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Dokumentenidentifikation DE19608826C2 26.03.1998
Titel Gleichstrom-Vergasungsreaktor
Anmelder Kuntschar, Walter, 34466 Wolfhagen, DE
Erfinder Kuntschar, Walter, 34466 Wolfhagen, DE
Vertreter Walther, Walther & Hinz, 34130 Kassel
DE-Anmeldedatum 07.03.1996
DE-Aktenzeichen 19608826
Offenlegungstag 11.09.1997
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.03.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.03.1998
IPC-Hauptklasse C10J 3/26

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Vergasungsreaktor zur Vergasung organischer, aschereicher und zur Schlackenbildung neigender Feststoffe.

Der bei der Abwasserreinigung in kommunalen oder industriellen Kläranlagen anfallende Klärschlamm ist in getrockneter Form ein organischer Feststoff mit einem hohen Brennwert. Beim Trocknen des Klärschlammes verfestigt sich dieser und bildet sogenannte Pellets. Diese Pellets können in einem Vergasungsreaktor verbrannt bzw. verglüht werden und geben dabei energiereiches Schwachgas ab, welches in einem Dieselmotor verbrannt werden kann. Mit der Abwärme dieses Dieselmotors wird weiterer Klärschlamm getrocknet, und ein an den Dieselmotor angeschlossener Generator wird zur Stromerzeugung genutzt.

Die bisher bekannten Vergasungsreaktoren können nur chargenweise betrieben werden, da die sich bildenden Schlacken durch die Rüttelroste oder andere Austragungsmechanismen nicht wirksam und gleichmäßig aus dem Brennraum ausgetragen werden können. Das heißt, daß der Reaktor mit einer Charge Pellets beladen und dann so lange betrieben werden kann, bis sämtliche Pellets ausgeglüht sind. Danach muß der Vergasungsvorgang beendet und die Schlacke aus dem Brennraum entfernt werden.

Beispielhaft seien an dieser Stelle die CH 225 316 und die DE 6 69 332 genannt. Aus beiden Druckschriften sind Vergaser bekannt, bei denen über einen Ringkanal Frischluft in den Bereich oberhalb der Oxidationszone geblasen wird, um die Vergasung zu Fördern. In beiden Fällen wird die Luft an der Glut und dem Rost vorbei in einen Produktgassammelraum geleitet, der zumindest teilweise unter dem Rost und teilweise neben dem Rost und der Vergasungskammer befindet und bis in den Bereich über dem Rost reicht. Oberhalb des Rostes ist dann die Produktgasleitung angeordnet, die das Produktgas aufnimmt. Diese Vergasungsreaktoren können nur chargenweise betrieben werden, da die Asche bzw. Schlacke regelmäßig entfernt werden muß.

Außerdem sei beispielhaft die Vergasungsanlage der Firma IMBERT Energietechnik beschrieben, die als Sauggasanlage ausgeführt ist und einen Festkraftstoffbehälter aufweist, der eine Feststoffvorratskammer aufweist, die sich nach unten hin verjüngt und die nach unten hin durch ein Rost begrenzt ist. Ein seitlich in die Feststoffvorratskammer führendes Luftrohr ermöglicht die Luftzufuhr in die Oxidationszone der Feststoffvorratskammer. Diese Feststoffvorratskammer ist innerhalb eines zylindrischen Reaktorbehälters angeordnet, der in seinem oberen Bereich eine Absaugöffnung zum Absaugen des Produktgases aufweist. Die IMBERT Vergasungsanlage arbeitet als Sauggasanlage, das heißt, an die im oberen Bereich des Reaktors integrierte Absaugöffnung wird ein Unterdruck angelegt, der das Produktgas aus dem Feststoffvorratsbehälter absaugt. Hierbei wird das Produktgas durch das Rost aus der Feststoffvorratskammer gesaugt und an der Außenwand der Feststoffvorratskammer vorbei in den oberen Bereich des Reaktors geleitet, bevor es den Reaktor verläßt.

