DE19536383A1

DE19536383A1 - Gasification of low value fuels

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Publication number: DE19536383A1
Application number: DE1995136383
Authority: DE
Original assignee: Noell Energie & Entsorgung
Current assignee: Noell KRC Energie und Umwelttechnik GmbH
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2015-09-30
Also published as: DE19536383C2

Abstract

Gasification of low value fuels to produce gases contg. carbon monoxide and hydrogen comprises pyrolysing the fuels with moving bed gasification using lumpy, low calorific fuel. The novelty is that moving bed gasification is carried out counter currently to a pyrolysis coke derived from a pyrolysis stack, which divides gasifying gas at the upper end of the shaft. A part is removed as the impellent gas and reused, another part flows over into the stack which heats and pyrolyses low calorific fuel. The part of the gasifying gas flowing into the stack is removed from the stack together with the volatile pyrolysis products as circulating gas, and reacted with oxidant contg. free oxygen in a reaction chamber by combustion and gasification. The reaction gas formed is recycled as gasification agent to the pyrolysis stack. An appts. for carrying out the process is also claimed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vergasung heizwertarmer Brennstoffe unter Erzeugung von kohlenmonoxid- und was serstoffhaltigen Gasen.The invention relates to a method and a device for gasification low calorific fuels to produce carbon monoxide and what hydrogen-containing gases.

Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo heizwertarmer Brennstoff vergast werden soll. Unter heizwertarmen Brennstoffen werden solche verstanden, die aufgrund hoher Wassergehalte und/oder anorganischer Anteile oder ho her Sauerstoffgehalte in der organischen Substanz in der Regel Heizwerte < 15 MJ/g aufweisen. Solche heizwertarmen Brennstoffe sind Biobrennstoffe wie Stroh, Holz, Gräser, Laub sowie speziell gezüchtete, für die energetische Nutzung vorgesehene Pflanzen, Abfallstoffe wie Hausmüll, Gewerbemüll, kommunaler sowie industrieller Klärschlamm; Reste aus der Aufbereitung von Industriegütern mit organischen Anteilen wie Kabel, Altauto und Elek tronikschrott; nicht stofflich verwertbare Reste aus Sammlungen wie DSD sowie Produktionsresten aus verschiedenen technologischen Verfahren be sonders der Recyclingwirtschaft, belastete Schwachgase, beispielsweise Deponie- und Klärgase sowie Feststoff/Öl- oder Wasser/Feststoff-Schlämme unterschiedlicher Herkunft.The invention is applicable everywhere where low-calorific gasification gas shall be. Low calorific fuels are understood as meaning due to high water contents and / or inorganic content or ho Oxygen contents in the organic substance are usually calorific values <15 MJ / g. Such low calorific fuels are biofuels such as straw, wood, grass, foliage as well as specially bred, for the energetic Use of intended plants, waste such as household waste, industrial waste, municipal and industrial sewage sludge; Remains from the treatment of manufactured goods with organic components such as cable, end-of-life car and electr tronikschrott; non-recyclable residues from collections such as DSD as well as production residues from various technological processes especially the recycling industry, polluted weak gases, for example Landfill and sewage gases and solid / oil or water / solid sludge different origin.

Die Verwertung dieser genannten Brennstoffe wird erschwert durch ihre he terogene Zusammensetzung und gegebenenfalls hohe Konzentrationen an anorganischen und organischen toxischen Stoffen wie Schwermetalle, Di oxine und Furane, chlororganische Verbindungen sowie zyklische Kohlen wasserstoffe.The utilization of these fuels is hampered by their he terogeneous composition and optionally high concentrations inorganic and organic toxic substances such as heavy metals, di oxine and furans, organochlorine compounds and cyclic carbon hydrogens.

Es ist bekannt, heizwertarme Brennstoffe zur Erzeugung brennbarer Gase durch Vergasung mit Luft oder technischem Sauerstoff einzusetzen. Diese Gase lassen sich energetisch in Gasmotoren oder Gasturbinen zur Erzeu gung von Elektroenergie oder von Dampf durch Verbrennung in Kesseln sowie stofflich als Synthesegas, beispielsweise für die Herstellung von Methanol, nutzen. Die Vergasung kann bekanntermaßen in der Wirbel schicht, siehe "Thermische Restabfallbehandlung mittels Wirbelschichtver gasung", 67. Abfalltechnisches Kolloqium der Universität Stuttgart, im Fest bett nach DE 41 25 521 C1 oder im Flugstrom nach DE 42 38 934.8-24 er folgen.It is known low-calorific fuels for the production of combustible gases to be used by gasification with air or technical oxygen. These Gases can be energetically produced in gas engines or gas turbines supply of electricity or steam by combustion in boilers as well as material as synthesis gas, for example for the production of Methanol, use. The gasification can be known in the vortex layer, see "Thermal residual waste treatment by means of fluidized bed ver gassing ", 67th Waste Technology Colloqium of the University of Stuttgart, in the festival Bed according to DE 41 25 521 C1 or in flight to DE 42 38 934.8-24 er consequences.

