DE102017219783A1

DE102017219783A1 - Apparatus and method for gasifying feedstocks and for providing synthesis gas and use

Info

Publication number: DE102017219783A1
Application number: DE102017219783.8A
Authority: DE
Inventors: Ralf Abraham; Domenico Pavone; Thomas Werner
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: Gidara Energy BV
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine HTW-Vergaservorrichtung (10) eingerichtet zum Vergasen von Einsatzstoffen und zum Bereitstellen von Synthesegas, mit einem HTW-Reaktionsraum (11) und einem daran gekoppelten Rückführsystem (16) umfassend einen Rückführ-Zyklon (16.1) und wenigstens eine Rückführleitung (16.2) eingerichtet zum Rückführen von Medien in festem Aggregatzustand aus dem HTW-Reaktionsraum, insbesondere aus einer Freibordzone (FB), über den Rückführ-Zyklon zurück in eine Wirbelbettzone (WB) des HTW-Reaktionsraums, wobei die HTW-Vergaservorrichtung eine an die Rückführleitung gekoppelte Feststoff-Rückführeinrichtung (19) mit einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen (19.1, 19.1a) aufweist, welche zum Einbringen von Eindüsungs-Medium (M3) in Rückführ-Strömungsrichtung an der Rückführleitung ausgerichtet sind, wobei wenigstens eine der Fluidisier-Düsen kontinuierlich mit Eindüsungs-Medium beaufschlagbar ist und wenigstens eine weitere der Fluidisier-Düsen diskontinuierlich getaktet mit Eindüsungs-Medium beaufschlagbar ist. Dies liefert eine optimierte Medienführung. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren sowie die Verwendung von Anlagenkomponenten zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

The invention relates to an HTW carburettor device (10) designed for gasifying feedstocks and for providing synthesis gas, comprising an HTW reaction space (11) and a return system (16) coupled thereto, comprising a recycle cyclone (16.1) and at least one recirculation line (16). 16.2) arranged for returning media in solid state from the HTW reaction space, in particular from a freeboard zone (FB), via the return cyclone back into a fluidized bed zone (WB) of the HTW reaction space, wherein the HTW carburettor device to the return line coupled solid recirculation device (19) having a plurality of fluidizing nozzles (19.1, 19.1a) aligned for introducing injection medium (M3) in the return flow direction on the return line, wherein at least one of the fluidizing nozzles is continuous can be acted upon with injection medium and at least one further of the fluidizing nozzles discontinuous timed clock can be acted upon with injection medium. This provides an optimized media management. Furthermore, the invention relates to a corresponding method and the use of system components for carrying out such a method.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen von Synthesegas, bei optimierter Medienführung in einem HTW-Vergaser. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.The invention relates to an apparatus and a method for providing synthesis gas, with optimized media management in an HTW carburetor. In particular, the invention relates to an apparatus and a method according to the preamble of the respective independent claim.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Durch die Weiterentwicklung des Hochtemperatur-Winkler (HTW)-Kohlevergasungsverfahrens, welches auf der ursprünglich unter Umgebungsdruck betriebenen Winkler-Wirbelschichtvergasung basiert, ergeben sich Möglichkeiten, das HTW-Verfahren auch zur Erzeugung von Synthesegasen (insbesondere für Produkte der petrochemischen Industrie) oder auch in Kombi-Kraftwerken zur effizienten und kostengünstigen Stromerzeugung zu nutzen. Ferner wurde die Weiterentwicklung von HTW-Verfahren bereits in Hinblick auf die Vergasung von Biomasse, Hausmüll oder Steinkohle mit hohem Aschegehalt weiter vorangetrieben.The further development of the high temperature Winkler (HTW) coal gasification process, which is based on Winkler fluidized bed gasification, which was originally operated under ambient pressure, opens up possibilities for the HTW process also for generating synthesis gases (in particular for products of the petrochemical industry) or in combination Power plants to use for efficient and cost-effective power generation. Furthermore, the further development of HTW processes has already been promoted with regard to the gasification of biomass, domestic waste or hard coal with a high ash content.

Bisher werden beispielsweise folgende Vergasungsmedien verwendet: CO2, O2, Luft, Wasserdampf. Die Vergasungsmedien werden auf unterschiedlichen Ebenen über Düsen eingedüst. Die Düsen können sowohl in einer Wirbelbettzone (WB) als auch in einer Freibordzone (FB) angeordnet sein.So far, for example, the following gasification media are used: CO2, O2, air, water vapor. The gasification media are injected at different levels via nozzles. The nozzles can be used both in a fluidized bed zone ( WB ) as well as in a freeboard zone ( FB ) can be arranged.

In dieser Freibordzone (FB) wird eine hohe Material- und Energieübertragungsrate erreicht. Über die Rückführung der nicht umgesetzten Feststoffanteile über einen Zyklon und eine Rückführleitung in die Wirbelschicht kann eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die Wirbelschicht gesichert werden. Um die Bildung von Partikelagglomerationen zu vermeiden, sollte die Temperatur des Wirbelbettes unter der Temperatur des Ascheerweichungspunktes gefahren werdenIn this freeboard zone ( FB ) a high material and energy transfer rate is achieved. By recycling the unreacted solids content via a cyclone and a return line into the fluidized bed, a uniform temperature distribution over the fluidized bed can be ensured. To avoid the formation of particle agglomerations, the temperature of the fluidized bed should be kept below the temperature of the ash softening point

Sowohl der Zyklon als auch die Rückführleitung sind Kernkomponenten des HTW-Vergasers und müssen betriebssicher funktionieren. Insbesondere muss eine Gasströmung aus dem konischen Wirbelschichtbereich von unten zurück in den unteren Teil des Zyklons möglichst sicher verhindert werden.Both the cyclone and the return line are core components of the HTW carburettor and must function reliably. In particular, a gas flow from the conical fluidized bed region must be prevented as safely as possible from the bottom back into the lower part of the cyclone.

Die folgenden zwei Veröffentlichungen beschreiben einige der technischen Herausforderungen beim Auslegen von HTW-Verfahren. L. Plass: Wirbelschichttechnik für Vergasung, Verbrennung, Trocknung und Gasreinigung und ihre Anwendung in Kraftwerken. VGB Kraftwerkstechnik 71 (1991) 3, S. 184 - 191 ; A. Hadulla et al.: Zum Strömungsverhalten in einem Syphon aus einer zirkulierenden Wirbelschicht. Chem.-Ing.-Technik 67 (1995) 3. S. 321 - 323 .The following two publications describe some of the technical challenges in designing HTW techniques. L. Plass: Fluidised bed technology for gasification, combustion, drying and gas cleaning and their application in power plants. VGB Kraftwerkstechnik 71 (1991) 3, pp. 184-191 ; A. Hadulla et al .: On flow behavior in a siphon from a circulating fluidized bed. Chem.-Ing.-Technik 67 (1995) 3. p. 321-323 ,

Mittels bisher verwendeter Anordnungen kann eine Medienführung, insbesondere Rückführung zurück in den HTW-Vergaser, noch nicht auf zufriedenstellende Weise realisiert werden.By means of previously used arrangements, a media guide, in particular feedback back into the HTW gasifier, can not yet be realized in a satisfactory manner.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den eingangs beschriebenen Merkmalen zur optimierten Ausgestaltung des HTW-Vergasungsverfahrens durch optimierte Medienführung bereit zu stellen, womit eine möglichst betriebssichere und einfache Regelung des Stofftransports bezüglich der in den HTW-Reaktionsraum über einen Rückführ-Zyklon und eine Rückführ-Leitung zurück geführten Medien erzielt werden kann.The object of the invention is to provide an apparatus and a method with the features described above for the optimized design of the HTW gasification process by optimized media guidance, whereby a reliable and simple control of mass transport with respect to the in the HTW reaction space via a recycling Cyclone and a recycle line can be returned to guided media.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine HTW-Vergaservorrichtung eingerichtet zum Vergasen von Einsatzstoffen und zum Bereitstellen von Synthesegas, mit einem HTW-Reaktionsraum und einem daran gekoppelten Rückführsystem umfassend einen Rückführ-Zyklon und wenigstens eine Rückführleitung eingerichtet zum Rückführen von Medien in festem Aggregatzustand aus dem HTW-Reaktionsraum, insbesondere aus einer Freibordzone FB, über den Rückführ-Zyklon zurück in eine Wirbelbettzone WB des HTW-Reaktionsraums, wobei die HTW-Vergaservorrichtung eine an die Rückführleitung gekoppelte Feststoff-Rückführeinrichtung mit einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen aufweist, wobei wenigstens eine der Fluidisier-Düsen kontinuierlich mit Eindüsungs-Medium beaufschlagbar ist und wenigstens eine weitere der Fluidisier-Düsen diskontinuierlich getaktet mit Eindüsungs-Medium beaufschlagbar ist. Dies liefert nicht nur ein leichter regelbares HTW-Vergasen (Vorteile beim Vergasen im Reaktionsraum), sondern kann auch die Betriebssicherheit und das Risiko von Materialrückströmungen oder Verstopfungen verringern.This object is achieved by an HTW carburetor device set up for gasifying feedstocks and for providing synthesis gas, with an HTW reaction space and a feedback system coupled thereto comprising a recycle cyclone and at least one return line arranged for returning media in solid state from the HTW reaction space, in particular from a freeboard zone FB , via the recycle cyclone back into a fluidized bed zone WB HTW reaction space, the HTW carburettor having a coupled to the return line solids recycling device having a plurality of fluidizing nozzles, wherein at least one of the fluidizing nozzles is continuously acted upon by injection medium and at least one further of the fluidizing nozzles discontinuously clocked with Eindüsungs medium can be acted upon. This not only provides easy controllable HTW gasification (gasification benefits in the reaction space), but can also reduce operational safety and the risk of material backflow or clogging.

