DE3239624A1 - Gas generator - Google Patents

Abstract

The invention relates to a gas generator for gasifying organic solids, especially materials containing lignocellulose, such as wood, wood-like materials and biomasses, consisting of a closed shaft with refractory brick lining and with upper orifices for charging the solids, of an ash discharge (4) at the shaft bottom and of a plurality of air or gas connection branches (18-20, 31, 45). The object of the invention is to provide a gas generator which can be operated in manifold ways and can be adjusted optimally by simple measures to changing fuel properties. According to the invention, the gas generator is characterised in that one air supply branch (31, 45) is in each case centrally arranged in the shaft bottom and, if appropriate, in the shaft cover (1), that a plurality of ring channels (15-17) with connecting branches (18-20) are fixed to the outer shell (24) of the shaft, nozzles with a mutual angular offset leading in the form of a ring from the branches into the shaft interior, and the shaft being assembled from a plurality of ring segments (2, 12-14) of which at least one advantageously contains an inner projection (47) which forms a constriction of the shaft interior filled with the lumpy fuel. <IMAGE>

Description

Gasgenerator Gas generator

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator zur Vergasung von organischen Feststoffen, wie Holzkohle, Koks, Holz, holzartigen Materialien und Biomassen, bestehend aus einem feuerfest ausgemauerten geschlossenen Schacht mit oberen öffnungen für den Feststoffeintrag, aus einem Ascheaustrag am Schachtboden und aus mehreren Luft-bzw. Gasanschlußstutzen. The invention relates to a gas generator for gasifying organic Consisting of solids such as charcoal, coke, wood, woody materials and biomasses from a fire-proof, brick-lined, closed shaft with upper openings for the solids input, from an ash discharge at the bottom of the shaft and from several air or. Gas connector.

Zur vollständigen Vergasung fester Brennstoffe sind bereits eine Vielzahl von Verfahren und entsprechenden Anlagen entwickelt worden, um je nach der Verfahrensführung Schwachgas, Wassergas oder Synthesegas zu erzeugen. For complete gasification of solid fuels are already one Variety of procedures and related equipments have been developed to vary according to the process management to generate lean gas, water gas or synthesis gas.

Das Schwachgas-Verfahren mit Luft als Vergasungsmittel stellt hinsichtlich der Ausfuehrung der Gasgeneratoren ebenso wie hinsichtlich der Betriebsführung das einfachste Verfahren dar. Nach dem Wassergas- und dem Synthesegas -Verfahren können zwar Brenngase mit höherem Heizwert erzeugt werden, der dementsprechend größere Anlagen-und Betriebskostenaufwand muß jedoch mitberücksichtigt werden.The lean gas process with air as the gasification agent provides with regard to the execution of the gas generators as well as the operational management the simplest process. After the water gas and the synthesis gas -Procedure Although fuel gases with a higher calorific value can be generated, the correspondingly higher one Plant and operating costs must, however, also be taken into account.

Die bekannten schachtförmigen Gasgeneratoren lassen sich in vier Grundtypen einteilen, nämlich in Gegenstrom-, Gleichstrom-, Doppelfeuer- und Querstrom-Generatoren. Im Gegenstrom-Generator wird die Verbrennungs- und Reaktionsluft durch den Boden in das Generator innere eingeleitet und durchströmt die Schachtfüllung entgegen deren schwerkraftbedingter Förderbewegung, so daß das erzeugte Brenngas über Gasabzugsstutzen im Bereich des Schachtdeckels abgezogen werden kann. Vorteile dieses Generatortyps sind relativ hohe Durchsatzleistungen, weil die im unteren Teil erzeugten Brenngase beim Durchströmen des oberen Teils der Feststoffe ihren Wärmeinhalt an diese abgeben. The well-known shaft-shaped gas generators can be divided into four Divide the basic types into counter-current, direct-current, double-fire and cross-current generators. In the countercurrent generator, the combustion and reaction air flows through the floor introduced into the generator interior and flows through the shaft filling opposite their gravity-related conveying movement, so that the fuel gas generated via gas outlet can be pulled off in the area of the manhole cover. Advantages of this type of generator are relatively high throughputs because of the fuel gases generated in the lower part when flowing through the upper part of the solids give off their heat content to them.

Nachteilig ist jedoch der hohe Anteil an höhermolekularen Kohlenwasserstoffen im erzeugten Brenngas. Ein Beispiel für einen derartigen Generatortyp ist der MAN-Drehrost-Generator, bei dem die Reaktionsluft durch einen am Schachtboden angeordneten Drehrost hindurch in das Schacht innere eingeführt wird. Beim Gleichstrom-Generator strömt die Reaktionsluft in Richtung der Absenkbewegung der Füllung und das erzeugte Brenngas wird unmittelbar nach dem Durchströmen der heißen Reaktionszone am Reaktorboden abgezogen. Es ist praktisch frei von höherwertigen Kohlenwasserstoffen, die beim Durchströmen der heißen Reaktionszone gecrackt worden sind. Nachteilig sind die relativ hohen Temperaturen der abgezogenen Brenngase und die Notwendigkeit von zusätzlichen Wärmetauschern zum Vorwärmen der Reaktionsluft. Der Doppelfeuer-Generator ist eine Kombination der beiden vorstehend beschriebenen Generatortypen.However, the high proportion of higher molecular weight hydrocarbons is a disadvantage in the generated fuel gas. An example of this type of generator is the MAN rotary grate generator, in which the reaction air passes through a rotating grate arranged at the bottom of the shaft is introduced into the manhole inside. The reaction air flows in the DC generator in the direction of the lowering movement of the filling and the generated fuel gas is immediately withdrawn after flowing through the hot reaction zone at the bottom of the reactor. It is practically free of high-quality hydrocarbons, which when flowing through the hot reaction zone have been cracked. The relatively high temperatures are a disadvantage the withdrawn fuel gases and the need for additional heat exchangers to preheat the reaction air. The double fire generator is a combination of the two types of generator described above.

