WO2025119567A1

WO2025119567A1 - Process and apparatus for cleavage of fuels by thermal breakdown by means of partial oxidation

Info

Publication number: WO2025119567A1
Application number: PCT/EP2024/081271
Authority: WO
Inventors: Björn Kuntze
Original assignee: Carbo Force GmbH
Current assignee: Carbo Force GmbH
Priority date: 2023-12-05
Filing date: 2024-11-06
Publication date: 2025-06-12
Anticipated expiration: 2026-06-05
Also published as: EP4567090A1

Abstract

The invention relates to a process for cleavage of fuels by thermal breakdown of the fuel to give fuel gas and charcoal within a reactor (3) that extends in a longitudinal direction (L) from an entry section (7) of the reactor (3) to an exit section (9) of the reactor (3), characterized by the process steps of: a. feeding the fuel into the entry section (7) of the reactor (3), with formation of a gas space (16) above a bed of the supplied fuel in the reactor (3), b. conveying the bed of fuel within the reactor (3) from the entry section (7) of the reactor (3) to the exit section (9) of the reactor (3) by means of a mechanical conveying device (15), c. cleaving the solid fuel by thermal breakdown by partial gasification by means of partial oxidation, d. sucking fuel gas out of the gas space (16) at a suction site (27) in the reactor (3) into a recirculation system (25), e. feeding the fuel gas from the recirculation system (25) back into the gas space (16) at a feed point (37) in the reactor (3) which is at a distance from the suction site (27) in the reactor (3), and f. discharging the at least partly broken-down fuel from the reactor (3) in the exit section (9).

Description

Titel: Verfahren und Vorrichtung zur Aufspaltung von Brennstoffen durch thermische Zersetzung mittels partieller Oxidation Title: Method and device for splitting fuels by thermal decomposition using partial oxidation

Beschreibung Description

[01 ] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufspaltung insbesondere feuchter Brennstoffe durch thermische Zersetzung des Brennstoffs in gasförmige Bestandteile (im Weiteren „Brenngas“ genannt) und ein festes, kohlenstoffhaltiges Produkt (im Weiteren „Kohle“ genannt) innerhalb eines Bewegtbettreaktors, sowie die gegebenenfalls gewünschte weitere Behandlung des erzeugten Brenngases zu Synthesegas oder Rauchgas und der erzeugten Kohle zu Aktivkohle oder Asche. Das Verfahren und die Vorrichtung dienen sowohl im Sinne einer Pyrolyse der effektiven Produktion von Kohle als auch im Sinne einer Vergasung der effektiven Produktion von Brenngas. [01] The invention relates to a method and a device for splitting, in particular, moist fuels by thermal decomposition of the fuel into gaseous components (hereinafter referred to as "fuel gas") and a solid, carbon-containing product (hereinafter referred to as "coal") within a moving-bed reactor, as well as the optionally desired further treatment of the produced fuel gas into synthesis gas or flue gas and of the produced coal into activated carbon or ash. The method and the device serve both in the sense of pyrolysis for the effective production of coal and in the sense of gasification for the effective production of fuel gas.

[02] Zur Aufspaltung fester Brennstoffe in Brenngas und Kohle wird der aufzuspaltende Brennstoff unter Einfluss hoher Temperaturen von vorzugsweise ca. 300 °C bis ca. 750 °C thermisch zersetzt. Zur Kontrolle der Prozesstemperaturen und damit die dabei entstehenden Produkte (Brenngas und Kohle) nicht vollständig oxidieren, findet diese thermische Zersetzung in einer sauerstofffreien oder zumindest sauerstoffarmen Atmosphäre statt. Die Zusammensetzung der sich dabei bildenden gasförmigen Produkte besteht aus einer Vielzahl chemischer Verbindungen und richtet sich nach den eingesetzten Brennstoffen und den Prozessbedingungen. Typische Verbindungen sind CO, CO2, H2, H2O, CH4, C2H4, sowie eine Vielzahl weiterer niedermolekularer organischer Verbindungen, als auch höhermolekulare Öle und Teere, sowie Kohle. [03] Nach dem Stand der Technik findet diese Aufspaltung entweder in allothermen oder autothermen Reaktoren, oder in Mischformen dieser beiden grundlegenden Verfahrensvarianten, statt. Die allotherme Verfahrensvariante ist dadurch gekennzeichnet, dass die für den Prozess erforderliche Temperatur durch Wärmeeintrag von außen in den Reaktor (typischerweise mit der Reaktorwand als Wärmeübertragungsfläche) eingebracht wird. Demgegenüber wird bei der autothermen Prozessführung die erforderliche Wärmeenergie im Reaktor selbst erzeugt. Dies geschieht durch Teilverbrennung (partielle Oxidation). Hierbei wird durch Zuführung vergleichsweise geringer Mengen an Oxidationsmittel ein Teil des Brennstoffes und/oder der brennbaren Gase innerhalb des Reaktors oxidiert bzw. verbrannt. [02] To split solid fuels into fuel gas and coal, the fuel to be split is thermally decomposed under the influence of high temperatures, preferably between approximately 300 °C and approximately 750 °C. To control the process temperatures and to prevent the resulting products (fuel gas and coal) from completely oxidizing, this thermal decomposition takes place in an oxygen-free or at least oxygen-poor atmosphere. The composition of the resulting gaseous products consists of a variety of chemical compounds and depends on the fuels used and the process conditions. Typical compounds are CO, CO2, H2, H2O, CH4, C2H4, as well as a variety of other low-molecular organic compounds, as well as higher-molecular oils and tars, and coal. [03] According to the state of the art, this decomposition takes place either in allothermal or autothermal reactors, or in hybrid forms of these two basic process variants. The allothermal process variant is characterized by the fact that the temperature required for the process is introduced into the reactor by external heat input (typically with the reactor wall as the heat transfer surface). In contrast, in the autothermal process, the required heat energy is generated in the reactor itself. This occurs through partial combustion (partial oxidation). In this process, a portion of the fuel and/or the combustible gases within the reactor is oxidized or burned by adding comparatively small amounts of oxidant.

[04] Ein Beispiel für eine Anlage zur Aufspaltung fester Brennstoffe mittels allothermer Reaktorkammern ist in der Patentschrift EP 1 943 461 Bl offenbart. Dort wird das in den beiden zylinderförmigen und parallel betriebenen allothermen Reaktorkammern aus dem festen Brennstoff produzierte Brenngas in einer externen Brennkammer mit Luft verbrannt. Das heiße Rauchgas wird dann um die beiden allothermen Reaktorkammern herumgeleitet und heizt somit die beiden allothermen Reaktorkammern auf. Zur Verbesserung der Wärmeübertragung verfügen die Wände der Reaktorkammern über Strömungsleitbleche und Anbauten. Als weiteres Produkt verlässt Kohle die Reaktorkammern. [04] An example of a plant for splitting solid fuels using allothermal reactor chambers is disclosed in patent EP 1 943 461 B1. There, the fuel gas produced from the solid fuel in the two cylindrical, parallel-operated allothermal reactor chambers is combusted with air in an external combustion chamber. The hot flue gas is then directed around the two allothermal reactor chambers, thus heating them. To improve heat transfer, the walls of the reactor chambers are equipped with flow baffles and attachments. Coal exits the reactor chambers as another product.

[05] Ein Beispiel für die autotherme Aufspaltung fester Brennstoffe in einem mehrstufigen Vergasungsverfahren für holzartige Biomasse ist in der Patentschrift DE 1 8 07 988 B4 offenbart, welche die Verfahrensführung der autotherm betriebenen Entgasungsstufe zur Aufspaltung fester Brennstoffe beschreibt. Dort wird in einem liegenden, zylindrischen Reaktor eine Schüttung bevorzugt aus Holzhackschnitzeln mittels einer Rühreinrichtung durchgerührt und gleichzeitig von der Unterseite des liegenden Reaktors her Luft oder Sauerstoff so dosiert eingeblasen, dass durch die stattfindende exothermen Oxidationsreaktionen eine gewünschte Prozesstemperatur von ca. 500 °C aufrechterhalten wird. Als Produkte verlassen Brenngas und Kohle den Entgasungsreaktor. [05] An example of the autothermal decomposition of solid fuels in a multi-stage gasification process for woody biomass is disclosed in patent DE 1 807 988 B4, which describes the process control of the autothermally operated degassing stage for the decomposition of solid fuels. There, in a horizontal, cylindrical reactor, a bed of preferably wood chips is stirred by means of a stirring device and, at the same time, air or oxygen is injected from the underside of the horizontal reactor in such a way that The exothermic oxidation reactions maintain a desired process temperature of approximately 500 °C. Fuel gas and coal leave the degassing reactor as products.

[06] Wie in der DE 198 07 988 B4 erläutert, besteht der große Vorteil der autothermen Prozessführung darin, dass die Übertragung großer Mengen an Wärme auf einem hohen Temperaturniveau durch die Reaktorwandung hindurch, wie es bei der allothermen Prozessführung notwendig ist, vermieden wird. Die autotherme Prozessführung ist daher apparativ deutlich weniger aufwändig, von höherer Leistungsdichte und somit deutlich wirtschaftlicher. [06] As explained in DE 198 07 988 B4, the major advantage of autothermal processing is that it avoids the transfer of large amounts of heat at a high temperature through the reactor wall, as is necessary in allothermal processing. Autothermal processing is therefore significantly less complex in terms of equipment, has a higher power density, and is therefore significantly more economical.

