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WO2013007341A1 - Vorrichtung und verfahren zum einleiten von nachwachsenden brennstoffen in den bereich der strahlungskesselwand von vergasungsreaktoren - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum einleiten von nachwachsenden brennstoffen in den bereich der strahlungskesselwand von vergasungsreaktoren Download PDF

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WO2013007341A1
WO2013007341A1 PCT/EP2012/002691 EP2012002691W WO2013007341A1 WO 2013007341 A1 WO2013007341 A1 WO 2013007341A1 EP 2012002691 W EP2012002691 W EP 2012002691W WO 2013007341 A1 WO2013007341 A1 WO 2013007341A1
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WO
WIPO (PCT)
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wall
gasification
cooling
region
radiation
Prior art date
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Ceased
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PCT/EP2012/002691
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Ullrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Uhde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Uhde GmbH filed Critical ThyssenKrupp Uhde GmbH
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    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

Definitions

  • the invention relates to a device for introducing renewable fuels in the region of the radiation boiler wall of gasification reactors, which consist of a reaction space with arranged in the reaction chamber burners and a cooling space, and the Abkühlraum equipped with a Strahlungskesselwand for cooling and solidifying the liquid slag is, according to the invention, the part of the cooling room, in which the radiation boiler wall is arranged, is equipped with burners which hin readily- ren through the radiation boiler wall into the cooling space, through which a renewable fuel tangentially to the jacket vessel of the cooling space in the cooling space can be introduced. In this way, the heat of enthalpy of the hot synthesis gas can be better used in the cooling room for the gasification of renewable fuel.
  • the invention also relates to a process for the introduction of renewable fuel through the radiation boiler wall tangential to the reactor wall in the cooling space of a coal gasification reactor and the use of the synthesis gas produced by the process.
  • Coal gasification reactors consist in most embodiments of a reaction chamber in which the actual coal gasification reaction is carried out, a cooling space in which the synthesis gas is cooled by mixing with a cooler foreign medium, and a slag collecting vessel, which is filled with water and in which cooled slag is introduced.
  • the reaction space contains burners, with which a carbonaceous fuel is introduced in a mixture with an oxygen-containing gas, so that synthesis gas is produced in an entrainment gasification reaction.
  • the cooling space is arranged vertically outwardly leading directly below the reaction space, so that the synthesis gas containing liquefied slag and ash, first comes with the ash and slag in the cooling room.
  • the hot synthesis gas is mixed with a cooler foreign medium, so that this cools and most of the ash and slag is deposited.
  • the entire device is suspended in a pressure-tight jacketed vessel to allow for the high pressures and temperatures at which the reaction is carried out.
  • the separated slag and the ash are transferred from the cooling space in the Schlackesammeigefäß, which is located below the Abkühlraumes. This contains water in most slag catching embodiments.
  • There it is disposed of via a pressure lock from the reaction vessel.
  • the synthesis gas is fed via a side nozzle for further treatment and use.
  • the actual coal gasification reaction typically takes place at temperatures in excess of 1400 to 1500 ° C and at pressures of 0.5 to 8 MPa.
  • the synthesis gas After leaving the reaction chamber, the synthesis gas has a temperature of more than 1400 - 1500 ° C, after leaving the cooling space about 900 ° C, and after mixing with the cooler foreign medium still a temperature of 200 to 300 ° C. At this temperature, the synthesis gas from the jacket vessel is carried out with the reactor.
  • DE 102008012734 A1 describes a method and a device according to the prior art for the production of synthesis gas by a coal gasification reaction, wherein the synthesis gas generated is generated in a first, arranged in the top of the reactor reaction space, in the upper region of the starting materials are supplied , And on the side walls of liquid slag is deposited, which can run freely without the surface of this slag solidifies, and at the bottom there is an opening with a drip edge, from which both the recovered synthesis gas is withdrawn down as well as the liquid draining slag can drain off, and at the bottom of the opening adjoins a second space, which is designed as a cooling room, and the second space is bounded by a water film, with the bottom of the second room is followed by a third room in which by supplying water in the synthesis gas a cooling is made, and at the bottom of the third room connects a water bath, which is a slag collecting vessel, and below or laterally of the third space, but above the water bath, the generated and
  • the second space below the reaction space is designed as a cooling room and contains a laterally delimiting water film to prevent deposits. Since the aim is to obtain a slag and ash-free as possible synthesis gas for further use, there are embodiments for coal gasification reactors in which the cooling space is equipped with a so-called radiation boiler wall. These act as cooling plates and are arranged on the lateral walls of the gasification reactor. This procedure simultaneously protects the reaction vessel.
  • the effluent from the reaction space synthesis gas is this with a swirl, so that it flows with a twist in the cooling space and thereby comes into contact with the cooler radiant boiler walls.
  • the slag solidifies and falls by gravity or by the flow of gas into the Schlackesammeigefäß.
  • DE 102005041930 A1 describes a process for the gasification of solid fuels in the air stream with solid fuels with a free oxygen-containing oxidant by partial oxidation, wherein a fuel dust is fed to a pneumatic metering system, and the fuel dust passes through a bunker in at least one pressure lock , and charged with a condensate-free gas is fed to a metering, in the lower part of an inert gas is formed, so that a fluidized bed is formed, which passes through delivery pipes to the burner of a reactor, the reactor via a delivery pipe together with a free oxygen-containing oxidant in the reaction space with the cooling screen is subjected to a partial oxidation, wherein the ash of the fuel is melted and transferred together with the hot gasification gas via the discharge device in the quench of the quench cooler, and the quenched steam water saturated te raw gas for cleaning entrained fine dust is subjected to a crude gas scrubbing or mechanical dust separation.
  • the quench cooler one
  • DE 102005041931 A1 describes a process for the gasification of solid fuels in flowing stream with an oxidant containing free oxygen by partial oxidation, comprising the steps of pneumatic metering for combustible dust, gasification reaction in a reactor with cooled reactor space contour, partial quenching, cooling, Rohgasicasche and partial condensation, wherein a fuel dust is fed to a pneumatic metering system, and wherein the fuel dust passes through a bunker in at least one pressure lock, and supplied with a condensate-free gas is fed to a metering, in the lower part of an inert gas is introduced, so that a fluidized bed is formed, which passes through delivery pipes to the burner of a reactor, and wherein the fed via a delivery pipe to the reactor fuel dust together with a free oxygen-containing oxidant in the reaction chamber with cooling screen of a partial oxidation is educated, and wherein the ash of the fuel is melted and transferred together with the hot combustion gas via the discharge device in the quench
  • the space of the quench cooler opens directly into a waste heat boiler, are arranged in the tubes for generating steam and in the lower part of an opening for the raw gas and slag removal with a water bath. In this way, the heat of the waste heat boiler can be used for the production of steam.
  • Many embodiments introduce the synthesis gas into a cooling space equipped with a radiation vessel wall, the radiation vessel wall consisting either of an inner wear jacket made of metal to protect the reactor pressure jacket, or of pipes through which water flows Steam generation is conducted. Both embodiments have the purpose not to direct the hot synthesis gas directly into the cooling space or against the radiation vessel wall of the jacket vessel, but to cool, so that the slag can solidify and is separated from the synthesis gas.
  • cooling plates provided for this purpose, also called “bulkheads"
  • said cooling plates run concentrically in the direction of the vertical geometric central axis of the cooling space and the entire reactor tapering - Cooling plates can also consist of tubes, which then run for better cooling, advantageously parallel to the gas flow direction.
  • the synthesis gas is expediently already provided with a swirl in the reactor, so that it is not guided directly vertically into the cooling space, but already with a slight twist against the cooling plate in the cooling space.
  • the reactor itself has a funnel-shaped outlet which causes an increase in the gas velocity, thus enhancing the guidance of the hot synthesis gas against the cooling plates.
  • the actual wall around the cooling plates is often provided with pipes that protect the wall from the high temperatures of the synthesis gas. In the gas flow direction behind the cooling plates or bulkheads there are introduction nozzles for the foreign medium.
  • This method has the disadvantage that the sensible heat of the synthesis gas leaving the reactor remains unused.
  • the temperature of the synthesis gas when leaving the reactor is more than 1500 ° C, and is after cooling by supplying a cooling gaseous, vapor or liquid external medium 200 to 300 ° C.
  • the heat of the synthesis gas is lost in this way unused. It would therefore be cheaper to use the heat of the synthesis gas, which is located between the reactor outlet and the radiation boiler wall, for a chemical process, it should be noted that a certain residence time in the cooling space is required for the course of this chemical reaction.
  • the invention solves this problem by a device in which are arranged tangentially angled to the reactor wall burner in the cooling space, whereby the injected fuel undergoes a directed around the central axis of the cooling space swirl, so that increases the residence time of the injected substance in the cooling space becomes, and thus possible with the remaining heat of the synthesis gas synthesis chemical reactions.
  • the burners can inject the renewable fuel angled with or against the gas flow direction. According to the invention, however, a tangential direction must be maintained, wherein the tangential direction refers to a tangential angle, which forms at a horizontal cross-section of the cooling space relative to the wall of the cooling space.
  • the burners must be guided through the wall of the jacket vessel of the Abkühlraumes and the radiation boiler wall.
