AT515005A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Vergasung eines Rohmaterials - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung (1) zur Vergasung eines Rohmaterials (2), mit einer Pyrolyseeinheit (3), welche einen Reaktionsraum (4) zur Umsetzung des Rohmaterials (2) in ein Produktgas (5) aufweist, mit einer Zuführeinrichtung (6), mit welcher das Rohmaterial (2) in die Pyrolyseeinheit (3) zuführbar ist, mit einer Abführeinrichtung (7), mit welcher das Produktgas (5) aus der Pyrolyseeinheit (3) abführbar ist, und mit einer Vorwärmereinrichtung (8) zum Vorwärmen des Rohmaterials (2) in der Zuführeinrichtung (6) mit Wärmeenergie des Produktgases (5), wobei die Vorwärmereinrichtung (8) eine mit der Abführeinrichtung (7) verbundene Wärmeaufnahmeeinheit (9) zur Aufnahme von Wärmeenergie aus dem Produktgas (5) und eine mit der Zuführeinrichtung (6) verbundene Wärmeabgabeeinheit (10) zur Abgabe von Wärmeenergie an das Rohmaterial (2) in der Zuführeinrichtung (6) aufweist, wobei zwischen der Wärmeaufnahmeeinheit (9) und der Wärmeabgabeeinheit (10) ein geschlossener Kreislauf (12) für ein Wärmeaustauschmedium (12') derart gebildet ist, dass das Wärmeaustauschmedium (12') in der Wärmeaufnahmeeinheit (9) durch Wärmeaustausch mit dem Produktgas (5) zumindest teilweise verdampft wird und das Wärmeaustauschmedium (12') in der Wärmeabgabeeinheit (10) durch Wärmeaustausch mit dem Rohmaterial (2) zumindest teilweise kondensiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergasung eines Rohmaterials, mit einer Pyroly¬seeinheit, welche einen Reaktionsraum zur Umsetzung des Rohmaterials in ein Produktgas auf¬weist, mit einer Zufuhreinrichtung, mit welcher das Rohmaterial in die Pyrolyseeinheit zuführbarist, mit einer Abführeinrichtung, mit welcher das Produktgas aus der Pyrolyseeinheit abführbarist, und mit einer Vorwärmereinrichtung zum Vorwärmen des Rohmaterials in der Zuführeinrich-tung mit Wärmeenergie des Produktgases.

Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vergasung eines Rohmaterials, wobei das Roh¬material in einen Reaktionsraum einer Pyrolyseeinheit zugeführt wird, wobei das Rohmaterial inder Pyrolyseeinheit in ein Produktgas umgesetzt wird, wobei das Produktgas aus der Pyroly¬seeinheit abgeführt wird, wobei das zugeführte Rohmaterial mit Wärmeenergie des Produktgasesvorgewärmt wird.

Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind im Stand der Technik in verschiedensten Ausfüh¬rungen bekannt.

In der WO 2005/028595 werden Verfahren und Vorrichtungen geoffenbart, mit deren Hilfe Gaseaus organischem Material hergestellt werden können. Dabei wird das organische Material mithil¬fe einer Beschickungsvorrichtung in einen Pyrolysereaktor eingebracht. Das in diesem Reaktorerzeugte Gas wird schließlich über ein Ausgangsrohr und einen Wärmetauscher aus dem Reaktorherausgebracht und einer Verwertung zugeführt. Der Wärmetauscher dient dazu, die dem Reaktorüber die Zuleitung zugeführte Luft vorzuheizen. Somit wird bei diesem Stand der Technik ledig¬lich die für die Vergasung zugeführte Luft mithilfe des aus dem Reaktor austretenden Gases er¬wärmt. Nachteiligerweise ist hiefür ein großer Energieaufwand erforderlich.

Die WO 2012/068252 betrifft eine zweistufige Pyrolysevorrichtung, mit deren Hilfe Synthesegasaus biologischem Material gewonnen werden kann. Die Vorrichtung weist an mehreren StellenWärmetauscher auf. Die Wärmetauscher können eingesetzt werden, um die im erzeugten Gas be¬findlichen Partikel, die in einem ersten Teil des Reaktors befindlichen Partikel vor deren Über¬führung in einen zweiten Teil und/oder die Biomasse vor deren Einbringung in den Reaktor zutemperieren. Auch diese Form der Temperierung kann den Kaltgaswirkungsgrad des Verfahrensnicht wesentlich erhöhen.

