WO2003012014A2 - Vorrichtung und ein verfahren zur erzeugung von gas - Google Patents

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Definitions

  • the heating pipes could be heated by burning gas.
  • gas advantageously makes it possible that even process gas generated in the gasification process can be circulated and used for heating material to be gasified.
  • a modification of the flame could be created by adding air to the heating tubes. The addition of air could change the gas concentration and thus the temperature of the flame, so that the radiation characteristics of the heat radiation can be influenced. It is also conceivable that the air is supplied at a certain flow rate, so that the shape of the flame within the heating tube is modeled by the air flow. The shape of the flame has a significant influence on the heat transfer from the flame to the heating tube material.
  • the steam could be blown into the reactor through steam nozzles.
  • the provision of steam nozzles allows the fluidized bed to be modified so that the water vapor can be blown into the fluidized bed at different speeds.
  • various characteristic forms of the flow characteristics of the fluidized bed are conceivable, which can be adjusted depending on the application and reactivity of the material to be gasified.
  • the fluidized bed could be generated by injecting water vapor with the addition of the material to be gasified into the fluidized bed. This measure ensures that the material to be gasified is swirled immediately and is therefore subjected to heat exchange particularly quickly. This ensures that the desired reactions are particularly homogeneous and rapid.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gas (10), insbesondere von wasserstoffreichem Synthesegas aus biogenem oder sonstigem kohlenstoffhaltigen Material (9), wobei das Material (9) in einem Reaktor (1) unter Erzeugung einer Wirbelschicht (2) allotherm vergast und wobei die Wirbelschicht (2) beheizt wird, ist im Hinblick auf die Aufgabe, eine ökonomische und effektive Erzeugung von Gas zu realisieren, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bereich der Wirbelschicht (2) Heizrohre (3) zumindest teilweise durch die Wirbelschicht (2) hindurch erstrecken. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Erzeugung von Gas (10), insbesondere von wasserstoffreichem Synthesegas aus biogenem oder sonstigem kohlenstoffhaltigen Material (9), angegeben, wobei das Material (9) in einem Reaktor (1) unter Erzeugung einer Wirbelschicht (2) allotherm vergast und wobei die Wirbelschicht (2) beheizt wird und wobei zur Beheizung der Wirbelschicht (2) sich zumindest teilweise durch die Wirbelschicht (2) hindurch erstreckende Heizrohre (3) verwendet werden.

Description

„Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Gas'
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Gas, insbesondere von wasserstoffreichem Synthesegas aus biogenem oder sonstigem kohlenstoffhaltigen Material, wobei das Material in einem Reaktor unter Erzeugung einer Wirbelschicht allotherm vergast und die Wirbelschicht beheizt wird.
Vorrichtungen und Verfahren der in Rede stehenden Art sind aus der Praxis bereits bekannt. So werden biogene Stoffe wie Biomasse, Biomüll, Klärschlamm oder Gülle, tierische Abfälle und sonstige kohlenstoffhaltige Verbindungen mit unterschiedlichen Verfahren und Vorrichtungen vergast.
Als wesentliche Verfahren sind hier sogenannte autotherme und allotherme Vergasungen bekannt. Unter einer autothermen Beheizung versteht man eine direkte Beheizung des zu vergasenden Materials, beispielsweise durch Verbrennung mit Luft oder Sauerstoff. Autotherme Systeme werden hauptsächlich für kleine dezentrale Anwendungen realisiert und sind aufgrund des bei der Vergasungsreaktion anfallenden Teers sowie des geringen Heizwerts des erzeugten Gases nur sehr eingeschränkt hinsichtlich nachgeschalteter Arbeitsmaschinen einsetzbar. Gasmotoren können durch den Teer im erzeugten Gas erheblich geschädigt werden.
Bei allothermen Vergasungsverfahren erfolgt eine indirekte Beheizung des zu vergasenden Materials durch Fremdwärme. Beispielsweise ist denkbar, die Wände eines Reaktors zu erhitzen und so die Wärme auf das zu vergasende Material zu übertragen.