Die jeweilige Fluidisier-Düse kann auch als Rückführ-Düse bezeichnet werden. Die Fluidisier-Düsen können zum Einbringen von Eindüsungs-Medium in Rückführ-Strömungsrichtung an der Rückführleitung ausgerichtet sein. Dies liefert auch einen effektiven Übertrag von Strömungsimpulsen. Bei den Einsatzstoffen handelt es sich bevorzugt um feste Einsatzstoffe.The respective fluidizing nozzle can also be referred to as a return nozzle. The fluidizing nozzles may be aligned for introducing injection medium in the return flow direction on the return line. This also provides an effective carry of flow pulses. The starting materials are preferably solid starting materials.

Es hat sich gezeigt, dass dank einer vordefinierbaren Druckdifferenz zwischen der Rückführleitung und dem Zyklon bzw. dem Reaktionsraum eine Strömung von unten in die Rückführleitung unterbunden werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung mit Fluidisier-Düsen ermöglicht eine vergleichsweise exakte Überwachung oder Regelung der Druckverhältnisse. In der jeweiligen Düse bzw. an der entsprechenden Montageposition kann dabei jeweils wenigstens ein Drucksensor vorgesehen sein, in Kommunikation mit der Düse oder einer zentralen Steuerungseinrichtung. In einem senkrechten (vertikal ausgerichteten) Abschnitt der Rückführleitung kann eine Wirbelschicht mit entsprechendem Druckverlust ausgebildet werden. Im Gegensatz dazu wird bisher bei zirkulierender Wirbelschicht ein Siphon eingesetzt, wobei auch eine Fluidisierung erfolgt. Nachteilig ist der hohe Verbrauch an Fluidisiermedium. Die erfindungsgemäße Rückführung mittels Fluidisier-Düsen kann erheblich einfacher gestaltet werden.It has been found that, thanks to a predefinable pressure difference between the return line and the cyclone or the reaction space, a flow from below into the return line can be prevented. The inventive arrangement with fluidizing nozzles allows a comparatively precise monitoring or control of Pressure conditions. In each case at least one pressure sensor can be provided in the respective nozzle or at the corresponding mounting position, in communication with the nozzle or a central control device. In a vertical (vertically aligned) section of the return line, a fluidized bed with a corresponding pressure loss can be formed. In contrast to this, a siphon has hitherto been used in the case of a circulating fluidized bed, whereby fluidization also takes place. A disadvantage is the high consumption of Fluidisiermedium. The recirculation according to the invention by means of fluidizing nozzles can be made considerably simpler.

Zur Detektion möglicher Fehlströmungen können Temperatur- und (Differenz-) Drucksensoren vorgesehen sein, jeweils in Kommunikation mit wenigstens einer der Düsen oder mit einer zentralen Steuerungseinrichtung. Hierbei können Temperaturelemente im Gas-/Feststoffraum der Rückführleitung und/oder in den gepulsten Düsen angeordnet sein.Temperature and (differential) pressure sensors may be provided for detecting possible erroneous flows, in each case in communication with at least one of the nozzles or with a central control device. In this case, temperature elements can be arranged in the gas / solids space of the return line and / or in the pulsed nozzles.

Eine für das Rückführsystem vorgesehene Feuerfestausmauerung kann aus Feuerleichtstein und/oder Formsteinen und/oder feuerleichten und feuerfeste n Gießkeramiken bestehen.A Feuerfestausmauerung provided for the return system may consist of refractory bricks and / or molded bricks and / or fire-light and refractory n casting ceramics.