In der AT 11 742 Ul wird eine Pyrolyseanlage für Biomasse beschrieben, bei der die bei derGaskühlung entzogene Wärme über einen Wärmetauscher für Beheizungszwecke eingesetzt wer¬den kann. Die Beheizungszwecke umfassen hierbei auch das Erhitzen der Biomasse innerhalb derbeschriebenen Vorrichtung. Dieses Vorwärmverfahren ist zwar einfach, kann jedoch den Wir¬kungsgrad nicht wesentlich verbessern.

Die DE 601 20 957 offenbart unter anderem ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Vergasungvon Biomasse, wie zum Beispiel Holzschnitzel oder Holzpellets. In diesem Dokument wird be¬schrieben, dass biologische Brennstoffe vor dem Einbringen in Vergasungsreaktoren vorgetrock¬net werden müssen. Hiefür kann der Brennstoff mithilfe von überhitztem Dampf getrocknet wer¬den. Der Zirkulationsdampf, der für die Trocknung verwendet wird, kann durch Wärmeaustauschmit dem produzierten Produktgas und/oder durch Wärmeaustausch mit Abgasen aus der Ver¬brennungseinheit überhitzt werden. Mit diesem Verfahren kann zwar der Brennstoff getrocknetwerden; ein wesentlicher Teil der Abwärme geht jedoch verloren.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und einVerfahren, wie eingangs angegeben, zu schaffen, mit welchem der Kaltgaswirkungsgrad bei derVergasung des Rohmaterials gesteigert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs angeführten Art dadurch gelöst, dass dieVorwärmereinrichtung eine mit der Abführeinrichtung verbundene Wärmeaufhahmeeinheit zurAufnahme von Wärmeenergie aus dem Produktgas und eine mit der Zuführeinrichtung verbun¬dene Wärmeabgabeeinheit zur Abgabe von Wärmeenergie an das Rohmaterial in der Zuführein¬richtung aufweist, wobei zwischen der Wärmeaufhahmeeinheit und der Wärmeabgabeeinheit eingeschlossener Kreislauf für ein Wärmeaustauschmedium derart gebildet ist, dass das Wärmeaus¬tauschmedium in der Wärmeaufhahmeeinheit durch Wärmeaustausch mit dem Produktgas zu¬mindest teilweise verdampft wird und das Wärmeaustauschmedium in der Wärmeabgabeeinheitdurch Wärmeaustausch mit dem Rohmaterial zumindest teilweise kondensiert wird.