[07] Unterstrichen wird diese These auch von einer Vielzahl aus wirtschaftlichen und technischen Gründen erfolgloser mehrstufiger Vergasungsprojekte mit allothermen Prozessstufen. Neben anderen Problemen gelang es dabei in der Regel nicht, die erforderliche Wärmeübertragung zu realisieren. [07] This thesis is also underscored by the numerous unsuccessful multi-stage gasification projects with allothermal process stages for economic and technical reasons. Among other problems, the required heat transfer was generally not achieved.

[08] Demgegenüber ist festzuhalten, dass mehrstufige Vergasungsverfahren unter Nutzung autothermer Entgasungsstufen, wie z.B. in der DE 10 2007 012 452 B4 beschrieben, nachhaltig Markterfolge zu verzeichnen haben. [08] In contrast, it should be noted that multi-stage gasification processes using autothermal degassing stages, as described, for example, in DE 10 2007 012 452 B4, have achieved sustained market success.

[09] Allerdings weisen die bisher realisierten autothermen Prozessstufen zur Aufspaltung fester Brennstoffe in Brenngas und Kohle allesamt ein verfahrenstechnisches Manko auf: das Einblasen des Oxidationsmittels für den autothermen Prozess erfolgt direkt in die Kohleschüttung. Dies kann exemplarisch der Patentschrift DE 198 07 988 B4 entnommen werden. Obgleich die homogene Oxidationsreaktion zwischen Brenngas und Oxidationsmittel deutlich schneller und bevorzugt abläuft als dies für die heterogene Oxidationsreaktion zwischen dem Feststoff Kohle und dem Oxidationsmittel der Fall ist, führt das direkte Einblasen des Oxidationsmittels in die Kohleschüttung zu einem starken Verbrauch von Kohle. Dies geschieht, weil in der Kohleschüttung nicht genügend Brenngas vorhanden ist und daher örtlich überschüssig vorhandenes Oxidationsmittel die Kohle oxidiert. Zielt der Prozess auf die Produktion möglichst großer Mengen Kohle, ist diese Prozessführung somit ungeeignet. [09] However, the autothermal process steps implemented so far for splitting solid fuels into fuel gas and coal all have one technical drawback: the injection of the oxidant for the autothermal process takes place directly into the coal bed. This can be seen, for example, in patent DE 198 07 988 B4. Although the homogeneous oxidation reaction between fuel gas and oxidant proceeds significantly faster and preferentially than is the case for the heterogeneous oxidation reaction between the solid coal and the oxidant, the direct injection of the The introduction of an oxidizer into the coal bed leads to excessive coal consumption. This occurs because there is insufficient fuel gas in the coal bed, and therefore any locally present excess oxidizer oxidizes the coal. If the process aims to produce the largest possible quantities of coal, this process is therefore unsuitable.

[10] Die EP 3 858 952 Al schlägt dazu vor, im Rahmen einer partiellen Oxidation ein Oxidationsmittel über eine Mehrzahl an über die Länge des Reaktors verteilten Düsen oberhalb des Brennstoffbetts in den Gasraum einzubringen und dadurch ein gewünschtes Temperaturprofil herzustellen. Zwar ist es mit jenem Verfahren möglich, auch feuchte Brennstoffe mit bis zu 40% Wassergehalt zu verkohlen, allerdings ist die Durchsatzleistung und der Verkohlungswirkungsgrad bzw. die Ausbeute an Kohle bei entsprechend feuchten Brennstoffen entsprechend geringer. Brennstoffe mit einem Wassergehalt von mehr als 40% müssen nach dem bisherigen Stand der Technik zuvor getrocknet werden. [10] EP 3 858 952 A1 proposes introducing an oxidizing agent into the gas chamber above the fuel bed via a plurality of nozzles distributed along the length of the reactor, thereby creating a desired temperature profile. While this process makes it possible to carbonize moist fuels with a water content of up to 40%, the throughput and carbonization efficiency, or rather the yield of coal, are correspondingly lower for such moist fuels. According to the current state of the art, fuels with a water content of more than 40% must be dried beforehand.

[1 1 ] Andere bekannte Verkohlungsverfahren bzw. -reaktoren sind nur für Brennstoffe mit bis zu einem Wassergehalt von 25% oder 30% einsetzbar, sodass dafür ein vorgelagerter Trockner eingesetzt werden muss, um den Wassergehalt des Brennstoffs vor dem Verkohlungsverfahren auf unter 25% oder 30% zu bringen. Ein vorgeschalteter Trockner ist allerdings in der Anschaffung und im Betrieb teuer, hat einen hohen Platzbedarf und ist wegen der Staub- und Geruchsemissionen schwierig zu genehmigen. [1 1 ] Other known carbonization processes and reactors are only suitable for fuels with a water content of up to 25% or 30%, so an upstream dryer must be used to reduce the water content of the fuel to below 25% or 30% before the carbonization process. However, an upstream dryer is expensive to purchase and operate, requires a lot of space, and is difficult to obtain approval due to dust and odor emissions.

[12] Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, in einem sehr kompakten und einfach aufgebauten Apparat insbesondere feuchte Brennstoffe mit bis zu 45% Wassergehalt effizienter autotherm aufzuspalten und dadurch Kohle mit einem höheren Verkohlungswir- kungsgrad zu erzeugen, ohne den Brennstoff in einem vorgelagerten Trockner zuvor trocknen zu müssen. [12] The present invention is therefore based on the problem of more efficiently autothermally splitting moist fuels with up to 45% water content in a very compact and simply constructed apparatus and thereby producing coal with a higher carbonisation efficiency. efficiency without having to dry the fuel in an upstream dryer.

[13] Dieses Problem wird durch die in den Patentansprüchen aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen. [13] This problem is solved by the features listed in the patent claims. Preferred embodiments of the invention can be found in the dependent claims, the description, and the figures.

[14] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zur Aufspaltung von Brennstoffen durch thermische Zersetzung des Brennstoffs in Brenngas und Kohle innerhalb eines Reaktors, der sich in einer Längsrichtung von einem Eintrittsabschnitt des Reaktors zu einem Austrittsabschnitt des Reaktors erstreckt, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a) Zuführen des Brennstoffs in den Eintrittsabschnitt des Reaktors, wobei oberhalb des zugeführten Brennstoffs im Reaktor ein Gasraum oberhalb eines Brennstoffbetts ausgebildet ist, b) Fördern des Brennstoffbetts innerhalb des Reaktors vom Eintrittsabschnitt des Reaktors zum Austrittsabschnitt des Reaktors mittels einer mechanischen Fördervorrichtung, c) Aufspalten des festen Brennstoffs durch thermische Zersetzung durch Teilvergasung mittels partieller Oxidation, d) Absaugen von Brenngas aus dem Gasraum an einer Absaugstelle des Reaktors in ein Rezirkulationssystem, e) Einspeisen von Oxidationsmittel in zumindest einen Teil des abgesaugten Brenngases im Rezirkulationssystem, f) Wiederzuführen des Brenngases vom Rezirkulationssystem in den Gasraum an einer von der Absaugstelle des Reaktors entfernten Zuführstelle des Reaktors, und g) Ausführen des zumindest teilweise zersetzten Brennstoffs im Austrittsabschnitt aus dem Reaktor. [15] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Brennstoffe mit bis zu 45% Wassergehalt effizienter autotherm aufzuspalten und dadurch Kohle mit einem höheren Verkohlungswirkungsgrad zu erzeugen, ohne den Brennstoff in einem vorgelagerten Trockner zuvor trocknen zu müssen. Durch die Rezirkulation zumindest eines Teils des Brenngases, lässt sich die benötigte Verdampfungsenthalpie aus einem Teil der im rezirkulierten Brenngas enthaltenen chemischen Energie bereitstellen. Dadurch kühlt der Reaktor durch die Verdampfung auch bei sehr feuchten Brennstoffen nicht zu stark ab, sondern die thermische Zersetzung wird unterstöchiometrisch am Laufen gehalten. Als Oxidationsmittel dient vorzugsweise Umgebungsluft. [14] According to a first aspect of the present invention, a method is provided for splitting fuels by thermal decomposition of the fuel into fuel gas and coal within a reactor which extends in a longitudinal direction from an inlet section of the reactor to an outlet section of the reactor, characterized by the method steps: a) feeding the fuel into the inlet section of the reactor, wherein a gas space is formed above a fuel bed in the reactor above the supplied fuel, b) conveying the fuel bed within the reactor from the inlet section of the reactor to the outlet section of the reactor by means of a mechanical conveying device, c) splitting the solid fuel by thermal decomposition through partial gasification by means of partial oxidation, d) extracting fuel gas from the gas space at an extraction point of the reactor into a recirculation system, e) feeding oxidant into at least part of the extracted fuel gas in the recirculation system, f) returning the fuel gas from the recirculation system to the gas space at a point which is of the reactor, and g) discharging the at least partially decomposed fuel from the reactor in the outlet section. [15] The process according to the invention enables fuels with up to 45% water content to be decomposed more efficiently autothermally, thereby producing coal with a higher carbonization efficiency without having to first dry the fuel in an upstream dryer. By recirculating at least a portion of the fuel gas, the required evaporation enthalpy can be provided from a portion of the chemical energy contained in the recirculated fuel gas. As a result, the reactor does not cool down too much due to evaporation, even with very moist fuels, but rather the thermal decomposition is kept running substoichiometrically. Ambient air is preferably used as the oxidant.