Die Reaktionsluft wird oben und im Schachtboden zugeführt und die Brenngase werden etwa in Schachtmitte abgezogen.The reaction air is fed in at the top and in the bottom of the shaft and the combustion gases are drawn off approximately in the middle of the shaft.

In der Brennstoffüllung bildet sich eine obere Feuerzone direkt an der Brennstoffoberfläche sowie eine zweite Reaktionszone am Schachtboden. Die hohen Temperaturen in diesen beiden Zonen sorgen für eine vollständige Crackung der höherwertigen Kohlenwasserstoffe, so daß in dem austretenden Gas praktisch kein Teer od. dgl. enthalten ist Derartige Generatortypen wurden in der Vergangenheit als Schiffsgeneratoren eingesetzt. Von der Firma DEUTZ wurden auch solche Doppelfeuer-Generatoren für Späne und tropische Abfallbrennstoffe gebaut, bei denen die Oberluft über einen drehangetriebenen und im Schachtdeckel zentral angeordneten Luftzufuhrstutzen etwa in den mittleren Bereich des Schachtes eingeführt wurde, wobei Rührflügel am Endteil des Stutzens die Füllung im Bereich der Reaktionszone in Bewegung versetzte, um Zusammenbackungen zu vermeiden. Bei Querstrom-Generatoren strömt die Luft etwa horizontal von einer Schachtseite in die Reaktionszone und die Brenngase werden an der anderen Schachtseite abgezogen.An upper fire zone forms directly in the fuel filling the fuel surface and a second reaction zone at the shaft bottom. The high Temperatures in these two zones ensure complete cracking of the higher-quality ones Hydrocarbons, so that practically no tar or the like in the escaping gas. This type of generator was used in the past as a ship generator used. Such double-fire generators for chips were also manufactured by the DEUTZ company and tropical waste fuels built in which the upper air is driven by a rotary drive and in the manhole cover centrally arranged air supply nozzles approximately in the middle Area of the shaft was introduced, with agitator blades at the end of the nozzle set the filling in motion in the area of the reaction zone to prevent caking to avoid. In cross-flow generators, the air flows approximately horizontally from one Shaft side in the reaction zone and the combustion gases are on the other side of the shaft deducted.

Auf der Grundlage dieser vier Typen von Festbett-Gasreaktoren sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungen gebaut worden, deren konstruktive Unterschiede, beispielsweise Einbauten, weitestgehend durch die verschiedenen Brennstoffeigenschaften bedingt waren. On the basis of these four types of fixed bed gas reactors are a variety of different designs have been built, their constructive Differences, for example internals, largely due to the different fuel properties were conditional.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der wahlweise nach einem der vorstehend genannten Verfahren arbeiten und durch einfache Maßnahmen an unterschiedliche Brennstoffe angepaßt werden kann, so daß er einen universellen Einsatzbereich hat. The object of the invention is to provide a gas generator of the type mentioned at the beginning To create genus, optionally by one of the methods mentioned above work and can be adapted to different fuels by simple measures can, so that it has a universal area of application.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Schachtboden und im Schachtdeckel je ein Luftzufuhrstutzen angeordnet sind, daß mehrere Ringkanäle mit Anschlußstutzen am Außenmantel des Schachtes befestigt sind, von denen gegeneinander winkelversetzte Düsen in das Schachtinnere ausmünden, und daß der Schacht aus mehreren Ringsegmenten zusammengebaut ist. This object is achieved according to the invention in that in the Shaft bottom and in the manhole cover each have an air supply nozzle arranged that several ring channels with connecting pieces are attached to the outer casing of the manhole, of which nozzles at an angle to each other open out into the interior of the manhole, and that the shaft is assembled from several ring segments.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von je einem rohrförmigen Luftzufuhrstutzen im Schachtboden und im Schachtdeckel in Verbindung mit den Ringkanälen und den Düsen kann der erfindungsgemäße Gasgenerator nach dem Gegenstromprinzip, nach dem Gleichstromprinzip sowie auch nach dem Querstromprinzip ohne größere bauliche Veränderung arbeiten. Es sind lediglich Ventile oder Schieber in den jeweiligen Gasleitungen umzustellen, um von einer Verfahrensart auf die andere umzuschalten. Der Aufbau des Generatorschachtes aus mehreren Ringsegmenten bietet die Möglichkeit einer einfachen Anpassung und damit einer Leistungsoptimierung an die wechselnden Eigenschaften verschiedener Brennstoffe. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist der Gasgenerator beispielsweise für Versuchszwekke oder auch für andere Anwendungen besonders geeignet, bei denen zyklisch Brennstoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften verarbeitet werden sollen. Durch Auswechseln der jeweiligen Ringsegmente kann die Form des Schachtinneren auf einfache Weise geändert werden. Ebenso lassen sich dadurch die Höhen der verschiedenen Reaktionszonen im Schacht durch Hinzufügen oder Wegnahme'von Ringsegmenten verändern. Due to the inventive arrangement of a tubular air supply nozzle in the manhole base and in the manhole cover in connection with the ring channels and the nozzles can the gas generator according to the invention according to the countercurrent principle, according to the co-current principle as well as work according to the cross-flow principle without major structural changes. All you have to do is switch over valves or slides in the respective gas lines, to switch from one type of procedure to the other. The structure of the generator shaft from several ring segments offers the possibility of easy adjustment and thus a performance optimization to the changing properties of different Fuels. Due to the design according to the invention, the gas generator is for example particularly suitable for experimental purposes or for other applications in which cyclically fuels with different properties are to be processed. By exchanging the respective ring segments, the shape of the inside of the manhole can be changed easy way to be changed. Likewise, the heights of the various Change reaction zones in the shaft by adding or removing ring segments.