Diese Vergasungsreaktoren, bzw. Holzgasanlagen, werden normalerweise zur Vergasung von Holz oder holzähnlichen Materialien eingesetzt. Darüber hinaus ist es in derartigen Anlagen auch möglich, andere Materialien, insbesondere zu Pellets geformten, getrockneten Klärschlamm zu vergasen.

Zur Vergasung des Klärschlammes werden die Klärschlammpellets unterstöchiometrisch verglüht. Dies geschieht bei einer Temperatur von bis zu 1400°C. Hierbei verschlacken die Klärschlammpellets stark und mehrere, benachbarte Pellets verschmelzen zu einem großen Schlackeklumpen. Diese Verschlackung macht es erforderlich, den Vergasungsreaktor in relativ kurzen Abständen zu entleeren und zu reinigen, so daß der Vergasungsprozeß unterbrochen werden muß. Jede Unterbrechung hat jedoch zur Folge, daß der Vergasungsprozeß neu gestartet werden muß, das heißt, die Pellets müssen mittels extern zugeführter Energie auf Betriebstemperatur gebracht werden. Folglich hat ein derartiger Vergasungsreaktor einen sehr ungünstigen Wirkungsgrad.

Darüber hinaus treten in der Anheizphase ungünstige Betriebszustände hinsichtlich der Gasqualität durch die zunächst bei niedrigeren Temperaturen schwelende Masse auf. Im Gas befinden sich vermehrt Teere und Öle, die sich in den nachfolgenden Rohrleitungen niederschlagen können oder im nachfolgenden Motor unvollständig verbrannt werden und sich ablagern können.

Aus der DE 4 25 634 ist ein Schachtgaserzeuger bekannt, der nach dem Gegenstromprinzip arbeitet und im Bereich der abgebauten Schlacke ein Abstichmesser hat, mit dem jeweils ein Teil der Schlacke abgetrennt wird, welche dann mittels eines Schiebers (Ausdrückstempels) aus dem Schachtgaserzeuger in eine Lore oder dergleichen befördert wird. Dieser Schachtgaserzeuger arbeitet nach dem Gegenstromprinzip und kann folglich die Pellets nur chargenweisee vergasen, so daß die oben beschriebenen Nachteile auch hier vorhanden sind. Außerdem erfolgt die Vergasung bei dem aus der DE 4 25 634 bekannten Schachtgaserzeuger nur unvollständig, da keine vollständige und gleichmäßige Umströmung der Glut erfolgt.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Vergasungsreaktor der eingangs genannten Art zu schaffen, dem weniger externe Energie zugeführt werden braucht und bei dem eine günstigere Verbrennung erreicht wird, so daß ein höherer Wirkungsgrad erzielt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein kontinuierlich arbeitender Vergasungsreaktor nicht ständig neu gezündet werden braucht und folglich bei einem geringeren Einsatz von Fremdenergie einen höheren Wirkungsgrad erzielt.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Vergasungsreaktor gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.

Ein nach dieser technischen Lehre ausgeführter Vergasungsreaktor hat den Vorteil, daß die Vergasung kontinuierlich betrieben werden kann. In dem Fall, daß sich auf dem Rost eine Schlackenschicht gebildet hat, tritt die Schlackentrennvorrichtung in Aktion und trennt die Schlacke von den restlichen Klärschlammpellets ab. Diese abgetrennte Schlacke wird dann vom Austragungsmechanismus aus dem Vergasungsreaktor herausgebracht, ohne daß die Vergasung der in der Feststoffvorratskammer befindlichen Feststoffe unterbrochen wird.

Durch die Schaffung eines kontinuierlich arbeitenden Vergasungsreaktors entfällt das im Stand der Technik notwendige Anfahren des Vergasungsreaktors nach einer Entleerung, so daß dem Vergasungsreaktor deutlich weniger Fremdenergie zugeführt werden muß. Hierdurch erhöht sich der Wirkungsgrad des Vergasungsreaktors deutlich.