Vor diesem Hintergrund liefert die Wasserdampfvergasung in einem Wirbelschichtreaktor mittel- bis hochkalorische Gase mit hohem Wasserstoff anteil. Aus biogenen Stoffen erzeugtes Gas entspricht aufgrund seiner wesentlichen Komponenten, die Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfassen, den in der chemischen und petrochemischen Industrie bekannten Syn|hesegasen. Dieses Gas bietet hinsichtlich der energetischen Nutzung große Vorteile, da es einen sehr geringen Teeranteil aber einen hohen Wasserstoff anteil aufweist. In Gasmotoren, Gasturbinen und Hochtemperatur-Brennstoffzellen kann ein Gas dieser Zusammensetzung besonders gut zur Erzeugung elektrischer und thermischer Energie verwendet werden.
Um ein solches hochenergetisches Gas zu erzeugen, muss bei endothermen Vergasungsreaktionen Wärme in den Vergasungsreaktor eingebracht werden, ohne eine Verdünnung des zu erzeugenden Gases zu bewirken. Hierzu sind aus der Praxis zwei grundsätzlich unterschiedliche Verfahrensweisen bekannt:
Im Vergasungsreaktor kann durch Zirkulation von heißem Bettmaterial die Wärme in das zu vergasende Material eingebracht werden. Das Bettmaterial wird dabei extern auf hohe Temperaturen aufgeheizt.
Die zweite bekannte Methode zum Einbringen der erforderlichen Reaktionswärme verwendet Heizflächen, die in das Wirbelbett eines Wirbelschichtreaktors integriert sind.
Diese bekannten Technologien und Vorrichtungen, die bei allothermen Vergasungsverfahren in Wirbelschichtreaktoren Anwendung finden, sind jedoch in vielerlei Hinsicht nachteilig.
Bei der externen Beheizung von Bettmaterial können hohe Wärmeverluste auftreten, so dass hier aufwendige Isolierungsmaßnahmen notwendig sind, um den Wärmeverlust zu verhindern. Bei der anderen bekannten Technologie, die darauf abstellt Heizflächen in das Wirbelbett zu integrieren, müssen oftmals geometrisch komplizierte, ausgedehnte Heizflächen ausgebildet werden, um eine große Wärmeaustauschfläche und einen effektiven Wärmeübergang zu realisieren. Aufgrund dieser Anforderungen an die Heizflächen, müssen diese aufwendig gefertigt werden und stellen häufig einen erheblichen Strömungswiderstand in der Wirbelschicht dar. Darüber hinaus ist nachteilig, dass die Heizflächen oft über externe Energiequellen, bspw. elektrisch, erwärmt werden und hierbei große Energieverluste infolge von Widerständen, Wärmebrücken oder ähnlichen Transportverlusten entstehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine ökonomische und effektive Erzeugung von Gas realisierbar ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe hinsichtlich einer Vorrichtung zur Erzeugung von Gas mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gas dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bereich der Wirbelschicht Heizrohre zumindest teilweise durch die Wirbelschicht hindurch erstrecken.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass durch die Verwendung einzelner Heizrohre eine Wärmeübertragung auch mit kleinen Heizflächen einfacher Geometrie möglich ist. Insofern ist eine aufwendige Fertigung vermieden.
Darüber hinaus ist erkannt worden, dass die Verwendung von Heizrohren ein Durchleiten verschiedenster Medien durch die Heizrohre ermöglicht, wobei die Medien die Heizrohre erhitzen können. Sämtliche fluiden Medien sind denkbar, so dass durch Wahl einer entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit der Medien eine besonders effektive Wärmeübertragung ermöglicht ist. Die Verwendung von Heizrohren erlaubt einen hohen Durchsatz fluider, heißer Medien, so dass ein Abkühlen der Heizrohre sehr leicht unterbunden werden kann. Folglich ist eine effektive Wärmeübertragung auf das zu vergasende Material möglich.
