DE60018181T2 - METHOD FOR GASIFYING CARBON-CONTAINING MATERIAL - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a process and apparatus for the gasification of a carbonaceous material. According to the process, the carbonaceous material is gasified at an elevated temperature to produce gas, condensable compounds are separated from the gas, and the product gas thus obtained is recovered. According to the invention, in order to separate the condensable compounds the gas obtained from the gasifiers is directed to a dry scrubber (2) operating according to the fluidized bed priciple, wherein it is contacted with the bed material of the fluidized bed, the interior temperature of the dry scrubber being maintained lower than the condensation temperature of the condensable compounds in order to condense these compounds into the bed material. By means of the invention, a substantially tar-free gas can be produced which is suitable for the production of both heat and electricity.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß der Präambel von Anspruch 1 zur Vergasung eines aus einem kohlenstoffhaltigen Material erhaltenen Ausgangsmaterials.The The present invention relates to a method according to the preamble of Claim 1 for the gasification of a carbonaceous material obtained starting material.

Gemäß einem solchen Verfahren wird das Ausgangsmaterial bei einer erhöhten Temperatur in Anwesenheit von Sauerstoff vergast. Die kondensierbaren Verbindungen werden von den aus der Vergasung erhaltenen Gasen getrennt und die derart erhaltenen Produktgase werden wiedergewonnen.According to one such process, the starting material is at an elevated temperature gasified in the presence of oxygen. The condensable compounds are separated from the gas obtained from the gasification and the Product gases thus obtained are recovered.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung gemäß der Präambel von Anspruch 12, wobei die Vorrichtung eine Vergasungseinheit und mit der Vergasungseinheit verbunden eine Einheit zum Entfernen von kondensierbaren Verbindungen umfasst.The The invention also relates to a device according to the preamble of Claim 12, wherein the device comprises a gasification unit and with the gasification unit connected to a unit for removing condensable Compounds includes.

Die thermo-chemische Vergasung ist ein Verfahren, bei dem eine partielle Oxidation durch Anheben der Temperatur ein kohlenstoffhaltiges Rohmaterial, wie eine Biomasse oder Kohle, in gasförmige Substanzen umgewandelt wird. Es gibt viele Arten von Vergasungsreaktoren, beispielsweise Festbett-, Fließbett-, Bewegtbett- oder Rotationsbett-Reaktoren. Zusätzlich zu diesen sind beispielsweise Zyklon- oder Vortex-Reaktoren bekannt. Das aus dem Verfahren erhaltene Produktgas enthält Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserstoff, Methan, eine kleine Menge höherer Kohlenwasserstoffe, Wasser, Stickstoff (falls Luft das oxidierende Medium ist), sowie auch Kohlenstoff, Aschen, Teere und Öle.The Thermo-chemical gasification is a process in which a partial Oxidation by raising the temperature of a carbonaceous raw material, like a biomass or coal, converted into gaseous substances becomes. There are many types of gasification reactors, for example Fixed bed, fluidized bed, Moving bed or Rotating bed reactors. additionally These include, for example, cyclone or vortex reactors. The product gas obtained from the process contains carbon monoxide, carbon dioxide, Hydrogen, methane, a small amount of higher hydrocarbons, water, Nitrogen (if air is the oxidizing medium), as well as carbon, Ashes, tars and oils.

Der kalorische Wert des durch Vergasung hergestellten Gases beträgt ungefähr 2 bis 6 MJ/m3n, und es ist für eine begrenzte Übertragung in einem Rohr und als Synthesegas, beispielsweise für die Herstellung von Ammoniak, Methanol und Treibstoff, geeignet.The calorific value of the gas produced by gasification is about 2 to 6 MJ / m 3 n, and it is suitable for a limited transfer in a pipe and as a synthesis gas, for example, for the production of ammonia, methanol and fuel.

Die Konkurrenzfähigkeit der Vergasung im Vergleich mit vollständiger Verbrennung ist durch das Kondensieren schwerer Kohlenwasserstoffe (Teere) in Verbindung mit dem Abkühlen des Gases geschwächt worden. Unter Teeren versteht man allgemein eine Mischung organischer Verbindungen, die sowohl Verbindungen niedriger Molekularmasse, wie etwa Benzol, als auch schwere polyaromatische Kohlenwasserstoffe, enthält. Als "leichte Teere" werden üblicherweise Mischungen angesehen, die Siedepunkte von 80 bis 350°C (von Benzol bis Pyrol) aufweisen und schwere Teere für ihr Teil sind Verbindungen mit Siedepunkten höher als ungefähr 300°C (Chrysen, Coronen, etc.).The competitiveness the gasification compared with complete combustion is through condensing heavy hydrocarbons (tars) with the cooling the gas weakened Service. Tars are generally understood as a mixture of organic Compounds containing both lower molecular weight compounds, such as benzene, as well as heavy polyaromatic hydrocarbons, contains. As "light tars" are usually Mixtures, the boiling points of 80 to 350 ° C (of benzene to pyrol) and heavy tars for their part are compounds higher with boiling points as about 300 ° C (Chrysen, Coronene, etc.).

Teere, insbesondere Leichtteerkomponenten, stellen durch das Verschmutzen von Rohren und Gebläsen einerseits ein Vorrichtungs-Technologieproblem, und andererseits ein Umweltproblem dar, falls ein Versuch unternommen wird, die Teere vom Gas zu trennen, beispielsweise gemäß der konventionellen Technologie durch Nassreinigung. Aus der Nassreinigung gewonnene Erfahrungen zeigen zusätzlich, dass der Abtrennungsgrad des feinen Teers schlecht bleibt. Selbst, falls die Nassreinigung erfolgreich war, bildet sich ein Abfallteer und ein problematischer Ausfluss. Der Abfallteer vermindert auch die Energieökonomie des Verfahrens und seine Profitabilität.tars, especially light-weight components, provide by the fouling of pipes and blowers on the one hand a device technology problem, and on the other hand an environmental problem, if an attempt is made, the tars separated from the gas, for example according to conventional technology by wet cleaning. Experiences gained from wet cleaning show additionally, that the degree of separation of the fine tar remains poor. Even, if the wet cleaning was successful, a waste tar forms and a problematic outflow. The waste tar decreases as well the energy economy of the procedure and its profitability.

Die US 4,198,212 offenbart ein Verfahren zum Vergasen von Kohle, um einen Kohlevergasungsausfluss und einen Koksrückstand herzustellen. Der Koksrückstand wird durch indirekte Hitzeübertragung in einem Koksbett abgekühlt und der Kohlevergasungsausfluss geht durch das kühle Koksbett, um ein Abkühlen des Kohlenvergasungsausflusses zu bewirken, wobei im Ausfluss vorhandene Teere und Öl durch das Koksbett absorbiert werden. Auf diese Weise wird der Vergasungsausfluss gekühlt, ohne dass die Wärmetransferoberflächen verschmutzen und Teere und Öle werden effektiv davon entfernt.The US 4,198,212 discloses a method for gasifying coal to produce a coal gasification effluent and a coke residue. The coke residue is cooled by indirect heat transfer in a coke bed and the coal gasification effluent passes through the cool coke bed to cause the coal gasification effluent to cool, thereby absorbing any tars and oil present in the effluent through the coke bed. In this way, the gasification effluent is cooled without contaminating the heat transfer surfaces and tars and oils are effectively removed therefrom.

In WO 86/01822, ein Verfahren zum Reinigen von, Teer und andere kondensierbare Komponenten enthaltenden, Gase durch ihr Abkühlen in einem Umwälzfließbett-Reaktor, der mit Kühloberflächen versehen ist. In den Fließbettreaktor werden Feststoffe eingeleitet, die vom gekühlten Gas und anderen Feststoffen in einem Zyklon-(Zentrifugal-)Separator getrennt werden. Teer und andere Verbindungen kondensieren auf den Feststoffen in einer Mischkammer, die vor der Kühloberfläche im Reaktor angeordnet ist.In WO 86/01822, a method of purifying, tar and other condensable Components containing gases by their cooling in a circulating fluidized bed reactor with Cooling surfaces is provided. In the fluidized bed reactor solids are introduced, the cooled gas and other solids in a cyclone (centrifugal) separator. Tar and other compounds condense on the solids in a mixing chamber, in front of the cooling surface in the reactor is arranged.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die mit dem Stand der Technik assoziierten Nachteile zu eliminieren und ein Verfahren zur Herstellung eines Gases bereitzustellen, das durch oxidative Vergasung von kohlenstoffhaltigem Ausgangsmaterial im wesentlichen frei von unkondensierbaren Verbindungen ("teerfrei") ist.The Object of the present invention is that with the state to eliminate the technology associated disadvantages and a method to provide for the production of a gas by oxidative gasification of carbonaceous starting material substantially free of non-condensable compounds ("tar-free").

