PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING COMBUSTIBLE GASES FROM SOLID FUELS

Abstract: 1. A process for generating combustible gases from solid fuel materials, wherein the generated gases are aspirated, preferably maintained at a high temperature and directly passed on to the combustion site(s), characterized in that chips from wood chopping are used as the solid fuel, and that the supplied amount of wood chips is exclusively controlled via the temperature of the aspirated gases so that larger amounts of wood chips are supplied per unit time at increasing temperatures of the aspirated gases and lesser amounts of wood chips are supplied per unit time at decreasing temperatures of the aspirated gases and a cooling by water-injection is effected in the case that the temperatures of the aspirated gases are too high.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung brennbarer Gase aus festen Brennstoffen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung brennbarer Gase aus festen Brennstoffen, bei welchem die erzeugten Gase abgesaugt, vorzugsweise auf hoher Temperatur gehalten und unmittelbar der bzw. den Brennstellen zugeführt werden. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise in der DE-OS 31 50 167 beschrieben worden. Das dort beschriebene Verfahren ist insbesondere zur vollständigen Vergasung von Steinkohle und Braunkohle geeignet und weist wegen des Fortfalls von aufwendigen Reinigungsstufen für die erzeugten Gase und den hohen Ausnutzungsgrad der Wärme erhebliche Vorteile auf. Bei der Vergasung von festen Brennstoffen wie Kohle wird die Zufuhr des Brennstoffes im allgemeinen durch die Höhe des Brennstoffes im Schacht geregelt; vgl. DE-PS 501 408 sowie die nach diesem Prinzip bis zum heutigen Tage gebauten und betriebenen Gasgeneratoren für die Vergasung von Steinkohle. Aus der DE-PS 557 007 der gleichen Anmelderin ist bekannt, die Zufuhr der zu vergasendenen Kohle durch die Temperatur der abziehenden Gase zu steuern, wobei bei sinkender Gastemperatur die Brennstoffzufuhr elektromechanisch abgestellt und bei einer gewissen oberen Temperatur wieder eingeschaltet wird. Hierdurch sollte vermieden werden, dass bei nur sehr geringer Gasentnahme die optimale Vergasungstemperatur absinkt und sich das Gas in unerwünschter Weise mit teerigen Bestandteilen anreichert oder der Brennstoff infolge Ausscheidung klebriger Stoffe zu einem zähen Kuchen zusammenbackt. Umgekehrt führt eine zu starke Entnahme von Gas zu zu hohen Temperaturen und damit zu Verlusten durch fühlbare Gaswärme sowie höheren C02-Gehalt des Gases. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der DE-PS 557 007 soll diese Regelung über die Gastemperatur nur zusätzlich zur Regelung über die Füllhohe mit Kohlen eingesetzt werden, so dass die Regelung über die Temperatur der abziehenden Gase nur dann eingreift, wenn infolge starker, längerer Unterbelastung die Temperatur der Kohlenschicht erheblich sinkt. In der Praxis hat sich diese Regelung der Brennstoffzufuhr durch die Temperatur der abziehenden Gase nicht bewährt, so dass die DE-PS 557 007 papierener Stand der Technik geblieben ist. Aus der CH-PS 229382 ist bekannt, im oberen Teil des Generatorschachtes von Gasgeneratoren für feste Brennstoffe wie Holz, Holzkohle, Torf etc. die Temperatur zu messen, da diese Temperatur anzeigt, wann der zugeführte Brennstoff so weit abgebrannt ist, dass nachgefüllt werden sollte. Das Ergebnis der Temperaturmessung sollte mit Mitteln zum Fernanzeigen ve-rsehen werden, so dass beispielsweise der Fahrer eines mit einem Gasgenerator betriebenen Fahrzeuges im Führerstand rechtzeitig erkennen konnte, wann Brennstoff nachgefüllt werden musste -und wie lange der Brennstoffvorrat noch zur Fahrt reichen würde. Zur Steuerung einer automatischen Brennstoffzufuhr wurde die Temperaturmessung nicht eingesetzt. Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt als festen Brennstoff Holzhackschnitzel zu verwenden, die zumindest in der Nähe von Sägewerken in erheblichem Umfang anfallen und preiswert zur Verfügung stehen. TForversuehe mit einer für Braunkohle ausgelegten Anlage gemäss DE-OS 31 50 167 haben zwar gezeigt, dass auch Holz hackschnitzel prinzipiell verwendet können, jedoch hierbei zunächst erhebliche zusätzliche Schwierigkeiten auftreten, nämlich zunächst einmal bei der Zuführung der Holzhackschnitzel in den Generator und weiterhin durch rasche Verunreinigung und Verklebung des Ventilators und der Brenner. Die Erfindung hat sich daher die weitere Aufgabe gestellt, das Verfahren und die Vorrichtung gemäss diesem Stand der Technik auch für die Verwendung von Holzhackschnitzeln als festen Brennstoff geeignet zu machen. Diese Aufgabe konnte überraschenderweise und in besonders einfacher Weise dadurch gelöst werden, dass die Mengenzufuhr der Holzhackschnitzel ausschliesslich durch die Temperatur der abgesaugten Gase geregelt wird, indem bei steigenden Temperaturen der abgesaugten Gase grössere Mengen Holzhackschnitzel, bei sinkenden Temperaturen der abgesaugten Gase kleinere Mengen Holzhackschnitzel pro Zeiteinheit zugeführt werden, und dass bei zu hohen Temperaturen der abgesaugten Gase eine Abkühlung durch Einspritzen von Wasser erfolgt. Diese Art der Regelung erscheint dem Fachmann zunächst ungewöhnlich, da es bisher üblich war, den herkömmlichen Verbrennungs- und Vergasungsanlagen bei steigenden Temperaturen weniger Brennstoff und bei sinkenden Temperaturen mehr Brennstoff zuzuführen. Holzhackschnitzel weisen jedoch die Besonderheit auf, dass sie im Gegensatz zu Braunkohle und Steinkohle bei der Zugabe zunächst einmal erhebliche Mengen an Wärme verbrauchen. In einer zweiten Stufe durch Zufuhr von Sauerstoff verbrennen die Holzhackschnitzel teilweise und geben Wärme ab. Während also bei herkömmlichen Anlagen der feste Brennstoff kontinuierlich oder in gleichmässigen Portionen zugeführt wird und die zugeführte Menge bei steigenden Temperaturen gesenkt und bei sinkenden Temperaturen gesteigert werden muss, erfordern Holzhackschnitzel eine scheinbar wesentlich kompliziertere Steuerung der Mengenzufuhr. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich erfindungsgemäss die Mengenzufuhr der Holzhackschnitzel besonders einfach und sogar ausschliesslich durch die Temperatur der abgesaugten Gase regeln lässt. Weiterhin hat sich gezeigt, dass die Verunreinigungen des Gebläses und der Brenner bei Verwendung von Holzhackschnitzeln dadurch beheben lassen, dass man die Temperatur der abgesaugten Gase erheblich höher einstellt als bei Kohle oder Braunkohle, nämlich auf 380 bis 4500C. Zusätzlich empfiehlt es sich, geringe Mengen Heiss luft aus dem Brennraum in das Brennerrohr zurückzuführen, um die Ablagerung von Teer und Phenolen zu verhindern. Als zusätzliche Massnahme zur Steuerung des Verfahrens wird bei zu hohen Temperaturen der abgesaugten Gase Wasser zur Abkühlung eingespritzt. Eingespritztes Wasser wirkt einerseits sehr rasch und führt andererseits nicht zu unnötigen Wärmeverlusten, da die Verdampfungswärme des Wassers in Form von Dampf in brennbaren Gasen beigemischt bleibt und somit bis zum Brenner gelangt. Ein Teil des