DE19916931A1 - Vergaser zur Erzeugung von Brenngas - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vergaser zur Erzeugung von Brenngas aus stückigem Feststoff mit einem zylindrischen sich nach unten konisch verengenden Befüllschacht 1, der einen Pyrolyseabschnitt 3 aufweist, mit einem im wesentlichen zylinderförmigen, dem Befüllschacht 1 nachgeordneten Oxidationsabschnitt 4, einem Reduktionsabschnitt 5 und einem Luftzuführrohr 6, der eine weitgehend exakte Luftzuführung erlaubt und eine optimale Wärmeverteilung gewährleistet, dadurch, daß der Reduktionsabschnitt 5 dem Oxidationsabschnitt 4 nachgeordnet ist und sich das Luftzuführrohr 6 durch den Befüllschacht 1 und den Oxidationsabschnitt 4 bis zu dem Reduktionsabschnitt 5 erstreckt und mit einer in den Oxidationsabschnitt 4 blasenden Ringdüse 7 versehen ist. DOLLAR A Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Luftzuführrohr 6 für einen Vergaser mit einem Grundelement 16 und einem nachgeordneten, im wesentlichen zylinderförmigen Endstück 8, mit welchem ein direkter Eingtrag des Vergasungsmittels in die Oxidationszone ermöglicht wird, dadurch, daß das Grundelement 16 bodenseitig, in Randnähe mit Ausströmungsöffnungen 22 versehen ist und das Endstück 8 eine erste Umlenkeinheit mit einem Innenzylinder 17 und einem Außenzylinder 18 und eine zweite, der ersten Umlenkeinheit nachgeordnete, Umlenkeinheit mit einem Innenzylinder 19 und einem Außenzylinder 20 aufweist, wobei der Außenzylinder 18 deckelseitig in Randnähe mit zu den Ausströmöffnungen 22 korrespondierenden Eintrittsöffnungen ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vergaser zur Erzeugung von Brenngas nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Luftzuführrohr für einen Vergaser nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 11.

Ein derartiger Vergaser ist aus der EP-B1-0 404 881 bekannt.

Bei diesem bekannten Vergaser ist eine zentrale Luftzuführung in eine konische Ein­ schnürung einer Feuerbüchse mittels eines Luftzuführrohres vorgesehen. In der konischen Einschnürung liegt Material, welches zuvor in einem Pyrolyseabschnitt entgast und in einer unmittelbar unter dem Luftzuführrohr liegenden Oxidations- und Reduktionszone vergast werden soll. Durch das feststehend vorgesehene, oberhalb der Oxidations- und Reduktions­ zone endende Luftzuführrohr wird die Vergasungsluft in axialer Richtung in die Oxidations- und Reduktionszone geleitet.

Nachteilig hieran ist, daß die Zuführung der Vergasungsluft nur relativ ungenau erfolgen kann und sich die Oxidations- und Reduktionszone in Vertikal- und ggf. Horizontalrichtung verschieben kann. Eine solche Verschiebung kann zur Folge haben, daß die Wärmevertei­ lung im Vergaser nicht mehr optimal ist, sich aufgrund dessen z. B. Störungen beim Schlackefluß, unzureichende Pyrolysebehandlungen und/oder schlechte Gasausbeuten und -qua­ litäten ergeben.

Die in der EP-B1-0 404 881 vorgeschlagene Ausgestaltung eines in die konische Feuer­ büchse greifenden Gegenkegels beim Austrag, ist relativ empfindlich bei einem Austrag von Schlacken, die aus einem Einsatz von Material mit höheren mineralischen Anteilen hervor­ gehen, so daß es zu Schlackeflußstörungen kommen und die Schlacke dann nicht mehr si­ cher ausgetragen werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Vergaser nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 anzugeben, der eine weitgehend exakte Luftzuführung erlaubt und eine optimale Wärmeverteilung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch einen Vergaser mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Auf diese Weise kann die Vergasungsluft quasi zwangsgeführt exakt und direkt in die Oxida­ tionszone geleitet und homogen verteilt werden. Es wird gewissermaßen eine steuerbare Oxidationszone in Form eines Kreisringraums ausbildbar, dessen radiale Ausdehnung au­ ßenseitig durch die Wandung des Oxidationsabschnitts und innenseitig durch den Mantel des Luftzuführrohres begrenzt ist und deren axiale Ausdehnung durch die Gestaltung der Ringdüse im Zusammenwirken mit der Schüttung des zu vergasenden Materials begrenzt ist.