Die Erfindung basiert auf der Idee, dass das im Vergaser erzeugte Gas in eine Reinigungseinheit (Trockenreiniger) geleitet wird, die gemäß dem Fließbettprinzip arbeitet und als Teerentfernungsvorrichtung dient. Im Trockenreiniger werden die Gase mit dem Bettmaterial des Fließbetts kontaktiert. Die Innentemperatur des Trockenreinigers wird auf einem Pegel gehalten, der niedriger ist als die Kondensationstemperatur der kondensierbaren Substanzen, vorzugsweise bei ungefähr 160°C maximal, in welchem Fall die teerigen Verbindungen im Trockenreiniger in das Bettmaterial kondensieren und die Produktgase gereinigt werden. Die (Teer-)Verbindungen, die in das Bettmaterial kondensiert worden sind, werden mit dem Bettmaterial zum Vergaser rückgeführt, wo sie in leichte Gase aufgebrochen werden.The invention is based on the idea that the gas generated in the gasifier in a cleaning unit (Tro Ckenreiniger) is operated, which operates according to the fluidized bed principle and serves as a tar removal device. In the dry cleaner, the gases are contacted with the bed material of the fluidized bed. The internal temperature of the dry scrubber is maintained at a level lower than the condensation temperature of the condensables, preferably at about 160 ° C maximum, in which case the tarry compounds in the dry scrubber condense into the bed material and the product gases are purified. The (tar) compounds which have condensed into the bed material are recycled with the bed material to the gasifier where they are broken up into light gases.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst einen Trockenreiniger, der gemäß dem Fließbettprinzip arbeitet, wobei die Vergasergase in Kontakt mit einem Festmaterial in Form eines Zirkulationsbetts gebracht werden.The Device according to the invention comprises a dry cleaner, which operates according to the fluidized bed principle, wherein the carburetor gases in contact with a solid material in the form of a Circulation bed are brought.

Genauer gesagt, ist das Verfahren gemäß der Erfindung primär durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 ausgesagt ist.More accurate said, is the method according to the invention primary characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1 is stated.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist für ihren Teil durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil von Anspruch 12 ausgesagt ist.The Device according to the invention is for their part characterized by what is in the characterizing part is predicated on claim 12.

Durch die vorliegende Erfindung können beachtliche Vorteile erzielt werden. Daher kann die Vorrichtung verwendet werden, um fast teerfreies Gas zu erzeugen, das für die Herstellung sowohl von Wärme als auch insbesondere Elektrizität geeignet ist (z.B. Diesel-elektrische Kraftwerke, Kesselanlagen, eine Verbindung zu einem großen Kraftwerk). Das Gas kann auch als Synthesegas verwendet werden, beispielsweise bei der Herstellung von Methanol.By the present invention can considerable advantages are achieved. Therefore, the device can used to produce almost tar-free gas for the production both of heat and in particular electricity (eg diesel-electric power plants, boiler plants, a connection to a big one Power plant). The gas can also be used as synthesis gas, for example, in the production of methanol.

Versuchsläufe haben gezeigt, dass die Trennung von Teeren im Trockenreiniger so wirksam ist, dass, selbst nach Vergasungsläufen von mehr als 30 Stunden, keine Anzeichen einer Verteerung des Trockenreinigers beobachtet worden sind. Die Sichtgläser der Vorrichtung sind vollständig klar und auch auf den Metalloberflächen ist kein Teer feststellbar. Während der Vergasung von Sägemehl waren die aus dem Trockenreiniger entnommenen Sägemehlproben lose, leicht rieselnd. Auf Basis der Produktgasanalyse und einer Gleichgewichtsberechnung kann gesagt werden, dass die Teere in leichte Gase umgewandelt worden sind.Have trial runs demonstrated that the separation of tars in the dry cleaner so effective is that, even after gasification runs of more than 30 hours, no signs of a build-up of the dry cleaner observed have been. The sight glasses the device is complete clear and also on the metal surfaces no tar is detectable. While the gasification of sawdust The sawdust samples taken from the dry cleaner were loose, slightly trickling. Based on the product gas analysis and an equilibrium calculation can be said that the tars have been converted into light gases are.

Es sollte herausgestellt werden, dass aus einer Biomasse, die 80 % Wasser enthält, mit der unten beschriebenen Pilotvorrichtung ein hochqualitativer Treibstoff ohne den Einsatz externer Energie hergestellt worden ist. Das System ist als solches auch für zahlreiche andere Anwendungen geeignet, beispielsweise, um den Heißgasgenerator und Trommeltrockner in der Spanplattenindustrie zu ersetzen, wodurch signifikante Einsparungen bei den Investitions- und Betriebskosten erzielt werden.It it should be pointed out that from a biomass 80% Contains water, with the pilot device described below a high quality Fuel produced without the use of external energy is. As such, the system is also suitable for many other applications suitable, for example, to the hot gas generator and drum dryer in the chipboard industry, resulting in significant savings in the investment and operating costs.

Die Erfindung wird unten stehend detaillierter unter Zuhilfenahme einer detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen diskutiert. Die Figur zeigt das Verfahrensflussdiagramm einer bevorzugten Verfahrensausführungsform der Erfindung.The Invention will be described in more detail below with the aid of a detailed description and attached drawings. The figure shows the process flow diagram of a preferred method embodiment the invention.

Die Vergasungsvorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einem Vergaser und damit verbunden einer Reinigungseinheit für die kondensierenden Verbindungen, wobei die Einheit einen Trockenreiniger umfasst, der gemäß dem Fließbettprinzip arbeitet. Vorzugsweise ist zumindest entweder der Vergaser oder der Trockenreiniger eine Vorrichtung, die gemäß dem Zirkulations-Fließbettprinzip arbeitet, vorzugsweise beide.The Gasification device according to the invention consists of a carburetor and associated with a cleaning unit for the condensing compounds, the unit being a dry cleaner includes, according to the fluidized bed principle is working. Preferably, at least either the carburetor or the dry cleaner a device according to the circulation fluidized bed principle works, preferably both.

Mit einer "gemäß dem Fließbettprinzip arbeitenden Vorrichtung" ist allgemein eine Vorrichtung gemeint, die ein Bett aufweist, welches ein Festmaterial enthält und das in einem Fließzustand gehalten wird, indem ein fließendes Material, wie etwa Gas, darin eingeleitet wird.With one "according to the fluidized bed principle working device " generally meant a device having a bed which contains a solid material and in a fluid state is held by a flowing Material, such as gas, is introduced therein.

Mit "Zirkulations-Fließbetteinheit" (CFB, circulating fluidized bed unit) ist für ihren Teil in der vorliegenden Erfindung eine Mehrphasenflussvorrichtung gemeint, die aus Gasverteilungsdüsen, einer Steigleitung (Riser), einem Zyklonabscheider und einer geraden, ungesteuerten Rückflussleitung besteht, wobei ein signifikanter Anteil der Partikel des Fließbetts über die Steigleitung zum Zyklon wandern, von wo sie zum unteren Abschnitt der Steigleitung rückgeführt werden.With "circulation fluid bed unit" (CFB, circulating fluidized bed unit) is for its part in the present invention, a multi-phase flow device meant that from gas distribution nozzles, a riser, a cyclone separator and a straight, uncontrolled reflux line where a significant portion of the fluidized bed particles are above the Climb riser to the cyclone, from where it leads to the lower section the riser be recycled.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial bei einer Temperatur oberhalb von 600°C, am bevorzugtesten ungefähr 700 bis 1000°C, durch Verwenden einer unterstöchiometrischen Menge an Luft vergast, in welchem Fall die Ausgangssubstanz selbst in Gase aufbricht. Es wird eine Gasmischung erhalten, die zumindest Kohlenmonoxid und Wasserstoff und oft auch Kohlendioxid enthält. Wenn Luft für die Oxidation verwendet wird, sind ebenfalls beachtliche Mengen an Stickstoff in der Gasmischung vorhanden. Weiterhin kann sie kleine Mengen an leichten Kohlenwasserstoffen, wie etwa Methan, Ethan, Propan und n-Butan, enthalten. Im Bezug auf seine Zusammensetzung ist das Gas beispielsweise als Synthesegas zur Herstellung von Ammoniak, Methanol und Treibstoff geeignet und, wie zuvor herausgestellt wurde, für die Erzeugung von Wärme und Elektrizität.According to the present invention, a carbonaceous feedstock is gasified at a temperature above 600 ° C, most preferably about 700-1000 ° C, by using a substoichiometric amount of air, in which case the starting material itself breaks up into gases. It is obtained a gas mixture containing at least carbon monoxide and hydrogen and often carbon dioxide. When air is used for the oxidation, considerable amounts of nitrogen are also present in the gas mixture. Furthermore, it may contain small amounts of light hydrocarbons, such as methane, ethane, propane and n-butane. In terms of its composition, the gas is suitable, for example, as a synthesis gas for the production of ammonia, methanol and fuel and, as previously pointed out, for the production of heat and electricity.