  • a frequently used construction method for carrying out this burner arrangement is a "pipe-web-pipe" construction
  • a renewable raw material is tangentially injected into the cooling space as an additional fuel
  • Renewable raw materials have the property of reacting with the synthesis gas without in the reaction a significant temperature increase the temperature. Due to the tangential injection of the renewable fuel, the residence time in the cooling space is increased, so that a reaction of the renewable fuel with the still hot synthesis gas is made possible. Frequently, the temperature of synthe- tegases is further reduced when adding renewable raw materials.
  • the renewable fuels react with the components of the synthesis gas, consuming heat. The reaction produces additional synthesis gas.
  • the efficiency of a coal gasification process can be significantly improved. Since renewable raw materials provide only a small amount of ash in a gasification process, the radiation boiler wall is subjected to considerably less ash and slag by the process according to the invention. Finally, the radiation boiler wall is exposed by the Nacheintechnisch of renewable fuel a much lower heat load.
  • a device for introducing renewable fuels into the region of the radiation boiler wall of coal gasification reactors
  • a reaction space which is suitable for the gasification of solid, carbon-containing fuels by reaction with an oxygen-containing or water vapor-containing and oxygen-containing gas, and which is equipped with burners,
  • a second space which is designed as a cooling space, and which is arranged in the gas flow direction below the reaction space, said cooling space is equipped with supply means for gaseous, vaporous and liquid cooling media, wherein
  • At least part of the gas-flow-oriented expansion of the cooling space is equipped with an annular radiation wall arranged on the inner wall of the cooling space,
  • the annular part of the cooling room, in which the radiation boiler wall is arranged is equipped with burners, which pass through the radiation boiler wall into the cooling space, through which a renewable fuel in the cooling space can be introduced, and • The burners are arranged in the cooling space tangent to the reactor wall.
  • the increased design effort for the introduction depends on the nature of the radiation boiler wall.
  • tubes are arranged within the cooling space on the inner wall of the cooling space, wherein the tubes are flowed through in the gas flow direction by a cooling medium.
  • the burners must then either be passed through the jacket vessel between the pipes or through the pipes into the cooling room.
  • the design of the radiation boiler wall can sometimes vary considerably in the production of gasification reactors, so that the design effort of the burner assembly depends on the design of the radiation boiler wall.
  • the tubes cover the entire inner circumference of the cooling space over a certain length of the cooling space, wherein the tubes can be flowed through in the gas flow direction by a cooling medium.
  • the burners must always be routed through pipes at a certain point. This can be done by pipe collars, but in an advantageous embodiment is carried out by a so-called "pipe-web-pipe” construction A typical embodiment for a "pipe-web-pipe” construction to reduce unwanted interruption of water flow through pipes in a burner assembly EP 0840053 B1 teaches.
  • an annular wall is located between the wall of the cooling space and the tubes as the radiation vessel wall.
  • the mechanical load of the jacket vessel is kept low during the cooling of the slag-containing synthesis gas.
  • further tubes are arranged within the cooling space, which are flowed through in the gas flow direction by a cooling medium, and which are arranged by their parallel arrangement in concentric direction on the geometric center axis of the Abkssel- space. These tubes are preferably arranged in conjunction with the tubes, which surround the tubes over a certain length of the cooling space the entire inner circumference of the cooling space, wherein all tubes are flowed through in the gas flow direction of a cooling medium.
  • the tapered to the geometric center axis of the cooling chamber tube arrangement causes improved cooling of the Synthesis gas and extended the residence time in the cooling room in addition.
  • the concentric arrangement of these tubes is also referred to as "bulkheads.”
  • these "bulkheads” can also be designed as plates. This arrangement typically does not protrude to the middle of the longitudinal axis of the cooling space, but only about one third of the cross section into the cooling space.
  • the radiation boiler wall consists of a heat-resistant plate.
  • the radiation vessel wall may also contain tubes contained in the radiation vessel wall in any arrangement.
  • the radiation boiler wall may also consist entirely of tubes.
  • the tubes serve to guide an indirectly cooling arbitrary medium.
  • the burners for carrying out the invention have to be guided tightly against the cooling medium in the pipes and through the gas-tight radiation boiler wall ("pipe-web-pipe construction") .
  • the pipes can also be used in the direction of the cooling space for carrying out the invention
  • An embodiment of the prior art for a radiant wall containing tubes is DE 3809313 A1 In the practice of the present invention, at least one burner would be guided in a medium-tight manner through the annular walls and the refractory lining.
  • a further embodiment of the invention is located around the concentric arrangement of the tubes another annular wall as a radiation boiler wall.
  • This can also have on the side facing the reaction space further tubes for cooling, which can be traversed by a cooling medium. These tubes then run for better cooling, preferably around the geometric center axis of the reaction space.
  • a gap can also be arranged, through which gas can circulate.
  • An example of such a radiation boiler wall is DE 102008012734 A1.
  • burners for the renewable fuel are then passed through this gap and the inner wall.
  • the radiation vessel wall can also consist of a hollow-cylindrical convection bowl which concentrically surrounds the cooling space.
  • the convection boiler can also be divided several times, or in turn be equipped with cooling plates. It is also conceivable for carrying out the invention that behind in the gas flow direction the burner for the renewable raw material is a waterfall-like cooling device, as claimed for example in DE 102008012734 A1.
  • the burners which introduce the renewable raw material through the radiation boiler wall into the cooling space can be of any kind. These may be exemplified as burner lances. These can also be made as nozzles. The burners can also be arranged tangentially and concentrically.
  • the burners may also be arranged to be in the gas flow direction in front of the reaction port of the reaction space so that they are in the "flow shadow" of the syngas stream during operation, thus better protecting the burners from slagging it is only necessary for at least one burner to be guided through the gas-tight radiation boiler wall in a media-tight manner, and that renewable fuel is guided or can be guided into at least part of the cooling space in the gas flow direction before the introduction of the cooling gaseous, vaporous or liquid foreign medium
  • the reaction space and the cooling space can be provided for the construction of the device as a single component with the same diameter.
  • the reaction space and the cooling space can also be two stacked pressure vessel with different diameters, the Du In this case, the diameter of the cooling space pressure vessel is greater than the diameter of the reaction space pressure vessel.
  • the fuel can be injected in the cooling space in or against the gas flow direction, but is injected in a horizontal sectional plane of the cooling space at a tangential angle to the reactor wall. This considerably increases the residence time in the reaction space.
  • a renewable fuel For injection typically a renewable fuel is used.
  • a renewable fuel is introduced concentrically tangentially into the cooling space through at least one burner through the radiation boiler wall, so that a further entrained flow gasification occurs, through which the temperature of the outflowing gas decreases and the enthalpy difference is used for additional gasification of renewable raw materials ("chemical quench").
  • This process is characterized by the tial injection of the fuel with the extension of the residence time allows or at least favors.
  • the synthesis gas obtained is under a pressure of 0.5 to 8 MPa and is carried out in an upward or downward direction from the reaction space, and
  • the synthesis gas thus obtained is passed, after execution, into a second reaction space which is designed as a cooling space and in which the supplied gas is mixed for cooling with a cooler gaseous, vaporous or liquid foreign medium,
  • Burner a renewable fuel is introduced concentrically into the cooling space, so that a further entrained flow gasification, through which the temperature of the effluent gas decreases and the enthalpy difference is used for additional gasification of renewable resources, and
  • the renewable fuel is injected in tangential angled direction to the wall of the cooling space in the cooling space, so that the renewable fuel receives a swirl when injected into the raw gas stream from the reaction space.
  • a renewable fuel all biological materials can be used, which are suitable for the production of synthesis gas with an oxygen-containing gas as the reaction gas. These can be chopped, crushed, finely ground energy plants, straw, grasses, cereals, biological waste, marine plants or livestock manure.
  • the renewable resources may be subjected to pre-treatment prior to gasification, wherein the pre-treatment steps include, by way of example, drying, carbonization, milling or a combination of these steps.
  • the renewable fuel is then introduced to the gasification in admixture with a vapor or oxygen-containing gas, water vapor, or an oxygen-containing gas and water vapor in the cooling space.
  • the renewable fuels can also be used mixed with carbonaceous or fossil fuels.
  • the addition of renewable raw materials in an entrainment gasification is known in principle.
  • EP 1027407 B1 describes a method for producing fuel gas, synthesis gas and reducing gas from renewable and fossil fuels by burning the fuels in a burner with gaseous oxygen or oxygen-containing gases.
  • the temperature of the synthesis gas is at exit from the reaction chamber typically 1400 to 1500 ° C, after initiation of the renewable fuel about 1200 to 1300 ° C and after leaving the cooling chamber about 900 ° C.
  • the temperature of approx. 900 ° C when leaving the cooling room is confirmed by measured values, the other values are estimated values.
  • the burners can be arranged arbitrarily in the cooling space.
  • the renewable fuel has only by tangentially arranged burner tangentially in be introduced into the cylindrical cooling space, so that the flow of air in the cooling space receives a twist, which increases the residence time of the fuel in the cooling space. Since the burners have to be guided through the blast furnace wall in a media-tight manner, they are typically equipped with sealing collars in the area of the blast furnace wall. However, the seal can be made arbitrarily and the type of seal can be performed arbitrarily.
  • the sensible heat of the synthesis gas can be used to generate steam.
  • This can also be a high-pressure steam.