Bei der Wirbelschichtvergasung fallen die mineralischen Bestandteile der Einsatzstoffe als pulverförmige Asche an, die toxische Schwermetallverbin dungen enthält und einem Nachbehandlungsprozeß, beispielsweise einer nachträglichen Verglasung, mit gesonderter Erfassung flüchtiger, toxischer Schwermetalle unterworfen werden muß. Um die gesetzlich vorgeschriebe nen maximalen Kohlenstoffgehalte in der Asche und damit den erforderli chen Kohlenstoffumsatz während der Vergasung zu sichern, sind besondere technologische Maßnahmen wie innere oder äußere Kreislaufführung des Vergasungsgutes erforderlich. Bei niedrigen Ascheschmelzpunkten müssen die Vergasungstemperaturen entsprechend niedrig gehalten werden, was wiederum den Kohlenstoffumsatz erschwert. Sind weiterhin höhere Alkalige halte im Einsatzgut vorhanden, beispielsweise bei Biobrennstoffen, aber auch bei Hausmüll und Klärschlamm, so besteht die Gefahr eutektischer Schmelzen mit dem Wirbelbettgut, was wiederum niedrigere Verga sungstemperaturen erfordert.In fluidized bed gasification, the mineral components of the Starting materials as powdered ash, the toxic heavy metal compound containing a post-treatment process, such as a subsequent glazing, with separate detection of volatile, toxic Heavy metals must be subjected. To the law prescribed maximum carbon content in the ash and thus the required Ensuring carbon sequestration during gasification are special Technological measures such as internal or external circulation of the Gasification required. At low ash melting points need the gasification temperatures are kept correspondingly low, which again makes the carbon turnover difficult. Are still higher alkalis Keep in the crop, for example, biofuels, but even with household waste and sewage sludge, there is a danger of eutectic Melting with the fluid bed material, which in turn lower Verga Sung temperatures required.

Es sind weiter Vergasungsverfahren für stückige oder grobkörnige Brenn stoffe bekannt, die nach dem Festbett- beziehungsweise Wanderbettprinzip arbeiten, zum Beispiel nach DE 41 25 521 C1. Das nach solchen Verfahren erzeugte Gas ist jedoch mit einem mehr oder weniger großen Anteil an kon densierbaren, höheren Kohlenwasserstoffen beladen, die im Zuge der Gas aufbereitung als staubhaltiger Teer abgeschieden werden, dessen Verwer tung aufgrund seiner Bestandteile problematisch ist. Außerdem fällt ein wäßriges Kondensat an, das mit erheblichem technischen Aufwand aufberei tet werden muß. In DE 41 25 521 C1 wird deshalb vorgeschlagen, dieses in der Festbettvergasung entstehende, staub- und kohlenwasserstoffhaltige Gas ohne Zwischenkühlung oder Kondensation einer sekundären Flug stromstufe zur Nachvergasung zuzuführen. Hierbei wirken sich der hohe technische Aufwand sowie die erheblichen Energieverluste nachteilig aus. Ähnliches gilt für weitere Kombinationen von Vergasungsverfahren wie bei spielsweise nach DE 44 35 349.9-24 die Verbindung von Wirbelschicht und Flugstrom.There are also gasification processes for lumpy or coarse-grained firing known substances, according to the fixed bed or moving bed principle work, for example according to DE 41 25 521 C1. That after such procedures produced gas is, however, with a more or less large share of kon densable, higher hydrocarbons loaded in the course of gas be deposited as dusty tar, the Verwer tion is problematic because of its constituents. It also comes in aqueous condensate, which aufberei with considerable technical effort must be. In DE 41 25 521 C1 is therefore proposed in this the fixed-bed gasification resulting, dust and hydrocarbon-containing Gas without intercooling or condensation of a secondary flight supply power stage for re-gasification. This will affect the high technical effort and the considerable energy losses disadvantageous. The same applies to other combinations of gasification processes such as For example, according to DE 44 35 349.9-24 the compound of fluidized bed and Entrained flow.

In der Technik der Gaserzeugung ist die Vergasung von Brennstoffen, die sich in einem fließfähigen Zustand befinden oder in diesen Zustand überführt werden können, durch partielle Oxydation im Flugstrom bekannt. Dabei wird der Brennstoff mit Sauerstoff in Form einer Flammenreaktion, vielfach auch unter erhöhtem Druck, in ein kohlenmonoxid- und wasserstoffreiches Gas umgewandelt. Es ist vorgeschlagen worden, für die Gaserzeugung durch Partialoxidation auch kohlenstoffhaltige beziehungsweise brennbare Rück stände mit einem zusätzlichen Brennstoff heranzuziehen, soweit sie in einem fließfähigen Zustand vorliegen beziehungsweise in diesen gebracht werden können. Beispiele dafür geben DE 28 31 208 und DE 38 20 013.In the technology of gas production is the gasification of fuels, the are in a flowable state or transferred to this state can be known by partial oxidation in the airstream. It will the fuel with oxygen in the form of a flame reaction, often also under elevated pressure, into a carbon monoxide and hydrogen-rich gas transformed. It has been suggested for gas generation Partial oxidation also carbonaceous or combustible rear with additional fuel, as far as they are concerned be flowable state or brought into this can. Examples are DE 28 31 208 and DE 38 20 013.