Schließlich ist erkannt worden, dass Heizrohre problemlos in einem Wirbelschichtreaktor positioniert werden können, da sie aufgrund ihrer strömungstechnisch günstigen Geometrie die Wirbelschicht nahezu nicht stören. In raffinierter Weise ist auch erkannt worden, dass die Verwendung von Heizrohren eine besonders hohe Verfügbarkeit des Reaktors realisiert, da jedes Heizrohr einzeln ausgewechselt und repariert werden kann, ohne den Reaktor abzuschalten.
Folglich ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Gas angegebenen, bei dem eine ökonomische und effektive Erzeugung von Gas realisiert ist.
Die Heizrohre könnten sich durch die gesamte Wirbelschicht hindurch erstrecken. Durch diese Ausgestaltung ist eine optimierte Wärmeübertragung auch im Zentrum des Reaktors bzw. der Wirbelschicht möglich, da sich die Heizrohre beispielsweise von einer Reaktorwand zur gegenüberliegenden erstrecken. Hierbei ist selbstverständlich auch eine zylinderförmige Ausgestaltung des Reaktors oder eine Ausgestaltung als Kugel möglich.
Die Heizrohre könnten horizontal orientiert sein. Hierdurch ist gewährleistet, dass Wärmestrahlung über eine maximale Fläche vertikal nach oben abgegeben werden kann und somit ein besonders effektiver Wärmeübergang von den Heizrohren auf das Material möglich ist.
Die Heizrohre könnten vertikal orientiert sein. Diese Ausgestaltung realisiert einen geringen Strömungswiderstand, da von unten nach oben verlaufende Strömungen längs der Heizrohre Stromlinien ausbilden können.
Die Heizrohre könnten parallel zueinander orientiert sein. Hierdurch ist beispielsweise im Fall vertikaler Anordnung der Heizrohre eine Stabilisierung der Strömung in der Wirbelschicht möglich, da die Rohre als Führung für die Stromlinien dienen.
Die Heizrohre könnten einen oder mehrere verschiedene Winkel mit der Horizontalen einschließen. Je nach Wahl des Winkels kann die vertikal nach oben wirkende effektive Wärmestrahlungsfläche der Heizrohre eingestellt werden, so dass hierbei Bereiche unterschiedlicher Wärmestrahlung im Reaktor definierbar sind. Vor dem Hintergrund dieses Effekts könnten die Heizrohre auch miteinander einen oder mehrere verschiedene Winkel einschließen.
Die Heizrohre könnten die Seiten eines Dreiecks oder Rechtecks bilden. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Material durch die von den Dreiecken oder Vierecken aufgespannten Flächen hindurchströmen kann. Hierbei kann das Material hohe Geschwindigkeiten erreichen und wird nur im Randbereich durch die Rohre in seiner Bewegung gestört.
Die Heizrohre könnten sternförmig angeordnet sein. Die Rohre könnten in der Mitte des Sterns strahlförmig zusammenlaufen und sich berühren oder mit ihren Enden eine runde oder anders geformte Öffnung definieren. Wenn eine Öffnung ausgebildet wird, kann ein Fokussierungseffekt der Strömung der Wirbelschicht erzielt werden, der ein hinsichtlich der Vergasungsreaktion besonders geeignetes Geschwindigkeitsprofil bewirkt. Durch die Öffnung kann Material mit hoher Geschwindigkeit passieren und mit anderen heissen Materialteilchen kollidieren. Hierdurch sind bei bestimmten Reaktionen an Phasengrenzflächen besondere Effekte erzielbar, die eine Umsatzsteigerung bewirken können.
Die Heizrohre könnten in zueinander parallelen oder geneigten Ebenen angeordnet sein. Diese Ausgestaltung bewirkt eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Reaktor. Darüber hinaus kann das zu vergasende Material mehrmals hintereinander mit den heissen Flächen der Heizrohre kollidieren und zur Reaktion angeregt werden. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass sich die Flächen von Heizrohren, die nur teilweise in die Wirbelschicht hineinragen und sich nicht von Reaktorwand zu Reaktorwand erstrecken, mit denen anderer Heizrohre überlappen.