Des weiteren wird durch die quasi-kontinuierliche Austragung der Schlacke ein unterbrechungsfreier Prozeß ermöglicht, bei dem ungünstige Betriebszustände vermieden werden.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Frischluft an der Glut vorbei geleitet wird, wobei durch den gänzlich unterhalb des Rostes angesiedelten Produktgassammelraum eine nahezu gleichmäßige Durchströmung der Glut erreicht wird.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Vergasungsreaktors ist die Schlackentrennvorrichtung als horizontal ausgerichteter Trennschieber ausgebildet, der etwa 5 bis 50 cm oberhalb des Rostes angeordnet ist. Dieser Trennschieber wird elektrisch angetrieben und trennt die ausgebildete Schlackenschicht von den restlichen Feststoffen ab. Gleichzeitig hält der Trennschieber die glühenden Feststoffe in der Feststoffvorratskammer, während die abgetrennte Schlackenschicht ausgetragen wird.

Die Austragung erfolgt vorzugsweise durch das Wegklappen einer unterhalb der Feststoffvorratskammer angebrachten Entleerungsklappe. Zusammen mit der Entleerungsklappe ist das Rost verschwenkbar, damit die abgetrennte Schlacke aus der Feststoffvorratskammer herausfallen kann.

Die Verschlackung der Feststoffe, insbesondere der Klärschlammpellets, geschieht langsam und annähernd gleichmäßig. Beim Verschlacken verklumpen die Pellets zu einer annähernd geschlossenen Masse, so daß es nur schwer möglich ist, das ausgegaste Produktgas durch die Schlackenschicht hindurchzusaugen. Deshalb werden durch an der Oberseite des Trennschiebers nach oben ragenden Stege oder Stifte angebracht, die kleine Kanäle oder Unterbrechungen in die oberhalb des Trennschiebers befindliche Schlacke einarbeiten, so daß nach Entfernen des Trennschiebers eine bessere Durchlüftung der Schlackenschicht gewährleistet ist.

In einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung ist unterhalb des Rostes eine Produktgasleitung angeordnet, über deren freies Ende eine Glocke angeordnet ist. Durch diese Glocke wird das Produktgas gezwungen, die Strömungsrichtung zu ändern. Dies bewirkt, daß sich in dem Produktgasstrom befindliche Staub- oder Schmutzpartikel durch die Massenträgheit ausgesondert werden, denn diese Partikel setzen ihre Abwärtsbewegung fort, während das Gas unter die Glocke gelenkt wird. Die sich absetzenden Staub- oder Schmutzpartikel werden beim Öffnen der Klappe mit ausgeworfen, so daß sich im Gasabzugsbereich keine Verunreinigungen ansammeln können.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Glocke zusammen mit dem freien Ende der Produktgasleitung und der Entleerungsklappe verschwenkbar angeordnet, damit diese den Auswurf der abgetrennten Schlackenschicht nicht behindern.

In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist um die Oxidationszone herum ein Ringkanal angeordnet, der über eine Anzahl von Öffnungen mit der Oxidationszone verbunden ist. Die in den Ringkanal eingebrachte Luft bzw. der in den Ringkanal eingebrachte Sauerstoff verteilt sich annähernd gleichmäßig im Ringkanal und gelangt durch die Öffnungen in die Oxidationszone. Hierdurch wird eine gute und gleichmäßige Luft- und/oder Sauerstoffzufuhr der Oxidationszone gewährleistet.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vergasungsreaktors sind in der Feststoffvorratskammer mehrere, übereinander angeordnete Oxidationszonen ausgebildet. Vorzugsweise ist dabei jede der Oxidationszonen über entsprechende Öffnungen mit der Luft und/oder Sauerstoffzufuhr verbunden. Dies hat den Vorteil, daß die Feststoffe an mehreren Stellen gleichzeitig verglühen, so daß in der Feststoffvorratskammer eine gleichmäßigere Temperatur vorherrscht. Dies hat zur Folge, daß die einzelnen Klärschlammpellets sehr viel länger glühen und damit eine vollständigere Verbrennung erfolgt. Diese vollständigere Verbrennung hat zur Folge, daß mehr Produktgas ausgegast werden kann, wodurch die Produktausbeute bzw. der Wirkungsgrad des Reaktors weiter erhöht wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Oxidationszone eine Reduktionszone nachgeschaltet. In dieser Reduktionszone wird den glühenden Feststoffen kein Sauerstoff zugeführt, so daß sich hier das im Produktgas gewünschte CO und Methan bildet.