Die Erfindung beruht daher darauf, dass die Wärmeenergie des Produktgases zur Aufheizung desRohmaterials genutzt wird, indem ein Wärmeaustauschmedium in einem geschlossenen Kreislaufzwischen einer Wärmeaufnahmeeinheit zur Aufnahme von Wärmeenergie aus dem Produktgasund einer Wärmeabgabeeinheit zur Abgabe dieser Wärmeenergie an das Rohmaterial geführtwird. Dafür weist der geschlossene Kreislauf zumindest zwei Leitungen zwischen der Wär¬meaufhahmeeinheit und der Wärmeabgabeeinheit auf, wobei das Wärmeaustauschmedium überdiese Leitungen im Kreis geführt wird. Wesentlich ist hierbei, dass das Wärmeaustauschmediumbeim Durchströmen des geschlossenen Kreislaufes abwechselnd verdampft bzw. kondensiertwird, wobei die Verdampfungswärme zur Aufnahme von Wärmeenergie aus dem Produktgasbzw. die Kondensationswärme zur Abgabe von Wärmeenergie an das Rohmaterial verwendetwird. Der geschlossene Kreislauf für das Wärmeaustauschmedium ist hierbei getrennt von derStrömung des Produktgases, welche den Primärstrom der Anlage bildet. Vorteilhafterweise kannhiermit die zur Aufbereitung des Rohmaterials erforderliche Energie in besonders effizienterWeise rückgewonnen werden. Der Kaltgaswirkungsgrad kann gegenüber den bekannten Anlagenwesentlich gesteigert werden, wodurch auch die Wirtschaftlichkeit der Vergasung, insbesonderevon Biomasse, verbessert werden kann.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Zuführeinrichtung mittels der Vorwär¬mereinrichtung als Vorpyrolysestufe ausgebildet, in welcher das Rohmaterial im Wärmeaus¬tausch mit dem Wärmeaustauschmedium einer Vorpyrolyse, insbesondere bei einer Temperaturzwischen 200°C und 600°C, vorzugsweise zwischen 250°C und 450°C, unterzogen wird. Die Zu¬führeinrichtung weist dabei eine Reaktionskammer auf, in welcher die Vorpyrolyse des Rohmate¬rials stattfindet. Am Ausgang der Zuführeinrichtung kann das Rohmaterial bereits mehrheitlichals Gemisch verschiedener Gase, enthaltend beispielsweise Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Koh¬lenwasserstoffe und Wasserdampf, vorliegen, wobei jedoch noch Reste von festen bzw. flüssigenStoffen, beispielsweise Aerosole, Kohlenstaub und Asche, vorhanden sein können. Die Vorpyro¬lyse wird ohne Sauerstoffzuführ bewerkstelligt. In der Pyrolyseeinheit wird das vorpyrolysierteRohmaterial bei vergleichsweise hohen Temperaturen in das Produktgas umgesetzt. Hierbei kön¬nen insbesondere die organischen Verbindungen und Kohlenstoff zu Kohlenmonoxid und Was¬serstoff umgesetzt werden. Die Pyrolysetemperatur kann beispielsweise ca. 1400°C betragen.

Zum Vorwärmen bzw. Vorpyrolysieren des Rohmaterials ist es günstig, wenn das Wärmeaus¬tauschmedium in der Wärmeabgabeeinheit der Vorwärmereinrichtung im Gegenstrom zum Roh¬material führbar ist. Beim Durchströmen der Wärmeabgabeeinheit entgegen der Strömungsrich¬tung des Rohmaterials gibt das Wärmeaustauschmedium Wärme an das Rohmaterial ab. DieStrömung des Wärmeaustauschmediums ist hierbei darauf ausgelegt, dass in der Wärmeabgabe¬einheit ein Phasenübergang vom dampfförmigen in den flüssigen Zustand stattfindet. Durch dieÜbertragung der Kondensationswärme kann eine rasche Pyrolyse des Rohmaterials sichergestelltwerden.

Um das Rohmaterial in Richtung der Pyrolyseeinheit zu fördern, ist es günstig, wenn die Zu¬führeinrichtung eine Fördereinrichtung, insbesondere eine Förderschnecke, aufweist, welche mitder Wärmeabgabeeinheit der Vorwärmereinrichtung gekoppelt ist. Die Wärmeabgabeeinheitkann hierbei den Heizmantel der Förderschnecke bilden. Die Förderschnecke kann zudem alsDruckschleuse ausgebildet sein.

Zur Oxidation der Pyrolysegase in dem Reaktionsraum der Pyrolyseeinheit ist es günstig, wennder Reaktionsraum der Pyrolyseeinheit mit einer Sauerstoffzuführ verbunden ist. Damit könnendie verschiedenen chemischen Reaktionen in der Pyrolyseeinheit ermöglicht bzw. begünstigtwerden.

Zur Umsetzung des Rohmaterials in das Produktgas ist zudem bevorzugt eine Dampfzufuhr zumEinleiten eines Vergasungsmittels im dampfförmigen Zustand, insbesondere Wasserdampf, inden Reaktionsraum der Pyrolyseeinheit vorgesehen.

Hierbei ist es günstig, wenn die Dampfzufuhr mit einer Zuleitung für das Vergasungsmittel imflüssigen Zustand verbunden ist, wobei die Zuleitung zumindest einen Wärmetauscher zum Ver¬dampfen des Vergasungsmittels aufweist.

Eine besonders energieeffiziente Ausführung kann erzielt werden, wenn der zumindest eineWärmetauscher zur Rückgewinnung von Wärme des Produktgases mit der Abführeinrichtungverbunden ist. Demnach ist der Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen dem Produktgasund dem Vergasungsmittel eingerichtet. Bei dieser Ausführung wird daher die Wärmeenergie desProduktgases einerseits für das Wärmeaustauschmedium der Vorwärmereinrichtung und anderer¬seits für das Vergasungsmittel genutzt. Der geschlossene Kreislauf für das Wärmeaustauschme¬dium ist hierbei von dem Strömungsweg des Vergasungsmittels getrennt.