[16] Optional kann Oxidationsmittel in zumindest einen Teil des abgesaugten Brenngases im Rezirkulationssystem eingespeist werden. Dies kann, je nach Bedarf, an einer oder mehreren Stellen im Rezirkulationssystem geschehen. Durch die Einspeisung von Oxidationsmittel entzündet sich ein Teil des abgesaugten Brenngases automatisch, sofern dessen Temperatur oberhalb der Selbstentzündungstemperatur liegt. Durch die Selbstentzündung eines Teils des abgesaugten Brenngases erhöht sich die Temperatur des abgesaugten Brenngases, sodass verhindert werden kann, dass die Temperatur des abgesaugten Brenngases im Rezirkulationssystem unter die Selbstentzündungstemperatur fällt. Die Einspeisung von Oxidationsmittel kann so dosiert und ggf. mittels Temperaturmessung geregelt werden, dass nur gerade so viel Oxidationsmittel eingespeist wird, dass die Temperatur des abgesaugten Brenngases im Rezirkulationssystem ein bestimmtes Maß oberhalb der Selbstentzündungstemperatur bleibt. Je kleiner der Teil des Brenngases ist, der im Rezirkulationssystem mit dem Oxidationsmittel reagiert, umso so größer ist der Brennwert des Brenngases, das in den Reaktor zurückgeführt wird und aus dem Rezirkulationssystem in eine Brenngaskammer abgezweigt werden kann. [17] Optional kann die Absaugstelle des Reaktors im Eintrittsabschnitt des Reaktors liegen und die Zuführstelle des Reaktors im Austrittsabschnitt des Reaktors liegen. Dies ist aus mehreren Gründen vorteilhaft. Zum einen ist der Wasserdampfgehalt im Eintrittsabschnitt des Reaktors besonders hoch. Durch die Absaugung im Eintrittsabschnitt entsteht eine ggf. vorteilhafte Brenngasströmung im Reaktor entgegengesetzt zur Förderrichtung des Brennstoffbetts. [16] Optionally, oxidant can be fed into at least a portion of the extracted fuel gas in the recirculation system. This can be done at one or more points in the recirculation system, as required. By feeding in oxidant, a portion of the extracted fuel gas ignites automatically, provided its temperature is above the auto-ignition temperature. The auto-ignition of a portion of the extracted fuel gas increases the temperature of the extracted fuel gas, so that the temperature of the extracted fuel gas in the recirculation system can be prevented from falling below the auto-ignition temperature. The feed of oxidant can be metered and, if necessary, controlled by means of temperature measurement, so that only just enough oxidant is fed in to ensure that the temperature of the extracted fuel gas in the recirculation system remains a certain degree above the auto-ignition temperature. The smaller the portion of the fuel gas that reacts with the oxidant in the recirculation system, the greater the calorific value of the fuel gas that is returned to the reactor and can be diverted from the recirculation system into a fuel gas chamber. [17] Optionally, the reactor's exhaust point can be located in the reactor's inlet section, and the reactor's feed point in the reactor's outlet section. This is advantageous for several reasons. First, the water vapor content in the reactor's inlet section is particularly high. The exhaust in the inlet section creates a potentially advantageous fuel gas flow in the reactor opposite to the flow direction of the fuel bed.

[18] Alternativ dazu kann die Absaugstelle des Reaktors im Austrittsabschnitt des Reaktors liegen und die Zuführstelle des Reaktors im Eintrittsabschnitt des Reaktors liegen. Optional kann das Rezirkulationssys- tem die Strömungsrichtung des Brenngases durch das Rezirkulationssys- tem bei Bedarf umstellen, sodass die Absaugstelle zur Zuführstelle wird und umgekehrt. [18] Alternatively, the reactor's exhaust point can be located in the reactor's outlet section, and the reactor's feed point can be located in the reactor's inlet section. Optionally, the recirculation system can change the flow direction of the fuel gas through the recirculation system as needed, so that the exhaust point becomes the feed point, and vice versa.

[19] Optional kann das abgesaugte Brenngas in einer Entstaubungseinrichtung entstaubt werden, wobei die Entstaubung mittels Schwerkraft, Fliehkraft und/oder eines Filters in einem Abscheider erfolgt. Dies ist sinnvoll, damit ein Teil des Brenngases möglichst gut entstaubt einer nachgelagerten Brenngaskammer zur Nutzwärmeauskopplung zugeführt werden kann. [19] Optionally, the extracted fuel gas can be dedusted in a dedusting system, whereby dedusting is carried out by gravity, centrifugal force, and/or a filter in a separator. This is useful so that a portion of the fuel gas can be fed to a downstream fuel gas chamber for useful heat extraction with as little dust as possible.

[20] Oxidationsmittel wird vorzugsweise in das abgesaugte Brenngas im Rezirkulationssystem eingespeist, bevor die Temperatur des angesaugten Brenngases im Rezirkulationssystem unter die Selbstentzündungstemperatur des abgesaugten Brenngases fällt, um es durch das eingespeiste Oxidationsmittel zumindest zum Teil zu entzünden und damit zu erhitzen. Das Brenngas kann dazu im Reaktor an der Absaugstelle auf einer Mindesttemperatur gehalten werden, die ausreicht, damit sich das Brenngas im Rezirkulationssystem bis zur Einspeisung des Oxidationsmittels nicht unter die Selbstentzündungstemperatur des ab- gesaugten Brenngases abkühlt. Es braucht dann keine Erwärmung des Brenngases im Rezirkulationssystem stromaufwärts der Einspeisung des Oxidationsmittels. Je nach Länge und Ausgestaltung des Rezirkulations- systems kann eine Einspeisung von Oxidationsmittel an mehreren Stellen des Rezirkulationssystems stattfinden. Sobald das Brenngas, das eine Temperatur oberhalb der Selbstentzündungstemperatur hat, mit dem eingespeisten Oxidationsmittel in Kontakt kommt, entzündet es sich automatisch und setzt entsprechend thermische Energie frei. Daher ist es sinnvoll, wenn das Oxidationsmittel im Rezirkulationssystem nah an der Zuführstelle dem Brenngas zugeführt wird, damit möglichst viel freigesetzte thermische Energie des rezirkulierten, entzündeten Brenngases für die thermische Zersetzung im Reaktor genutzt wird. Zur Überwachung der Temperatur im Rezirkulationssystem weist das Rezirkulationssystem vorzugsweise ein oder mehrere Temperatursensoren auf. Es ist vorteilhaft, die Temperatur jeweils hinter einer Einspeisung von Oxidationsmittel zu messen, um den Oxidationsmittelzufluss anhand der Temperaturmessung regeln oder steuern zu können. Außerdem kann überprüft und geregelt werden, dass die Temperatur durch die Einspeisung von Oxidationsmittel bestimmte Sicherheitsgrenzen nicht überschreitet. [20] Oxidizing agent is preferably fed into the extracted fuel gas in the recirculation system before the temperature of the extracted fuel gas in the recirculation system falls below the auto-ignition temperature of the extracted fuel gas, in order to at least partially ignite it and thus heat it by the injected oxidizing agent. For this purpose, the fuel gas can be kept at a minimum temperature in the reactor at the extraction point, which is sufficient to ensure that the fuel gas in the recirculation system does not fall below the auto-ignition temperature of the extracted fuel gas until the oxidizing agent is fed in. sucked-in fuel gas cools down. There is then no need to heat the fuel gas in the recirculation system upstream of the oxidant feed. Depending on the length and design of the recirculation system, oxidant can be fed in at multiple points in the recirculation system. As soon as the fuel gas, which has a temperature above the auto-ignition temperature, comes into contact with the fed-in oxidant, it ignites automatically and releases corresponding thermal energy. It is therefore advisable to feed the oxidant into the recirculation system close to the feed point so that as much of the thermal energy released by the recirculated, ignited fuel gas as possible is used for thermal decomposition in the reactor. To monitor the temperature in the recirculation system, the recirculation system preferably has one or more temperature sensors. It is advantageous to measure the temperature downstream of each oxidant feed in order to be able to regulate or control the oxidant flow based on the temperature measurement. In addition, it can be checked and controlled to ensure that the temperature does not exceed certain safety limits due to the addition of oxidizing agent.