Die gepulste Rückführleitung (direkte Rückführung, insbesondere ohne Umwege über einen Siphon) hat sich als kostengünstige Lösung erwiesen, die insbesondere auch den Einbau eines ausgemauerten Siphons überflüssig machen kann. Durch den Verzicht auf einen Siphon kann der Gasverbrauch minimiert werden, insbesondere um einen Faktor im Bereich von 2 bis 3 oder mehr.The pulsed return line (direct return, in particular without detours via a siphon) has proven to be a cost-effective solution, which can make the installation of a bricked-out siphon superfluous in particular. By dispensing with a siphon, the gas consumption can be minimized, in particular by a factor in the range of 2 to 3 or more.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist wenigstens eine der Fluidisier-Düsen an einem schrägen, gegenüber der Vertikalen geneigt ausgerichteten Abschnitt der Rückführleitung angeordnet, insbesondere die kontinuierlich beaufschlagte Fluidisier-Düse. Dies ermöglicht eine Einflussnahme auf den Stofftransport und/oder die Druckverhältnisse auch in einem Abschnitt nahe zum Reaktionsraum, auf besonders effektive Weise.According to one embodiment, at least one of the fluidizing nozzles is arranged on an oblique, with respect to the vertical inclined portion of the return line, in particular the continuously applied fluidizing nozzle. This makes it possible to influence the mass transport and / or the pressure conditions in a section close to the reaction space, in a particularly effective manner.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist wenigstens eine der Fluidisier-Düsen im vorderen auslassseitigen Bereich im letzten Drittel oder letzten Viertel der Rückführleitung angeordnet, in Strömungsrichtung gesehen. Dies ermöglicht eine Einflussnahme in einem Abschnitt nahe zum Reaktionsraum, und damit auch eine vergleichsweise exakte Regelung.According to one embodiment, at least one of the fluidizing nozzles is arranged in the front outlet-side region in the last third or last quarter of the return line, viewed in the flow direction. This allows an influence in a section close to the reaction space, and thus a comparatively precise control.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind alle Fluidisier-Düsen in einem schrägen, relativ zur Horizontalebene geneigt ausgerichteten Abschnitt der Rückführleitung angeordnet. Dies ermöglicht das Einstellen bzw. Regeln von Stofftransport und Druckverhältnissen ausschließlich im schrägen Abschnitt, so dass sich die Strömungsverhältnisse im vertikalen Abschnitt ohne externe Einflussnahme ausbilden können.According to one embodiment, all of the fluidizing nozzles are arranged in an oblique, inclined relative to the horizontal plane portion of the return line. This makes it possible to set or regulate material transport and pressure conditions exclusively in the inclined section, so that the flow conditions in the vertical section can form without external influence.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Rückführsystem eine Mehrzahl von Fluidisier-Düsen auf, welche in unterschiedlichen Höhenpositionen jeweils an einem/dem schräg ausgerichteten Abschnitt der Rückführleitung angeordnet sind. Dies liefert zuvor genannte Vorteile.According to one embodiment, the return system comprises a plurality of fluidizing nozzles, which are arranged at different height positions respectively at an obliquely oriented portion of the return line. This provides the aforementioned advantages.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Rückführsystem eine Mehrzahl von Fluidisier-Düsen auf, welche in unterschiedlichen Positionen in Reihe in Strömungsrichtung hintereinander insbesondere an derselben Umfangsposition der Rückführleitung angeordnet sind, insbesondere in einem in Schwerkraftrichtung unten angeordneten Umfangspunkt der Rückführleitung. Dies ermöglicht eine Einflussnahme an besonders sensiblen bzw. gefährdeten Stellen des Rückführsystems.According to one embodiment, the return system comprises a plurality of fluidizing nozzles, which are arranged in different positions in series in the flow direction one behind the other, in particular at the same circumferential position of the return line, in particular in a downstream in the direction of gravity circumferential point of the return line. This makes it possible to exert influence on particularly sensitive or endangered points of the feedback system.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die jeweilige Fluidisier-Düse einen im Querschnitt minimal großen punktförmigen zentralen Auslass auf. Dies ermöglicht eine lokal fokussierte Einflussnahme auf Stofftransport und Druckverhältnisse. Wahlweise kann der Auslass wenigstens einer Düse auch linienförmig sein und sich z.B. über einen Teilumfang der Rückführleitung erstrecken, insbesondere wenn dies hinsichtlich der Minimierung eines Ablagerungs-Risikos an bestimmten Abschnitten der Rückführleitung zweckdienlich ist.According to one embodiment, the respective fluidizing nozzle has a punctiform central outlet which is minimally large in cross section. This allows a locally focused influence on mass transport and pressure conditions. Optionally, the outlet of at least one nozzle may also be linear and may be e.g. extend over a partial circumference of the return line, in particular if this is useful in terms of minimizing a risk of sedimentation at certain sections of the return line.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Feststoff-Rückführeinrichtung wenigstens drei in Rückführ-Strömungsrichtung in Reihe hintereinander angeordnete Fluidisier-Düsen auf, von denen die vorderste kontinuierlich beaufschlagt ist und die weiteren hinteren, vom HTW-Reaktionsraum weiter abgewandten Fluidisier-Düsen diskontinuierlich getaktet beaufschlagt sind (Pulsdüsen). Hierdurch ergeben sich Vorteile hinsichtlich Stofftransport und möglichst homogener Eindüsung bzw. Rückführung in den Reaktionsraum. Die Menge eingedüsten Mediums M3 kann insbesondere in einem Verhältnis von ca. 20:80 bezüglich kontinuierlicher:gepulster Zuführung eingestellt werden.According to one embodiment, the solids recirculation device has at least three fluidizing nozzles arranged in series in the return flow direction, of which the foremost is acted upon continuously and the further rearward fluidising nozzles, which are further away from the HTW reaction chamber, are subjected to discontinuous clocking (pulse nozzles) ). This results in advantages in terms of mass transport and as homogeneous as possible injection or return to the reaction space. The amount of injected medium M3 can be adjusted in particular in a ratio of about 20:80 with respect to continuous: pulsed feed.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die kontinuierlich beaufschlagte Fluidisier-Düse an einem einstückigen Verbindungsabschnitt mit Verbindungsstutzen angeordnet. Hierdurch kann hohe Stabilität und ein vorteilhafter konstruktiver Aufbau sichergestellt werden. Der Verbindungsstutzen kann einen schrägen Abschnitt der Rückführleitung zumindest teilweise bilden. Ein solcher Schrägstutzen kann angeschmiedet oder eingesteckt sein. In den Schrägstutzen kann wenigstens eine der Düsen integriert sein, insbesondere eine/die kontinuierlich betriebene Düse.According to one embodiment, the continuously applied fluidizing nozzle is arranged on a one-piece connecting portion with connecting pieces. As a result, high stability and an advantageous structural design can be ensured. The connection piece can at least partially form an oblique section of the return line. Such an oblique neck can be forged or plugged. At least one of the nozzles can be integrated in the oblique nozzles be, in particular one / the continuously operated nozzle.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Rückführleitung in Rückführ-Strömungsrichtung ausschließlich eine negative Steigung auf, insbesondere einen monotonen Verlauf der Steigung, insbesondere ohne Siphon- oder Schwanenhals-Geometrie in der Rückführleitung. Hierdurch wird der Stofftransport weiter erleichtert bzw. auf einfachere Weise regelbar. Die Druckverhältnisse lassen sich leichter einstellen.According to one embodiment, the return line in the return flow direction exclusively on a negative slope, in particular a monotonous gradient of the slope, in particular without siphon or goose neck geometry in the return line. As a result, the mass transfer is further facilitated or regulated in a simpler manner. The pressure conditions are easier to adjust.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Rückführleitung einen schrägen, relativ zur Horizontalebene in einem oder mehreren Winkeln im Bereich von 20 bis 45° geneigt ausgerichteten Abschnitt auf, insbesondere angrenzend zum Reaktionsraum. Gemäß einer Variante sind alle Fluidisier-Düsen in diesem schrägen Abschnitt angeordnet, insbesondere in Strömungsrichtung in Reihe.According to one embodiment, the return line has an oblique, relative to the horizontal plane in one or more angles in the range of 20 to 45 ° inclined aligned portion, in particular adjacent to the reaction space. According to a variant, all fluidizing nozzles are arranged in this oblique section, in particular in the flow direction in series.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Rückführleitung einen zumindest annähernd vertikal ausgerichteten Abschnitt und einen schrägen, relativ zur Horizontalebene geneigt ausgerichteten Abschnitt auf, wobei das Längenverhältnis der Abschnitte zwischen 0.5 und 1.4 liegt. Die Abschnitte sind bevorzugt vergleichbar lang. Dies ermöglicht zum einen eine ausreichende Länge zur Anordnung mehrerer Düsen, zum anderen kann eine Druckdifferenz aufgebaut werden.According to one embodiment, the return line has an at least approximately vertically aligned portion and an oblique portion inclined relative to the horizontal plane, wherein the aspect ratio of the portions is between 0.5 and 1.4. The sections are preferably comparably long. This allows for a sufficient length for arranging a plurality of nozzles, on the other hand, a pressure difference can be established.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der HTW-Reaktionsraum eine/die Freibordzone FB auf, welche mindestens um den Faktor 1.5 bis 4 größer ist als die Wirbelbettzone WB. Diese Anordnung liefert zuvor beschriebene Vorteile auf besonders spürbare Weise. Diese Anordnung zeichnet sich durch eine vergleichsweise stationäre Wirbelschicht (geringe Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 1-2m/sek.) und eine Freibordzone mit hoher Partikeldichte und langer Verweilzeit und hohem Kohlenstoff-Umsatz aus. Dabei kann eine hohe Rückführungsrate im Bereich von 2 bis 3facher Rückführung erzielt werden, mit hohem Umsatz, mit vorteilhaften Effekten hinsichtlich der Güte des Synthesgases (insbesondere geringer Teer-Anteil).According to one embodiment, the HTW reaction space has a freeboard zone FB on, which at least by the factor 1.5 to 4 is greater than the fluidized bed zone WB , This arrangement provides advantages described above in a particularly noticeable way. This arrangement is characterized by a relatively stationary fluidized bed (low flow rate in the range of 1-2m / sec.) And a freeboard zone with high particle density and long residence time and high carbon turnover. Thereby, a high return rate in the range of 2 Up to 3-fold recycling can be achieved with high turnover, with advantageous effects on the quality of the synthesis gas (especially low tar content).

Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der durch die Wirbelbettzone und die Freibordzone gebildete HTW-Reaktionsraum über eine Höhe von mindestens 10m oder 20m oder mindestens 30m oder bis zu 40m, wobei die Freibordzone FB in Höhenrichtung länger ist als die Wirbelbettzone, und wobei das Rückführsystem in die Wirbelbettzone mündet. Für diese Anordnung sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen besonders vorteilhaft.According to one embodiment, the HTW reaction space formed by the fluidized bed zone and the freeboard zone extends over a height of at least 10m or 20m or at least 30m or up to 40m, the freeboard zone FB in the height direction is longer than the fluidized bed zone, and wherein the return system opens into the fluidized bed zone. For this arrangement, the inventive measures are particularly advantageous.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die HTW-Vergaservorrichtung druckaufgeladen, insbesondere im Bereich 2 bis 40bar. Bei druckaufgeladener Vergasung ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile auf besonders spürbare Weise.According to one embodiment, the HTW carburettor device is pressure-charged, especially in the range 2 to 40bar. With pressure-charged gasification, the advantages described above are particularly noticeable.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Rückführleitung mittels eines/des einstückigen Verbindungsabschnittes mit Verbindungsstutzen und in der Wandungsebene des HTW-Reaktionsraumes angeordnetem Kragen mit dem HTW-Reaktionsraum verbunden, insbesondere stoffschlüssig. Dies liefert auch hohe Stabilität und Betriebssicherheit, insbesondere in Verbindung mit den weiteren erfindungsgemäßen konstruktiven Maßnahmen.According to one exemplary embodiment, the return line is connected to the HTW reaction space by means of a one-piece connection section with connection stubs and a collar arranged in the wall plane of the HTW reaction space, in particular materially bonded. This also provides high stability and reliability, especially in conjunction with the other constructive measures according to the invention.