Zur Überführung heterogen zusammengesetzter Einsatzstoffe in ein fließfä higes Gut wird schließlich die Kombination von einer Pyrolyse- mit einer Flugstromvergasungsstufe nach DE 42 38 934.8-24 genannt, wobei der Pyrolysestufe die Aufgabe zukommt, durch Erzeugung eines Pyrolysekokses und eines Pyrolysegases aufbereitbare und der Flugstromvergasungsstufe zuführbare Produkte zu erzeugen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Technolo gie ist, daß die mineralischen Bestandteile in eine schmelzflüssige Schlacke überführt werden, die nach Kühlung als glasartiges Granulat anfällt und kei ner Nachbehandlung bedarf. Vorteilhaft ist weiterhin, daß ein von Kohlen wasserstoffen freies Rohsynthesegas entsteht, dessen Reinigung nach kon ventionellen, in der Synthesegastechnik üblichen Methoden aufbereitet wer den kann. Als Nachteil erweist sich hier der hohe apparative Aufwand.For the transfer of heterogeneous composite feedstocks in a Fließfä Finally, the combination of a pyrolysis and a Entrainment gasification stage according to DE 42 38 934.8-24 mentioned, wherein the Pyrolysis stage is the task, by generating a pyrolysis coke and a pyrolysis gas recoverable and the fly ash gasification stage to produce deliverable products. A significant advantage of this technolo gie is that the mineral constituents in a molten slag be transferred, which is obtained after cooling as glassy granules and kei After-treatment is required. It is also advantageous that one of coals Hydrogen-free raw synthesis gas is produced, whose purification according to kon conventional methods used in synthesis gas technology that can. The disadvantage here proves to be the high expenditure on equipment.

In DE 41 09 063 A1 wird zur Überwindung vorgenannter Nachteile die Kom bination einer Gleichstromvergasung im Festbett mit einer Flugstromverga sung beschrieben. Hierbei treten besonders bei der Vergasung mit Sauer stoff sicherheitstechnische Bedenken bei der Durchströmung der Schüttgut säule mit Sauerstoff auf, was mit zusätzlichen Maßnahmen zu beheben ist.In DE 41 09 063 A1 to overcome the aforementioned disadvantages Kom Combination of a DC gasification in a fixed bed with a Flugstromverga described solution. This occurs especially in the gasification with acid material safety concerns in the flow of bulk material column with oxygen, which can be remedied with additional measures.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine Kombination von an sich bekannten Verfahrensprinzipien der Vergasungstechnik ein Verfahren und eine Vorrichtung zur umweltfreundlichen Verwertung niedrigkalorischer Brennstoffe, die mit toxischen Komponenten belastet sein können, zu schaffen, das gleichzeitig heterogen zusammengesetzte stückige und fließ fähige Materialien zu verarbeiten gestattet, ein kohlenmonoxid- und wasser stoffreiches Gas frei von kondensierbaren Pyrolyseprodukten erzeugt, ohne weitere Nachbehandlungsstufen einen verwertbaren oder einfach zu depo nierenden festen Rückstand liefert, toxische Belastungen der Umwelt aus schließt und den Aufbereitungsaufwand für die zu verwertenden Stoffe ver mindert.The invention is based on the object by a combination of known process principles of gasification technology a method and a device for the environmentally friendly utilization of low calorie Fuels that may be contaminated with toxic components, too create, at the same time heterogeneous composite lumpy and flowing capable of processing capable materials, a carbon monoxide and water rich gas produced free of condensable pyrolysis, without further treatment steps a recyclable or easy to depo solid residue provides toxic pollution to the environment closes and verifies the processing effort for the substances to be recycled ver decreases.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des 1. und 13. Patentanspruches gelöst.This object is achieved by the features of the 1st and 13th claims solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen darin, daß mit der erfin dungsgemäßen Kombination von Spülgaspyrolyse und Wanderbettverga sung heterogen zusammengesetzte stückige Einsatzstoffe mit geringstem Aufbereitungsaufwand direkt verwertet werden können. Damit wird vor allem der Aufbereitungsaufwand für die zu verwertenden Stoffe vermindert. Spül gaspyrolyse und Vergasungsstufe sind als Wanderbett gestaltet. Der zuge führte stückige Brennstoff wird dabei im Oberteil des Wanderbettes im Pyro lyseschacht durch entgegenströmendes Vergasungsgas von Umge bungstemperatur auf 600-1000 Grad Celsius aufgeheizt und dabei der Py rolyse unterzogen. Der als Aufheizmedium verwendete Teil des Verga sungsgases wird gemeinsam mit den entbundenen flüchtigen Pyrolysepro dukten als Kreislaufgas mit 200-500 Grad Celsius aus dem Pyrolyse schacht abgezogen und einem Reaktionsraum am unteren Ende des Wan derbettes gemeinsam mit Sauerstoff und/oder Luft zugeführt. Die Zuführein richtung kann beispielsweise als Injektionsbrenner ausgeführt sein. Auch besteht die Möglichkeit, die Absaugung des Kreislaufgases aus dem Pyroly seschacht mittels eines Gebläses vorzunehmen. Zusätzlich zum Kreislauf gas können dem Reaktionsraum fließfähige flüssige, gasförmige oder feste Brennstoffe, aber auch andere zu entsorgende fließfähige Güter zugeführt und simultan mit verwertet werden. Das Verhältnis von Sauerstoff und/oder Luft zu den Einsatzstoffen wird so gewählt, daß im Reaktionsraum Tempera turen auftreten, die ein Aufschmelzen und Abfließen der aus den anorgani schen Bestandteilen der Einsatzstoffe entstehenden flüssigen Schlacke ge währleisten. Bei üblichen Zusammensetzungen von Hausmüll und Klär schlamm sind das beispielsweise Temperaturen zwischen 1200-1500 Grad Celsius. Weiterhin ist das Verhältnis von Sauerstoff und/oder Luft zu den Einsatzstoffen so zu wählen, daß im aus dem Reaktionsraum in den Verga sungsschacht überströmenden Reaktionsgas der Sauerstoffgehalt die untere Zündgrenze des in der Vergasungszone entstehenden Rohsynthesegases unterschreitet. Dies wird bei einem Sauerstoffgehalt < 5 Vol-% immer ge währleistet. Dies ist insofern bedeutsam, als bei unregelmäßiger Durchströ mung des Wanderbettes infolge heterogener Schüttung auch bei Durchbruch des Reaktionsgases die Bildung explosibler Gemische ausgeschlossen ist.The achievable with the invention advantages are that with the inventions According to the invention combination of purge gas pyrolysis and Wanderbettverga heterogeneous composite particulate feedstocks with the lowest possible content Reprocessing effort can be recycled directly. This is especially important the processing effort for the substances to be recycled is reduced. purge gas pyrolysis and gasification stage are designed as a moving bed. The added Lumped fuel is carried in the top of the moving bed in the pyro Lyseschacht by reverse gasification gas from Umge Heating temperature heated to 600-1000 degrees Celsius and the Py subjected to hydrolysis. The part of Verga used as the heating medium gas is used together with the released volatile pyrolysis pro ducked as cycle gas with 200-500 degrees Celsius from the pyrolysis bay and a reaction space at the bottom of the Wan derbettes supplied together with oxygen and / or air. The feeder direction can be performed for example as an injection burner. Also there is the possibility of the extraction of the recycle gas from the pyroly seschacht make by means of a blower. In addition to the cycle Gas can the reaction space flowable liquid, gaseous or solid Fuels, but also other to be disposed flowable goods fed and be recycled simultaneously. The ratio of oxygen and / or Air to the starting materials is chosen so that in the reaction chamber tempera occur, which is a melting and drainage of the inorganic rule constituents of the starting materials resulting liquid slag ge währleisten. In conventional compositions of household waste and Klär for example, temperatures are between 1200-1500 degrees Celsius. Furthermore, the ratio of oxygen and / or air to the Select starting materials so that in from the reaction space in the Verga reaction gas flowing over the reaction gas, the oxygen content of the lower Ignition limit of the resulting in the gasification crude synthesis gas below. This is always ge at an oxygen content <5% by volume guaranteed. This is significant in that when irregular Durchströ mung of the moving bed as a result of heterogeneous bed also at breakthrough the reaction gas is excluded the formation of explosive mixtures.

