-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Brennstoff-Vergasungssystem.
-
Technischer Hintergrund
-
Ein
Brennstoff-Vergasungssystem zur Erzeugung von durch Vergasung gebildetem
Gas (nachstehend als Vergasungsgas bezeichnet) unter Verwendung
von Kohle, Biomasse, Kunststoffabfällen, verschiedenen
nassen Abfällen oder dergl. als Brennstoff wurde entwickelt.
-
Im
Brennstoff-Vergasungssystem ist Teer in dem in einem Vergasungsofen
erzeugten, Vergasungsgas enthalten. Insbesondere ist die Schwerölkomponente
des Teers hochgradig viskos und neigt zur Anhaftung an Rohren oder
dergl., was beim Langzeitbetrieb in nachteiliger Weise zum Verstopfen der
Rohre oder dergl. führt.
-
Um
diesen Nachteil zu überwinden, wurde beispielsweise ein
Brennstoff-Vergasungssystem gemäß Darstellung
in 1 entwickelt, das folgendes umfasst: einen Vergasungsofen 100 zur
partiellen Oxidation von Brennstoff, wie Kohle, Biomasse, Kunststoffabfällen
oder verschiedenen nassen Abfällen, zu Vergasungsgas, einen
Dampferzeuger 101 zur Erzeugung von Dampf zur Einspeisung
in den Ofen 100, einen Wäscher 102 zur
Abtrennung von Teer und dergl. von dem im Ofen 100 gebildeten
Vergasungsgas, einen elektrischen Staubabscheider 103 zum
Abfangen von Teilchen und dergl. aus dem Vergasungsgas, das im Wäscher 102 von
Teer und dergl. befreit worden ist, einen Verbrennungsmotor 104,
z. B. einen Gasmotor oder eine Gasturbine, der durch Verbrennen
des Vergasungsgases, das im Abscheider 103 von Teilchen
und dergl. befreit worden ist, als Brennstoff betrieben wird, einen
Stromgenerator 105, der durch den Motor 104 betrieben
wird, eine Vorrichtung 106 zur Rückgewinnung von
thermischer Energie, wie beispielsweise einen Wärmetauscher zur
Gewinnung von Wärme aus dem vom Motor 104 abgegebenen
Gas umfasst folgendes: einen Abzug 107 zum Austragen des
nach der Wärmebehandlung in der Rückgewinnungsvorrichtung 106 anfallenden Abgases
an die Atmosphäre, einen Teer/Wasser-Abscheider 108 zum
Abscheiden von Teer und Wasser, die im Wäscher 102 aus
dem Vergasungsgas abgeschieden worden sind, einen Teerbehälter 109 zur Aufnahme
des im Abscheider 108 abgeschiedenen Teers und einen Verbrennungsofen 110 zum
Verbrennen des im Behälter 109 aufgenommenen Teers.
-
In
dem in 1 dargestellten Brennstoff-Vergasungssystem wird
der Brennstoff, wie Kohle, Biomasse, Kunststoffabfälle
oder verschiedene nasse Abfälle, partiell im Verbrennungsofen 100 zu
Vergasungsgas oxidiert, das dann in den Wäscher 102 eingeleitet
wird, wo Wasser auf das Vergasungsgas gesprüht wird, um
Teer und dergl. abzutrennen und Dampf in dem Vergasungsgas zu kondensieren.
Das Vergasunggas, das von Teer und dergl. befreit worden ist, wird
in den elektrischen Staubabscheider 103 eingeleitet, wo
Teilchen und dergl. aus dem Vergasungsgas abgefangen werden. Das
Vergasungsgas, das frei von Teilchen und dergl. ist, wird als Brennstoff verbrannt,
um den Motor 104 zu betreiben und im Stromgenerator 105 Elektrizität
zu erzeugen. Das Abgas aus dem Motor 104 wird in der Vorrichtung 106 zur
Rückgewinnung von Wärme einem Wärmetausch
mit Luft unterzogen, um Wärme zurückzugewinnen,
und durch den Abzug 107 in die Atmosphäre ausgetragen.
-
Der
Teer, der aus dem Vergasungsgas durch Aufsprühen von Wasser
im Wäscher 102 abgetrennt worden ist, wird im
Teer/Wasser-Abscheider 108 vom Wasser getrennt. Der Teer,
von dem im Abscheider 108 das Wasser abgetrennt worden
ist, wird im Teerbehälter 109 aufgenommen und
im Verbrennungsofen 110 verbrannt. Das Wasser, das im Teer/Wasser-Abscheider 108 vom
Teer abgetrennt worden ist, wird im Dampferzeuger 101 in
Dampf umgewandelt und zusammen mit der Luft, die in der Vorrichtung 106 zur
Rückgewinnung von Wärmeenergie erwärmt worden
ist, in den Vergasungsofen 100 eingeleitet.
