Die Erfindung betrifft eine Anordnung in Form eines Duplex-TEK- Mehrstufen- Vergasers, d.h. eines mehrstufigen Vergasers mit einem turbulent-expansiven Kohlenstoffbett (TEK), sowie ein Verfahren zum autothermen Betreiben eines solchen Vergasers in einer Gesamtanlage für die thermische Zersetzung eines kohlenstoffhaltigen Gutes mit sehr hohem Heizwert zu einem teerfreien brennbaren Vergasungsgas. Das Gut umfasst insbesondere hochkalorische organische und kohlenstoffhaltige Abfälle mit hohem Heizwert, wie beispielsweise Kunststoffe.

Aus der EP 0 609 802 AI ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontinuierlichen Entgasung und/oder Vergasung bekannt.

Diese Vorrichtung besteht aus einem schachtartigen Reaktor, in dem die Beschickung, das gasförmige Vergasungsmittel und der erzeugte gasförmige Brennstoff im Gleichstrom absteigend geführt werden. Das Vergasungsmittel wird in einem in der Mantelpartie befindlichen schraubenförmigen Gegenstrom- Wärmetauscher vom gasförmigen Brennstoff vorgewärmt. Dieses vorgewärmte Vergasungsmittel wird in schraubenlinienförmigen oder wellenförmigen Kanälen im keramischen Herdkörper des Reaktors und in einem als Herdabschluss dienenden beweglichen oder festen, in die untere Partie der Beschickung hineinragenden kegel- oder paraboloidförmigen Zentralkörper weiter aufgeheizt. Der Rost wird durch einen Vollkegel oder ein einen hohlkegelförmigen Ringkörper darstellendes, drehbares, vertikal verschiebbares Gegenstück gebildet, das gegenüber der unteren Herdpartie einen einstellbaren ringförmigen Durchlass zum Abzug des erzeugten gasförmigen Brennstoffs und zum Austrag der festen oder flüssigen Reaktionsprodukte in Form von Asche, Schlacke, Destillationsrückstände offen lässt.

Nachteilig bei dieser technischen Lösung ist, dass die Entgasung und/oder Vergasung der festen Brennstoffe oder Abfallstoffe zu einem nutzbaren teerfreien Synthesegas nicht vollständig und nicht teerfrei erfolgt, weil der Abzug des gasförmigen Brennstoffs im Trennbereich des ringförmigen Durchlasses im Konglomerat der flüssigen Reaktionsprodukte, Destillationsrückständen, Aschen und Schlacken erfolgt. Das Reaktionsprodukt als gasförmiger Brennstoff ist damit nicht frei von diesen Teilprodukten.

Der absteigende Gleichstromvergaser ist auch empfindlich hinsichtlich der Brennstoffstückigkeit, da der einstellbare ring- und trichterförmige Durchlass schüttungsbedingt zu einer Brückenbildung führt und dadurch zu Verstopfungen und Versetzungen neigt. Bei größerem„Ringspalt" fällt der Brennstoff ohne die erforderliche Reaktionszeit in den unteren Vergasungsraum mit der Reststoffentsorgung und es erfolgt damit keine ausreichende thermochemische Umwandlung in ein nutzbares Brenngas. Des Weiteren kommt es im Schüttkegel des ringförmigen Durchlass zu Anbackungen und Verklebungen im Gemisch aus flüssigen Reaktionsprodukten, Destillationsrückständen, Aschen und Schlacken und daraus folgend zum Prozessstillstand.

Des Weiteren weist dieser Vergaser ein schlechtes Teillastverhalten auf, da bei Teillast die Vergasungsmittelmenge sinkt, die heißen Zonen kleiner werden und die Zwischenzonen mit niedriger Temperatur zunehmen. Dadurch steigt auch der Teergehalt im Produktgas. Ein teerarmes Produkt wird aber nur dann produziert, wenn im Glutbett über den ganzen Querschnitt des Vergasers eine genügend hohe Temperatur (Temperaturstabilität) herrscht und die Pyrolysegase eine geschlossene heiße Reduktionszone durchströmen. Dies ist bei Anlagen mit größeren Abmessungen insbesondere bei Teillast nur schwierig oder gar nicht zu erreichen.

Von Nachteil ist weiterhin, dass der Vergasertyp gemäß der Offenbarung von EP 0 609 802 AI aus den prozessbedingten unkontrollierbaren Verweilzeiten zu Leistungsminderungen sowohl in der Gasqualität als auch im Durchsatz des Brennstoffes führt.

DE 199 37 521 AI offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung insbesondere für die Bearbeitung von bereits teilweise zersetzten Abprodukten. Diese Vorrichtung besteht aus einem schachtartigen, im unteren Teil trichterförmigen Reaktor, in dem die Beschickung der Kohlenstoffteilchen tangential und die Luft als Vergasungsmittel axial eingebracht werden und aufsteigend mittels thermochemischer Reaktion zu Synthesegas umgewandelt wird. Der kegelstumpfförmige Bodenteil hat weiterhin einen seitlichen Ringspalt, über die die Luft axial in den Reaktorraum eintreten kann und sich mit dem Kohlenstoff-Gasgemisch vermischen kann. Dieses Gasgemisch reißt dabei die Kohlenstoffteilchen aus dem Feststoffbett nach außen aufsteigend mit und wird im Reaktorraum bei bis zu 1.200°C energetisch zu Synthesegas umgewandelt. Im oberen Teil des Behälters fällt die Strömung nach innen und beruhigt sich, so dass die noch nicht thermisch zersetzten Kohlenstoffteile und die Ascheanteile wieder nach unten fallen. Dort treffen sie auf einen im Zentrum angeordneten Auffangtrichter, der sich bis zum unteren Bereich durchzieht und von einem Schneckenförderer entsorgt wird.

Nachteilig bei dieser technischen Lösung ist, dass die Entgasung und/oder Vergasung der festen Brennstoffe oder Abfallstoffe zu einem nutzbaren teerfreiem Synthesegas nicht vollständig und nicht teerfrei erfolgt und sich die Prozess Stabilität, aufgrund unkontrollierter Kohlenstoffförderung mit einhergehender Ablagerung und Verschlackung, insbesondere inerter Anteile auf dem kegelstumpf förmigen Bodenteil, nachteilig verändert und damit zu Verstopfungen und folglich zu unkontrollierbaren Prozessstillstand führen kann.

Des Weiteren wird ein erheblicher Teil der nicht thermisch umgesetzten Kohlenstoffanteile mit der Asche und Schlacke ausgetragen. Nachteilig ist auch der damit im Zusammenhang stehende hohe Staub (Kohlenstoff)- und Teeranteil im Produktgas.

Die DE 10 2008 058 602 AI offenbart einen Bewegt-Bett- Vergaser, welcher einen Vergaserraum und einen Vergaserfuß umfasst, wobei der Vergaserraum von einem Vergasermantel umgeben ist sowie einen Synthesegasausgang an seinem einen, verschlossenen Ende aufweist und über sein zweites, offenes Ende über den Vergasermantel mit dem Vergaserfuß in Verbindung steht.

Gemäß der Offenbarung von DE 10 2008 058 602 AI ist im Vergaserraum ein Vergaserdom in der Art angeordnet, dass zwischen diesem und dem Vergasermantel und/oder dem Vergasertrog ein Ringspalt generiert wird.

Der Vergaserfuß ist dabei in seinem Innenraum als ein Vergasertrog ausgebildet, in den eine Eintragsvorrichtung sowie mindestens eine Zuführung hineinführt, und weist dabei einen mit Ausnehmungen versehenen Boden gegenüber dem Vergaserraum auf, wobei der Boden in einen Zentralschacht mündet.

Dieser Vergasertrog ist mit Rührwerkzeugen ausgestattet, die über eine Rührwelle im Vergasertrog drehbar gelagert sind.

Wesentlich ist, dass die Rührwelle von einer Fördereinrichtung umgeben ist, die als eine Art Überlauf für den ggf. überfüllten Vergasertrog dient.

Nachteilig bei dieser technischen Lösung ist, dass die Entgasung und/oder Vergasung der festen Brennstoffe oder Abfallstoffe zu einem nutzbaren teerfreiem Synthesegas nicht vollständig und nicht teerfrei erfolgt, da der Vergasungsprozess durch verfahrensbedingte und wechselnde thermochemische Reaktionen im Kohlenstoffbett, insbesondere durch Zunahme der inerten Reststoffe, unkontrolliert starken Schwankungen unterliegt und somit instabil verlaufen kann und folglich keine vollständige Vergasung der Kohlenstoffpartikel bewirkt.

Der Vergaser gemäß der Offenbarung von DE 10 2008 058 602 AI neigt insbesondere durch die nicht austragbaren agglomerierten inerten Feststoffe zu Verstopfungen, was zum Prozessstillstand führt.

Des Weiteren sind Prozessstörungen, Havarien und Prozessstillstände durch die oberhalb des Vergaserbetts angeordneten Rührwerkzeuge aufgrund der extrem hohen Temperaturen und einer damit einhergehenden Materialinstabilität bis hin zu Zerstörungen verbunden. Die DE 10 2009 007 768 AI offenbart einen Thermolysereaktor, welcher schräg aufsteigend aufgestellt ist, wobei ein Eintrag im unteren Teil und einen Austrag im oberen Teil vorgesehen ist.

Dieser Reaktor umfasst des weiteren einen Außenmantel und einen Innenmantel, die einen Doppelmantel ausbilden, wobei der Innenmantel vom Außenmantel umgeben ist, so dass dazwischen ein Spalt zur Aufnahme eines Wärmeträgers entsteht.

Weiterhin weist der Reaktor einen Vergasungsmitteleintrag auf und eine zentrale Welle mit Förderwerkzeugen, die den eingetragenen Abfall während des pyrolytischen Prozesses nach oben fördern und ihn dabei zu Koks umwandeln soll.

Nachteilig bei dieser technischen Lösung ist, dass die Entgasung der festen Brennstoffe oder Abfallstoffe zu einem nutzbaren teerfreiem Synthesegas nicht vollständig und nicht teerfrei erfolgt, indem bei der zwangsweisen Fortbewegung des Gutes das bestehende Glutbett zur Entstehung von Thermolysereaktionen zerstört wird, separate Glutnester zu prozessstörenden Hot-Spots und die sich unten sammelnden inerten Reststoffe zu Verstopfungen führen können und somit der Gesamtprozess zum Erliegen kommen kann.

Die DE 10 2012 024 204 AI offenbart einen Thermolyse-Rotations- Reaktor mit rohrförmigen Außenmantel, welcher waagerecht aufgestellt ist, und über eine zentralen Welle mit Ein- und Austragswerkzeugen verfügt.

Zwischen diesen Werkzeugen befinden sich spiralförmige Kufen- Wendeln, welche eine zwangsweise Fortbewegung des zu behandelnden Gutes im Reaktor organisieren, dabei das bestehende Glutbett für die Thermolysereaktionen nicht zerstören und Verstopfungen im Reaktor sowie Schlacke und separate Glutnester verhindern sollen. Die Versorgung des Gutes mit Vergasungsmittel wird über zwei Vergasungsmittelschächte beaufschlagt.