Das 1200-1650 Grad Celsius heiße Reaktionsgas, das erhebliche Mengen an Kohlendioxid und Wasserdampf sowie freien Sauerstoff bis maximal 5 Vol.-% enthält, tritt in den Vergasungsschacht ein und reagiert im Gegen strom mit dem aus dem Pyrolyseschacht sich nach unten bewegenden Pyro lysekoks zu hauptsächlich aus CO, H₂, und H₂O bestehendem Vergasungs gas. Ein Teil des Vergasungsgases wird abgezogen und nach entsprechen der Aufbereitung der Verwertung zugeführt, der restliche Teil tritt wie be schrieben über den Vergasungsschacht liegenden Pyrolyseschacht ein.The 1200-1650 degrees Celsius hot reaction gas, the significant amounts of carbon dioxide and water vapor as well as free oxygen up to a maximum of 5% by volume contains, enters the gasification shaft and reacts in the counter current with the pyrolyzer moving down from the pyro lysekoks to mainly from CO, H₂, and H₂O existing gasification gas. Part of the gasification gas is withdrawn and correspond to the processing of the recycling supplied, the rest part occurs as be inscribed over the gasification shaft pyrolysis shaft.

Durch die hohen Temperaturen im Reaktionsraum und im Vergasungs schacht wird erreicht, daß Pyrolyseprodukte und toxische organische Stoffe vollständig zerstört werden. Das gilt auch für chlororganische Biphenyle, Di oxine und Furane. Der Chlorgehalt wird dabei in Chlorwasserstoff überführt. Die stark reduzierende Atmosphäre verhindert, daß sich bei der Abkühlung des für die Verwertung abgezogenen Vergasungsgases Dioxine und Furane neu bilden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die vollständige Überführung der mineralischen Bestandteile der Einsatzstoffe in schmelzflüssige Schlacke, die in einer nachgeschalteten Granuliereinrichtung zu glasartigem Granu lat erstarrt. Wie bei anderen Vergasungsverfahren bleibt der Vorteil erhalten, daß die Schwefelverbindungen der zu verwertenden Stoffe zum überwie genden Teil in Schwefelwasserstoff mit einem kleinen Anteil von Kohlenoxid sulfid umgewandelt werden. Bei den genannten Vergasungstemperaturen flüchtige Schwermetalle, die nicht in die Schlacke eingebunden werden, fal len als praktisch unlösliche Sulfide an und können als Schwermetallschlamm aus dem Wasser abgetrennt werden, mit dem das Vergasungsgas nach ei ner Kühlstufe gewaschen wird. Due to the high temperatures in the reaction chamber and in the gasification shaft is achieved that pyrolysis products and toxic organic substances completely destroyed. This also applies to chloroorganic biphenyls, di oxine and furans. The chlorine content is thereby converted into hydrogen chloride. The strongly reducing atmosphere prevents it from cooling down the gasification gas dioxins and furans withdrawn for recovery make new. Another key advantage is the complete transfer the mineral constituents of the feedstocks in molten slag, in a downstream Granuliereinrichtung to glassy Granu lat frozen. As with other gasification processes, the advantage remains that the sulfur compounds of the substances to be recycled for the most part part in hydrogen sulfide with a small amount of carbon monoxide sulfide are converted. At the mentioned gasification temperatures volatile heavy metals that are not incorporated into the slag, fal len as practically insoluble sulfides and can be as heavy metal sludge be separated from the water with which the gasification gas after egg ner cooling stage is washed.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens enthalten die nachfolgenden Un teransprüche. So ermöglicht die Ausführung nach Anspruch 2 eine Erweite rung der Palette der Einsatzstoffe, was durch das zusätzliche Einbringen höherkaloriger Brennstoffe nach Anspruch 9 erhärtet wird. Um schwer ver wertbare Reststoffe des Verfahrens zu vermeiden, ist eine Rückführung der bei der Aufbereitung des als Nutzgas abgeführten Teiles des Vergasungsga ses anfallenden festen, flüssigen und gasförmigen Reststoffe sinnvoll, was in Anspruch 10 festgehalten ist.Further embodiments of the method include the following Un subclaims. Thus, the embodiment according to claim 2 allows an expansion tion of the range of starting materials, resulting from the additional introduction higher-calorific fuels is substantiated according to claim 9. To ver To avoid recyclable residues of the process is a return of the in the preparation of the discharged as the useful gas part of Vergasungsga ses incurred solid, liquid and gaseous residues useful in what Claim 10 is held.