ITEM Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine zuvor beschriebene HTW-Vergaservorrichtung, nämlich durch eine HTW-Vergaservorrichtung eingerichtet zum Vergasen von Einsatzstoffen und zum Bereitstellen von Synthesegas, mit einem HTW-Reaktionsraum und einem daran gekoppelten Rückführsystem umfassend einen Rückführ-Zyklon und wenigstens eine Rückführleitung eingerichtet zum Rückführen von Medien in festem Aggregatzustand aus dem HTW-Reaktionsraum, insbesondere aus einer Freibordzone FB, über den Rückführ-Zyklon zurück in eine Wirbelbettzone WB des HTW-Reaktionsraums, wobei die HTW-Vergaservorrichtung eine an die Rückführleitung gekoppelte Feststoff-Rückführeinrichtung mit einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen aufweist, wobei wenigstens eine der Fluidisier-Düsen kontinuierlich mit Eindüsungs-Medium beaufschlagbar ist und wenigstens eine weitere der Fluidisier-Düsen diskontinuierlich getaktet mit Eindüsungs-Medium beaufschlagbar ist, die zuvor beschriebene HTW-Vergaservorrichtung ferner umfassend eine zumindest den HTW-Reaktionsraum umhüllende Kühleinrichtung mit wenigstens einem Kühlmantel, wobei die Kühleinrichtung als eine zumindest den HTW-Reaktionsraum und zumindest teilweise das Rückführsystem gemeinsam umhüllende, integrale Kühleinrichtung ausgestaltet ist, mit dem wenigstens einen Kühlmantel ausgebildet als integralem Kühlmantel umgrenzend zumindest die folgenden Komponenten: den HTW-Reaktionsraum, zumindest teilweise das Rückführsystem, wahlweise auch wenigstens eine Rückführleitung des Rückführsystems, wahlweise zumindest teilweise einen Rückführzyklon des Rückführsystems, wobei die HTW-Vergaservorrichtung wenigstens eine Ringleitungs-Anordnung aufweist, welche Ringleitungs-Anordnung jeweils eine Mehrzahl der Brenner umfasst, die jeweils an eine gemeinsame Ringleitung zum Zuführen von Vergasungsmedien gekoppelt sind, wobei eine zentrale Vergasungsmedien-Zuführung und eine zentrale Regeleinheit eingerichtet zum zentralen Regeln der Versorgung der Mehrzahl der Brenner mit Vergasungsmedien über die Ringleitung vorgesehen ist. Hierdurch ergeben sich eine Vielzahl zuvor genannter Vorteile. Dabei kann die gemeinsame Ringleitung durch den Kühlmantel hindurch geführt sein, mit daran angeordneten Düsen bzw. Brennern, wobei de Mehrzahl getakteter Düsen an der Rückführleitung ebenfalls in den Kühlmantel integriert sein kann. Dabei weist der Kühlmantel wenigstens eine Durchführung für die getakteten Düsen auf und umschließt die Rückführleitung. Ein entsprechendes Verfahren kann durch zentrales Zuführen von Vergasungsmedien über die entsprechende Ringleitung sowie durch das integrale Kühlen der HTW-Vergaservorrichtung erweitert werden. Hierdurch können weitere Vorteile miteinander kombiniert werden. Die jeweilige Ringleitung verläuft außerhalb des Wassermantels, und mit der Ringleitung kombinierte Brennern bzw. Düsen sind durch den Kühl-/Wassermantel und durch die Ausmauerung geführt. Dabei kann auch ein Stutzen, in welchen die Fluidisier-Düsen eingebaut werden, durch den Wassermantel hindurch geführt sein und bis in den Reaktionsraum/Druckraum geführt sein.ITEM The above object is also achieved by a previously described HTW carburetor device, namely by an HTW carburetor device for gasifying feedstocks and for providing synthesis gas, with an HTW reaction space and a coupled feedback system comprising a recycle cyclone and at least one return line adapted for returning media in solid state from the HTW reaction space, in particular from a freeboard zone FB , via the recycle cyclone back into a fluidized bed zone WB HTW reaction space, the HTW carburettor having a coupled to the return line solids recycling device having a plurality of fluidizing nozzles, wherein at least one of the fluidizing nozzles is continuously acted upon by injection medium and at least one further of the fluidizing nozzles discontinuously clocked with Eindüsungs medium can be acted upon, the above-described HTW carburetor device further comprising a at least the HTW reaction space enveloping cooling device with at least one cooling jacket, wherein the cooling device designed as a at least the HTW reaction space and at least partially the feedback system together enveloping, integral cooling device is, with the at least one cooling jacket formed as an integral cooling jacket delimiting at least the following components: the HTW reaction space, at least partially the feedback system, optionally also at least one return line of the return system, optionally at least partially, a recirculation cyclone of the recirculation system, the HTW carburettor having at least one loop assembly, the loop assembly each comprising a plurality of the burners, each coupled to a common loop for supplying gasification media, wherein a central gasification media Feed and a central control unit is provided for centrally controlling the supply of the majority of burners with gasification media via the loop. This results in a variety of previously mentioned advantages. In this case, the common ring line can be guided through the cooling jacket, with nozzles or burners arranged thereon, whereby the plurality of clocked nozzles on the return line can likewise be integrated into the cooling jacket. In this case, the cooling jacket has at least one passage for the clocked nozzles and surrounds the return line. A corresponding method can be extended by centrally supplying gasification media via the corresponding ring line as well as by the integral cooling of the HTW carburetor device. As a result, further advantages can be combined. The respective ring line runs outside the water jacket, and combined with the ring line burners or nozzles are passed through the cooling / water jacket and through the lining. In this case, a nozzle, in which the fluidizing nozzles are installed, be guided through the water jacket and be guided into the reaction space / pressure chamber.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren zum Vergasen von Einsatzstoffen in einem HTW-Reaktionsraum und zum Bereitstellen von Synthesegas, wobei Medien in festem Aggregatzustand aus dem HTW-Reaktionsraum, insbesondere aus einer Freibordzone FB, über ein daran gekoppeltes Rückführsystem umfassend einen Rückführ-Zyklon und wenigstens eine Rückführleitung zurück in eine Wirbelbettzone WB des HTW-Reaktionsraums geführt werden, wobei an der Rückführleitung mittels einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen ein Einbringen von Eindüsungs-Medium erfolgt, wobei wenigstens eine der Fluidisier-Düsen kontinuierlich mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt wird und wenigstens eine weitere der Fluidisier-Düsen diskontinuierlich getaktet mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt wird. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. Das Einbringen erfolgt dabei bevorzugt in Rückführ-Strömungsrichtung oder in einem kleinen Winkel von bis zu 20 oder 30 Grad dazu. Das Eindüsungs-Medium wird insbesondere in Form von Inertgas (CO2; N2) oder Recyclegas bereitgestellt.The aforementioned object is also achieved by a method for gasifying feedstocks in an HTW reaction space and for providing synthesis gas, wherein media in solid state of matter from the HTW reaction space, in particular from a freeboard zone FB via a feedback system coupled thereto comprising a recycle cyclone and at least one recycle line back into a fluidized bed zone WB the HTW reaction space are performed, wherein on the return line by means of a plurality of fluidizing nozzles introducing Eindüsungs medium takes place, wherein at least one of the fluidizing nozzles is continuously supplied with injection medium and at least one more of the fluidizing nozzles intermittently clocked is charged with injection medium. This provides the aforementioned advantages. The introduction is preferably carried out in the return flow direction or at a small angle of up to 20 or 30 degrees thereto. The injection medium is provided in particular in the form of inert gas (CO2, N2) or recycle gas.

Insbesondere kann mittels der erfindungsgemäßen Anordnung in einem senkrechten Teil der Rückführleitung eine schwach fluidisierte Wirbelschicht ausgebildet werden, bei welcher der erzeugten Druckverlust größer/gleich dem Druckverlust über die Wirbelschicht WB, Nachvergasungszone FB und den Übergang zur Zyklonkammer ist.In particular, by means of the arrangement according to the invention, a weakly fluidized fluidized bed can be formed in a vertical part of the return line, in which case the pressure loss generated is greater than or equal to the pressure loss across the fluidized bed WB Post-gasification zone FB and the transition to the cyclone chamber.

Gemäß einer Ausführungsform wird das Verfahren bezüglich einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen mit einer zeitlichen Taktung der Fluidisier-Düsen relativ zueinander durchgeführt. Dies erlaubt eine Regelung auch in Abhängigkeit von Materialanhäufungen oder in Hinblick auf eine Anpassung der Taktung auf eine Förder-Geschwindigkeit.According to one embodiment, the method is performed with respect to a plurality of fluidizing nozzles with a timing of the fluidizing nozzles relative to each other. This allows a regulation as a function of accumulation of material or with regard to an adaptation of the timing to a conveying speed.

