tion des Schachtvergasers ermöglicht wird, bei der die Durchsatzmenge des Feststoffs nicht alleinig durch Vergrößerung der Pyrolysezone erhöht werden kann, sondern durch Bereitstellung mehrerer Pyrolysezonen in dem Schachtvergaser. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht somit eine Skalierung durch Erhöhung der Anzahl an Pyrolysezonen und nicht durch alleinige Erhöhung der Größe der Pyrolysezone. Dies erlaubt es trotz erheblicher Steigerung der Durchsatzmenge an Feststoff eine effiziente Regelung des Schachtvergasers im idealen Betriebspunkt beizubehalten und folglich mit einer effizienten Prozessführung die erhöhte Menge an Feststoff zu vergasen. So können beispielsweise zwei oder mehr Pyrolysezonen in Form von längs im Schachtvergaser angeordneten und voneinander beabstandeten Rohren angeordnet sein, in welche von oben Fest- stoff eingefüllt wird, und aus dem Pyrolysegas gewonnen wird, welches dann durch radiale Öffnungen in den Rohren in die Oxidationszone eintritt, die durch den übrigen Schachtvergaserquerschnitt zwischen den Rohren und zwischen Rohren und Schachtvergaserwandung gebildet wird. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass der erfindungsgemäße Schachtvergaser jeweils mit einzelnen Öffnungen zur Feststoffzufuhr- und abfuhr zur Gaszufuhr- und abfuhr ausge- führt sein kann, es aber grundsätzlich vorteilhaft ist, mehrere solcher Öffnungen vorzusehen, um eine ideale Stoffführung innerhalb des Schachtvergasers sicherzustellen. Weiterhin ist grundsätzlich zu verstehen, dass die Prozesszonen, also Pyrolysezone, Oxidationszone und dergleichen, innerhalb des Schachtvergasers durch Wände voneinander getrennt sein können, ggf. aber auch in einen gemeinsamen, nicht durch Wände getrennten Raum, ausgebildet sein können, indem beispielsweise durch die Feststoffführung und Schwerkraft bzw. Schüttung bedingte Grenzen zwischen einem Gasraum und einem Feststoffraum ausgebildet sind und sich hierdurch funktionell unterschiedliche Zonen ausbilden.
Der Schachtvergaser weist dabei den grundsätzlichen Vorteil auf, dass die Führung und Förderung des Feststoffs innerhalb des Schachtvergasers ohne aktiv betriebene Fördermittel bewerkstelligt werden kann, indem der Feststoff schwerkraftbedingt im Schachtvergaser von oben nach unten durchrutscht und hierbei einer Vergasung unterzogen wird. Der Schachtvergaser kann weiterhin dabei mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft betrieben werden, indem entsprechende Öffnungen zur Frischluftzufuhr in die Oxidationszone vorgesehen sind. Die Frischluftzufuhr kann hierbei forciert werden durch ein aktives Abziehen des Brenngases aus dem Schachtvergaser und einen hieraus erzeugten Unterdruck im Schachtvergaserinnenraum.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird der erfindungsgemäße Schachtvergaser weitergebildet durch eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Reduktionszone mit einer Feststoff-Zufuhröffnung, welche in Verbindung mit der Feststoff- Abfuhröffnung der Pyrolysezone steht zur Zufuhr von teilvergastem kohlenstoffhaltigen Feststoff in die Reduktionszone, einer Feststoff-Abfuhröffnung für die Abfuhr von vergastem kohlenstoffhaltigen Feststoff aus dem Schachtvergaser, einer Gas-Zufuhröffnung, welche in Verbindung mit der Gas-Abfuhröffnung der Oxidationszone steht zur Zufuhr von teiloxidiertem Pyrolysegas aus der Oxidationszone in die Reduktionszone, und einer Gas-Abfuhröffnung zum Abzug von Brenngas aus dem Schachtvergaser.
Mit dieser Ausbildung wird der Schachtvergaser hinsichtlich der Effizienz und der Qualität des Brenngases weiter verbessert. Hierzu wird eine Reduktionszone bereitgestellt, in welche der teilvergaste Feststoff zugeführt wird, wobei die Reduktionszone vorzugsweise so gelagert ist, dass der Feststoff aus der Pyrolysezone unter alleiniger Schwerkraftein- Wirkung in die Reduktionszone gelangt und hierbei nicht die Oxidationszone durchquert. Der teilvergaste Feststoff kann dann in der Reduktionszone auf einem Rost gelagert werden, um dort einen Strömungswiderstand aufzubauen. Die Reduktionszone ist weiterhin solcherart angeordnet, dass sie in direkter Strömungsverbindung mit der Oxidati- onszone steht, so dass Brenngas, welches in der Oxidationszone teilweise oxidiert wird, auf direktem Weg und unter Umgehung der Pyrolysezone in die Reduktionszone gelan- gen kann. Dieses teiloxidierte Pyrolysegas wird dann in der Reduktionszone in chemischer Reaktion mit dem dort befindlichen teilvergastem Feststoff bzw. Reduktionskoks reduziert. Hierdurch wird das teiloxidierte Pyrolysegas einerseits hinsichtlich seines Brennwertes verbessert andererseits gereinigt und kann dann als qualitativ hochwertiges und von Verunreinigungen weitestgehend befreites Brenngas aus der Reduktionszone abgezogen werden.