[21 ] Optional kann Oxidationsmittel über eine Mehrzahl an in Längsrichtung des Reaktors verteilten ventilgesteuerten Düsen oberhalb des Brennstoffbetts in den Gasraum eingebracht werden und ein über die ventilgesteuerten Düsen jeweils eingebrachter Massenstrom an Oxidationsmittel so geregelt werden, dass sich innerhalb des Reaktors ein bestimmtes, gewünschtes Prozesstemperaturprofil in Längsrichtung vom Eintrittsabschnitt des Reaktors bis zum Austrittsabschnitt des Reaktors einstellt. Die Düsen sind insofern ventilgesteuert, als dass ein jeweils der Düse zugeordnetes Ventil den Massenstrom an Oxidationsmittel durch die Düse in Abhängigkeit eines Temperaturmesswerts regelt, wobei der Temperaturmesswert von einem jeweils der Düse zugeordneten Temperatursensor bereitgestellt wird. Der jeweilige Temperatursensor misst die Temperatur im Reaktor in dem Bereich, wo die zugehörige Düse das Oxidationsmittel einbringt. Das gewünschte Prozesstemperaturprofil muss nicht konstant über die Länge des Reaktors sein. Da das Brennstoffbett in Förderrichtung immer trockener wird, kann im Eintrittsabschnitt eine höhere Temperatur gewünscht sein als im Austrittsabschnitt. Entsprechend höher kann der Massenstrom von Oxidationsmittel durch die Düsen am Eintrittsabschnitt im Vergleich zum Massenstrom von Oxidationsmittel durch die Düsen am Austrittsabschnitt sein. [21 ] Optionally, oxidant can be introduced into the gas space above the fuel bed via a plurality of valve-controlled nozzles distributed in the longitudinal direction of the reactor, and a mass flow of oxidant introduced via the valve-controlled nozzles can be controlled in such a way that a specific, desired process temperature profile is established within the reactor in the longitudinal direction from the inlet section of the reactor to the outlet section of the reactor. The nozzles are valve-controlled in that a valve assigned to each nozzle controls the mass flow of oxidant through the nozzle as a function of a temperature measurement value, wherein the temperature measurement value is provided by a temperature sensor assigned to each nozzle. The respective temperature sensor measures the temperature in the reactor in the area where the associated nozzle The desired process temperature profile does not have to be constant along the length of the reactor. Since the fuel bed becomes drier in the conveying direction, a higher temperature may be desired in the inlet section than in the outlet section. Accordingly, the mass flow of oxidant through the nozzles at the inlet section can be higher than the mass flow of oxidant through the nozzles at the outlet section.

[22] Optional kann das Oxidationsmittel zur Effizienzsteigerung vorgewärmt werden. Dies kann sinnvoll sein, um das Brenngas durch die Zugabe von Oxidationsmittel nicht unter die Selbstentzündungstemperatur des Brenngases abzukühlen. Die Erwärmung kann dadurch erreicht werden, dass die Leitungen für das Oxidationsmittel derart außenseitig am Reaktor und/oder an einer Brenngaskammer entlanggeführt sind, dass durch eine thermische Kopplung die Abwärme des Reaktors und/oder der Brenngaskammer zum Vorwärmen des Oxidationsmittels genutzt wird. Ein weiterer Vorteil der Vorwärmung des Oxidationsmittels bevor es eingespeist wird, ist der, dass weniger Oxidationsmittel benötigt wird und entsprechend weniger Brenngas für den Temperaturerhalt oxidiert werden muss. Entsprechend höher ist der Brennwert des letztlich produzierten Brenngases. [22] Optionally, the oxidant can be preheated to increase efficiency. This can be useful to prevent the fuel gas from cooling below the autoignition temperature of the fuel gas due to the addition of oxidant. The heating can be achieved by routing the lines for the oxidant along the outside of the reactor and/or a fuel gas chamber in such a way that the waste heat from the reactor and/or the fuel gas chamber is used to preheat the oxidant through thermal coupling. A further advantage of preheating the oxidant before it is fed in is that less oxidant is required and correspondingly less fuel gas has to be oxidized to maintain the temperature. The calorific value of the fuel gas ultimately produced is correspondingly higher.

[23] Optional kann ein Teil des abgesaugten Brenngases zu einer Brenngaskammer abgezweigt werden, vorzugsweise nach einem Entstauben des abgesaugten Brenngases. Die Brenngaskammer kann zur Nutzwärmeauskopplung verwendet werden, um die im abgezweigten Brenngas enthaltene chemische Energie möglichst effizient zu nutzen. Besonders sinnvoll ist die Nutzung der Abwärme der Brenngaskammer für die Vorwärmung des Oxidationsmittels. [23] Optionally, a portion of the extracted fuel gas can be diverted to a fuel gas chamber, preferably after dedusting the extracted fuel gas. The fuel gas chamber can be used for heat recovery to utilize the chemical energy contained in the diverted fuel gas as efficiently as possible. The use of the waste heat from the fuel gas chamber for preheating the oxidant is particularly useful.

[24] Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zur Aufspaltung von Brennstoffen durch thermische Zersetzung des Brennstoffs in Brenngas und Kohle innerhalb eines Reaktors, der sich in einer Längsrichtung von einem Eintrittsabschnitt des Reaktors zur Zuführung von Brennstoff in den Reaktor zu einem Austrittsabschnitt des Reaktors zur Ausfuhr des zumindest teilweise zersetzten Brennstoffs aus dem Reaktor erstreckt, wobei der Reaktor eine mechanische Fördervorrichtung zur Förderung eines Brennstoffbetts innerhalb des Reaktors vom Eintrittsabschnitt zum Austrittsabschnitt aufweist, wobei der Reaktor oberhalb des geförderten Brennstoffbetts einen Gasraum für das Brenngas bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Rezirkulationssystem aufweist, das dazu eingerichtet ist, Brenngas aus dem Gasraum an einer Absaugstelle des Reaktors abzusaugen und das Brenngas dann an einer von der Absaugstelle des Reaktors entfernten Zuführstelle des Reaktors wieder dem Gasraum zuzuführen. [24] According to a second aspect of the present invention, an apparatus is provided for splitting fuels by thermal decomposition of the fuel into fuel gas and coal within a reactor which extends in a longitudinal direction from an inlet section of the reactor for supplying fuel into the reactor to an outlet section of the reactor for removing the at least partially decomposed fuel from the reactor, wherein the reactor has a mechanical conveying device for conveying a fuel bed within the reactor from the inlet section to the outlet section, wherein the reactor forms a gas space for the fuel gas above the conveyed fuel bed, characterized in that the device has a recirculation system which is designed to suck fuel gas out of the gas space at a suction point of the reactor and then to feed the fuel gas back into the gas space at a feed point of the reactor which is remote from the suction point of the reactor.

[25] Optional kann das Rezirkulationssystem dazu eingerichtet sein, Oxidationsmittel in zumindest einen Teil des abgesaugten Brenngases im Rezirkulationssystem einzuspeisen. [25] Optionally, the recirculation system may be configured to feed oxidizing agents into at least part of the extracted fuel gas in the recirculation system.

[26] Optional kann die Absaugstelle des Reaktors im Eintrittsabschnitt des Reaktors liegen und die Zuführstelle des Reaktors im Austrittsabschnitt des Reaktors liegen. [26] Optionally, the reactor's extraction point can be located in the inlet section of the reactor and the reactor's feed point can be located in the outlet section of the reactor.

[27] Optional kann das Rezirkulationssystem eine Entstaubungseinrichtung zum Entstauben des abgesaugten Brenngases mittels Schwerkraft, Fliehkraft und/oder eines Filters in einem Abscheider aufweisen. [27] Optionally, the recirculation system may comprise a dust removal device for removing dust from the extracted fuel gas by means of gravity, centrifugal force and/or a filter in a separator.

[28] Optional kann das Rezirkulationssystem zumindest einen Temperatursensor aufweisen, um zu prüfen, ob das abgesaugte Brenngas eine Temperatur oberhalb der Selbstentzündungstemperatur des abgesaugten Brenngases hat, insbesondere nachdem das Oxidationsmittel eingespeist wird, um die Einspeisung von Oxidationsmittel anhand der vom Temperatursensor gemessenen Temperatur regeln oder steuern zu können. Die Position des Temperatursensors im Rezirkulationssystem ist also vorzugsweise stromabwärts kurz hinter einer Einspeisung des Oxidationsmittels. [28] Optionally, the recirculation system may comprise at least one temperature sensor to check whether the extracted fuel gas has a temperature above the auto-ignition temperature of the extracted fuel gas, in particular after the oxidant is fed in, in order to be able to regulate or control the feed of oxidant based on the temperature measured by the temperature sensor. The position of the temperature sensor in the recirculation system is therefore preferably downstream shortly after an oxidant feed.

[29] Optional kann das Rezirkulationssystem dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit der von dem zumindest einen Temperatursensor gemessenen Temperatur Oxidationsmittel einzuspeisen und dadurch die Temperatur des abgesaugten Brenngases im Rezirkulationssystem oberhalb der Selbstentzündungstemperatur zu halten. [29] Optionally, the recirculation system can be configured to feed in oxidizing agent depending on the temperature measured by the at least one temperature sensor and thereby keep the temperature of the extracted fuel gas in the recirculation system above the auto-ignition temperature.