Gemäß einer Ausführungsform wird wenigstens eine der Fluidisier-Düsen getaktet im Bereich von 5 bis 10sek. mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt. Dies liefert Vorteile hinsichtlich der separaten Beaufschlagung der Düsen, insbesondere wahlweise auch ohne Überlappung.In one embodiment, at least one of the fluidizing nozzles is clocked in the range of 5 to 10 seconds. charged with injection medium. This provides advantages in terms of the separate admission of the nozzles, in particular optionally without overlap.

Gemäß einer Ausführungsform wird wenigstens eine der Fluidisier-Düsen getaktet über ein Pausen-Intervall im Bereich von 5 bis 15sek. nicht mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt. Dies liefert jeweils zuvor genannte Vorteile.In one embodiment, at least one of the fluidizing nozzles is clocked for a pause interval in the range of 5 to 15 seconds. not charged with injection medium. This provides each of the aforementioned advantages.

Gemäß einem bevorzugten Betriebsmodus wird jeweils nur eine einzige getaktete Düse betrieben, ohne zeitliche Überlappung mit anderen getakteten Düsen.According to a preferred mode of operation, only a single clocked nozzle is operated at a time, with no temporal overlap with other clocked nozzles.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Taktung ausgehend von einer näher zum Vergaserinnenraum hin angeordneten Fluidisier-Düse zu wenigstens einer weiter vom Vergaserinnenraum abgewandten Düse hin, insbesondere beginnend mit der am nächsten zum Vergaserinnenraum angeordneten Fluidisier-Düse; und/oder wobei die Taktung in einer Richtung entgegen der Schwerkraft erfolgt, insbesondere beginnend mit der am weitesten unten angeordneten Fluidisier-Düse; und/oder wobei jeweils nur eine der getakteten Fluidisier-Düsen beaufschlagt wird, ohne zeitliche Überlappung mit anderen getakteten Fluidisier-Düsen. Dies liefert jeweils zuvor genannte Vorteile.According to one embodiment, starting from a fluidising nozzle arranged closer to the carburettor interior, the timing takes place to at least one nozzle which is farther away from the carburettor interior, in particular beginning with the fluidizing nozzle arranged closest to the carburetor interior; and / or wherein the clocking takes place in a direction opposite to the force of gravity, in particular starting with the lowest-lying fluidizing nozzle; and / or wherein in each case only one of the clocked fluidizing nozzles is acted upon, without temporal overlap with other clocked fluidizing nozzles. This provides each of the aforementioned advantages.

Gemäß einer Ausführungsform wird wenigstens eine Fluidisier-Düse kontinuierlich mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt, insbesondere eine/die unterste und/oder eine am nächsten zum Vergaserinnenraum angeordnete Fluidisier-Düse; und/oder wobei eine Durchfluss-Messung oder -Regelung bezüglich des Eindüsungs-Mediums erfolgt. Dies liefert jeweils zuvor genannte Vorteile.According to one embodiment, at least one fluidizing nozzle is continuously supplied with injection medium, in particular one / the lowest and / or one nearest the carburetor interior arranged fluidizing nozzle; and / or wherein a flow measurement or -regelung takes place with respect to the injection medium. This provides each of the aforementioned advantages.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die HTW-Reaktion druckaufgeladen, insbesondere im Bereich 2 bis 40bar. Dies liefert zuvor genannte Vorteile.According to one embodiment, the HTW reaction is pressure-charged, especially in the area 2 to 40bar. This provides the aforementioned advantages.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Steuerungseinrichtung eingerichtet zum Ausführen eines zuvor beschriebenen Verfahrens, wobei die Steuerungseinrichtung an eine Mehrzahl von Fluidisier-Düsen zum Einbringen von Eindüsungs-Medium gekoppelt ist und eingerichtet ist zum parametergesteuerten Einbringen des Eindüsungs-Mediums sowohl auf kontinuierliche Weise hinsichtlich wenigstens einer der Fluidisier-Düsen als auch auf diskontinuierliche getaktete Weise hinsichtlich einer Mehrzahl der Fluidisier-Düsen, insbesondere druckgeregelt. Dies liefert zuvor genannte Vorteile. The aforementioned object is also achieved according to the invention by a control device configured to carry out a previously described method, wherein the control device is coupled to a plurality of fluidizing nozzles for introducing injection medium and is adapted for parameter-controlled introduction of the injection medium both continuously With regard to at least one of the fluidizing nozzles as well as in a discontinuous clocked manner with respect to a plurality of fluidizing nozzles, in particular pressure-controlled. This provides the aforementioned advantages.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch Verwendung einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen zum Rückführen von Feststoffen zurück in den HTW-Reaktionsraum und zum Regeln der sowohl kontinuierlichen als auch getakteten Beaufschlagung der Fluidisier-Düsen mit Eindüsungs-Medium, insbesondere in einer zuvor beschriebenen HTW-Vergaservorrichtung, insbesondere bei druckaufgeladenen HTW-Reaktionen bei einem zuvor beschriebenen Verfahren. Dies liefert zuvor genannte Vorteile.The aforementioned object is also achieved according to the invention by using a plurality of fluidizing nozzles for returning solids back into the HTW reaction space and for controlling both continuous and pulsed loading of the fluidizing nozzles with injection medium, in particular in a previously described HTW carburetor device, especially in pressure-charged HTW reactions in a previously described method. This provides the aforementioned advantages.

Figurenlistelist of figures

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung wenigstens eines Ausführungsbeispiels basierend auf den folgenden Figuren. Dabei zeigt

1 in schematischer Darstellung einen HTW-Vergaser für die erfindungsgemäße Anwendung, zur Veranschaulichung der Volumenverhältnisse des Reaktionsraumes bestehend aus Freibordzone und Wirbelbettzone;
2 in schematischer Darstellung in geschnittener Seitenansicht Details einer HTW-Vergaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3A, 3B jeweils in geschnittener Seitenansicht Details eines Verbindungsabschnitts zur Anwendung in einer HTW-Vergaservorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 Details einer HTW-Vergaservorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of at least one embodiment based on the following figures. It shows

1 a schematic representation of an HTW carburetor for the application of the invention, to illustrate the volume ratios of the reaction space consisting of freeboard zone and fluidized bed zone;
2 in schematic representation in a sectional side view of details of a HTW carburettor device according to an embodiment;
3A . 3B each in sectional side view details of a connection portion for use in an HTW carburetor apparatus according to an embodiment;
4 Details of an HTW carburettor device according to another embodiment.

Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.For reference numbers that are not explicitly described with respect to a single figure, reference is made to the other figures.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGURENDETAILED DESCRIPTION OF THE FIGURES

Die 1 zeigt einen HTW-Vergaser 1 mit mehreren Düsen bzw. Brennern 5, einem Rückführzyklon 6.1 und einer Rückführleitung 6.2. Ein HTW-Reaktionsraum 11, insbesondere Druckbehälter ist in einen unteren konischen Abschnitt 11.1 und einen zylindrischen Abschnitt 11.2 unterteilt. Im unteren Bereich bildet sich eine Wirbelbettzone WB aus, darüber eine Freibordzone FB. Ein Vergaserinnenraum Vi wird durch diese beiden Zonen definiert und ist über eine Wandung 12 von der Umgebung/Atmosphäre U abgeschottet. Die absolute Höhe z11 des HTW-Reaktionsraumes bzw. Druckbehälters beträgt z.B. zwischen 10 und 40m.The 1 shows an HTW carburetor 1 with several nozzles or burners 5 , a recycle cyclone 6.1 and a return line 6.2 , An HTW reaction space 11 , in particular pressure vessel is in a lower conical section 11.1 and a cylindrical section 11.2 divided. In the lower area, a fluidized bed zone is formed WB out, about a freeboard zone FB , A carburetor interior vi is defined by these two zones and is over a wall 12 from the environment / atmosphere U foreclosed. The absolute height z11 the HTW reaction space or pressure vessel is for example between 10 and 40m.

Die Rückführleitung 6.2 vom Rückführzyklon (Unterteil) in den konischen Bereich des Vergasers (WB) muss einen ausreichen Druckverlust aufweisen, um Fehlströmungen zu verhindern. Das im schrägen Abschnitt der Rückführleitung 6.2 befindliche Material (insbesondere Staub und Kohlenstoff) soll dabei möglichst kontinuierlich in den konischen Bereich des Vergasers (WB) eingebracht werden. Insbesondere soll keine Materialsäule bzw. Materialbrücke bis hinein in den Zyklonunterteil gebildet werde.The return line 6.2 from the recycling cyclone (lower part) to the conical region of the carburettor ( WB ) must have sufficient pressure loss to prevent false flows. The in the oblique section of the return line 6.2 located material (especially dust and carbon) should thereby as continuously as possible in the conical region of the carburetor ( WB ) are introduced. In particular, no column of material or material bridge should be formed into the lower part of the cyclone.