Die Reduktionszone spielt bei der Steuerung des Vergasungsprozesses im Schachtvergaser eine mit entscheidende Rolle, unter anderem haben hier Einfluss die den Strömungsweg des teiloxidierten Pyroiysegases durch den Feststoffanteil in der Reduktions- zone bestimmende Höhe des Feststoffkuchens in der Reduktionszone als auch der hierfür zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt. Vorteilhaft ist es hierzu, wenn die Höhe des Feststoffes in der Reduktionszone während des laufenden Prozesses gesteuert werden kann, beispielsweise indem einerseits, wie nachfolgend anhand einer konstruktiven Ausführungsform näher ausgeführt, die Eintragshöhe verändert wird, andererseits indem beispielsweise durch Betätigung eines Schüttelrostes am unteren Ende der Reduktionszone die Austragsmenge von vollständig vergastem Feststoff gesteuert werden kann, indem der Schüttelrost betätigt wird und indem diese Betätigung intervallgesteuert und in ihrer Intensität verändert werden kann. Dabei ist bei einem Schachtvergaser mit einer Reduktionszone bevorzugt weiter vorgesehen, dass die Reduktionszone in Schwerkraftrichtung unterhalb der Pyrolysezone angeordnet ist zur schwerkraftbedingten Zufuhr von Feststoff aus der Pyrolysezone in die Reduktionszone. Mit dieser Ausführungsform wird ein robuster und zugleich wirtschaftlicher Betrieb des erfindungsgemäßen Schachtvergasers ermöglicht. Unter einer schwerkraftbedingten oder alleinig durch Schwerkraft stattfindenden Materialzufuhr oder einem entsprechenden Materialtransport ist hierbei im Sinne dieser Beschreibung und der Ansprüche allgemein zu verstehen, dass das Material schwerkraftbedingt bzw. alleinig schwerkraftbedingt von einer Zone in die andere Zone rutscht und sich innerhalb der jeweiligen Zonen auch entsprechend schwerkraftbedingt bewegt. Dieses Förderprinzip vermeidet die Notwen- digkeit von Fördervorrichtungen. Es schließt aber nicht aus, dass Wandungsteile oder Einbauten in oder zwischen diesen jeweiligen Zonen bewegt werden, beispielsweise rotiert oder gerüttelt werden, um hierdurch Anhaftungen an diesen Wandungen zu verhindern und folglich den schwerkraftbedingten Materialfluss aufrecht zu erhalten bzw. zu unterstützen. Ebenfalls von dieser Art von Materialfluss nicht ausgeschlossen sind Einbauten, die der Homogenisierung oder Durchmischung des Fördergutes dienen, um hierdurch Klemmwirkungen, Verstopfungen oder Verkeilungen des Fördergutes aufzulösen, die der schwerkraftbedingten Förderung entgegenstehen würden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwei oder mehr Pyrolysezonen beabstandet voneinander innerhalb des Schachtvergaserinnen- raums angeordnet sind und eine oder mehrere Oxidationszonen zwischen den zwei oder mehreren Pyrolysezonen und zwischen den Pyrolysezonen und der Schachtwandung angeordnet sind.
Mit dieser Ausführungsform wird eine besonders vorteilhafte Gestaltung des Schachtvergasers vorgeschlagen, die zuvor bereits als eine der vorteilhaften Möglichkeiten erläutert wurde. Hierbei sind mehrere Pyrolysezonen beabstandet voneinander im Schachtverga- serinnenraum angeordnet und werden separat aus einzelnen oder einer gemeinsamen Zufördereinrichtung mit Feststoff beliefert. Rund um diese Pyrolysezonen ist eine Oxidationszone ausgebildet, die sich zwischen den jeweiligen Pyrolysezonen und zwischen den Pyrolysezonen und der Schachtvergaserwandung erstrecken. Diese Oxidationszone kann auch in mehrere Oxidationszonen unterteilt sein, wobei diese Unterteilung tatsächlich konstruktiv durch entsprechende Trennwände ausgeführt sein kann oder diese Unterteilung in regelungstechnischer Systematik ohne tatsächliche konstruktive Trennelemente ausgeführt sein kann, beispielsweise indem in der Oxidationszone mehrere Temperatursensoren verteilt angeordnet sind, welche die Temperatur in unterschiedlichen Oxidationsteilzonen erfassen und deren Signal dann jeweils zur Steuerung von Temperatur beeinflussenden Parametern in einer oder mehreren bestimmten Pyrolyse- zonen und/oder einer oder mehreren Oxidationszonen herangezogen werden, nicht jedoch zur Steuerung von Parametern, die in allen Oxidationsteilzonen bzw. Pyrolysezonen eingestellt werden.
Der erfindungsgemäße Schachtvergaser kann weiter fortgebildet werden durch eine Pyrolysegasführung, welche ausgebildet ist, um das in der Pyrolysezone erzeugte Pyro- lysegas aus der Pyrolysezone herauszuführen, beabstandet zur Pyrolysezone nach oben zu führen und in den in Schwerkraftrichtung oberen Teil der Oxidationszone mündet. Mit dieser Fortbildung wird das Pyrolysegas solcherart geführt, dass es aufgrund seiner Beabstandung zur Pyrolysezone den thermischen Kontakt zwischen Oxidationszone und Pyrolysezone nicht beeinträchtigt und folglich ein Schachtvergaser bereitgestellt, der eine hochwirksame Wärmeübertragung aus der Oxidationszone in die Pyrolysezone aufweist. Die Pyrolysegasführung kann durch ein oder mehrere Rohre oder Kanäle oder dergleichen realisiert sein, welche in der entsprechenden Weise verlaufen. Dabei ist grundsätzlich davon auszugehen, dass das Pyrolysegas an einem in Schwerkraftrichtung unten in Bezug auf die Pyrolysezone liegenden Bereich aus der Pyrolysezone abgezogen wird und dann innerhalb des Schachtvergasers wieder entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben geführt werden muss, um die Oxidationszone wiederum in Schwerkraftrichtung von oben nach unten zu durchlaufen. Grundsätzlich kann die Pyrolysegasführung auch allerdings alternativ hierzu solcherart ausgeführt werden, dass die Oxidationszone entgegen der Schwerkraftrichtung durchströmt wird und das heiße, aus der Oxidationszone austretende Gas dann von oben nach unten geführt und in eine Reduktionszone, sofern vorhanden eingeleitet wird. In diesem Fall kann das Pyrolysegas aus der Pyrolysezone ohne längere Führung abgezogen und in die Oxidationszone auf gleicher Höhe eingeleitet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Feststoff- Abfuhröffnung der Pyrolysezone vertikal beweglich in dem Schachtvergaser geführt und in zumindest zwei Positionen innerhalb des Schachtvergasers positioniert werden kann, die eine unterschiedliche Höhe aufweisen.