Der Vergaser kann mit den Worten "thermochemischer Brecher (Cracker)" beschrieben werden. Per se bekannte Fließbetteinheiten können als Vergaser verwendet werden. Wie jedoch oben ausgesagt, wird vorzugsweise ein Zirkulations-Fließbett-Vergaser verwendet, in welchem Fall eine Vorrichtungsoption mit einer ringförmigen Steigleitung und in ihrem Zentrum ein zylindrischer Dipleg als besonders bevorzugt angesehen wird. Die Vorrichtung umfasst beispielsweise einen Fließbettfluidflussvergaser, in welchem der Fluidisierungsraum aus einem im Querschnitt ringförmigen Raum zwischen zwei Zylindern oder ineinander befindlichen Kegeln besteht, wobei in diesem Raum das Ausgangsmaterial bei einer erhöhten Temperatur, vorzugsweise in Anwesenheit eines getrennten Feststoffs, vergast wird. Solch ein Feststoff kann katalytische Eigenschaften aufweisen.Of the Carburetor can by the words "thermochemical Crusher (cracker) "described become. Per se known fluid bed units can be used as a carburetor. However, as stated above, it is preferred a circulation fluid bed gasifier used, in which case a device option with an annular riser and at its center a cylindrical dipleg is particularly preferred is seen. The apparatus includes, for example, a fluid bed fluid flow gasifier, in which the fluidization space consists of an annular space in the cross-section between two cylinders or nested cones, in which space the starting material is at an elevated temperature, preferably in the presence of a separate solid, gasified becomes. Such a solid may have catalytic properties.

Gemäß der Erfindung werden die Feststoffe mittels eines direkt oben auf dem ringförmigen Schacht angeordneten Mehrfacheinlasszyklons von den Vergasergasen getrennt. Aufgrund dieser Struktur kann die Verweildauer der Vergasung abgekürzt werden, da die Feststoffe vom Reaktionsgasstrom mit dem Mehrfacheinlasszyklon schneller und effektiver als mit Einzeleinlasszyklonen getrennt werden können. Vom Zyklon können die Feststoffe über den im Querschnitt ringförmigen Raum, der von den zwei Zylindern oder ineinander angeordneten Kegeln ausgebildet ist und als Rückkehrleitung für die Feststoffe dient, d.h. der Dipleg, möglicherweise zu einem Regeneratorabschnitt rückgeführt werden. Falls kein getrenntes Bettmaterial verwendet wird, wird das Ausgangsmaterial ohne Regeneration zum Riser rezykliert.According to the invention The solids are arranged by means of a directly on top of the annular shaft Multiple inlet cyclones separated from the gasifier gases. by virtue of this structure, the residence time of the gasification can be abbreviated, because the solids from the reaction gas stream with the Mehrfacheinlasszyklon faster and more effective than with single inlet cyclones can be. From the cyclone can the solids over the annular in cross-section Room made of two cylinders or nested cones is trained and as a return line for the Solids, i. the Dipleg, possibly to a regenerator section be returned. If no separate bedding material is used, the starting material becomes recycled without regeneration to the riser.

Da das Ziel der Vergasung nicht die Verbrennung des kohlenstoffhaltigen Materials ist, enthält die aus dem Vergaser erhaltene Gasmischung kohlenstoffhaltige kondensierbare Verbindungen, die Teere genannt werden können. Für die Trennung dieser kondensierbaren Verbindungen wird die Gasmischung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einem Trockenreiniger zugeleitet, der gemäß dem Zirkulationsfließbettprinzip arbeitet, wobei sie mit dem Bettmaterial kontaktiert werden, um die kondensierbaren Verbindungen in die Feststoffe des Betts zu kondensieren.There the goal of gasification is not the combustion of the carbonaceous Material is contains the gas mixture obtained from the gasifier carbonaceous condensable Compounds that can be called tars. For the separation of these condensable Compounds become the gas mixture according to a preferred embodiment of the invention fed to a dry cleaner, according to the circulation fluidized bed principle works by being contacted with the bedding material the condensable compounds in the solids of the bed too condense.

Mit dem Ausdruck "Trockenreiniger" meint man in diesem Zusammenhang eine Vorrichtung, bei der die Trennung der kondensierbaren Verbindungen der Gase von den Gasen mittels eines trockenen oder feuchten Festmediums ausgeführt wird. Bei konventioneller Nassreinigung wird das Reinigen der Gase wie bekannt mittels einer Flüssigkeit durchgeführt.With the term "dry cleaner" means in this Related a device in which the separation of the condensable Compounds of gases from gases by means of a dry or moist solid medium carried out becomes. In conventional wet cleaning, the cleaning of the gases as known by means of a liquid carried out.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Trockenreiniger einen Zirkulations-Fließbettreaktor, der gleichzeitig als Trockner des Ausgangsmaterials und Reiniger der Vergasergase dient. In diesem Fall ist das im Reiniger verwendete Festbettmaterial ein trockenbares Material, das später im Verfahren vergast werden wird, wie etwa Biomasse und Restmüll.According to one preferred embodiment of the invention, the dry cleaner comprises a circulation fluid bed reactor, at the same time as a dryer of the starting material and cleaner the carburetor gas is used. In this case, this is the one used in the cleaner Fixed bed material a dryable material, later in the process will be gasified, such as biomass and residual waste.

In dem Riser des Fließbetttrockners gibt es einen Riser, welcher einen Trockenreiniger umfasst, der gemäß dem Zirkulations-Fließbettprinzip arbeitet, wobei der Trockenreiniger ein Riser umfasst, in dem die Austrittsgase des Vergasers mit dem Bettmaterial kontaktiert werden können.In the riser of the fluid bed dryer There is a riser which includes a dry scrubber, which according to the circulation fluidized bed principle works, the dry cleaner includes a riser in which the Exit gases of the carburetor are contacted with the bed material can.

Die Innentemperatur des Trockenreinigers wird auf einer Temperatur niedriger als die Kondensationstemperatur der kondensierbaren Materialien gehalten, um diese Verbindungen in die Biomasse zu kondensieren. Wenn das vom Vergaser eintreffende Gas, das bereits (auf ungefähr 300 bis 400°C) teilgekühlt ist, und der Massenfluss vom Teerreiniger einander treffen, bilden sich im Moment des Aufpralls Aerosole. Innerhalb eines gewissen Temperaturbereichs verbleiben die Aerosole im Teerreiniger auf der Oberfläche der Biomasse und zirkulieren gemeinsam mit dem Massenstrom. Somit sind die Teere praktisch in einem Gleichgewichtszustand und zirkulieren zwischen dem Reiniger und dem Vergaser. Die Verweilzeit der Ausgangssubstanz im Reiniger beträgt mehrere Minuten. Die aus dem Trockenreiniger erhaltenen teerfreien Gase werden wiedergewonnen.The Internal temperature of the dry cleaner becomes lower at a temperature as the condensation temperature of the condensable materials held to condense these compounds into the biomass. If the gas arriving from the carburetor which already has (on about 300 to 400 ° C) is partially cooled, and the mass flow of tar cleaner meet each other, form at the moment of impact aerosols. Within a certain temperature range The aerosols remain in the tar cleaner on the surface of the Biomass and circulate together with the mass flow. Thus are the tars practically in a state of equilibrium and circulate between the cleaner and the carburetor. The residence time of the starting substance in the cleaner several minutes. The tar-free obtained from the dry cleaner Gases are recovered.