Zur Bereitstellung des Vergasungsmittels im dampfförmigen Zustand ist es besonders günstig,wenn die Zuleitung für das Vergasungsmittel einen ersten bzw. zweiten Wärmetauscher in Strö¬mungsrichtung des Produktgases gesehen nach bzw. vor der Wärmeaufhahmeeinheit der Vor¬wärmereinrichtung aufweist. Das Produktgas weist vor der Wärmeaufnahmeeinheit der Vorwär¬mereinrichtung eine höhere Temperatur als nach der Wärmeaufnahmeeinheit auf.

Um den Reaktionsraum der Pyrolyseeinheit mit überhitztem Wasserdampf zu versorgen, ist esvorteilhaft, wenn der erste Wärmetauscher als Verdampfer zum Verdampfen des Vergasungsmit¬tels und der zweite Wärmetauscher als Überhitzer zum Überhitzen des Vergasungsmittels imdampfförmigen Zustand ausgebildet ist. Der überhitzte Wasserdampf kann beim Eintritt in denReaktionsraum der Pyrolyseeinheit eine Temperatur von mehr als 600°C aufweisen.

Im Hinblick auf das eingangs angeführte Verfahren wird die der Erfindung zugrundeliegendeAufgabe dadurch gelöst, dass Wärmeenergie des Produktgases von einem Wärmeaustauschmedi¬um aufgenommen und anschließend an das Rohmaterial abgegeben wird, wobei das Wärmeaus¬tauschmedium zwischen der Wärmeaufnahme und der Wärmeabgabe in einem geschlossenenKreislauf geführt wird, wobei das Wärmeaustauschmedium durch Wärmeaustausch mit dem Pro¬duktgas zumindest teilweise verdampft und durch Wärmeaustausch mit dem Rohmaterial zumin¬dest teilweise kondensiert wird.

Damit können dieselben Vorteile und technischen Effekte wie bei der oben beschriebenen Verga¬sungsanlage erzielt werden, so dass auf die Ausführungen in diesem Zusammenhang verwiesenwerden kann.

Zur effizienten Umsetzung des Rohmaterials in das Produktgas ist es günstig, wenn das Rohma¬terial durch Wärmeaustausch mit dem Wärmeaustauschmedium einer Vorpyrolyse, insbesonderebei einer Temperatur zwischen 200°C und 600°C, vorzugsweise zwischen 250°C und 450°C, un- terzogen wird.

Um das Rohmaterial auf die für die Vorpyrolyse notwendige Temperaturen zu bringen, ist es vonVorteil, wenn das Wärmeaustauschmedium im Gegenstrom zum Rohmaterial geführt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist der Druck des Wärmeaustauschmediums in dem ge¬schlossenen Kreislauf höher als der Druck des Produktgases. Dadurch kann der Wärmeaustauschzwischen dem Wärmeaustauschmedium und dem Rohmaterial besonders effizient gestaltet wer¬den.

Besonders bevorzugt ist hierbei, wenn der Druck des Wärmeaustauschmediums in dem geschlos¬senen Kreislauf zwischen 15 und 100 bar beträgt. Der Druck im geschlossenen Kreislauf im sta¬tionären Betriebszustand ist hierbei im Wesentlichen vom Ort unabhängig. Geringfügige Druck¬unterschiede können sich allerdings durch Strömungsverluste ergeben. Beim Hochfahren der An¬lage kann sich der Druck im geschlossenen Kreislauf stärker ändern.

Zur Umsetzung der Pyrolysegase ist es günstig, wenn dem Reaktionsraum der Pyrolyseeinheit einVergasungsmittel im dampfförmigen Zustand, insbesondere Wasserdampf, zugeführt wird.

Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn der Druck des dampfförmigen Vergasungsmittels imWesentlichen zwischen 5 bar und 30 bar, beträgt. Der Anlagendruck wird insbesondere von bau¬lichen Überlegungen und der Verwendung des Produktgases bestimmt.