Durch diese konstruktive Ausgestaltung wird es möglich, dass die Höhe, in der der teilvergaste Feststoff aus der Pyrolysezone austritt und in eine möglicherweise vorgesehene darunterliegende Reduktionszone eintritt, variabel gestaltet werden kann. Hierdurch kann die Höhe der Feststoff menge in der Reduktionszone gesteuert werden und diese Höhe hat aufgrund des damit verbundenen Gasweges durch die Reduktionszone und den damit verbundenen Strömungswiderstand einen Einfluss auf die gesamte Prozessführung in dem erfindungsgemäßen Schachtvergaser. Die vertikale Beweglichkeit der Fest- stoff-Abfuhröffnung kann dabei beispielsweise solcherart realisiert sein, dass diese Feststoff-Abfuhröffnung an einem unteren Ende eines Rohres oder Schachtes ausgebil- det ist und dieses Rohr bzw. dieser Schacht vertikal verschieblich im Schachtvergaser angeordnet sind. Noch weiter ist es bevorzugt, dass die Feststoff-Zufuhröffnung der Pyrolysezone vertikal beweglich in dem Schachtvergaser geführt und in zumindest zwei Positionen innerhalb des Schachtvergasers positioniert werden kann, die eine unterschiedliche Höhe aufwei- sen.
Mit dieser Fortbildungsform wird es ermöglicht, dass der Feststoff auf unterschiedlichen Höhen in die Pyrolysezone eingeführt wird, wodurch die Feststoff menge und die Höhe des Feststoffvolumens in der Pyrolysezone gesteuert werden kann. Hierdurch kann wiederum ein für die Prozessführung innerhalb des Schachtvergasers wesentlicher Parameter beeinflusst werden, um die Teilvergasung in der Pyrolysezone und damit die gesamte Effizienz des Schachtvergasers optimal zu steuern.
Eine konstruktive Umsetzung dieses Prinzips sieht beispielsweise vor, dass der Feststoff der Pyrolysezone über ein Rohr oder einen Kanal zugeführt wird, der den Feststoff an seinem unteren Ende in die Pyrolysezone zuführt und dieses Rohr bzw. dieser Kanal vertikal beweglich im Schachtvergaser angeordnet ist.
Dabei ist es in Kombination der beiden zuvor erläuterten bevorzugten Ausführungsfor- men weiter besonders bevorzugt, wenn die Feststoff-Zufuhröffnung der Pyrolysezone eine axiale Öffnung eines Feststoffzufuhrrohres umfasst, das innerhalb eines Pyrolyserohres angeordnet ist, und die Feststoff-Abfuhröffnung der Pyrolysezone eine axiale Öffnung des Pyrolyserohres umfasst. Bei dieser Ausgestaltung wird eine Rohr- bzw. Kanalausgestaltung für die Feststoffzufuhr und die Pyrolysezone gewählt, bei der ein Feststoffzufuhrrohr mit einer unteren axialen Öffnung innerhalb eines Pyrolyserohres geführt ist und dieses Pyrolyserohr wiederum eine untere axiale Öffnung aufweist, die in Schwerkraftrichtung unterhalb der Öffnung des Feststoffzufuhrrohrs liegt. Hierdurch wird zwischen dem unteren Ende des Feststoffzufuhrrohres und dem unteren Ende des Pyrolyserohres die Pyrolysezone im Pyrolyserohr ausgebildet. Durch vertikale Verschie- bung des Feststoffzufuhrrohres kann diese Pyrolysezone in ihrer Höhe verändert werden, so kann durch Anheben des Feststoffzufuhrrohres die Höhe der Pyrolysezone erhöht werden. Durch vertikale Verschiebung von Pyrolyserohr und Feststoffzufuhrrohr gemeinsam kann bei Erhalt der Höhe der Pyrolysezone die Austrittshöhe des teilvergasten Feststoffes aus der Pyrolysezone verändert werden und hierdurch die Höhe eines Fest- stoffvolumens in einer unter der Pyrolysezone angeordneten Reduktionszone verändert werden. Weiterhin kann bei feststehendem Feststoffzufuhrrohr die Höhe von Pyrolysezo- ne und Reduktionszone im umgekehrten Verhältnis zueinander verändert werden, wodurch eine Verlagerung des Vergasungsprozesses aus der Pyrolysezone in die Reduktionszone und umgekehrt in einem entsprechenden Verhältnis realisiert werden kann, um dadurch auf ein individuelles Vergasungsverhalten von unterschiedlichen Feststoffen zu reagieren.
Der erfindungsgemäße Schachtvergaser oder der Schachtvergaser der eingangs genannten Art kann zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Problematik weiter fortgebildet werden durch einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur in der Oxidationszone, eine Luftmengenzufuhrvorrichtung zur Erhöhung und/oder Absenkung der Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas zur Oxidationszone, und eine mit dem Temperatursensor und der eine Luftmengenzufuhrvorrichtung signaltechnisch gekoppelte Regelungsvorrichtung, die ausgebildet ist, um eine unterstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone einzuregeln, indem die Luftmengenzufuhrvorrichtung in Abhängigkeit des Signals des Temperatursensors anhand einer in einer elektronischen Speichervorrichtung der Regelungsvorrichtung abgespeicherten Zuordnung angesteuert wird.