Eine besonders intensive Teilverbrennung und Reduktion der dabei entstehenden Gase wird erreicht, wenn das dieser Oxidationszone zugeordnete Ringsegment einen doppelkonusförmigen Ringansatz aufweist, welcher den Innenquerschnitt des Schachtes in diesem Bereich verkleinert, wobei der im Schachtdeckel längsverschiebbar befestigte Luftzufuhrstutzen etwa in diesem Bereich von verringertem Schachtquerschnitt in der Feststoffüllung ausmündet. Diese Reaktorausführung ist zur Gleichstromvergasung besonders geeignet und kann auch zur zusätzlichen Crackung von Pyrolysegas verwendet werden, welches in einer gesonderten Schweleinheit, z. B. aus Haus- und Industriemüll, erzeugt wird. Beim Vergasen von relativ feinkörnigen Feststoffen mit stark backenden Eigenschaften kann der Luftzufuhrstutzen drehangetrieben sein und an seinem unteren Ende Rührarme aufweisen. A particularly intensive partial combustion and a reduction in this The resulting gases are reached when the ring segment assigned to this oxidation zone has a double-conical ring attachment which has the inner cross-section of the Shaft reduced in size in this area, whereby the one in the manhole cover Longitudinally displaceably attached air supply nozzles approximately in this area of reduced Shaft cross-section opens into the solid filling. This reactor design is particularly suitable for cocurrent gasification and can also be used for additional cracking of pyrolysis gas can be used, which in a separate smoldering unit, z. B. from household and industrial waste is generated. When gasifying relatively fine-grained The air supply nozzle can be driven in rotation for solids with strong baking properties his and have agitator arms at its lower end.

Neben der angestrebt breiten Anwendungsmöglichkeit durch die Variationsmöglichkeiten von Luftzufuhr und Gasabsaugung an verschiedenen Stellen des Generators und durch die einfachen Anderungen des Schachtinnenquerschnittes können beim erfindungsgemäßen Gasgenerator auch die am Schachtboden angeordneten Roste auf einfache Weise ausgewechselt werden, um Brennstoffe mit unterschiedlichem Aschegehalt problemlos vergasen zu können. In addition to the desired wide range of applications due to the possible variations of air supply and gas extraction at different points of the generator and through the simple changes in the inner cross-section of the shaft can be used in the case of the invention Gas generator also exchanged the grids arranged on the shaft bottom in a simple manner be used to gasify fuels with different ash contents without any problems can.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführung des Schachtreaktors im vertikalen Längsschnitt für Gegenstrom-Vergasung; Fig. 2 eine geringfügig abgewandelte Generatorausführung mit einer Engstelle im vertikalen Längsschnitt für Gleichstrom-Vergasung; Fig. 3 den Gasgenerator nach Fig. 1 im netrieb zur Doppelfeuer-Vergasung; Fig. 4 eine geringfügig abgewandelte Generatorausführung im vertikalen Längsschnitt für Querstromvergasung; Fig. 5 den Gasgenerator nach Fig. 2 im Betrieb zum Cracken von Pyrolysegas; Fig. 6 schematisch eine Anlage zur gleichzeitigen Pyrolyse von Müll und Vergasung von Brennstoffen mit einem Gegenstrom-Gasgenerator; Fig. 7 eine Anlage zur gleichzeitigen Pyrolyse und zur Vergasung mit einem Gleichstrom-Generator. In the following, embodiments of the invention are based on the Drawing described in detail. They show: FIG. 1 a first embodiment of the Shaft reactor in vertical longitudinal section for countercurrent gasification; Fig. 2 a slightly modified generator design with a narrow point in the vertical longitudinal section for direct current gasification; 3 shows the gas generator according to FIG. 1 in operation for double fire gasification; 4 shows a slightly modified generator design in vertical longitudinal section for cross-flow gasification; Fig. 5 shows the gas generator 2 in operation for cracking pyrolysis gas; Fig. 6 schematically shows a system for simultaneous pyrolysis of waste and gasification of fuels with a countercurrent gas generator; 7 shows a system for simultaneous pyrolysis and gasification with a direct current generator.

Der in Fig. 1 dargestellte Gasgenerator besteht aus vier Hauptteilen, nämlich aus einem kuppelförmig gewölbten Deckel 1, einem Schachtoberteil 2, einem Schachtunterteil 3 und aus einem Aschekasten 4. Im Deckel 1 sind Stutzen 5 für Reaktionsluftrohre und zum Einführen von Meßorganen sowie ein Beschickungsstutzen 6 mit einem Dosierer 7 vorgesehen. Der Deckel 1 ist über Flansche 8 mit der Stirnkante des Shachtoberteils 2 verschraubt. The gas generator shown in Fig. 1 consists of four main parts, namely from a dome-shaped arched cover 1, a shaft upper part 2, a Shaft lower part 3 and from an ash pan 4. In the cover 1 there are nozzles 5 for reaction air pipes and for introducing measuring elements and a charging nozzle 6 with a metering device 7 provided. The cover 1 is on flanges 8 with the front edge of the shaft upper part 2 screwed.

Der Schachtoberteil besteht aus einem oder wahlweise auch aus mehreren miteinander verschraubten Ringsegmenten, die einen Außenmantel aus Stahlblech 9 und eine innere relativ dünnwandige Feuerfestauskleidung 10 besitzen. Ein Gasabzug 11 ist in einer Seitenwand des Schachtoberteils in einem von der Füllung freien Bereich angeordnet. Wird der Gasgenerator im Gleichstrom betrieben, dann ist dieser Abzugstutzen 11 durch eine Explosionsklappe verschlossen und die Reaktionsluft wird über einen der Stutzen 5 im Deckel 1 in den Schacht eingeführt. The upper part of the manhole consists of one or, optionally, of several Ring segments screwed to one another, which have an outer jacket made of sheet steel 9 and an inner, relatively thin-walled refractory lining 10. A gas vent 11 is in a side wall of the shaft top in one of the Filling free area arranged. If the gas generator is operated in direct current, then this trigger nozzle 11 is closed by an explosion flap and the Reaction air is introduced into the shaft via one of the nozzles 5 in the cover 1.

