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DE19926202C1 - Vorrichtung zur Vergasung biogener Einsatzstoffe - Google Patents

Vorrichtung zur Vergasung biogener Einsatzstoffe

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DE19926202C1
DE19926202C1 DE19926202A DE19926202A DE19926202C1 DE 19926202 C1 DE19926202 C1 DE 19926202C1 DE 19926202 A DE19926202 A DE 19926202A DE 19926202 A DE19926202 A DE 19926202A DE 19926202 C1 DE19926202 C1 DE 19926202C1
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fluidized bed
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filter chamber
filter
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Juergen Karl
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Original Assignee
Technische Universitaet Muenchen
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergasung von biogenen Einsatzstoffen und insbesondere zur Erzeugung von Brenngasen mit einem Heizwert von mindestens 8000 bis 10000 kJ/kg, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: eine druckaufgeladene Wirbelschichtvergasungskammer 10 mit einer Schleuse 2, eine Rauchgasregelvorrichtung, eine Filterkammer 17, die über einen Verbindungskanal 16, 16' mit der Wirbelschichtvergasungskammer 10 verbunden ist, eine Wirbelschicht-Brennkammer 4, die über einen aufwärts zur Filterkammer 17 gerichteten Feststoff-Strömungskanal 19 mit dieser verbunden ist und einer Wärmeleitrohranordnung 22, die Wärme aus der Wirbelschicht-Brennkammer 4 aufnimmt und in der Wirbelschichtvergasungskammer 10 an das Vergasungsbett abgibt, wobei in dem unteren Endabschnitt 19a des Feststoff-Strömungskanals 19 eine erste Blasvorrichtung 20 angeordnet ist, um gesteuert Feststoffe pulsierend aus dem Filterbett der Filterkammer 17 in das Brennstoffbett der Wirbelschicht-Brennkammer 4 abzuziehen und in dem oberen Endabchnitt 19b des Feststoff-Strömungskanals 19 eine zweite Blasvorrichtung 21 angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergasung von biogenen Einsatz­ stoffen, wie z. B. Ernteabfälle, Energiepflanzen (Miskantus) oder Holzhack­ schnitzel. Insbesondere dient die Vorrichtung zur Erzeugung von Brenngasen mit einem Heizwert von mindestens 8000 bis 10000 kJ/m3.
Die energetische Nutzung vorstehend genannter Einsatzstoffe ist derzeit weitgehend auf die Verbrennung beschränkt. Die Technologien zur Verga­ sung sind überwiegend auf die Erzeugung von Schwachgasen mit einem Heizwert unter 6000 kJ/kg ausgerichtet. Diese Gase sind jedoch für eine Nutzung z. B. in Gasturbinen oder Brennstoffzellen nicht geeignet.
Um Gase mit einem Heizwert von 8000 bis 10000 kJ/m3 zu erzeugen, muß eine sogenannte allotherme Vergasung durchgeführt werden. Dazu ist es er­ forderlich, dem zu vergasenden Brennstoff ausreichend externe Wärme auf einem hohen Temperaturniveau von 500 bis 900 Grad Celsius zuzuführen, was bisher mit einem hohen technischen Aufwand verbunden ist.
Ein wesentliches Vergasungsverfahren mit großer Einsatzbreite ist das Wir­ belschichtverfahren. Mit diesem Verfahren können auch kleinere Anlagen wirtschaftlich betrieben, jedoch keine hochkalorischen Gase erzeugt werden. Für die allotherme Vergasung in Wirbelschichten werden derzeit im wesentli­ chen folgende Verfahren und Vorrichtungen untersucht.
Batelle-Vergaser
Beim Batelle-Vergaser (zweistufige Wirbelschichtvergasung) wird die Reakti­ onswärme für die Wirbelschicht in einer externen Wirbelschichtverbrennung erzeugt. Die Übertragung der Wärme erfolgt durch Austausch des heißen Sandbettes und ist daher mit einem hohen technischen Aufwand verbunden, vergl. Peter Jansen, Thermische Vergasung von nachwachsenden Roh- und organischen Reststoffen; Institutsberichte der Bundesanstalt für Landwirt­ schaft, Braunschweig, 1997.