Die Heizrohre könnten durch eine im Heizrohr brennende Flamme zur Abstrahlung von Wärme erhitzt werden. Diese konkrete Ausgestaltung ermöglicht ein gleichmäßiges Temperaturprofil entlang eines Heizrohrs, da die Flamme in gestreckter Form entlang des Heizrohrs brennen kann. Insofern entsteht kein Temperaturgradient entlang des Heizrohrs. Eine im Heizrohr brennende Flamme kann das Heizrohr so stark erhitzen, dass durch die AbStrahlungswärme des Heizrohrs ein effektiver Wärmeübergang in das zu vergasende Material möglich ist. Je nach Temperatur der Flamme kann die Wellenlänge der Wärmestrahlung beeinflusst werden. Vorteilhaft ist auch, dass in der Wirbelschicht eine freie Konvektion aufgrund von Dichteunterschieden innerhalb der Wirbelschicht entstehen kann. So ist beispielsweise denkbar, dass die Dichte der Wirbelschicht in der unmittelbaren Nähe eines Heizrohrs deutlich geringer ist als in einiger Entfernung. Die Wärmeübergangszahl könnte durch die entstehende Konvektion erheblich beeinflusst werden, wodurch letztlich die Effektivität des gesamten Verfahrens positiv beeinflusst werden kann.
Die Heizrohre könnten durch Verbrennen von Gas erhitzt werden. Die Verwendung von Gas ermöglicht vorteilhaft, dass sogar im Vergasungsprozess entstandenes Prozessgas im Kreis gefördert werden kann und zur Erhitzung zu vergasenden Materials verwendet werden kann. Eine Modifizierung der Flamme könnte dadurch erzeugt werden, dass den Heizrohren Luft zugeführt wird. Die Zuführung von Luft könnte die Gaskonzentration und damit die Temperatur der Flamme ändern, so dass die Abstrahicharakteristik der Wärmestrahlung beeinflusst werden kann. Darüber hinaus ist denkbar, dass die Luft unter einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit zugeführt wird, so dass die Form der Flamme innerhalb des Heizrohrs durch die Luftströmung modelliert wird. Die Form der Flamme hat erheblichen Einfluss auf den Wärmeübergang aus der Flamme auf das Heizrohrmaterial.
In den Heizrohren könnten Gase im Gegenstrom geführt werden. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass die Temperaturen verschiedener Gase genutzt werden können, um die Heizrohre zu erwärmen oder abzukühlen. Beispielsweise ist denkbar, dass an einer Seite des Heizrohrs heiße, an einer anderen kühle Gase entlang strömen. Auch eine spiralförmige Führung um die Achse des Heizrohrs ist denkbar, wodurch eine besonders gleichmäßige Temperaturverteilung im gesamten Heizrohr möglich ist.
Verbranntes Gas, insbesondere Rauchgas, könnte in Gegenstrom zu frischem, zu verbrennendem Gas aus den Heizrohren herausgeführt werden. Durch diese Maßnahme wird die Temperatur verbrannten heißen Rauchgases effektiv zur Erwärmung des Heizrohrs und frisch zugeführten Gases genutzt. Darüber hinaus ist eine rasche Versorgung der Flamme mit Brennstoff möglich.
Die Temperaturverteilung in der Wirbelschicht und deren Fluidisierung könnten durch die Anordnung der Heizrohre im Reaktor eingestellt werden. Dabei ist denkbar, dass die Heizrohre in jeglicher Orientierung innerhalb des Reaktors angeordnet sind. Beispielsweise ist denkbar, dass die Heizrohre verschiedene Ebenen in der Wirbelschicht definieren. Auch dreieckige oder rechteckige Felder oder Rahmen, die durch die Heizrohre begrenzt werden, sind in jeglicher Orientierung denkbar. Durch eine geeignete geometrische Anordnung der Heizrohre kann vermieden werden, dass sich innerhalb des Reaktors Temperaturgradienten oder ungünstige Strömungen ausbilden. Insofern ist immer eine gleichmäßige Temperaturverteilung und geeignete Verwirbelung gewährleistet. Die Wirbelschicht könnte durch Zufuhr von Wasserdampf erzeugt bzw. fluidisiert werden. Die Verwendung von Wasserdampf bei allothermen Vergasungsverfahren ermöglicht, dass das erzeugte Gas stickstofffrei und teerarm ist. Darüber hinaus weist es eine geringe Staubfracht auf. Der Wasserdampf könnte durch Abwärme aus dem Verfahren erzeugt werden, wobei der Wasserdampf eine Temperatur zwischen 650° C und 670° C Grad Celsius aufweist. Hierdurch wird ein ökonomischer Prozess unter Verminderung von Fremdenergiezufuhr gewährleistet.