  • a foreign medium is used, which absorbs the heat from the cooling space by indirect cooling in the cooling plate or pipes in the radiation boiler wall.
  • This heat can be used in a downstream waste heat boiler to generate steam or high pressure steam.
  • the radiation vessel wall and the bulkheads can also be cleaned by knockers or sootblowers or both for carrying out the invention.
  • synthesis gas produced by said process can be used as an example for generating electricity in a power plant. This can also be used to generate electricity in a power plant with deposition of carbon dioxide from the combustion gas.
  • An example of this is the IGCC technology (IGCC: Integrated Gasification Combined Cycle)
  • IGCC Integrated Gasification Combined Cycle
  • the invention has the advantage of utilizing the enthalpy of a hot synthesis gas from a coal gasification also in a cooling space equipped with a radiation boiler wall. This can significantly improve the economy of a coal gasification process. Since renewable fuels provide only a small amount of ash in a gasification process, the radiation boiler wall is subjected to considerably less ash and slag by the process according to the invention. Finally, the post-introduction of renewable fuel exposes the radiation boiler wall to a much lower heat load.
  • FIG. 1 shows a coal gasification reactor with the gasification according to the invention, in which the radiant would be made of a water or cooling medium-carrying tube, which is equipped with an overlying cooling plate.
  • FIG. 2 shows a coal gasification reactor with the gasification according to the invention in which the radiation boiler wall consists of a cooling plate which is equipped with tubes which guide the cooling medium and are arranged circularly around the cooling space.
  • FIG. 1 shows a coal gasification reactor (1) according to the invention, equipped with a reaction space (2) for the gasification of carbonaceous fossil fuel, a cooling space (3) with radiation boiler walls (4), and a slag collecting vessel (5) serving as water bath (5a).
  • the reaction chamber (2) is equipped with burners (6) through which the carbonaceous fossil fuel (6a) is introduced into the reaction space (2) in admixture with an oxygen-containing fuel, and is suspended in a pressure-tight jacket vessel (2) via suspension devices (2a). 7) hung.
  • synthesis gas (8) is formed, which receives a twist (8a) when using tangential burners.
  • the execution socket (2b) is equipped with a collar-shaped opening.
  • the jacket vessel (7) is equipped at the level of the cooling space (3) with a radiation boiler wall (4), which consists of a heat-resistant plate (4) arranged annularly around the inner wall (7) of the cooling space (3).
  • tubes (9) Between the wall of the shell vessel (7) and the radiation vessel wall are tubes (9), which lead an indirectly cooling cooling medium and in the gas flow direction parallel to the wall of the shell vessel (7).
  • the cooling medium-carrying tubes (10) on the inside of the radiation boiler wall (4) are equipped with feed nozzles (10a) and nozzles (10b).
  • burners (11) for renewable fuel (11a) are arranged according to the invention pass through the radiation boiler wall (4) and introduced via a renewable fuel (11a) in the cooling space (3) and gasified. This causes a gasification and the temperature of the synthesis gas decreases. Solidified slag settles on the radiation boiler wall (4).
  • FIG. 1 also shows the sectional plane AA whose cross-section is shown in FIG.
  • FIG. FIG. 2 shows the cross-section of a gasification reactor whose plane is shown in FIG. 1 was designated A-A.
  • the jacket vessel of the cooling space, the interior of the reaction space (2), the synthesis nozzle (2b), the radiation boiler wall (4), the tubes on the inner wall of the jacket vessel (9) and the cooling tubes (10), can be seen. which are arranged annularly on the radiation boiler wall (4) on the side of the cooling space (3).
  • the tubes (9) on the inner wall of the jacket vessel (7) are equipped with cooling tubes (9a, "bulkheads”) tapering concentrically in the direction of the geometric central axis of the cooling space (3) in order to improve the cooling. arranged in a tangential direction to the jacket vessel (7), so that the synthesis gas receives a twist (8c).
  • Tubes for cooling medium on the inner wall of the jacket vessel are Tubes for cooling medium on the inner wall of the jacket vessel

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Kohlevergasungsreaktoren, die aus einem Reaktionsraum mit in dem Reaktionsraum (2) angeordneten Brennern (6) und einem Abkühlräum (3) bestehen, und der Abkühlraum mit einer Strahlungskesselwand (9) zum Abkühlen und Abkühlen der flüssigen Schlacke ausgestattet ist, wobei erfindungsgemäß der ringförmige Teil des Abkühlraumes, in dem die Strahlungskesselwand angeordnet ist, mit Brennern (11) ausgerüstet wird, die durch die Strahlungskesselwand hindurch in den Abkühlraum hineinführen, durch die ein nachwachsender Brennstoff in den Abkühlraum einleitbar ist. Durch diese Vorrichtung kann nachwachsender Brennstoff in den Abkühlraum durch eine Strahlungskesselwand eingeleitet werden, der sich unterhalb des Reaktionsraumes befindet, so dass die Wärmeenthalpie des heißen Synthesegases auch in dem Abkühlraum zur Nachvergasung von nachwachsendem Brennstoff genutzt werden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Einleitung von nachwachsendem Brennstoff durch die Strahlungskesselwand des Abkühlraumes eines Kohlevergasungsreaktors und die Verwendung des durch das Verfahren hergestellten Synthesegases.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen in den Bereich der Strahlungskesselwand von Vergasungsreaktoren
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen in den Bereich der Strahlungskesselwand von Vergasungsreaktoren, die aus einem Reaktionsraum mit in dem Reaktionsraum angeordneten Brennern und einem Abkühlraum bestehen, und der Abkühlraum mit einer Strahlungskesselwand zum Abkühlen und Verfestigen der flüssigen Schlacke ausgestattet ist, wobei erfindungsgemäß der Teil des Abkühlraumes, in dem die Strahlungskesselwand angeordnet ist, mit Brennern ausgerüstet wird, die durch die Strahlungskesselwand hindurch in den Abkühlraum hineinfüh- ren, durch die ein nachwachsender Brennstoff tangential zum Mantelgefäß des Abkühlraumes in den Abkühlraum einleitbar ist. Auf diese Weise kann die Wärmeenthalpie des heißen Synthesegases auch in dem Abkühlraum zur Nachvergasung von nachwachsendem Brennstoff besser genutzt werden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Einleitung von nachwachsendem Brennstoff durch die Strahlungskesselwand tangential zur Reaktorwand in den Abkühlraum eines Kohlevergasungsreaktors und die Verwendung des durch das Verfahren hergestellten Synthesegases.
[0002] Kohlevergasungsreaktoren bestehen in den meisten Ausführungsformen aus einem Reaktionsraum, in dem die eigentliche Kohlevergasungsreaktion durchgeführt wird, einem Abkühlraum, in dem das Synthesegas durch Vermischen mit einem kühleren Fremdmedium heruntergekühlt wird, und einem Schlackesammelgefäß, welches mit Wasser gefüllt ist und in das die abgekühlte Schlacke hineingeführt wird. Der Reaktionsraum enthält Brenner, mit dem ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff im Gemisch mit einem sauerstoffhaltigen Gas eingeleitet wird, so dass in einer Flugstromvergasungsreaktion Synthesegas entsteht. [0003] In den meisten Ausführungsformen ist der Abkühlraum vertikal auswärtsführend direkt unterhalb des Reaktionsraumes angeordnet, so dass das Synthesegas, welches verflüssigte Schlacke und Asche enthält, zunächst mit der Asche und der Schlacke in den Abkühlraum gelangt. Dort wird das heiße Synthesegas mit einem kühleren Fremdmedium vermischt, so dass sich dieses abkühlt und der größte Teil der Asche und der Schlacke abgeschieden wird. Die gesamte Vorrichtung ist in einem druckdichten Mantelgefäß aufgehängt, um die hohen Drücke und Temperaturen zu ermöglichen, in denen die Reaktion ausgeführt wird. [0004] Die abgeschiedene Schlacke und die Asche werden von dem Abkühlraum in das Schlackesammeigefäß überführt, welche sich unterhalb des Abkühlraumes befindet. Dieses enthält in den meisten Ausführungsformen zum Auffangen der Schlacke Wasser. Dort wird es über eine Druckschleuse aus dem Reaktionsgefäß entsorgt. Das Synthese- gas wird über einen seitlichen Ausführungsstutzen einer Weiterbehandlung und Verwendung zugeführt. Die eigentliche Kohlevergasungsreaktion findet typischerweise bei Temperaturen von mehr als 1400 bis 1500 °C und bei Drücken von 0,5 bis 8 MPa statt. Nach dem Austritt aus dem Reaktionsraum besitzt das Synthesegas eine Temperatur von mehr als 1400 - 1500 °C, nach Verlassen des Abkühlungsraums etwa 900°C, und nach dem Vermischen mit dem kühleren Fremdmedium noch eine Temperatur von 200 bis 300 °C. Bei dieser Temperatur wird das Synthesegas aus dem Mantelgefäß mit dem Reaktor ausgeführt.