Mittels einer solchen Regelungsvorrichtung mit Temperatursensor und steuerbarer Luftmengenzufuhrvorrichtung kann der erfindungsgemäße Schachtvergaser auch bei großen Abmessungen von Pyrolysezone, Oxidationszone und ggf. Reduktionszone in einem idealen Betriebspunkt betrieben werden und hierdurch die Effizienz auch bei hochskalierten Schachtvergaserdimensionen aufrecht erhalten werden. Durch eine Steuerung der Luftmengenzufuhr wird unmittelbarer Einfluss auf die Verbrennung des Pyrolysegases in der Oxidationszone genommen. Dabei kann, sofern eine unterstöchiometrische Verbren- nung hier erfolgt, die Temperatur durch Erhöhung der Luftzufuhr erhöht und durch Absenkung der Luftzufuhr verringert werden, da hier in entsprechender Weise durch mehr oder weniger Sauerstoff eine intensivere oder weiter gedrosselte Verbrennung stattfindet. Die Luftmengenzufuhrvorrichtung kann hierbei durch ein oder mehrere Stellventile zur Freigabe oder Drosselung der Luftzufuhrkanäle in die Oxidationszone umgesetzt werden, im einfachsten Falle durch entsprechende Schieber- oder Klappenventile, die eine robuste Ausführung und zuverlässige Funktion ermöglichen. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass durch Bereitstellung von mehr als einem Temperatursensor auch eine präzisere Überwachung der Prozessführung in dem Schachtvergaser ermöglicht wird. Dabei kann der Temperatursensor primär in der Oxidationszone selbst angeordnet sein, um die dortige Temperatur zu erfassen. In anderen Ausführungsformen kann alternativ oder auch kumulativ hierzu ein oder mehrere Temperatursensoren in anderen Bereichen des Schachtvergasers vorgesehen sein, beispielsweise in der Pyrolysezone oder in einer Reduktionszone, um die dortige Temperatur zu messen und hierauf auf die Temperatur in der Oxidationszone rückzuschließen. Auch eine solche Ausführungsform ist im Sinne der Erfindung als ein Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur in der Oxidations- zone zu verstehen.
Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Regelungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Luftmengenzufuhrvorrichtung anhand der abgespeicherten Zuordnung solcherart anzusteuern, dass die Luftzufuhr erhöht wird, wenn das Signal eine unterhalb einer vorbes- timmten Sollwerttemperatur liegende Temperatur ergibt, und die Luftzufuhr abgesenkt wird, wenn das Signal eine oberhalb einer vorbestimmten Sollwerttemperatur liegende Temperatur ergibt.
Mit diesem Regelverhalten der Regelungsvorrichtung kann die Verbrennung in der Oxi- dationszone anhand der Temperatur auf ein vorbestimmtes Verbrennungsverhältnis eingeregelt werden, welches unterstöchiometrisch abläuft. Die Regelungsvorrichtung und darin abgespeicherte Zuordnung bedient sich dabei des Prinzips, dass bei einer unter- stöchiometrischen Verbrennung eine Temperaturerhöhung erzielt werden kann, wenn mehr Luft zugeführt wird, da sich die Verbrennung in diesem Fall dem stöchiometrischen Idealverhältnis annähert und umgekehrt die Temperatur reduziert werden kann, wenn die Luftzufuhr gedrosselt und demzufolge die Verbrennung aufgrund eines Überschusses an Brenngas vermindert abläuft.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit der erfindungsgemäßen Rege- lungsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Regelungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Sollwerttemperatur in regelmäßigen Zeitabständen um einen vorbestimmten Betrag zu verändern und anhand des Regelverhaltens zur Erreichung der veränderten Sollwerttemperatur festzustellen, ob eine unter- oder überstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone stattfindet, und die Luftzufuhr dann in Abhängigkeit dieser Feststellung neu solcherart festzusetzen, dass eine unterstöchiometrische Verbrennung eingeregelt wird, insbesondere indem: die Sollwerttemperatur wieder um den vorbestimmten Betrag zurück auf die vor der Veränderung bestehende Sollwerttemperatur zu setzen, wenn anhand des Regelverhaltens eine unterstöchiometrische Verbrennung festgestellt wurde, oder die Luftzufuhr verringert wird, bis die veränderte Sollwerttemperatur erreicht wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine überstöchiometrische Verbrennung festgestellt wurde. Mit dieser Ausgestaltung wird eine spezifische Problematik gelöst, die darin besteht, dass eine bestimmte Temperatur sowohl bei einer unterstöchiometrischen Verbrennung als auch bei einer überstöchiometrischen Verbrennung in der Oxidationszone auftreten kann. In beiden Fällen liegt die Temperatur unterhalb der Verbrennungstemperatur, die bei einer stöchiometrischen Verbrennung erzielt wird. Die Temperatur liegt jedoch in einem Fall links und im anderen Fall rechts vom Maximum einer Kurve, bei der die Temperatur über das Verbrennungsverhältnis aufgetragen ist und das Maximum im stöchiometrischen Verbrennungszustand liegt. Durch die erfindungsgemäße Veränderung der Sollwerttemperatur wird die Regelungsvorrichtung zu einem bestimmten, periodischen Re- gelvorgang gezwungen. Durch die Veränderung der Sollwerttemperatur erfolgt dabei ein Regelvorgang, der sich beispielsweise an einem Regelverhalten orientiert, welches im unterstöchiometrischen Verbrennungsbereich zu erwarten wäre. So würde beispielsweise bei einer Absenkung der Sollwerttemperatur eine zu hohe Temperatur festgestellt und demzufolge die Luftzufuhr reduziert, um die Solltemperatur einzustellen. Die Regelungs- Vorrichtung kann dann anhand der Temperaturreaktion in Folge des Regelungsvorgangs feststellen, ob eine unter- oder überstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone stattfindet. Sinkt die Temperatur in Reaktion auf eine Drosselung der Luftzufuhr, so liegt ein unterstöchiometrisches Verbrennungsverhältnis vor. Steigt hingegen die Temperatur in Reaktion auf eine Drosselung der Luftzufuhr, so liegt eine überstöchiometrische Ver- brennung vor und der Verbrennungszustand nähert sich der stöchiometrischen Verbrennung an.