-
Beim
herkömmlichen Brennstoff-Vergasungssystem kann sich an
den Vergasungsofen 100 ein Reformierofen anschließen,
in den Sauerstoff eingeleitet wird, um das Vergasungsgas zur Zersetzung des
Teers partiell zu verbrennen.
-
Ein
dem Stand der Technik entsprechendes Brennstoff-Vergasungssystem
zur partiellen Oxidation von Brennstoff, wie Kohle, durch ein Oxidationsmittel
zu Vergasungsgas wird beispielsweise in der Druckschrift 1 beschrieben.
- [Druckschrift 1] JP
2000-355693A
-
Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
-
Durch die Erfindung zu lösende
Aufgaben
-
Jedoch
ist die Gewinnung von Teer durch den Wäscher 102 und
den Teer/Wasser-Abscheider 108, die vorstehend erwähnt
wurden, im Hinblick auf die Abwasserbehandlung kostspielig. Außerdem
wird es durch Einspeisen des gewonnenen Teers in den Verbrennungsofen 110,
um dessen Verbrennung vorzunehmen, erschwert, den Vergasungswirkungsgrad zu
erhöhen.
-
Durch
die Tatsache, dass sich an den Vergasungsofen 100 der Reformierofen
anschließt, in den Sauerstoff zur partiellen Verbrennung
des Vergasungsgases eingeleitet wird, erhöht sich die Konzentration
an Kohlendioxid, so dass keine Erhöhung des Vergasungswirkungsgrads
erwartet werden kann.
-
In
Anbetracht dieser Sachlage wurde die vorliegende Erfindung gemacht,
deren Aufgabe darin besteht, ein Brennstoff-Vergasungssystem bereitzustellen,
das dazu in der Lage ist, in wirksamer Weise den im Vergasungsgas
enthaltenen Teer und dergl. zu zersetzen, ohne dass Wasser und dergl.
verwendet wird, wodurch das Anhaften von Teer an den Rohren oder
dergl. verhindert werden kann, was einen Langzeitbetrieb ermöglicht
und eine Erhöhung des Vergasungswirkungsgrads bewirken
kann.
-
Mittel oder Maßnahmen zur Lösung
der Aufgaben
-
Die
Erfindung ist auf ein Brennstoff-Vergasungssystem abgestellt, das
eine Teerzersetzungseinrichtung zur Erwärmung des in einem
Vergasungsofen erzeugten Vergasungsgases umfasst, um den im Vergasungsgas
enthaltenen Teer zu zersetzen.
-
Im
Brennstoff-Vergasungssystem erweist es sich als wirksam, dass die
Teerzersetzungseinrichtung aus einem Doppelrohr-Wärmetauscher
besteht, der koaxial angeordnete, innere und äußere
Rohre umfasst, wobei Abgas aus einem Verbrennungsofen, das in einem
Materialabscheider abgetrennt worden ist, in eine Abgaspassage im
inneren Rohr eingeleitet wird, während Vergasungsgas in
eine Vergasungsgaspassage zwischen dem inneren und äußeren Rohr
eingeleitet wird und durch das Abgas aus dem Verbrennungsofen erwärmt
wird.
-
Im
Brennstoff-Vergasungssystem kann alternativ die Teerzersetzungseinrichtung
aus einem Doppelrohr-Wärmetauscher bestehen, der koaxial
angeordnete innere und äußere Rohre umfasst, wobei durch
Vergasung gebildetes Gas in eine Vergasungsgaspassage im inneren
Rohr eingeleitet wird, während das Abgas aus dem Verbrennungsofen,
das in einem Materialabscheider abgetrennt worden ist, in eine Abgaspassage
zwischen dem inneren und äußeren Rohr eingeleitet
wird, wobei das Verbrennungsgas durch das Abgas aus dem Verbrennungsofen
erwärmt wird.
-
In
diesen Fällen können zusätzliche Erwärmungseinrichtungen
vorgesehen werden, um die Temperatur des in die Abgaspassage eingeleiteten Abgases
zu erhöhen.
-
Die
Erfindung ist ferner auf ein Brennstoff-Vergasungssystem abgestellt,
das folgendes umfasst:
einen Vergasungsofen, der ein Fließbett
aufweist, das durch ein fluidisierendes Reaktionsgas zur Vergasung
von vorgelegtem Brennstoff zu Vergasungsgas und einen brennbaren
Feststoffanteil gebildet wird,
einen Verbrennungsofen, in den
der brennbare Feststoffanteil, der im Vergasungsofen gebildet worden ist,
zusammen mit dem Bettmaterial eingeleitet wird, und der ein durch
das fluidisierende Reaktionsgas gebildetes Fließbett aufweist,
um den brennbaren Feststoffanteil zu verbrennen, und
einen
Materialabscheider zur Abtrennung von Bettmaterial aus dem in den
Verbrennungsofen eingeleiteten Abgas, um das abgetrennte Bettmaterial
in den Vergasungsofen einzuspeisen,
wobei das Brennstoff-Vergasungssystem
eine Teerzersetzungseinrichtung zur Erwärmung des im Vergasungsofen
erzeugten Vergasungsgases umfasst, um den im Vergasungsgas enthaltenen
Teer zu zersetzen.