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine einfache Inbe triebnahme aus, die Aufheizung kann mit Öl oder Gas über einen am Reak tionsraum angebrachten Zünd- und Pilotbrenner geschehen. Dies ist in den Unteransprüchen 3 und 18 formuliert. Die Ausführungen nach Anspruch 4, 6, 8, 11 erlauben einen höheren Freiheitsgrad bei der wärmetechnischen Ab stimmung zwischen Reaktionsraum sowie am Vergasungsschacht und dem Pyrolyseschacht. In Abhängigkeit des Aschegehaltes, der Aschezusammen setzung sowie ihres Erweichungs- und Schmelzverhaltens kann es vorteil haft sein, die Asche als flüssige Schmelze oder in fester Form auszutragen. Die Ansprüche 5 und 7 dokumentieren diesen Spielraum. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Einsatzstoffe sowie der Verwertung des Verga sungsgases kann es zweckmäßig sein, den Prozeß drucklos oder bei höhe rem Druck nach Anspruch 12 zu betreiben. Die Ansprüche 13 bis 18 umfas sen Vorrichtungen, die die Technologie präzisieren.The inventive method is characterized by a simple Inbe Starting operation, the heating can be done with oil or gas on one at the Reak tion space mounted ignition and pilot burner happen. This is in the Subclaims 3 and 18 formulated. The embodiments according to claim 4, 6, 8, 11 allow a higher degree of freedom in the thermal engineering Ab mood between the reaction chamber and the gasification shaft and the Pyrolyseschacht. Depending on the ash content, the ash together tion and their softening and melting behavior, it may be advantageous be responsible for discharging the ash as a liquid melt or in solid form. Claims 5 and 7 document this latitude. Dependent on of the properties of the starting materials and the utilization of Verga tion gas, it may be appropriate to the process without pressure or at height to operate rem printing according to claim 12. Claims 13 to 18 include devices that specify the technology.

Im folgenden wird die Erfindung an einer zeichnerischen und vereinfachten Darstellung und drei Ausführungsspeispielen erläutert.In the following the invention is based on a graphic and simplified Representation and three Ausführungsspeispielen explained.

Die Fig. 1 zeigt einen Vergasungsreaktor, bestehend aus einem Pyrolyse schacht 9 mit anschließendem Vergasungsschacht 5, der in einen Reakti onsraum 2 mündet. Ein stückiger, heterogen zusammengesetzter Einsatz stoff wird über die Brennstoffzuführung 13, die in Abhängigkeit vom Verfah rensdruck durch ein Zellenrad, eine Klappe oder eine Schleuse verschlossen werden kann, dem Pyrolyseschacht 9 aufgegeben und gleitet allmählich als Wanderbett nach unten. Durch 800-1200 Grad Celsius heißes Verga sungsgas aus dem Vergasungsschacht 5, das im Gegenstrom zum abwärts gleitenden Wanderbett nach oben steigt, wird das Einsatzgut aufgeheizt und pyrolysiert. Das aufsteigende Vergasungsgas verläßt gemeinsam mit den bei der Aufheizung und Pyroylse des Einsatzgutes entbundenen Gasen und Dämpfen als Kreislaufgas 6 mit Temperaturen von 400-600 Grad Celsius den Pyrolyseschacht 9 und wird über den Vergasungsbrenner 1 gemeinsam mit Sauerstoff und/oder Luft dem Reaktionsraum 2 zugeführt. Die Überwin dung des Druckgefälles zwischen dem Austritt des Kreislaufgases aus dem Pyrolyseschacht 9 und dem bei höherem Druck betriebenen Reaktionsraum 2 geschieht mittels eines herkömmlichen Kreislaufgebläses oder der Gestal tung des Vergasungsbrenners 1 als Injektionsbrenner. Fig. 1 shows a gasification reactor, consisting of a pyrolysis shaft 9 with subsequent gasification shaft 5 , the onsraum 2 opens into a reactivated. A lumpy, heterogeneously composite use material is fed via the fuel supply 13 , the rensdruck depending on the procedural by a cellular wheel, a flap or a lock can be closed, the pyrolysis shaft 9 abandoned and gradually slides as a moving bed down. By 800-1200 degrees Celsius hot Verga sungsgas from the gasification shaft 5 , which rises in countercurrent to the downward moving moving bed up, the crop is heated and pyrolyzed. The ascending gasification gas leaves together with the debonded during the heating and Pyroylse the feedstock gases and vapors as a recycle gas 6 at temperatures of 400-600 degrees Celsius to Pyrolyseschacht 9 and is supplied through the combustor 1 together with oxygen and / or air to the reaction space. 2 The Überwin tion of the pressure gradient between the outlet of the cycle gas from the pyrolysis shaft 9 and operated at a higher pressure reaction chamber 2 is done by means of a conventional circulation blower or the Gestal tion of the gasification burner 1 as an injection burner.