Gemäß einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist als Rohmaterialfeste Biomasse, insbesondere Holz, Gras, beispielsweise Stroh, oder organischer Abfall,vorgesehen.

In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn das Rohmaterial im feuchten Zustand zugefiihrt und durchWärmeaustausch mit dem Wärmeaustauschmedium getrocknet wird. Demnach kann vorteilhaf¬terweise feuchtes Rohmaterial verwendet werden, wobei auf eine aufwändige Vortrockung durcheine gesonderte Vorrichtung verzichtet werden kann. Vorteilhafterweise wird daher die zumAufheizen des Rohmaterials erforderliche Wärmeenergie im Wesentlichen vollständig rückge¬wonnen. Damit können die Energieverluste der Vergasung wesentlich reduziert werden.

Alternativ kann als Rohmaterial aber auch ein flüssiger oder gasförmiger Brennstoff vorgesehensein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Aus¬führungsbeispiels, auf das sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Im Einzel- nen zeigt in der Zeichnung:

Fig. 1 ein Funktionsschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Vergasung eines Rohmate¬rials.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Vergasung eines Rohmaterials 2, wobei als Rohmaterial einfester Brennstoff, beispielsweise Holz, vorgesehen ist. Die Vorrichtung 1 weist weiters eine Pyro¬lyseeinheit 3 auf, welche einen Reaktionsraum 4 zur Umsetzung des Rohmaterials 2 in ein Pro¬duktgas 5, insbesondere ein Synthese- oder Brenngas, aufweist. Zudem weist die Vorrichtung 1eine Zuführeinrichtung 6 auf, welcher das Rohmaterial 2 mit einer Temperatur Tho-i zugeführtwird. Bei der Temperatur Th0-i kann es sich um Umgebungstemperatur , beispielsweise ca. 15°C,handeln. Alternativ kann bei Umgebungsdruck vorgewärmtes Holz verwendet werden, wobei dieTemperatur so gewählt wird, dass gerade noch keine flüchtigen Bestandteile austreten, beispiels¬weise ca. 90°C. Das Rohmaterial 2 wird mittels der Zuführeinrichtung 6 in die Pyrolyseeinheit 3gefördert, in welcher eine Reihe von an sich bekannten chemischen Reaktionen zur Herstellungdes Produktgases 5 stattfinden. Das fertige Produktgas 5 wird schließlich mit einer Abführein-richtung 7 aus der Pyrolyseeinheit 3 abgezogen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Vorrichtung 1 weiters eine Vorwärmereinrichtung 8 zumVorwärmen bzw. Vorpyrolisieren des Rohmaterials 2 beim Durchtritt durch die Zuführeinrich¬tung 6 auf, welche mit Wärmeenergie des Produktgases 5 versorgt wird. Dadurch wird das Roh¬material 2 von der Temperatur Th0-i auf eine höhere Temperatur Th0-2 von beispielsweise ca. 500bis 600°C vor dem Eintritt in die Pyrolyseeinheit 3 erhöht.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Vorwärmereinrichtung 8 eine mit der Abführeinrichtung 7verbundene Wärmeaufnahmeeinheit 9 zur Aufnahme von Wärmeenergie aus dem Produktgas 5und eine mit der Zuführeinrichtung 6 verbundene Wärmeabgabeeinheit 10 zur Abgabe von Wär¬meenergie an das Rohmaterial 2 in der Zuführeinrichtung 6 auf. Die Wärmeaufnahmeeinheit 9 istüber Leitungen 11, 11' mit der Wärmeabgabeeinheit 10 verbunden. Die Wärmeaufnahmeeinheit 9und die Wärmeabgabeeinheit 10 sind als Wärmetauscher ausgebildet. Die Leitungen 11, 1Γ bil¬den einen geschlossenen Kreislauf 12, in welchem ein Wärmeaustauschmedium 12’ im Kreis ge¬führt wird. Zu diesem Zweck kann eine Pumpe (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Alternativ kannder geschlossene Kreislauf 12 nach dem Naturumlaufprinzip arbeiten. Als Wärmeaustauschme¬dium 12' kann Wasser vorgesehen sein. In der Wärmeaufnahmeeinheit 9 wird das Wärmeaus¬tauschmedium 12' durch Wärmeaustausch mit dem Produktgas 5 zumindest teilweise verdampft,wobei das Wärmeaustauschmedium 12' über die Leitung 11 zu der Wärmeabgabeeinheit 10 ge¬führt wird. Durch Wärmeaustausch mit dem Rohmaterial 2 wird das Wärmeaustauschmedium inder Wärmeabgabeeinheit 10 zumindest teilweise kondensiert, wobei die Kondensationswärmefrei wird, welche vom Rohmaterial 2 aufgenommen wird. Dabei wird das Wärmeaustauschmedi¬ um 12' in der Wärmeabgabeeinheit 10 der Vorwärmereinrichtung 8 im Gegenstrom zum Rohma¬terial 5 geführt. Anschließend wird das Wärmeaustauschmedium 12' über die Leitung 11' in dieWärmeaufnahmeeinheit 9 rückgeführt. Demnach kann der Phasenübergang zwischen dem gas¬förmigen und dem flüssigen Zustand beim Durchlaufen des geschlossenen Kreislaufes 12 zur ef¬fizienten Rückgewinnung der Wärmeenergie des Produktgases 5 für die Vorpyrolyse des Rohma¬terials 2 genützt werden. Die Vorpyrolyse in der Zuführeinrichtung 6 findet bei Temperaturenzwischen 200°C und 600°C statt.