In Reaktion auf die Feststellung, kann diese Regelungsvorrichtung dann einen Korrekturregelvorgang einleiten, der dazu führt, dass eine unterstöchiometrische Verbrennung beibehalten bzw. eingestellt wird. Im ersten Fall ist hierzu ausschließlich die Rückstellung der Temperatur auf den ursprünglichen, vor der Veränderung herrschenden Sollwert notwendig, um wiederum den angestrebten idealen unterstöchiometrischen Verbrennungszustand zu erzielen. Im zweiten Fall ist eine„nach Iinks"-Regelung mit fortwährender Absenkung der Luftzufuhr notwendig, bis das Temperaturmaximum durchlaufen und die Sollwerttemperatur erreicht wird. Erst, nachdem die Sollwerttemperatur erreicht wurde, kann ein normales Regelverhalten mit Erhöhung und Drosselung der Luftzufuhr wieder eingestellt werden und hiernach die Sollwerttemperatur wieder auf den ursprünglichen, vor der Veränderung herrschenden Wert, zurück gesetzt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieser vorgenannten Regelungsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Regelungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Sollwerttem- peratur in regelmäßigen Zeitabständen um einen vorbestimmten Betrag zu verringern und eine unterstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone festzustellen, wenn bei Erhöhung der Luftzufuhr die Ist-Temperatur ansteigt, oder eine überstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone festzustellen, wenn bei Erhöhung der Luftzufuhr die Ist-Temperatur absinkt und die Regelungsvorrichtung weiter ausgebildet ist um die Luftzufuhr dann in Abhängigkeit dieser Feststellung neu solcherart festzusetzen, dass eine unterstöchiometrische Verbrennung eingeregelt wird, indem: die Sollwerttemperatur wieder um den vorbestimmten Betrag erhöht wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine unterstöchiometrische Verbrennung festgestellt wurde, oder die Luftzufuhr verringert wird, bis die veränderte Sollwerttemperatur erreicht wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine überstöchiometrische Verbrennung festgestellt wurde.
Mit dieser Fortbildungsform wird eine spezifische, unterstöchiometrische Verbrennung eingestellt und in regelmäßigen Abständen durch Absenken der Sollwerttemperatur auf den gewünschten Idealwert überprüft, ob die unterstöchiometrische Verbrennung beibehalten wird und ggf. hierzu in der zuvorstehenden Weise nachkorrigiert.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung von Brenngas aus kohlenstoffhaltigem Feststoff, mit den Schritten: Zufuhr von kohlenstoffhaltigem Feststoff in eine in einem Schachtvergaserinnenraum angeordnete Pyroiysezone, Zufuhr von Pyrolysegas aus der Pyrolysezone in eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Oxidationszone, bei dem das Pyrolysegas aus der Pyrolysezone nach radial auswärts in die Oxidationszone zugeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine vorteilhafte Gasführung innerhalb des Schachtvergasers aus, die eine leichte Skalierbarkeit des Verfahrens auf große Durchsatzvolumina ermöglicht. Es kann bevorzugt mit einem Schachtvergaser der zuvor beschriebenen Weise ausgeführt werden. Das Verfahren kann fortgebildet werden durch die Schritte: Zufuhr von teilvergastem kohlenstoffhaltigen Feststoff aus der Pyrolysezone in eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Reduktionszone, insbesondere unter Umgehung der Oxidationszone, Zufuhr von Pyrolysegas aus der Oxidationszone in die Reduktionszone, und Abzug von Brenngas aus der Reduktionszone. Mit dieser bevorzugten Ausführungsform wird eine qualitative Verbesserung des Brenngases bei gleichzeitiger Erhöhung des Brennwertes durch Reduktion in teilvergasten Feststoff erzielt, aus dem das Pyrolysegas in der Oxidationszone teiloxidiert worden ist. Gemäß einer weiteren Fortbildung des Verfahrens sind die Schritte vorgesehen: Erfassen der Temperatur in der Oxidationszone mittels eines Temperatursensors, Erhöhen und/oder Absenken der Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas zur Oxidationszone mittels einer Luftmengenzufuhrvorrichtung, und Einregeln einer unterstöchiometrischen Verbrennung in der Oxidationszone mittels einer mit dem Temperatursensor und der Luft- mengenzufuhrvorrichtung signaltechnisch gekoppelten Regelungsvorrichtung, indem die Luftmengenzufuhr in Abhängigkeit des Signals des Temperatursensors anhand einer in einer elektronischen Speichervorrichtung der Regelungsvorrichtung abgespeicherten Zuordnung gesteuert wird. Mit dieser Fortbildung wird eine besonders effiziente Regelung vorgeschlagen, welche in der Lage ist, auch bei großen Durchsatzvolumina einen idealen Betriebspunkt innerhalb eines Schachtvergasers einzustellen und beizubehalten.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn erfindungsgemäß weiterhin die Schritte ausge- führt werden: Verändern der Sollwerttemperatur in regelmäßigen Zeitabständen um einen vorbestimmten Betrag, Feststellen anhand des Regelverhaltens zur Erreichung der veränderten Sollwerttemperatur, ob eine unter- oder überstochiometrische Verbrennung in der Oxidationszone stattfindet, und Festsetzen der Luftzufuhr in Abhängigkeit dieser Feststellung solcherart, dass eine unterstöchiometrische Verbrennung eingeregelt wird, insbesondere indem: die Sollwerttemperatur wieder um den vorbestimmten Betrag zurück auf die vor der Veränderung bestehende Sollwerttemperatur gesetzt wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine unterstöchiometrische Verbrennung festgestellt wurde, oder die Luftzufuhr verringert wird, bis die veränderte Sollwerttemperatur erreicht wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine überstochiometrische Verbrennung festgestellt wurde.
Mit dieser Fortbildung wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches berücksichtigt, dass eine Temperatur sowohl bei unter- als auch bei überstöchiometrischer Verbrennung in der Oxidationszone auftreten können und demzufolge ein Regelungsmechanismus vorgeschlagen, der in regelmäßigen Zeitabständen durch Verändern der Sollwerttemperatur, insbesondere Absenken der Sollwerttemperatur überprüft, ob ein unterstöchiomet- risches Verbrennungsverhältnis vorliegt und ggf. eine Korrektur hierzu in der zuvor beschriebenen Weise durchführt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische, längsgeschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schachtvergasers,
Figur 2 einen Querschnitt entlang A-A in Fig. 1 , und Figur 3 einen Querschnitt gemäß Fig. 2 durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schachtvergasers.