Zusätzlich zum Kreislaufgas können dem Reaktionsraum 2 fließfähige weite re Einsatzstoffe 8 wie Flüssigkeiten, Schlämme oder Gase zugeführt werden. Im Reaktionsraum 2 vollziehen sich zwischen dem Kreislaufgas 6, den weite ren Einsatzstoffen 8 und dem zugeführten Oxidationsmittel Sauerstoff und/oder Luft Verbrennungs- und Vergasungsreaktionen mit exothermer Bi lanz, wobei Temperaturen erreicht werden, die über der Schmelztemperatur der anorganischen Bestandteile liegen, so daß diese im flüssigen Zustand über die Schlackeablaufvorrichtung 7 abgeführt und beispielsweise in einem Wasserbad abgekühlt und granuliert werden. In Abhängigkeit vom Verfah rensdruck kann die Abführung des Granulates über eine Druckschleuse ge schehen.In addition to the circulating gas, the reaction space 2 can be supplied with flowable wide re starting materials 8 such as liquids, sludges or gases. In the reaction space 2 take place between the recycle gas 6 , the ren wide input materials 8 and the supplied oxidant oxygen and / or air combustion and gasification reactions with exothermic Bi lance, with temperatures are reached which are above the melting temperature of the inorganic components, so that these be discharged in the liquid state via the slag outlet device 7 and, for example, cooled in a water bath and granulated. Depending on the procedural pressure, the removal of the granulate can take place via a pressure lock.

Die Mengenverhältnisse zwischen Kreislaufgas 6 und zusätzlichem fließfähi gen Einsatzstoff 8 zum Oxidationsmittel Sauerstoff und/oder Luft sind so gestaltet, daß der freie Sauerstoffgehalt des aus der Reaktionskammer in den Vergasungsschacht 5 übertretenden Gases 5 Vol-% nicht überschreitet.The proportions between circulating gas 6 and additional Fließfähi conditions feed 8 to the oxidant oxygen and / or air are designed so that the free oxygen content of the gas from the reaction chamber into the gasification duct 5 gas does not exceed 5% by volume.

Zur Inbetriebsetzung des Verfahrens wird der Reaktionsraum 2 durch Zufüh rung von Fremdgas oder Gas eigener Produktion 4 aus einem Speicher mit Sauerstoff und/oder Luft über den Zünd- und Pilotbrenner 12 auf die für die Vergasung im Vergasungsschacht 5 notwendigen Temperaturen aufgeheizt. Das 1200-1500 Grad Celsius heiße Verfahrens- und Vergasungsgas mit hohen Anteilen an Kohlendioxid und Wasserdampf tritt im Gegenstrom zum Wanderbett als Reaktionsgas/Vergasungsmittel in den Vergasungsschacht 5 ein, wo mit dem aus dem Pyrolyseschacht 9 nach unten gleitenden Pyrolyse koks exotherme und endotherme Vergasungsreaktionen stattfinden. Das dabei entstehende, von kondensierbaren Kohlenwasserstoffen freie, haupt sächlich als Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Kohlendioxid bestehende Ver gasungsgas verläßt zu einem Teil den Vergasungsschacht mit Temperaturen von 800-1200 Grad Celsius über 10 und wird nach Kühlung und Reinigung der Verwertung zugeführt. Ein weiterer Teil des Vergasungsgases gelangt im Gegenstrom zum über 13 aufgegebenen Einsatzgut in den Pyrolyseschacht 9, wobei das Einsatzgut einer Spülgaspyrolyse unterzogen wird. Das Verga sungsgas und die flüchtigen Pyrolyseprodukte werden als Kreislaufgas 6 wie beschrieben der Brennkammer 2 zugeführt.To start up the process, the reaction chamber 2 is heated by Zufüh tion of foreign gas or gas own production 4 from a memory with oxygen and / or air through the ignition and pilot burner 12 to the necessary for the gasification in the gasification shaft 5 temperatures. The 1200-1500 degrees Celsius hot process and gasification gas with high levels of carbon dioxide and water vapor occurs in countercurrent to the moving bed as a reaction gas / gasification in the gasification shaft 5 , where coke exothermic and endothermic gasification reactions take place with the sliding out of the pyrolysis shaft 9 down pyrolysis coke , The resulting, of condensable hydrocarbons free, mainly neuter as carbon monoxide, hydrogen and carbon dioxide existing Ver gassing gas leaves part of the gasification pit with temperatures of 800-1200 degrees Celsius above 10 and is supplied to the cooling and cleaning of the recovery. Another part of the gasification gas passes in countercurrent to 13 abandoned input material in the pyrolysis shaft 9 , wherein the feed is subjected to purge gas pyrolysis. The Verga sungsgas and the volatile pyrolysis products are fed as recycle gas 6 as described the combustion chamber 2 .