Wie aus Fig 1 schematisch ersichtlich, weist die Zuführeinrichtung 6 eine Fördereinrichtung 6'zum Fördern des Rohmaterials 2 in Richtung der Pyrolyseeinheit 3 auf, welche in der gezeigtenAusführung durch eine Förderschnecke gebildet ist. Die Förderschnecke ist mit der Wärmeabga¬beeinheit 10 der Vorwärmereinrichtung 8 derart gekoppelt, dass ein Wärmeaustausch zwischendem Wärmeaustauschmedium und dem Rohmaterial 2 erfolgen kann.

Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, ist der Reaktionsraum 4 der Pyrolyseeinheit 3 mit einer Sauer¬stoffzufuhr 17 verbunden, mit welcher eine Teiloxidation des Rohmaterials 2 in der Pyrolyseein¬heit 3 bewirkt wird. Die Sauerstoffzuführ dient der Energiezufuhr, um Verluste auszugleichen.

Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, weist die Vorrichtung 1 zudem eine Dampfzufuhr 13 zum Ein¬leiten eines Vergasungsmittels 13' im dampfförmigen Zustand, insbesondere Wasserdampf, inden Reaktionsraum 4 der Pyrolyseeinheit 3 auf. Die Dampfzufuhr 13 ist mit einer Zuleitung 14für das Vergasungsmittel 13' im flüssigen Zustand verbunden. Die Zuleitung 14 für das Verga¬sungsmittel 13' weist einen ersten Wärmetauscher 15, welcher in Strömungsrichtung des Pro¬duktgases 5 gesehen nach der Wärmeaufnahmeeinheit 9 der Vorwärmereinrichtung 8 angeordnetist, und einen zweiten Wärmetauscher 16, welcher in Strömungsrichtung des Produktgases 5 ge¬sehen vor der Wärmeaufnahmeeinheit 9 der Vorwärmereinrichtung 8 angeordnet ist, auf. Der ers¬te Wärmetauscher 15 ist hierbei als Verdampfer zum Verdampfen des Vergasungsmittels 13' undder zweite Wärmetauscher 16 als Überhitzer zum Überhitzen des Vergasungsmittels 13' imdampfförmigen Zustand ausgebildet. Das Vergasungsmittel 13' wird daher als überhitzter Dampfmit einer Temperatur Tueh von beispielsweise ca. 600°C in den Reaktionsraum 4 der Pyrolyseein¬heit 3 eingebracht.

