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AT511684B1

Device and method for gasifying biomass

Abstract

The invention relates to a reactor (1) for gasifying biomass, particularly wood, comprising a hopper (7) and under the hopper (7) disposed ash bed. The invention is characterized in that a device is provided, adhering with the hopper (7) biomass is detachable and / or a heat exchanger is provided with a signal generated from the biomass product gas heat to the hopper (7) tracked biomass and to an oxidation air abgibt.Darüber, the invention relates to a process for gasification of biomass in a reactor (1), in particular a reactor (1) according to the invention, to a product gas. The invention is characterized in that the hopper (7) adhering biomass dissolved and / or the product gas heat to biomass and oxidation air is discharged.

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22 claims: 22 independent, 0 dependent

  1. 1
    Claims Patentansprüche 1. Reactor (1) for gasifying biomass, in particular wood, comprising a filling shaft (7) and an ash bed arranged under the filling shaft (7), characterized in that a device is provided with which biomass adhering to the filling shaft (7) can be released and / or a heat exchanger is provided with which a product gas generated from the biomass gives off heat to the biomass that is tracked in the filling shaft (7) and to an oxidation air. 1. Reaktor (1) zum Vergasen von Biomasse, insbesondere Holz, aufweisend einen Füllschacht (7) und ein unter dem Füllschacht (7) angeordnetes Aschebett, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der am Füllschacht (7) anhaftende Biomasse lösbar ist und/oder ein Wärmetauscher vorgesehen ist, mit dem ein aus der Biomasse erzeugtes Produktgas Wärme an im Füllschacht (7) nachgeführte Biomasse sowie an eine Oxidationsluft abgibt.
  2. 2
    Reactor (1) according to Claim 1, characterized in that a multiple jacket is provided, with which heat from the product gas can be transferred to the oxidation air and the biomass that is fed in. 2. Reaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mehrfachmantel vorgesehen ist, mit welchem eine Wärme des Produktgases an die Oxidationsluft und nachgeführte Biomasse übertragbar ist.
  3. 3
    Reactor (1) according to claim 1 or 2, characterized in that a vibrating device (8) is provided with which the filling shaft (7) can be set in vibration so that adhering biomass can be detached from the filling shaft (7). 3. Reaktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rütteleinrichtung (8) vorgesehen ist, mit welcher der Füllschacht (7) in Schwingungen versetzbar ist, sodass anhaftende Biomasse vom Füllschacht (7) lösbar ist.
  4. 4
    Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Keilschieber vorgesehen ist, mit dem die Biomasse dem Füllschacht (7) zuführbar ist. 4th Reactor (1) according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a wedge slide is provided with which the biomass can be fed to the filling shaft (7).
  5. 5
    Reactor (1) according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a sealed feed device is provided with which the biomass can be fed to the filling shaft (7) with the exclusion of oxygen. 5. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine abgedichtete Zuführeinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff dem Füllschacht (7) zuführbar ist.
  6. 6
    Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllschacht (7) in einem unteren Bereich (12) konisch zulaufend ausgebildet ist, insbesondere mit einem Verhältnis eines Füllschachtquerschnittes zu einem Feuerzonenquerschnitt von 6th Reactor (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the filling shaft (7) is designed to taper conically in a lower region (12), in particular with a ratio of a filling shaft cross-section to a fire zone cross-section of 1,2 bis 10, bevorzugt 1,4 bis 3, besonders bevorzugt etwa 1,9. 1.2 to 10, preferably 1.4 to 3, particularly preferably about 1.9.
  7. 7
    Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oxidationsluftzufuhr (43) über einen Zwischenbereich und einen Oxidationsluftring (15) mit Oxidationsluftdüsen (16) verbunden ist, die in eine Feuerzone (13) münden. 7th Reactor (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that an oxidation air supply (43) is connected via an intermediate area and an oxidation air ring (15) with oxidation air nozzles (16) which open into a fire zone (13).
  8. 8
    Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehrost (18) mit mindestens einem Rührstift am Aschebett vorgesehen ist, mit dem Anpackungen von Biomasse lösbar sind. 8th. Reactor (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that a rotating grate (18) with at least one agitator pin is provided on the ash bed, with which packings of biomass can be detached.
  9. 9
    Reactor (1) according to Claim 8, characterized in that sensors are provided with which a pressure can be measured upstream and downstream of the ash bed in order to use data obtained during a measurement to control and / or regulate the stirring pins (19). 9. Reaktor (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren vorgesehen sind, mit denen ein Druck vor und nach dem Aschebett messbar ist, um bei einer Messung erhaltene Daten zu einer Steuerung und/oder Regelung der Rührstifte (19) zu verwenden.
  10. 10
    Device (2) for generating a product gas from biomass, comprising a fuel store (3) for the biomass, a reactor (1) for gasifying the biomass, at least one conveying means (4) for conveying the biomass from the fuel store (3) into the reactor (1) and at least one filter system for cleaning product gas generated from the biomass, characterized in that the reactor (1) is designed according to one of Claims 1 to 9. 10. Vorrichtung (2) zur Erzeugung eines Produktgases aus Biomasse, umfassend ein Brennstofflager (3) für die Biomasse, einen Reaktor (1) zum Vergasen der Biomasse, zumindest ein Fördermittel (4) zum Befördern der Biomasse aus dem Brennstofflager (3) in den Reaktor (1) und zumindest eine Filteranlage zum Reinigen von aus der Biomasse erzeugtem Produktgas, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