[30] Optional kann die Vorrichtung eine Mehrzahl an in Längsrichtung des Reaktors verteilten ventilgesteuerten und oberhalb des Brennstoffbetts angeordneten Düsen zu Einbringen von Oxidationsmittel in den Gasraum aufweisen, wobei ein über die ventilgesteuerten Düsen jeweils eingebrachter Massenstrom an Oxidationsmittel so regelbar ist, dass sich innerhalb des Reaktors ein bestimmtes, gewünschtes Prozesstemperaturprofil in Längsrichtung vom Eintrittsabschnitt des Reaktors bis zum Austrittsabschnitt des Reaktors einstellt. [30] Optionally, the device may comprise a plurality of valve-controlled nozzles distributed in the longitudinal direction of the reactor and arranged above the fuel bed for introducing oxidant into the gas space, wherein a mass flow of oxidant introduced via the valve-controlled nozzles is controllable in such a way that a specific, desired process temperature profile is established within the reactor in the longitudinal direction from the inlet section of the reactor to the outlet section of the reactor.

[31 ] Optional kann der Reaktor ein erster von mindestens zwei Reaktoren sein, wobei ein zweiter der mindestens zwei Reaktoren dem ersten Reaktor nachgeschaltet ist und sich von einem Eintrittsabschnitt des zweiten Reaktors zu einem Austrittsabschnitt des zweiten Reaktors erstreckt, wobei der zweite Reaktor ebenfalls eine mechanische Fördervorrichtung zur Förderung eines Brennstoffbetts innerhalb des zweiten Reaktors vom Eintrittsabschnitt des zweiten Reaktors zum Austrittsabschnitt des zweiten Reaktors aufweist, wobei der Eintrittsabschnitt des zweiten Reaktors mit dem Austrittsabschnitt des ersten Reaktors verbunden ist, sodass der zumindest teilweise im ersten Reaktor zersetzte Brennstoff dem zweiten Reaktor zuführbar ist und Kohle im Austrittsabschnitt des zweiten Reaktors ausschleusbar ist. [31 ] Optionally, the reactor may be a first of at least two reactors, wherein a second of the at least two reactors is connected downstream of the first reactor and extends from an inlet section of the second reactor to an outlet section of the second reactor, wherein the second reactor also has a mechanical conveying device for conveying a fuel bed within the second reactor from the inlet section of the second reactor to the outlet section of the second reactor, wherein the inlet section of the second reactor is connected to the outlet section of the first reactor, so that the fuel at least partially decomposed in the first reactor can be fed to the second reactor and coal can be discharged in the outlet section of the second reactor.

[32] Optional kann die Vorrichtung eine Staubrückführung aufweisen, wobei das Rezirkulationssystem eine Entstaubungseinrichtung zum Entstauben des abgesaugten Brenngases mittels Schwerkraft, Fliehkraft und/oder eines Filters in einem Abscheider aufweist, wobei die Staubrückführung zwischen der Entstaubungseinrichtung und dem Eintrittsabschnitt des zweiten Reaktors geschaltet ist, um abgeschiedenen Staub dem zweiten Reaktor zur weiteren thermischen Zersetzung zuzuführen. Dies ist besonders sinnvoll, um im zweiten Reaktor den abgeschiedenen Staub vollständig zu verkohlen. [32] Optionally, the device may have a dust recirculation system, wherein the recirculation system comprises a dust removal device for removing dust from the extracted fuel gas by means of gravity, centrifugal force and/or a filter in a separator, wherein the dust recirculation system is connected between the dust removal device and the inlet section of the second reactor to supply separated dust to the second reactor for further thermal decomposition. This is particularly useful for completely carbonizing the separated dust in the second reactor.

[33] Optional kann der zweite Reaktor eine Mehrzahl an in Längsrichtung des zweiten Reaktors verteilten, ventilgesteuerten und oberhalb des Brennstoffbetts des zweiten Reaktors angeordneten Düsen zum Einbringen von Oxidationsmittel in den Gasraum des zweiten Reaktors aufweisen, wobei ein über die ventilgesteuerten Düsen jeweils eingebrachter Massenstrom an Oxidationsmittel in den zweiten Reaktor so regelbar ist, dass sich innerhalb des zweiten Reaktors ein bestimmtes, gewünschtes Prozesstemperaturprofil in Längsrichtung vom Eintrittsabschnitt des zweiten Reaktors bis zum Austrittsabschnitt des zweiten Reaktors einstellt. Das gewünschte Temperaturprofil im zweiten Reaktor kann sich vom gewünschten Temperaturprofil unterscheiden. Der zweite Reaktor, in dem der Brennstoff schon zu einem Teil zersetzt und weniger feucht ist, kann beispielsweise heißer oder kühler betrieben werden als der erste Reaktor, um eine bestimmte Qualität oder Menge der auszuschleusenden Kohle zu erzielen. [33] Optionally, the second reactor can have a plurality of valve-controlled nozzles distributed in the longitudinal direction of the second reactor and arranged above the fuel bed of the second reactor for introducing oxidant into the gas space of the second reactor, wherein a mass flow of oxidant introduced into the second reactor via the valve-controlled nozzles can be regulated such that a specific, desired process temperature profile is established within the second reactor in the longitudinal direction from the inlet section of the second reactor to the outlet section of the second reactor. The desired temperature profile in the second reactor can differ from the desired temperature profile. The second reactor, in which the fuel has already partially decomposed and is less moist, can, for example, be operated hotter or cooler than the first reactor in order to achieve a specific quality or quantity of coal to be discharged.

[34] Optional kann der zweite Reaktor parallel zum ersten Reaktor unterhalb des ersten Reaktors angeordnet sein, wobei eine Förderrichtung der mechanischen Fördervorrichtung im zweiten Reaktor entgegengesetzt zur Förderrichtung der mechanischen Fördervorrichtung im ersten Reaktor ist. Dies erlaubt einen besonders kompakten Aufbau der Vorrichtung und eine gute thermische Kopplung zwischen den zwei Reaktoren. [34] Optionally, the second reactor can be arranged parallel to the first reactor below the first reactor, with a conveying direction of the mechanical conveying device in the second reactor being opposite to the conveying direction of the mechanical conveying device in the first reactor. This allows for a particularly compact design of the device and good thermal coupling between the two reactors.

[35] Optional können die Reaktoren jeweils in einem Temperaturbereich von 500 - 900 °C betrieben werden, vorzugsweise in einem Tem- peraturbereich von 620 - 800 °C. Grundsätzlich steigt mit steigender Temperatur die Durchsatzleistung. Andererseits verringert sich bei hohen Temperaturen der auf den Brennstoff bezogene erzielbare Kohleertrag. Es hat sich gezeigt, dass ein Prozesstemperaturprofil von 720 °C - 750 °C in einem in etwa mittig zwischen dem jeweiligen Eintrittsabschnitt und Austrittsabschnitt gelegenen Mittelabschnitt der Reaktoren gute Ergebnisse erzielt. Im jeweiligen Austrittsabschnitt kann ein im Mittel höheres Prozesstemperaturprofil von beispielsweise 770 °C - 800 °C vorteilhaft sein. [35] Optionally, the reactors can be operated in a temperature range of 500 - 900 °C, preferably in a temperature Temperature range of 620 - 800 °C. Generally, throughput increases with increasing temperature. On the other hand, the achievable coal yield per fuel decreases at high temperatures. It has been shown that a process temperature profile of 720 °C - 750 °C in a central section of the reactors located approximately midway between the respective inlet and outlet sections achieves good results. In the respective outlet section, a higher average process temperature profile, for example, 770 °C - 800 °C, can be advantageous.

[36] Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen: [36] Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. They show:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Teils einer vorteilhaften Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, anhand der die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte erläutert werden; und Figure 1 is a schematic representation of a first part of an advantageous embodiment of a device according to the invention, with reference to which the method steps according to the invention are explained; and

Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Teils der Ausführungsform gemäß Fig. 1 . Figure 2 is a schematic representation of a second part of the embodiment according to Fig. 1.

[37] Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Aufspaltung insbesondere feuchter Brennstoffe durch thermische Zersetzung mittels partieller Oxidation. Das Verfahren ist natürlich auch für trockene Brennstoffe anwendbar, aber hat insbesondere Vorteile bei der Zersetzung von relativ feuchten Brennstoffen. Die Vorrichtung 1 weist hier einen ersten Reaktor 3 und einen dem ersten Reaktor 3 nachgeschalteten zweiten Reaktor 5 auf. Der erste Reaktor 3 erstreckt sich von einem Eintrittsabschnitt 7, wo beispielsweise feuchter Brennstoff dem Reaktor 3 zugeführt wird, entlang einer Längsrichtung L zu einem Austrittsabschnitt 9, wo zumindest teilweise zersetzter Brenn- stoff aus dem ersten Reaktor 3 in den zweiten Reaktor 5 fällt. Der Brennstoff wird dem Reaktor 3 über eine Zellradschleuse 1 1 und eine Förderschnecke 13 zugeführt, sodass der Brennstoff im Eintrittsabschnitt 7 des ersten Reaktors 3 ein Brennstoffbett auf einer Fördervorrichtung 15 ausbildet. Die Fördervorrichtung 15, beispielsweise in Form einer im ersten Reaktor 3 befindlichen Förderschnecke, transportiert das Brennstoffbett in Längsrichtung L zum Austrittsabschnitt 9. Oberhalb des Brennstoffbetts bildet der erste Reaktor 3 einen Gasraum 16, in dem sich Brenngas bei der thermischen Aufspaltung bildet. [37] Figure 1 shows a schematic representation of a device 1 according to the invention for carrying out the method according to the invention for decomposing, in particular, moist fuels by thermal decomposition by means of partial oxidation. The method is of course also applicable to dry fuels, but has particular advantages in the decomposition of relatively moist fuels. The device 1 here has a first reactor 3 and a second reactor 5 connected downstream of the first reactor 3. The first reactor 3 extends from an inlet section 7, where, for example, moist fuel is fed to the reactor 3, along a longitudinal direction L to an outlet section 9, where at least partially decomposed fuel material falls from the first reactor 3 into the second reactor 5. The fuel is fed to the reactor 3 via a rotary valve 11 and a conveyor screw 13, so that the fuel forms a fuel bed on a conveyor device 15 in the inlet section 7 of the first reactor 3. The conveyor device 15, for example in the form of a conveyor screw located in the first reactor 3, transports the fuel bed in the longitudinal direction L to the outlet section 9. Above the fuel bed, the first reactor 3 forms a gas space 16 in which fuel gas is formed during thermal decomposition.