Das mit dem Oberteil 2 durch z. B. Schraubverbindungen fest verbundene Schachtunterteil 3 ist ebenfalls aus mehreren Segmenten 12, 13, 14 durch z. B. Schraubverbindungen zusammengebaut, die bei der Ausführung nach Fig. 1 alle gleichen Innendurchmesser haben. An dem Außenmantel 24 aus Stahlblech jedes Ringsegmentes ist je ein Ringkanal 15, 16, 17 mit je einem Anschlußstutzen 18, 19, 20 befestigt. Von diesen als Gasverteiler wirkenden Ringkanälen zweigen eine Vielzahl von Krümmern 21 jeweils um gleiche Winkel gegeneinander versetzt ab, die mit Düsenrohren 23 verbunden sind, welche in Ausnehmungen 26 in der Feuerfestausmauerung 25 der Ringsegmente ausmünden. Über jeden dieser Ringkanäle 15 bis 17 und deren Anschlußstutzen 18 bis 20 kann - je nach dem angewendeten Verfahrensprinzip - entweder Schwachgas aus der Schachtfüllung abgezogen oder Reaktionsluft in das Schachtinnere eingeführt werden. Falls einige der Ringkanäle nicht benötigt werden, sind ihre Anschlußstutzen durch z. B. Explosionsklappen oder Schieber verschlossen. Die Ringkanäle sind in ihrer Höhe gegenüber den Düsenöffnungen versetzt, um diese auch für andere Zwekke, z. B. zum Einführen von Meßsonden, zugänglich zu lassen. In dem die verschiedenen Reaktionszonen umgebenden Schachtunterteil 3 sind Kühlrohrschlangen 27 in die Feuerfestmauerung 25 eingebettet. Abdichtende Zwischenlagen 28 aus wärmedämmendem Material sind zwischen den drei übereinander liegenden Ringsegmenten 12 bis 14 angeordnet. That with the upper part 2 by z. B. screw connections firmly connected Manhole base 3 is also made up of several segments 12, 13, 14 by z. B. screw connections assembled, which in the embodiment of FIG. 1 all have the same inner diameter to have. On the outer jacket 24 made of sheet steel of each ring segment there is an annular channel 15, 16, 17 each with a connecting piece 18, 19, 20 attached. Of these as a gas distributor acting ring channels branch a plurality of bends 21 each at the same angle offset from one another, which are connected to nozzle pipes 23 which are in recesses 26 open into the refractory lining 25 of the ring segments. About each of these Annular channels 15 to 17 and their connecting pieces 18 to 20 can - depending on the one used Process principle - either lean gas extracted from the shaft filling or reaction air be introduced into the shaft interior. If some of the ring channels are not required are, their connecting pieces by z. B. explosion flaps or slides closed. The height of the ring channels is offset in relation to the nozzle openings, around them also for other purposes, e.g. B. to insert measuring probes to leave accessible. In the shaft lower part 3 surrounding the various reaction zones there are cooling coils 27 embedded in the refractory brickwork 25. Sealing intermediate layers 28 made of heat-insulating Material are arranged between the three ring segments 12 to 14 lying one above the other.

Der unterste zylindrische Teil des Generatorsvist der Aschekasten 4 mit einer zentralen Luftzufuhr in Form eines von einem Elektromotor 30 drehangetriebenen Rohres 31, dessen unteres Ende über gasdichte Lager 32 in einer Wandöffnung eines Zufuhrrohrstücks 33 gelagert ist und dessen oberes Ende an einen pilzförmig ausgebildeten Drehrost 34 anyeflanscht ist. Mit dem Luftzufuhrrohr ist eine Schaufel 35 zum Austragen der Asche über eine Schleuse verbunden. Zur Durchführung von Kontroll- und Wartungsarbeiten ist zusätzlich noch eine Ascheklappe 36 vorgesehen. Zur Steuerung des Ascheaustrages ist der Antriebsmotor 30 für das Luftzufuhrrohr stufenlos regelbar. The lowest cylindrical part of the generator is the ash pan 4 with a central air supply in the form one from an electric motor 30 rotationally driven tube 31, the lower end of which via gas-tight bearings 32 in a Wall opening of a supply pipe piece 33 is mounted and its upper end to a mushroom-shaped rotating grate 34 is anyflangescht. With the air supply pipe is a shovel 35 connected to discharge the ash via a sluice. To carry out An ash flap 36 is also provided for inspection and maintenance work. The drive motor 30 for the air supply pipe is used to control the ash discharge infinitely variable.

Der gesamte Schacht ruht auf einer im Fundament verankerten Tragkonstruktion 37.The entire shaft rests on a supporting structure anchored in the foundation 37.