-
Im
Brennstoff-Vergasungssystem kann die Teerzersetzungseinrichtung
durch einen Wärmetauscher gebildet werden, der eine Vergasungsgaspassage
umfasst, die an einer inneren Oberfläche des Verbrennungsofens
ausgebildet ist, wobei das Vergasungsgas in die Vergasungsgaspassage
eingeleitet und durch die Wärme des Verbrennungsofens erwärmt
wird.
-
Im
Brennstoff-Vergasungssystem kann die Teerzersetzungseinrichtung
durch einen Wärmetauscher gebildet werden, der eine Vergasungsgaspassage
umfasst, die an einer äußeren Oberfläche
des Verbrennungsofens ausgebildet ist, wobei das Vergasungsgas in
die Vergasungsgaspassage eingeleitet und durch die Wärme
des Verbrennungsofens erwärmt wird.
-
Im
Brennstoff-Vergasungssystem kann die Teerzersetzungseinrichtung
durch einen Wärmetauscher gebildet werden, der eine Vergasungsgaspassage
umfasst, die an einer äußeren Oberfläche
eines Fallrohrs ausgebildet ist, um im Materialabscheider abgetrenntes
Bettmaterial in den Vergasungsofen zu leiten, wobei das Vergasungsgas
in die Vergasungsgaspassage eingeleitet und durch die Wärme
des Fallrohrs erwärmt wird.
-
An
einer äußeren Oberfläche des Wärmetauschers,
der die Vergasungsgaspassage umfasst, die an der äußeren
Oberfläche des Verbrennungsofens oder des Fallrohrs ausgebildet
ist, kann eine Abgaspassage ausgebildet sein, in die das Abgas aus dem
Verbrennungsofen eingeleitet wird und dessen Temperatur durch eine
zusätzliche Erwärmungseinrichtung erhöht
wird.
-
Im
Brennstoff-Vergasungssystem ist es bevorzugt, dass es sich bei der
Vergasungsgaspassage um eine spiralförmige Passage handelt.
-
Eine
senkrechte Anordnung der Vergasungsgaspassage erweist sich in Bezug
auf den Anordnungsraum als effektiv.
-
Wirkungen der Erfindung
-
Ein
erfindungsgemäßes Brennstoff-Vergasungssystem
kann zu besonderen Wirkungen und Vorteilen insofern führen,
als der im Vergasungsgas enthaltene Teer in wirksamer Weise ohne
Verwendung von Wasser und dergl. zersetzt werden kann, dass ein
Anhaften des Teers an Rohren oder dergl. verhindert werden kann,
dass ein Langzeitbetrieb durchgeführt werden kann und dass
der Vergasungswirkungsgrad erhöht werden kann.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1:
Schematische Gesamtdarstellung eines herkömmlichen Brennstoff-Vergasungssystems.
-
2:
Schematische Gesamtdarstellung zur Erläuterung einer ersten
Ausführungsform der Erfindung.
-
3:
Schematische Gesamtdarstellung zur Erläuterung einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung.
-
4:
Schematische Gesamtdarstellung zur Erläuterung einer dritten
Ausführungsform der Erfindung.
-
5:
Schematische Gesamtansicht zur Erläuterung einer vierten
Ausführungsform der Erfindung.