[38] Der zweite Reaktor 5 weist ebenfalls eine Fördervorrichtung 17 auf, wobei hier die Förderrichtung im zweiten Reaktor 5 der Förderrichtung im ersten Reaktor 3 entgegengesetzt ist. Alternativ dazu kann die Förderrichtung im zweiten Reaktor 5 mit der Förderrichtung im ersten Reaktor 3 übereinstimmen. Der Eintrittsabschnitt 1 des zweiten Reaktors 5 ist daher unterhalb des Austrittsabschnitts 9 des ersten Reaktors 3 angeordnet. Der zweite Reaktor 5 ist hier etwa so lang wie der erste Reaktor 3 und erstreckt sich parallel zum ersten Reaktor 3 unterhalb des ersten Reaktors 3. Alternativ dazu kann der zweite Reaktor 5 länger oder, vorzugsweise, kürzer als der erste Reaktor 3 sein. Am Austrittsabschnitt 21 des zweiten Reaktors 5 wird dann Kohle über eine Zellradschleuse 23 ausgeschleust. Die beiden Reaktoren 3, 5 können zusammen von einer gemeinsamen thermischen Isolierung oder Wärmedämmung umgeben sein, um einen Gesamtwärmeverlust nach außen zu minimieren. Das im zweiten (unteren) Reaktor 5 entstehende Brenngas kann entgegengesetzt zum Brennstoffbett aus dem Eintrittsabschnitt 19 des zweiten Reaktors 5 in den Gasraum 16 im Austrittsabschnitts 9 des ersten Reaktors 3 nach oben ziehen. Der Gasraum im zweiten (unteren) Reaktor 5 kann entsprechend kleiner ausgestaltet sein als der Gasraum 16 im ersten (oberen) Reaktor 3. [39] Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung 1 ein Rezirkulationssystem 25 auf (dessen Leitungen in Fig. 1 gestrichelt gezeigt sind), mit dem an einer Absaugstelle 27 Brenngas aus dem Gasraum 16 des ersten Reaktors 3 abgesaugt wird. Die Absaugstelle 27 liegt im gezeigten Ausführungsbeispiel im Eintrittsabschnitt 7 des ersten Reaktors 3. Das Rezirkulationssystem 25 weist ein Rezirkulationsgebläse 29 auf, mit welchem der Durchfluss im Rezirkulationssystem 25 gesteuert wird. Das Rezirkulationssystem 25 weist ferner eine Entstaubungseinrichtung 31 in Form eines Abscheiders auf. Ein Teil des entstaubten Brenngases wird für eine in Fig. 2 gezeigte Brenngaskammer 33 abgezweigt. In einen anderen Teil des entstaubten Brenngases wird an einer Entzündungsstelle 35a des Rezir- kulationssystems 25 Oxidationsmittel in Form von Luft eingespeist, wodurch sich ein Teil des Brenngases automatisch entzündet, und dann dem Gasraum 16 des ersten Reaktors 3 an einer Zuführstelle 37 wieder zugeführt. Die Zuführstelle 37 befindet sich hier im Austrittsabschnitt 9 des ersten Reaktors 3. Dadurch wird im Gasraum 16 ein Brenngasstrom entgegen der Förderrichtung des Brennstoffbetts erzielt. Eine weitere Entzündungsstelle 35b ist hier stromaufwärts der Entstaubungseinrichtung 31 vorgesehen, wo über ein Ventil 45 gesteuert Oxidationsmittel in das Rezirkulationssystem 25 eingespeist wird, um zu verhindern, dass die Temperatur des abgesaugten Brenngases im Rezirkulationssystem 25 unter die Selbstentzündungstemperatur des Brenngases fällt. Dies kann mittels eines stromabwärts hinter der Entzündungsstelle 35b angeordneten Temperatursensors 38 geprüft und das Ventil 45 in Abhängigkeit der Temperaturmessung des Temperatursensors 38 geregelt werden. Es sollte nur so wenig Oxidationsmittel wie möglich, aber so viel wie zum Temperaturerhalt nötig eingespeist werden. [38] The second reactor 5 also has a conveying device 17, whereby the conveying direction in the second reactor 5 is opposite to the conveying direction in the first reactor 3. Alternatively, the conveying direction in the second reactor 5 can coincide with the conveying direction in the first reactor 3. The inlet section 1 of the second reactor 5 is therefore arranged below the outlet section 9 of the first reactor 3. The second reactor 5 is here approximately as long as the first reactor 3 and extends parallel to the first reactor 3 below the first reactor 3. Alternatively, the second reactor 5 can be longer or, preferably, shorter than the first reactor 3. At the outlet section 21 of the second reactor 5, coal is then discharged via a rotary valve 23. The two reactors 3, 5 can be surrounded by a common thermal insulation or heat insulation in order to minimize overall heat loss to the outside. The fuel gas produced in the second (lower) reactor 5 can flow upwards, opposite to the fuel bed, from the inlet section 19 of the second reactor 5 into the gas space 16 in the outlet section 9 of the first reactor 3. The gas space in the second (lower) reactor 5 can be designed correspondingly smaller than the gas space 16 in the first (upper) reactor 3. [39] According to the invention, the device 1 has a recirculation system 25 (the lines of which are shown in dashed lines in Fig. 1), with which fuel gas is extracted from the gas space 16 of the first reactor 3 at an extraction point 27. In the embodiment shown, the extraction point 27 is located in the inlet section 7 of the first reactor 3. The recirculation system 25 has a recirculation fan 29, with which the flow in the recirculation system 25 is controlled. The recirculation system 25 further has a dedusting device 31 in the form of a separator. Part of the dedusted fuel gas is branched off to a fuel gas chamber 33 shown in Fig. 2. Oxidizing agent in the form of air is fed into another portion of the dedusted fuel gas at an ignition point 35a of the recirculation system 25, whereby a portion of the fuel gas is automatically ignited, and then fed back to the gas space 16 of the first reactor 3 at a feed point 37. The feed point 37 is located here in the outlet section 9 of the first reactor 3. This creates a fuel gas flow in the gas space 16 opposite to the conveying direction of the fuel bed. A further ignition point 35b is provided here upstream of the dedusting device 31, where oxidizing agent is fed into the recirculation system 25 via a valve 45 to prevent the temperature of the extracted fuel gas in the recirculation system 25 from falling below the autoignition temperature of the fuel gas. This can be checked using a temperature sensor 38 located downstream of the ignition point 35b, and the valve 45 can be controlled depending on the temperature measurement of the temperature sensor 38. Only as little oxidant as possible should be fed in, but as much as necessary to maintain the temperature.

[40] Wenn das rezirkulierte Brenngas an der jeweiligen Entzündungsstelle 35a, b eine Temperatur oberhalb der Selbstentzündungstemperatur des Brenngases hat, entzündet es sich selbst bei Einspeisung des Oxidationsmittels. Die Temperatur kann von einem jeweils im Rezirkulati- onssystem 25 stromabwärts hinter der jeweiligen Entzündungsstelle 35a, b angeordneten Temperatursensor 38 gemessen werden. Durch die Rezirkulation des Brenngases wird somit die für den relativ hohen Wassergehalt im Brennstoff benötigte Verdampfungsenthalpie aus dem Brenngas gewonnen. Für den Start des Rezirkulationsprozesses ist eine Starthilfe 39 in Form einer gesteuert entzündbaren Flüssiggaszuführung vorgesehen, um an der Entzündungsstelle 35a des Rezirkulationssystems 25 ein brennbares Gas zuzuführen und entzündet dem ersten Reaktor 3 an der Zuführstelle zuzuführen. Sobald das Brenngas auf Selbstentzündungstemperatur im Rezirkulationssystems 25 zirkuliert, hält sich der Re- zirkulationsprozess allein durch die jeweilige Einspeisung des Oxidationsmittels an den Entzündungsstellen 35a, b aufrecht, sodass die Starthilfe 39 dann nicht mehr benötigt wird. [40] If the recirculated fuel gas has a temperature above the autoignition temperature of the fuel gas at the respective ignition point 35a, b, it ignites itself when the oxidant is fed in. The temperature can be controlled by a temperature sensor located in the recirculation ion system 25 downstream of the respective ignition point 35a, b. By recirculating the fuel gas, the vaporization enthalpy required for the relatively high water content in the fuel is obtained from the fuel gas. To start the recirculation process, a starting aid 39 in the form of a controlled ignitable liquid gas supply is provided to supply a combustible gas to the ignition point 35a of the recirculation system 25 and ignite it to the first reactor 3 at the supply point. As soon as the fuel gas circulates at autoignition temperature in the recirculation system 25, the recirculation process is maintained solely by the respective feed of the oxidizing agent at the ignition points 35a, b, so that the starting aid 39 is no longer required.