Wird das Luftzuführrohr drehantreibbar vorgesehen, läßt sich eine besonders homogene Luft- bzw. Vergasungsmittelverteilung gewährleisten.

Ist das Luftzuführrohr in Axialrichtung verstellbar vorgesehen, läßt sich die Oxidationszone in optimaler Höhe einstellen, beispielsweise mittig in einer keramischen Ausmauerung bzw. Wandung.

Wird das Luftzuführrohr mit über den Umfang verteilt angeordneten Rührschaufeln versehen, läßt sich ein kontinuierlicher Vorschub an zu vergasenden Material sowie eine Homogenisie­ rung des Materials erzielen. Es kann damit gleichzeitig die Funktion eines Rührwerks über­ nehmen.

Bei Vorsehen eines sich von dem Reduktionsabschnitt über den Oxidationsabschnitt und den Pyrolyseabschnitt bis an den Trocknungsabschnitt angrenzenden Ringraumes kann eine optimale Abwärmenutzung gewährleistet und eine ausreichende Wärmemenge für eine voll­ ständige Pyrolyse bereitgestellt werden.

Wird das Luftzuführrohr mit einem konvektiv gekühlten Endstück versehen, das eine Ringdü­ se ausbildet, lassen sich das Vergasungsmittel direkt in die Oxidationszone eintragen und lange Standzeiten des Luftzuführrohres erzielen.

Mit einem drehantreibbar und in Axialrichtung verstellbar vorgesehenen Austragselement kann der Reduktionsabschnitt bzw. der Reduktionszylinder bodenseitig zuverlässig geöffnet und verschlossen werden und ein sicherer, weitgehend störungsfreier Austrag gewährleistet werden.

Wird das Austragselement mit einem sich in das Innere des Reduktionszylinders erstrecken­ den Aufbau versehen, kann der Schlackefluß und -austrag sicher kontrolliert werden.

Trägt der Aufbau eine Strömungshaube bzw. einen Strömungsschirm wird der Gasstrom so geführt, daß die auszutragende Schlacke effektiv in einen Ringraum abgeleitet und eine Ab­ lagerung (Verfestigung) im Wandbereich zuverlässig vermieden wird.

Trägt das Austragselement über den Umfang verteilte Rührschaufeln wird die Zuverlässigkeit des Austrags erhöht und das Festbett weitestgehend homogenisiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ferner ein Luftzuführrohr nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11 anzugeben, mit welchem ein direkter Eintrag des Vergasungsmittels in die Oxidationszone ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Luftzuführrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

Auf diese Weise läßt sich das Vergasungsmittel, insbesondere Luftsauerstoff, direkt in die Oxidationszone einleiten und homogen verteilen. Durch eine gewissermaßen mäanderförmi­ ge Umleitung in den Umlenkeinheiten kann das Vergasungsmittel die durch hohe Tempera­ turen (Vergasungstemperaturen oberhalb und im Bezirk von 1.200°C) beanspruchte Wan­ dung des Luftzuführrohres kühlen und können lokale Überhitzungen, welche zu starken thermischen Beanspruchungen und kurzen Standzeiten führen, vermieden werden. Es wird damit ermöglicht, das Endstück aus hochtemperaturfestem Stahl anstelle einer aufwendigen Keramik zu fertigen. Ferner wird hierdurch eine Aufkonzentrierung der flüssigen Schlacke in der Mitte des Vergasers bzw. in unmittelbarer Nähe des Luftzuführrohrendes und damit ein gut kontrollier- und steuerbarer Schlackeabfluß ermöglicht.

Die Oxidationszone läßt sich hiermit quasi als Ringraum ausbilden, dessen äußere Begren­ zung durch eine Spezialkeramik (Einschnürung im Oxidationsabschnitt) gebildet wird und dessen innere Begrenzung durch das speziell gekühlte Endstück variabel an den jeweiligen Durchmesser der keramischen Auskleidung angepaßt werden kann.