Der vorstehend beschriebene Gasreaktor arbeitet auf folgende Weise: Durch den Eintrag in Form einer Dosierschleuse 7 werden die Brennstoffe, wie Sägespäne, ftolzschnitzel,I-Iolzkohle, Rindenstücke und ggf. andere cellulosehaltige Materialien, durch den druckdicht geschlossenen Deckel 1 hindurch über das Eintragsrohr 6 in das Schachtinnere eingetragen, wobei der oberste Abschnitt, in den der Gasabzugsstutzen 11 ausmündet, von Feststoffen freibleibt, um Verstopfungen dieses Stutzens 11 zu vermeiden. Reaktionsluft wird über die Rohrstutzen 33, 31 von unten bis unter den Drehrost 34 in die Schachtfüllung eingeblasen. Oberhalb einer sich auf dem Drehrost ablagernden Aschenschicht 38 bildet sich eine glutheiße ReclkLionszone 39,in welcher der bereits zu Koks umgewandelte Brennstoff durch unterstöchiometrische Verbrennung vergast wird. Die entstehenden heißen Brenngase steigen weiter auf und geben dabei ihre fühlbare Wärme an die umströmten Brennstoffpartikel ab. Oberhalb der reaktion zone 39 entsteht auf diese Weise eine Reduktionszone 40, an die sich nach oben eine Entgasungszone 41 sowie eine Vorwärm- und Trocknungszone 42 anschließt. In der Entgasungszone werden bei dieser Gegenstromvergasung Schwelgase und in der Vorwärmzone Dampfbrüden gebildet, die sich mit dem in der Oxidationszone erzeugten und in der Reduktionszone umgewandelten Gas vermischen und gemeinsam über den Stutzen 11 abgezogen werden. Das erzeugte Schwachgas enthält relativ hohe Anteile an höherwertigen Kohlenwasserstoffen und ist daher als Energieträger für z. B. Gasmotoren nur bedingt geeignet. Zur gleichmäßigen Ausbildung der Oxidationszone über den gesamten Schachtquerschnitt hinweg kann über den Stutzen 20, den Ringkanal 17 und die mit Dehnungsstücken versehenen Düsen 23 Zusatzluft und/oder Dampf seitlich verteilt in die unterste Füllungsschicht eingeblasen werden. Durch Luftzufuhr durch den Stutzen 11 und Gasabzug durch den Stutzen 20 ist Gleichstrombetrieb möglich. The gas reactor described above works in the following way: Through the entry in the form of a metering sluice 7, the fuels, such as sawdust, wood chips, charcoal, pieces of bark and possibly other cellulose-containing materials, through the pressure-tight closed cover 1 through the entry pipe 6 in the inside of the shaft entered, with the uppermost section in which the gas vent 11 empties, remains free of solids in order to block this nozzle 11 avoid. Reaction air is through the pipe socket 33, 31 from below to below the Rotating grate 34 blown into the shaft filling. Above one is on the rotating grate Deposing ash layer 38 forms a glowing hot reflection zone 39, in which the fuel, which has already been converted to coke, through substoichiometric combustion is gassed. The resulting hot combustion gases continue to rise and give in the process their sensible heat to the fuel particles flowing around them. Above the reaction zone 39 is created in this way, a reduction zone 40, to which a Degassing zone 41 and a Preheating and drying zone 42 adjoins. In this countercurrent gasification, carbonization gases are produced in the degassing zone and in the Preheating zone vapor vapors are formed, which combine with that generated in the oxidation zone and mixed gas converted in the reduction zone and together via the nozzle 11 can be deducted. The lean gas produced contains relatively high proportions of higher quality Hydrocarbons and is therefore used as an energy source for z. B. gas engines only to a limited extent suitable. For a uniform formation of the oxidation zone over the entire shaft cross-section away can over the nozzle 20, the annular channel 17 and provided with expansion pieces Nozzles 23 additional air and / or steam laterally distributed in the lowermost filling layer be blown in. By supplying air through the nozzle 11 and exhaust gas through the Nozzle 20 is DC operation possible.

Der Gasgenerator nach Fig. 2 arbeitet nach dem Gleichstromverfahren und hat den gleichen Grundaufbau wie die Ausführung nach Fig. 1, so daß gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen sind. Die Änderungen dieser Generatorausführung ergeben sich lediglich durch die andere Verfahrensführung, nämlich durch die Gleichstromvergasung. Zu diesem Zweck ist im Anschlußstutzen 5 des Schachtdeckels 1 ein Luftzufuhrrohr 45 vertikal verschiebbar gehalten, dessen unteres konisch erweitertes Ende 46 etwas oberhalb einer Schachteinschnürung ausmündet, welche durch einen im Querschnitt kegelförmigen inneren Ansatz 47 aus Feuerfestmaterial im oberen Bereich des Ringsegmentes 13 gebildet wird. Die Luftzufuhr durch den Schachtboden über das Zufuhrrohr 31 sowie die Anschlußstutzen 18, 19 für die Ringkanäle 15, 16 sind gesperrt. The gas generator according to FIG. 2 operates according to the direct current method and has the same basic structure as the embodiment of FIG. 1, so that the same Components are provided with the same reference numerals as in FIG. 1. The changes this generator version results only from the other process management, namely through the co-current gasification. For this purpose there is a 5 of the manhole cover 1, an air supply pipe 45 held vertically displaceable, its lower conically widened end 46 opens slightly above a manhole constriction, which by a conical cross-section inner extension 47 made of refractory material is formed in the upper region of the ring segment 13. The air supply through the shaft bottom Via the supply pipe 31 and the connecting pieces 18, 19 for the annular channels 15, 16 are blocked.

Für besondere Brennstoffe kann jedoch zur Steuerung der Vorgänge in der Oxidationszone 34 Zusatzluft über den Anschluß 19 und den Ringkanal 16 in die Schachtfüllung eingeführt werden. Am konischen Rohrende 46 können - nicht dargestellte - Rrarrr vorgesehen sein, wabei das lnftzufuhrrohr 45 dnnn drehangetrieben ist.For special fuels, however, can be used to control the processes in the oxidation zone 34 additional air via the connection 19 and the annular channel 16 in the Manhole filling are introduced. At the conical pipe end 46 can - not shown - Rrarrr be provided, while the inlet feed pipe 45 is thinly driven in rotation.

Entsprechend dem Gleichstromprinzip werden die Reaktionsluft und der Brennstoff durch die Eintragsvorrichtung 45, 7 in das Schachtinnere eingeführt. Unterhalb des konisch verbreiterten Endes 46 des Luftzufuhrrohres 45 bildet sich im Bereich der Einschnürung 41 die heiße Oxidationszone 39 und darüber die relativ kleinere Entgasungszone 41, die nach oben in die Vorwärmzone 42. übergeht. Die durch unterstöchiometrische Verbrennung in der Oxidationszone 39 erzeugten Gase durchströmen die sich nach unten anschließende Reduktionszone 40 und werden über die Düsen 23 und den Ringkanal 17 durch den Abzugsstutzen 20 abgeführt. Da spätestens in der Oxidationszone 39 aufgrund der hohen Temperaturen alle in den Schwelgasen enthaltenen höherwertigen Kohlenwasserstoffe gecrackt worden sind und in der unteren Reduktionszone 40 nur noch reduzierende Vorgänge ablaufen, enthalten die auf diese Weise erzeugten Brenngase praktisch keine Bestandteile an Teer bzw. den höherwertigen Kohlenwasserstoffen. Aus diesem Grunde ist das in dem Gasgenerator nach Fig. 2 erzeugte Brenngas zum direkten Antrieb von Gasmotoren ebenso wie zur Kesselfeuerung besonders gut geeignet. According to the direct current principle, the reaction air and the fuel is introduced into the interior of the shaft through the entry device 45, 7. Below the conically widened end 46 of the air supply pipe 45 is formed in the area of the constriction 41 the hot oxidation zone 39 and above the relative smaller degassing zone 41, which merges into the preheating zone 42. at the top. By Stoichiometric combustion in the oxidation zone 39 generated gases flow through the downwardly adjoining reduction zone 40 and are via the nozzles 23 and the annular channel 17 is discharged through the discharge nozzle 20. Since at the latest in the Oxidation zone 39 all contained in the carbonization gases due to the high temperatures higher valued hydrocarbons have been cracked and in the lower reduction zone 40 only reducing processes take place, contain those generated in this way Fuel gases practically no components of tar or the higher-value hydrocarbons. For this reason, the fuel gas generated in the gas generator according to FIG Particularly suitable for direct drive of gas engines as well as for boiler firing.