Wie aus Fig. 1 weiters ersichtlich, verlässt das Produktgas 5 die Pyrolyseeinheit 3 mit einer Tem¬peratur Tgas-i von beispielsweise ca. 1400°C, bevor das Produktgas 5 in dem zweiten Wärmetau¬scher 16 einen Teil seiner Wärmeenergie an das Vergasungsmittel 13’ abgibt. Anschließend wirddas Produktgas 5 mit einer Temperatur Tgas-2 von beispielsweise ca. 1000°C in die Wärmeauf¬nahmeeinheit 9 der Vorwärmereinrichtung 8 geführt, in welcher das Produktgas 5 einen weiterenTeil seiner Wärmeenergie an das Wärmeaustauschmedium 12' innerhalb des geschlossenenKreislaufes 12 abgibt. Das Produktgas 5 verlässt die Wärmeaufnahmeeinheit 9 mit einer Tempe- ratur Tgas_3 von beispielsweise ca. 500°C. Anschließend wird das Produktgas 5 in den erstenWärmetauscher 15 geführt, mit welchem das Vergasungsmittel 13' verdampft wird.

Wie aus Fig. 1 weiters schematisch ersichtlich, wird das Wärmeaustauschmedium 12' in dem ge¬schlossenen Kreislauf 12 mit einem Druck p;c geführt, welcher im stationären Betriebszustandhöher als ein Druck pmf im Hauptstrom (Strömung des Rohmaterials 2 durch die Zufähreinrich¬tung, Strömung des Produktgases 5, Strömung des Vergasungsmittels 13') ist. Nur beim Anfahr¬vorgang, wenn im Sekundärkreislauf ein Teilvakuum herrschen kann, während im HauptstromNormaldruck vorliegt, kann der Druck p;c im Kreislauf 12 auch kleiner sein als der Druck p^ imPrimärkreislauf. Insbesondere beträgt der Druck des Wärmeaustauschmediums in dem geschlos¬senen Kreislauf 12 zwischen 15 und 100 bar. Bei jedem Wärmeaustauschmedium ist der Druckhierbei stets an die Siedetemperatur gekoppelt. Bei Verwendung von Wasser als Wärmeaus¬tauschmedium ergibt sich für eine Temperatur von 270°C ein Druck von etwa 55 bar. Der tat¬sächliche Betriebspunkt ist ein Kompromiss zwischen dem apparativen Aufwand für den Wär¬meübergang und der Druckfestigkeit, wobei die Erfordernisse der chemischen Reaktionen imPrimärstrom zu berücksichtigen sind.