Über den in die Oxidationszone zugeführten Sauerstoff, entweder in Form von reinem Sauerstoff oder in Form von Umgebungsluft, kann der Vergasungsprozeß beeinflußt und gesteuert werden. Deshalb ist es vorteilhaft, jede Oxidationszone mit einer unabhängigen Luft- und/oder Sauerstoffzufuhr auszustatten.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Oxidationszone darüber hinaus mit einem unabhängigen Ringkanal versehen, um eine präzise Ansteuerung und Versorgung der jeweiligen Oxidationszone mit Sauerstoff zu gewährleisten.

In noch einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist im Bereich der Oxidationszone eine Zündvorrichtung anbringbar, durch die die Feststoffe auf Zünd- bzw. Glühtemperatur erhitzbar sind. Besonders zum Anfahren des Vergasungsreaktors ist es erforderlich, die noch kalten Feststoffpellets vorzuwärmen und zu zünden. Diese Zündvorrichtung kann ein elektrischer Heißgaserzeuger, ein Ölbrenner oder ein Gasbrenner sein. Nachdem die Feststoffe einmal angezündet sind und sich in der Oxidationszone eine ausreichende Glut ausgebildet hat, wird keine weitere Zündenergie mehr zugeführt. Von nun an wird der Vergasungsprozeß über die Sauerstoffzufuhr gesteuert.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Zündung durch dieselben Öffnungen in der Oxidationszone, durch die die Luft bzw. der Sauerstoff in die Oxidationszone gelangt.

Während des Vergasungsprozesses kann es vorkommen, daß die Temperatur in einer oder mehrerer der Oxidationszonen so stark absinkt, daß selbst über die Erhöhung der Sauerstoffzufuhr keine ordnungsgemäße Ausgasung mehr erreicht wird. In diesem Falle kann die Temperatur in der Oxidationszone durch Einschalten der Zündvorrichtung angehoben werden. Hierbei ist es vorteilhaft, für jede Oxidationszone eine eigene Zündvorrichtung vorzusehen, damit eine optimale Steuerung des Vergasungsprozesses in den einzelnen Oxidationszonen gewährleistet ist.

Zur besseren Steuerung der Luft- und/oder Sauerstoffzufuhr erfolgt diese zwangsangetrieben. Hierzu kann an einer Lufteintrittsöffnung des Vergasungsreaktors ein Gebläse oder an der Produktgasleitung eine Saugvorrichtung angebracht sein.

Bevorzugterweise werden verschiedene Oxidationszonen durch verschiedene, unabhängig voneinander arbeitende Gebläse mit Luft und/oder Sauerstoff versorgt.

In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnitt der Oxidationszone kleiner als derjenige der benachbarten Zonen. Dies hat den Vorteil, daß sich die in diesem Bereich verstärkt bildenden Schlacken nicht an der Wand der Feststoffvorratskammer aufhängen können und somit eine Austragung behindern.

Damit die Feststoffpellets ordnungsgemäß nach unten sinken, verbreitern sich die Oxidationszonen zu den benachbarten Zonen hin konisch.

Der erfindungsgemäße Vergasungsreaktor arbeitet also kontinuierlich, denn während der Austragung der Schlacke wird die Vergasung nicht unterbrochen. Dies führt zu einem hohen Wirkungsgrad, da durch die entfallende Anfahrphase deutlich weniger Fremdenergie zugeführt werden muß. Das bei der Vergasung von getrocknetem Klärschlamm entstehende Produktgas setzt sich im wesentlichen aus CO, CH&sub4;, H&sub2; sowie geringen Mengen an C&sub2; Gasen zusammen.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung und aus der beigefügten Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Vergasungsreaktors;

Fig. 2 den Vergasungsreaktor gemäß Fig. 1 mit geöffneter Entleerungsklappe.

Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert, damit sein Aufbau besser gezeigt werden kann.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vergasungsreaktors mit einer in einem Reaktorgehäuse 2 eingelassenen Feststoffvorratskammer 4, die über eine Brennstoffzufuhr 6 mit energiereichen, verbrennbaren Feststoffen befüllbar ist. Zur Vergasung wird vorzugsweise Klärschlamm verwendet, der bei den meisten Kläranlagen als Abfallprodukt anfällt. Dieser sehr energiereiche Klärschlamm muß jedoch getrocknet werden, bevor er in den Vergasungsreaktor eingefüllt werden kann. Zur Trocknung des Klärschlammes wird die Abwärme des Vergasungsreaktors und/oder des Dieselmotors verwendet, welcher mit dem aus dem Klärschlamm gewonnenen Produktgas betrieben wird. Der getrocknete Klärschlamm liegt in Form von kleinen, etwa 1 bis 5 cm großen Klumpen, sogenannten Pellets, vor.

Die Feststoffvorratskammer 4 ist schichtartig in mehrere Zonen unterteilt, wobei ganz oben eine Vorrats- und Trocknungszone 8, gefolgt von einer Schwelzone 10 angeordnet ist. An die Schwelzone 10 schließt sich eine Oxidationszone 12 an, wobei letztere nahtlos in eine Reduktionszone 14 übergeht. Im unteren Bereich der Feststoffvorratskammer 4 ist dann noch eine Schlackenzone 16 angeordnet, die nach unter hin von einem Rost 18 begrenzt ist.

Unterhalb des Rostes 18 ist ein Produktgassammelraum 20 vorgesehen, in den eine Produktgasleitung 22 hineinragt. Zwischen einem freien Ende der Produktgasleistung 22 und dem Rost 18 ist eine im wesentlichen konvex ausgebildete Glocke 24 angeordnet, deren Öffnung zum freien Ende der Produktgasleitung 22 hin ausgerichtet ist.

Unterhalb der Feststoffvorratskammer 4 ist das Reaktorgehäuse 2 mit einer Entleerungsklappe 26 versehen, die verschenkbar angeordnet ist. Zusammen mit der Entleerungsklappe 26 lassen sich das freie Ende der Produktgasleitung 22, die Glocke 24 und das Rost 18 verschwenken, so daß die Feststoffvorratskammer 4 in vollkommen ausgeschwenktem Zustand nach unter hin offen ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Zwischen der Reduktionszone 14 und der Schlackenzone 16 ist ein elektrisch angetriebener Trennschieber 28 vorgesehen, der in die Feststoffvorratskammer 4 einfahrbar ist.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vergasungsreaktor wird nach einer Anfahrphase kontinuierlich betrieben. Die sich mit der Zeit angesammelte Schlacke wird durch den Trennschieber 28 von den übrigen, glühenden Feststoffpellets abgetrennt. Durch Öffnen der Entleerungsklappe 26 fällt die abgetrennte Schlacke aus dem Vergasungsreaktor heraus, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Eine derartige Abtrennung und Entleerung der Schlacke erfolgt in gewissen Abständen, ca. alle 10 bis 15 Minuten. Während der Abtrennung und Austragung der Schlacke wird der Vergasungsprozeß jedoch nicht unterbrochen, sondern fortgeführt.

Im folgenden wird die Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Vergasungsreaktors beschrieben:

Die noch leere Feststoffvorratskammer 4 wird durch Öffnen einer Beschickungsschleuse 30 mit getrocknetem Klärschlamm befüllt. Nachdem die Feststoffvorratskammer ihren Sollfüllstand erreicht hat, wird die Beschickungsschleuse 30 geschlossen, so daß der auch ansonsten gasdichte Vergasungsreaktor im Über- bzw. Unterdruckbetrieb (ca. 20 mbar) gefahren werden kann. Die Feststoffvorratskammer 4 ist im Bereich der Oxidationszone 12 eingeschnürt ausgeführt, so daß sich zwischen der Feststoffvorratskammer 4 und dem Reaktorgehäuse 2 ein Ringkanal 32 ausbildet. In diesem Ringkanal 32 wird eine nicht dargestellte Zündvorrichtung, beispielsweise ein Gasbrenner, eingeführt, mit dem die in die Feststoffvorratskammer 4 befindlichen Klärschlammpellets aufgeheizt und gezündet werden. Parallel dazu wird über eine am Reaktorgehäuse 2 angebrachte Lufteintrittsöffnung 34 Luft und/oder reiner Sauerstoff mittels eines Gebläses 36 in den Ringkanal 32 eingeblasen.