[0005] Die DE 102008012734 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik zur Gewinnung von Synthesegas durch eine Kohlevergasungsreaktion, wobei das erzeugte Synthesegas in einem ersten, oben im Reaktor angeordneten Reaktionsraum erzeugt wird, in dessen oberen Bereich die Einsatzstoffe zugeführt werden, und an dessen Seitenwänden flüssige Schlacke niedergeschlagen wird, die frei ablaufen kann, ohne dass die Oberfläche dieser Schlacke dabei erstarrt, und an dessen Unterseite sich eine Öffnung mit einer Abtropfkante befindet, aus der sowohl das gewonnene Synthesegas nach unten abgezogen wird als auch die flüssig herablaufende Schlacke abtropfen kann, und sich unten an die Öffnung ein zweiter Raum anschließt, der als Abkühlraum geartet ist, und der zweite Raum durch einen Wasserfilm begrenzt wird, wobei sich unten an den zweiten Raum ein dritter Raum anschließt, in dem durch Zufuhr von Wasser in das Synthesegas eine Abkühlung vorgenommen wird, und sich unten an den dritten Raum ein Wasserbad anschließt, welches als Schlackesammelgefäß geartet ist, und unten oder seitlich des dritten Raums, jedoch oberhalb des Wasserbades das erzeugte und abgekühlte Synthesegas aus dem Druckbehälter abgezogen wird. Der zweite Raum unterhalb des Reaktionsraumes ist als Abkühlraum geartet und enthält einen seitlich begrenzenden Wasserfilm zur Vermeidung von Ablagerungen. [0006] Da man bestrebt ist, für die Weiterverwendung ein möglichst schlacke- und aschefreies Synthesegas zu erhalten, gibt es für Kohlevergasungsreaktoren Ausführungsformen, in denen der Abkühlraum mit einer sogenannten Strahlungskesselwand ausgerüstet ist. Diese wirken als Abkühlplatten und sind an den seitlichen Wänden des Vergasungsreaktors angeordnet. Durch diese Vorgehensweise wird zugleich das Reaktionsge- fäß geschützt. Das aus dem Reaktionsraum ausströmende Synthesegas wird hierzu mit einem Drall versehen, so dass dieses mit einem Drall in den Abkühlraum strömt und dadurch mit den kühleren Strahlungskesselwänden in Berührung kommt. Dabei verfestigt sich die Schlacke und fällt durch Schwerkrafteinwirkung oder durch den Fluß des Gasstroms in das Schlackesammeigefäß. [0007] Die DE 102005041930 A1 beschreibt ein Verfahren zur Vergasung von festen Brennstoffen im Flugstrom mit festen Brennstoffen mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel durch partielle Oxidation, wobei ein Brennstaub einem pneumatischen Dosiersystem zugeführt wird, und der Brennstaub über einen Bunker in mindestens eine Druckschleuse gelangt, und mit einem kondensatfreien Gas beaufschlagt einem Dosiergefäß zugeführt wird, in dessen Unterteil ein inertes Gas eingeleitet wird, so dass eine Wirbelschicht entsteht, die durch Förderrohre zu dem Brenner eines Reaktors gelangt, der über ein Förderrohr dem Reaktor gemeinsam mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel im Reaktionsraum mit Kühlschirm einer partiellen Oxidation unterzogen wird, wobei die Asche des Brennstoffes aufgeschmolzen und gemeinsam mit dem heißen Vergasungsgas über die Ablaufvorrichtung in den Quenchraum des Quenchkühlers überführt wird, und das gequenchte dampfwassergesättigte Rohgas zur Reinigung von mitgerissenem Feinstaub einer Rohgaswäsche oder einer mechanischen Staubabscheidung unterzogen wird. In dem Quenchkühler sind ein oder mehrere Düsenringe angeordnet, über die das erforderliche Quenchwasser eingedüst wird, wobei die Düsen bündig an ei- nem inneren Verschleißmantel enden, der aus Metall ringförmig am Reaktordruckmantel zum Schutz des Reaktordruckmantels angeordnet ist.
[0008] Die DE 102005041931 A1 beschreibt ein Verfahren zur Vergasung von festen Brennstoffen im Flugstrom mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel durch partielle Oxidation, bestehend aus den Verfahrensschritten pneumatisches Dosie- ren für Brennstaub, Vergasungsreaktion in einem Reaktor mit gekühlter Reaktorraumkontur, Teilquenchung, Kühlung, Rohgaswäsche und Teilkondensation, wobei ein Brennstaub einem pneumatischen Dosiersystem zugeführt wird, und wobei der Brennstaub über einen Bunker in mindestens eine Druckschleuse gelangt, und mit einem kondensatfreien Gas beaufschlagt einem Dosiergefäß zugeführt wird, in dessen Unterteil ein inertes Gas einge- leitet wird, so dass eine Wirbelschicht entsteht, die durch Förderrohre zu dem Brenner eines Reaktors gelangt, und wobei der über ein Förderrohr dem Reaktor zugeführte Brennstaub gemeinsam mit einem freien Sauerstoff enthaltenden Oxidationsmittel im Reaktionsraum mit Kühlschirm einer partiellen Oxidation unterzogen wird, und wobei die Asche des Brennstoffes aufgeschmolzen und gemeinsam mit dem heißen Verbrennungsgas über die Ablaufvorrichtung in den Quenchraum des Quenchkühlers überführt und einer Teilquenchung unterzogen wird, und das teilgequenchte Rohgas in einem Abhitzekessel abgekühlt, und danach einer Reinigung und Weiterverarbeitung unterzogen wird.
[0009] In einer Ausführungsform der Erfindung mündet der Raum des Quenchkühlers direkt in einen Abhitzekessel, in dem Rohre zur Dampferzeugung und in dessen unteren Teil eine Öffnung für das Rohgas und Schlackeabzug mit einem Wasserbad angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Wärme des Abhitzekessels für die Erzeugung von Dampf nutzbar.
[0010] Viele Ausführungsformen führen das Synthesegas in einen Abkühlraum, der mit einer Strahlungskesselwand ausgestattet ist, wobei die Strahlungskesselwand entwe- der aus einem inneren Verschleißmantel besteht, der aus Metall zum Schutz des Reaktordruckmantels gefertigt ist, oder aus Rohren besteht, durch die Wasser zur Dampferzeugung geleitet wird. Beide Ausführungsformen haben den Zweck, das heiße Synthesegas nicht direkt in den Abkühlraum oder gegen die Strahlungskesselwand des Mantelgefäßes zu leiten, sondern zu kühlen, damit sich die Schlacke verfestigen kann und aus dem Synthesegas abgeschieden wird.
[0011] Mitunter ist es auch möglich, das heiße, schlackehaltige Synthesegas gegen hierfür vorgesehene Abkühlplatten, auch„Schotten" genannt, zu führen, wobei diese Abkühlplatten konzentrisch in Richtung der senkrecht verlaufenden geometrischen Mittelachse des Abkühlraumes und des gesamten Reaktors zulaufend verlaufen. Diese Ab- kühlplatten können auch aus Rohren bestehen. Diese verlaufen dann zur besseren Kühlung vorteilhaft parallel zur Gasströmungsrichtung.
[0012] In einer typischen Ausführunsform der Erfindung wird das Synthesegas zweckmäßig bereits in dem Reaktor mit einem Drall versehen, so dass dieses nicht direkt vertikal in den Abkühlraum, sondern bereits mit einem leichten Drall gegen die Abkühlplat- te im Abkühlraum geführt wird. Der Reaktor selbst besitzt einen trichterförmigen Auslass, der eine Erhöhung der Gasgeschwindigkeit bewirkt, und somit die Führung des heißen Synthesegases gegen die Abkühlplatten verstärkt. Die eigentliche Wand, die sich um die Abkühlplatten herum befindet, ist häufig mit Rohren versehen, die die Wand vor den hohen Temperaturen des Synthesegases schützen. In Gasflußrichtung hinter den Abkühl- platten oder Schotten befinden sich Einleitungsdüsen für das Fremdmedium.
[0013] Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, dass die fühlbare Wärme des Synthesegases, das den Reaktor verlässt, ungenutzt bleibt. Die Temperatur des Synthesegases beim Verlassen des Reaktors beträgt mehr als 1500 °C, und beträgt nach Herunterkühlung durch Zuführung eines kühlenden gasförmigen, dampfförmigen oder flüssigen Fremdmediums 200 bis 300 °C. Die Wärme des Synthesegases geht auf diese Weise ungenutzt verloren. [001 ] Günstiger wäre es deshalb, die Wärme des Synthesegases, welches sich zwischen Reaktoraustritt und Strahlungskesselwand befindet, für einen chemischen Prozess zu nutzen, wobei zu berücksichtigen ist, dass für den Ablauf dieser chemischen Reaktion eine gewisse Verweilzeit in dem Abkühlraum benötigt wird. Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Enthalpie oder fühlbare Wärme des Synthesegases direkt nach dem Austritt des Reaktors für einen Folgeprozess nutzt, eine erhöhte Verweilzeit in dem Abkühlraum sicherstellt und dennoch eine Kühlung des Synthesegases durch eine Strahlungskesselwand in dem Abkühlraum und die Zuführung von Fremdmedien in Gasströmungsrichtung hinter der Strahlungskesselwand ermöglicht.