-
- 1
- Fließbett
- 2
- Vergasungsofen
- 3
- Einleitungsrohr
- 4
- Fließbett
- 5
- Verbrennungsofen
- 6
- Abgasrohr
- 7
- Fallrohr
- 8
- Materialabscheider
- 9
- Teerzersetzungseinrichtung
- 10
- Inneres
Rohr
- 11
- Äußeres
Rohr
- 12
- Abgaspassage
- 13
- Vergasungsgaspassage
- 13a
- Spiralförmige
Passage
- 14
- Doppelrohr-Wärmetauscher
- 16
- Zusätzliche
Erwärmungseinrichtung
- 17
- Kontrollfenster
- 23
- Wärmetauscher
- 24
- Wärmetauscher
- 25
- Wärmetauscher
-
Beste Ausführungsform zur Durchführung
der Erfindung
-
Nachstehend
werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
-
Ausführungsform 1
-
2 zeigt
eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Brennstoff-Vergasungssystems, das folgendes umfasst: einen Vergasungsofen 2 mit
einem Fließbett 1, das darin durch Dampf und ein
fluidisierendes Reaktionsgas, wie Luft oder Sauerstoff, gebildet
ist, um zugeführten Brennstoff, wie Kohle, Biomasse, Kunststoffabfälle
oder verschiedene nasse Abfälle, zu Vergasungsgas und einen brennbaren
Feststoffanteil zu vergasen; einen Verbrennungsofen 5,
in den der im Vergasungsofen 2 gebildete brennbare Feststoffanteil über
ein Einleitungsrohr 3 zusammen mit Bettmaterial eingeleitet wird,
und in dem ein Fließbett 4 durch das fluidisierende
Reaktionsgas gebildet wird, um den brennbaren Feststoffanteil zu
verbrennen; und einen Materialabscheider 8, wie einen Wärmezyklon,
in den das Abgas aus dem Verbrennungsofen 5 über
ein Abgasrohr 6 eingeleitet wird, um es vom Bettmaterial
abzutrennen, das seinerseits über ein Fallrohr 7 in
den Vergasungsofen 2 eingespeist wird, wobei das Brennstoff-Vergasungssystem
mit einer Teerzersetzungseinrichtung 9 versehen ist, die
das im Vergasungsofen 2 erzeugte Vergasungsgas erwärmt,
um den im Vergasungsgas enthaltenen Teer zu zersetzen.
-
Bei
dieser Ausführungsform besteht die Teerzersetzungseinrichtung 9 aus
einem Doppelrohr-Wärmetauscher 14, der sich in
senkrechter Richtung erstreckende und koaxial angeordnete innere
und äußere Rohre 10 und 11 umfasst,
wobei das Abgas aus dem Verbrennungsofen 5, das im Abscheider 8 abgetrennt
worden ist, in die Abgaspassage 12 im inneren Rohr 10 eingeleitet
wird, während das im Vergasungsofen 2 erzeugte
Vergasungsgas, das im Abscheider 15 vom Bettmaterial abgetrennt worden
ist, in eine Vergasungsgaspassage 13 zwischen dem inneren
und äußeren Rohr 10 und 11 eingeleitet
wird, um damit durch das Abgas aus dem Verbrennungsofen 5 erwärmt
zu werden, wobei das aus dem Vergasungsgas abgetrennte Bettmaterial
in den Vergasungsofen 2 zurückgeführt
wird. Alternativ können die Vergasungsgaspassage und die
Abgaspassage im Rohr 10 bzw. zwischen den Rohren 10 und 11 gebildet
werden, wobei das Abgas aus dem Verbrennungsofen 5, das
im Abscheider 8 abgetrennt worden ist, in die Passage zwischen
den Rohren 10 und 11 eingeleitet wird, während
das Vergasungsgas in die Passage im Rohr 10 eingeleitet
wird.
-
Es
ist allgemein bekannt, dass im Gas enthaltener Teer zersetzt wird,
wenn das Gas 15 Sekunden bei etwa 800°C (1 073
K) oder 5 Sekunden bei etwa 1 000°C (1 273 K) gehalten
wird. Um diese Bedingung zu erfüllen, kann je nach Bedarf
eine zusätzliche Heizeinrichtung 16, z. B. eine
Brennkammer, vorgesehen werden, um die Temperatur des in die Passage 12 einzuleitenden
Abgases zu erhöhen, um damit das Vergasungsgas zu erwärmen,
wobei die Vergasungsgaspassage 13 in Form einer spiralförmigen
Passage 13a mit Wärmespeichermaterial (nicht dargestellt)
ausgebildet ist, um für eine ausreichende Verweilzeit des
Vergasungsgases im Doppelrohr-Wärmetauscher 14 unter
Aufrechterhaltung einer hohen Temperatur zu sorgen. Das äußere
Rohr 11 des Wärmetauschers 14 ist unten
mit einem Kontrollfenster 17 ausgestattet, um feststellen
zu können, ob Teer in der Passage 13 anhaftet.
Je nach dem durch das Kontrollfenster 17 festgestellten Haftstatus
kann zusätzlicher Brennstoff der zusätzlichen
Heizeinrichtung 16 zugeführt werden, um die Temperatur
des Abgases zu erhöhen. Selbstverständlich ist
es nicht notwendig, die zusätzliche Heizeinrichtung 16 bereitzustellen,
wenn das aus dem Verbrennungsofen 5 ausgetragene Abgas
eine ausreichend hohe Temperatur aufweist. Ferner ist es selbstverständlich
nicht erforderlich, die Vergasungsgaspassage in Form einer spiralförmigen
Passage 13a auszubilden, wenn eine ausreichende Verweilzeit
des Vergasungsgases im Wärmetauscher 14 gewährleistet
werden kann.