Nachteilig bei dieser technischen Lösung ist, dass das Gut im zentralen Wellenbereich nur unzureichend weiterbefördert wird, das Vergasungsmittel nicht prozessbedingt verteilt wird und die Vergasungsmittel- Schächte darüber hinaus zu Verschließungen neigen. Folglich kommt es innerhalb des Gutes zu partiellen Verklebungen und Klumpenbildungen des unvollständig konditionierten Gutes mit schon gebildetem Kohlenstoff-Koks und zu dadurch entstehenden Verstopfungen mit einhergehendem Prozes s stillstand.

DE 199 37 524 AI offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Beseitigung von Abprodukten und Abfallstoffen, wobei die Vorrichtung einen Behälter umfasst, in dem die aufbereiteten Abfälle bei bis zu 900°C thermisch behandelt werden. Dies geschieht durch die Erwärmung und anschließende Pyrolyse des Abfalls mittels Zuführung von Vergasungsmittel. Die Durchmischung und Fortbewegung des Gutes wird in der Vorrichtung gemäß der Offenbarung von DE 199 37 524 AI durch auf einer Welle sitzenden Paddeln vorgenommen.

Die Vergasungsmittelzufuhr erfolgt dabei über axial in der Thermolysekammer verteilte Zuführungen.

Nachteilig bei dieser technischen Lösung ist, dass das Glutbett durch eine zwangsweise Durchmischung und Fortbewegung des Gutes zerstört wird und in den nicht bearbeiteten Bereichen Glutnester entstehen können.

Darüber hinaus erfolgt gemäß der Offenbarung von DE 199 37 524 AI der Energieeintrag über das Vergasungsmittel, welches über die axial verteilten Zuführungen in der Pyrolysekammer ganzheitlich räumlich und ohne quantitative Verteilung eingebracht wird, verfahrenstechnisch in der Abfolge vom Eintrag zum Austrag mit der Resttrocknung, Reduktion und Verschwelung des Abfallstoffes nicht prozessbedingt, was ebenfalls zur partiellen Überhitzung, Hot-Spots und nicht gewollten Verbrennung führen kann.

Aufgrund des instabilen Temperaturverlaufs kommt es zur Überhitzung mit einher gehenden Verformungen bzw. einem Verziehen der Thermolysekammer, einem Verklemmen der Paddeln und daraus folgend zum Abbruch des Prozesses. Unabhängig von der damit zusammenhängenden schwankenden Gasqualität ist vor allem die Aufrechterhaltung der Prozessstabilität nur mittels externer Energiezufuhr für die Energiebilanz von Nachteil.

DE 10 2013 015 920 AI offenbart einen 3 -Zonen- Vergaser und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Vergasers zur thermischen Umwandlung von Abprodukten und Abfällen.

Dieser Vergaser umfasst einen unteren Teil und eine Ummantelung mit innenliegendem Vergasertrog mit einem Feststoffeintrag an einer schrägen Trogwand, einem unterhalb angeordneten Störstoffaustrag, umhüllt von einem Abwurfschacht zur Durchströmung von Vergasungsmittel und Reststoffabführung, einem im oberen Vergaserteil angeordneten Kegelstumpf, mittels eines Strömungsventilkörpers regelbar, sowie daraus abgeleitete adaptive Vergasungszonen.

Unabhängig von den quasi strömungs- und prozesstechnisch nicht wirksam unterteilten adaptiven Vergasungszonen Z2 und Z3 ist der Störstoffaustrag in Zone 1 direkt mit dem Abwurfschacht verbunden. Durch diesen direkten strömungstechnischen und überdrucktechnischen Verbund baut sich kein ausreichender prozesstechnischer Überdruck für eine ausreichende Durchströmung des Kohlenstoffbetts mit dem Vergasungsmittel auf und führt prozessbedingt zu partiellen Verklumpungen des Kohlenstoffs insbesondere im unteren Wannenbereich. Einhergehend damit werden die temperaturtechnischen Voraussetzungen für die Oxydationsreaktionen, auch durch die weitere Zuführung des temperaturniedrigen Kohlenstoffs im oberen Wannebereich, nicht stabil erreicht.

Einhergehend damit und mit den temperatur-, druck- und strömungstechnischen Schwankungen in Zone 1 kommt es im Bereich des Lochbodens zu bedingten Versetzungen mit schleichendem Verschluss und schlussendlich zum Erliegen des thermischen Prozesses.

WO 2001051591 AI offenbart einen Brenngaserzeuger, der zur Verarbeitung von schlackenreichen Produkten verwendet wird. Darüber hinaus lehrt die WO 2001051591 AI Lösungsvarianten, um das Problem der ungleichmäßigen Erwärmung im Reaktor zu lösen. Dazu werden die Prinzipien einer „Abstromvergasung" und „Aufstromvergasung" miteinander kombiniert. Der Einsatzstoff ist schlackenarmer und eventuell teerreicher Brennstoff, wie beispielsweise Holz.

Gemäß der technischen Lösung von WO 2001051591 AI wird dieser Brennstoff in einem Schachtreaktor seitlich eingebracht und somit der Reaktor befüllt.

Der obere Teil des Reaktors dient dabei als Trocknungs- und Entgasungszone für den aufgefüllten Brennstoff, der darunter liegende Teil, welcher durch einen Entgasungsrost vom oberen Teil getrennt ist, dient als Abstromvergasungszone.

Dabei soll ein mittig platzierter Dreh- und Hubmechanismus mit einer Drehgeschwindigkeit eines Gegenkegels den Materialdurchsatz variieren. Die Abstrom- Vergasungsmittelzuführung erfolgt hierzu in einem zentral angebrachten Rohr in den Abstromvergasungs-Leerraum, mit Oxidationszone und anschließender Reaktionszone. Das Restmaterial wird strömungsgleich nach unten, das erzeugte Brenngas wird außerhalb der äußeren Randzone nach oben aus dem Reaktor abgeführt.

Die in der WO 2001051591 AI offenbarten Ausführungsbeispiele folgen dem gleichen Prinzip und unterscheiden sich insbesondere in den wechselweisen Ausführungen der Reaktions- und Oxidationszone, mit Einbauten, Luftzuführung und Schlacke- und Ascheabführung etc.

Die technische Lösung gemäß der Offenbarung von WO 2001051591 AI erfüllt bei der Brennstoffumsetzung nur die Anforderungen konventioneller Festbettvergaser.

Darüber hinaus ist diese technische Lösung hinsichtlich der Brennstoffstückigkeit empfindlich und nicht dazu geeignet, hochkalorischen Kohlenstoffkoks, wie er bei der Verarbeitung von hochkalorischen organischen und kohlenstoffhaltigen Abfälle, wie beispielsweise Kunststoffen, entsteht, zu verarbeiten, denn der Kohlenstoffkoks würde ohne Schüttungsaufbau den gesamten Reaktor verfüllen und verstopfen. Die thermo-chemische Umsetzung des Brennstoffes, hier Pyrolyse, liegt im Temperaturbereich von ca. 350°C bis ca. 500°C. Die erforderlichen Temperaturbereiche für die Umsetzung von Kohlenstoff-Koks liegen aber mindestens bei ca. 800°C bis ca. 1400°C.

Die konstruktiven und materialtechnischen Zuordnungen in der technischen Lösung gemäß WO 2001051591 AI erfüllen diese Anforderungen nicht.

Darüber hinaus wird schon aufgrund fehlender und verfahrensnotwendiger Reaktionszonen, fehlenden Vergasungsraum und damit zu geringe Verweilzeiten, kein teerfreies und motortaugliches Produktgas erzeugt.

Nachteilig bei all den zu vorstehend geschilderten technischen Lösungen ist, dass die Entgasung und/oder Vergasung der festen Brennstoffe oder Abfallstoffe zu einem nutzbaren teerfreiem Synthesegas in einem Apparat/Vergaser nicht vollständig und nicht teerfrei erfolgt, da der Vergasungsprozess entweder durch verfahrensbedingte und wechselnde thermochemische Reaktionen in der Abfallschüttung bzw. Kohlenstoff- schüttung den notwendigen aufeinanderfolgenden Temperaturstufungen und insbesondere den erforderlichen Verweilzeiten mittels räumlicher Zuordnung nicht gerecht wird.

Nachteilig bei all den zu vorstehend geschilderten Verfahren ist darüber hinaus, dass sie während des Betriebes, also nach dem Anfahren der Anlage, eine Energiezufuhr von außen benötigen, d.h. nicht autotherm verlaufen, um den Prozess der Entgasung und/oder Vergasung stabil zu betreiben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Vergaser und ein Verfahren zum Betreiben dieses Vergasers anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden und die Herstellung eines teerfreien, brennbaren Vergasungsgases in einem stufenweisen autothermen Prozess, ohne stoffliche, strömungstechnische und verfahrenstechnische Unterbrechung, mit örtlich bestimmten Konvertierungs- und Vergasungs stufen mit jeweils definierten Zeit-, Temperatur- und Verwirbelungsverhältnissen (Time-Temperature- Turbulence) sowie zweckbestimmten endothermen und exothermen Oxidations- und Reduktions-Reaktionen in einer Gesamtanlage für die thermische Zersetzung eines organischen kohlenstoffhaltigen Gutes mit hohem Heizwert ohne externe Energiezufuhr nach dem Anfahren der Anlage durch eine rekuperative Wärmenutzung ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des 1. und des 8. Patentanspruchs gelöst. Günstige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den nachgeordneten Patentansprüchen angegeben.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein Duplex-TEK- Mehrstufen-Vergaser bereitgestellt wird, der einen Vorvergaser (VV) und einen Hauptvergaser (HV) umfasst.

Dieser Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergaser ist mit nachgeordnetem Wärmetauscher-Zyklon, einem Haupt- Wärmetauscher, einer Vergasungsmittel-Mischtrecke, welche eine Sauerstoff-Vorheizung und Regelstrecken umfasst, einem Vergasungsmittelerhitzer, einem Heißgaserzeuger und einem Prozess-Ventilator versehen und kann in einer Gesamtanlage für die thermische Zersetzung eines kohlenstoffhaltigen Gutes mit sehr hohem Heizwert zu einem teerfreien brennbaren Vergasungsgas integriert werden.

Die Stoff-, druck-, gas- und strömungsleitend miteinander verbundenen Vor- und Hauptvergaser des Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergasers werden ohne räumliche Trennung betrieben und sind daten- sowie informationsleitend mit einer integrierten Prozess Steuer- und regeleinheit verbunden.

Der erfindungsgemäße Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergaser wird vorteilhaft in einer Gesamtanlage zusammen mit den nachgeordneten Komponenten und einer alle Komponenten steuernden integrierten Prozess Steuerung und -regeleinheit betrieben, um alle Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Der Vorvergaser (VV) dieses Duplex-TEK-Mehrstufen- Vergaser ist horizontal liegend ausgerichtet und zeichnet sich in seinem Betriebszustand aus durch

- eine gesteuerte, gezielte und direkte Beaufschlagung von Vergasungsmittel auf das Gut,

- definierte gestufte Temperaturzonen,

- durch örtlich einstellbare und prozessbedingte, stabile partielle endotherme und exotherme Reaktionszonen,

- drei prozesstechnische Stufen im ersten, zweiten und dritten, letzten Drittel des VV,

- einhergehende vektorielle, skalare Schub- und Drehimpulse aus definierten Geschwindigkeiten, Massen, Strömen, Temperaturen, Verweilzeiten und Turbulenzen sowie

- eine quantitative und qualitative Kohlenstoff-Koksbildung in Förderrichtung des Gutstroms.