[0015] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, in welcher in dem Abkühlraum tangential angewinkelt zur Reaktorwand Brenner angeordnet sind, wodurch der eingedüste Brennstoff einen um die Mittelachse des Abkühlraumes gerichteten Drall erfährt, so dass die Verweilzeit des eingedüsten Stoffes in dem Abkühlraum erhöht wird, und dadurch mit der restlichen Wärmeenthalpie des Synthesegases chemische Reaktionen ermöglicht werden. [0016] Die Brenner können den nachwachsenden Brennstoff abgewinkelt mit oder gegen die Gasströmungsrichtung eindüsen. Erfindungsgemäß muss jedoch eine tangentiale Richtung eingehalten werden, wobei sich die tangentiale Richtung auf einen tangentialen Winkel bezieht, der sich an einem waagrechten Querschnitt des Abkühlraumes gegenüber der Wand des Abkühlraumes bildet. [0017] Die Brenner müssen dabei durch die Wand des Mantelgefäßes des Abkühlraumes und die Strahlungskesselwand geführt werden. Dies erfordert in der Regel einen hohen konstruktiven Aufwand, da die Strahlungskesselwand häufig Rohre oder dickwandige Metallschirme enthält. Eine häufig angewandte Konstruktionsweise zur Durchführung dieser Brenneranordnung ist eine„Rohr-Steg-Rohr"-Konstruktion. [0018] Bevorzugt wird als zusätzlicher Brennstoff in den Abkühlraum ein nachwachsender Rohstoff tangential eingedüst. Nachwachsende Rohstoffe besitzen die Eigenschaft, mit dem Synthesegas zu reagieren, ohne bei der Reaktion eine wesentliche Tem- peratursteigerung zu bewirken. Durch die tangentiale Eindüsung des nachwachsenden Brennstoffes wird die Verweilzeit in dem Abkühlraum erhöht, so dass sich eine Reaktion des nachwachsenden Brennstoffes mit dem noch heißen Synthesegas ermöglicht wird. Häufig wird bei der Zugabe von nachwachsenden Rohstoffen die Temperatur des Synthe- segases weiter gesenkt. Die nachwachsenden Brennstoffe reagieren mit den Bestandteilen des Synthesegases, wobei Wärme verbraucht wird. Bei der Reaktion wird zusätzliches Synthesegas produziert.
[0019] Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann die Wirtschaftlichkeit eines Kohlevergasungsprozesses erheblich verbessert werden. Da nachwachsende Rohstoffe in einem Vergasungsverfahren nur wenig Asche liefern, wird die Strahlungskesselwand durch das erfindungsgemäße Verfahren mit erheblich weniger Asche und Schlacke beaufschlagt. Schließlich wird die Strahlungskesselwand durch die Nacheinleitung von nachwachsendem Brennstoff einer wesentlich geringeren Wärmebelastung ausgesetzt.
[0020] Beansprucht wird insbesondere eine Vorrichtung zum Einleiten von nach- wachsenden Brennstoffen in den Bereich der Strahlungskesselwand von Kohlevergasungsreaktoren, umfassend
• einen Reaktionsraum, der zur Vergasung von festen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen durch Umsetzung mit einem sauerstoffhaltigen oder wasserdampf- und sauerstoffhaltigen Gas geeignet ist, und der mit Brennern ausgestattet ist,
• einen zweiten Raum, der als Abkühlraum gestaltet ist, und der in Gasströmungsrichtung unterhalb des Reaktionsraumes angeordnet ist, wobei dieser Abkühlraum mit Zuführungseinrichtungen für gasförmige, dampfförmige und flüssige Kühlmedien ausgestattet ist, wobei
• wenigstens ein Teil der gasströmungsgerichteten Ausdehnung des Abkühlraumes mit einer ringförmigen, an der inneren Wand des Abkühlraumes angeordneten Strahlungskesselwand ausgerüstet ist,
und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
• der ringförmige Teil des Abkühlraumes, in dem die Strahlungskesselwand angeordnet ist, mit Brennern ausgerüstet wird, die durch die Strahlungskesselwand hindurch in den Abkühlraum hineinführen, durch die ein nachwachsender Brennstoff in den Abkühlraum einleitbar ist, und • die Brenner in dem Abkühlraum tangential angewinkelt zur Reaktorwand angeordnet sind.
[0021] Der erhöhte konstruktive Aufwand zur Einleitung richtet sich dabei nach der Art der Strahlungskesselwand. Zur Ausführung der Erfindung ist es lediglich erforderlich, dass mindestens ein Brenner mediendicht durch die gasdichte Strahlungskesselwand geführt wird. In einer Ausführungsform der Erfindung werden innerhalb des Abkühlraumes an der Innenwand des Abkühlraumes Rohre angeordnet, wobei die Rohre in Gasströmungsrichtung von einem Kühlmedium durchströmbar sind. Die Brenner müssen dann entweder zwischen den Rohren durch das Mantelgefäß geführt werden oder aber durch die Rohre hindurch in den Abkühlraum. Die Konstruktion der Strahlungskesselwand kann bei der Herstellung von Vergasungsreaktoren mitunter beträchtlich variieren, so dass sich der konstruktive Aufwand der Brenneranordnung nach der Konstruktion der Strahlungskesselwand richtet.
[0022] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bedecken die Rohre über ei- ne bestimmte Länge des Abkühlraumes den gesamten inneren Umfang des Abkühlraumes, wobei die Rohre in Gasströmungsrichtung von einem Kühlmedium durchströmbar sind. In diesem Fall müssen die Brenner in jedem Fall an einer bestimmten Stelle durch Rohre geführt werden. Dies kann durch Rohrmanschetten ausgeführt werden, wird jedoch in einer vorteilhaften Ausführungsform durch eine sogenannte „Rohr-Steg-Rohr" - Konstruktion ausgeführt. Eine typische Ausführungsform für eine „Rohr-Steg-Rohr" - Konstruktion zur Verminderung einer unerwünschten Unterbrechung des Wasserflusses durch Rohre bei einer Brennermontage lehrt die EP 0840053 B1.
[0023] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung befindet sich zwischen der Wand des Abkühlraumes und den Rohren eine ringförmige Wand als Strahlungskessel- wand. Dadurch wird die mechanische Belastung des Mantelgefäßes bei der Abkühlung des schlackehaltigen Synthesegases gering gehalten. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind innerhalb des Abkühlraumes weitere Rohre angeordnet, die in Gasströmungsrichtung von einem Kühlmedium durchströmbar sind, und die durch ihre parallele Anordnung in konzentrische Richtung auf die geometrische Mittelachse des Abkühl- raumes angeordnet sind. Diese Rohre sind bevorzugt im Verbund mit den Rohren angeordnet, die die Rohre über eine bestimmte Länge des Abkühlraumes den gesamten inneren Umfang des Abkühlraumes umgeben, wobei sämtliche Rohre in Gasströmungsrichtung von einem Kühlmedium durchströmbar sind. Die auf die geometrische Mittelachse des Abkühlraumes zulaufende Rohranordnung bewirkt eine verbesserte Kühlung des Synthesegases und verlängert die Verweilzeit im Abkühlraum zusätzlich. Die konzentrische Anordnung dieser Rohre wird auch als„Schotten" bezeichnet. In einer einfachen Ausführungsform können diese„Schotten" auch als Platten ausgeführt sein. Diese Anordnung ragt typischerweise nicht bis zur Mitte der Längsachse des Abkühlraumes, sondern nur etwa zu einem Drittel des Querschnittes in den Abkühlraum hinein.
[0024] In einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Strahlungskesselwand aus einer hitzebeständigen Platte. Die Strahlungskesselwand kann auch Rohre enthalten, die in der Strahlungskesselwand in beliebiger Anordnung enthalten sind. Die Strahlungskesselwand kann auch vollständig aus Rohren bestehen. Die Rohre dienen zur Führung eines indirekt kühlenden beliebigen Mediums. In diesem Fall müssen die Brenner zur Ausführung der Erfindung dicht gegen das kühlende Medium in den Rohren und durch die gasdichte Strahlungskesselwand geführt werden („Rohr-Steg-Rohr-Konstruktion"). Die Rohre können für die Ausführung der Erfindung auch in Richtung des Abkühlraumes mit einer feuerfesten Auskleidung versehen sein. Eine Ausführungsform aus dem Stand der Technik für eine Strahlungskesselwand, die Rohre enthält, gibt die DE 3809313 A1. Zur Ausführung der vorliegenden Erfindung würde mindestens ein Brenner mediumdicht durch die ringförmig verlaufenden Rohrwände und die feuerfeste Auskleidung geführt.
[0025] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung befindet sich um die konzentrische Anordnung der Rohre eine weitere ringförmige Wand als Strahlungskesselwand. Diese kann auf der dem Reaktionsraum zugewandten Seite ebenfalls weitere Rohre zur Kühlung besitzen, die von einem Kühlmedium durchströmbar sind. Diese Rohre verlaufen dann zur besseren Kühlung bevorzugt um die geometrische Mittelachse des Reaktionsraumes.