-
In
dem in 2 dargestellten Brennstoff-Vergasungssystem wird
das Vergasungsgas mit dem darin enthaltenen, der Zersetzung unterliegenden Teer,
das die Passage 13 im Wärmetauscher 14 durchlaufen
hat, in der Vorrichtung 18 zur Wärmerückgewinnung
einem Wärmeaustausch mit Wasser und Luft oder Sauerstoff
unterworfen, so dass Dampf und fluidisierendes Reaktionsgas, wie
Luft oder Sauerstoff, erzeugt werden. Der erzeugte Dampf wird unten
am Vergasungsofen 2 eingespeist, während das fluidisierende
Reaktionsgas unten an den Öfen 2 und 5 eingespeist
wird, so dass die Fließbetten 1 bzw. 4 gebildet
werden. Das Vergasungsgas, das in der Rückgewinnungsvorrichtung 18 einer
Wärmerückgewinnung unterworfen worden ist, wird
im Verbrennungsmotor 19 verbrannt, um den Motor 19 zur
Erzeugung von Elektrizität im Stromgenerator 20 zu
betreiben. Das beim Betrieb des Motors 19 entstehende Abgas
wird durch den Abzug 21 an die Atmosphäre abgegeben.
Anstelle der Zufuhr des Vergasungsgases, das der Wärmerückgewinnung
in der Rückgewinnungsvorrichtung 18 unterzogen
worden ist, in den Motor 19 kann das Gas in eine Gas-Flüssigkeit-Vorrichtung
(nicht dargestellt) eingespeist werden, um Wasserstoff, Kohlenmonoxid,
Ethanol, DME (Dimethylether) oder dergl. zu gewinnen.
-
Das
Abgas, das die Passage 12 im Wärmetauscher 14 durchlaufen
hat, wird ferner einer Wärmerückgewinnung in der
Vorrichtung 22 zur Wärmerückgewinnung,
die einen Wärmetauscher oder dergl. umfasst, unterworfen
und durch den Abzug 21 an die Atmosphäre abgegeben.
-
Nachstehend
wird die Betriebsweise der vorstehenden Ausführungsform
beschrieben.
-
Im
Vergasungsofen 2 wird dann, wenn Brennstoff, wie Kohle,
Biomasse, Kunststoffabfälle oder verschiedene nasse Abfälle,
in das Fließbett 1, das durch den Dampf und das
fluidisierende Reaktionsgas, wie Luft oder Sauerstoff, gebildet
wird, geleitet wird, dieser Brennstoff partiell unter Vergasung oxidiert,
so dass Vergasungsgas und ein brennbarer Feststoffanteil erzeugt
werden. Der im Ofen 2 erzeugte brennbare Feststoffanteil
wird durch die Leitung 3 zusammen mit dem Bettmaterial
in den Verbrennungsofen 5 eingeleitet, worin durch das
fluidisierende Reaktionsgas das Fließbett 4 gebildet
wird, so dass der brennbare Feststoffanteil verbrannt wird. Das
Abgas aus dem Verbrennungsofen 5 wird über die
Abgasleitung 6 in den Materialabscheider 8 geleitet,
wo das Bettmaterial vom Abgas getrennt wird und über das
Fallrohr 7 in den Vergasungsofen 2 zur Kreislaufführung
zurückgeführt wird. Im Vergasungsofen 2 wird
eine hohe Temperatur in Gegenwart des unten am Ofen 2 eingespeisten
Dampfes und der Feuchtigkeit, die aus dem Brennstoff selbst verdampft,
beibehalten, so dass die Wassergasreaktion (C + H2O
= H2 + CO) und/oder die Wasserstoffübertragungsreaktion
(CO + H2O = H2 +
CO2) ablaufen, was zur Bildung von brennbarem
Vergasungsgas, wie H2 oder CO, führt.
-
Das
im Vergasungsofen 2 erzeugte Vergasungsgas wird im Materialabscheider 15 vom
Bettmaterial getrennt und in die Passage 13 zwischen dem
inneren und äußeren Rohr 10 und 11 des
Doppelrohr- Wärmetauschers 14, der die Teerzersetzungseinrichtung 9 darstellt,
eingeleitet. Das Abgas aus dem Verbrennungsofen 5, das
im Materialabscheider 8 vom Bettmaterial abgetrennt worden
ist, wird in die Passage 12 im inneren Rohr 10 des
Doppelrohr-Wärmetauschers 14 eingeleitet. Das
Vergasungsgas wird durch das Abgas, das durch die Passage 12 strömt,
erwärmt, während es die Passage 13 durchläuft,
so dass im Vergasungsgas enthaltener Teer zersetzt wird. Der Status
des in der Passage 13 anhaftenden Teers wird durch das
Kontrollfenster 17 festgestellt. Wenn Teer anhaftet, wird
zusätzlicher Brennstoff in die zusätzliche Erwärmungseinrichtung 16 eingespeist,
so dass die Temperatur des Abgases steigt. Sofern die Vergasungsgaspassage
und die Abgaspassage im Innenrohr 10 bzw. zwischen den Rohren 10 und 11 ausgebildet
sind, wird das Abgas aus dem Verbrennungsofen 5, das im
Abscheider 8 abgetrennt worden ist, in die Passage zwischen
den Rohren 10 und 11 geleitet, während
das Vergasungsgas in die Passage im Rohr 10 geleitet wird.