Der Hauptvergaser (HV) dieses Duplex-TEK-Mehrstufen- Vergaser ist senkrecht stehend ausgerichtet und zeichnet sich in seinem Betriebszustand aus durch

- die komplexe Zusammenführung der Wirkmechanismen aus Gleichstrom- und Flugstromvergasung,

- eine aufsteigenden Stromrichtung,

- örtlich gezielte und bestimmte Konvertierungs- und Vergasungs stufen mit jeweils definierten Zeit-, Temperatur- und Verwirbelungs Verhältnissen (Time-Temperature-Turbulence),

- zweckbestimmte endotherme und exotherme Oxidations- und Reduktions-Reaktionen,

- ein aufgasendes, zwangsgemischtes und schwebendes turbulentexpansives Kohlenstoffbett,

- eine hochtemperaturbestimmte Konvertierung oberhalb des fluidisierten Kohlenstoffbettes der im Flugstrom schwebenden Kohlenstaubanteile und

- eine bestimmte Nachreduktion der Reststaubanteile im Hauptvergaser. Dem Duplex-TEK-Mehrstufen- Vergaser ist der Wärmetauscher-Zyklon mit dem nachfolgenden Haupt- Wärmetauscher nachgeordnet und weiterführend die Vergasungsmittel-Mischtrecke mit der Sauerstoff- Vorheizung, dem Vergasungsmittelerhitzer, der Heißgaserzeuger und der Prozess-Ventilator zugeordnet, um im Betriebszustand die stabilen partiellen endothermen und exothermen Reaktionszonen im Vorvergaser und die komplexe Zusammenführung der Wirkmechanismen aus Gleichstrom und Flugstromvergasung in aufsteigender Stromrichtung im Hauptvergaser zu generieren.

Der Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergaser wird dabei unter Anwendung einer rekuperativer Wärmerückgewinnung in einer autothermen Prozessführung betrieben, d.h., es erfolgt in diesem Betriebszustand keine zusätzliche externe Wärmeenergiezufuhr.

Der waagerecht auf einem Gestell platzierte Vorvergaser (VV) umfasst einen zylindrischen Vergasermantel, an und in dem die Bauelemente des Vorvergasers untergebracht sind. Im Innenraum befindet sich eine über eine Antriebseinheit bewegte, zentrisch und waagerecht ausgerichtete Hohlwelle, die in den Abschlussdeckeln des Vergasermantels mit zentrischer Lagerung fixiert ist. Im ersten Drittel- VV des Vorvergasers befinden sich Rohrwendeln, dicht an der Innenseite des zylindrischen Vergasermantels geführt, die über Haltestege mit der Hohlwelle verbunden sind. Ein weiterführendes Spiralförderband, vorzugsweise mit steilem Anstellwinkel, ist ebenfalls über Haltestege mit der Hohlwelle verbunden, im zweiten Drittel- VV beginnend, im ersten Teil des dritten, letzten Drittel-VV auslaufend. Das Spiralförderband wird ebenfalls dicht an der Innenseite des zylindrischen Vergasermantels-VV geführt und wirkt im Bereich des Innenradius des Vergasermantels. Eine ganzheitlich auf der Hohlwelle platzierte konische Vollblattschnecke, vorzugsweise mit steilem Anstellwinkel, befindet sich innerhalb der Rohrwendeln und des Spiralförderbandes. Die konische Vollblattschnecke weitet sich im dritten, letzten Drittel-VV des Vorvergasers nach dem Ende des Spiralförderbandes konisch zum Innenradius des Vergasermantel- VV aus und wird dicht an der Innenseite des zylindrischen Vergasermantels geführt. Ein Guteintrag mit Schnellschlussschieber befindet sich im zylindrischen Vergasermantel in Fallhöhe oberhalb der im ersten Drittel des Vorvergasers verorteten Rohrwendeln. Ein adäquater Gutaustrag ist unterhalb der konischen Vollblattschnecke im letzten Drittel des VV angeordnet. Eine dem Gutaustrag gegenüber platzierte Schwelgasabführung befindet sich an der Oberseite des Vergasermantels-VV.

Des Weiteren umschließen unterhalb des Vorvergasers angebrachte Vergasungsmittelverteiler-Schächte mit jeweils separaten Steuerventilen die im unteren Teil des zylindrischen Vergasermantel- VV eingearbeiteten Vergasungsmittelschlitze mit Abweisern.

Dieser Ausstattung zugeordnet sind unter anderem im oberen Bereich des Vorvergasers Messstutzen, Überdrucksicherung, Additiveintrag und ein oder vorzugsweise mindestens zwei Mannlöcher- VV.

Der senkrecht in einem Gestell-HV platzierte Hauptvergaser ist stoff- und strömungsleitend frei sowie druck- und gasdicht und ohne räumliche Trennung vom VV angeordnet. Er ist über die Kohlenstoffförderung sowie die Schwelgasleitung mit dem Schwelgas Ventilator direkt mit dem Vorvergaser verbunden. Die Kohlenstoffförderung ist vorzugsweise als Rohrschneckenförderer und vorzugsweise beheizt ausgeführt. Der HV umfasst ein Oberteil und ein Unterteil.

Das Oberteil des HV umfasst

- einen zylindrischen Vergasermantel-HV,

- einen vorzugweise halbrunden Deckel,

- einen Vergasungsgasaustrag,

- ein Mannloch-HV,

- Messstutzen, Überdrucksicherung und

- eine Feuerfestdämmung an der Innenseite des zylindrischen Vergasermantel-HV.

Das Oberteil des schließt den Nachreduktionsraum ein. Das Oberteil ist mittels Auflager am Gestell-HV arretiert und über eine Flanschverbindung mit dem Unterteil verbunden. Das Unterteil des HV umfasst

- eine Kohlenstoffwanne mit partiellem halbrunden Lochboden und Schlackenabweisern,

- einen zentral zugeordneten Trogschneckenförderer mit gelochter Wandung, welcher vorzugsweis elektromotorisch angetrieben ist,

- einen mit diesem direkt verbundenen Reststoffaustrag mit Reststoffschleuse, vorzugsweise als Kammerschleuse ausgeführt,

- einen umschließenden Vergasungsmittelschacht mit Vergasungsmittel-Zuführung HV,

- den Reststoffaustrag, der druck- und strömungstechnisch nicht mit dem Vergasungsmittelschacht verbunden ist,

- eine Kohlenstoffwanne mit beidseitig abschließenden Stirnwänden

- eine stirnseitige Schwelgaszuführung aus dem Vorvergaser und

- einen an einer Stirnwand mittig angebrachten rohrförmigen Kohlenstoffeintrag mit Rohr-Kompensator.

Im rohrförmigen Kohlenstoffeintrag befindet sich eine Trägerwelle, die in der gegenüber liegenden Stirnwand gelagert ist. Die Trägerwelle ist mit einem raumumfassenden Schneckenförderer verbunden und in der Kohlenstoffwanne fortführend als Mischwerkzeuge ausgeführt. Das Mischwerkzeug besteht vorzugsweise aus Keramik und ist vorzugweise mittels eines Elektromotors angetrieben.

Zum Hochtemperatur- und Korrosionsschutz ist die obere Innenseite des Unterteils-HV mit einem Sandwich-Formeinschub, vorzugsweise als feuerfeste Verbundkonstruktion, lose oder fest, ausgeführt.

Das gesamte Unterteil-HV ist durch eine Hub-/Senkeinrichtung verortet.

Im unteren Drittel des Oberteils des HV befindet sich eine Reflektorhaube, die auf Segment-Auflagern gelagert ist. Dadurch sind zwischen der halbrunden Reflektorhaube und der Feuerfestdämmung partielle Strömungskanäle ausgebildet. Die Reflektorhaube liegt im Innenraum des HV zwischen dem unterhalb befindlichen Oxidations- Reduktions-Raum und dem oberhalb befindlichen Nachreduktionsraum mit Vergasungsgas-Austrag. In den Oxidations-Reduktions-Raum führen die Heißgaseintrittsöffnungen, die mit der Heißgaszuführung vom Heißgaserzeuger verbunden sind.

Der Vorvergaser und der Hauptvergaser sind

- Stoff-, druck-, gas- und strömungsleitend,

- räumlich und prozesstechnisch sowie

- daten- sowie informationsleitend mit einer integrierten Prozess Steuer- und Regeleinheit

miteinander verbunden.

Der Wärmetauscher-Zyklon ist eine doppelwandige und getrennte luft- und gasgeführte Ausführung mit Zyklon-Reststoff austrag. Der Wärmetauscher-Zyklon ist über einen Großraumkompensator mit dem Vergasungsgasaustrag vom Hauptvergaser gasdicht verbunden. Die Frischluft wird über eine Frischluftzuführung mit einem Frischluftventilator der doppelwandigen Umhüllung gesteuert zugeführt. Die Zyklon- Warmluftleitung leitet die erwärmte Frischluft der Vergasungsmittel-Mischstrecke zu. Der Zyklon- Vergasungsgas- Austritt ist über einen Kasten-Kompensator und ein Verbindungsstück mit Haupt- Wärmetauscher verbunden.

Der Haupt- Wärmetauscher ist vorzugsweise eine Gas-Luft- oder Gas-Öl- Ausführung. Mit dem Haupt- Wärmetauscher verbunden sind eine zum Prozess-Ventilator führende Vergasungsgas-Leitung, eine Warmluftzuführung zur Sauerstoff-Vorheizung, eine Warmluftabführung für die externe Nutzung der Überschusswärme sowie ebenfalls eine eigene Frischluftzuführung mit Frischluftventilator.

Die Vergasungsmittel-Mischstrecke mit den dazugehörigen Armaturen, Schiebern und Ventilen wird hier nicht näher erläutert. Sie umfasst

- eine Sauerstoffzuführung, wobei die Sauerstoffbereitstellung hier nicht Gegenstand der Erfindung ist,

- eine Regelstrecke-Sauerstoff,

- die Sauerstoff-Vorheizung, die mit der aus dem Hauptwärmetauscher kommenden Warmluftzuführung verbunden ist, - eine Abführungsleitung-Restwärme und

- eine Sauerstoff-Luft-Mischstrecke.

Das in der Vergasungsmittel-Mischstrecke erzeugte Vergasungsmittel wird durch die Vergasungsmittelleitung zum Vergasungsmittelerhitzer geleitet.

Im Vergasungsmittelerhitzer teilt sich der Vergasungsmittelstrom in die Vergasungsmittel-Zuführung VV und Vergasungsmittel-Zuführung HV auf.

Zum strömungstechnischen Betrieb befindet sich am Ende der Vergasungsgas-Leitung ein Prozess-Ventilator, der vom Guteintrag des Vorvergasers bis zum Prozess-Ventilator einen Unterdruck erzeugt und das Vergasungsgas zur weiteren energetischen Nutzung in die Vergasungsgas-Abführung fördert.

Zum An- und Abfahren der Gesamtanlage ist der Gas strecke ein Heißgaserzeuger mit Heißgaszuführungen zum Vorvergaser und Hauptvergaser vorgelagert.