Der Wasserdampf könnte von unten in den Reaktor eingebracht werden. Diese Ausgestaltung des Verfahrens nutzt in effektiver Weise das Bestreben des Wasserdampfs, nach oben zu entweichen, so dass in strömungstechnisch und energetisch besonders günstiger Weise eine Wirbelschicht erzeugt wird.
Der Wasserdampf könnte durch Dampfdüsen in den Reaktor eingeblasen werden. Die Vorkehrung von Dampfdüsen ermöglicht eine Modifizierung der Wirbelschicht dahingehend, dass der Wasserdampf mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in die Wirbelschicht eingeblasen werden kann. Insofern sind verschiedene charakteristische Ausprägungen der Strömungscharakteristik der Wirbelschicht denkbar, die je nach Anwendungsfall sowie Reaktivität des zu vergasenden Materials eingestellt werden kann.
Die Wirbelschicht könnte durch Eindüsen von Wasserdampf unter Zugabe des zu vergasenden Materials in die Wirbelschicht erzeugt werden. Diese Maßnahme stellt sicher, dass das zu vergasende Material sofort verwirbelt und dadurch besonders schnell einem Wärmeaustausch unterworfen wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass die gewünschten Reaktionen besonders homogen und rasch ablaufen.
Im Reaktorraum über der Wirbelschicht, dem sogenannten „Freeboard" könnte ein Heizrohr zur Abstrahlung von Wärme eingebracht werden. Es könnte sich hierbei um ein Heizrohr mit Ummantelung handeln, wodurch das Heizrohr in besonders vorteilhafter Weise geschützt wird. Das Einbringen des Heizrohrs ermöglicht eine Einstellung der Wärmeverteilung zwischen Wirbelschicht und restlichem Reaktorraum, so dass sich im gesamten Reaktorraum kein unerwünschter Temperaturgradient bilden kann. Ganz im Gegenteil können beliebige Gradienten erzeugt werden, die es ermöglichen der Wirbelschicht ganz spezielle Strömungseigenschaften aufzuprägen.
Durch das Heizrohr könnte die Wärmeverteilung sowohl in der Wirbelschicht als auch im übrigen Reaktorraum eingestellt werden. Es ist denkbar, dass zwischen den einzelnen Heizrohren eine Rückkopplung besteht, die die Temperaturen der einzelnen Heizrohre nach einem vorgegebenen Algorithmus regelt. Hierbei ist vorteilhaft, dass eine Überhitzung der Wirbelschicht oder ähnliche unerwünschte Effekte durch einen eigendynamischen Prozess regel- und steuerbar sind. Darüberhinaus können durch geeignete Temperaturen unerwünschte Nachreaktionen sowohl in der Wirbelschicht als auch im wirbelschichtfreien Reaktorraum vermieden oder selektiv begrenzt werden.
In den Reaktorraum über der Wirbelschicht könnten definiert Feststoffteilchen eingetragen werden. Gerade feine Asche- und Koksteilchen haben aufgrund Ihrer sehr feinen Körnung eine hohe Oberfläche und können daher sehr gut Wärmestrahlung absorbieren. Das definierte Eintragen von Feststoffteilchen in den Expansionsraum lässt ganz spezielle Reaktionen zu, die unabhängig oder überlagert zu Reaktionen in der Wirbelschicht ablaufen können.