-
Das
Vergasungsgas, das die Passage 13 im Wärmetauscher 14 unter
Zersetzung des enthaltenen Teers durchlaufen hat, wird in der Vorrichtung 18 zur
Rückgewinnung von Wärmeenergie einem Wärmeaustausch
mit Wasser und Luft und einer Wärmerückgewinnung
unterworfen und sodann in den Verbrennungsmotor 19 eingeleitet
und verbrannt, so dass der Verbrennungsmotor 19 unter Erzeugung von
Elektrizität durch den Stromgenerator 20 betrieben
wird. Das beim Betrieb des Motors 19 anfallende Abgas wird
durch den Abzug 21 an die Atmosphäre abgegeben.
Das Abgas, das die Passage 12 im Wärmetauscher 14 zur
Erwärmung des Vergasungsgases durchlaufen hat, wird ferner
einer Wärmerückgewinnung in der Vorrichtung 22 zur
Rückgewinnung von Wärmeenergie unterworfen und
durch den Abzug 21 an die Atmosphäre abgegeben.
Der in der Rückgewinnungsvorrichtung 18 erzeugte
Dampf wird unten in den Vergasungsofen eingeleitet, während das
in der Rückgewinnungsvorrichtung 18 erzeugte fluidisierende
Reaktionsgas unten an den Öfen 2 und 5 eingeleitet
wird, um die Fließbetten 1 bzw. 4 zu
erzeugen.
-
Im
Ergebnis zeigt sich im Vergleich zur herkömmlichen Gewinnung
von Teer durch den Wäscher 102 und den Teer/Wasser-Abscheider 108 sowie
zur Zufuhr des gewonnenen Teers in den Verbrennungsofen 110 und
zur darin stattfindenden Verbrennung, dass eine kostengünstige
Abwasserbehandlung ermöglicht wird und der Vergasungswirkungsgrad
erhöht werden kann. Ferner ergibt sich im Vergleich zur
herkömmlichen Anordnung des Vergasungsofens, dem sich ein
Reformierofen anschließt, in den Sauerstoff eingespeist
wird, um das Vergasungsgas partiell zu verbrennen, dass die Konzentration
des Kohlendioxids nicht erhöht wird und sich eine Erhöhung
des Vergasungswirkungsgrads erwarten lässt. Die räumliche
Anordnung erweist sich insofern als effektiv, als die Vergasungsgaspassage 13 der Teerzersetzungseinrichtung
senkrecht angeordnet ist.
-
Somit
lässt sich Teer, der im Vergasungsgas enthalten ist, in
wirksamer Weise ohne Verwendung von Wasser oder dergl. zersetzen.
Ein Anhaften des Teers an den Rohren oder dergl. kann verhindert
werden. Ferner kann ein Langzeitbetrieb durchgeführt werden
und der Vergasungswirkungsgrad lässt sich erhöhen.
-
Ausführungsform 2
-
3 zeigt
eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei Teile,
die identisch mit denen von 2 sind,
durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden. Die grundlegende
Struktur ist ähnlich wie in 2. Die vorliegende
Ausführungsform ist in 3 in charakteristischer
Weise insofern dargestellt, dass die Teerzersetzungseinrichtung 9 durch einen
Wärmetauscher 23 gebildet wird, der durch die Wärme
eines Verbrennungsofens 5 das in die Vergasungsgaspassage 13,
die an einer inneren Oberfläche des Ofens 5 ausgebildet
ist, eingeleitete Vergasungsgas erwärmt. Es braucht nicht
erwähnt zu werden, dass die Vergasungsgaspassage 13 an
der inneren Oberfläche des Ofens 5 je nach Bedarf
in Form einer spiralförmigen Passage (ähnlich
wie bei der Ausführungsform 2) ausgebildet werden kann,
so dass die Verweilzeit des Vergasungsgases im Wärmetauscher 23 verlängert
werden kann.
-
In
der in 3 dargestellten Ausführungsform wird
das in einem Vergasungsofen 2 erzeugte Vergasungsgas, das
in einem Materialabscheider 15 vom Bettmaterial getrennt
worden ist, in die Vergasungsgaspassage 13 des Wärmetauschers 23,
der die Teerzersetzungseinrichtung 9 darstellt, eingeleitet
und durch die Wärme des Verbrennungsofens 5 erwärmt,
während es die Passage 13 durchläuft,
wobei der im Vergasungsgas enthaltene Teer zersetzt wird.