An das Luftrohrgrundelement ist in einfacher Weise ein Endstück angeflanscht, welches im wesentlichen aus einem Oberteil und einem Unterteil aufgebaut ist. Sowohl Oberteil als auch Unterteil sind jeweils zusammengesetzt aus einem Innen- und einem Außenzylinder zwi­ schen denen jeweils ein Ringraum ausgebildet ist.

Ober- und Unterteil übernehmen jeweils Funktionen einer Umlenkeinheit für das Verga­ sungsmittel zur Kühlung der Endstückwanderungen und sind auf einfache Weise über einen Flansch miteinander verbunden.

Weist das Grundelement einen zylinderförmigen Abschnitt und einen an diesen anschlie­ ßenden kegelförmigen Abschnitt auf, läßt sich die Zuführung des zu vergasenden Materials in die Oxidationszone gut steuern und eine geeignete Verweilzeit erstellen.

In besonders vorteilhafter Weise wird die Ringdüse 7 durch den Boden des Außenzylinders 18, den Deckel (35) des Außenzylinders 20, die freie Außenwand des Innenzylinders 19 und die Ausströmöffnungen 32 ausgebildet.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels entnehmbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels eines Vergasers und eines Luftzuführrohres näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Vergaser zur Vergasung von Holz. Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Luftzuführrohr.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Vergaser wird von einem Gestell getragen und um­ faßt einen Befüllschacht 1, mit einem Trockenabschnitt 2, einem Pyrolyseabschnitt 3, einem Oxidationsabschnitt 4 und einem Reduktionsabschnitt 5.

Das zu vergasende Holz ist seitlich über radiale Einfüllstutzen, die oberhalb des Trockenab­ schnitts 2 angeordnet sind, in den Befüllschacht 1 aufgebbar.

Der Befüllschacht 1 ist bis in den Pyrolyseabschnitt 3 zylindrisch und etwa vom unterem Drittel des Pyrolyseabschnitts 3 an konisch verengend ausgebildet.

Der Reduktionsabschnitt 5 ist dem Oxidationsabschnitt 4 nachgeordnet und wird im wesent­ lichen durch einen Reduktionszylinder 9 mit einer innenseitigen, keramischen Beschichtung ausgebildet. Der Oxidationsabschnitt 4 ist innenseitig mit einer keramischen Auskleidung versehen und weist einen gegenüber dem Reduktionsabschnitt 5 geringeren, leicht vereng­ ten Innendurchmesser auf. Die keramische Auskleidung ist hierbei mit einer gewissen Ver­ schleißreserve versehen.

In dem Vergaser ist ein Luftzuführrohr 6 vorgesehen, welches sich zentrisch durch den Be­ füllschacht 1, den Oxidationsabschnitt 4 bis in etwa an den Reduktionsabschnitt 5 erstreckt.

Das bodenseitig geschlossene Luftzuführrohr 6 ist mit einer Ringdüse 7 versehen, die in et­ wa am Anfang des Oxidationsabschnitts 4 positioniert ist.

Das Luftzuführrohr 6 ist über einen nicht dargestellten Drehantrieb drehantreibbar vorgese­ hen und nimmt die Vergasungsluft zentral auf.

Über den Umfang verteilt trägt das Luftzuführrohr 6 sich nach außen radial erstreckende Rührschaufeln 11, 27. Die Rührschaufeln sind teilweise flügelartig und teilweise eher rippen­ artig ausgebildet.

In dem Reduktionszylinder 9 hineinragend ist ein Austragselement 12 angeordnet, welches drehantreibbar und in Axialrichtung verstellbar vorgesehen ist.

Das Austragselement 12 umfaßt einen zylinderförmigen Aufbau 13, auf dem eine den Auf­ bau 13 übergreifende Strömungshaube 14 angeordnet ist und über den Umfang des Aufbaus 13 verteilt angebrachte Rührschaufeln 15 sowie im unteren Bereich einen Schließsattel mit einer kegelförmig umlaufenden Ablaufschräge.