Wassers reagiert zusätzlich mit der heissen Holzkohle zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid, die ebenfalls verbrennen. Das erfindungsgemässe Verfahren kann ohne weiteres diskontinuierlich durchgeführt werden. Dazu werden Holz.. hackschnitzel portionsweise durch einen beidseitig verschliessbaren Einfüllstutzen in den Generator eingegeben. Die Zugabe erfolgt stets dann, wenn die Temperatur der abgesaugten Gase einen einstellbaren oberen Wert erreicht hat. Die Zufuhr bewirkt eine rasche Abkühlung des Generators und der abgesaugten Gase. Eine erneute Zufuhr der Holzhackschnitzel erfolgt erst, wenn die obere Temperatur wieder erreicht ist. Erst wenn die obere Temperatur trotz Zuführung von Holzhackschnitzel oder wegen einer Störung der Zufuhr die obere Temperatur wesentlich überschreitet, erfolgt eine Abkühlung durch Einspritzen von Wasser. Vorzugsweise wird das erfindungsgemässe Verfahren jedoch kontinuierlich durchgeführt. Hierzu werden die Holzhackschnitzel aus einem Vorratsbehälter kontinuierlich zwangsweise durch ein Rohr mit Stauraum dem Generator zugeführt. Die Zufuhr erfolgt vorzugsweise mit einem Schneckenförderer mit einem vorgesetzten Rohr, welches in den Generator reinragt und als Stauraum wirkt. Die Zuführung der Holzhackschnitzel durch den Schneckenförderer erfolgt in besonders einfacher Weise in drei verschiedenen Fördergeschwindigkeiten, die etwa im Verhältnis 0,5:1:2 stehen. Diese Fördergeschwindigkeiten erreicht man beispielsweise durch einen dreistufigen Getriebemotor. Dieser Getriebemotor wird bei normaler Temperatur der abgesaugten Gase auf der mittleren Geschwindigkeitsstufe laufen. Erhöht sich die Temperatur der abgesaugten Gase, wird die höhere Fördergeschwindigkeit eingeschaltet, erniedrigt sich die Temperatur der abgesaugten Gase, schaltet sich die geringere Fördergeschwindigkeit ein. Bei wesentlichem Überschreiten der oberen Temperatur wird auch bei dieser Verfahrensweise durch Einspritzen von Wasser gekühlt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform regelt die zwangsweise Zuführung der Holzhackschnitzel stufenlos, beispielsweise durch ein stufenlos verstellbares Zwischengetriebe zwischen dem Motor und der Förderschnecke. Der Vorratsbehälter des Schneckenförderers wird vorzugsweise automatisch nachgefüllt, sobald eine Mindestfüllhöhe unterschritten ist. Die Zufuhr zum Vorratsbehälter wird unterbrochen, sobald eine Höchstfüllmenge vorhanden ist. Eine derartige erfindungsgemässe Vorrichtung läuft voll kontinuierlich und bedarf praktisch keiner Überwachung durch Personal, insbesondere wenn die wichtigen Funktionen wie Mengenzufuhr, Wasserzufuhr und Absaugung mit Störanzeigen verbunden sind. Das erfindungsgemässe Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Mengenzuführung der Holzhackschnitzel sind in der Figur näher erläutert. Hierin bedeuten: 1 den Generator, 2 die Absaugung für die heissen Gase, 3 einen Schneckenförderer, 4 einen in den Generator hereinragenden Stauraum, 5 ein dreistufiger Getriebemotor, 6 eine zentrale Steuerung, 7 Einspritzdüsen für Wasser, 8 Temperaturmessung im Gasraum, 9 Maximumschalter, 10 Minimumschalter für die Füllhöhe im Vorratsbehälter. Bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Holzhackschnitzel aus dem Vorratsbehälter durch den Schneckenförderer 3 durch den Stauraum 4 in den Generator 1 eingetragen. Der Schneckenförderer wird durch den dreistufigen Getriebemotor 5 angetrieben. Bei Normaltemperatur von ca. 4200C läuft der Motor mit 1500 U/min. Sinkt die Temperatur der abgesaugten Gase auf ca. 4000C, schaltet