[0026] Zwischen der Strahlungskesselwand und der inneren Wand des Abkühlrau- mes kann auch ein Zwischenraum angeordnet sein, durch den Gas zirkulieren kann. Ein Beispiel für eine solche Strahlungskesselwand gibt die DE 102008012734 A1. Zur Ausführung der vorliegenden Erfindung werden dann Brenner für den nachwachsenden Brennstoff durch diesen Zwischenraum und die innere Wand geführt. Die Strahlungskesselwand kann beispielhaft auch aus einem hohlzylindrisch ausgebildeten Konvektionskes- sei bestehen, der den Abkühlraum konzentrisch umgibt. Ein Beispiel für eine Ausführungsform mit einem Abkühlraum, der von einem hohlzylindrisch ausgeführten Konvekti- onskessel zur Abkühlung besteht, gibt die die EP 616022 B1. Der Konvektionskessel kann auch mehrfach unterteilt sein, oder seinerseits mit Abkühlplatten ausgestattet sein. Es ist zur Ausführung der Erfindung auch denkbar, dass sich in Gasflussrichtung hinter dem Brenner für den nachwachsenden Rohstoff eine wasserfallartige Kühleinrichtung befindet, wie sie beispielhaft in der DE 102008012734 A1 beansprucht ist.
[0027] Die Brenner, die den nachwachsenden Rohstoff durch die Strahlungskesselwand hindurch in den Abkühlraum einleiten, können beliebig geartet sein. Diese können beispielhaft als Brennerlanzen geartet sein. Diese können aber auch als Düsen geartet sein. Die Brenner können auch tangential und konzentrisch angeordnet sein. Die Brenner können auch so angeordnet sein, dass sie sich in Gasströmungsrichtung vor dem Ausführungsstutzen des Reaktionsraumes befinden, so dass sie sich beim Betrieb im„Strömungsschatten" des Synthesegasstromes befinden. Auf diese Weise sind die Brenner besser vor Verschlackung geschützt. Zur Ausführung der Erfindung ist es lediglich erforderlich, dass mindestens ein Brenner mediendicht durch die gasdichte Strahlungskesselwand geführt wird, und nachwachsender Brennstoff in mindestens einen Teil des Abkühlraumes in Gasströmungsrichtung vor Einleitung des kühlenden gasförmigen, dampfförmigen oder flüssigen Fremdmediums geführt wird oder führbar ist. [0028] Der Druckbehälter für den Reaktionsraum und den Abkühlraum können zum Bau der Vorrichtung als ein einziges Bauteil mit gleichem Durchmesser bereitgestellt werden. Der Reaktionsraum und der Abkühlraum können aber auch zwei aufeinandergestellte Druckbehälter mit unterschiedlichen Durchmessern sein, wobei der Durchmesser des Abkühlraum-Druckbehälters in diesem Fall größer ist als der Durchmesser des Reaktions- raum-Druckbehälters.
[0029] Beansprucht wird auch ein Verfahren zur tangentialen Eindüsung von Brennstoffen in den Abkühlraum eines Vergasungsreaktors. Der Brennstoff kann im Abkühlungsraum in oder gegen die Gasströmungsrichtung eingedüst werden, wird jedoch in einer waagrechten Schnittebene des Abkühlungsraumes in einem tangentialen Winkel zur Reaktorwand eingedüst. Dadurch erhöht sich die Verweilzeit in dem Reaktionsraum beträchtlich.
[0030] Zur Eindüsung wird typischerweise ein nachwachsender Brennstoff verwendet. Durch die Strahlungskesselwand hindurch wird über mindestens einen Brenner einen nachwachsenden Brennstoff konzentrisch tangential in den Abkühlraum eingeleitet, so dass eine weitere Flugstromvergasung entsteht, durch die die Temperatur des ausströmenden Gases sinkt und die Enthalpiedifferenz zur Zusatzvergasung von nachwachsenden Rohstoffen genutzt wird („Chemical Quench"). Dieser Vorgang wird durch die fangen- tiale Eindüsung des Brennstoffes mit der Verlängerung der Verweilzeit ermöglicht oder zumindest begünstigt.
[0031] Beansprucht wird auch ein Verfahren zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen in den Bereich der Strahlungskesselwand von Kohlevergasungsreaktoren, wobei
• der feingemahlene, kohlenstoffhaltige Brennstoff im Gemisch mit Sauerstoff oder einem sauerstoffangereicherten Gas, von außen in horizontaler Richtung konzentrisch oder abwärts gerichtet von oben in einen feuerfesten Reaktionsraum eingedüst wird, so dass der Brennstoff in einer Flug- Stromvergasung in dem Reaktionsraum zu Synthesegas reagiert, und
• das erhaltene Synthesegas unter einem Druck von 0,5 bis 8 MPa steht und in aufwärts oder abwärts führender Richtung aus dem Reaktionsraum ausgeführt wird, und
• das so erhaltene Synthesegas nach der Ausführung in einen zweiten Re- aktionsraum geleitet wird, der als Abkühlraum gestaltet ist und in dem das zugeführte Gas zur Kühlung mit einem kühleren gasförmigen, dampfförmigen oder flüssigen Fremdmedium vermischt wird,
und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
• zwischen dem Reaktionsraum und der Einleitungsstelle für das Fremdme- dium durch die Strahlungskesselwand hindurch über mindestens einen
Brenner ein nachwachsender Brennstoff konzentrisch in den Abkühlraum eingeleitet wird, so dass eine weitere Flugstromvergasung entsteht, durch die die Temperatur des ausströmenden Gases sinkt und die Enthalpiedifferenz zur Zusatzvergasung von nachwachsenden Rohstoffen genutzt wird, und
• der nachwachsende Brennstoff in tangential angewinkelter Richtung zur Wand des Abkühlraumes in den Abkühlraum eingedüst wird, so dass der nachwachsende Brennstoff beim Eindüsen in den Rohgasstrom aus dem Reaktionsraum einen Drall erhält. [0032] Als nachwachsender Brennstoff können alle biologischen Materialen verwendet werden, die sich zur Herstellung von Synthesegas mit einem sauerstoffhaltigen Gas als Reaktionsgas eignen. Dies können gehäckselte, zerkleinerte, feingemahlene Energie- pflanzen, Holz in beliebiger Form, Stroh, Gräser, Getreidepflanzen, biologische Reststoffe, Meerespflanzen oder Viehdung sein. Die nachwachsenden Rohstoffe können vor der Vergasung einer Vorbehandlung unterzogen werden, wobei die Vorbehandlungsschritte beispielhaft eine Trocknung, eine Karbonisierung, eine Mahlung oder eine Kombination dieser Schritte umfassen. Der nachwachsende Brennstoff wird zur Vergasung dann im Gemisch mit einem dampf- oder sauerstoffhaltigen Gas, Wasserdampf, oder einem sauerstoffhaltigen Gas und Wasserdampf in den Abkühlraum eingeleitet. Als Brennstoff für die Brenner im Abkühlraum können die nachwachsenden Brennstoffe auch im Gemisch mit kohlenstoffhaltigen oder fossilen Brennstoffen verwendet werden. [0033] Die Zugabe von nachwachsenden Rohstoffen in eine Flugstromvergasung ist prinzipiell bekannt. Die EP 1027407 B1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung von Brenngas, Synthesegas und Reduktionsgas aus nachwachsenden und fossilen Brennstoffen durch Verbrennen der Brennstoffe in einem Brenner mit gasförmigem Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen. Die zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung noch nicht of- fengelegte DE 102009011174 A1 beschreibt ein Verfahren zur Nutzung der Enthalpie eines Synthesegases durch Zusatzvergasung von nachwachsenden Brennstoffen innerhalb einer zweiten Brennerebene, die sich über einen Teilbereich der gesamten Höhe des Reaktionsraumes erstreckt.
[0034] Die zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung noch nicht offengelegte DE 102010008384.4 beschreibt ein Verfahren, in dem durch zusätzliche Öffnungen in dem Abkühlraum, die innerhalb des Abkühlraumes angeordnet sind, ein biologischer Brennstoff konzentrisch in den Abkühlraum eingeleitet wird, so dass eine weitere Reaktion mit dem Synthesegas erfolgt, wodurch die Temperatur des Synthesegases weiter gesenkt wird. Diese Anmeldung leitet den Brennstoff direkt in den Abkühlraum ein und gibt keiner- lei Hinweise auf eine aufwendige Konstruktion zur tangentialen Einleitung eines nachwachsenden Brennstoffes durch eine Strahlungskesselwand.
[0035] Die Temperatur des Synthesegases beträgt beim Austritt aus dem Reaktionsraum typischerweise 1400 bis 1500°C, nach Einleitung des nachwachsenden Brennstoffes ca. 1.200 bis 1.300 °C und nach Verlassen Abkühlungsraums ca. 900°C. Die Tempe- ratur von ca. 900 °C beim Verlassen des Abkühlraumes ist durch Messwerte belegt, die übrigen Werte sind Schätzwerte.
[0036] Die Brenner können in dem Abkühlraum beliebig angeordnet sein. Der nachwachsende Brennstoff muss lediglich durch tangential angeordnete Brenner tangential in den zylindrischen Abkühlraum eingeleitet werden, so dass der Flugstrom in dem Abkühlraum einen Drall erhält, wodurch sich die Verweilzeit des Brennstoffes in dem Abkühlraum erhöht. Da die Brenner mediendicht durch den Strahlkesselwand geführt werden müssen, sind diese typischerweise mit Dichtungsmanschetten im Bereich der Strahlungskessel- wand ausgestattet. Die Abdichtung kann jedoch beliebig erfolgen und die Art der Abdichtung beliebig ausgeführt sein.