[41 ] Die Luft als Oxidationsmittel wird mittels eines Primärluftgebläses 41 der Umgebungsluft 43 entnommen und über steuerbare Ventile 45 dem Rezirkulationssystem 25 an den Entzündungsstellen 35a, b zugeführt. Außerdem versorgt das Primärluftgebläse 41 eine Mehrzahl an über die Länge der beiden Reaktoren 3, 5 verteilt angeordneten Düsen 47, die dazu ausgestaltet sind, Oxidationsmittel von oben in den jeweiligen Reaktor 3, 5 einzubringen. Die Düsen 47 sind jeweils ventilgesteuert, wobei der Massenstrom an Oxidationsmittel durch die jeweilige Düse 47 von einem zugehörigen temperaturgeregelten Ventil 49 in Abhängigkeit einer von einem zugehörigen Temperatursensor 51 gemessenen Temperatur im Bereich der jeweiligen Düse 47 geregelt wird. Dadurch lässt sich über die Länge des jeweiligen Reaktors 3, 5 ein gewünschtes Temperaturprofil einstellen, das nicht über die Länge des Reaktors 3, 5 konstant sein muss. Je höher der jeweilige Massenstrom an Oxidationsmittel ist, umso höher wird die Temperatur im Bereich der jeweiligen Düse 47. Dies liegt daran, dass die thermische Zersetzung insgesamt unterstöchiometrisch abläuft, d.h. im jeweiligen Reaktor 3, 5 immer ein Mangel an Oxidationsmittel besteht oder ein Überschuss an Brenngas, das nie vollständig im Reaktor 3, 5 verbrennt. Mit der Zugabe von Oxidationsmittel wird daher die autotherme Zersetzung gezielt lokal im jeweiligen Reaktor 3, 5 befeuert. [41 ] The air as oxidizing agent is taken from the ambient air 43 by means of a primary air blower 41 and fed to the recirculation system 25 at the ignition points 35a, b via controllable valves 45. In addition, the primary air blower 41 supplies a plurality of nozzles 47 distributed over the length of the two reactors 3, 5, which are designed to introduce oxidizing agent from above into the respective reactor 3, 5. The nozzles 47 are each valve-controlled, wherein the mass flow of oxidizing agent through the respective nozzle 47 is regulated by an associated temperature-controlled valve 49 as a function of a temperature measured by an associated temperature sensor 51 in the region of the respective nozzle 47. This allows a desired temperature profile to be set over the length of the respective reactor 3, 5, which does not have to be constant over the length of the reactor 3, 5. The higher the respective mass flow of oxidant, the higher the temperature in the area of the respective nozzle 47. This is because the thermal decomposition as a whole is substoichiometric, ie in the respective reactor 3, 5 there is always a lack of oxidant or an excess of fuel gas, which never burns completely in reactor 3, 5. With the addition of oxidant, the autothermal decomposition is therefore specifically fueled locally in the respective reactor 3, 5.

[42] Der in der Entstaubungseinrichtung 31 abgeschiedene Staub wird in der gezeigten Ausführungsform über eine Zellradschleuse 53 und eine Förderschnecke 55 dem Eintrittsabschnitt 19 des zweiten (unteren) Reaktors 5 zugeführt, damit der abgeschiedene Staub im zweiten Reaktor 5 vollständig verkohlt werden kann. [42] In the embodiment shown, the dust separated in the dedusting device 31 is fed to the inlet section 19 of the second (lower) reactor 5 via a rotary valve 53 and a conveyor screw 55 so that the separated dust can be completely carbonized in the second reactor 5.

[43] Den Reaktoren 3, 5 und dem Rezirkulationssystem 25 wird im Laufe des Verfahrens aus dem Brennstoff produzierten Brenngas, d.h. hauptsächlich gasförmige Kohlenwasserstoffe und Wasserdampf, und das Oxidationsmittel zugeführt. Die Reaktoren 3, 5 und das Rezirkulationssystem 25 sollten möglichst einen Druck leicht unterhalb des Luftdrucks der Umgebung haben, damit kein Gas, beispielsweise an den Zellradschleusen 1 1 , 23, austritt. Um dies zu erreichen, wird ein Teil des Brenngases aus dem Rezirkulationssystem 25 abgezweigt, wobei dieser Teil etwas größer ist als die Summe aus dem momentan in den Reaktoren 3, 5 produzierten Brenngas und dem zugeführten Oxidationsmittel, wodurch ein leichter Unterdrück entsteht. [43] During the process, the reactors 3, 5 and the recirculation system 25 are fed with fuel gas produced from the fuel, i.e., mainly gaseous hydrocarbons and water vapor, and the oxidant. The reactors 3, 5 and the recirculation system 25 should, if possible, have a pressure slightly below the ambient air pressure so that no gas escapes, for example, at the rotary valves 11, 23. To achieve this, a portion of the fuel gas is diverted from the recirculation system 25, this portion being slightly larger than the sum of the fuel gas currently produced in the reactors 3, 5 and the supplied oxidant, which creates a slight negative pressure.

[44] In Fig. 2 ist gezeigt, wie der abgezweigte Teil des Brenngases in die Brenngaskammer 33 geleitet wird, wo mittels eines Sekundärluftgebläses 57 Umgebungsluft 43 in die Brenngaskammer 33 zur möglichst vollständigen Verbrennung des Brenngases geleitet wird. In einem Abhitzekessel 59 wird die in der Brenngaskammer 33 erzeugte Wärme, die mit dem Abgas 61 der Brenngaskammer 33 ausgetragen wird, mittels einer Nutzwärmeauskopplung 63 anderweitig genutzt. Ein drehzahlgesteuertes Absauggebläses 65 bestimmt dabei den Massenstrom an Abgas 61 aus der Vorrichtung 1. Die Drehzahl des Absauggebläses 65 ist dabei vorzugsweise in Abhängigkeit eines im ersten oder zweiten Reak- tor 3, 5 und/oder im Rezirkulotionssystem 25 von mindestens einem Drucksensor 67 gemessenen Drucks geregelt. Dos Absauggebläse 65 sorgt damit für den gewünschten leichten Unterdrück in den Reaktoren 3, 5 und dem Rezirkulotionssystem 25. Vorzugsweise ist dazu mindestens ein Drucksensor 67 am Austrittsabschnitt 9 des ersten Reaktors 3 angeordnet, um die Drehzahl des Absauggebläses 65 entsprechend des dort gemessenen Drucks zu regeln. Optional kann, wie in Fig. 2 gezeigt, ein Teil des Abgases noch einmal über ein Abgasrückführungsgebläse 69 dem Brenngaskammer 33 zugeführt werden, um Stickoxidemissionen zu verringern. In einem Kamin 71 entweicht dann vollständig ausgebranntes Abgas, welches auch die gesamte Wasserdampffracht aus der Brennstofffeuchte beinhaltet. [44] Fig. 2 shows how the branched-off part of the fuel gas is fed into the fuel gas chamber 33, where ambient air 43 is fed into the fuel gas chamber 33 by means of a secondary air blower 57 for the most complete combustion of the fuel gas. In a waste heat boiler 59, the heat generated in the fuel gas chamber 33, which is discharged with the exhaust gas 61 from the fuel gas chamber 33, is used for other purposes by means of a useful heat extraction 63. A speed-controlled exhaust fan 65 determines the mass flow of exhaust gas 61 from the device 1. The speed of the exhaust fan 65 is preferably dependent on a value in the first or second reactor. The exhaust gas pressure is regulated by the pressure measured in the reactors 3, 5 and/or in the recirculation system 25 by at least one pressure sensor 67. The exhaust fan 65 thus ensures the desired slight negative pressure in the reactors 3, 5 and the recirculation system 25. For this purpose, at least one pressure sensor 67 is preferably arranged at the outlet section 9 of the first reactor 3 in order to regulate the speed of the exhaust fan 65 according to the pressure measured there. Optionally, as shown in Fig. 2, a portion of the exhaust gas can be fed again to the combustion gas chamber 33 via an exhaust gas recirculation fan 69 in order to reduce nitrogen oxide emissions. Completely burnt exhaust gas, which also contains the entire water vapor load from the fuel moisture, then escapes in a chimney 71.