Der Schachtvergaser gemäß Fig. 1 und 2 wird durch eine thermisch isolierte Schachtwandung 11 , 12 seitlich und oberhalb umschlossen und ist im Querschnitt kreisförmig ausgebildet. Durch die obere stirnseitige Schachtwandung 11 erstreckt sich eine Doppel- rohranordnung 20. Diese Doppelrohranordnung 20 umfasst ein innenliegendes Feststoffzufuhrrohr 21 , welches an seinem oberen Ende mit einer quer zur Längsachse des Schachtvergasers laufenden Schneckenfördereinrichtung 30 verbunden ist. Über die Schneckenfördereinrichtung 30 kann Feststoff von oben in das Feststoffzufuhrrohr 21 zugeführt werden und fällt in dem Feststoffzufuhrrohr nach unten.
Das Feststoffzufuhrrohr 21 ist innerhalb eines Pyrolyserohres 22 angeordnet. Das Pyrolyserohr erstreckt sich weiter in den Schachtvergaserinnenraum als das Feststoffzufuhrrohr 21 , wodurch die untere, stirnseitige Öffnung 21a des Feststoffzufuhrrohres innerhalb des Pyrolyserohres zu liegen kommt. Feststoff, der aus dieser unteren Öffnung 21 a austritt, füllt die zwischen der Austrittsöffnung 21 a des Feststoffzufuhrrohres 21 und einer am unteren Ende des Pyrolyserohres 22 ausgebildete Pyrolyserohröffnung 22a liegende Pyrolysezone 23 aus.
Im oberen Bereich des Pyrolyserohres, jedoch innerhalb des Schachtvergasers sind radiale Öffnungen 24 im Pyrolyserohr angeordnet. Diese dienen zum Übertritt von Pyrolysegas aus der Pyrolysezone 23 in eine Oxidationszone 43. Die Oxidationszone 43 ist ringförmig um das Pyrolyserohr angeordnet und wird außen durch die Schachtvergaser- wandung 12 begrenzt. Die Oxidationszone erstreckt sich über die gesamte Länge des innerhalb des Schachtvergasers liegenden Pyrolyserohres 22.
Vier Luftzufuhrleitungen 41 a-d erstrecken sich aus der Umgebung in die Oxidationszone und führen sauerstoffhaltige Luft in die Oxidationszone zu. Jede der vier Frischluftzufuhrleitungen 41 a-d sind an ihrem außenliegenden Ende mit einem steuerbaren Drosselventil 42 a - d versehen, mittels welchem die Luftzufuhrmenge durch das jeweilige Luftzuführrohr reduziert oder erhöht werden kann. Aus der Pyrolyserohröffnung 22a tritt nach unten teilvergaster Feststoff aus und bildet einen Reduktionskokskegel 53. Der Reduktionskokskegel 53 wird seitlich von einem innerhalb des Schachtvergasers angeordneten Blechtrichter 13 begrenzt, weitet sich unterhalb des Blechtrichters 13 wieder auf und mündet schließlich wiederum in einen unteren Austragstrichter 14 in eine Austragsöffnung 14a, die in einer Schneckenförder- Vorrichtung 60 mündet. Mittels der Schneckenfördervorrichtung 60 kann Asche aus dem Schachtvergaser ausgetragen werden. Die Menge dieses Ascheaustrags kann durch Regeln der Drehzahl der Schneckenfördervorrichtung eingestellt werden.
Im Bereich zwischen Außenwandung 12 und dem Reduktionszonentrichter 13 ist ein umlaufender Hohlraum 55 angeordnet. Aus diesem Hohlraum 55 kann mittels einer Abzugsöffnung 56 Brenngas aus der Reduktionszone nach außen durch die Vergaserschachtwandung 12 abgezogen werden.
Das Absaugen des Brenngases durch die Abzugssöffnung 56 ist die einzige Gastrans- portbewegung, die am Schachtvergaser aktiv erfolgt. Durch den hierdurch erzielten Unterdruck in der Reduktionszone 53 wird das teiloxidierte Pyrolysegas aus der Oxidationszone 43 in die Reduktionszone gesaugt und darüberhinaus durch den wiederum damit erzielten Unterdruck in der Oxidationszone 43 das Pyrolysegas aus der Pyrolysezone 23 durch den Ringraum zwischen Feststoffzufuhrrohr und Pyrolyserohr zu den radialen Öffnungen 24 im Pyrolyserohr gesaugt und von dort aus in die Oxidationszone eingezogen. Ebenfalls durch den durch den Abzug des Brenngases erzeugten Unterdruck in der Oxidationszone wird Frischluft durch die Frischluftzufuhrleitungen 41 a-d in die Oxidationszone gesaugt, wobei diese Frischluftzufuhr durch die Drosselvorrichtungen 42 a - d gesteuert werden kann. Ein Temperatursensor 45 a, b ist beidseits des Pyrolyserohres in der Oxidationszone angeordnet und erfasst die Temperatur in der Oxidationszone. Der Temperatursensor 45a, b ist mit einer Regelungsvorrichtung verbunden, welche die Drosselventile 42 a - d ansteuert. Stellt die Regelungsvorrichtung eine zu niedrige Sollwerttemperatur fest, so wird die Luftzufuhr erhöht und stellt die Regelungsvorrichtung eine zu hohe Temperatur fest, so wird die Luftzufuhr abgesenkt. In regelmäßigen Abständen wird die Sollwerttemperatur abgesenkt und das Regelungsverhalten beobachtet. Wird in Folge der Sollwerttemperaturabsenkung durch eine Regelverhalten mit Reduktion der Luftzufuhr auch eine Absenkung der Ist-Temperatur erreicht, so stellt die Regelungsvorrichtung ein gewünscht unterstöchiometrisches Verbrennungsverhältnis in der Oxidationszone fest und geht daraufhin auf die ursprüngliche Sollwerttemperatur zurück. Stellt die Regelungsvorrichtung hingegen fest, dass die Ist-Temperatur in der Oxidationszone in Folge des Regelungsverhaltens nach Absenken der Sollwerttemperatur ansteigt, so stellt sie ein überstö- chiometrisches Verbrennungsverhältnis fest und führt eine Korrekturregelung durch eine Nach-Links-Regelung durch, bei der unter laufender Absenkung der Luftzufuhr das Temperaturmaximum beim stöchiometrischen Verbrennungsverhältnis durchlaufen wird und dann unter weiterer Absenkung der Luftzufuhr im normalen Regelverhalten im unter- stöchiometrischen Bereich die Sollwerttempertur eingeregelt wird. Nach Erreichen der Sollwerttemperatur wird dann auch in diesem Fall die ursprüngliche Temperatur wieder eingestellt. Dieser Kontrollvorgang wird in regelmäßigen Zeitabständen von zwei Stunden wiederholt.