  11. 11
    Device (2) according to claim 10, characterized in that at least one cyclone filter (27) is arranged downstream of the reactor (1). 11. Vorrichtung (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Zyklonfilter (27) dem Reaktor (1) nachgeschaltet angeordnet ist.
  12. 12
    Vorrichtung (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Feinfilter (29) dem Reaktor (1) nachgeschaltet ist, der Biomasse als Filtermedium beinhaltet. 12th Device (2) according to claim 10 or 11, characterized in that at least one fine filter (29) is connected downstream of the reactor (1), which contains biomass as a filter medium.
  13. 13
    Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbrennungsmotor (30) vorgesehen ist, in welchen das Produktgas leitbar ist, und der Verbrennungsmotor (30) an einen Generator (31) zur Erzeugung von elektrischer Energie gekoppelt ist. 13th Device (2) according to one of claims 10 to 12, characterized in that an internal combustion engine (30) is provided, into which the product gas can be conducted, and the internal combustion engine (30) is coupled to a generator (31) for generating electrical energy . 11 /15 11 /15 AT511 684 B1 2013-12-15 Austrian AT511 684 B1 2013-12-15 österreichisches Patent office Patentamt
  14. 14
    Vorrichtung (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein AbwärmeWärmetauscher (32) vorgesehen ist, mit dem eine Wärme eines Abgases des Verbrennungsmotors (30) an die Biomasse zur Vorwärmung derselben übertragbar ist. 14th Device (2) according to claim 13, characterized in that a waste heat exchanger (32) is provided with which heat from an exhaust gas of the internal combustion engine (30) can be transferred to the biomass for preheating the same.
  15. 15
    Verfahren zur Vergasung von Biomasse in einem Reaktor (1), insbesondere einem Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zu einem Produktgas, dadurch gekennzeichnet, dass am Füllschacht (7) anhaftende Biomasse gelöst und/oder vom Produktgas Wärme an Biomasse und eine Oxidationsluft abgegeben wird. 15th A method for gasifying biomass in a reactor (1), in particular a reactor (1) according to one of claims 1 to 9, to form a product gas, characterized in that biomass adhering to the filling shaft (7) is dissolved and / or from the product gas heat to biomass and an oxidizing air is discharged.
  16. 16
    The method according to claim 15, characterized in that a vibrating device (8) at certain intervals, preferably at intervals of 10 to 30 minutes, in particular 15 to 25 minutes, preferably about 20 minutes, for a duration of less than 5 minutes, preferably less than one minute, particularly preferably for about 5 seconds, is activated in order to loosen biomass adhering to the filling shaft (7). 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rütteleinrichtung (8) in bestimmten Abständen, bevorzugt in Abständen von 10 bis 30 Minuten, insbesondere 15 bis 25 Minuten, bevorzugt etwa 20 Minuten, für die Dauer von weniger als 5 Minuten, vorzugsweise weniger als eine Minute, besonders bevorzugt für etwa 5 Sekunden, aktiviert wird, um am Füllschacht (7) anhaftende Biomasse zu lösen.
  17. 17
    Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fließgeschwindigkeit der Biomasse in einem unteren Bereich (12) des Füllschachtes (7) über eine konische Ausbildung des Füllschachtes (7) in diesem Bereich etwa konstant gehalten wird. 17th Method according to Claim 15 or 16, characterized in that a flow rate of the biomass in a lower region (12) of the filling shaft (7) is kept approximately constant in this region via a conical design of the filling shaft (7).
  18. 18
    Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einem untersten Bereich (14) des Füllschachtes (7), insbesondere im Bereich einer Einschnürung (17), in mehr als 50 %, insbesondere mehr als 70 %, bevorzugt mehr als 90 %, der Biomasse eine Temperatur zwischen 1000 °C und 1600 °C, insbesondere 1200 °C und 1500 °C, bevorzugt 1220 °C und 1470 °C, liegt. 18th Method according to one of claims 15 to 17, characterized in that in a lowermost area (14) of the filling chute (7), in particular in the area of ​​a constriction (17), in more than 50%, in particular more than 70%, preferably more than 90%, the biomass has a temperature between 1000 ° C and 1600 ° C, in particular 1200 ° C and 1500 ° C, preferably 1220 ° C and 1470 ° C.
  19. 19
    Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckverlust über einem Aschebett kontinuierlich gemessen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes eine Rühreinrichtung im Aschebett aktiviert wird. 19th Method according to one of Claims 15 to 18, characterized in that a pressure loss over an ash bed is continuously measured and, when a predetermined limit value is exceeded, a stirring device in the ash bed is activated.
  20. 20
    Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationsluft vom Zwischenmantel über einen Oxidationsluftring (15) zu Luftdüsen in einem unteren Bereich (12) des Füllschachtes (7) strömt, wo eine Oxidation von Biomasse hervorgerufen wird. 20th Method according to one of Claims 15 to 19, characterized in that the oxidizing air flows from the intermediate jacket via an oxidizing air ring (15) to air nozzles in a lower area (12) of the filling shaft (7), where the biomass is oxidized.
  21. 21
    Method according to one of Claims 15 to 20, characterized in that a product gas is used to drive an internal combustion engine (30) and with this a generator (31) for generating electrical energy is driven. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Produktgas zum Antrieb eines Verbrennungsmotors (30) genutzt wird und mit diesem ein Generator (31) zum Erzeugen elektrischer Energie angetrieben wird.
  22. 22
    Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärme eines Abgases des Verbrennungsmotors (30) zum Vorwärmen der Biomasse genutzt wird. 22nd Method according to Claim 21, characterized in that heat from an exhaust gas from the internal combustion engine (30) is used to preheat the biomass.
Independent claims22