Ausgehend von dieser Konfiguration wird eine HTW-Vergaservorrichtung 10, 110 insbesondere mit den in den 2, 3 und 4 gezeigten Komponenten konzipiert, welche aufweist: einen HTW-Reaktionsraum 11, insbesondere Druckbehälter, umschlossen von einer Ausmauerung 12, die außen abgegrenzt ist durch eine Vergaseraußenwandung 12.1, mit mehreren Stutzen bzw. Tragpratzen 13, und mit einer Vielzahl von individuellen Brennern bzw. Düsen 15.1 zum Eindüsen von Vergasungsmedien. Die HTW-Vergaservorrichtung 10, 110 weist ferner ein Rückführ-System 16 mit einem Rückführ-Zyklon 16.1 und wenigstens einer Rückführleitung 16.2 auf. Kompensatoren 17 in der Wandung 12.1 können einen Höhenversatz ausgleichen.Starting from this configuration, an HTW carburetor device 10 . 110 especially with in the 2 . 3 and 4 designed components, which has: an HTW reaction space 11 , in particular pressure vessels, enclosed by a lining 12 , which is delimited on the outside by a Vergaseraußenwandung 12.1 , with several sockets or carrying clamps 13 , and with a plurality of individual burners or nozzles 15.1 for the injection of gasification media. The HTW carburetor device 10 . 110 also has a return system 16 with a recycle cyclone 16.1 and at least one return line 16.2 on. compensators 17 in the wall 12.1 can compensate for a height offset.

Die 2 zeigt einen parallelen, insbesondere lotrechten Abschnitt 16.21 der Rückführleitung 16.2 und einen angewinkelten, schrägen Abschnitt 16.23. Im lotrechten Abschnitt 16.21 herrscht z.B. eine Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 0.5-1 m/sek. Im Abschnitt zwischen Reaktionsraum 11 und Zyklon herrscht z.B. eine Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 15-30m/sek. Eine jeweilige Rückführ-Düse 19.1 einer Feststoff-Rückführeinrichtung 19 ist gekoppelt an eine zentrale Steuerungseinrichtung 20 und optional an wenigstens eine Sensoreinheit 21, insbesondere Druck- und/oder Durchflusssensor. Zumindest die vorderste Rückführ-Düse 19.1a wird kontinuierlich betrieben, und die weiteren Rückführ-Düsen bevorzugt getaktet (Pulsdüsen). Wahlweise können weitere Düsen kontinuierlich betrieben werden. Wahlweise können weitere Düsen getaktet betrieben werden ohne zeitliche Überlappung oder mit nur teilweiser Überlappung mit anderen getakteten Düsen.The 2 shows a parallel, in particular vertical section 16:21 the return line 16.2 and an angled, oblique section 16:23 , In the vertical section 16:21 For example, there is a flow velocity in the range of 0.5-1 m / sec. In the section between reaction space 11 and cyclone, for example, there is a flow velocity in the range of 15-30m / sec. A respective return nozzle 19.1 a solids recycling device 19 is coupled to a central control device 20 and optionally to at least one sensor unit 21 , in particular pressure and / or flow sensor. At least the foremost return nozzle 19.1a is operated continuously, and the other return nozzles preferably pulsed (pulse nozzles). Optionally, additional nozzles can be operated continuously. Optionally, additional nozzles can be operated in a clocked manner without temporal overlap or with only partial overlap with other clocked nozzles.

Aus 2 gehen auch die verwendeten Medien hervor: Vergasungsmedium M1, Rückführ-Medium M2 aus Freibordzone bzw. aus Zyklon, sowie Fluidisier- bzw. Eindüsungs-Medium M3.Out 2 The media used also indicate: gasification medium M1 , Return medium M2 from freeboard zone or from cyclone, as well as fluidizing or injection medium M3 ,

In 3A, 3B ist im Detail ein Verbindungsabschnitt 14 beschrieben, welcher Vorteile im Vergleich zu einer herkömmlichen Verschweißung (3B) liefert. Ein Verbindungsstutzen 14.1 mit Kragen 14.3 und lateraler Verbindungsfläche 14.31 für Stoffschluss weist einen spitzen Winkelübergang 14.4 und einen stumpfen Winkelübergang 14.5 auf und ist als einstückiges Teil, insbesondere Schmiedeteil ausgebildet. Die Verbindung 14.6 ist eine Schweißnaht, die vom schrägen Rohrabschnitt 16.23 beabstandet ist. Durch diese Ausgestaltung kann hohe Stabilität sichergestellt werden, und es ergeben sich weitere insbesondere konstruktive Vorteile. Zudem kann die Verbindung auf vergleichsweise einfache Art und Weise überprüft werden.In 3A . 3B is in detail a connecting section 14 which advantages compared to a conventional welding ( 3B) supplies. A connecting piece 14.1 with collar 14.3 and lateral bonding surface 14:31 for fabric bond has an acute angle transition 14.4 and an obtuse angle transition 14.5 and is designed as a one-piece part, in particular forging. The connection 14.6 is a weld coming from the sloping pipe section 16:23 is spaced. By this configuration high stability can be ensured, and there are more particular constructive advantages. In addition, the connection can be checked in a comparatively simple manner.

In 4 ist eine HTW-Vergaservorrichtung 110 gezeigt, welche zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Komponenten eine Mehrzahl gemeinsamer Ringleitungen 15.3 jeweils mit zentraler Vergasungsmedien-Zuführung 15.5 aufweist, an welchen gemeinsamen Ringleitungen 15.3 jeweils eine Mehrzahl von Brennern 15.1 angeordnet ist. Ferner weist die HTW-Vergaservorrichtung 110 auch eine integrale Kühleinrichtung 18 mit integralem Kühlmantel 18.1, insbesondere Wassermantel auf, welche sowohl den Reaktionsraum als auch das Rückführsystem vollständig umschließt. Diese Variante des HTW-Reaktors liefert eine Vielzahl weiterer Vorteile, insbesondere hinsichtlich Temperierung und Medienzuführung und optimiertem Betriebszustand in Wirbelbett- und Freibordzone FB, WB. Die integrale Kühleinrichtung 18 ist bevorzugt offen zur Umgebung, was die Betriebssicherheit weiter erhöht.In 4 is an HTW carburettor device 110 shown, which in addition to the components described above, a plurality of common loops 15.3 each with central gasification media supply 15.5 has, on which common ring lines 15.3 each a plurality of burners 15.1 is arranged. Furthermore, the HTW carburettor device has 110 also an integral cooling device 18 with integral cooling jacket 18.1 , in particular water jacket, which completely surrounds both the reaction space and the return system. This variant of the HTW reactor provides a number of further advantages, in particular with regard to temperature control and media supply and optimized operating state in the fluidized bed and freeboard zone FB . WB , The integral cooling device 18 is preferably open to the environment, which further increases the reliability.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: HTW-VergaserHTW gasifier
55: Düse bzw. BrennerNozzle or burner
6.16.1: RückführzyklonRecycle cyclone
6.26.2: Rückführleitung Return line
10, 11010, 110: HTW-VergaservorrichtungHTW gasifier means
1111: HTW-Reaktionsraum, insbesondere DruckbehälterHTW reaction space, in particular pressure vessel
11.111.1: konischer Abschnittconical section
11.211.2: zylindrischer Abschnittcylindrical section
1212: Ausmauerunglining
12.112.1: Vergasermantel bzw. Vergaseraußenwandung (insbesondere aus Stahl)Carburetor shell or carburetor outer wall (especially made of steel)
1313: Stutzen bzw. TragpratzenNeck or Tragpratzen
1414: Verbindungsabschnittconnecting portion
14.114.1: Verbindungsstutzenconnecting pieces
14.314.3: Kragencollar
14.3114:31: laterale Verbindungsfläche, insbesondere für Stoffschlusslateral connecting surface, in particular for material bond
14.414.4: spitzer Winkelübergangacute angle transition
14.514.5: stumpfer Winkelübergangobtuse angle transition
14.614.6: Verbindung, insbesondere SchweißnahtConnection, in particular weld
15.115.1: Düse bzw. BrennerNozzle or burner
15.315.3: gemeinsame Ringleitungcommon ring line
15.515.5: zentrale Vergasungsmedien-Zuführung central gasification media supply
1616: Rückführ-SystemRecirculation system
16.116.1: Rückführ-ZyklonRecycle cyclone
16.216.2: Rückführleitung(en)Return line (s)
16.2116:21: paralleler, insbesondere lotrechter Abschnittparallel, in particular vertical section
16.2316:23: angewinkelter, schräger, gegenüber der Vertikalen geneigter AbschnittAngled, oblique, inclined to the vertical section
1717: Kompensator, insbesondere in Kühlmantel integriertCompensator, especially integrated in cooling jacket
1818: integrale Kühleinrichtungintegral cooling device
18.118.1: Kühlmantel, insbesondere WassermantelCooling jacket, in particular water jacket
1919: Feststoff-RückführeinrichtungSolid-return device
19.119.1: einzelne Rückführ-Düsesingle return nozzle
19.1a19.1a: vorderste Rückführ-Düse foremost return nozzle
2020: Steuerungseinrichtung, insbesondere umfassend eine LogikeinheitControl device, in particular comprising a logic unit
2121: Sensoreinheit, insbesondere Druck- und/oder Durchflusssensor Sensor unit, in particular pressure and / or flow sensor
FBFB: FreibordzoneFreeboard zone
WBWB: Wirbelbettzone Fluidized bed zone
M1M1: Vergasungsmediumgasification medium
M2M2: Rückführ-Medium aus Freibordzone bzw. aus ZyklonReturn medium from freeboard zone or from cyclone
M3M3: Fluidisier- bzw. Eindüsungs-Medium Fluidizing or injection medium
UU: Umgebung/AtmosphäreEnvironment / atmosphere
Vivi: Vergaserinnenraum Carburetor interior
xx: Breitenrichtung bzw. QuerachseWidth direction or transverse axis
yy: Tiefenrichtung bzw. QuerachseDepth direction or transverse axis
zz: vertikale Richtung bzw. Hochachsevertical direction or vertical axis
z11z11: Höhe HTW-Reaktionsraum/DruckbehälterHeight HTW reaction space / pressure vessel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