Ein zweites Ausführungsbeispiel soll die Verhältnisse bei der Vergasung von Hausmüll mit Sauerstoff zeigen. Der Hausmüll mit einem Wassergehalt von 23 Ma-%, einem Aschegehalt von 26 Ma-% und einem Heizwert von 9,9 MJ/kg wird mit Umgebungstemperatur von 20 Grad Celsius dem Pyrolyse schacht 9 zugeführt und durch aus dem Vergasungsschacht 5 zuströmenden Vergasungsgas in einer Menge von 2300 m³_N/Mg Müll auf 800 Grad Celsius aufgeheizt und dabei pyrolysiert. Das Kreislaufgas wird mit 200 Grad Celsius über 6 abgezogen und im Reaktionsraum 2 durch Zugabe von 230 m³_N/Mg Müll durch Verbrennungs- und Vergasungsreaktionen umgesetzt und mit Temperaturen von 1400 Grad Celsius dem Vergasungsschacht 5 zugeführt. Durch Vergasung des aus dem Pyrolyseschacht 9 in den Vergasungs schacht 5 übertretenden Pyrolysekoks entsteht Vergasungsgas, das zum einen Teil über 10 abgezogen und der Reinigung zugeführt wird und zum anderen Teil in einer Menge von 2300 m³_N/Mg Müll in den Pyrolyseschacht 9 gelangt. Der über 10 abgezogene nutzbare Teil des Vergasungsgases in einer Menge von 840 m³_Ntr/Mg Müll hat dabei folgende Zusammensetzung:A second embodiment is intended to show the conditions in the gasification of household waste with oxygen. The household waste with a water content of 23% by mass, an ash content of 26% by mass and a calorific value of 9.9 MJ / kg is fed to the pyrolysis shaft 9 with an ambient temperature of 20 degrees Celsius and fed through from the gasification shaft 5 gasification gas in a Quantity of 2300 m³ _N / Mg waste heated to 800 degrees Celsius and thereby pyrolyzed. The cycle gas is withdrawn at 200 degrees Celsius above 6 and reacted in the reaction chamber 2 by addition of 230 m³ _N / Mg waste by incineration and gasification reactions and fed to the gasification shaft 5 at temperatures of 1400 degrees Celsius. Gasification of the out of the pyrolysis shaft 9 in the gasification shaft 5 pyrolysis coke gas produced, which is deducted for a part over 10 and the cleaning is supplied and the other part in an amount of 2300 m³ _N / Mg waste in the pyrolysis shaft 9 passes. The deducted over 10 usable part of the gasification gas in an amount of 840 m³ _N tr / Mg waste has the following composition:

H₂H₂ 42,4 Vol.-%42.4% by volume COCO 30,2 Vol.-%30.2% by volume CO₂CO₂ 25,9 Vol.-%25.9% by volume N₂N₂ 1,1 Vol.-%1.1% by volume H₂S + COSH₂S + COS 0,3 Vol.-%0.3% by volume HClHCl 0,1 Vol.-% 0.1% by volume 100,0 Vol.-%100.0% by volume

Ein drittes Ausführungsbeispiel zeigt die Verhältnisse bei der Vergasung von Stroh mit Luft. Das Stroh, mit einem Heizwert von 13 MJ/kg, wird in gleicher Weise zugeführt wie beschrieben. Als Vergasungsmittel wird 400 Grad Cel sius vorgewärmte Luft gemeinsam mit dem Kreislaufgas dem Reaktionsraum 2 zugeführt, wobei ein Reaktionsgas mit einer Temperatur von 1520 Grad Celsius entsteht. Der aus der Strohpyrolyse resultierende Koks tritt mit 800 Grad Celsius aus dem Pyrolyseschacht 9 in den Vergasungsschacht 5 ein. Die Kreislaufgasmenge 6 beträgt 2100 m³_N/Mg Stroh. Aus dem Vergasungs schacht 5 wird über 10 eine Vergasungsgasmenge von 2240 m³_Ntr/Mg Stroh der Verwertung zugeführt. Die Gaszusammensetzung beträgt:A third embodiment shows the conditions in the gasification of straw with air. The straw, with a heating value of 13 MJ / kg, is fed in the same way as described. As a gasifying agent 400 degrees Cel sius preheated air is supplied to the reaction space 2 together with the cycle gas, wherein a reaction gas is formed at a temperature of 1520 degrees Celsius. The resultant from the straw pyrolysis coke occurs at 800 degrees Celsius from the Pyrolyseschacht 9 into the gasification shaft. 5 The circulating gas quantity 6 is 2100 m 3 _N / Mg straw. From the gasification shaft 5 , a gasification gas quantity of 2240 m 3 _N tr / Mg straw is supplied to the recovery over 10. The gas composition is:

H₂H₂ 21,5 Vol.-%21.5% by volume COCO 19,7 Vol.-%19.7 vol.% CO₂CO₂ 11,9 Vol.-%11.9 vol.% N₂N₂ 46,8 Vol.-%46.8% by volume H₂S-COSH₂S-COS 0,3 Vol.-% 0.3% by volume 99,9 Vol.-%99.9% by volume