Der Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergaser mit turbulent-exansivem Kohlenstoffbett (turbulent-expansive carbon bed) wird vorzugsweise mit leichtem Unterdruck in der Art und Weise betrieben, dass über den Guteintrag im Vorvergaser bis hin zur Vergasungsgasnutzung nach dem Haupt- Wärmetauscher eine energetische Umwandlung erfolgt.

Das zu behandelnde hochkalorische kohlenstoffhaltige Gut wird dem Guteintrag vorsortiert, zerkleinert zugeführt und hat vorzugsweise nur noch 10-Masse-% Wasser gebunden.

Das Gut wird nach dem Eintrag über den Guteintrag mittels Rohrwendeln, die im ersten Drittel-VV platziert sind, aufgelockert und über ein Spiralförderband und eine konische Vollblattschnecke weitergefördert. Das Spiralförderband schließt sich im zweiten Drittel- VV an die Rohrwendeln an und läuft im ersten Teil des dritten, letzten Drittel-VV aus. Eine konzentrisch und ganzheitlich auf der Hohlwelle platzierte konische Vollblattschnecke befindet sich innerhalb der Rohrwendeln und des Spiralförderbandes und weitet sich zum Ende im dritten, letzten Drittel- VV, nach dem Ende des Spiralförderbandes, zum Innenradius des Vorvergasers aus. Die Hohlwelle ist in den Abschlussdeckeln mit zentrischer Lagerung gelagert. Der Guttransport vom Guteintrag zum Gutaustrag am Ende des Vorvergasers erfolgt ohne vordergründige Mischung. Die Hohlwelle mit Rohrwendeln, Spiralförderband und konischer Vollblattschnecke wird durch eine Antriebseinheit in eine rotierende Bewegung versetzt.

Die Eintragung des heißen Vergasungsmittels erfolgt unterhalb des Gutes über partiell angeordnete Vergasungsmittelschlitze im unteren Teil des zylindrischen Vergasermantels-VV über die Vergasungsmittelverteiler-Schächte und ist durch Ventile gesteuert. Das Gut wird mit heißem Vergasungsmittel versorgt und umströmt. Durch die über den Vergasungsmittelschlitzen installierten Abweiser werden die Vergasungsmittelschlitze vor Verstopfungen geschützt. Das Gut wird durch das nachfolgend angeordnete Spiralförderband im Mittelteil weiter gefördert, wobei das durch eine unterschiedliche Relativbewegung zur konischen Vollblattschnecke unterstützt wird, die auf den unterschiedlichen Steigungen von Spiralförderband und konischer Vollblattschnecke beruht. Durch die Oxidation mit einhergehenden endothermen und exothermen Reaktionen des Gutes mit dem heißen Vergasungsmittel, bestehend aus einem prozessgesteuerten und anteilig rezykliertem (mit aus dem Wärmetauscher-Zyklon rückgeführter Wärme beaufschlagtem) Sauerstoff-Luft-Gemisch, bildet sich ein Kohlenstoff-Koks. Durch die sich konisch ausweitende Vollblattschnecke im dritten, letzten Drittel- VV wird der entstandene Kohlenstoff-Koks direkt und ohne Unterbrechung zum Gutaustrag befördert.

Über die Kohlenstoffförderung, die vorzugsweise als Rohrschneckenförderer und beheizt ausgeführt ist, wird der Kohlenstoff-Koks zum Hauptvergaser transportiert. Das sich im Vorvergaser bildende Schwelgas wird über die Schwelgasabführung, die oberhalb des Gutaustrags angeordnet ist, über eine weiterführende Schwelgasleitung zeitgleich zum Hauptvergaser geleitet. Im Hauptvergaser werden das Schwelgas und der Kohlenstoff-Koks zusammengeführt und zeitgleich ohne räumliche und strömungstechnische Unterbrechung in das Unterteil-HV eingebracht.

Das sich ausbildende Kohlenstoffbett in der Kohlenstoffwanne wird durch den Kohlenstoff-Koks gebildet, der über den rohrförmigen Kohlenstoffeintrag in das Unterteil-HV eingebracht wird. Der rohrförmige Kohlenstoffeintrag ist wiederum über den Rohr- Kompensator mit der Kohlenstoffförderung des Vorvergasers (VV) fördertechnisch verbunden und ist seitlich zur Kohlenstoffwanne an deren äußerer Stirnwand platziert. Eine im rohrförmigen Kohlenstoffeintrag zentrisch gelagerte Trägerwelle wird vorzugsweise elektromotorisch angetrieben und ist an der gegenüber liegenden Stirnwand gegengelagert. Innerhalb des rohrförmigen Kohlenstoffeintrags ist die Trägerwelle als Schneckenförderer ausgeführt und in der Kohlenstoffwanne weiterführend mit Mischwerkzeugen ausgestattet.

Zur gesteuerten Durchströmung des Kohlenstoffbetts mit dem heißen Vergasungsmittel, das das gleiche rezyklierte Sauerstoff-Luft-Gemisch wie beim Vorvergaser ist, wird dieses drucktechnisch vorgespannt über den umfassenden Vergasungsmittelschacht dem geteilten partiellen halbrunden Lochboden der Kohlenstoffwanne mit einem dazwischen angeordneten Trogschneckenförderer mit gelochter Wandung zugeführt.

Der Trogschneckenförderer mündet in Austragsrichtung in einen separaten Reststoffaustrag mit Reststoffschleuse, ebenfalls innerhalb des umfassenden Vergasungsmittelschachtes angeordnet, wobei dieser strömungs- und drucktechnisch mit dem Reststoffaustrag nicht verbunden ist.

Zum Hochtemperatur- und Korrosionsschutz ist die Kohlenstoffwanne oberhalb des Kohlenstoffbetts im Vergasungsbereich mit einem Sandwich-Formeinschub als feuerfeste und hitzebeständige Verbundkonstruktion, ein- oder mehrschichtig, lose oder fest, ausgestattet.

Das Unterteil wird in der Gesamtheit mittels Hub-/Senkeinrichtung am Oberteil arretiert und ist über die Flanschverbindung mit diesem gasdicht, aber lösbar verbunden.

Das Oberteil ist zylindrisch gestaltet, oberhalb mit Deckel und Überdrucksicherung abschließend, und wird senkrecht durch außerhalb am zylindrischen Vergasermantel-HV angebrachte Auflager getragen, die mit dem Gestell-HV verbunden sind.

Die Innenwandung des Oberteils ist mit einer Feuerfestdämmung versehen. Der Innenraum des Oberteils ist durch eine im unteren Drittel platzierte, halbrunde und nach unten geöffnete Reflektorhaube in einen darüber liegenden Nachreduktionsraum und darunter liegenden Oxidations-Reduktions-Raum mit Heißgaseintrittsöffnungen unterteilt. Der Nachreduktionsraum und der Oxidations-Reduktions-Raum sind gas- und strömungsleitend über partielle Strömungskanäle untereinander verbunden.

Der oberhalb des Nachreduktionsraumes angeordnete Vergasungsgas- Austrag ist mittels Großraumkompensator mit dem nachfolgenden doppelwandigen Wärmetauscher-Zyklon verbunden. Der Zyklon- Reststoffaustrag ist unterhalb und der Zyklon-Vergasungsgas-Austrag oberhalb des Vergasungsgas-Eintrages in den Wärmetauscher-Zyklon angeordnet. Frischluft wir durch die Frischluftzuführung in die Doppelwandung des Wärmetauscher-Zyklon zugeführt und mittels Frischluftventilator gesteuert. Die erwärmte Luft wird über die Zyklon- Warmluftleitung der Vergasungsmittel-Mischstrecke zugeführt. Das zyklierte (durch den Wärmetauscher-Zyklon geleitete) Vergasungsgas wird über den Zyklon-Vergasungsgas-Austrag, einen Kastenkompensator und ein Verbindungsstück in den Haupt- Wärmetauscher geführt, dessen Ausführung hier nicht Gegenstand der Erfindung ist. Dem Haupt- Wärmetauscher wird ebenfalls Frischluft über eine separate und gesteuerte Frischluftzuführung mit Frischluftventilator zugeführt.

Das teerfreie Vergasungsgas wird nachfolgend über die Vergasungsgas- Leitung, den Prozess-Ventilator und die Vergasungsgas-Abführung zu einer weiterführenden Gasbehandlung geleitet, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, und steht danach zur weiteren energetischen Nutzung zur Verfügung.

Die rekuperierte Warmluft aus dem Wärmetauscher-Zyklon und Hauptwärmetauscher wird anteilig der Vergasungsmittel-Mischstrecke zugeführt.

Diese besteht aus einer Sauerstoffzuführung mit einer Regelstrecke- Sauerstoff, einer Sauerstoff- Vorheizung und einer S auerstoff -Luft- Mischstrecke. Eingangs seitig ist die Vergasungsmittel-Mischstrecke mit der Zyklon-Warmluftleitung und Warmluftzuführung, ausgangs seitig mit der Vergasungsmittelleitung zum Vergasungsmittelerhitzer und der Abführungsleitung Restwärme zur Warmluftabführung verbunden.

Der extern zugeführte Sauerstoff wird über die Regelstrecke-Sauerstoff geregelt und mittels einer Sauerstoffvorheizung erhitzt. Die Sauerstoffvorheizung dient zur Vorwärmung des beizumischenden Sauerstoffs in das Vergasungsmittel.

Der erhitzte Sauerstoff wird über die Sauerstoff-Luft-Mischstrecke mit der Warmluft aus dem Wärmetauscher-Zyklon, über die Zyklon- Warmluftleitung zugeführt, gemischt und über die Vergasungsmittelleitung zum Vergasungsmittelerhitzer weitergeleitet. Der Vergasungsmittelerhitzer teilt sich mittels prozessgesteuerten Ventilklappen in zwei Leitungen, die Vergasungsmittel-Zuführung HV zum Hauptvergaser und die Vergasungsmittel-Zuführung VV zum Vorvergaser, auf. Zum gesteuerten und geregelten An- und Abfahren, respektive zum Auf- und Herunterheizen der Gesamtanlage, ist der Gasstrecke ein Heißgaserzeuger, fremdenergetisch versorgt, vorgelagert. Der Duplex- TEK-Mehrstufen- Vergaser und die gesamte Anlagentechnik werden über eine Prozess Steuer- und -regeleinheit, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, gesteuert und gefahren.

Die überschüssige Warmluft aus dem Wärmetauschprozess kann über die Warmluftabführung einer externen Nutzung zugeführt werden.