[0037] Die fühlbare Wärme des Synthesegases kann zur Erzeugung von Dampf genutzt werden. Dies kann auch ein Hochdruckdampf sein. Hierzu wird ein Fremdmedium genutzt, welches die Wärme aus dem Abkühlraum durch indirekte Kühlung in der Abkühl- platte oder in Rohren in der Strahlungskesselwand aufnimmt. Diese Wärme kann in einem nachgeschalteten Abhitzekessel zur Erzeugung von Dampf oder Hochdruckdampf genutzt werden. Die Strahlungskesselwand und die Schotten können zur Ausführung der Erfindung auch durch Klopfer oder Russbläser oder beides abgereinigt werden.
[0038] Beansprucht wird auch die Verwendung des durch das genannte Verfahren hergestellten Synthesegases. Dies kann beispielhaft zur Erzeugung von Strom in einem Kraftwerk genutzt werden. Dieses kann weiterhin zur Erzeugung von Strom in einem Kraftwerk mit Abscheidung von Kohlendioxid aus dem Verbrennungsgas genutzt werden. Eine Beispiel hierzu ist die IGCC-Technologie (IGCC:„Integrated Gasification Combined Cycle"). Schließlich ist es auch möglich, das erfindungsgemäß hergestellte Synthesegas zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe oder von synthetischem Erdgas zu nutzen. Auch eine beliebige Nutzung des erfindungsgemäß hergestellten Synthesegases zur Herstellung von Chemikalien („Polygeneration") ist möglich.
[0039] Die Erfindung besitzt den Vorteil, die Enthalpie eines heißen Synthesegases aus einer Kohlevergasung auch in einem Abkühlraum zu nutzen, der mit einer Strah- lungskesselwand ausgestattet ist. Dadurch kann die Wirtschaftlichkeit eines Kohlevergasungsprozesses erheblich verbessert werden. Da nachwachsende Brennstoffe in einem Vergasungsverfahren nur wenig Asche liefern, wird die Strahlungskesselwand durch das erfindungsgemäße Verfahren mit erheblich weniger Asche und Schlacke beaufschlagt. Schließlich wird die Strahlungskesselwand durch die Nacheinleitung von nachwachsen- dem Brennstoff einer wesentlich geringeren Wärmebelastung ausgesetzt.
[0040] Die Erfindung wird anhand von zwei Zeichnungen genauer erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. FIG.1 zeigt einen Kohlevergasungsreaktor mit der erfindungsgemäßen Nachvergasung, in dem die Strahlungskes- seiwand aus einem wasser -oder kühlmedienführenden Rohr geartet ist, welches mit einer aufliegenden Abkühlplatte ausgestattet ist. FIG.2 zeigt einen Kohlevergasungsreaktor mit der erfindungsgemäßen Nachvergasung, in dem die Strahlungskesselwand aus einer Abkühlplatte besteht, die mit zirkulär um den Abkühlraum darüber angeordneten, kühlme- dienführenden Rohren ausgestattet ist.
[0041] FIG. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kohlevergasungsreaktor (1), der mit einem Reaktionsraum (2) zur Vergasung von kohlenstoffhaltigem, fossilen Brennstoff ausgestattet ist, einem Abkühlraum (3) mit Strahlungskesselwänden (4), und einem Schlackesammelgefäß (5), welches als Wasserbad (5a) geartet ist. Der Reaktionsraum (2) ist mit Brennern (6) ausgestattet, über die der kohlenstoffhaltige, fossile Brennstoff (6a) im Gemisch mit einem sauerstoffhaltigen Brennstoff in den Reaktionsraum (2) eingeleitet wird, und ist über Aufhängevorrichtungen (2a) in einem druckdichten Mantelgefäß (7) aufgehängt. Bei der Vergasungsreaktion entsteht Synthesegas (8), welches bei der Verwendung von tangentialen Brennern einen Drall (8a) erhält. Am Boden des Reaktions- raumes (2) befindet sich ein Ausführungsstutzen (2b) für das ausströmende Synthesegas (8b), welches über diesen in den Abkühlraum (3) gelangt. Der Ausführungsstutzen (2b) ist mit einer kragenförmigen Öffnung ausgestattet. Das Mantelgefäß (7) ist in Höhe des Abkühlraumes (3) mit einer Strahlungskesselwand (4) ausgestattet, die aus einer ringförmig um die Innenwand (7) des Abkühlraumes (3) angeordneten hitzebeständigen Platte (4) besteht. Zwischen der Wand des Mantelgefässes (7) und der Strahlungskesselwand befinden sich Rohre (9), die ein indirekt kühlendes Kühlmedium führen und die in Gasströmungsrichtung parallel zur Wand des Mantelgefäßes (7) verlaufen. An der Innenseite der Strahlungskesselwand (4) befinden sich ebenfalls Rohre (10), die ein indirekt kühlendes Kühlmedium führen, wobei die Rohre (10) ringförmig um die Achse des Abkühlraumes (3) führen. Die kühlmedienführenden Rohre (10) an der Innenseite der Strahlungskesselwand (4) sind mit Zuführungsstutzen (10a) und Ausführungsstutzen (10b) ausgestattet. In Gasströmungsrichtung vor der Strahlungskesselwand (4) sind erfindungsgemäß Brenner (11) für nachwachsenden Brennstoff (11a) angeordnet, die durch die Strahlungskesselwand (4) hindurchführen und über die ein nachwachsender Brennstoff (11a) in den Abkühlraum (3) eingeleitet und vergast wird. Dadurch setzt eine Nachvergasung ein und die Temperatur des Synthesegases sinkt. Auf der Strahlungskesselwand (4) setzt sich verfestigte Schlacke ab. Diese gelangt durch Schwerkrafteinwirkung in das darunter angeordnete Schlackesammelgefäß (5), welches mit Wasser (5a) gefüllt ist, oder wird vom Gasfluss mitgerissen. Das ausströmende Synthesegas (8b) gelangt dann in den Abkühlbereich in Gasflussrichtung hinter der Strahlungskesselwand (4), in dem Zuführungsdüsen (12) für ein kühlendes gasförmiges, dampfförmiges oder flüssiges Fremdmedium (12a) angeord- net sind. Das zugeführte Fremdmedium (12a) kühlt das Synthesegas im Abkühlraum (8c) weiter ab, bevor dieses (13) in seitlicher Richtung den Abkühlraum (3) über einen Ausführstutzen (14) verlässt. Die Schlacke (15) wird periodisch über Schleusen (16) und einen Ausführungsstutzen (17) aus dem Reaktor (1) ausgeführt. In FIG.1 ist außerdem die Schnittebene A-A gezeigt, deren Querschnitt in FIG.2 gezeigt wird.
[0042] FIG. 2 zeigt den Querschnitt eines Vergasungsreaktors, dessen Ebene in FIG. 1 mit A-A bezeichnet wurde. Zu sehen ist das Mantelgefäß des Abkühlraumes, das Innere des Reaktionsraumes (2), der Ausführungsstutzen für das Synthesegas (2b), die Strahlungskesselwand (4), die Rohre an der Innenwand des Mantelgefäßes (9) und die Rohre (10) zur Kühlung, die ringförmig an der Strahlungskesselwand (4) an der Seite des Abkühlungsraumes (3) angeordnet sind. Die Rohre (9) an der Innenwand des Mantelgefäßes (7) sind mit in Richtung der geometrischen Mittelachse des Abkühlraumes (3) konzentrisch zulaufenden Kühlrohren (9a,„Schotten") ausgestattet, um die Kühlung zu verbessern. Erfindungsgemäß sind die Brenner (11) in tangentialer Richtung zum Mantelgefäß (7) ange- ordnet, so dass das Synthesegas einen Drall (8c) erhält.
[0043] Bezugszeichenliste
1 Kohlevergasungsreaktor
2 Reaktionsraum
2a Aufhängevorrichtungen für Reaktionsraum
2b Ausführungsstutzen für Synthesegas
3 Abkühlraum
4 Strahlungskesselwand
4a Abkühlplatte
5 Schlackesammeigefäß
5a Wasserbad
6 Brenner für kohlenstoffhaltigen, fossilen Brennstoff
6a Kohlenstoffhaltiger, fossiler Brennstoff
7 Druckdichtes Mantelgefäß
8 Synthesegas
8a Synthesegas mit Drall
8b Ausströmendes Synthesegas
8c Synthesegas im Abkühlraum mit Drall
Rohre für Kühlmedium an der Innenwand des Mantelgefäßes
a Zuführungsstutzen für Kühlmedium
b Ausführungsstutzen für Kühlmedium Kühlmedienführende Rohre
a Zuführungsstutzen für Kühlmedium
b Ausführungsstutzen für Kühlmedium
Brenner
a Nachwachsender Brennstoff
Ausgeführtes Synthesegas
a Kühlendes gasförmiges, dampfförmiges oder flüssiges Fremdmedium Ausführstutzen
Schlacke
Schleusen
Ausführungsstutzen
Rohre der Strahlungskesselwand
a Zuführungsstutzen für die Rohre der Strahlungskesselwand

Claims

Patentansprüche
1. Vergasungsreaktor (1 ) mit einer Vorrichtung (11 ) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (1 1 a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1 ), umfassend
• einen Reaktionsraum (2), der zur Vergasung von festen, kohlenstoffhaltigen Brennstoffen (6a) durch Umsetzung mit einem sauerstoffhaltigen oder wasserdampf- und sauerstoffhaltigen Gas geeignet ist, und der mit Brennern (6) ausgestattet ist,
• einen zweiten Raum (3), der als Abkühlraum (3) gestaltet ist, und der in Gasströmungsrichtung (8b) unterhalb des Reaktionsraumes (2) angeordnet ist, wobei dieser Abkühlraum (3) mit Zuführungseinrichtungen (12) für gasförmige, dampfförmige und flüssige Kühlmedien (12a) ausgestattet ist, wobei
• wenigstens ein Teil der gasströmungsgerichteten (8b) Ausdehnung des Abkühlraumes (3) mit einer ringförmigen, an der inneren Wand des Abkühlraumes (3) angeordneten Strahlungskesselwand (9) ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
• der ringförmige Teil des Abkühlraumes (3), in dem die Strahlungskesselwand (9) angeordnet ist, mit Brennern (1 1 ) ausgerüstet wird, die durch die Strahlungskesselwand (9) hindurch in den Abkühlraum (3) hineinführen, durch die ein nachwachsender Brennstoff (1 1 a) in den Abkühlraum (3) einleitbar ist, und
• die Brenner (1 1 ) in dem Abkühlraum (3) tangential angewinkelt zur Reaktorwand (7) angeordnet sind.