DMT-Vergaser
Im DMT-Vergaser soll ein wesentlicher Teil der für die Vergasung notwendi­ gen Wärme dadurch eingebracht werden, daß für die Fluidisierung überhitzter Wasserdampf mit einer Temperatur von 750°C verwendet wird. Zusätzlich sollen für die Vergasung von Biomasse Wärmetauscherrohre durch das Wir­ belbett geleitet werden, durch die Rauchgas mit einer Temperatur von 1150°C strömt. Der Nachweis, daß mit dieser Vorrichtung Heizwerte von ca. 10000 kJ/kg erzielbar sind, erscheint nach dem derzeitigen Kenntnisstand kaum möglich. Vorrichtungen, die nach diesem Prinzip arbeiten, sind in den Dokumenten US 5,064,444 und US 5,439,491 offenbart.
Zur Erhöhung des chemischen Umsatzes wurde daher versucht, den Wärme­ eintrag in das Wirbelbett durch den Einsatz von Pulsbrennern zu erhöhen, wie in dem Dokument US 5,306,481 offenbart. Dieser Weg ermöglicht prinzipiell einen höheren Wärmeeintrag und somit einen chemischen Umsatz, der für eine allotherme Vergasung erforderlich ist. Der Einsatz von Pulsbrennern ist jedoch relativ aufwendig.
Weiterhin ist aus der US 4,160,720 eine Vorrichtung zur Vergasung von Teersand bekannt, bei der eine Wärmeübertragung in den Reaktionsraum mit­ tels Wärmeleitrohre (Heat-pipes) erfolgt. Bei dieser Vorrichtung durchläuft der Teersand das Reaktionsbett und die Verbrennungszone. Da sich das Pyroly­ segas mit dem Rauchgas mischt, verringert sich der Heizwert dieses Gases, das sich nicht für den unmittelbaren Einsatz für Gasturbinen oder für Brenn­ stoffzellen eignet.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Vergasung von biogenen Einsatzstoffen bereitzustellen, die eine einfache Konstruktion und sichere Arbeitsweise gewährleistet und mit der Brenngase mit einem Heiz­ wert von mindestens 8000 bis 10000 kJ/m3 erzeugt werden können.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung weist folgende Merkmale auf:
Eine druckaufgeladene Wirbelschichtvergasungskammer weist eine druckfe­ ste Schleuse zur Aufgabe der zu vergasenden Einsatzstoffe auf. Die Wirbel­ schichtvergasungskammer ist mit einer Filterkammer über einen Verbin­ dungskanal verbunden, so daß das entstehende Gas von der Wirbelschicht­ vergasungskammer in die Filterkammer überströmen kann, wo es durch die Filterschicht geleitet wird.
Weiterhin ist eine Wirbelschicht-Brennkammer vorgesehen, die über einen aufwärts zur Filterkammer gerichteten Feststoff-Strömungskanal mit der Fil­ terkammer verbunden ist, wobei der Feststoff-Strömungskanal vorzugsweise senkrecht, aber immer so geneigt und dimensioniert ist, daß beim Freiblasen des unteren Ausblasabschnitts des Feststoff-Strömungskanals der Feststoff unter der Wirkung der Gravitationskraft von selbst nach unten nachrutscht.