Durch den komplexen geschlossenen Aufbau des Duplex-TEK- Mehrstufen-Vergasers mit einem Vorvergaser (VV) und einem Hauptvergaser (HV) mit nachgeordnetem Wärmetauscher-Zyklon, einem nachfolgenden Haupt- Wärmetauscher, einem Prozess-Ventilator, einer Vergasungsmittel-Mischtrecke mit Sauerstoff-Vorheizung,

Vergasungsmittelerhitzer und Heißgaserzeuger wird eine kontinuierliche und autotherme Prozessführung organisiert, bei dem das kohlenstoffhaltige Gut getrocknet, entgast und verschwelt, zu einem Kohlenstoff-Koks reduziert und weiterführend zu einem energetisch nutzbaren und brennbaren teerfreien Vergasungsgas konvertiert wird. Das geschieht, in dem die thermochemische Spaltung der organischen Verbindungen durch kontrollierte Zugabe mit heißem Vergasungsmittel initiiert wird. Das Vergasungsmittel wird über die unterhalb im zylindrischen Vergasermantel-VV angeordneten

Vergasungsmittelschlitze eingetragen und durch den zwangstechnischen Unterdruck im gesamten Gasbereich des Duplex-TEK-Mehrstufen- Vergasers strömungstechnisch bewegt. Der Unterdruck wird durch den am Ende der Gasstrecke installierten Prozess-Ventilator erzeugt. Es kommt aufgrund der erzwungenen Relativbewegungen des Gutes über bestimmte vektorielle, skalare Schub- und Drehimpulse zueinander zu einem Vortrieb des Gutes zum Gutaustrag ohne vordergründiges Vermischen. Das geschieht im Zusammenwirken der Rohrwendeln, dem Spiralförderband und der konischen Vollblattschnecke. Rohrwendeln befinden sich im ersten Drittel- VV, beginnend am Guteintrag. Das Spiralförderband ist daran nachfolgend, beginnend im zweiten Drittel- VV und endend im ersten Teil des dritten Drittel- VV. Eine ganzheitlich auf der Hohlwelle platzierte zentral wirkende konische Vollblattschnecke wirkt bis in das dritte, letzte Drittel- VV und weitet sich zum Ende des Spiralförderbandes im dritten, letzten Drittel- VV zum Innenradius des Vorvergasers aus. Die Rohrwendeln und das Spiralförderband werden dicht an der Innenseite des zylindrischen Vergasermantels-VV geführt. Es kommt zu umfassenden thermochemischen Kettenreaktion im Innenraum des Vorvergasers (VV) durch das Aufrechterhalten paralleler exothermer und endothermer Reaktionen mit einem Ausdampfen von Restfeuchte, einer Entgasung und Verschwelung aller Vergasungsgasanteile mit dem kohlenstoffhaltigen Gut. Dieser Prozess kann durch die Beimischungen über den Additiveintrag unterstützt werden.

Der Kohlenstoff-Koks wie auch die entstandenen Schwelgase werden nachfolgend, ohne Unterbrechung und räumliche Trennung, Stoff- und strömungstechnisch frei sowie druck-und gasdicht, in den Hauptvergaser (HV) geleitet. Dort werden der Kohlenstoff-Koks und die Schwelgase mit einer kombinierten, aufsteigend gerichteten Gleichstrom-Flugstromvergasung weiter thermochemisch behandelt. Der Kohlenstoff-Koks wird über eine Kohlenstoffförderung, die vorzugsweise als Rohrschneckenförderer und vorzugsweise beheizt ausgeführt ist, und weiter über den rohrförmigen Kohlenstoffeintrag in die Kohlenstoffwanne transportiert.

Der Kohlenstoff-Koks wird über den partiellen halbrunden Lochboden mit einem drucktechnisch vorgespannten heißen Vergasungsmittel, vorzugsweise ein Sauers toff-Luft-Gemisch, durchströmt. Mittels der im Kohlenstoffbett platzierten Mischwerkzeuge kommt es zu einem Auf gasen, Mischen und Rühren (AMR-Prinzip). Es erfolgt ein freies Umhüllen (wraping) der Kohlenstoffpartikel mit dem drucktechnisch vorgespannten und mengenmäßig geregelten Vergasungsmittel, gesteuert über einen prozessbedingten Sauerstoff-Luft- Anteil, und mit dem entstehenden reaktiven Gasverbindungen im quasi fluidisierten und schwebenden turbulent-expansiven Kohlenstoffbett (turbulent-expansiv carbon bed). Damit einhergehen thermochemische Kettenreaktionen durch dauerhafte Verfügbarkeit von prozessbedingtem Vergasungsmittel (Sauerstoff-Luft- Anteile) an den einzelnen Kohlenstoffpartikeln (partielle Hot Spots). Durch die zentral verorteten Mischwerkzeuge im Kohlenstoffbett kommt es zu einer zwingenden und dauerhaften Bewegung der Kohlenstoffpartikel zueinander und einer damit einhergehenden Volumeneiweiterung im komplexen Zusammenwirken des sich einstellenden Auftriebsverhaltens des Kohlenstoff-Gasgemischs durch eine prozessgesteuerte Vergasungsmittel-Geschwindigkeit und den sich richtungsfrei und voneinander getrennten Aufwärtsbewegungen der Kohlenstoffpartikel. Somit bildet sich ein schwebendes turbulent-expansiven Kohlenstoffbett (turbulent-expansive carbon bed) in der Kohlenstoffwanne aus, dessen voluminöse Ausdehnung sich über den rohrförmigen Kohlenstoffeintrag erstreckt. Durch die zeitgleiche Zuführung der Schwelgase aus dem Vorprozess direkt in das Kohlenstoffbett kommt es zu einhergehenden Oxidations-Reduktions- Reaktionen und damit zum thermochemischen Aufbrechen der molekularen Kohlenstoffverbindungen in gasförmige Bestandteile, zu einem dauerhaften Aufschwimmen und somit vollständiger Vergasung. Es erfolgt eine qualitativ wie quantitativ schnelle Umwandlung des fluiden Kohlenstoffs und der Schwelgase in ein brennbares teerfreies Vergasungsgas, insbesondere bestehend aus CO, C0 ₂ , CH ₄ , H ₂ , H ₂ 0, N ₂ , ohne Bildung von prozessstörenden Strömungskanälen, Totzonen, Brücken bzw. Schlackeneinlagerungen, die mit zunehmenden Verklebungen des Kohlenstoffbetts einhergehen würden und folglich zum Erliegen des Gesamtprozesses führen würden.

Die Austragung der inerten und konglomerierten Reststoffe und Schlacken, die aufgrund der Schwerkraft im fluidisierten Kohlenstoffbett nach unten sinken, erfolgt über einen Trogschneckenförderer mit Lochboden und getrenntem Reststoffaustrag zum Vergasungsmittelschacht, der vergasungsmittel- und drucktechnisch strömungsfrei zum Kohlenstoffbett ausgeführt ist. Es erfolgt eine weitere thermochemische Beaufschlagung der Rohgasanteile und der im Flugstrom nach oben mitgerissenen Kohlenstoffpartikel aus dem fluiden Kohlenstoffbett oberhalb des Kohlenstoffbettes im Oxidations- Reduktions-Raum durch eine bestimmte Hochtemperatur- Vergasung durch homogene Sekundärreaktionen (Hot Spots). Über partielle Strömungskanäle gelangt das Gas-Restkohlenstoff-Gemisch turbulent weiterströmend in den im Vergleich zum Oxidations-Reduktions-Raum überdimensionierten zylinderförmigen Nachreduktionsraum mit ausreichender Verweilzeit zur vollständigen Umwandlung der Rest- Kohlenstaub- Anteile zu einem brennbaren teerfreien Vergasungsgas.

Das Vergasungsgas wird weiterströmend in den Wärmetauscher-Zyklon geleitet. Dort erfolgt eine Abscheidung noch mitgeführter grober Rest- Kohlenstoffpartikel und eine Nutzung der Strahlungswärme über die in der Doppelwandung aufgeheizte Frischluft und deren Weiterleitung in die Vergasungsmittel-Mischstrecke.

Das Vergasungsgas wird weitergeleitet in einen nachfolgenden Hauptwärmetauscher mit Teilabführung der rekuperierten Wärme zur Vergasungsmittel-Mischstrecke und des überwiegenden Wärmeanteils über die Warmluftabführung zur externen Nutzung.

Anschließend wird erfolgt die Weiterleitung des Vergasungsgases mittels Prozess-Ventilator über die Vergasungsgas-Abführung überdrucktechnisch zur energetischen Nutzung des Vergasungsgases. Das Vergasungsgas wird bei Bedarf über eine zusätzliche Gasbehandlungs strecke geführt, die hier nicht Gegenstand der Erfindung ist.

Aus dem verfügbaren rekuperierten Wärmestrom wird über die Vergasungsmittel-Mischstrecke dem Gesamtprozess der prozessnotwendige erwärmte Luftanteil, bedarfsgerecht und über eine Prozess Steuer- und -regeleinheit gesteuert, zur Aufrechterhaltung der autothermen Prozessführung bereitgestellt.

In der Vergasungsmittel-Mischstrecke wird die vom Haupt- Wärmetauscher über die Warmluftzuführung kommende erforderliche Menge an Warmluft mit dem zu erhitzenden Sauerstoff zusammengeführt. Der Sauerstoff wird über eine externe Sauerstoffzuführung und die Regelstrecke-Sauerstoff der Sauerstoff- Vorheizung zugeleitet.

Anschließend gelangt der erhitzte Sauerstoff in die Sauerstoff-Luft- Mischstrecke, die mit Warmluft von der Zyklon- Warmluftleitung gespeist wird. Das Sauerstoff-Luft-Gemisch wird über die Vergasungsmittelleitung dem Vergasungsmittelerhitzer zugeführt. Die Sauerstoffbereitstellung ist hier nicht Gegenstand der Erfindung.

Das so entstandene und erhitzte Vergasungsmittel wird nachfolgend über bedarfsgerecht prozessgesteuerte Ventilklappen zum einen über die Vergasungsmittel-Zuführung VV dem Vorvergaser (VV) und zum anderen über die Vergasungsmittel-Zuführung HV dem Hauptvergaser (HV) zugeleitet.

Das Aufheizen, Anfahren und Abfahren des Duplex-TEK-Mehrstufen- Vergaser erfolgt mittels Heißgaserzeuger und der damit erzeugten Heißluft mit prozessgesteuerter Zuführung zum Vorvergaser über die Vergasungsmittelzuführung- VV und zum Hauptvergaser (HV) über die Vergasungsmittel-Zuführung HV mit differenzierter Verteilung über den Vergasungsmittelschacht und den Heißgaseintrittsöffnungen in den Oxidations- und Reduktions-Raum.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen und des Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 : eine schematische 3D-Darstellung einer Ausführungsform des

Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergasers mit rekuperativer Wärmenutzung und -erzeugung in einer Gesamtanlage für die thermische Zersetzung eines organischen kohlenstoffhaltigen Gutes mit hohem Heizwert ohne externe Energiezufuhr,

Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Querschnitts des Duplex- TEK-Mehrstufen- Vergasers mit Vorvergaser und Hauptvergaser gemäß Fig. 1,

Fig. 3: einen schematischen Teilausschnitt des Vorvergasers gemäß

Fig. 1,

Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Querschnitts des

Hauptvergasers gemäß Fig. 1 ,

Fig. 5: einen schematischen Teilausschnitt vom Querschnitt gemäß

Fig. 4, Fig. 6: eine Seitenansicht des Duplex-TEK-Mehrstufen- Vergasers mit rekuperativer Wärmenutzung und -erzeugung in einer Gesamtanlage für die thermische Zersetzung von organischen Abfällen mit hohem Heizwert gemäß Fig. 1 und

Fig. 7: eine Draufsicht des Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergasers mit rekuperativer Wärmenutzung und -erzeugung in einer Gesamtanlage für die thermische Zersetzung von organischen Abfällen mit hohem Heizwert gemäß Fig. 1 .