Die dem Reaktionsraum zugeführte Luftmenge beträgt 1350 m³_N/Mg Stroh. Sie wurde durch Wärmetausch auf 400 Grad Celsius vorgewärmt.The amount of air supplied to the reaction space is 1350 m 3 _N / Mg straw. It was preheated by heat exchange to 400 degrees Celsius.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 Vergasungsbrenner
2 Reaktionsraum
3 Schlackebad
4 Gas zum Pilotbrenner
5 Vergasungsschacht
6 Kreislaufgas
7 Schlackeablaufvorrichtung
8 Einsatzstoffe
9 Pyrolyseschacht
10 Vergasungsgas
11 Membranwand
12 Zünd- und Pilotbrenner
13 Brennstoffzuführung
14 Gefäßwandung
15 Schlacke zur Granulierung 1 gasification burner
2 reaction space
3 slag bath
4 gas to pilot burner
5 gasification shaft
6 cycle gas
7 slag drain device
8 starting materials
9 pyrolysis shaft
10 gasification gas
11 membrane wall
12 ignition and pilot burners
13 fuel supply
14 vessel wall
15 slag for granulation

Claims

1. A process for the gasification of low-calorific fuels, under He generation of carbon monoxide and hydrogen-containing gases, which are understood under low-calorific fuels such high water contents and / or inorganic content or high oxygen contents in the organic matter, such as biofuels straw, Wood, grass, leaves and specially bred plants intended for energy use, waste such as household waste, commercial garbage, municipal and industrial sewage sludge, residues from the processing of used industrial goods with organic components such as cables, old cars and electronic scrap, non-recyclable residues Collections such as DSD and production residues from various technological processes, especially the recycling industry, polluted lean gases such as landfill and sewage gases and solid / oil or solid / water sludge of different origin by combining a purge gas pyrolysis with a moving bed Tvergasung, using lumpy, niederkalorigen fuel, characterized in that the moving bed gasification in a gasification bay is carried out in countercurrent to a abgeige from a pyrolysis shaft ended pyrolysis coke, which is divided at the upper end of the Verga sungsschachtes gasification gas, with a portion as a useful gas withdrawn and the processing and recycling is supplied, another part of the gasification shaft in the pyrolysis shaft flows over the supplied at the upper end of the pyrolysis shaft, niederkalorigen fuel heats and pyrolyzed, the inflowing into the pyrolysis shaft of the gasification gas together with the volatile pyrolysis products as Cycle gas withdrawn from the Pyroly seschacht and together with a free oxygen ent held oxidant in a reaction chamber by combustion ning and gasification reactions reacts and the reaction gas formed as a gasification Vergasungsscha is fed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction chamber except the withdrawn from the pyrolysis shaft NEN cycle gas additionally flowable, low calorific fuels and / or waste materials are supplied.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that to heat and start up the procedure one at the Re action chamber arranged ignition and pilot burner gases and / or Oils and oxygen and / or air are supplied.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the ratio of the combustible A supplied to the reaction space at the free oxygen-containing oxidizing agent Entry into the gasification shaft reducing and oxidizing properties may have, where with oxidizing properties of the content of free oxygen is <5% by volume.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the registered with the low calorific fuels, inorganic Melted ingredients in the reaction chamber and as liquid Slag be deducted.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the Reaction gas with temperatures of 1200 to 1650 degrees Celsius in the Gasification shaft enters the gasification gas with 600 to 1000 degrees Celsius is withdrawn from the gasification shaft for recovery or in the pyrolysis shaft overflowed and that from a Part of the gasification gas and the volatile pyrolysis products best existing cycle gas with temperatures of 200 to 500 degrees Celsius withdrawn from the pyrolysis shaft and the reaction chamber supplied leads.

7. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the registered with the low calorific fuels inorganic Components are discharged in the form of unmelted ash.

8. The method according to claim 1 to 4 and 7, characterized in that the reaction gas with temperatures of 800 to 1200 degrees Celsius in enters the gasification shaft, the gasification gas with 500 to 800 degrees Celsius withdrawn from the gasification shaft for recovery is or overflowed into the pyrolysis shaft and out a part of the gasification gas and the volatile pyrolysis products existing cycle gas with temperatures of 100 to 500 degrees Cel sius withdrawn from the pyrolysis shaft and the reaction chamber is supplied.

9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that to increase the calorific value of low calorific fuels in Re action space and in the pyrolysis and gasification shaft hochkalorige Fuels can be mixed in any amount.

10. The method according to claim 1 to 9, characterized in that the reaction chamber during the treatment of the gasification gas falling solid, liquid or gaseous residues additionally supplied become.

11. The method according to claim 1 to 10, characterized in that as a combustion and gasification agent air, technical oxygen or their mixtures with water vapor and carbon dioxide used become.

12. The method according to claim 1 to 11, characterized in that the gasification made without pressure or at elevated pressure who that can.

13. A device for carrying out a method according to claims 1 to 12, characterized in that a pyrolysis and gasification shaft ( 9 , 5 ) are lined with refractory masonry and in the region of the reaction space ( 2 ) merges into a membrane wall ( 11 ).

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the membrane wall ( 11 ) made of gas-tight welded cooling tubes be, which are poisoned and coated with a SiC ramming mass.

15. The apparatus according to claim 13 and 14, characterized in that the reaction space ( 2 ) is arranged laterally from the gasification shaft ( 9 ) or sym metric below the gasification shaft ( 9 ).

16. Device according to claims 13 to 15, characterized in that at the transition from the reaction chamber ( 2 ) to the gasification shaft ( 9 ) over the entire or a part of the cross-section, a water-cooled grate is attached.

17. Device according to claims 13 to 16, characterized in that an injector burner is used to overcome the pressure gradient between the recirculation gas outlet from the pyrolysis shaft ( 9 ) and the reaction space ( 2 ).

18. Device according to claims 13 to 17, characterized in that for heating and starting up the reaction chamber ( 2 ) an ignition and pilot burner is arranged.