Die Ausführung nach Fig. 3 entspricht konstruktiv dem Generator 2, besitzt jedoch keine Einschnürung durch den keilförmigen Ringansatz 47 am Ringsegment 13 und arbeitet nach dem Doppelfeuer-Verfahren. Aus diesem Grund wird ein Teil der Reaktionsluft über das zentral im Deckel 1 vertikal verstellbar angeordnete Luftzufuhrrohr 45 und gleichzeitig ein anderer Teil an Reaktionsluft durch das untere Luftzufuhrrohr 31 in die Schachtfüllung eingeblasen. Oberhalb der Ascheschicht 38 bildet sich eine erste Oxidationszone 39, die in eine erste Reduktionszone 40a übergeht. Das in diesen Zonen aus der Luft und dem Koks erzeugte Brenngas wird durch den Düsenkranz und den mittleren Ringkanal 16 über den Stutzen 19 abgeführt. Am unteren Endteil 46 des Luftzufuhrrohres 45 bildet sich eine zweite Oxidationszone 39b aus, an die eine zweite Reduktionszone 40b übergangslos anschließt. Die Entgasung des Brennstoffes erfolgt wie bei der Ausführung nach Fig. 2 in einer Entgasungszone 41 oberhalb der zweiten Oxidationszone 39b, an die nach oben eine Vorwärmzone 42 anschließt. The design according to FIG. 3 corresponds structurally to generator 2, however, has no constriction due to the wedge-shaped ring shoulder 47 on the ring segment 13 and works according to the double fire method. Because of this, it becomes part of the Reaction air via the air supply pipe arranged vertically adjustable in the center of the cover 1 45 and at the same time another part of reaction air through the lower air supply pipe 31 blown into the shaft filling. A forms above the layer of ash 38 first oxidation zone 39, which merges into a first reduction zone 40a. That in these Zones created from the air and the coke Fuel gas is through the The nozzle ring and the central ring channel 16 are discharged via the connecting piece 19. At the bottom End part 46 of the air supply pipe 45 forms a second oxidation zone 39b, to which a second reduction zone 40b adjoins seamlessly. The degassing of the As in the embodiment according to FIG. 2, fuel takes place in a degassing zone 41 above the second oxidation zone 39b, to which there is a preheating zone 42 at the top connects.

Zur Steuerung der Oxidationsvorgänge in der zweiten Oxidationszone 39b kann Zusatzluft über den Stutzen 18, den Ringkanal 15 und den zugeordneten Düsenkranz in die Füllung eingeführt werden. Das in den Zonen 41, 39b und 40b erzeugte Brenngas wird zusammen mit dem in den Zonen 39a und 40a erzeugten Brenngas durch den Düsenkranz 23 des mittleren Ringkanals 16 und den Abzugsstutzen 19 abgeführt.To control the oxidation processes in the second oxidation zone 39b can supply additional air via the nozzle 18, the annular channel 15 and the associated nozzle ring be introduced into the filling. The fuel gas generated in zones 41, 39b and 40b is passed through the nozzle ring together with the fuel gas generated in zones 39a and 40a 23 of the central ring channel 16 and the discharge nozzle 19 are discharged.

Der Gasreaktor nach Fig. 4 ist eine geringfügige -Abwandlung des Reaktors nach Fig. 1 und arbeitet nach dem Querstromverfahren. Aus diesem Grunde ist das Schachtoberteil 2 weggelassen und der Schachtdeckel 1 direkt auf dem Schachtunterteil 3 druckdicht befestigt. Die gesamte Reaktionsluft wird durch das drehangetriebene Luftzufuhrrohr 31 durch den pilzförmigen Drehrost 34 hindurch in die Füllung eingeführt. Oberhalb der Ascheschicht 38 bildet sich eine einzige Oxidationszone 39 und seitlich davon eine Reduktionszone 40 von vergleichsweise geringer Höhe. The gas reactor according to FIG. 4 is a slight modification of the Reactor according to FIG. 1 and operates according to the cross-flow process. For this reason the shaft top 2 is omitted and the shaft cover 1 directly on the shaft bottom 3 fastened pressure-tight. The entire reaction air is driven by the rotation Air supply pipe 31 inserted through the mushroom-shaped rotating grate 34 into the filling. A single oxidation zone 39 is formed above the ash layer 38 and to the side of which a reduction zone 40 of comparatively low height.

Das erzeugte Brenngas wird über den Düsenkranz 23 des unteren Ringkanals 17 und den Abzugsstutzen 20 abgezogen.The fuel gas generated is via the nozzle ring 23 of the lower ring channel 17 and the trigger nozzle 20 withdrawn.

Die Brennstoffe gelangen über einen zentralen Dosierer 7 und ein Eintragsrohr 6 in das Schachtinnere. Die Stutzen 5, 18 und 19 sind geschlossen.The fuels arrive via a central metering device 7 and an inlet pipe 6 into the inside of the shaft. The nozzles 5, 18 and 19 are closed.

Der Generator nach Fig. 5 ist-mit dem Generator nach Fig. 3 identisch, wird jedoch auf andere Weise betrieben. The generator according to FIG. 5 is identical to the generator according to FIG. 3, however, operates in a different way.