-
Ausführungsform 3
-
4 zeigt
eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der Teile,
die identisch mit denen von 2 sind,
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Die grundlegende Struktur
ist ähnlich wie in 2. Die vorliegende
Ausführungsform ist in charakteristischer Weise in 4 insofern
dargestellt, als die Teerzersetzungseinrichtung 9 durch
einen Wärmetauscher 24 gebildet wird, der durch
die Wärme eines Verbrennungsofens 5 Vergasungsgas,
das in eine Vergasungsgaspassage 13, die an der äußeren
Oberfläche des Ofens 5 ausgebildet ist, eingeleitet
wird, erwärmt. In der Ausführungsform von 4 liegt
die an der äußeren Oberfläche des Ofens 5 gebildete
Vergasungsgaspassage 13 in Form einer spiralförmigen
Passage 13a mit Wärmespeichermaterial (nicht dargestellt)
vor, so dass eine hohe Temperatur aufrechterhalten werden kann,
während die Verweilzeit des Vergasungsgases im Wärmetauscher 24 gewährleistet
wird. Eine Abgaspassage 12 ist an der äußeren
Oberfläche der Vergasungsgaspassage 13 des Wärmetauschers 24 ausgebildet,
so dass Abgas aus dem Verbrennungsofen 5, das durch die
zusätzliche Erwärmungsvorrichtung 16 einer
Temperaturerhöhung unterzogen worden ist, in die Passage 12 eingeleitet
wird. Wenn eine ausreichende Verweilzeit des Vergasungsgases im
Wärmetauscher 24 gewährleistet werden
kann, muss die Vergasungsgaspassage 13 nicht notwendigerweise
in Form einer spiralförmigen Passage 13a vorliegen.
Wenn das Abgas, das aus dem Verbrennungsofen 5 abgegeben wird,
eine ausreichend hohe Temperatur aufweist, muss die zusätzliche
Erwärmungseinrichtung 16 nicht notwendigerweise
bereitgestellt werden.
-
Bei
der in 4 dargestellten Ausführungsform wird
das im Vergasungsofen 2 erzeugte und im Abscheider 15 vom
Bettmaterial abgetrennte Gas in die Vergasungsgaspassage 13 des
Wärmetauschers 24, der die Teerzersetzungseinrichtung 9 darstellt, eingeleitet,
wobei aus dem Verbrennungofen 5 das Abgas, das im Abscheider 8 vom
Bettmaterial getrennt worden ist, in die Passage 12 des
Wärmetauschers 24 eingeleitet wird. Das Vergasungsgas
wird durch Wärme, die vom Verbrennungsofen 5 übertragen
wird, und durch das Abgas, das durch die Passage 12 strömt,
erwärmt, während das Vergasungsgas durch die Passage 13 geleitet
wird, wobei der im Vergasungsgas enthaltene Teer zersetzt wird.
-
5 zeigt
eine vierte Ausführungsform der Erfindung, wobei Teile,
die mit denen von 2 identisch sind, durch gleiche
Bezugszeichen bezeichnet werden. Die grundlegende Struktur ist ähnlich
wie in 2. Die vorliegende Ausführungsform ist
in charakteristischer Weise in 5 dargestellt,
wobei die Teerzersetzungseinrichtung 9 aus einem Wärmetauscher 25 besteht,
der durch Wärme eines Fallrohrs 7, das in einem
Materialabscheider 8 abgetrenntes Bettmaterial in einen
Vergasungsofen 2 führt, Vergasungsgas erwärmt,
das in eine Vergasungsgaspassage 13, die an einer äußeren
Oberfläche des Fallrohrs 7 ausgebildet ist, eingeleitet
wird. In der Ausführungsform von 5 liegt
die Vergasungsgaspassage 13, die an der äußeren
Oberfläche des Fallrohrs 7 ausgebildet ist, in
Form einer spiralförmigen Passage 13a mit Wärmespeichermaterial
(nicht dargestellt) vor, so dass eine hohe Temperatur aufrechterhalten werden
kann, während eine ausreichende Verweilzeit des Vergasungsgases
im Wärmetauscher 25 gewährleistet wird.
Eine Abgaspassage 12 ist an einer äußeren
Oberfläche der Vergasungsgaspassage 13 des Wärmetauschers 25 ausgebildet,
wobei Abgas aus einem Verbrennungsofen 5, das durch eine
zusätzliche Erwärmungsvorrichtung 16 auf
eine erhöhte Temperatur gebracht worden ist, in die Passage 12 eingeleitet
wird. Wenn eine ausreichende Verweilzeit des Vergasungsgases im
Wärmetauscher 25 gewährleistet werden
kann, muss die Vergasungsgaspassage 13 nicht notwendigerweise
als spiralförmige Passage 13a vorliegen. Wenn
das Abgas aus dem Verbrennungsofen 5 eine ausreichend hohe
Temperatur aufweist, muss die zusätzliche Erwärmungseinrichtung 16 nicht
notwendigerweise vorgesehen sein.