Die Fig. 1 zeigt einen Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergaser, welcher aus einem Vorvergaser (1) und aus einem Hauptvergaser (2) besteht, mit einem nachgeordneten Wärmetauscher-Zyklon (61), einem nachfolgenden Haupt- Wärmetauscher (66), einer Vergasungsmittel- Mischstrecke (71), welche eine Sauerstoffzuführung (87), eine Regelstrecke-Sauerstoff (88), eine Sauerstsoff- Vorheizung (74) und eine Sauerstoff-Luft-Mischstrecke (89) umfasst, einem Vergasungsmittelerhitzer (76), einem Heißgaserzeuger (77) und einem Prozess- Ventilator (83), wobei diese Stoff-, druck-, gas- und strömungleitend, ohne räumliche Trennung zueinander, als auch prozess- und steuertechnisch über eine Prozess Steuer- und -regeleinheit (91) gesteuert sind, wobei die miteinander verbundenen Vorvergaser (1) und Hauptvergaser (2) das Kernstück darstellen.

Der in Fig. 2 dargestellte, waagerecht auf einem Gestell- VV (5) platzierte Vorvergaser (1) umfasst einen waagerecht ausgerichteten zylindrischen Vergasermantel- VV (7) mit vorzugsweise halbrunden Abschlussdeckeln mit zentrischen Lagern (8) an seinen beiden Enden, an und in dem die Komponenten des Vorvergasers (1) untergebracht sind. Ein Guteintrag (19) mit einem Schnellschlussschieber (25) befindet sich an der Oberseite am Anfang des ersten Drittels- VV (84) des Vorvergasers (1).

Im Innenraum- VV (9) des Vorvergasers (1) befindet sich, wie in Fig. 2 dargestellt, eine über eine Antriebseinheit (18) rotierend bewegte, zentrisch und waagerecht ausgerichtete Hohlwelle (13), die in den Abschlussdeckeln mit zentrischer Lagerung (8) des zylindrischen Vergasermantels-VV (7) fixiert ist.

Im ersten Drittel- VV (84) des Vorvergasers (1) befinden sich Rohrwendeln (10), die über Haltestege (12) mit der Hohlwelle (13) verbunden sind und dabei dicht an der Innenseite des zylindrischen Vergasermantels-VV (7) geführt werden.

Im Vorvergaser (1) befindet sich weiterhin ein von den Roh wendein (10) weiterführendes Spiralförderband (11), vorzugsweise mit steilem Anstellwinkel, beginnend im zweiten Drittel- VV (85) und auslaufend im dritten Drittel-VV (86) des Vorvergasers (1), wobei es über die gesamte Länge ebenfalls dicht an der Innenseite des zylindrischen Vergasermantels-VV (7) des Vorvergasers (1) geführt wird und im Bereich des Innenradius des zylindrischen Vergasermantels-VV (7) wirkt.

Auf der Hohlwelle (13) ist zentral eine konische Vollblattschnecke (14) platziert, vorzugsweise mit steilem Anstellwinkel. Der Durchmesser der konischen Vollblattschnecke (14) liegt innerhalb der Rohrwendel (10) und Spiralförderbänder (11) und weitet sich im letzten Drittel-VV (86) des Vorvergasers (1) konisch aus, so dass diese außerhalb des Bereiches der Spiralförderbänder (11) dicht an die Innenseite des zylindrischen Vergasermantels-VV (7) geführt wird und dort letztendlich den Gutaustrag (20) bewirkt.

Am Ende des Vorvergasers (1) befinden sich an der Unterseite eine Öffnung zum Gutaustrag (20) und an der Oberseite eine Öffnung zur Schwelgasabführung (21).

Unterhalb des Vorvergasers (1) angebrachte gasdichte Vergasungsmittelverteiler-Schächte (15) umschließen die mit jeweils separaten Steuerventilen (24) versehenen, im unteren Teil des zylindrischen Vergasermantels-VV (7) eingearbeiteten Vergasungsmittelschlitze (16) mit Abweisern (17). Dieser Ausstattung vorteilhaft zugeordnet sind Messstutzen (23), Überdrucksicherungen (22), Additiveintrag (26) und Mannlöcher- VV (27), jeweils einfach oder mehrfach vorhanden.

Der in Fig. 1 dargestellte, senkrecht in einem Gestell-HV (6) platzierte Hauptvergaser (2) ist Stoff-, druck-, gas- und strömungsleitend über eine Schwelgasleitung (4) mit einem Schwelgas Ventilator (28) und über eine Kohlenstoffförderung (3), letztere vorzugsweise als Rohrschneckenförderer ausgeführt und vorzugsweise beheizt, über einen Rohr- Kompensator (37) mit dem Vorvergaser (1) verbunden und insgesamt wärmegedämmt.

Der in Fig. 2 und Fig. 4 dargestellte Hauptvergaser (2) umfasst ein Oberteil (29) und ein Unterteil (31), die durch eine Flanschverbindung (33) verbunden sind.

Das Oberteil (29) des Hauptvergasers (2) umfasst einen vertikal ausgerichteten zylindrischen Vergasermantel-HV (39) mit einem oberen, vorzugsweise halbrunden Deckel (30) und einer unteren Flanschverbindung (33).

Eine Öffnung für den Vergasungsgas-Austrag (32) befindet sich am oberen Ende des zylindrischen Vergasermantels-HV (39).

Die Innenwände des zylindrischen Vergasermantels-HV (39) sind mit einer Feuerfestdämmung (40) verkleidet.

Im unteren Drittel des zylindrischen Vergasermantels-HV (39) befindet sich eine nach unten geöffnete Reflektorhaube (41), vorzugsweise aus feuerfester Keramik, die auf am zylindrischen Vergasermantel-HV (39) befestigten Segment-Auflagern (42) liegt.

Die Reflektorhaube (41) teilt den Innenraum des Oberteils (29) in einen oberhalb gelegenen Nachreduktionsraum (43) und einen unterhalb befindlichen Oxidations-Reduktions-Raum (44). Zwischen der Feuerfestdämmung (40) an den Innenwänden des zylindrischen Vergasermantels-HV (39) und der Reflektorhaube (41) sind mehrere partielle Strömungskanäle (53) ausgebildet, durch die das Prozessgas vom Oxidations-Reduktions-Raum (44) in den Nachreduktionsraum (43) gelangt. Durch mindestens eine Heißgaseintrittsöffnung (45) im zylindrischen Vergasermantel-HV (39) wird beim An- und Herunterfahren des Vergasers heiße Luft in den Oxidations-Reduktions-Raum (44) geführt.

Am Hauptvergaser (2) sind weiterhin mindestens ein Messstutzen (23), mindestens eine Überdrucksicherung (22) und mindestens ein Mannloch- HV (35) angebracht.

Mehrere Auflager (34) tragen das Oberteil (29), indem sie es mit dem Gestell-HV (6) des Hauptvergasers (2) verbinden.

Vorzugsweise ist die Reflektorhaube (41) so angeordnet, dass sich der Nachreduktionsraum (43) und der Oxidations-Reduktions-Raum (44) in einem Raumverhältnis von 4 zu 1 zueinander befinden.

Das Unterteil (31) des Hauptvergasers (2) umfasst eine Kohlenstoffwanne (46) mit einer oberen Flanschverbindung (33), mit der das Unterteil (31) und das Oberteil (29) fest und gasdicht, aber lösbar, verbunden sind.

Die Kohlenstoffwanne (46) umfasst einen halbrunden Querschnitt, beidseitig abschließende Stirnwände (49), einen partiellen Lochboden (47) und Schlackenabweiser (59).

Im Boden der Kohlenstoffwanne (46) befindet sich ein zentral angeordneter Trogschneckenförderer mit gelochter Wandung (48), der Schlacke und andere Reststoffe zum Reststoff austrag (51) mit einer Reststoffschleuse (52) befördert. Die Reststoffschleuse (52) ist strömungstechnisch vom Vergasungsmittelschacht (50) getrennt.

Über die Vergasungsmittel-Zuführung (79) ist Vergasungsmittel in einen unterhalb der Kohlenstoffwanne (46) angebrachten umschließenden Vergasungsmittelschacht (50) einleitbar, das dann durch den partiellen Lochboden (47) und den Trogschneckenförderer mit gelochter Wandung (48) in die Kohlenstoffwanne (46) strömt.

Der vom Vorvergaser (1) erzeugte Kohlenstoff wir durch ein an einer Stirnwand mittig angebrachten rohrförmigen Kohlenstoffeintrag (36) zugeführt.

Eine im Kohlenstoff eintrag (36) und in der gegenüber liegenden Stirnwand (49) gelagerte Trägerwelle (54) ist im Kohlenstoffeintrag (36) mit einem raumumfassenden Schneckenförderer (55) verbunden und in der Kohlenstoffwanne (46) fortführend als Mischwerkzeug (56), vorzugsweise aus feuerfester Keramik, ausgeführt.

Das aus dem Vorvergaser (1) kommende Schwelgas wird durch eine stirnseitige Schwelgaszuführung (81) über die Schwelgasleitung (4) mit einem Schwelgasventilator (28) in die Kohlenstoffwanne (46) geleitet. Alle bewegten Teile werden vorzugsweise elektromotorisch (57) angetrieben.

Das Oberteil (29) des Hauptvergasers (2) ist über mehrere Auflager (34) mit einem Gestell-HV (6) verbunden.

Vorzugsweise ist die Innenseite des Unterteils (31) des Hauptvergasers (2) oberhalb der Trägerwelle (54) zum Hochtemperatur- und Korrosionsschutz mit einem Sandwich-Formeinschub (58) versehen, der als feuerfeste Verbundkonstruktion, ein- oder mehrschichtig, lose oder fest, ausgeführt ist.

Vorzugsweise ist der Hauptvergaser (2) mit einer Hub- und Senkeinrichtung (38) ausgestattet, mit der das Unterteil (31) für Wartungsarbeiten vom Oberteil (29) getrennt werden kann.

Die anlagentechnische Weiterführung des Vergasungsgases zeigen die Fig. 6 und 7. Der Vergasungsgasaustrag (32) des Hauptvergasers (2) ist über einen Großraumkompensator (60) mit dem Wärmetauscher- Zyklon (61) verbunden. Der Wärmetauscher-Zyklon (61) ist dabei doppel wandig mit einer getrennten Führung von Luft und Vergasergas ausgeführt.

Im Boden des Zyklons befindet sich ein Zyklon-Reststoffaustrag (62).

Von einem Frischluftvertilator (70) gesteuert zugeführte Frischluft wird über eine Frischluftzuführung (69) in den Wärmetauscher-Zyklon (61) geleitet.

Die aufgeheizte Frischluft wird über die Zyklon- Warmluftleitung (64) der Vergasungsmittel-Mischstrecke (71) zugeführt. Überschüssige aufgeheizte Frischluft steht über die Abführungsleitung Restwärme (75) an der Warmluftabführung (68) für eine externe Nutzung zur Verfügung.

Das behandelte Vergasungsgas wird über den Zyklon- Vergasungsgasaustritt (63), ein Verbindungsstück (82) und einen Kasten-Kompensator (65) in den Haupt- Wärmetauscher (66) geleitet.