Unterhalb des Austragselementes 12 ist seitlich exzentrisch ein Schlackeabzug vorgesehen.

Ausgehend von dem Reduktionsabschnitt 5 über den Oxidationsabschnitt 4 bis einschließlich zu dem Pyrolyseabschnitt 3 ist ein Ringraum 10 ausgebildet, in den aus dem Reduktionsab­ schnitt 5 austretendes Rohgas eintreten und bis zu den im Pyrolyseabschnitt 3 vorgesehe­ nen Rohgasstutzen strömen kann.

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Luftzuführrohr 6 umfaßt ein Grundelement 16 mit einem zylinderförmigen Abschnitt 28 und einem kegelförmigen Abschnitt 29 sowie ein im wesentlichen zylinderförmiges Endstück 8 mit zwei Umlenkeinheiten, die jeweils durch einen Innenzylinder 17, 19 und einen Außenzylinder 18, 20 gebildet werden und Ringräume zur Kühlung aufweisen.

Grundelement 16 und Endstück 8 sind über eine Flanschverbindung 30 miteinander verbun­ den. Das Grundelement 16 ist bodenseitig in Randnähe mit Ausströmöffnungen 22 verse­ hen.

Das Endstück 8 weist eine erste Umlenkeinheit mit dem Innenzylinder 17 und dem Außenzy­ linder 18 und eine zweite Umlenkeinheit, die der ersten nachgeordnet ist, mit einem Innenzy­ linder 19 und einem Außenzylinder 20 auf. Der Außenzylinder 18 ist deckelseitig in Randnä­ he mit zu den Ausströmöffnungen 22 korrespondierenden Eintrittsöffnungen 21 und der In­ nenzylinder 17 umfangsseitig in Bodennähe mit Durchtrittsöffnung 23 und bodenseitig mit einer Auslaßöffnung 24 versehen.

Der Innenzylinder 19 ist mit einer zu der Auslaßöffnung 24 korrespondierenden Eintrittsöff­ nung 25 versehen und bodenseitig zum Boden 26 des Außenzylinders 20 beabstandet an­ geordnet.

Der Außenzylinder 20 ist deckelseitig mit über den Umfang verteilt angeordneten Aus­ trittsöffnungen 32 versehen.

Die erste und die zweite Umlenkeinheit sind über eine Flanschverbindung 31 des Innenzylin­ ders 17 und des Innenzylinders 19 verbunden.

Durch den Boden des Außenzylinders 18, den Deckel des Außenzylinders 20, die freie Au­ ßenwand des Innenzylinders 19 und die Austrittsöffnungen 32 wird die nach radial außen geöffnete Ringdüse 7 ausgebildet.

Innen- 17, 19 und Außenzylinder 18, 20 sind bevorzugt aus hochtemperaturfestem Stahl ausgeführt.

Die Vergasungsluft kann über die Ausströmöffnungen 22 in den Ringspalt zwischen Innenzy­ linder 17 und Außenzylinder 18 eintreten und wird dann durch die Durchtrittsöffnungen 23 geleitet (umgelenkt) hin zu der Auslaßöffnung 24 und der Eintrittsöffnung 25. Die durch die Eintrittsöffnung 25 eintretende Vergasungsluft wird dann bodenseitig umgelenkt, tritt in den Ringspalt zwischen Innenzylinder 19 und Außenzylinder 20 ein und strömt dann schließlich über die Ausströmöffnungen 32 (wieder unter einer Umlenkung, nach radial außen) in den Oxidationsabschnitt 4 an der vorgebbaren Stelle.

Claims (19)

1. Vergaser zur Erzeugung von Brenngas aus stückigen Feststoffen mit einem zylindrischen sich nach unten konisch verengenden Befüllschacht (1), der einen Pyrolyseabschnitt (3) aufweist, mit einem im wesentlichen zylinderförmigen, dem Befüllschacht (1) nachgeordneten Oxidationsabschnitt (4), einem Redukti­ onsabschnitt (5) und einem Luftzuführrohr (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktionsabschnitt (5) dem Oxidationsabschnitt (4) nachgeordnet ist und sich das Luftzuführrohr (6) durch den Befüllschacht (1) und den Oxidationsab­ schnitt (4) bis zu dem Reduktionsabschnitt (5) erstreckt und mit einer in den Oxidationsabschnitt (4) blasenden Ringdüse (7) versehen ist.

2. Vergaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzuführrohr (6) drehantreibbar vorgesehen ist.

3. Vergaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzu­ führrohr (6) in Axialrichtung verstellbar vorgesehen ist.

4. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzuführrohr (6) mit über den Umfang verteilt angeordneten Rührschaufeln (11) versehen ist.

5. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktionsabschnitt (5) durch einen Reduktionszylinder (9) ausgebildet ist, der von einem Ringraum (10) für die Brenngasabführung umgeben ist, welcher sich in axialer Richtung über den Oxidationsabschnitt (4) bis zum Pyrolyseabschnitt (3) erstreckt.

6. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftzuführrohr (6) ein gekühltes Endstück (8) aufweist, welches die Ringdüse (7) ausbildet.

7. Vergaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktionsabschnitt (5) bodenseitig durch ein drehantreibbar vorgesehenes, vertikal verstellbares Austragselement (12) abschließbar vorgesehen ist.

8. Vergaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragselement (12) mit einem sich in vertikaler Richtung erstreckenden Aufbau (13) versehen ist, der in das Innere des Reduktionsabschnitts (5) hineinragt.

9. Vergaser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau (13) am oberen Ende eine in Radialrichtung überstehende Strömungshaube (14) trägt.

10. Vergaser nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Austragselement (12) mit über den Umfang verteilt angeordneten Rührschau­ feln (15) versehen ist.

11. Luftzuführrohr (6) für einen Vergaser mit einem Grundelement (16) und einem nachgeordneten, im wesentlichen zylinderförmigen Endstück (8), dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Grundelement (16) bodenseitig, in Randnähe mit Aus­ strömungsöffnungen (22) versehen ist und das Endstück (8) eine erste Um­ lenkeinheit mit einem Innenzylinder (17) und einem Außenzylinder (18) und ei­ ne zweite, der ersten Umlenkeinheit nachgeordnete, Umlenkeinheit mit einem Innenzylinder (19) und einem Außenzylinder (20) aufweist, wobei der Außenzy­ linder (18) deckelseitig in Randnähe mit zu den Ausströmöffnungen (22) korre­ spondierenden Eintrittsöffnung (21) und der Innenzylinder (17) umfangsseitig in Bodennähe mit Durchtrittsöffnungen (23) und bodenseitig mit einer Auslaßöff­ nung (24), der Innenzylinder (19) mit einer zu der Auslaßöffnung (24) korre­ spondierenden Eintrittsöffnung (25) versehen und bodenseitig zum Boden (26) des Außenzylinders (20) beabstandet angeordnet ist und der Außenzylinder (20) deckelseitig mit über den Umfang verteilt angeordneten Austrittsöffnungen (32) versehen ist.

12. Luftzuführrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundele­ ment (16) mit über den Umfang verteilt angeordneten Rührschaufeln (27) ver­ sehen ist.

13. Luftzuführrohr nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (16) einen zylinderförmigen Abschnitt (28) und einen an diesen anschließenden kegelförmigen Abschnitt (29) aufweist.

14. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (16) mit dem Endstück (8) über eine Flanschverbindung (30) verbunden ist.

15. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Umlenkeinheit über eine Flanschverbindung (31) des Innenzylinders (17) und des Innenzylinders (19) verbunden sind.

16. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Boden des Außenzylinders (18), den Deckel (35) des Außenzy­ linders (20), die freie Außenwand des Innenzylinders (19) und die Ausströmöff­ nungen (32) eine nach radial außen geöffnete Ringdüse (7) gebildet wird.

17. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (16) und das Endstück (8) drehantreibbar vorgesehen sind.

18. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundelement (16) und das Endstück (8) in Axialrichtung verstellbar vorgesehen sind.

19. Luftzuführrohr nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Anordnung der Außenzylinder (18, 20) und der Innenzylinder (17, 19) gasdichte Ringspalte zur Führung eines Kühlmediums ausgebildet sind.