L. Plass: Wirbelschichttechnik für Vergasung, Verbrennung, Trocknung und Gasreinigung und ihre Anwendung in Kraftwerken. VGB Kraftwerkstechnik 71 (1991) 3, S. 184 - 191 [0006]L. Plass: Fluidised bed technology for gasification, combustion, drying and gas cleaning and their application in power plants. VGB Kraftwerkstechnik 71 (1991) 3, pp. 184-191 [0006]
A. Hadulla et al.: Zum Strömungsverhalten in einem Syphon aus einer zirkulierenden Wirbelschicht. Chem.-Ing.-Technik 67 (1995) 3. S. 321 - 323 [0006]A. Hadulla et al .: On flow behavior in a siphon from a circulating fluidized bed. Chem.-Ing.-Technik 67 (1995) 3. p. 321-323 [0006]

Claims

HTW-Vergaservorrichtung (10) eingerichtet zum Vergasen von Einsatzstoffen und zum Bereitstellen von Synthesegas, mit einem HTW-Reaktionsraum (11) und einem daran gekoppelten Rückführsystem (16) umfassend einen Rückführ-Zyklon (16.1) und wenigstens eine Rückführleitung (16.2) eingerichtet zum Rückführen von Medien in festem Aggregatzustand aus dem HTW-Reaktionsraum, insbesondere aus einer Freibordzone (FB), über den Rückführ-Zyklon zurück in eine Wirbelbettzone (WB) des HTW-Reaktionsraums, dadurch gekennzeichnet, dass die HTW-Vergaservorrichtung eine an die Rückführleitung gekoppelte Feststoff-Rückführeinrichtung (19) mit einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen (19.1, 19.1a) aufweist, von denen wenigstens eine kontinuierlich mit Eindüsungs-Medium beaufschlagbar ist und wenigstens eine weitere diskontinuierlich getaktet mit Eindüsungs-Medium beaufschlagbar ist.HTW carburettor device (10) adapted for gasifying feedstocks and for providing synthesis gas, comprising an HTW reaction space (11) and a feedback system (16) coupled thereto comprising a return cyclone (16.1) and at least one return line (16.2) Returning media in solid state from the HTW reaction space, in particular from a freeboard zone (FB), via the return cyclone back into a fluidized bed zone (WB) of the HTW reaction space, characterized in that the HTW carburettor device coupled to the return line Solid-recirculation device (19) having a plurality of fluidizing nozzles (19.1, 19.1a), of which at least one can be acted upon continuously with injection medium and at least one further intermittently clocked with injection medium can be acted upon.

HTW-Vergaservorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fluidisier-Düsen zum Einbringen von Eindüsungs-Medium (M3) in Rückführ-Strömungsrichtung an der Rückführleitung ausgerichtet sind; und/oder wobei wenigstens eine der Fluidisier-Düsen an einem schrägen, gegenüber der Vertikalen geneigt ausgerichteten Abschnitt (16.23) der Rückführleitung angeordnet ist, insbesondere die kontinuierlich beaufschlagte Fluidisier-Düse; und/oder wobei wenigstens eine der Fluidisier-Düsen im vorderen auslassseitigen Bereich im letzten Drittel oder letzten Viertel der Rückführleitung angeordnet ist; und/oder wobei alle Fluidisier-Düsen in einem schrägen, relativ zur Horizontalebene geneigt ausgerichteten Abschnitt (16.23) der Rückführleitung angeordnet sind; und/oder wobei das Rückführsystem eine Mehrzahl von Fluidisier-Düsen aufweist, welche in unterschiedlichen Höhenpositionen jeweils an einem/dem schräg ausgerichteten Abschnitt der Rückführleitung angeordnet sind; und/oder wobei das Rückführsystem eine Mehrzahl von Fluidisier-Düsen aufweist, welche in unterschiedlichen Positionen in Reihe in Strömungsrichtung hintereinander insbesondere an derselben Umfangsposition der Rückführleitung angeordnet sind; und/oder wobei die jeweilige Fluidisier-Düse einen im Querschnitt minimal großen punktförmigen zentralen Auslass aufweist.HTW carburetor device according to Claim 1 wherein the fluidizing nozzles for introducing injection medium (M3) are aligned in the return flow direction on the return line; and / or wherein at least one of the fluidizing nozzles is arranged on an oblique, with respect to the vertical inclined portion (16.23) of the return line, in particular the continuously applied fluidizing nozzle; and / or wherein at least one of the fluidizing nozzles is arranged in the front outlet-side region in the last third or last quarter of the return line; and / or wherein all the fluidizing nozzles are arranged in an oblique, relative to the horizontal plane inclined portion (16.23) of the return line; and / or wherein the return system comprises a plurality of fluidizing nozzles, which are arranged at different height positions respectively at an obliquely oriented portion of the return line; and / or wherein the return system comprises a plurality of fluidizing nozzles, which are arranged in different positions in series in the flow direction one behind the other, in particular at the same circumferential position of the return line; and / or wherein the respective fluidizing nozzle has a cross-sectionally minimally large punctiform central outlet.

HTW-Vergaservorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Feststoff-Rückführeinrichtung wenigstens drei in Rückführ-Strömungsrichtung in Reihe hintereinander angeordnete Fluidisier-Düsen aufweist, von denen die vorderste (19.1a) kontinuierlich beaufschlagt ist und die weiteren hinteren, vom HTW-Reaktionsraum weiter abgewandten Fluidisier-Düsen (19.1) diskontinuierlich getaktet beaufschlagt sind.HTW carburetor device according to Claim 1 or 2 , wherein the solid recirculation device comprises at least three in the return flow direction in series successively arranged fluidizing nozzles, of which the foremost (19.1a) is applied continuously and the other rear, further away from the HTW reaction space fluidizing nozzles (19.1) discontinuously acted clocked.

HTW-Vergaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kontinuierlich beaufschlagte Fluidisier-Düse (19.1a) an einem einstückigen Verbindungsabschnitt (14) mit Verbindungsstutzen (14.1) angeordnet ist.HTW carburettor device according to one of the preceding claims, wherein the continuously applied fluidizing nozzle (19.1a) is arranged on a one-piece connecting portion (14) with connection pieces (14.1).

HTW-Vergaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückführleitung in Rückführ-Strömungsrichtung ausschließlich eine negative Steigung aufweist, insbesondere einen monotonen Verlauf der Steigung, insbesondere ohne Siphon- oder Schwanenhals-Geometrie in der Rückführleitung; und/oder wobei die Rückführleitung einen schrägen, relativ zur Horizontalebene in einem oder mehreren Winkeln im Bereich von 20 bis 45° geneigt ausgerichteten Abschnitt (16.23) aufweist.HTW carburettor device according to one of the preceding claims, wherein the return line in return flow direction exclusively has a negative slope, in particular a monotonous course of the slope, in particular without siphon or goose neck geometry in the return line; and / or wherein the return line has an oblique section (16.23), which is inclined relative to the horizontal plane at one or more angles in the range from 20 to 45 °.