Die Feststoffteilchen könnten mit einer höheren Temperatur als die der Wirbelschicht beaufschlagt werden. Diese Maßnahme ermöglicht selektive Reaktionen, die in der Wirbelschicht aufgrund geringerer Temperatur nicht möglich sind. In vorteilhafter Weise können besonders reaktive Gasbestandteile behandelt werden und eventuell selektiv einer zügigen Nachbehandlung unterworfen werden.
Des Weiteren ist die obige Aufgabe im Hinblick auf ein Verfahren zur Erzeugung von Gas mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 gelöst. Danach ist ein Verfahren zur Erzeugung von Gas der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Wirbelschicht sich zumindest teilweise durch die Wirbelschicht hindurch erstreckende Heizrohre verwendet werden.
Um Wiederholungen zu vermeiden sei hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen des Verfahrens auf die Ausführungen bezüglich der Vorrichtung verwiesen. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Schnittansicht des Reaktors der Vorrichtung, in dem eine
Wirbelschicht erzeugt wird, und
Fig. 2 ein schematisches Diagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Reinigung von Gas, wobei eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung verwendet wird.
Fig. 1 zeigt in einer Schnittansicht den Reaktor 1 der Vorrichtung, in dem eine Wirbelschicht 2 erzeugt wird. Die Wirbelschicht 2 wird durch einzelne Heizrohre 3, die sich durch die Wirbelschicht 2 hindurch erstrecken, beheizt. Die Heizrohre 3 sind übereinander, horizontal und parallel zueinander in der Wirbelschicht 2 angeordnet und erstrecken sich durch die gesamte Wirbelschicht 2.
Die Heizrohre 3 werden durch eine im Heizrohr 3 brennende Flamme zur Abstrahlung von Wärme erhitzt. In die Heizrohre 3 wird Gas 4 eingeleitet, das durch eine Flamme verbrannt wird. Den Heizrohren wird außerdem Luft 5 zugeführt. Rauchgas 6 wird im Gegenstrom zu frischem Gas 4 aus den Heizrohren 3 herausgeführt.
Die Wirbelschicht 2 wird durch Zufuhr von Wasserdampf 7 fluidisiert. Der Wasserdampf 7 wird von unten in den Reaktor 1 eingebracht. Der Wasserdampf 7 wird durch Dampfdüsen 8 in den Reaktor 1 eingeblasen.
In die Wirbelschicht 2 wird unter Eindüsen von Wasserdampf 7 das zu vergasende Material 9 zugegeben. Das Material 9 wird im Reaktor 1 allotherm vergast, wobei Gas 10 erzeugt wird. Das erzeugte Gas 10 verlässt den Reaktor 1 an dessen oberen Ende über einen Auslass und kann weiterbehandelt werden.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei dem im Reaktorraum über der Wirbelschicht 2 ein Heizrohr 11 angeordnet ist. Die Wärmeverteilung sowohl in der Wirbelschicht 2 als auch im übrigen Reaktorraum wird durch das Heizrohr 11 eingestellt. Unerwünschte Nachreaktionen werden durch Wahl geeigneter Temperaturen vermieden. Feststoffe, die sich am Boden des Wirbelbetts ablagern, können optional durch getaktete Schieber entfernt werden.
In den Reaktorraum über der Wirbelschicht 2 werden definiert Feststoffteilchen, insbesondere Asche oder Koks, eingetragen. Die Feststoffteilchen absorbieren aufgrund ihrer großen Oberfläche Wärmestrahlung, wobei die Feststoffteilchen eine höhere Temperatur als die Wirbelschichttemperatur annehmen. Hierdurch wird die Umsetzung des Kohlenstoffs gesteigert, was zur Erhöhung des Wirkungsgrads der Vergasung führt.