Damit die Filterschicht durch die aus dem Brenngas ausgefilterten Stoffe nicht anwächst, wird ein Teil der aufwachsenden Filterschicht ständig durch den Feststoff-Strömungskanal in die Wirbelschicht-Brennkammer abgezogen. Da die ausgefilterten Stoffe (Asche und Restkokspartikel) teilweise noch brennbar sind, werden sie in der Wirbelschicht-Brennkammer verbrannt. Der Abzug der Filterschicht erfolgt über eine spezielle Ausblasvorrichtung am un­ teren Endabschnitt des Feststoff-Strömungskanals. Eine weitere Ausblasvor­ richtung ist am oberen Endabschnitt des Feststoff-Strömungskanals vorgese­ hen. Diese dient dazu, die Filterschicht umzuschichten und/oder aufzuloc­ kern.
Mittels einer Wärmeleitrohranordnung (Heatpipes) wird die Wärme aus der Wirbelschicht-Brennkammer in das Vergasungsbett der Wirbelschichtverga­ sungskammer geleitet, um die für die Vergasung erforderliche Temperatur bereitzustellen.
Durch dem Fachmann bekannte Maßnahmen der Steuer- und Regeltechnik und speziell über die Messung der Gasdrücke wird ermittelt, wann und wie häufig die Ausblasvorrichtungen betätigt werden müssen, um einen optima­ len Wirkungsgrad zu erhalten.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß je nach Einstellung der Druckverhältnisse entweder mehr Gas oder mehr Rauchgas (Wärme) er­ zeugbar ist. Die Einstellung des gewünschten Gas/Rauchgasverhältnisses er­ folgt zweckmäßigerweise durch eine Querschnittsänderung des Rauchgas- Austrittskanals, z. B. durch eine Rauchgasklappe.
Bei einer Weiterbildung nach Anspruch 2 ist die Wirbelschichtvergasungs­ kammer räumlich über der Filterkammer und die Filterkammer über der Brennkammer angeordnet. Diese Anordnung führt zu einer sehr kompakten Bauweise mit einer guten Energiebilanz.
Bei einer Weiterbildung nach Anspruch 3 ist eine zusätzliche Wärmetau­ schereinrichtung vorgesehen, die die Abwärme des abziehenden Rauchgases aufnimmt und an das Produktgas abgibt, was ebenfalls die Energiebilanz ver­ bessert.
Bei einer Weiterbildung nach Anspruch 4 sind an den Wärmetauscherab­ schnitte der Wärmeleitrohre Wärmetauscherrippen angeordnet. Diese sind so geformt, um mit den von den Fluidisierungsvorrichtungen erzeugten Fluidströmen und -wirbeln so in Wirkbeziehung zu gelangen, daß die fluidi­ sierten Teilchen quer zu ihrer ursprünglichen Strömungsrichtung beschleunigt werden. So wird eine gute Quervermischung des Wirbelschichtbettes erzielt, die Verweilzeit der Teilchen im Wirbelschichtbett wird erhöht, Gasblasen werden gut dispergiert und der Wärmeübergang von den Wärmetauscherrip­ pen zum Wirbelschichtbett wird wesentlich verbessert.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungs­ form der Erfindung.
Fig. 3 zeigt die Wirkung der oberen Ausblasdüse.
Fig. 4 zeigt die Wirkung der unteren Ausblasdüse.
Fig. 5a, b, c zeigen verschiedene Wärmetauscherrippen an den Wärmetau­ scherabschnitten von Wärmeleitrohren.
Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Ein erster rohr­ förmiger Behälter 1 hat an seinem oberen Endabschnitt 1a eine druckfeste Schleuse 2 zur Einbringung der zu vergasenden Einsatzstoffe 3, die mittels des Pfeils symbolisch dargestellt sind. Im unteren Endabschnitt 1b des Behäl­ ters 1 ist eine Wirbelschicht-Brennkammer 4 vorgesehen, in die Dampf- und/oder Luftgemischzufuhrdüsen 5 hineinragen. Zum Anfahren, d. h. zum Anheizen, ist innerhalb der Wirbelschicht-Brennkammer 4 eine Brennstoffzu­ fuhrdüse 6 zum Einblasen von Brenngas angeordnet, mit dem die Wirbel­ schicht-Brennkammer 4 angeheizt wird.