In der Praxis gibt es einen Hauptstrom (Rohmaterial) in die Vorrichtung und einen Hauptstrom (Produktgas) heraus. Die Nebenströme sind Vergasungsluft herein und möglicherweise ein sehr kleiner Aschestrom heraus. Es sammelt sich kaum Asche im Vergaser oder dem Reiniger. Dies hängt jedoch vom zum vergasenden Material ab, d.h. wenn große Mengen anorganischer Verbindungen vergast werden, kann das Entfernen von Asche und Staub notwendig sein. Wenn beispielsweise Sägemehl vergast wird, könnten im Auslassstrom einige Partikel visuell beobachtet werden, wobei die Notwendigkeit ihrer Entfernung von der beabsichtigten Verwendung des Gases abhängt.In practice, there is a main stream (raw material) into the device and a main stream (product gas) out. The side streams are gas in, and possibly a very small ash stream out. It hardly collects ashes in the carburetor or the cleaner. However, this depends on the gasifying material, ie when large amounts of inorganic compounds are gasified, the Entfer necessary for ashes and dust. For example, if sawdust is gasified, some particles could be visually observed in the outlet stream, the need for their removal depending on the intended use of the gas.

Für eine Anwendung gemäß der Erfindung ist ein gemäß dem zirkulierenden Fließbettprinzip arbeitender Reiniger vorzugsweise z.B. eine stationäre Fließbetteinheit (BFB, bubling fluidized bed). Die Vorteile der CFB basieren auf Fließtechnologie-Vorteilen. Das Fließtechnologie-Betriebsfenster im CFB (Gasgeschwindigkeit, Partikelgrößenverteilung) ist beachtlich größer als das in einem blubbernden Fließbetttyp-Apparat (BFB). Im BFB-Raum liegt das Gas in Form von großen Blasen vor und als Folge davon ist der Transfer von Material zwischen dem Gas und den Partikeln schlechter als im CFB. Es ist ein weiterer Vorteil von CFB, dass Partikel mit einer großen spezifischen Oberfläche wesentlich besser im Reiniger konzentriert werden als im BFB. Abgesehen vom oben Ausgesagten, sollte man in Erinnerung behalten, dass ein CFB-Trockenreiniger gemäß der Erfindung sowohl endothermal als auch exothermal arbeiten kann, in welchem Fall er mit sehr nassen Rohmaterialien eine beachtliche Menge Wasser verdampfen kann. Die Fluidtechnologieflexibilität von CFB ist eine essentiell wichtige Voraussetzung für die vollständige Verwendung der Wärmetauscheroberflächen im Reiniger mit allen Arten von Materialien.For an application according to the invention is one according to the circulating Fluidized-bed principle working cleaner preferably e.g. a stationary fluid bed unit (BFB, bubling fluidized bed). The benefits of CFB are based on Flow technology advantages. The flow technology operating window in CFB (gas velocity, particle size distribution) is considerable greater than that in a bubbling fluid bed type apparatus (BFB). In the BFB space, the gas is in the form of large bubbles and as a result of which is the transfer of material between the gas and the particles worse than CFB. It is another advantage of CFB that Particles with a big one specific surface much better concentrated in the cleaner than in the BFB. apart From the above, one should remember that one CFB dry cleaner according to the invention can work both endothermic and exothermic, in which If he drops a lot of water with very wet raw materials can evaporate. The fluid technology flexibility of CFB is essential important condition for the complete Use of heat exchanger surfaces in Cleaner with all kinds of materials.

Das im Trockenreiniger verwendete Zirkulations-Bett ist das zu vergasende Ausgangsmaterial, in welchem Fall eine feuchte Biomasse im Trockenreiniger getrocknet wird, bevor sie der Vergasung zugeführt wird. Hinsichtlich der Fluidisierung kann das zu vergasende Material gleichzeitig sowohl grobe als auch feine Fraktionen enthalten, da ein Anteil des Bettmaterials nichtsdestotrotz an der Stelle bleiben wird und die feinere Fraktion gemeinsam mit den Gasen zirkuliert.The The circulation bed used in the dry cleaner is the gas to be gasified Starting material, in which case a moist biomass in the dry cleaner is dried before it is fed to the gasification. With regard to the Fluidization can simultaneously gasify the material coarse as well as fine fractions contain, since a portion of the bed material nonetheless, will stay in place and the finer fraction circulated together with the gases.

Die Temperatur im Trockenreiniger wird auf < 160°C gehalten, vorzugsweise bei 80 bis 120°C, und besonders bevorzugt bei ungefähr 90 bis 110°C. Der Teerreiniger gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist durch sein Betriebsprinzip wärmetauschend, d.h. die Temperatur wird durch indirekten Wärmeaustausch (durch indirektes Erwärmen oder Kühlen) reguliert. Der Reiniger dient als trocknender Reiniger, wenn beispielsweise ein Schlamm mit Dampf behandelt wird und als ein kühlender Reiniger, wenn beispielsweise ein trockenes Sägemehl zu behandeln ist. Somit wird allgemein Hitze in den Trockenreiniger eingeführt, falls seine Innentemperatur maßgeblich unter die Kondensationstemperatur der Gase fällt bzw. es wird aus dem Trockenreiniger Hitze abgeführt, falls seine Innentemperatur maßgeblich über die Kondensationstemperatur der Gase steigt.The Temperature in the dry cleaner becomes <160 ° C held, preferably at 80 to 120 ° C, and more preferably at approximately 90 to 110 ° C. The tar cleaner according to a preferred embodiment of Invention is heat exchanging by its operating principle, i. the temperature is through indirect heat exchange (by indirect heating or cooling) regulated. The cleaner serves as a drying cleaner when, for example a sludge is treated with steam and as a cooling Cleaner, for example, when a dry sawdust is to be treated. Consequently Heat is generally introduced into the dry cleaner if its internal temperature is decisive falls below the condensation temperature of the gases or it is from the dry cleaner Heat dissipated, if its internal temperature significantly over the Condensation temperature of the gases increases.

Die Wärmetauscheroberfläche ist innerhalb des Teerreinigers lokalisiert, wodurch sich ein effektiverer Wärmetausch ergibt, als wenn die Oberfläche außen wäre. Das verwendete Fluidisierungsgas ist zumindest hauptsächlich Post-Reinigergas. "Post- Reinigergas" umfasst zumindest einen Teil der aus der Vergasung erhaltenen Gase, wobei diese Gase mit dem zirkulierenden Gasstrom des Trockenreinigers kombiniert werden. Es wird nämlich im Trockenreiniger ein signifikanter Zirkuliergasrückführstrom erzeugt, der zum unteren Abschnitt des Reinigers über die Rückführleitung gerichtet wird. Die Funktion des zirkulierenden Gases ist es, Fluidisierungsbedingungen herzustellen, und es werden im Zirkulationsgasstrom konstante Bedingungen angestrebt. In diesem Fall wird der Reinigung durch Steuern der Temperaturdifferenz gesteuert.The Heat exchanger surface is localized within the tar cleaner, resulting in a more effective heat exchange gives as if the surface Outside would. The used fluidizing gas is at least mainly post-cleaning gas. "Post-Cleaner Gas" at least includes a part of the gases obtained from the gasification, these gases combined with the circulating gas stream of the dry cleaner become. It is going to happen in the dry cleaner a significant circulating gas recycle stream generated to the lower portion of the cleaner over the Return line is directed. The function of the circulating gas is to provide fluidization conditions and it becomes constant conditions in the circulation gas flow sought. In this case, cleaning by controlling the Temperature difference controlled.

Der Reiniger umfasst vorzugsweise einen länglichen Reaktormantel mit drei Abschnitten, nämlich einem unteren Abschnitt, einem Riserabschnitt und einem oberen Abschnitt, der einen Zyklon zum Trennen von Feststoffen aus den Gasen aufweist. Der Zyklon kann einen konventioneller Einzeleinlass-Zyklon oder ein Mehrfacheinlass-Zyklon sein. Der Zyklon hat eine Trennkammer für die Trennung von Feststoffen von den Gasen, eine Gasauslassleitung, die mit der Trennkammer verbunden ist, und einen Feststoff-Dipleg, der mit dem Riser verbunden ist, um die von den Gasen getrennten Feststoffe zum Riser zurückzuführen. Der Riser des Trockenreinigers und/oder der Dipleg des Zyklons sind/ist vorzugsweise mit der Zuführverbindung der Vergasungseinheit verbunden, um das Bettmaterial vom Trockenreiniger zum Vergaser zu führen.Of the Cleaner preferably comprises an elongated reactor jacket with three sections, namely a lower portion, a riser portion and an upper portion, having a cyclone for separating solids from the gases. The cyclone may be a conventional single inlet cyclone or be a multiple inlet cyclone. The cyclone has a separation chamber for the Separation of solids from the gases, a gas outlet line, which is connected to the separation chamber, and a solid dipleg, which is connected to the riser, to those separated from the gases Attributed solids to the riser. Of the Risers of the dry cleaner and / or the dipleg of the cyclone are / is preferably with the feed compound the gasification unit connected to the bed material from the dry cleaner lead to the carburetor.