sich das Getriebe des Motors auf 750 U/min., so dass die zugeführte Menge an Holzhackschnitzeln etwa halbiert wird. Steigt die Temperatur des abgesaugten Gases auf ca. 4400C, schaltet der Getriebemotor auf 3000 U/min., so dass die zugeführte Menge an Holzhackschnitzeln etwa verdoppelt wird. Bei ca. 4500C schaltet sich die Wasserablöschung an und bei 4400C wieder aus. Sinkt die Temperatur der abgesaugten Gase unter 3900C wird der Befüllvorgang völlig abgeschaltet. Der dreistufige Getriebemotor 5 wird bei stufenloser Regelung ersetzt durch einen Motor mit einem stufenlos regelbaren Getriebe. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahren besteht darin, dass man den Holzhackschnitzeln andere feste Brennstoffe wie Steinkohle, Braunkohle, Müllbriketts und/oder Kunststoffabfälle wie Zellglasreste, Polyethylenreste etc. beimischen kann, ohne dass die Zufuhr und Regelung gestört werden. Die Beimischung dieser anderen festen Brennstoffe kann gewünschtenfalls den Heizwert des erzeugten Gases erhöhen und damit höhere Temperaturen im Brennraum ermöglichen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann obendrein dazu dienen, Gase zu erzeugen, die ungereinigt oder gereinigt, ungekühlt oder gekühlt zum Antrieb von Verbrennungsmotoren verwendet werden können. Die Energieleistung des Reaktors und die notwendige Brennstoffzufuhr passt sich durch die erfindungsgemässe Art der Zufuhr und Steuerung automatisch dem Verbrauch an.

Claims: Patentan sprüche 1. Verfahren zur Erzeugung brennbarer Gase aus festen Brennstoffen, bei welchem die erzeugten Gase abgesaugt, vorzugsweise'auf hoher Temperatur gehalten und unmittel bar der bzw. den Brennstellen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass als fester Brennstoff Holzhack schnitzel verwendet werden, und dass die Mengenzufuhr der Holzhackschnitzel ausschliesslich durch die Tempera tur der abgesaugten Gase geregelt wird, indem bei steigenden Temperaturen der abgesaugten Gase grössere Mengen Holzhackschnitzel und bei sinkenden Temperaturen der abgesaugten Gase kleinere Mengen Holzhackschnitzel pro Zeiteinheit zugeführt werden und bei zu hohen Tempe raturen der abgesaugten Gase eine Abkühlung durch Ein spritzen von Wasser erfolgt. 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Gase im Bereich von 380 bis 4500C gehalten wird. 3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzhackschnitzel aus einem Vorratsbehälter kontinuierlich zwangsweise durch ein Rohr mit Stauraum zugeführt werden. 4. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwangsweise Zuführung mit drei verschiedenen För dergeschwindigkeiten erfolgt, die etwa im Verhältnis 0,5:1:2 stehen. 5. Verfahren gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwangsweise Zuführung stufenlos geregelt ist. 6. Verfahren gemäss eines der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den Holzhackschnitzeln andere feste Brennstoffe wie Steinkohle, Braunkohle, Müllbriketts und/oder Kunststoffabfälle beigemischt sind. 7. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die abgesaugten Gase ungereinigt oder gereinigt, gekühlt oder ungekühlt zum Antrieb von Verbrennungsmotoren verwendet werden. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr der Holzhackschnitzel als Schneckenförderer mit in den Generator hereinragenden Stauraum ausgebildet ist und entweder durch einen dreistufigen Getriebemotor oder über ein stufenlos regelbares Getriebe angetrieben wird.

Inventors: FISCHER, ERHARD
Applicants: FISCHER, ERHARD
Application year: 1984
Main classification: C10J3
IPC codes: C10J3