Ein zweiter rohrförmiger Behälter 7 ist konzentrisch in dem Behälter 1 ange­ ordnet und erstreckt sich vom oberen Endabschnitt 1a bis zur Wirbelschicht- Brennkammer 4. Dieser Behälter 7 ist an seinem oberen Endabschnitt 7a mit dem Ausgang der Schleuse 2 dicht verbunden. Am unteren Endabschnitt 7b des Behälters 7 ist ein Brenngasauslaß 8 zur Ableitung des gewonnenen Brenngases 9 angeordnet, der keine Verbindung zum Innenraum des Behäl­ ters 1 hat.
Im oberen Abschnitt des Behälters 7 ist eine Wirbelschichtvergasungskammer 10 angeordnet, die nachfolgend beschrieben wird.
Die Wirbelschichtvergasungskammer 10 ist ein oben offenes, rohrförmiges Gefäß 11. Das Gefäß 11 ist so angeordnet, daß die über die Schleuse 2 ein­ gebrachten Einsatzstoffe 3 in das Gefäß 11 fallen. Am unteren Endabschnitt 11a des Gefäßes 11 ist ein Lochboden 12 angeordnet und darunter ist eine Wasserdampf-Einlaßdüse zum Einleiten von überhitztem Wasserdampf vorge­ sehen. Überhalb des Lochbodens 12 ist eine Brennstoffzufuhrdüse 15 ange­ ordnet, die zum Eintragen von Brennstoff dient, der zum Anfahren und ggf. zur Steuerung der Vergasung benötigt wird.
Die Wirbelschichtvergasungskammer 10 ist in dem Behälter 7 konzentrisch so angeordnet, daß der verbleibende Ringspalt 16 einen vorbestimmte Quer­ schnitt aufweist.
Im unteren Abschnitt des Behälters 7 ist eine Filterkammer 17 angeordnet, die nachfolgend beschrieben wird.
Die Filterkammer 17 besteht aus einem Wandungsabschnitt 7c des zweiten rohrförmigen Behälters 7 und einem Filterkammerlochboden 18, der über dem Brenngasauslaß 8 angeordnet ist. Ein Feststoff-Strömungskanal 19 ist rohr­ förmig ausgebildet und erstreckt sich von der Filterkammer 17 durch den Fil­ terkammerlochboden 18 bis in die Wirbelschicht-Brennkammer 4, wobei der untere Abschnitt 19a des Feststoff-Strömungskanals 19 nach oben ge­ krümmt ist. In diesen Abschnitt 19a ragt eine nach oben gerichtete untere Ausblasdüse 20, deren Funktion später erläutert wird. Eine weitere, nach oben gerichtete obere Ausblasdüse 21 ist in dem oberen Abschnitt 19b des Feststoff-Strömungskanal 19 angeordnet.
Von der Wirbelschicht-Brennkammer 4 über die Filterkammer 17 bis zu der Wirbelschichtvergasungskammer 10 erstrecken sich Wärmeleitrohre 22 (Heat-pipes), wobei die in die Wirbelschicht-Brennkammer 4 hineinragenden Endabschnitte der Wärmeleitrohre 22 Wärme aufnehmen und die in die Wir­ belschichtvergasungskammer 10 hineinragenden Endabschnitte die Wärme dort wieder abgeben, um die erforderliche Vergasungstemperatur zu erzeu­ gen.
Im vorliegenden Beispiel sind an den Endabschnitten der Wärmeleitrohre 22, die in die Wirbelschichtvergasungskammer 10 hineinragenden, wendelförmi­ ge Wärmetauscherrippen 23 angeordnet, so daß durch die aufwärtsgerichtete Dampf- und Bettmaterialströmung eine Querbeschleunigung erzeugt wird, wodurch nicht nur entstehende Blasen dispergiert werden, sondern auch eine Quervermischung im Vergaserbett erreicht wird, durch die die Verweilzeit der Brennstoffpartikel im Vergaserbett verlängert und damit der Umsatz bei der Vergasung erhöht wird. Weiterhin wird der Wärmeübergang zwischen den Wärmetauscherrippen 23 und dem Vergaserbett wesentlich verbessert.