Weiterhin ist im Reiniger eine Gasrückführleitung angeordnet, die außerhalb des Reaktormantels angeordnet sein kann. Die Auslassverbindung für das gasförmige Auslassmaterial der Vergasungseinheit kann mit dieser Gasrrückführleitung verbunden sein.Farther is in the cleaner a gas return line arranged outside the reactor shell can be arranged. The outlet connection for the gaseous outlet material the gasification unit can be connected to this gas return line.

Es gibt beispielsweise in dem konischen unteren Abschnitt des Reinigers getrennte Zufuhrverbindungen für das zu trocknende Ausgangsmaterial bzw. für das zu reinigende, Teer enthaltende, Produktgas. Der untere Abschnitt hat weiterhin Entnahmeverbindungen, d.h. Auslassverbindungen für die getrocknete Biomasse. Im unteren Abschnitt ist ein Grat angeordnet, der als Verteilungsplatte für das zirkulierende Gas dient. Der Riserleitungsabschnitt hat im Reaktormantel eingepasst zumindest eine Riserröhre. Um die Röhre liegt ein Wärmetauschermantel, um einen indirekten Wärmeaustausch vorzusehen. Jedoch kann der Riser mehrere parallele Röhren (z.B. 2 bis 15) aufweisen, um die wärmetauschende Oberfläche zu vergrößern.For example, in the conical lower portion of the cleaner, there are separate feed compounds for the raw material to be dried and for the tar-containing product gas to be purified. The lower section also has withdrawal connections, ie outlet connections for the dried biomass. In the lower section a burr is arranged, which serves as a distribution plate for the circulating gas. The riser section has fitted in the reactor jacket at least one riser tube. There is a tube around the tube Heat exchanger jacket to provide indirect heat exchange. However, the riser may have multiple parallel tubes (eg, 2 to 15) to increase the heat exchanging surface area.

Das Ausgangsmaterial, wie Biomasse oder Restmüllfraktionen, wird sowohl im Vergaser als auch im Reiniger ohne ein getrenntes Bettmaterial vergast und zirkuliert. Es ist jedoch möglich, auf der Vergaserseite ein Außenbettmaterial oder einen in der Art eines Bettmaterials wirkenden Katalysator, beispielsweise einen Fließbettcrackkatalysator, zu verwenden. In diesem Fall verwendbare Bettmaterialien sind verschiedene Silikatmaterialien (Sand) und ähnliche feine Materialien, die Hitze hinreichend gut widerstehen. Die Vorteile der Vergasung ohne ein Fremdfluidmaterial beinhalten die Eliminierung des Erosionsproblems und die Verminderung des internen Verbrauchs. In diesem Fall werden auch nicht irgendwelche Staubemissionen gebildet, die zusätzliche Probleme hinsichtlich der Gasreinigung verursachen. Die Investitions- und Betriebskosten werden vermindert, und das durch ein fremdes Fluidmaterial verursachte Risiko einer Versinterung wird eliminiert, wodurch eine höhere Konzentration an Koks im Vergaser erreicht wird und demzufolge die Qualität des Gases verbessert wird.The Starting material, such as biomass or residual waste fractions, is used both in the Carburetor as well as gassed in the cleaner without a separate bed material and circulates. It is possible, however, on the carburetor side an outer bed material or a catalyst acting in the nature of a bed material, for example, a fluid bed cracking catalyst, to use. In this case usable bed materials are different Silicate materials (sand) and similar fine materials that withstand heat well enough. The advantages Gasification without a foreign fluid material involves elimination erosion problem and reduction of internal consumption. In this case also no dust emissions are formed, the extra Cause problems with gas purification. The investment and operating costs are reduced, and that by a foreign Fluid material caused risk of sintering is eliminated, causing a higher Concentration of coke in the gasifier is achieved and consequently the quality the gas is improved.

Viele Arten von Ausgangsmaterialien können als Zufuhr in dem Reaktorsystem verwendet werden. Der gemeinsame Nenner der als Ausgangsmaterial verwendeten Materialien ist, dass sie Kohlenstoff enthalten oder kohlenstoffhaltig sind. Diese Materialien können in zwei prinzipielle Gruppen unterteilt werden: Biomasse und Restmüll.Lots Types of starting materials can be used as a feed in the reactor system. The common Denominator of the materials used as starting material is that they contain carbon or are carbonaceous. These materials can into two principal groups: biomass and residual waste.

Die Biomasseausgangsmaterialien werden vorzugsweise aus Forstindustrieresten und Ausdünnungsabfälle; landwirtschaftlichen Abfällen, wie etwa Stroh, Rückständen vom Olivenausdünnen oder -Sammeln; Energiepflanzen, wie etwa Weiden und Energieheu; Chinaschilf und Torf, ausgewählt.The Biomass raw materials are preferably from forest industry and thinning waste; agricultural waste such as straw, residues from Olivenausdünnen or collecting; Energy crops such as willows and energy hay; Miscanthus and peat, selected.

Der Reststoff ist vorzugsweise organisch, fest oder flüssig, und ist ausgewählt aus Restmüll abgeleitetem Kraftstoff (RDF, refuse derived fuel), Sägewerkabfall, Sperrholz, Möbeln oder anderen Resten der mechanischen Forstindustrie; Abfallkunststoff; und Abfallschlämme (einschließlich industrieller und Gemeindeabwässer).Of the Residue is preferably organic, solid or liquid, and is selected from residual waste derived fuel (RDF, refuse derived fuel), sawmill waste, Plywood, furniture or other remains of the mechanical forest industry; Waste plastics; and waste sludge (including industrial and municipal wastewater).

Besonders vorteilhafte Ausgangsmaterialien beinhalten Holzspäne, Holzschälungen, Sägemehl, Tort, Holzaufbereitungsrückstände und Späne, Gemeinderestmüll, Briketts, Stroh und Energiepflanzen.Especially advantageous starting materials include wood chips, wood peels, Sawdust, Tort, wood processing residues and chips, Community waste, Briquettes, straw and energy plants.

Zu erwähnende Anwendungen der Erfindung beinhalten die Vergasung von Kraftstoff-Chargen sogenannter Gelegenheitskraftstoffe (opportunity fuels). Diese beinhalten Kraftstoffchargen, die nicht immer verfügbar sind, und die große Menge flüchtiger Verbindungen enthalten. Einige Beispiele sind Ausdünnholz, Stumpfholzspäne, REF, RDF, Automobilreifen und anderer Abfallgummi und Kunststoffe, Holzabschnitte von Baustellen, Holz von Abrissen, etc. Das aus diesen Ausgangssubstanzen erhaltene Gas kann verwendet werden, um den Haupttreibstoff, wie etwa Kohlenstoff, des Hauptprozesses zu ersetzen. Wenn eine Vergasungsanlage mit einem größeren Naturgas- oder Kohlenkraftwerk verbunden ist, ist das Verhältnis von Produktgas zum Gesamtkraftstoff typischerweise klein. In diesem Fall können alle nebenher erhältlichen Kraftstoffchargen bei nur maginalen Umwandlungskosten ausgebeutet werden. Eine Investition in eine(n) Turbine/Generator/Umwandler ist daher nicht notwendig. Die Vergasungsvorrichtung dient bei dieser Anwendung als eine Art von "Müllzerkleinerer", mittels dem die Ausgangsmaterialien vorteilhaft entsorgt werden können. Die Tatsache, dass die Gase praktisch frei von Teer sind, fördert den Transfer von chemischer Wärme aus diesem Nebenstromprozess zum Hauptprozess. Auch vermindert es die Wartungskosten. Die Asche des sekundären Kraftstoffs bleibt auf diese Weise auch von der Asche des Hauptkraftstoffs getrennt.To be mentioned Applications of the invention include the gasification of fuel batches so-called opportunity fuels. These include Fuel batches that are not always available and the large amount volatile Contain connections. Some examples are thinning wood, Stump wood chips, REF, RDF, automobile tires and other garbage and plastics, Wood sections of construction sites, wood from demolitions, etc. That from these Gas obtained from starting materials can be used to produce the main fuel, such as carbon, to replace the main process. When a Gasification plant with a larger natural gas or coal-fired power plant is the ratio of product gas to total fuel typically small. In this case, all available side by side Fuel batches at only maginal conversion costs exploited become. An investment in a turbine / generator / converter is therefore not necessary. The gasification device is used in this Application as a kind of "garbage crusher" by means of which the Starting materials can be disposed of advantageously. The The fact that the gases are virtually free of tar promotes the Transfer of chemical heat from this by-pass process to the main process. It also reduces it the maintenance costs. The ash of the secondary fuel stays on this way also separated from the ashes of the main fuel.

Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das Produktgas als Treibstoff für kleinere Vergasaermotoren und als Zusatztreibstoff für größere Schweröldieselmotoren verwendet. Für diese Anwendung sind die für den Vergaser ausgewählten Ausgangsmaterialien primär holzbasierte Biomassefraktionen.According to one another embodiment The product gas is used as fuel for smaller gas engines and as an additional fuel for larger heavy diesel engines used. For this application are for the carburetor selected Primary materials primary wood-based biomass fractions.

Die Verwendung des Vergasers als ein Erzeuger von Synthesegas ist ebenfalls möglich. In diesem Fall ist die Vergaserzufuhr wiederum holzbasierte Biomasse.The Use of the carburetor as a generator of synthesis gas is also possible. In this case, the carburetor feed is again wood-based biomass.

Die aus dem Verfahren anhand der Vorrichtung erhaltenen Gase enthalten keine kondensierbaren Verbindungen (sie sind "teerfrei"), was bedeutet, dass sie keine maßgeblichen Mengen an Kohlenwasserstoffverbindungen enthalten, die im Hinblick auf die Verwendung des Gases einen nachteilig hochgesättigten Zustands-Dampfdruck bei über 200°C aufweisen. Im allgemeinen ist die Konzentration solcher Verbindungen in den Gasen kleiner als 0,1 Vol.-%, insbesondere kleiner als 0,01 Vol.-%.The contained from the method based on the device gases no condensable compounds (they are "tar-free"), which means that they are not authoritative Contain amounts of hydrocarbon compounds with respect to on the use of the gas adversely highly saturated State vapor pressure at over 200 ° C have. In general, the concentration of such compounds in the Gases less than 0.1 vol .-%, in particular less than 0.01 vol .-%.

Die Erfindung wird unten detaillierter auf Basis der Figur untersucht.The The invention will be examined in more detail below based on the figure.

11
Silosilo
22
Trockenreinigerdry cleaner
33
Wechselrichterinverter
44
SchwerkraftröhreGravity tube
55
Vergasercarburettor
66
Schraubenfördererscrew conveyor
77
Wechselrichterinverter
88th
Trockenkammerdrying chamber
9'9 '
Zufuhrverbindungsupply connection
9''9 ''
Auslassverbindungoutlet connection
1010
Rostplattegrate plate
1111
RückführzyklonRecycle cyclone
1212
Rückkehrröhrereturn tube
1313
KraftstoffzufuhrverbindungFuel supply connection
1414
ProduktgasauslassverbindungProduktgasauslassverbindung

Aus dem Silo 1 wird das zu vergasende Material dem Trockenreiniger 2 über die Schwerkraftröhre 4 zugeführt, so dass keine signifikante Sauerstoffmenge über die Zufuhrvorrichtungen in den Trockenreiniger gelangen kann. Die Steuerung der Zufuhr des zu vergasenden Materials wird am bevorzugtesten durch Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit der Zufuhrschraube mittels dem Wechselrichter 3 durchgeführt.From the silo 1 the material to be gasified becomes the dry cleaner 2 over the gravity tube 4 supplied so that no significant amount of oxygen through the feeders can get into the dry cleaner. The control of the supply of the material to be gasified is most preferably controlled by controlling the rotational speed of the feed screw by means of the inverter 3 carried out.

Im Trockenreiniger 2 kommt das zu vergasende Material in Kontakt mit dem teerigen Gas, das vom Vergaser 5 kommt, woraufhin die Teere in das zu vergasende Material kondensieren. Die Energiebalance des Trockenreinigers muss im allgemeinen entweder durch direktes oder indirektes Kühlen oder Wärmen gesteuert werden, um die Temperatur innerhalb des gewünschten Betriebsfensters (70 bis 120°C) zu halten. Da ein direktes Kühlen mehrere Nachteile hat, besteht der Riser des Trockenreinigers aus einer Mehrzahl paralleler Röhren 8, in denen das Gas und das zu vergasende Material aufwärts steigen und außerhalb derer eine wärmende oder kühlende Flüssigkeit oder Gas fließt. Der besagte Raum bildet somit einen Wärmetauschermantel. Der untere Abschnitt 10 des Risers ist ein kontinuierlicher, sich üblicherweise nach oben erweiternder Kegel. Der obere Abschnitt des Trockenreinigers besteht aus einem Zyklon 11 über dem Wärmetauscherabschnitt. Das zu vergasende Material, das im Zyklon getrennt wird, kehrt zum unteren Abschnitt des Trockenreinigers zurück.In the dry cleaner 2 The material to be gasified comes into contact with the tarry gas, that of the carburettor 5 comes, whereupon the tars condense in the material to be gasified. The energy balance of the dry scrubber generally needs to be controlled by either direct or indirect cooling or heating to maintain the temperature within the desired operating window (70 to 120 ° C). Since direct cooling has several disadvantages, the riser of the dry cleaner consists of a plurality of parallel tubes 8th in which the gas and the material to be gasified rise and outside of which a warming or cooling liquid or gas flows. The said space thus forms a heat exchanger jacket. The lower section 10 The riser is a continuous, usually upward-expanding cone. The upper section of the dry cleaner consists of a cyclone 11 over the heat exchanger section. The material to be gasified, which is separated in the cyclone, returns to the lower section of the dry cleaner.

Der Vergaser 5 ist vorzugsweise ein leicht strukturierter CFB-Reaktor, der aus temperaturbeständigem Stahl hergestellt ist und mit einem Mehrfacheinlasszyklon und einer einfachen Rückfkehrleitung ausgestattet ist. Die Betriebstemperatur des Vergasers ist 700 bis 900°C, geeignet für hitzebeständige Stähle. Insbesondere, falls die Vergasung ohne ein abrasives zirkulierendes Material durchgeführt wird, werden keramische Abrrasivschirme nicht benötigt. Die Vergasungsluft oder Sauerstoff angereicherte Gasmischung wird über die Rostplatte in den unteren Abschnitt des Vergasers eingeführt und der Vergasungsluftstrom wird gemäß der Vergasertemperatur so gesteuert, dass, falls die Temperatur dazu tendiert, über das obere Limit zu steigen, der Luftstrom vermindert wird und umgekehrt. Das zu vergasende Material, das Teerverbindungen im Trockenreiniger 2 akkumuliert hat, wird über die Zufuhrverbindung 13 dem Vergaser 5 zugeführt, vorzugsweise mit Hilfe eines ziemlich kleinen (nicht gezeigten) Zwischensilos und eines Schraubenzuführers 6. Die Rotationsgeschwindigkeit der Zufuhrschraube 6 wird mittels des Wechselrichters 7 gesteuert. Um den Fluss von heißen Produktgasen aus dem Vergaser zum Trockenreiniger zu verhindern, wird ein Teil der Vergasungsluft zwischen die Schraube und den Vergaser gerichtet.The carburetor 5 is preferably a lightly structured CFB reactor made of temperature resistant steel and equipped with a multiple inlet cyclone and a simple return line. The operating temperature of the carburetor is 700 to 900 ° C, suitable for heat resistant steels. In particular, if the gasification is carried out without an abrasive circulating material, ceramic abrasive screens are not needed. The gasified air or oxygen enriched gas mixture is introduced into the lower portion of the carburetor via the grate plate and the gasification air flow is controlled according to the carburetor temperature so that if the temperature tends to rise above the upper limit, the air flow is reduced and vice versa. The material to be gasified, the tar compounds in the dry cleaner 2 is accumulated via the feed connection 13 the carburetor 5 supplied, preferably by means of a fairly small (not shown) intermediate silo and a screw feeder 6 , The rotational speed of the feed screw 6 is done by means of the inverter 7 controlled. To prevent the flow of hot product gases from the gasifier to the dry cleaner, a portion of the gasification air is directed between the screw and the carburetor.