Sowohl das Feststoffzufuhrrohr 21 als auch das Pyrolyserohr 22 sind höhenverstellbar. Durch Anheben des Pyrolyserohres kann die Reduktionszone 53 vergrößert werden unter gleichzeitiger entsprechender Verkleinerung der Pyrolysezone 23. Wird das Feststoffzufuhrrohr bei feststehendem Pyrolyserohr angehoben, so wird lediglich die Pyrolysezone vergrößert. Werden Feststoffzufuhrrohr und Pyrolyserohr zugleich angehoben, so wird die Reduktionszone 53 unter Beibehaltung der Größe der Pyrolysezone 23 vergrößert. In entsprechender Weise kann durch umgekehrtes Einschieben der beiden Rohre 21 , 22 die Pyrolysezone und/oder Reduktionszone verkleinert werden.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass anstelle einer einzigen Pyrolysezone 23 mehrere Pyrolysezonen 123 a, b, c, d in einem einzigen Schachtvergaser angeordnet sind. Diese mehreren Pyrolysezonen 123 a - d werden durch entsprechend mehrere Pyrolyserohre 122 a - d mit jeweils darin angeordnetem Feststoffzufuhrrohr 121 a-d definiert. Jedes der Feststoffzufuhrrohre 121 a-d ist dabei mit zwei Feststoffzuführförderschnecken solcherart verbunden, dass eine Feststoffzufuhrschnecke jeweils zwei Feststoffzuführohre mit Feststoff versorgt. Eine Oxidationszone 143 a-e ist zwischen den einzelnen Pyrolysezonen und zwischen den Pyrolysezonen und der Schachtaußenwandung 112 angeordnet.
Weiterhin bildet sich unterhalb der Pyrolysezonen eine Reduktionszone, die durch mehrere ineinanderlaufende Kokskegel gebildet wird. Die Höhe dieser Kokskegel kann durch Anheben oder Absenken der Pyrolyserohre geregelt werden, wobei eine simultane oder separate Anhebung oder Absenkung der einzelnen Pyrolyserohre 121 a-c ausgeführt werden kann.
Der Schachtvergaser gemäß Figur 3 weist gegenüber dem Schachtvergaser gemäß Figur 1 kein unterschiedliches Wirkprinzip auf, kann jedoch aufgrund der Mehrzahl der Pyrolysezonen einen erheblich höheren Durchsatz an Feststoff bei einer effizienten Vergasung und demzufolge eine erheblich höhere Produktion an Brenngas erzielen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Schachtvergaser zur Erzeugung von Brenngas aus kohlenstoffhaltigem Feststoff, umfassend:
- Eine einen Schachtvergaserinnenraum umschließende Schachtwandung (12),
- Eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Pyrolysezone (23) mit o einer Feststoff-Zufuhröffnung (21 a) zur Zufuhr von kohlenstoffhaltigem Feststoff in den Schachtvergaser, o einer Feststoff-Abfuhröffnung (22a) für die Abfuhr von teilvergastem kohlenstoffhaltigen Feststoff, o einer Gas-Abfuhröffnung (24) für Pyrolysegas
- eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Oxidationszone (43), welche in thermischen Kontakt mit der Pyrolysezone steht, mit o einer Gas-Zufuhröffnung (41 a-d) in Verbindung mit der Gas-Abfuhröffnung der Pyrolysezone zur Zufuhr von Pyrolysegas aus der Pyrolysezone, o einer Gas-Abfuhröffnung (44), und dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationszone (43) zwischen der Pyrolysezone (23) und der Schachtwand angeordnet ist.
2. Schachtvergaser nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Reduktionszone (53) mit o einer Feststoff-Zufuhröffnung, welche in Verbindung mit der Feststoff- Abfuhröffnung der Pyrolysezone steht zur Zufuhr von teilvergastem kohlenstoffhaltigen Feststoff in die Reduktionszone, o einer Feststoff-Abfuhröffnung (14a) für die Abfuhr von vergastem kohlenstoffhaltigen Feststoff aus dem Schachtvergaser, o einer Gas-Zufuhröffnung (44), welche in Verbindung mit der Gas- Abfuhröfnung der Oxidationszone steht zur Zufuhr von teiloxidiertem Pyrolysegas aus der Oxidationszone in die Reduktionszone, und o einer Gas-Abfuhröffnung (56) zum Abzug von Brenngas aus dem Schachtvergaser,
Schachtvergaser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionszone (53) in Schwerkraftrichtung unterhalb der Pyrolysezone (23) angeordnet ist zur schwerkraftbedingten Zufuhr von Feststoff aus der Pyrolysezone in die Reduktionszone.
Schachtvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Pyrolysezonen (123 a-d) beabstandet voneinander innerhalb des Schachtvergaserinnenraums angeordnet sind und eine oder mehrere Oxidationszonen (143 a-e) zwischen den zwei oder mehreren Pyrolysezonen und zwischen den Pyrolysezonen und der Schachtwandung angeordnet sind.
Schachtvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pyrolysegasführung, welche ausgebildet ist, um das in der Pyrolysezone erzeugte Pyrolysegas aus der Pyrolysezone herauszuführen, beabstandet zur Pyrolysezone nach oben zu führen und in den in Schwerkraftrichtung oberen Teil der Oxidationszone mündet.
Schachtvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Abfuhröffnung (22a) der Pyrolysezone vertikal beweglich in dem Schachtvergaser geführt und in zumindest zwei Positionen innerhalb des Schachtvergasers positioniert werden kann, die eine unterschiedliche Höhe aufweisen.
7. Schachtvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zufuhroffnung (21a) der Pyrolysezone vertikal beweglich in dem Schachtvergaser geführt und in zumindest zwei Positionen innerhalb des Schachtvergasers positioniert werden kann, die eine unterschiedliche Höhe aufweisen.