Durch das Zufuhrrohr 45 strömt Pyrolysegas aus einem externen Pyrolyseaggregat. Gleichzeitig erfolgt die Brennstoffbeschickung durch den Dosierer 7 und das im Deckel 1 gehaltene Eintragsrohr 6. Die Reaktionsluft wird über den obersten Stutzen 18 und den zugeordneten Ringkanal 15 auf dem Düsenkranz 23 verteilt in die Schachtfüllung eingeblasen und es entwickelt sich eine Oxidationszone 39 etwa in der dargestellten Konfiguration. Im Bereich der Ausmündung am erweiterten Rohrende 46 bildet sich eine etwa keilförmige Entgasungszone 41, in welcher die festen Brennstoffe durch die in der Oxidationszone 39 erzeugte Wärme sowie auch durch den Wärmeinhalt der vorgewärmten Pyrolysegase verschwelt bzw. entgast werden. Der Abzug des praktisch teerfreien Schwachgases erfolgt durch den untersten Stutzen 20 über den Ringkanal 17 und den zugeordneten Düsenkranz 23. Die Luftzufuhr zu dem unter dem Drehrost ausmündenden Rohr 31 ist gesperrt, wobei dieses Rohr 31 über den Motor 30 angetrieben ist und als Welle für den Drehrost 34 zur Steuerung des Ascheaustrages dient.Pyrolysis gas flows through the supply pipe 45 from an external pyrolysis unit. At the same time, the fuel is fed through the metering device 7 and that in the lid 1 held inlet pipe 6. The reaction air is via the uppermost nozzle 18 and the associated ring channel 15 on the nozzle ring 23 distributed in the manhole filling blown in and an oxidation zone 39 develops approximately as shown Configuration. In the area of the opening at the enlarged pipe end 46 forms an approximately wedge-shaped degassing zone 41, in which the solid fuels through the heat generated in the oxidation zone 39 as well as by the heat content of the preheated pyrolysis gases are carbonized or degassed. The deduction of the practical tar-free lean gas takes place through the lowermost nozzle 20 via the annular channel 17 and the associated nozzle ring 23. The air supply to the one under the rotating grate The outflowing pipe 31 is blocked, this pipe 31 being driven by the motor 30 is and serves as a shaft for the rotating grate 34 to control the ash discharge.

Die Anlage nach Fig. 6 enthält eine Schweltrommel 50 sowie einen erfindungsgemäß ausgebildeten Gasgenerator 51, der im Gegenstromverfahren gemäß Fig. 1 arbeitet. Das mit relativ hohen Teer- bzw. Kohlenwasserstoffanteilen belastete Schwachgas gelangt über die Leitung 52 zusammen mit den über die Leitung 53 aus der Schweltrommel 50 abgezogenen Schwelgasen in einen schachtförmigen Gasreaktor 54, in welchem das Gasgemisch durch eine ca. 1000 OC heiße Reaktionszone eines Koksbettes hindurchgeleitet und dabei gecrackt wird. Die in dem heißen Brenngas enthaltene fühlbare Wärme wird zum Vorwärmen von dem Gasreaktor 54 und ggf. dem Gasgenerator 51 zugeführter Verbrennungsluft in einem Luwo 55 verwertet. Das über eine Gasleitung 56 abgezogene gekühlte Brenngas durchströmt einen Kreis mit mindestens einem Wäscher 57 und einem Filter 58 und wird anschließend entweder in einem Gasmotor 59 zur Stromerzeugung oder in einem Kessel zur Wärmeerzeugung verbrannt bzw. anderen Verbrauchern zugeführt. The system according to FIG. 6 contains a smoldering drum 50 and one according to the invention designed gas generator 51, which in the countercurrent process according to Fig. 1 works. That polluted with relatively high tar and hydrocarbon proportions Lean gas escapes via line 52 together with the via line 53 The carbonization gases withdrawn from the carbonization drum 50 into a shaft-shaped gas reactor 54, in which the gas mixture passes through a reaction zone of a coke bed, which is heated to about 1000 OC is passed through and cracked in the process. The contained in the hot fuel gas Sensible heat is used to preheat the gas reactor 54 and possibly the gas generator 51 supplied combustion air is used in a Luwo 55. That via a gas pipe 56 withdrawn cooled fuel gas flows through a circuit with at least a scrubber 57 and a filter 58 and is then either in a gas engine 59 to generate electricity or burned in a boiler to generate heat or others Supplied to consumers.

Diese kombinierte Anlage nach Fig. 6 ist zweckmäßig für Betriebspunkte, bei denen neben erheblichen Mengen an Celluloseabfällen auch Haus- oder Industriemüll anfallen bzw. gesammelt werden. Es bildet den Vorteil, daß das hinsichtlich der Verfahrensführung einfache Gegenstromprinzip im Gasreaktor 51 angewandt werden kann, da das teerhaltige Schwachgas anschließend den Gasreaktor 54 durchströmt und seine Teerbestandteile dabei aufgespalten werden. This combined system according to Fig. 6 is useful for operating points in which, in addition to considerable amounts of cellulose waste, also household or industrial waste accrue or be collected. It has the advantage that in terms of Process control simple countercurrent principle can be applied in the gas reactor 51, since the tar-containing lean gas then flows through the gas reactor 54 and its Tar constituents are split up in the process.