Der Start der Anlage wird so ausgeführt, dass das Speichersilo 1 für das zu vergasende Material gefüllt wird, der Zirkulationsgasbläser gestartet wird und die Zufuhr des zu vergasenden Materials in den Trockenreiniger gestartet wird. Wenn die Druckdifferenz des Risers des Trockenreinigers auf dem Sollwert ist, wird der Startzünder des Vergasers gezündet. Wenn die Temperatur im Vergaser das Minimal-Limit ungefähr 600°C) überstiegen hat, wird die Zufuhr des zu vergasenden Materials in den Vergaser gestartet und die Startzünderleistung vermindert, wenn der zu vergasende Materialstrom steigt. Wenn die Vergasertemperatur auf ihrem Zielwert ist, wird der Startzünder abgeschaltet und das Umschalten auf den Vergaserlauf wird durch raschen Steigern der Zufuhr von zu vergasendem Material durchgeführt. Gas wird aus dem Vergaser 5 über die Auslassverbindung 14 abgenommen und der Gasstrom wird mit der Rückführleitung 12 des Trockners, d.h. der Rückkehrröhre, verbunden, von welcher er über die Zufuhrverbindung 9' zum Trockner wandert. Im Trockner erzeugen die Gase den benötigten Fluidisierungsgasfluss. Die Abtrennung von Feststoffen und Teer aus den Gasen findet in der oben beschriebenen Weise statt und die Produktgase werden über die Auslassverbindung abgenommen und wiedergewonnen.The start of the system is carried out so that the storage silo 1 is filled for the material to be gasified, the circulation gas blower is started and the supply of material to be gasified is started in the dry cleaner. If the differential pressure of the dry cleaner riser is at the setpoint, the carburetor starter ignites. When the temperature in the carburetor has exceeded the minimum limit of about 600 ° C), the supply of the material to be gasified into the carburetor is started and the starting fuze power is reduced as the material stream to be gasified increases. When the carburetor temperature is at its target value, the starting fuze is switched off and the switchover to the carburettor run is performed by rapidly increasing the supply of material to be gasified. Gas gets out of the carburetor 5 over the outlet connection 14 taken off and the gas flow is with the return line 12 of the dryer, ie the Return tube, connected from which he via the feed connection 9 ' wanders to the dryer. In the dryer, the gases generate the required fluidizing gas flow. The separation of solids and tar from the gases takes place in the manner described above and the product gases are taken off via the outlet connection and recovered.

Die Speicherkapazität des Trockenreinigers 2 ist hinreichend zum Steuern, in einer raschen Leistungsänderung, primär den zu vergasenden Materialstrom, der dem Vergaser zugeführt wird, und der dem Trockenreiniger zugeführte Strom folgt mit einer Verzögerung, wobei er die Steuermenge von der Druckdifferenz des Risers des Trockenreinigers nimmt. Das Anhalten der Anlage wird ausgeführt, indem zuerst die Zufuhr der Vergasungsluft in den Vergaser unterbrochen wird und, wenn die Temperatur im Vergaser begonnen hat, zu sinken, die Zufuhr des zu vergasenden Materials unterbrochen wird. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Temperatur im Trockenreiniger ebenfalls zu fallen, woraufhin die Zufuhr von zu vergasendem Material in den Trockenreiniger unterbrochen werden kann. Zuletzt wird der Zirkulationsgasbläser angehalten und irgendwelche Ventile, die möglicherweise Luftleckagen verursachen, werden geschlossen.The storage capacity of the dry cleaner 2 is sufficient to control, in a rapid power change, primarily the material stream to be gasified, which is supplied to the gasifier, and the current supplied to the dry cleaner follows with a delay, taking the control amount of the pressure difference of the riser of the dry cleaner. The stoppage of the plant is carried out by first stopping the supply of the gasification gas into the carburetor and, when the temperature in the carburetor has started to decrease, interrupting the supply of the material to be gasified. At this time, the temperature in the dry cleaner also begins to drop, whereupon the supply of material to be gasified in the dry cleaner can be interrupted. Lastly, the circulation gas blower is stopped and any valves that may cause air leakage are closed.

Beispielexample

Im Beispielfall wurde eine Vergasungsvorrichtung konstruiert, die einen Reiniger und einen mit ihm verbundenen Vergaser umfasste.in the For example, a gasification device was designed which has a Cleaner and a carburetor connected to it included.

Die wichtigsten Komponenten des Reinigers waren: Zyklon: Ein koaxialer Mehrfacheinlasszyklon mit einer Höhe von ungefähr 1 m und 16 Einlässe auf dem Zyklonumfang und eine Flügelhöhe von 40 mm aufweisend. Der Zyklon hatte eine Zentralröhre nach oben mit 110 mm Durchmesser. Die Rückkehrleitung wies natürliche Zirkulation auf, der Durchmesser der Rückkehrleitung war 85 mm und ihre Höhe betrug 2000 mm. Die Riser-Leitung umfasste sechs parallele Riserröhren, deren Durchmesser 85 mm betrug und die innerhalb eines Röhrenmantels mit einem Durchmesser von 320 mm und einer Höhe von 2000 mm angeordnet waren. Die Höhe des oberen Abschnitts des Reinigers betrug 1000 mm und sein unterer Abschnitt, der Röhrenmantel, war konisch und mit Zufuhr- und Auslassverbindungen ausgestattet. Der Rost am Boden des Reinigers hatte eine Öffnung mit einem Durchmesser von 100 mm.The main components of the cleaner were: Cyclone: A coaxial Multiple inlet cyclone with a height of about 1 m and 16 inlets on the cyclone circumference and a sash height of 40 having mm. The cyclone had a central tube upwards with 110 mm diameter. The return line pointed natural Circulation up, the diameter of the return line was 85 mm and their height was 2000 mm. The riser line comprised six parallel riser tubes whose Diameter was 85 mm and that within a tubular jacket with a diameter of 320 mm and a height of 2000 mm. The Height of upper section of the cleaner was 1000 mm and its lower Section, the tube coat, was conical and equipped with supply and outlet connections. Of the Rust at the bottom of the cleaner had an opening with a diameter of 100 mm.

Der zirkulierende Fließbettvergaser war ein ungekühlter, aus Stahl aufgebauter CFB-Reaktor, der sowohl mit über- als auch unterstöchiometrischer Luftzufuhr verwendet werden konnte. Die wichtigsten Teile des Vergasers waren: Ein koaxialer Mehrfacheinlasszyklon mit einer Höhe von 500 mm, 16 tangentialen Einlässen auf dem Zyklonumfang und einer Flügelhöhe von 100 mm. Der Zyklon hatte eine abwärts gerichtete zentrale Röhre von 110 mm Durchmesser. Der Zirkulationsfluss war als natürliche Zirkulation in einer ringförmigen Rückkehrleitung (dul, 50 mm, ds 100 mm) mit einer Höhe von 1200 mm angeordnet.The circulating fluidized bed gasifier was an uncooled steel CFB reactor, which could be used with both an over- and under-stoichiometric air supply. The most important parts of the carburetor were: A coaxial multi-inlet cyclone with a height of 500 mm, 16 tangential inlets on the cyclone circumference and a sash height of 100 mm. The cyclone had a downwardly directed 110 mm diameter central tube. The circulation flow was arranged as a natural circulation in an annular return line (d ul , 50 mm, d s 100 mm) with a height of 1200 mm.

Der Außendurchmesser der Steigleitung betrug 300 mm und ihre Höhe 2000 mm.Of the outer diameter the riser was 300 mm and its height was 2000 mm.

In der Vorrichtung wurden nur zwei Gebläse verwendet; eines wurde zum Betreiben des Trockners und des Vergasers benutzt, das andere stellte die vom pneumatischen Transport benötigte Luft zur Verfügung.In only two blowers were used in the device; one became to Operating the dryer and carburetor used the other the air required by pneumatic transport.

Die folgenden Analysen wurden während der Versuchsläufe durchgeführt: In der Vorrichtung wurde Sägemehl vergast. Der Feuchtegehalt des Sägemehls wurde durch Wiegen und Trocknen der Proben in einem Ofen bei ungefähr 110°C bestimmt, bis das Gewicht der Probe sich nicht mehr veränderte. Proben des Gases wurden in Beutel aufgenommen und die Gaszusammensetzungen wurden bei Neste gemessen.The following analyzes were made during the trial runs carried out: In the device was sawdust gassed. The moisture content of the sawdust was determined by weighing and drying the samples in an oven at about 110 ° C, until the weight of the sample did not change. Samples of the gas were taken up in pouches and the gas compositions were at Neste measured.