Abschließend sei hervorgehoben, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die beanspruchte Lehre erörtern, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Erzeugung von Gas (10), insbesondere von wasserstoffreichem Synthesegas aus biogenem oder sonstigem kohlenstoffhaltigen Material (9), wobei das Material (9) in einem Reaktor (1) unter Erzeugung einer Wirbelschicht (2) allotherm vergast und die Wirbelschicht (2) beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bereich der Wirbelschicht (2) Heizrohre (3) zumindest teilweise durch die Wirbelschicht (2) hindurch erstrecken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Heizrohre (3) durch die gesamte Wirbelschicht hindurch erstrecken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) horizontal orientiert sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) vertikal orientiert sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) parallel zueinander orientiert sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) einen oder mehrere verschiedene Winkel mit der Horizontalen und/oder miteinander einschließen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) die Seiten eines Dreiecks oder Rechtecks bilden.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) sternförmig angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) in zueinander parallelen oder geneigten Ebenen angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) durch eine im Heizrohr (3) brennende Flamme zur Abstrahlung von Wärme erhitzbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) durch Verbrennen von Gas (4) erhitzbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass den Heizrohren (3) Luft (5) zuführbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Heizrohren (3) Gase im Gegenstrom führbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass verbranntes Gas (6), insbesondere Rauchgas, im Gegenstrom zu frischem, zu verbrennendem Gas aus den Heizrohren (3) herausführbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturverteilung in der Wirbelschicht (2) durch die Anordnung der Heizrohre (3) im Reaktor (1) einstellbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelschicht (2) durch Zufuhr von Wasserdampf (7) erzeugbar bzw. fluidisierbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf (7) von unten in den Reaktor (1) einbringbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf (7) durch Dampfdüsen (8) in den Reaktor (1) einblasbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelschicht (2) durch Eindüsen von Wasserdampf (7) unter Zugabe des zu vergasenden Materials (9) in die Wirbelschicht erzeugbar ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktorraum über der Wirbelschicht (2) ein Heizrohr (11) angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Heizrohr (11) die Wärmeverteilung sowohl in der Wirbelschicht (2) als auch im übrigen Reaktorraum einstellbar ist.
22. Verfahren zur Erzeugung von Gas (10), insbesondere von Wasserstoff reichem Synthesegas aus biogenem oder sonstigem kohlenstoffhaltigen Material (9), insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , wobei das Material (9) in einem Reaktor (1) unter Erzeugung einer Wirbelschicht (2) allotherm vergast und die Wirbelschicht (2) beheizt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass im Bereich der Wirbelschicht (2) sich zumindest teilweise durch die Wirbelschicht (2) hindurch erstreckende Heizrohre (3) verwendet werden.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) durch eine im Heizrohr (3) brennende Flamme zur Abstrahlung von Wärme erhitzt werden.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizrohre (3) durch Verbrennen von Gas (4) erhitzt werden.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass den Heizrohren (3) Luft (5) zugeführt wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass in den Heizrohren (3) Gase im Gegenstrom geführt werden.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass verbranntes Gas (6), insbesondere Rauchgas, im Gegenstrom zu frischem, zu verbrennendem Gas aus den Heizrohren (3) herausgeführt wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturverteilung in der Wirbelschicht (2) durch die Anordnung der Heizrohre (3) im Reaktor (1) eingestellt wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelschicht (2) durch Zufuhr von Wasserdampf (7) erzeugt bzw. fluidisiert wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf (7) von unten in den Reaktor (1) eingebracht wird.
31. Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf (7) durch Dampfdüsen (8) in den Reaktor (1) eingeblasen wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 29 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelschicht (2) durch Eindüsen von Wasserdampf (7) unter Zugabe des zu vergasenden Materials (9) in die Wirbelschicht erzeugt wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktorraum über der Wirbelschicht (2) ein Heizrohr (11) verwendet wird.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Heizrohr (11) die Wärmeverteilung sowohl in der Wirbelschicht (2) als auch im übrigen Reaktorraum eingestellt wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktorraum über der Wirbelschicht (2) definiert Feststoffteilchen eingetragen werden.
36. Verfahren nach Anspruch 35 dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffteil- chen mit einer höheren Temperatur als der Wirbelschichttemperatur beaufschlagt werden.
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