Claims (19)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung (1) zur Vergasung eines Rohmaterials (2), mit einer Pyrolyseeinheit (3), welcheeinen Reaktionsraum (4) zur Umsetzung des Rohmaterials (2) in ein Produktgas (5) aufweist, miteiner Zuführeinrichtung (6), mit welcher das Rohmaterial (2) in die Pyrolyseeinheit (3) zuführbarist, mit einer Abführeinrichtung (7), mit welcher das Produktgas (5) aus der Pyrolyseeinheit (3)abführbar ist, und mit einer Vorwärmereinrichtung (8) zum Vorwärmen des Rohmaterials (2) inder Zuführeinrichtung (6) mit Wärmeenergie des Produktgases (5), dadurch gekennzeichnet, dassdie Vorwärmereinrichtung (8) eine mit der Abführeinrichtung (7) verbundene Wärmeaufhahme-einheit (9) zur Aufnahme von Wärmeenergie aus dem Produktgas (5) und eine mit der Zuführein¬richtung (6) verbundene Wärmeabgabeeinheit (10) zur Abgabe von Wärmeenergie an das Roh¬material (2) in der Zuführeinrichtung (6) aufweist, wobei zwischen der Wärmeaufnahmeeinheit(9) und der Wärmeabgabeeinheit (10) ein geschlossener Kreislauf (12) für ein Wärmeaustausch¬medium (12') derart gebildet ist, dass das Wärmeaustauschmedium (12') in der Wärmeaufnahme¬einheit (9) durch Wärmeaustausch mit dem Produktgas (5) zumindest teilweise verdampft wirdund das Wärmeaustauschmedium (12') in der Wärmeabgabeeinheit (10) durch Wärmeaustauschmit dem Rohmaterial (2) zumindest teilweise kondensiert wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (6) mittelsder Vorwärmereinrichtung (8) als Vorpyrolysestufe ausgebildet ist, in welcher das Rohmaterial(2) im Wärmeaustausch mit dem Wärmeaustauschmedium (12') einer Vorpyrolyse, insbesonderebei einer Temperatur zwischen 200°C und 600°C, vorzugsweise zwischen 250°C und 450°C, un¬terzogen wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschme¬dium (12’) in der Wärmeabgabeeinheit (10) der Vorwärmereinrichtung (8) im Gegenstrom zumRohmaterial (2) führbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführein¬richtung (6) eine Fördereinrichtung (6'), insbesondere eine Förderschnecke, aufweist, welche mitder Wärmeabgabeeinheit (10) der Vorwärmereinrichtung (8) gekoppelt ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktions¬raum (4) der Pyrolyseeinheit (3) mit einer Sauerstoffzufuhr (17) verbunden ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampfzu¬fuhr (13) zum Einleiten eines Vergasungsmittels (13') im dampfförmigen Zustand, insbesondereWasserdampf, in den Reaktionsraum (4) der Pyrolyseeinheit (3) vorgesehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfzufuhr (13) mit einerZuleitung (14) für das Vergasungsmittel (13') im flüssigen Zustand verbunden ist, wobei die Zu¬leitung (14) zumindest einen Wärmetauscher (15, 16) zum Verdampfen des Vergasungsmittels(13’) aufweist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Wärmetau¬scher (15, 16) zur Rückgewinnung von Wärme des Produktgases (5) mit der Abführeinrichtung(7) verbunden ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (14) für das Verga¬sungsmittel (13') einen ersten (15) bzw. zweiten Wärmetauscher (16) in Strömungsrichtung desProduktgases (5) gesehen nach bzw. vor der Wärmeaufnahmeeinheit (9) der Vorwärmereinrich-tung (8) aufweist.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (15)als Verdampfer zum Verdampfen des Vergasungsmittels (13') und der zweite Wärmetauscher(16) als Überhitzer zum Überhitzen des Vergasungsmittels (13') im dampfförmigen Zustand aus¬gebildet ist.
11. 11. Verfahren zur Vergasung eines Rohmaterials, wobei das Rohmaterial (2) in einen Reaktions¬raum (4) einer Pyrolyseeinheit (3) zugeführt wird, wobei das Rohmaterial (2) in der Pyrolyseein¬heit (3) in ein Produktgas (5) umgesetzt wird, wobei das Produktgas (5) aus der Pyrolyseeinheit(3) abgeführt wird, wobei das zugeführte Rohmaterial (2) mit Wärmeenergie des Produktgases(5) vorgewärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeenergie des Produktgases (5) von ei¬nem Wärmeaustauschmedium (12’) aufgenommen und anschließend an das Rohmaterial (2) ab¬gegeben wird, wobei das Wärmeaustauschmedium (12’) zwischen der Wärmeaufnahme und derWärmeabgabe in einem geschlossenen Kreislauf (12) geführt wird, wobei das Wärmeaustausch¬medium (12’) durch Wärmeaustausch mit dem Produktgas (5) zumindest teilweise verdampft unddurch Wärmeaustausch mit dem Rohmaterial (2) zumindest teilweise kondensiert wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial (2) durch Wär¬meaustausch mit dem Wärmeaustauschmedium (12') einer Vorpyrolyse, insbesondere bei einerTemperatur zwischen 200°C und 600°C, vorzugsweise zwischen 250°C und 450°C, unterzogenwird.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschme¬dium (12') im Gegenstrom zum Rohmaterial (2) geführt wird.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Wärmeaustauschmediums (12') in dem geschlossenen Kreislauf (12) höher als der Druck desProduktgases (5) ist.
15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck desWärmeaustauschmediums (12') in dem geschlossenen Kreislauf (12) zwischen 15 und 100 barbeträgt.
16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reakti¬onsraum (4) der Pyrolyseeinheit (3) ein Vergasungsmittel (13') im dampfförmigen Zustand, ins¬besondere Wasserdampf, zugeführt wird.
17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck desdampfförmigen Vergasungsmittels (13’) im Wesentlichen zwischen 5 bar und 30 bar, beträgt.
18. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Rohmateri¬al (2) feste Biomasse, insbesondere Holz, Gras, beispielsweise Stroh, oder organischer Abfall,vorgesehen ist.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmaterial (2) im feuchtenZustand zugeführt und durch Wärmeaustausch mit dem Wärmeaustauschmedium (12') getrocknetwird.