Schachtvergaser nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zufuhröffnung der Pyrolysezone eine axiale Öffnung (21a) eines Feststoffzufuhrrohres (21 ) umfasst, das innerhalb eines Pyrolyserohres (22) angeordnet ist, und die Feststoff-Abfuhröffnung der Pyrolysezone eine axiale Öffnung (22a) des Pyrolyserohres (22) umfasst.
Schachtvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
Einen Temperatursensor (45 a,b) zur Erfassung der Temperatur in der Oxi- dationszone, eine Luftmengenzufuhrvorrichtung (41 a-d, 42 a-d) zur Erhöhung und/oder Absenkung der Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas zur Oxidationszone, und eine mit dem Temperatursensor und der Luftmengenzufuhrvorrichtung signaltechnisch gekoppelte Regelungsvorrichtung, die ausgebildet ist, um eine unterstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone (43) einzuregeln, indem die Luftmengenzufuhrvorrichtung (42 a-d) in Abhängigkeit des Signals des Temperatursensors anhand einer in einer elektronischen Speichervorrichtung der Regelungsvorrichtung abgespeicherten Zuordnung angesteuert wird.
Schachtvergaser nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Luftmengenzufuhrvorrichtung anhand der abgespeicherten Zuordnung solcherart anzusteuern, dass o die Luftzufuhr erhöht wird, wenn das Signal eine unterhalb einer vorbestimmten Sollwerttemperatur liegende Temperatur ergibt, und o die Luftzufuhr abgesenkt wird, wenn die das Signal eine oberhalb einer vorbestimmten Sollwerttemperatur liegende Temperatur ergibt.
11. Schachtvergaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsvorrichtung ausgebildet ist, um - die Sollwerttemperatur in regelmäßigen Zeitabständen um einen vorbestimmten Betrag zu verändern und anhand des Regelverhaltens zur Erreichung der veränderten Sollwerttemperatur festzustellen, ob eine unter- oder überstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone stattfindet, und - die Luftzufuhr dann in Abhängigkeit dieser Feststellung neu solcherart festzusetzen, dass eine unterstöchiometrische Verbrennung eingeregelt wird, insbesondere indem: o die Sollwerttemperatur wieder um den vorbestimmten Betrag zurück auf die vor der Veränderung bestehende Sollwerttemperatur zu set- zen, wenn anhand des Regelverhaltens eine unterstöchiometrische
Verbrennung festgestellt wurde, oder o die Luftzufuhr verringert wird, bis die veränderte Sollwerttemperatur erreicht wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine überstöchiometrische Verbrennung festgestellt wurde. 2. Schachtvergaser nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Sollwerttemperatur in regelmäßigen Zeitabständen um einen vorbestimmten Betrag zu verringern und o eine unterstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone fest- zustellen, wenn bei Erhöhung der Luftzufuhr die Ist-Temperatur ansteigt, oder o eine überstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone festzustellen, wenn bei Erhöhung der Luftzufuhr die Ist-Temperatur absinkt und die Regelungsvorrichtung weiter ausgebildet ist, um die Luftzufuhr dann in Abhängigkeit dieser Feststellung neu solcherart festzusetzen, dass eine unterstöchiometrische Verbrennung eingeregelt wird, indem: o die Sollwerttemperatur wieder um den vorbestimmten Betrag erhöht wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine unterstöchiometrische Verbrennung festgestellt wurde, oder o die Luftzufuhr verringert wird, bis die veränderte Sollwerttemperatur erreicht wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine überstöchiometrische Verbrennung festgestellt wurde.
Verfahren zur Erzeugung von Brenngas aus kohlenstoffhaltigem Feststoff, mit den Schritten:
Zufuhr von kohlenstoffhaltigem Feststoff in eine in einem Schachtvergaser- innenraum angeordnete Pyrolysezone,
Zufuhr von Pyrolysegas aus der Pyrolysezone in eine im Schachtvergaser- innenraum angeordnete Oxidationszone, dadurch gekennzeichnet, dass das Pyrolysegas aus der Pyrolysezone nach radial auswärts in die Oxidationszone zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Schritte
Zufuhr von teilvergastem kohlenstoffhaltigen Feststoff aus der Pyrolysezone in eine im Schachtvergaserinnenraum angeordnete Reduktionszone, insbesondere unter Umgehung der Oxidationszone,
Zufuhr von teiloxidiertem Pyrolysegas aus der Oxidationszone in die Reduktionszone, und
Abzug von Brenngas aus der Reduktionszone. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13-14, gekennzeichnet durch die Schritte:
Erfassen der Temperatur in der Oxidationszone mittels eines oder mehrerer Temperatursensors/en,
Erhöhen und/oder Absenken der Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas zur Oxidationszone mittels einer Luftmengenzufuhrvorrichtung, und
Einregeln einer unterstöchiometrischen Verbrennung in der Oxidationszone mittels einer mit dem Temperatursensor und der Luftmengenzufuhrvorrichtung signaltechnisch gekoppelten Regelungsvorrichtung, indem o die Luftmengenzufuhr in Abhängigkeit des Signals des Temperatursensors anhand einer in einer elektronischen Speichervorrichtung der Regelungsvorrichtung abgespeicherten Zuordnung gesteuert wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Schritte:
Verändern der Sollwerttemperatur in regelmäßigen Zeitabständen um einen vorbestimmten Betrag,
Feststellen anhand des Regelverhaltens zur Erreichung der veränderten Sollwerttemperatur, ob eine unter- oder überstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone stattfindet, und
Festsetzen der Luftzufuhr in Abhängigkeit dieser Feststellung solcherart, dass eine unterstöchiometrische Verbrennung eingeregelt wird, insbesondere indem: o die Sollwerttemperatur wieder um den vorbestimmten Betrag zurück auf die vor der Veränderung bestehende Sollwerttemperatur gesetzt wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine unterstöchiometrische Verbrennung festgestellt wurde, oder o die Luftzufuhr verringert wird, bis die veränderte Sollwerttemperatur erreicht wird, wenn anhand des Regelverhaltens eine überstöchiomet- rische Verbrennung festgestellt wurde.
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