Im Bereich der Oxidationszone 12 sind in der Feststoffvorratskammer 4 Öffnungen 38 vorgesehen, durch die die Luft bzw. der Sauerstoff gleichmäßig in die Oxidationszone 12 eindringen kann, um die in den Pellets stattfindende Verbrennung zu unterstützen.

Nachdem die Pellets gezündet haben und sich in der Feststoffvorratskammer 4 eine Betriebstemperatur von ca. 1400°C eingestellt hat, wird die Zündvorrichtung ausgeschaltet und entfernt. Nachfolgend wird die in den Pellets stattfindende Reaktion und Ausgasung durch eine mehr oder weniger starke Luft- und/oder Sauerstoffzufuhr gesteuert.

Beim Verglühen verkleinern sich die Pellets und bilden einen zusammenhängenden Schlackeklumpen. Dieser Schlackeklumpen wird durch den Trennschieber 28, der sich parallel zum Rost 18 in die Feststoffvorratskammer 4 einschieben läßt, von den übrigen, die Glut bildenden Pellets abgetrennt. Durch Wegschwenken des Rostes 18, der Entleerungsklappe 26, der Glocke 24 und Produktgasleitung 22 öffnet sich die Feststoffvorratskammer 4, so daß der Schlackeklumpen nach unten herausfallen kann. Nachdem der Schlackeklumpen entfernt ist, wird das Rost 18, die Entleerungsklappe 26, die Glocke 24 und die Produktgasleitung 22 wieder zurückgeschwenkt, um das Reaktorgehäuse wieder gasdicht zu verschließen. Anschließend wird der Trennschieber 28 wieder herausgezogen, so daß die in der Feststoffvorratskammer 4 befindlichen, glühenden Pellets nach unter auf das Rost 18 durchrutschen. Der in der Vorrats- und Trocknungszone 8 der Feststoffvorratskammer 4 erzeugte Freiraum wird durch Öffnen der Beschickungsschleuse 30 mit frischen Pellets aufgefüllt.

Die in der Oxidationszone befindliche Glut erwärmt nunmehr die nachgerutschten, frischen Pellets, bis auch diese gezündet sind. Normalerweise wird die in der Oxidationszone befindliche Glut durch eine Luft- und/oder Sauerstoffzufuhr angeheizt, in Ausnahmefällen jedoch können die nachgerutschten Pellets auch durch ein erneutes Einsetzen der Zündvorrichtung vorgewärmt und gezündet werden.

In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform ist die Feststoffvorratskammer sehr viel größer ausgeführt und weist mehrere, übereinanderliegende Ringkanäle und Oxidationszonen auf. Hierdurch wird die Verbrennung der Pellets noch intensiver, was zu einer höheren Ausgasung und einer besseren Ausbeute führt.

Im normalen Betrieb des Vergasungsreaktors muß die neu angefallene Schlacke etwa alle 10 bis 15 Minuten abgeführt werden. Hierbei ist die Entleerungsklappe nur etwa 10 bis 20 Sekunden lang geöffnet, so daß der Vergasungsprozeß deshalb nicht unterbrochen werden braucht.