Der Haupt- Wärmetauscher (66) kann eine Gas-Luft- oder Gas-Öl- Ausführung sein. Beschrieben wird hier eine Gas-Luft- Ausführung.

Von einem Frischluftventilator (70) gesteuert zugeführte Frischluft wird über Frischluftzuführung (69) in den Haupt- Wärmetauscher (66) geleitet und dort erwärmt.

Die aufgeheizte Frischluft wird über die Warmluftzuführung (73) der Vergasungsmittel-Mischstrecke (71) zugeführt.

Überschüssige aufgeheizte Frischluft steht über Warmluftabführung (68) für eine externe Nutzung zur Verfügung.

Das Vergasungsgas wird über den Haupt- Wärmetauscher (66), die Vergasungsgasleitung (67), den Prozess- Ventilator (83) und danach über die Vergasungsgas-Abführung (90) überdrucktechnisch einer energetischen Nutzung zugeführt.

Eine andere oder weitere Behandlung und Nutzung des Vergasungsgases davor oder danach ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Die Vergasungsmittel-Mischstrecke (71) umfasst eine Warmluftzuführung (73), eine Sauers toff-Zuführung (87) mit einer Regelstrecke-Sauerstoff (88), eine Sauerstoff- Vorheizung (74) und eine Sauerstoff-Luft-Mischstrecke (89). Eingangs seitig ist die Vergasungsmittel-Mischstrecke (71) mit der Zyklon-

Warmluftleitung (64) und Warmluftzuführung (73), ausgangs seitig mit der Vergasungsmittelleitung (72) und der Abführungsleitung Restwärme (75) verbunden.

Der extern zugeführte Sauerstoff wird über die Regelstrecke- Sauerstoff (88) geregelt und mittels Sauerstoff-Vorheizung (74) erhitzt, die mit der Warmluftzuführung (73) und Abführungsleitung Restwärme (75) verbunden ist.

Der erhitzte Sauerstoff wird über die Sauerstoff-Luft-Mischstrecke (89) mit der Warmluft aus dem Wärmetauscher-Zyklon (61), die über die Zyklon- Warmluftleitung (64) zugeführt wird, gemischt und über die Vergasungsmittelleitung (72) dem Vergasungsmittelerhitzer (76) zugeführt.

Der Vergasungsmittelerhitzer (76) teilt sich mittels prozessgesteuerten Ventilklappen in zwei Leitungen, die Vergasungsmittel-Zuführung- HV (79) zum Hauptvergaser (2) und die Vergasungsmittel-Zuführung- VV (80) zum Vorvergaser (1), auf.

Ein Heißgaserzeuger (77) ist über eine Heißgaszuführung (78) mit der Heizgaseintrittsöffnung (45) des Hauptvergasers (2) verbunden.

Fig. 3 und Fig. 5 zeigen Detailausschnitte vom Vorvergaser (1) und Hauptvergaser (2).

Die gesamte Anordnung einschließlich des Duplex-TEK-Mehrstufen- Vergasers ist apparatetechnisch wärmegedämmt.

Eine Prozess Steuer- und -regeleinheit (91) ist mit allen Komponenten des Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergasers und der Gesamtanlage daten- und stromleitend verbunden.

Der Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergaser wird vorzugsweise mit einem vom Prozess- Ventilator (83) erzeugten leichten Unterdruck betrieben, der einen kontinuierlichen Gasstrom vom Guteintrag (19) bis zur Vergasungsgas-Abführung (90) bewirkt,

Das zu behandelnde hochkalorische kohlenstoffhaltige Gut wird vorsortiert und zerkleinert bereit gestellt und enthält vorzugsweise maximal noch 10 Masse-Prozent Wasser. Es wird dem Vorvergaser (1) zugeführt.

Nach dem Eintritt über den Guteintrag (19) in den Innenraum- VV (9) wird das Gut wird mittels Rohrwendeln (10), die im ersten Drittel- VV (84) platziert sind, aufgelockert und über ein Spiralförderband (11) und eine konische Vollblattschnecke (14) weitergefördert. Das Spiralförderband (11) schließt sich im zweiten Drittel-VV (85) an die Rohrwendeln (10) an und läuft im ersten Teil des dritten, letzten Drittel- VV (86) aus. Die konzentrisch und ganzheitlich auf der Hohlwelle (13) platzierte konische Vollblattschnecke (14) befindet sich innerhalb der Rohrwendeln (10) und des Spiralförderbandes (11) und weitet sich zum Ende im dritten, letzten Drittel-VV (86), nach dem Ende des Spiralförderbandes (11), zum Innenradius des zylindrischen Vorvergasermantels-VV (7) aus. Die Hohlwelle (13) ist in den Abschlussdeckeln mit zentrischer Lagerung (8) gelagert. Der Guttransport vom Guteintrag (19) zum Gutaustrag (20) am Ende des Vorvergasers (1) erfolgt ohne vordergründige Mischung. Die Hohlwelle (13) mit Rohrwendeln (10), Spiralförderband (11) und konische Vollblattschnecke (14) wird durch eine Antriebseinheit (18) in eine rotierende Bewegung versetzt. Im Wirkbereich des Vorvergasers (1) werden sich durch die benannten Vorrichtungen in Reihenfolge und Ausführung, durch gesteuerte, gezielte und direkte Beaufschlagung von Vergasungsmittel, durch bestimmte und gestufte Temperaturzonen, unterstützt durch prozessfördernde Beimischungen über den Additiveintrag (26), örtlich prozessbestimmte parallele und stabile partielle endotherme und exotherme Reaktionszonen einstellen, die mit einer quantitativen und qualitativen Koksbildung in Förderrichtung des Gutsstroms einhergehen.

Das Gut wird mit heißem Vergasungsmittel, vorzugsweise bestehend aus einem prozessgesteuerten und anteilig rezyklierten Sauerstoff-Luft- Gemisch, beaufschlagt und umströmt, wobei das Vergasungsmittel über den Vergasungsmittelverteiler-Schacht (15) zugeführt, durch die Ventile (24) in Zeit und Menge gesteuert und durch die im unteren Teil des zylindrischen Vergasermantels-VV (7) angeordneten Vergasungsmittelschlitze (16) eingebracht wird. Dabei werden die Vergasungsmittelschlitze (16) durch die installierten Abweiser (17) vor Verstopfungen geschützt.

Es bilden sich örtlich prozessbedingte stabile partielle endotherme und exotherme Reaktionszonen mit einhergehender quantitativer und qualitativer Koksbildung in Förderrichtung des Guts Stroms aus. Der kontinuierlich entstehende Kohlenstoff-Koks wird über den Gutaustrag (20) durch die gasdichte Kohlenstoffförderung (3), die vorzugsweise mit einem Rohr-Kompensator (37) ausgestattet ist, zum Hauptvergaser (2) transportiert. Das sich bildende Schwelgas wird über eine oberhalb des Gutaustrags (20) angeordnete Schwelgasabführung (21) mit einem Schwelgas Ventilator (28) zum Hauptvergaser (2) in dessen Unterteil (31) geleitet, wo das Schwelgas durch eine stirnseitige Schwelgaszuführung (81) in die Kohlenstoffwanne (46) eingebracht wird.

Das Schwelgas und der Kohlenstoff-Koks werden somit ohne räumliche und strömungstechnische Unterbrechung zusammenführend in das Unterteil (31) eingebracht.

Die bewegten Teile des Vorvergasers werden durch eine Antriebseinheit (18), vorzugsweise elektromotorisch, angetrieben.

Der vom Vorvergaser (1) über die Kohlenstoffförderung (3) dem Hauptvergaser (2) zugeführte Kohlenstoff wird über den Kohlenstoffeintrag (36) durch den Schneckenförderer (55) in die Kohlenstoffwanne (46) befördert und bildet dort ein Kohlenstoffbett. Das vom Vorvergaser (1) über die Schwelgasleitung (4) zugeführte Schwelgas wird durch die Schwelgaszuführung (81) zeitgleich in die Kohlenstoffwanne (46) und somit in das Kohlenstoffbett eingeleitet. Von unten gelangt das selbe heiße Vergasungsmittel, wie es am Vorvergaser (1) zugeführt wird, über den Vergasungsmittelschacht (50) und durch den geteilten partiellen Lochboden (47) mit dem dazwischen angeordneten Trogschneckenförderer mit gelochter Wandung (48) in die Kohlenstoffwanne (46). Das Kohlenstoffbett wird in der Kohlenstoffwanne (46) durch die Mischwerkzeuge (56) gemischt und gerührt. Dabei kommt es durch das vorgespannt heiße Vergasungsmittel, das anteilig das gleiche rezyklierte Sauerstoff-Gas-Gemisch wie beim Vorvergaser (1) ist, zu einem Auf gasen des Kohlenstoffbetts und im Zusammenwirken dieser Faktoren (AMR-Prinzip / Aufgasen, Mischen, Rühren) zu einem voluminösen Aufschwimmen. Der Druck und die Menge des zugeführten Vergasungsmittels wird so gesteuert, dass das Kohlenstoffbett aufgegast wird und die Kohlenstoffpartikel vom Vergasungsmittel umhüllt werden, Wrapping genannt, wobei das Kohlenstoffbett einen quasi fluiden Zustand annimmt und der Kohlenstoff thermochemisch anteilig zu einem Vergasungsgas aufschließt.

Durch die zentral verorteten Misch Werkzeuge (56) im Kohlenstoffbett kommt es zu einer zwingenden und dauerhaften Bewegung der Kohlenstoffpartikel zueinander. Es bildet sich während der Betreibung ein aufgasendes, zwangsgemischtes und -gerührtes Kohlenstoffbett. Damit einhergehend kommt es zu einer Volumeneiweiterung im komplexen Zusammenwirken des sich einstellenden Auftriebsverhalten des Kohlenstoff-Gasgemischs durch eine prozessgesteuerte Vergasungsmittel-Geschwindigkeit und den richtungsfreien und voneinander getrennten Aufwärtsbewegungen der Kohlenstoffpartikel. Somit bildet sich ein schwebend turbulent-expansives Kohlenstoffbett (turbulent-expansive carbon bed) in der Kohlenstoffwanne (46), dessen voluminöse Ausdehnung sich über den rohrförmigen Kohlenstoffeintrag erstreckt, bei einer zeitgleichen Zuführung der Schwelgase aus dem Vorprozess direkt in das Kohlenstoffbett. Die einhergehenden Oxidations-Reduktions-Reaktionen führen zu einem thermochemischen Aufbrechen der molekularen Kohlenstoffverbindungen in gasförmige Bestandteile, zu einem dauerhaften Aufschwimmen und somit zu einer vollständigen Vergasung und zu einer schnellen qualitativen und quantitativen Umwandlung des fluiden Kohlenstoffs und der Schwelgase in ein brennbares Vergasungsgas, insbesondere bestehend aus CO, C0 ₂ , CH ₄ , H ₂ , H ₂ 0, N ₂ . Durch das kontinuierliche Mischen und Rühren des schwebenden turbulent-expansiven Kohlenstoffbettes kommt es zu einem Vergasungsprozess ohne Bildung von prozessstörenden Strömungskanälen, Totzonen, Brücken bzw. Schlackeneinlagerungen mit zunehmenden Verklebungen des Kohlenstoffbetts und folglich nicht zum Erliegen des Gesamtprozesses.