2. Vergasungsreaktor (1 ) mit einer Vorrichtung (11) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (1 1 a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Abkühlraumes (3) an der Innenwand (7) des Abkühlraumes (3) Rohre (9) angeordnet sind, wobei die Rohre (9) in Gasströmungsrichtung (8b) von einem Kühlmedium (9a, 9b) durchströmbar sind.
3. Vergasungsreaktor (1) mit einer Vorrichtung (11) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (9) an der Innenwand (7) des Abkühlraumes (3) den gesamten inneren Umfang des Abkühlraumes (3) über eine bestimmte Länge bedecken, wobei die Rohre (9) in Gasströmungsrichtung (8b) von einem Kühlmedium (9a,9b) durchströmbar sind.
4. Vergasungsreaktor (1 ) mit einer Vorrichtung (1 1 ) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11 a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Wand (7) des Abkühlraumes (3) und den Rohren (9) eine ringförmige Wand (4) als Strahlungskesselwand (4) befindet.
5. Vergasungsreaktor (1) mit einer Vorrichtung (11) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (1 1a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Abkühlraumes (3) weitere Rohre (10) angeordnet sind, die in Gasströmungsrichtung (8b) von einem Kühlmedium (10a, 10b) durchströmbar sind, und die durch ihre parallele Anordnung in konzentrische Richtung auf die geometrische Mittelachse des Abkühlraumes (3) angeordnet sind.
6. Vergasungsreaktor (1) mit einer Vorrichtung (11 ) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (1 1a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich um die konzentrische Anordnung der Rohre (10) eine weitere ringförmige Wand (4) als Strahlungskesselwand befindet.
7. Vergasungsreaktor (1) mit einer Vorrichtung (1 1) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (1 1a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere ringförmige Wand (4) aus einer hitzebeständigen Platte (4) besteht.
8. Vergasungsreaktor (1 ) mit einer Vorrichtung (1 1 ) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (1 1a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere ringförmige Wand (4) Rohre (10) enthält, die im Inneren ein indirekt kühlendes Medium (10a, 10b) führen.
9. Vergasungsreaktor (1 ) mit einer Vorrichtung (11) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Verga- sungsreaktoren (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der
Reaktionsraumseite (3) der weiteren ringförmigen Wand (4) ringförmig um die geometrische Mittelachse des Reaktionsraumes (3) Rohre (10) verlaufen, die von einem Kühlmedium (10a, 10b) durchströmbar sind.
10. Vergasungsreaktor (1) mit einer Vorrichtung (11) zum Einleiten von nachwachsen- den Brennstoffen (11 a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere ringförmige Wand (4) aus einem hohlzylindrisch ausgebildeten Kessel besteht, der den Abkühlraum (3) konzentrisch umgibt.
11. Vergasungsreaktor (1 ) mit einer Vorrichtung (11) zum Einleiten von nachwachsen- den Brennstoffen (1 1a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner (11) als Brennerlanzen geartet sind.
12. Vergasungsreaktor (1) mit einer Vorrichtung (11) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (1 1a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Verga- sungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenner (11) als Düsen geartet sind.
13. Vergasungsreaktor (1) mit einer Vorrichtung (11) zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (1 1a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich- net, dass Brenner (11) oder Brennerlanzen so angeordnet sind, dass sie sich in
Gasströmungsrichtung (8b) vor dem Ausführungsstutzen (2b) des Reaktionsraumes (2) befinden, so dass sie sich beim Betrieb im Strömungsschatten des Synthesegasstromes befinden.
14. Vergasungsreaktor (1) mit einer Vorrichtung (11) zum Einleiten von nachwachsen- den Brennstoffen (1 1a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich- net, dass der Reaktionsraum (2) und der Abkühlraum (3) aus zwei aufeinandergestellten Druckbehältern mit unterschiedlichen Durchmessern besteht, wobei der Durchmesser des Abkühlraum-Druckbehälters (3) größer ist als der Durchmesser des Reaktionsraum-Druckbehälters (2).
15. Verfahren zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11 a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1), wobei
• ein feingemahlener, kohlenstoffhaltiger Brennstoff (6a) im Gemisch mit Sauerstoff oder einem sauerstoffangereicherten Gas, von außen in horizontaler Richtung konzentrisch oder abwärts gerichtet von oben in einen feuerfesten Reaktionsraum (2) eingedüst wird, so dass der Brennstoff (6a) in einer Flugstromvergasung (8a) in dem Reaktionsraum (2) zu Synthesegas (8b) reagiert, und
• das erhaltene Synthesegas (8b) unter einem Druck von 0,5 bis 8 MPa steht und in aufwärts oder abwärts führender Richtung aus dem Reaktionsraum (2) ausgeführt wird, und
• das so erhaltene Synthesegas (8b) nach der Ausführung in einen zweiten Reaktionsraum (3) geleitet wird, der als Abkühlraum (3) gestaltet ist und in dem das zugeführte Gas (8b) zur Kühlung mit einem kühleren gasförmigen, dampfförmigen oder flüssigen Fremdmedium (12a) vermischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
• zwischen dem Reaktionsraum (2) und der Einleitungsstelle (12) für das Fremdmedium (12a) durch die Strahlungskesselwand (9) über mindestens einen Brenner (11) ein nachwachsender Brennstoff (11a) konzentrisch in den Abkühlraum (3) eingeleitet wird, so dass eine weitere Flugstromvergasung (8c) entsteht, durch die die Temperatur des ausströmenden Gases (8b) sinkt und die Enthalpiedifferenz zur Zusatzvergasung von nachwachsenden Rohstoffen (1 1a) genutzt wird, und
• der nachwachsende Brennstoff (11a) in tangential angewinkelter Richtung zur Wand (7) des Abkühlraumes (3) in den Abkühlraum (3) eingedüst wird, so dass der nachwachsende Brennstoff (11a) beim Eindüsen in den Rohgasstrom (8b) aus dem Reaktionsraum (2) einen Drall (8c) erhält.
16. Verfahren zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als nachwachsender Brennstoff (11a) gehäcksel- te zerkleinerte, feingemahlene Energiepflanzen, Holz in beliebiger Form, Stroh, Gräser, Getreidepflanzen, biologische Reststoffe, Meerespflanzen oder Viehdung verwendet werden.
17. Verfahren zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die nachwachsenden Brennstoffe (11a) vor der Vergasung einer Vorbehandlung unterzogen werden, wobei die Vorbehandlungsschritte eine Trocknung, eine Karbonisierung, eine Mahlung oder eine Kombination dieser Schritte umfassen.
18. Verfahren zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der An- sprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der nachwachsende Brennstoff (11a) im Gemisch mit einem sauerstoffhaltigen Gas, Wasserdampf, oder einem sauerstoffhaltigen Gas und Wasserdampf in den Abkühlraum eingeleitet wird.
19. Verfahren zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der An- sprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Brennstoff (11a) für die
Brenner (11) im Abkühlraum (3) nachwachsende Brennstoffe im Gemisch mit kohlenstoffhaltigen Brennstoffen verwendet werden.
20. Verfahren zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der An- sprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme des Synthesegases (8b), welches ein Fremdmedium (9a, 10a) in der Strahlungskesselwand (9,10) aufnimmt, für die Erzeugung von Dampf (9b, 10b) oder Hochdruckdampf (9b, 10b) genutzt wird.
21. Verwendung eines Verfahrens zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (1 1a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das herge- stellte Synthesegas (13) zur Erzeugung von Strom in einem Kraftwerk genutzt wird.
22. Verwendung eines Verfahrens zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das hergestellte Synthesegas (13) zur Erzeugung von Strom in einem Kraftwerk mit Ab- scheidung von Kohlendioxid aus dem Verbrennungsgas genutzt wird.
23. Verwendung eines Verfahrens zum Einleiten von nachwachsenden Brennstoffen (11a) in den Bereich der Strahlungskesselwand (9) von Vergasungsreaktoren (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das hergestellte Synthesegas (13) zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe oder von synthetischem Erdgas genutzt wird.
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