Bezugszeichenliste List of reference symbols

I Vorrichtung I Device

3 erster Reaktor 3 first reactor

5 zweiter Reaktor 5 second reactor

7 Eintrittsabschnitt des ersten Reaktors7 Inlet section of the first reactor

9 Austrittsabschnitt des ersten Reaktors9 Exit section of the first reactor

I I Zellradschleuse I I Rotary valve

13 Förderschnecke 13 Conveyor screw

15 Fördereinrichtung im ersten Reaktor15 Conveyor system in the first reactor

16 Gasraum 16 Gas room

17 Fördereinrichtung im zweiten Reaktor17 Conveyor system in the second reactor

1 Eintrittsabschnitt des zweiten Reaktors1 Inlet section of the second reactor

21 Austrittsabschnitt des zweiten Reaktors21 Exit section of the second reactor

23 Zellradschleuse 23 Rotary valve

25 Rezirkulationssystem 25 Recirculation system

27 Absaugstelle 27 Extraction point

29 Rezirkulationsgebläse 29 Recirculation fan

31 Entstaubungseinrichtung 31 Dust extraction system

33 Brenngaskammer 33 Fuel gas chamber

35a, b Entzündungsstelle 35a, b Inflammation site

37 Zuführstelle 37 Feed point

38 Temperatursensor(en) 38 temperature sensors

39 Starthilfe 39 Jump start

41 Primärluftgebläse 41 Primary air blower

43 Umgebungsluft 43 Ambient air

45 Ventil 45 valve

47 Düsen 47 nozzles

49 Ventil 49 Valve

51 Temperatursensor 51 Temperature sensor

53 Zellradschleuse 53 Rotary valve

55 Förderschnecke 57 Sekundärluftgebläse 55 screw conveyor 57 Secondary air blower

59 Abhitzekessel 59 waste heat boilers

61 Abgas 61 exhaust

63 Nutzwärmeauskopplung 65 Absauggebläse 63 Useful heat extraction 65 Extraction fan

67 Drucksensor 67 Pressure sensor

69 Abgasrückführungsgebläse69 Exhaust gas recirculation blower

71 Kamin 71 fireplace

L Längsrichtung L Longitudinal direction

Claims

1. A method for splitting fuels by thermal decomposition of the fuel into fuel gas and coal within a reactor (3) which extends in a longitudinal direction (L) from an inlet section (7) of the reactor (3) to an outlet section (9) of the reactor (3), characterized by the method steps: a. feeding the fuel into the inlet section (7) of the reactor (3), wherein a gas space (16) is formed above a fuel bed in the reactor (3) above the fed fuel, b. conveying the fuel bed within the reactor (3) from the inlet section (7) of the reactor (3) to the outlet section (9) of the reactor (3) by means of a mechanical conveying device (15), c. splitting the solid fuel by thermal decomposition by partial gasification by means of partial oxidation, d. Suction of fuel gas from the gas space (16) at a suction point (27) of the reactor (3) into a recirculation system (25), e. Returning the fuel gas from the recirculation system (25) to the gas space (16) at a feed point (37) of the reactor (3) remote from the suction point (27) of the reactor (3), and f. Discharging the at least partially decomposed fuel from the reactor (3) in the outlet section (9).

2. The method according to claim 1, wherein oxidizing agent is fed into at least a portion of the extracted fuel gas in the recirculation system (25).

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the suction point (27) of the reactor (3) is located in the inlet section (7) of the reactor (3) and the feed point (37) of the reactor (3) is located in the outlet section (9) of the reactor (3).

4. Method according to one of the preceding claims, wherein the extracted fuel gas is dedusted in a dedusting device (31), wherein the dedusting takes place by means of gravity, centrifugal force and/or a filter in a separator.

5. Method according to one of the preceding claims, wherein the fuel gas is kept at a temperature in the recirculation system (25) above the autoignition temperature of the extracted fuel gas, preferably by feeding in oxidizing agent.

6. The method according to any one of the preceding claims, wherein oxidizing agent is introduced into the gas space (16) above the fuel bed via a plurality of valve-controlled nozzles (47) distributed in the longitudinal direction (L) of the reactor (3), and a mass flow of oxidizing agent introduced via the valve-controlled nozzles (47) is controlled in such a way that a specific, desired process temperature profile is established within the reactor (3) in the longitudinal direction (L) from the inlet section (7) of the reactor (3) to the outlet section (9) of the reactor (3).

7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the oxidizing agent is preheated before the preheated oxidizing agent is fed into the recirculation system (25) and/or the reactor (3).

8. Method according to one of the preceding claims, further comprising a step of branching off a portion of the extracted fuel gas from the recirculation system (25) to a fuel gas chamber (33), preferably after dedusting the extracted fuel gas.

9. The method according to claim 8, wherein the portion of the extracted fuel gas is branched off by means of a speed-controlled extraction fan (65), wherein a speed of the extraction fan (65) is regulated as a function of a pressure measured in the reactor (3) and/or in the recirculation system (25) by at least one pressure sensor (67).

10. Device (1) for splitting fuels by thermal decomposition of the fuel into fuel gas and coal within a reactor (3), which extends in a longitudinal direction (L) from an inlet section (7) of the reactor (3) for supplying fuel into the reactor (3) to an outlet section (9) of the reactor (3) for removing the at least partially decomposed fuel from the reactor (3), wherein the reactor (3) has a mechanical conveying device (15) for conveying a fuel bed within the reactor (3) from the inlet section (7) to the outlet section (9), wherein the reactor (3) forms a gas space (16) for the fuel gas above the conveyed fuel bed, characterized in that the device has a recirculation system (25) which is designed to suck fuel gas out of the gas space (16) at a suction point (27) of the reactor (3) and then to recirculate the fuel gas at a point separated from the suction point (27) of the reactor (3) removed feed point (37) of the reactor (3) back to the gas space (16).

1 1. Device (1 ) according to claim 10, wherein the recirculation system (25) is arranged to feed oxidizing agent into at least a part of the extracted fuel gas in the recirculation system (25).

12. Device (1) according to claim 10 or 11, wherein the suction point (27) of the reactor (3) is located in the inlet section (7) of the reactor (3) and the feed point (37) of the reactor (3) is located in the outlet section (9) of the reactor (3).

13. Device (1) according to one of claims 10 to 12, wherein the recirculation system (25) has a dedusting device (31) for dedusting the extracted fuel gas by means of gravity, centrifugal force and/or a filter in a separator.

14. Device (1) according to one of claims 10 to 13, wherein the recirculation system (25) has at least one temperature sensor (38) to check whether the extracted fuel gas in the recirculation system (25) has a temperature above the autoignition temperature of the extracted fuel gas.

15. Device (1) according to claim 14, wherein the recirculation system (25) is configured to feed in oxidizing agent as a function of the temperature measured by the at least one temperature sensor (38) and thereby to keep the temperature of the extracted fuel gas in the recirculation system (25) above the autoignition temperature.

16. Device (1) according to one of claims 10 to 15, with a plurality of valve-controlled nozzles distributed in the longitudinal direction (L) of the reactor (3) and arranged above the fuel bed. sen (47) for introducing oxidizing agent into the gas space (16), wherein a mass flow of oxidizing agent introduced via the valve-controlled nozzles (47) is controllable in such a way that a specific, desired process temperature profile is established within the reactor (3) in the longitudinal direction (L) from the inlet section (7) of the reactor (3) to the outlet section (9) of the reactor (3).

17. Device (1) according to one of claims 10 to 16, wherein the reactor (3) is a first of at least two reactors (3, 5), wherein a second (5) of the at least two reactors (3, 5) is connected downstream of the first reactor (3) and extends from an inlet section (19) of the second reactor (5) to an outlet section (21) of the second reactor (5), wherein the second reactor (5) also has a mechanical conveying device (17) for conveying a fuel bed within the second reactor (5) from the inlet section (19) of the second reactor (5) to the outlet section (21) of the second reactor (5), wherein the inlet section (19) of the second reactor (5) is connected to the outlet section (9) of the first reactor (3), so that the fuel which is at least partially decomposed in the first reactor (3) is conveyed from the outlet section (9) of the first reactor (3) to the inlet section (19) of the second reactor (5) and coal can be discharged in the outlet section (21) of the second reactor (5).

18. Device (1) according to claim 17, further comprising a dust return, wherein the recirculation system (25) comprises a dust removal device (31) for removing dust from the extracted fuel gas by means of gravity, centrifugal force and/or a filter in a separator, wherein the dust return is connected between the dust removal device (31) and the inlet section (19) of the second reactor (5) in order to return the separated dust to the inlet inlet section (19) of the second reactor (5) for further thermal decomposition.

1 . Device according to claim 17 or 18, wherein the second reactor (5) has a plurality of valve-controlled nozzles (47) distributed in the longitudinal direction (L) of the second reactor (5) and arranged above the fuel bed of the second reactor (5) for introducing oxidizing agent into the gas space of the second reactor (5), wherein a mass flow of oxidizing agent introduced via the valve-controlled nozzles (47) is controllable such that a specific, desired process temperature profile in the longitudinal direction (L) from the inlet section

(19) of the second reactor (5) to the outlet section (21) of the second reactor (5).

20. Device (1) according to one of claims 14 to 16, wherein the second reactor (5) is arranged parallel to the first reactor (3) below the first reactor (3), wherein the conveying direction of the mechanical conveying device (17) in the second reactor (5) is opposite to the conveying direction of the mechanical conveying device (15) in the first reactor (3).