Nachfolgend wird der Vergasungsprozeß beschrieben:
Die Vergasungswirbelschicht mit den Einsatzstoffen 3 wird mit überhitztem Wasserdampf fluidisiert, der über den Lochboden 12 eingebracht wird, so daß eine gute Durchmischung der Wirbelschicht und der über die Schleusen­ vorrichtung eingebrachten Festbrennstoffe gewährleistet ist. Die prinzipielle Funktionsweise einer Wirbelschichtvergasung ist dem Fachmann bekannt und wird daher hier nicht detailliert erläutert.
Der hohe Wärmeübergang von den Wärmeeintragsabschnitten 22 der Wärme­ leitrohren 22 auf die Wirbelschicht garantiert eine hohen Wärmeeintrag in die Wirbelschichtvergasungskammer. Eine hohe Überhitzung des eingebrachten Wasserdampfes gewährleistet zusätzlich, daß für die Pyrolyse Temperaturen zwischen 500°C und 700°C und für die Vergasung Temperaturen bis 800°C im Vergasungsbett aufrecht erhalten werden können. Diese hohen Tempera­ turen führen zunächst zur Freisetzung flüchtiger Bestandteile der Brennstoffe und schließlich zur Umsetzung der freigesetzten Kohlenwasserstoffe (homogene Wasserdampfvergasung) und des Restkokses (heterogene Was­ serdampfvergasung). Ein Wasserdampfüberschuß begünstigt die Umsetzung des zuvor gebildeten Kohlenmonoxids mit Wasserdampf in Kohlendioxid und Wasserstoff, wodurch der für die Nutzung in Brennstoffzellen wichtige Was­ serstoffanteil zusätzlich erhöht wird.
Die in der Wirbelschichtvergasungskammer 10 gebildeten Brenngase 9 wer­ den gemäß den Richtungen der Brenngas-Pfeile 9 durch den Ringspalt 16 in die Filterkammer 17 übergeleitet, in der zunächst Kokspartikel und Aschepar­ tikel abgeschieden werden. Beim Durchströmen des Brenngases 9 durch das Filterfestbett reagiert das Brenngas mit noch nicht umgesetztem Wasser­ dampf, wodurch der Umsatz, unterstützt durch die katalytische Wirkung des Restkoks, weiter gesteigert wird.
Ein Teil des Brenngases 9 strömt über den Feststoff-Strömungskanal 19 in die Wirbelschicht-Brennkammer 4 und ein anderer Teil strömt über den Filter­ kammerlochboden 18 direkt in den Brenngasauslaß 8, um einer externen Nutzung zugeführt zu werden. Die Aufteilung der zwei Brenngasmengen­ ströme wird durch den Druckverlust des Brenngases in dem Feststoff- Strömungskanal 19 bestimmt und weiterhin durch die Druckniveaus, die in der Filterkammer 17, der Leitung des Brenngasauslasses 8 und in der Wirbel­ schicht-Brennkammer 4 anliegen.
Die Überführung von Aschepartikeln und Restkokspartikeln aus der Filter­ schicht der Filterkammer 17 in die Wirbelschicht-Brennkammer 4 wird da­ durch realisiert, daß stoßweise aus dem Abschnitt 19a des Feststoff- Strömungskanals 19 Filterbettmaterial ausgetragen wird. Dazu wird die Aus­ blasdüse 20 aktiviert.
Um Bettmaterial aus dem Feststoff-Strömungskanal 19 in die Filterschicht der Filterkammer 17 auszutragen, wird über die Ausblasdüse 21 Dampf eingebla­ sen, vergleiche Fig. 3. So wird erreicht, daß das Bettmaterial lagenweise die abgelagerte Asche und die Restkokspartikel bedeckt.