HTW-Vergaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückführleitung einen zumindest annähernd vertikal ausgerichteten Abschnitt (16.21) und einen schrägen, relativ zur Horizontalebene geneigt ausgerichteten Abschnitt (16.23) aufweist, wobei das Längenverhältnis der Abschnitte zwischen 0.5 und 1.4 liegt.HTW carburettor device according to one of the preceding claims, wherein the return line has an at least approximately vertically aligned portion (16.21) and an oblique, relative to the horizontal plane inclined portion (16.23), wherein the aspect ratio of the sections is between 0.5 and 1.4.

HTW-Vergaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der HTW-Reaktionsraum (11) eine/die Freibordzone (FB) aufweist, welche mindestens um den Faktor 1.5 bis 4 größer ist als die Wirbelbettzone (WB); und/oder wobei der durch die Wirbelbettzone und die Freibordzone gebildete HTW-Reaktionsraum (11) sich über eine Höhe von mindestens 10m oder 20m oder mindestens 30m oder bis zu 40m erstreckt, wobei die Freibordzone (FB) in Höhenrichtung länger ist als die Wirbelbettzone, und wobei das Rückführsystem (16, 16.2) in die Wirbelbettzone mündet; und/oder wobei die HTW-Vergaservorrichtung (10) druckaufgeladen ist, insbesondere im Bereich 2 bis 40bar.HTW carburettor device according to one of the preceding claims, wherein the HTW reaction space (11) has a / the freeboard zone (FB), which is greater by at least a factor of 1.5 to 4 than the fluidized bed zone (WB); and / or wherein the HTW reaction space (11) formed by the fluidized bed zone and the freeboard zone extends over a height of at least 10 m or 20 m or at least 30 m or up to 40 m, the freeboard zone (FB) being longer in the vertical direction than the fluidized bed zone, and wherein the recycle system (16, 16.2) opens into the fluidized bed zone; and / or wherein the HTW carburetor device (10) is pressure-charged, in particular in the range 2 to 40 bar.

HTW-Vergaservorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückführleitung mittels eines/des einstückigen Verbindungsabschnittes (14) mit Verbindungsstutzen (14.1) und in der Wandungsebene des HTW-Reaktionsraumes angeordnetem Kragen (14.3) mit dem HTW-Reaktionsraum verbunden ist, insbesondere stoffschlüssig.HTW carburettor device according to one of the preceding claims, wherein the return line by means of a / the one-piece connecting portion (14) with connecting piece (14.1) and in the wall plane of the HTW reaction chamber arranged collar (14.3) is connected to the HTW reaction space, in particular materially.

Verfahren zum Vergasen von Einsatzstoffen in einem HTW-Reaktionsraum (11) und zum Bereitstellen von Synthesegas, wobei Medien in festem Aggregatzustand aus dem HTW-Reaktionsraum, insbesondere aus einer Freibordzone (FB), über ein daran gekoppeltes Rückführsystem (16) umfassend einen Rückführ-Zyklon und wenigstens eine Rückführleitung zurück in eine Wirbelbettzone (WB) des HTW-Reaktionsraums geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rückführleitung mittels einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen (19.1, 19.1a) ein Einbringen von Eindüsungs-Medium erfolgt, wobei wenigstens eine der Fluidisier-Düsen (19.1a) kontinuierlich mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt wird und wenigstens eine weitere der Fluidisier-Düsen (19.1) diskontinuierlich getaktet mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt wird.A method for gasifying feedstocks in an HTW reaction space (11) and for providing synthesis gas, wherein media in solid state from the HTW reaction space, in particular from a freeboard zone (FB), via a coupled feedback system (16) comprising a return Cyclone and at least one return line back into a fluidized bed zone (WB) of the HTW reaction space are performed, characterized in that at the return line by means of a plurality of fluidizing nozzles (19.1, 19.1a) introducing an injection medium takes place, wherein at least one the fluidizing nozzles (19.1a) is continuously supplied with injection medium and at least one further of the fluidizing nozzles (19.1) is pulsed discontinuously with injection medium.

Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch, wobei das Verfahren bezüglich einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen mit einer zeitlichen Taktung der Fluidisier-Düsen relativ zueinander durchgeführt wird; und/oder wobei wenigstens eine der Fluidisier-Düsen getaktet im Bereich von 5 bis 10sek. mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt wird; und/oder wobei wenigstens eine der Fluidisier-Düsen getaktet über ein Pausen-Intervall im Bereich von 5 bis 15sek. nicht mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt wird.A method according to the preceding method claim, wherein the method is performed with respect to a plurality of fluidizing nozzles with a timing of the fluidizing nozzles relative to each other; and / or wherein at least one of the fluidizing nozzles is clocked in the range of 5 to 10 seconds. is charged with injection medium; and / or wherein at least one of the fluidizing nozzles is clocked over a pause interval in the range of 5 to 15 seconds. is not charged with injection medium.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Taktung ausgehend von einer näher zum Vergaserinnenraum hin angeordneten Fluidisier-Düse zu wenigstens einer weiter vom Vergaserinnenraum abgewandten Düse hin erfolgt, insbesondere beginnend mit der am nächsten zum Vergaserinnenraum angeordneten Fluidisier-Düse; und/oder wobei die Taktung in einer Richtung entgegen der Schwerkraft erfolgt, insbesondere beginnend mit der am weitesten unten angeordneten Fluidisier-Düse; und/oder wobei jeweils nur eine der getakteten Fluidisier-Düsen (19.1) beaufschlagt wird, ohne zeitliche Überlappung mit anderen getakteten Fluidisier-Düsen.Method according to one of the preceding method claims, wherein the clocking, starting from a closer to the carburetor interior fluidizing nozzle to at least one further from the carburetor interior facing away from the nozzle, in particular starting with the closest to the carburetor interior fluidizing nozzle; and / or wherein the clocking takes place in a direction opposite to the force of gravity, in particular starting with the lowest-lying fluidizing nozzle; and / or wherein in each case only one of the clocked fluidizing nozzles (19.1) is acted upon, without temporal overlap with other clocked fluidizing nozzles.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei wenigstens eine Fluidisier-Düse kontinuierlich mit Eindüsungs-Medium beaufschlagt wird, insbesondere eine/die unterste und/oder eine am nächsten zum Vergaserinnenraum angeordnete Fluidisier-Düse; und/oder wobei eine Durchfluss-Messung oder -Regelung bezüglich des Eindüsungs-Mediums (M3) erfolgt.Method according to one of the preceding method claims, wherein at least one fluidizing nozzle is continuously supplied with injection medium, in particular one / the lowest and / or one closest to the carburetor interior arranged fluidizing nozzle; and / or wherein a flow measurement or control with respect to the injection medium (M3) takes place.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die HTW-Reaktion druckaufgeladen erfolgt, insbesondere im Bereich 2 bis 40bar.Method according to one of the preceding method claims, wherein the HTW reaction is pressure-charged, in particular in the range 2 to 40 bar.

Steuerungseinrichtung (20) eingerichtet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung an eine Mehrzahl von Fluidisier-Düsen zum Einbringen von Eindüsungs-Medium gekoppelt ist und eingerichtet ist zum parametergesteuerten Einbringen des Eindüsungs-Mediums sowohl auf kontinuierliche Weise hinsichtlich wenigstens einer der Fluidisier-Düsen als auch auf diskontinuierliche getaktete Weise hinsichtlich einer Mehrzahl der Fluidisier-Düsen, insbesondere druckgeregelt.A controller (20) adapted to carry out a method according to any one of the preceding method claims, wherein the controller is coupled to a plurality of fluidizing nozzles for introducing injection medium and is adapted for parameter controlled introduction of the injection medium both in a continuous manner with respect to at least one the fluidizing nozzles as well as in a discontinuous clocked manner with respect to a plurality of fluidizing nozzles, in particular pressure-controlled.

Verwendung einer Mehrzahl von Fluidisier-Düsen zum Rückführen von Feststoffen zurück in den HTW-Reaktionsraum und zum Regeln der sowohl kontinuierlichen als auch getakteten Beaufschlagung der Fluidisier-Düsen mit Eindüsungs-Medium, insbesondere in einer HTW-Vergaservorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere bei druckaufgeladenen HTW-Reaktionen bei einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Use of a plurality of fluidizing nozzles for returning solids back into the HTW reaction space and for controlling both continuous and pulsed loading of the fluidizing nozzles with injection medium, in particular in an HTW carburettor apparatus (10) according to any one of the preceding claims in particular in pressure-charged HTW reactions in a process according to any one of the preceding claims.