Bezugszeichenliste

2 Reaktorgehäuse

4 Feststoffvorratskammer

6 Brennstoffzufuhr

8 Vorrats- und Trocknungszone

10 Schwelzone

12 Oxidationszone

14 Reduktionszone

16 Schlackenzone

18 Rost

20 Produktgassammelraum

22 Produktgasleitung

24 Glocke

26 Entleerungsklappe

28 Trennschieber

30 Beschickungsschleuse

32 Ringkanal

34 Lufteintrittsöffnung

36 Gebläse

38 Öffnungen


Anspruch[de]
  1. 1. Gleichstrom-Vergasungsreaktor zur Vergasung organischer, aschereicher und zur Schlackenbildung neigender Feststoffe,
    1. - mit einer Feststoffvorratskammer (4) zur Aufnahme der Feststoffe, die nach unten hin durch einen Rost (18) begrenzt ist, wobei die Feststoffvorratskammer eine eine Luft- und/oder Sauerstoffzufuhr aufweisende Oxidationszone (12) aufweist,
    2. - mit einem unterhalb des Rostes (18) vorgesehenen Produktgassammelraum (20),
    3. - mit einer Produktgasleitung (22) zum Abtransport des ausgegasten Produktgases, die in den Produktgassammelraum (20) hineinragt, und
    4. - mit einer oberhalb des Rostes (18) angeordneten Schlackentrennvorrichtung und einem dem Rost (18) nachgeschaltetem Austragungsmechanismus, mittels dem die abgetrennte Schlacke aus dem Vergasungsreaktor herausgelangt.
  2. 2. Vergasungsreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackentrennvorrichtung als im wesentlichen parallel zum Rost (18) ausgerichteter Trennschieber (28) ausgebildet ist.
  3. 3. Vergasungsreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennschieber (28) etwa 5 cm bis 50 cm, vorzugsweise 20 cm oberhalb des Rostes (18) angeordnet ist.
  4. 4. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Rost (18) abgewandten Seite des Trennschiebers (28) nach oben ragende Stege oder Stifte angebracht sind.
  5. 5. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Austragungsmechanismus eine unterhalb der Schlackentrennvorrichtung angeordnete, schwenkbar gelagerte Entleerungsklappe (26) aufweist.
  6. 6. Vergasungsreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Rost (18) und die Entleerungsklappe (26) derart schwenkbar gelagert sind, daß im verschwenkten Zustand die gesamte Querschnittsfläche des Vergasungsreaktors zum Auswurf der abgetrennten Schlacke freigegeben ist.
  7. 7. Vergasungsreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rost (18) mit der Entleerungsklappe (26) fest verbunden ist.
  8. 8. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Rostes (18) und oberhalb eines freien Endes der Produktgasleitung (22) eine Glocke (24) vorgesehen ist.
  9. 9. Vergasungsreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (24) zusammen mit dem freien Ende der Produktgasleitung (22) und der Entleerungsklappe (26) verschwenkbar angeordnet ist.
  10. 10. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, wobei die Luft- und/oder Sauerstoffzufuhr einen umlaufenden Ringkanal (32) aufweist, der über eine Anzahl von Öffnungen (38) mit der Oxidationszone (12) verbunden ist.
  11. 11. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffvorratskammer (4) mehrere, übereinander angeordnete Oxidationszonen (12) aufweist.
  12. 12. Vergasungsreaktor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Oxidationszone (12) eine Reduktionszone (14) nachgeschaltet ist.
  13. 13. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Oxidationszone (12) eine unabhängige Luft- und/oder Sauerstoffzufuhr aufweist.
  14. 14. Vergasungsreaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jede Oxidationszone (12) einen unabhängigen Ringkanal (32) aufweist.
  15. 15. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich jeder Oxidationszone (12) eine Zündvorrichtung anbringbar ist, durch die die Feststoffe auf Zündtemperatur erhitzbar sind.
  16. 16. Vergasungsreaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung ein elektrischer Heißgaserzeuger, ein Ölbrenner oder ein Gasbrenner ist.
  17. 17. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft- und/oder Sauerstoffzufuhr zwangsangetrieben erfolgt, wozu an einer Lufteintrittsöffnung (34) des Vergasungsreaktors ein Gebläse (36) angebracht ist, oder wozu an der Produktgasleitung (22) eine Saugvorrichtung angebracht ist.
  18. 18. Vergasungsreaktor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere voneinander unabhängige Gebläse (36) verschiedene Oxidationszonen (12) mit Luft- und/oder Sauerstoff versorgen.
  19. 19. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Oxidationszone (12) kleiner ist, als derjenige benachbarter Zonen.
  20. 20. Vergasungsreaktor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Oxidationszone (12) zu den benachbarten Zonen hin konisch verbreitert.
  21. 21. Vergasungsreaktor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Produktgas mit im wesentlichen CO, CH&sub4;, H&sub2; sowie geringen Mengen an C&sub2; Gasen enthält.






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