-
In
der in 5 dargestellten Ausführungsform wird
das im Vergasungsofen 2 erzeugte Vergasungsgas, das im
Abscheider 15 vom Bettmaterial getrennt worden ist, in
die Vergasungsgaspassage 13 des Wärmetauschers 25,
der die Teerzersetzungseinrichtung 9 darstellt, eingeleitet,
wobei das Abgas aus dem Verbrennungsofen 5, das im Abscheider 8 vom
Bettmaterial getrennt worden ist, in die Passage 12 des
Wärmetauschers 25 eingeleitet wird. Das Vergasungsgas
wird durch die aus dem Fallrohr 7 übertragene
Wärme und durch das Abgas, das durch die Passage 12 strömt,
erwärmt, während das Vergasungsgas durch die Passage 13 geleitet wird,
wobei der im Vergasungsgas enthaltene Teer zersetzt wird.
-
Im
Ergebnis zeigt sich im Vergleich zur herkömmlichen Teergewinnung
mit dem Wäscher 102 und dem Teer/Wasser-Abscheider 108 und
im Vergleich zur Zufuhr des gewonnenen Teers in den Verbrennungsofen 110 und
zur darin stattfindenden Verbrennung, dass sich in den in den 3, 4 und 5 dargestellten
Ausführungsformen eine kostengünstige Abwasserbehandlung
ergibt und der Vergasungswirkungsgrad ähnlich wie bei der
in 2 dargestellten Ausführungsform in wirksamer
Weise erhöht werden kann. Ferner ergibt sich im Vergleich
zur herkömmlichen Anordnung des Vergasungsofens, an den
sich der Reformierofen anschließt, in den Sauerstoff zur
partiellen Verbrennung des Vergasungsgases eingeleitet wird, dass
die Konzentration an Kohlendioxid nicht erhöht wird und
sich eine Erhöhung des Vergasungswirkungsgrads erwarten
lässt.
-
Wie
bei der in 2 dargestellten Ausführungsform
lässt sich auch bei der in den 3, 4 und 5 dargestellten
Ausführungsform der im Vergasungsgas enthaltene Teer in
wirksamer Weise ohne Verwendung von Wasser oder dergl. zersetzen. Ein
Anhaften des Teers an den Rohren oder dergl. kann verhindert werden.
Ferner kann ein Langzeitbetrieb vorgenommen werden und der Vergasungswirkungsgrad
lässt sich erhöhen.
-
Es
ist darauf hinzuweisen, dass das Brennstoff-Vergasungssystem nicht
auf die vorstehenden Ausführungen beschränkt ist
und dass verschiedene Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden
können, ohne dass der Schutzumfang der Erfindung verlassen
wird.
-
Zusammenfassung
-
Es
wird ein Brennstoff-Vergasungssystem bereitgestellt, das in wirksamer
Weise in Verbrennungsgas enthaltenen Teer ohne Verwendung von Wasser
oder dergl. zersetzen kann, das ein Anhaften von Teer an Rohren
oder dergl. verhindern kann, das einen Langzeitbetrieb ermöglicht
und das den Vergasungswirkungsgrad erhöhen kann.
-
Das
Brennstoff-Vergasungssystem besteht aus folgenden Bestandteilen:
einem Vergasungsofen 2, der ein Fließbett 1 aufweist,
das aus einem fluidisierenden Reaktionsgas zur Vergasung von zugeführtem
Brennstoff zu Verbrennungsgas und aus einem brennbaren Feststoffanteil
gebildet wird; einem Verbrennungsofen 5 zur Verbrennung
des brennbaren Feststoffanteils, in den der im Ofen 2 gebildete brennbare
Feststoffanteil zusammen mit Bettmaterial eingeleitet wird, und
in dem ein Fließbett 4 durch Fluidisieren von
Reaktionsgas gebildet wird; und einem Materialabscheider 8,
wie einen Heißzyklon, der Bettmaterial von dem in den Verbrennungsofen 5 eingleiteten
Abgas abtrennt, wobei das abgetrennte Bettmaterial über
ein Fallrohr 7 in den Vergasungsofen 2 eingespeist
wird, wobei eine Teerzersetzungseinrichtung 9 vorgesehen
ist, die das im Ofen 2 erzeugte Vergasungsgas erwärmt,
um den im Vergasungsgas enthaltenen Teer zu zersetzen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2000-355693
A [0008]