Die Austragung der inerten und konglomerierten Reststoffe und Schlacken, die aufgrund der Schwerkraft im fluidisierten Kohlenstoffbett nach unten sinken, erfolgt über den Trogschneckenförderer mit gelochter Wandung (48) im Boden der Kohlenstoffwanne (46) und dem Reststoff austrag (51). Die Trogschneckenförderer (48) und der Reststoffaustrag (51) sind dabei getrennt vergasungsmittel- und drucktechnisch strömungsfrei zum umhüllenden

Vergasungsmittelschacht (50) ausgeführt.

Eine weitere thermochemische Beaufschlagung der Vergasungsgasanteile der im Flugstrom nach oben mitgerissenen Kohlenstoffpartikel aus dem fluidem Kohlenstoffbett erfolgt im Oxidations-Reduktions-Raum (44) unterhalb der Reflektorhaube (41) und oberhalb des schwebenden turbulent-expansiven Kohlenstoffbetts durch eine weitere Hochtemperatur- Vergasung mit Oxidations- Reduktions-Reaktionen und homogenen Sekundärreaktionen im turbulenten Flugstrom.

Das Gemisch aus Rest-Kohlenstoff, Rest-Schwelgas, Vergasungsgas und Rohgas gelangt über partielle Strömungskanäle (53) turbulent weiterströmend in den im Vergleich zum Oxidations-Reduktions- Raum (44) überdimensionierten zylinderförmigen Nachreduktionsraum (43). Es verbleibt dort mit ausreichender Verweilzeit, vorzugsweise mindestens für 3 Sekunden, für eine vollständige Umwandlung zu einem teerfreien brennbaren Vergasungsgas, das den Hauptvergaser (2) über den Vergasungsgas- Austrag (32) verlässt.

Das Vergasungsgas strömt weiter durch den Wärmetauscher- Zyklon (61), wobei das Vergasungsgas durch Abtrennung und Ausschleusung von möglicherweise mitgeführtem grobem Restkohlenstaub und anderen Partikeln gereinigt wird. Die zyklierten groben Reststoffe werden über den unterhalb angeordneten Zyklon-Reststoffaustrag (62) aus dem Gasstrom ausgetragen.

Eine erste Temperatursenkung des heißen Vergasungsgases erfolgt durch die in die zyklonumhüllende Doppelwandung zugeführte Frischluft, deren zugeführten Menge über eine Frischluftzuführung (69) und einen Frischluftventilator (70) gesteuert und die nach deren Aufwärmung über die Zyklon-Warmluftleitung (64) weiterführend der Vergasungsmittel- Mischstrecke (71) zugeführt wird. Die gewonnene Wärmemenge wird zur Aufrechterhaltung der autothermen Prozessführung genutzt.

Das temperaturgesenkte Vergasungsgas wird aus dem Wärmetauscher- Zyklon (61) nachfolgend dem Haupt- Wärmetauscher (66) zugeführt. Dabei wird die durch einen weiteren Frischluftventilator (70) und über eine weitere Frischluftzuführung (69) gesteuert zugeführte Frischluft erwärmt und anteilig über die Warmluftzuführung (73) der Vergasungsmittel-Mischstecke (71) zugeführt. Die überschüssige Warmluft aus dem Haupt- Wärmetauscher (66) und aus der Vergasungsmittel-Mischstrecke (71) wird zum einen direkt und zum anderen indirekt über die Abführungsleitung Restwärme (75) über die Warmluftabführung (68) zur externen Nutzung verfügbar gemacht.

Das Vergasungsgas wird aus dem Haupt- Wärmetauscher (66) über die Vergasungsgas-Leitung (67) und durch den Prozess-Ventilator (83) zur weiterführenden Gasnutzung über die Vergasungsgas-Abführung (90) gefördert, wobei der Prozess-Ventilator (83) einen Unterdruck erzeugt, der im gesamten Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergaser einschließlich der nachgeordneten Komponenten vom Guteintrag (19) bis zum Prozess- Ventilator (83) anliegt.

In der Vergasungsmittel-Mischstrecke (71) wird die vom Haupt- Wärmetauscher (66) über die Warmluftzuführung (73) abgeführte Warmluft mit dem erhitzten Sauerstoff zusammengeführt. Der Sauerstoff wird über die Sauerstoff-Zuführung (87) und die Regelstrecke- Sauerstoff (88) der Sauerstoff- Vorheizung (74) zugeleitet. Die Sauerstoffbereitstellung ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Anschließend wird der erwärmte Sauerstoff der Sauerstoff-Luft- Mischstrecke (89), die mit Warmluft von der Zyklon- Warmluftleitung (64) gespeist wird, und danach über die Vergasungsmittelleitung (72) dem Vergasungsmittelerhitzer (76) zugeführt. Das so entstandene und erhitzte Vergasungsmittel wird nachfolgend über prozessgesteuerte Ventilklappen bedarfsgerecht zum einen über die Vergasungsmittel- Zuführung- VV (80) zum Vorvergaser (1) und zum anderen über die Vergasungsmittel-Zuführung-HV (79) zum Hauptvergaser (2), zugeleitet.

Der vorgelagerte Heißgaserzeuger (77) wird nur während des An- und Abfahrens zum Auf- und Herunterheizen der Gesamtanlange aktiv genutzt. Damit wird sichergestellt, dass die Temperaturen im Vorvergaser (1) und Hauptvergaser (2) sowie den nachgeordneten Komponenten bis einschließlich dem Prozess-Ventilator (83) die für die thermochemischen Reaktionen notwendige Höhe haben. Damit wird erreicht, dass die thermochemischen Reaktionen beim Anfahren von Anfang an mit dem ersten Guteintrag und beim Herunterfahren bis zum Ende mit der Verwertung des letzten Guteintrages vollständig ablaufen und insbesondere eine Teerbildung vermieden wird.

Die Prozesstemperaturen im Vorvergaser (1) werden vorzugsweise im Bereich von 400°C bis 600°C eingestellt und aufrechterhalten.

Die Prozesstemperaturen im Hauptvergaser (2) im Bereich des Kohlenstoffbetts in der Kohlenstoffwanne (46) werden vorzugsweise von 800°C bis 1.200°C, im Bereich des Oxidations-Reduktions- Raums (44) vorzugsweise von 1.200°C bis 1.400°C und im Nachreduktionsraum (43) vorzugsweise um 1.000°C eingestellt und aufrechterhalten .

Die Vergasungsmittel-Mischstrecke (71) mit der Sauerstoff- Vorheizung (74) wird vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 200°C bis 300°C betrieben. Der Vergasungsmittelerhitzer (76) wird vorzugsweise elektrisch und in einem Temperaturbereich von 400°C bis 500°C betrieben.

Der Heißgaserzeuger (77) wird vorzugsweise mit einem Brennstoff und in einem Temperaturbereich von 850°C bis 900°C betrieben.

Duplex-TEK-Mehrstufen-Vergaser und die Gesamtanlage werden mit Hilfe komplexer prozessgesteuerter Mess-, Steuer- und Regeltechnik betrieben.

Der Vorteil des Duplex-TEK-Mehrstufen- Vergasers besteht darin, dass er die kontinuierliche Herstellung eines teerfreien brennbaren Vergasungsgases in einen stufenweisen autothermen Prozess, ohne stoffliche, strömungstechnische und verfahrenstechnische Unterbrechung, mit örtlich bestimmten Konvertierungs- und Vergasungs stufen mit jeweils definierten Zeit-, Temperatur- und Verwirbelungs Verhältnissen (Time-Temperature-Turbulence) sowie zweckbestimmten endothermen und exothermen Oxidations- und Reduktions-Reaktionen in einer Gesamtanlage für die thermische Zersetzung eines organischen kohlenstoffhaltigen Gutes mit hohem Heizwert ohne externe Energiezufuhr nach dem Anfahren der Anlage durch eine rekuperative Wärmenutzung ermöglicht.

Alle in der Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel, den Figuren und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Vorvergaser (VV)

2 Hauptvergaser (HV)

3 Kohlenstoffförderung

4 Schwelgasleitung

5 Gestell-VV

6 Gestell-HV

7 zylindrischer Vergasermantel- VV

8 Abschlussdeckel mit zentrischer Lagerung

9 Innenraum- VV

10 - Rohrwendel

11 - Spiralförderband

12 - Haltesteg

13 - Hohlwelle

14 - konische Vollblattschnecke

15 - Vergasungsmittelverteiler-Schacht

16 - Vergasungsmittelschlitze

17 - Abweiser

18 - Antriebseinheit

19 - Guteintrag

20 - Gutaustrag

21 - Schwelgasabführung

22 - Überdrucksicherung

23 - Messstutzen

24 - Steuerventile

25 - Schnellschlussschieber

26 - Additiveintrag

27 - Mannloch- VV

28 - Schwelgasventilator

29 - Oberteil

30 - Deckel

31 - Unterteil

32 - Vergasungsgas-Austrag

33 - Flanschverbindung

34 - Auflager 35 - Mannloch-HV

36 - Kohlenstoffeintrag

37 - Rohr-Kompensator

38 - Hub-/Senkeinrichtung

39 - zylindrischer Vergasermantel-HV

40 - Feuerfestdämmung

41 - Reflektorhaube

42 - Segment- Auflager

43 - Nachreduktionsraum

44 - Oxidations-Reduktions-Raum

45 - Heißgaseintrittsöffnung

46 - Kohlenstoffwanne

47 - partieller Lochboden

48 - Trogschneckenförderer mit gelochter Wandung

49 - Stirnwand

50 - Vergasungsmittelschacht

51 - Reststoffaustrag

52 - Reststoffschleuse

53 - partieller Strömungskanal

54 - Trägerwelle

55 - Schneckenförderer

56 - Mischwerkzeuge

57 - Elektroantrieb

58 - Sandwich-Formeinschub

59 - Schlackenabweiser

60 - Großraumkompensator

61 - Wärmestau scher-Zyklon

62 - Zyklon-Reststoff austrag

63 - Zyklon-Vergasungsgas-Austritt

64 - Zyklon-Warmluftleitung

65 - Kasten-Kompensator

66 - Haupt- Wärmetauscher

67 - Vergasungsgas-Leitung

68 - Warmluftabführung

69 - Frischluftzuführung

70 _ Frischluftventilator 71 - Vergasungsrnittel-Mischstrecke

72 - Vergasungsmittelleitung

73 - Warmluftzuführung

74 - Sauerstoff- Vorheizung

75 - Abführungsleitung Restwärme

76 - Vergasungsmittelerhitzer

77 - Heißgaserzeuger

78 - Heißgaszuführung

79 - Vergasungsmittel-Zuführung-HV

80 - Vergasungsmittel-Zuführung-VV

81 - Schwelgaszuführung

82 - Verbindungsstück

83 - Prozess-Ventilator

84 - erstes Drittel-VV

85 - zweites Drittel-VV

86 - drittes, letztes Drittel-VV

87 - Sauerstoff-Zuführung

88 - Regelstrecke-Sauerstoff

89 - Sauerstoff-Luft-Mischstrecke

90 - Vergasungsgas-Abführung

91 - Prozesssteuer- und -regeleinheit