Auf Basis der Gleichgewichtsberechnung betrugen die thermischen Verluste im Vergaser für beide Läufe ungefähr 3,9 kW, und die thermischen Verluste des Trockners und der Zirkulationsgasleitung wurden auf insgesamt 2,1 kW geschätzt.On The equilibrium calculation was based on the thermal losses in the carburetor for both runs approximately 3.9 kW, and the thermal losses of the dryer and the circulation gas line were estimated at a total of 2.1 kW.

Gasanalysen Tabelle 1. Vergaserbeispiel

Figure 00160001
Gas analyzes Table 1. Carburetor example
Figure 00160001

Tabelle 2. Trocknerbeispiel

Figure 00170001
Table 2. Dryer example
Figure 00170001

Die essentiellsten Ergebnisse der Versuchsläufe können wie folgt zusammengefasst werden:
Die Trennung von Teeren im Trockenreiniger gelang sehr gut. Im Gleichgewichtszustand verursachten die Teere keinerlei Probleme der Prozess- oder Vorrichtungstechnologie. Die CFB-Vergasung von Sägemehl ohne ein Fremdfluidisierungsmaterial gelang sehr gut. Die Vorrichtung kann zum Erzeugen eines teerfreien hochqualitativen Gases mit einem niedrigen Heizwert aus Biomassen verwendet werden, wobei das Gas ein technisch geeigneter Kraftstoff, beispielsweise für Boiler, Öfen, Kolbenmotoren und Gasturbinen, ist.The most essential results of the trial runs can be summarized as follows:
The separation of tars in the dry cleaner was very good. In equilibrium, the tea caused There are no problems with process or device technology. The CFB gasification of sawdust without a Fremdfluidisierungsmaterial succeeded very well. The apparatus may be used to produce a tar-free high quality, low calorific gas from biomass, the gas being a technically suitable fuel, for example, for boilers, stoves, reciprocating engines, and gas turbines.

In den Versuchsläufen akkumulierte kein Teer im Trockenreiniger, den Röhrensystemen oder dem Zirkulationsgasgebläse. Das Sägemehl blieb durchgängig vollständig lose und dazu in der Lage, fluidisiert zu werden.In the trial runs No tar accumulated in the dry cleaner, the tube systems or the circulation gas blower. The sawdust remained consistent Completely loose and capable of being fluidized.

Claims (15)

Verfahren zur Vergasung eines kohlenstoffhaltigen Materials, wobei gemäß dem Verfahren: – ein kohlenstoffhaltiges Material bei einer erhöhten Temperatur vergast (5) wird, um Gas zu erzeugen, – kondensierbare Verbindungen aus dem Gas abgetrennt werden (2), und – das derart erhaltene Produktgas wiedergewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass – um die kondensierbaren Verbindungen abzutrennen, das aus den Vergasern erhaltene Gas einem Trockenreiniger (3) zugeführt wird, der gemäß dem Fließbettprinzip arbeitet, wobei es mit dem Bettmaterial des Fließbetts kontaktiert wird, und die Innentemperatur des Trockenreinigers bei einer Temperatur unter der Kondensationstemperatur der kondensierbaren Verbindungen gehalten wird, um diese Verbindungen in das Bettmaterial zu kondensieren, – das Bettmaterial des Trockenreinigers (2) zumindest teilweise aus dem zu vergasenden kohlenstoffhaltigen Material besteht und das im Trockenreiniger (2) verwendete Fluidisierungsgas zumindest hauptsächlich das Austrittsgas aus dem Reiniger (2) ist, wobei ein Anteil desselben zum unteren Abschnitt des Reinigers rückgeführt wird.Process for the gasification of a carbonaceous material, according to the process: - gasifying a carbonaceous material at an elevated temperature ( 5 ) to produce gas, - condensable compounds are separated from the gas ( 2 ), and - the product gas thus obtained is recovered, characterized in that - in order to separate off the condensable compounds, the gas obtained from the gasifiers is fed to a dry cleaner ( 3 ), which operates according to the fluidized bed principle wherein it is contacted with the bed material of the fluidized bed and the internal temperature of the dry scrubber is maintained at a temperature below the condensing temperature of the condensable compounds to condense these compounds into the bed material; Dry cleaner ( 2 ) consists at least partially of the carbonaceous material to be gasified and in the dry cleaner ( 2 ) fluidizing gas used at least mainly the exit gas from the cleaner ( 2 ), a portion of which is recycled to the lower portion of the cleaner. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kondensierte Verbindungen enthaltende Bettmaterial vom Trockenreiniger (2) zur Vergasung (5) geführt wird.A method according to claim 1, characterized in that the bed material containing condensed compounds from the dry cleaner ( 2 ) for gasification ( 5 ) to be led. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Trockenreiniger (2) eine Vorrichtung ist, die gemäß dem Zirkulations-Fließbettprinzip arbeitet.Process according to claim 1 or 2, characterized in that the dry cleaner used ( 2 ) is a device that operates according to the circulation fluid bed principle. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Vergasung (5) erhaltenen Gase mit dem Fluidisierungsgasstrom des Trockenreinigers (2) kombiniert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gasification ( 5 ) with the fluidizing gas stream of the dry scrubber ( 2 ) be combined. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zu vergasende Material im Trockenreiniger (2) getrocknet wird, bevor es der Vergasung (5) zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the material to be gasified in the dry cleaner ( 2 ) is dried before gasification ( 5 ) is supplied. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Trockenreiniger (2) bei < 160°C gehalten wird, vorzugsweise bei ungefähr 80 bis 120°C.Process according to claim 5, characterized in that the temperature in the dry cleaner ( 2 ) is maintained at <160 ° C, preferably at about 80 to 120 ° C. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur im Trockenreiniger (2) durch indirekten Wärmetausch gesteuert wird.Process according to claim 5 or 6, characterized in that the temperature in the dry cleaner ( 2 ) is controlled by indirect heat exchange. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme in den Trockenreiniger (2) eingelassen wird, falls seine Innentemperatur maßgeblich unter die Kondensationstemperatur der Gase fällt.Process according to claim 7, characterized in that heat is introduced into the dry cleaner ( 2 ) is admitted, if its internal temperature falls significantly below the condensation temperature of the gases. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme aus dem Trockenreiniger (2) abgeführt wird, falls seine Innentemperatur signifikant über die Kondensationstemperatur der Gase steigt.A method according to claim 7, characterized in that heat from the dry cleaner ( 2 ) is discharged if its internal temperature rises significantly above the condensation temperature of the gases. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial bei einer Temperatur von 600 bis 1000°C vergast wird.Method according to one the above claims, characterized in that the carbonaceous starting material is gasified at a temperature of 600 to 1000 ° C. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer zu vergasenden Biomasse eine Gasmischung erzeugt wird, die zumindest Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält.Method according to one the above claims, characterized in that from a biomass to be gasified a Gas mixture is generated, which is at least carbon monoxide and hydrogen contains. Verfahren gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete kohlenhaltige Ausgangssubstanz Biomasse oder Restmüll ist.Method according to one the above claims, characterized in that the carbonaceous starting substance used Biomass or residual waste is. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Ausdünnholz, Stumpfabfallspäne, REF, RDF, Abfallkunststoff oder Gummi oder Baustellenabschnitte zum Herstellen eines für die Erzeugung von Wärme und/oder Elektrizität geeigneten Gases verwendet werden.Method according to claim 10, characterized in that thinning wood, dross waste chips, REF, RDF, waste plastic or rubber or construction site sections for producing a suitable for the production of heat and / or electricity gas. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine holzbasierte Biomasse vergast wird, um ein als Kraftstoff für Vergasermotoren und als Hilfskraftstoff für schwere Öldieselmotoren verwendbares Gas zu erzeugen.Method according to claim 12, characterized in that a wood-based biomass is gasified, as a fuel for Carburetor engines and as auxiliary fuel for heavy diesel engines suitable To produce gas. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die holzbasierte Holzbiomasse vergast wird, um ein Synthesegas zu erzeugen.Method according to claim 12, characterized in that the wood-based wood biomass is gasified, to produce a synthesis gas.
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