In der Anlage nach Fig. 7 kann Brenngas. ähnlich wie in der Anlage nach Fig. 6 aus Müll, Koks, Holzlohle und Holzabfällen gewonnen werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, nur cellulosehaltige Materialien zu verarbeiten, die jedoch unterschiedliche Eigenschaften haben können. So ist es beispielsweise möglich, in der Schweltrommel 50 Sägespäne und andere bei Erwärmung zusammenbackende Holzabfälle zü verschwelen und in den Gasgenerator 51 unproblematisch zu behandelnde Brennstoffe zusammen mit dem Schwelkoks und den Schwelgasen aus der Schweltrommel 50 über eine oder mehrere Leitungen einzuführen. Der Reaktor 51 ist die Ausführung nach Fig. 5 und arbeitet\dementsprechend im Gleichstromprinzip. Die Reaktionsluft wird im Luwo 55 vorgewärmt und am oberen Ende des Schachtunterteils 3 eingeführt. Die Weiterbehandlung des erhaltenen Schwachgases erfolgt wie bei der Anlage nach Fig. 6. In the system according to FIG. 7, fuel gas. similar to the attachment 6 can be obtained from garbage, coke, wood log and wood waste. It exists however, there is also the option of processing only cellulosic materials that however, can have different properties. For example, it is possible in the smoldering drum 50 sawdust and other wood waste that cakes up when heated zü carbonized and unproblematic to be treated in the gas generator 51 fuels together with the smoldering coke and the smoldering gases from the smoldering drum 50 via a or to introduce several lines. The reactor 51 is the embodiment according to FIG. 5 and works accordingly on the direct current principle. The reaction air is in Luwo 55 preheated and inserted at the upper end of the lower part 3 of the manhole. The follow-up of the lean gas obtained takes place as in the system according to FIG. 6.

In den vorstehend beschriebenen Gasreaktoren und Anlagen können stückige Feststoffe der verschiedensten Art ent-und vergast werden, wobei Holzabfälle, wie Rinden, Späne, Astholz, Blätter, Haus- und Industriemüll, asche-und wasserreiche Kohlen, Torf, Koks, Klärschlamm und landwirtschaftliche Abfallprodukte, wie Stroh, Mist, Schalen, Kraut, besonders geeignet sind.In the gas reactors and systems described above, lumpy Solids of the most varied types are degassed and gasified, wood waste such as Bark, shavings, knots, leaves, household and industrial waste, ash and water-rich Coals, peat, coke, sewage sludge and agricultural waste products such as straw, Dung, peels, herb, are particularly suitable.

Claims (9)

Ansprüche >s Gasgenerator zur Vergasung von organischen Feststoffen, insbesondere von Koks-Cellulose-haltigen Materialien, wie Holz, holzartigen Stoffen und Biomassen, bestehend aus einem feuerfest ausgemauerten, geschlossenen Schacht mit oberen Eintragsöffnungen für den Feststoffeintrag, aus einem Ascheaustrag am Schachtboden und aus mehreren Luft- bzw. Gasanschlußstutzen, dadurch gekennzeichnet, daß im Schachtboden und ggf. im Schachtdeckel je ein Luftzufuhrstutzen (45; 31) angeordnet sind, daß mehrere Ringkanäle (15-17) mit wahlweise verschließbaren Anschlußstutzen (18-20) am Außenmantel (24) des Schachtes befestigt sind, von denen gegeneinander winkelversetzte Düsenkränze (23) in das Schachtinnere ausmünden, und daß der Schacht aus mehreren Ringsegmenten (2, 12-14) zusammengebaut ist. Claims> s gas generator for the gasification of organic solids, in particular of coke-cellulose-containing materials such as wood, wood-like substances and biomass, consisting of a refractory, brick-lined, closed shaft with upper entry openings for solids entry, from an ash discharge on Shaft bottom and from several air or gas connection nozzles, characterized that an air supply nozzle (45; 31) each in the shaft bottom and, if necessary, in the shaft cover are arranged that several ring channels (15-17) with optionally closable connecting pieces (18-20) are attached to the outer jacket (24) of the shaft, of which against each other Angularly offset nozzle rings (23) open into the interior of the manhole, and that the manhole is assembled from several ring segments (2, 12-14). 2. Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Ringelemente einen inneren Ansatz (47) aus Feuerfestmaterial besitzt, der eine Einschnürung des Schachtinnenraumes bildet.2. Gas generator according to claim 1, characterized in that at least one of the ring elements has an inner extension (47) made of refractory material, which forms a constriction of the shaft interior. 3. Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Schachtdeckel (1) längsverschiebbar befestigte Luftzufuhrstutzen (45) im Bereich des durch den Ringansatz (47) verringerten Schachtquerschnittes in der Feststoffüllung ausmündet.3. Gas generator according to claim 1 or 2, characterized in that the in the manhole cover (1) attached to the longitudinally displaceable air supply nozzle (45) in the Area of the shaft cross-section reduced by the ring attachment (47) in the solid filling empties. 4. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Schachtdeckel befestigte Luftzufuhrstutzen (45) drehangetrieben ist und an seinem in die Füllung reichenden Teil Rührarme aufweist.4. Gas generator according to one of claims 1-3, characterized in that that the air supply nozzle (45) fastened in the manhole cover is rotationally driven and having stirring arms on its part reaching into the filling. 5. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der am Schachtboden drehangetrieben angeordnete Luftzufuhrstutzen (31) unter einem Drehrost (34) ausmündet.5. Gas generator according to one of claims 1-4, characterized in that that the rotationally driven arranged on the shaft bottom air supply nozzle (31) below a rotating grate (34) opens. 6. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das oberste, die Vorwärmzone (42) darstellende Ringsegment (2) keine oder nur eine dünnwandige Feuerfestauskleidung (10) aufweist.6. Gas generator according to one of claims 1-5, characterized in that that the uppermost, the preheating zone (42) representing ring segment (2) no or only has a thin-walled refractory lining (10). 7. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsegmente (2, 12-14) und der gewölbte Deckel (1) druckdicht und lösbar miteinander verbunden sind.7. Gas generator according to one of claims 1-6, characterized in that that the ring segments (2, 12-14) and the domed cover (1) are pressure-tight and detachable are connected to each other. 8. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt von verringertem Innenquerschnitt als keilförmiger Feuerfestring (47) ausgebildet ist.8. Gas generator according to one of claims 1-7, characterized in that that the section of reduced internal cross-section as a wedge-shaped refractory ring (47) is formed. 9. Gasgenerator nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Ringsegmente (2, 12-14) gekühlt sind.9. Gas generator according to one of claims 1-8, characterized in that that the walls of the ring segments (2, 12-14) are cooled.