Das in die Wirbelschicht-Brennkammer 4 eingetragene Brenngas 9 wird zu­ sammen mit den im Filterbett abgeschiedenen Teeren und Restkoksanteilen verbrannt. Ein Teil der dabei freigesetzten Wärme wird an die Wärmeaufnah­ meabschnitte der Wärmeleitrohre 22 abgegeben, die die Wärme zu der Wir­ belschichtvergasungskammer 10 leiten.
Der Rest der Wärme wird als fühlbare Wärme mit dem Rauchgas 24 aus der Wirbelschicht-Brennkammer 4 ausgetragen und außerhalb der Vorrichtung zur Heißdampferzeugung verwendet. Dieser Heißdampf wird ganz oder teil­ weise als Vergasungs- und Fluidisierungsmittel in die Vorrichtung zurückge­ führt.
In der Wirbelschicht-Brennkammer 4 und in der Wirbelschichtvergasungs­ kammer 10 sind bei dem vorliegenden Ausführungsform zusätzlich Düsen 6 und 15 für die Einleitung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen vorge­ sehen. Diese Düsen dienen vor allem zum Hochheizen der Vorrichtung wäh­ rend des Anfahrprozesses, um zum Beispiel flüssige biogene Brennstoffe ein­ setzen zu können oder um in externen Prozessen anfallende Brenngase oder flüssige Brennstoffe verwerten zu können. Dies ist insbesondere dann sinn­ voll, wenn zum Beispiel beim Betrieb von Brennstoffzellen in Verbindung mit der Vergasungsvorrichtung in zwischengeschalteten Trennprozessen Wasser­ stoff abgetrennt wird und die anderen im Brenngas enthaltenen Bestandteile (Kohlenmonoxid, Methan und höhere Kohlenwasserstoffe) zur Wärmeerzeu­ gung zurückgeführt werden sollen.
Für die Erzeugung von Warmwasser, Sattdampf oder überhitztem Dampf können Dampferzeugerrohre z. B. als Rippenrohre oder Tauchheizflächen ganz oder teilweise auch in die Wirbelschicht-Brennkammer integriert wer­ den.
Ferner ist zu erwähnen, daß die Wirbelschicht-Brennkammer eine herkömmli­ che Ascheabfuhreinrichtung aufweist.
Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Aus­ führungsform sind die Wirbelschichtvergasungskammer 10, die Filterkammer 17 und die Wirbelschicht-Brennkammer 4 nebeneinander angeordnet und ebenfalls über die Wärmeleitrohre 22 thermisch gekoppelt. Gleiche Funktion­ selemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei einer mit der ersten Ausführungsform übereinstimmenden Funktion wird auf eine nochma­ lige Erläuterung verzichtet und hiermit auf die Erläuterung zu Fig. 1 verwie­ sen.
Durch die druckfeste Schleuse 2 werden die zu vergasenden Einsatzstoffe 3 eingebracht und wie bei der ersten Ausführungsform vergast. Das Brenngas 9 tritt über den Kanal 16' in die Filterkammer 17 über, durchströmt diese und tritt aus dem Brenngasauslaß 8 gefiltert aus. Ein Teil des Brenngases wird durch den Feststoff-Strömungskanal 19 geleitet und in der Wirbelschicht- Brennkammer 4 verbrannt.
Wie in der ersten Ausführungsform sind in den Endabschnitten 19a des Fest­ stoff-Strömungskanals 19 Ausblasdüsen 20 und 21 angeordnet.
Die Fig. 3 zeigt die Funktion der oberen Ausblasdüse 21. Die Pfeile zeigen, wie das Material aufgewirbelt und umgeschichtet wird.
Die Fig. 4 zeigt die Funktion der unteren Ausblasdüse 20. Die Pfeile zeigen, wie Filtermaterial aus der Filterkammer abgezogen und der Brennkammer zum Verbrennen zugeführt wird.
Abschließend soll noch erwähnt werden, daß die spezielle Art des Material­ austrags mittels der Ausblasdüsen 21 und 22 durch eine mechanische Aus­ tragvorrichtung ersetzt werden könnte. Derartige Austragvorrichtung, z. B. Förderschnecken sind jedoch wesentlich teurer als Blasdüsen und unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen extrem störanfällig, so daß diese Lö­ sung verworfen wurde.
Die Fig. 5a, b, c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Heiz- oder Kühlrippen an den Wärmetauscherabschnitten der Wärmeleitrohre, die eine intensive Quervermischung mit den dabei verbundenen Vorteilen bewirken. Da jedem Fachmann die Wirkung dieser Heiz- oder Kühlrippen durch die Ab­ bildung sofort ersichtlich ist, wird auf eine Beschreibung verzichtet.
Die zwei unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung zeigen, daß die der Erfindung zugrunde liegende technische Lehre nicht an eine konkrete spezielle konstruktive Ausführungsform gebunden ist. Vielmehr kann der Fachmann bei Kenntnis der technische Lehre noch zu weiteren Modifikatio­ nen der Erfindung gelangen, ohne selbst erfinderisch tätig zu werden.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Brenngas aus biogenen Einsatzstoffen durch allotherme Wasserdampfvergasung, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
  • - eine druckaufgeladene Wirbelschichtvergasungskammer (10) mit einer druckfesten Schleuse (2) zur Aufgabe der zu vergasenden Einsatzstoffe (3),
  • - eine Rauchgasregelvorrichtung in der Rauchgasableitung zur Einstellung des Verhältnisses von Rauchgas zu Produktgas,
  • - eine Filterkammer (17), die über einen Verbindungskanal (16, 16') mit der Wirbelschichtvergasungskammer (10) verbunden ist,
  • - eine Wirbelschicht-Brennkammer (4), die über einen aufwärts zur Filter­ kammer (17) gerichteten Feststoff-Strömungskanal (19) mit dieser verbunden ist und
  • - einer Wärmeleitrohranordnung (22), die Wärme aus der Wirbelschicht- Brennkammer (4) aufnimmt und in der Wirbelschichtvergasungskammer (10) an das Vergasungsbett abgibt, wobei
  • - in dem unteren Endabschnitt (19a) des Feststoff-Strömungskanals (19) eine erste Blasvorrichtung (20) angeordnet ist, um gesteuert Feststoffe pulsierend aus dem Filterbett der Filterkammer (17) in das Brennstoffbett der Wirbelschicht-Brennkammer (4) abzuziehen und
  • - in dem oberen Endabschnitt (19b) des Feststoff-Strömungskanals (19) eine zweite Blasvorrichtung (21) angeordnet ist, um gesteuert das Filter­ bett der Filterkammer (17) umzuschichten und/oder aufzulockern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbel­ schichtvergasungskammer (10) über der Filterkammer (17) und die Filter­ kammer (17) über der Brennkammer (4) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Wärmetauschereinrichtung vorgesehen ist, die die Abwärme des abziehenden Rauchgases aufnimmt und an das Produktgas abgibt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmetauscherabschnitte der Wärmeleitrohre (22) Wärme­ tauscherrippen (23) aufweisen, die so geformt und angeordnet sind, um mit den von den Fluidisierungsvorrichtungen erzeugten Fluidströmen und -wirbeln so in Wirkbeziehung zu gelangen, daß die fluidisierten Teilchen quer zu ihrer ursprünglichen Strömungsrichtung beschleunigt werden, wodurch die Quer­ vermischung des Wirbelschichtbettes verbessert wird, die Verweilzeit der Teilchen im Wirbelschichtbett erhöht wird, Gasblasen gut dispergiert werden und der Wärmeübergang von den Wärmetauscherrippen zum Wirbelschicht­ bett wesentlich verbessert wird.
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